[實用新型]用于原子鐘的原子束準(zhǔn)直器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201720077339.0
• 申請日: 2017-01-20
• 公開（公告）號: CN206432049U
• 公開（公告）日: 2017-08-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 肖順祿;劉忠征;楊劍青;鄭玥;梁友煥;李莉莉;陳海軍
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電子科技集團(tuán)公司第十二研究所
• 主分類號: G21K1/02
• 分類號: G21K1/02;G04F5/14
• 代理公司: 北京正理專利代理有限公司11257
• 代理人: 王喆,張雪梅

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及原子鐘技術(shù)領(lǐng)域。更具體地，涉及一種用于原子鐘的原子束準(zhǔn)直器。

背景技術(shù)

量子頻率標(biāo)準(zhǔn)(原子鐘)物理部件里經(jīng)常用到密封在真空中的原子束，如圖1所示，通常情況下原子束是從一個密閉氣室1’一端開的小孔處逸出來，由于孔足夠小，不會破壞氣室內(nèi)的氣體平衡；為得到發(fā)散角較小，而又有足夠原子束流的原子束，通常采用的方法是在密閉氣室一端設(shè)置具有密排多孔結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)直器2’，進(jìn)而達(dá)到提高原子束的利用效率，減少了散射到真空中的無用原子。

如圖2、圖3、圖4所示，現(xiàn)有準(zhǔn)直器2’上的準(zhǔn)直孔21’為等徑的圓柱形結(jié)構(gòu)，且準(zhǔn)直孔21’內(nèi)壁光滑并附有彈性，當(dāng)原子從密閉氣室入射進(jìn)準(zhǔn)直孔21’時，原子的入射角度在各個方向是隨機(jī)分布的，且由于準(zhǔn)直孔21’為等徑的圓柱形結(jié)構(gòu)的限制，使得無論以何種角度入射的原子經(jīng)過準(zhǔn)直孔21’出射后，其出射角度并有改變，即原子入射角度θ1'等于原子出射角度θ2'，在實際使用中，真正有用的是近似平行于準(zhǔn)直孔中心發(fā)射出來的具有很小出射角的原子，而具有較大入射角和出射角的原子不能被有效利用，進(jìn)而導(dǎo)致該部分原子進(jìn)入真空中成為本底雜散原子，所以采用現(xiàn)有結(jié)構(gòu)準(zhǔn)直器所得到的有用原子數(shù)比較少。

因此，需要提供一種新的用于原子鐘的原子束準(zhǔn)直器，用來克服現(xiàn)有原子束準(zhǔn)直器所存在的缺陷。

實用新型內(nèi)容

本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種用于原子鐘的原子束準(zhǔn)直器。所述準(zhǔn)直器通過改進(jìn)準(zhǔn)直器上準(zhǔn)直孔的原子入射端口結(jié)構(gòu)、準(zhǔn)直孔的原子出射端口結(jié)構(gòu)以及準(zhǔn)直孔孔徑結(jié)構(gòu)，使得當(dāng)該準(zhǔn)直器在具有一個本體單元時，入射角大的原子，經(jīng)過準(zhǔn)直孔內(nèi)壁一次或者多次反射，最終出射的原子，出射角變小，進(jìn)而變成可以利用的原子，從而有效增加了出射原子束中可被利用的部分。同時當(dāng)該準(zhǔn)直器具有多個本體單元時，除了部分入射角大的原子，變成可以利用的原子之外，部分入射角更大的原子，在打到相鄰兩個本體單元的連接部位時，會被反射，重新從準(zhǔn)直孔的原子入射端口回到密閉氣室內(nèi)，并被重新利用，進(jìn)而避免成為雜散原子。

為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用下述技術(shù)方案：

一種用于原子鐘的原子束準(zhǔn)直器，所述準(zhǔn)直器包括至少一個本體單元，在所述本體單元上沿本體單元的軸向設(shè)有若干準(zhǔn)直孔，所述準(zhǔn)直孔一端原子入射端口的孔徑小于該準(zhǔn)直孔另一端原子出射端口的孔徑。

進(jìn)一步的，所述準(zhǔn)直孔的長度大于或等于20倍準(zhǔn)直孔原子出射端口孔徑。

進(jìn)一步的，所述準(zhǔn)直器包括沿準(zhǔn)直器軸向方向連接固定的第一本體單元和第二本體單元；所述第一本體單元的準(zhǔn)直孔與所述第二本體單元的準(zhǔn)直孔一一對應(yīng)，且同軸設(shè)置；

所述第二本體單元上準(zhǔn)直孔的原子入射端口匹配對應(yīng)設(shè)置在第一本體單元上準(zhǔn)直孔的原子出射端口處。

進(jìn)一步的，所述準(zhǔn)直孔的孔徑為漸變孔徑。

進(jìn)一步的，沿所述準(zhǔn)直孔的原子入射端口至準(zhǔn)直孔的原子出射端口方向，所述準(zhǔn)直孔的孔腔呈漸變外擴(kuò)結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步的，所述準(zhǔn)直孔的內(nèi)壁面呈錐面結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步的，所述準(zhǔn)直孔的原子入射端口和原子出射端口均為圓形結(jié)構(gòu)。

本實用新型所提供的用于原子鐘的原子束準(zhǔn)直器，通過將準(zhǔn)直孔的原子入射端口設(shè)置為小口徑，將準(zhǔn)直孔的原子出射端口設(shè)置為大口徑，并將準(zhǔn)直孔孔腔設(shè)置為沿所述準(zhǔn)直孔的原子入射端口至準(zhǔn)直孔的原子出射端口方向漸變外擴(kuò)結(jié)構(gòu)，使得當(dāng)該準(zhǔn)直器在具有一個本體單元時，原子從密閉氣室入射進(jìn)準(zhǔn)直孔后，入射角大的原子在打到準(zhǔn)直孔內(nèi)壁后會進(jìn)行反射，由于準(zhǔn)直孔內(nèi)壁相對準(zhǔn)直孔中心軸線是斜的，入射角大的原子在反射后的角度會相對準(zhǔn)直孔中心軸線變小，這樣，入射角大的原子經(jīng)過準(zhǔn)直孔內(nèi)壁一次或者多次反射，最終出射的原子，出射角變小，進(jìn)而變成可以利用的原子，從而有效增加了出射原子束中可被利用的部分。

同時在本實用新型中，當(dāng)采用多個本體單元的組合作為準(zhǔn)直器使用時，除了部分入射角大的原子，在經(jīng)過多個本體單元的準(zhǔn)直孔內(nèi)壁一次或者多次反射，變成可以利用的原子之外，部分入射角更大的原子，在打到相鄰兩個本體單元的連接部位時，會被反射，重新從準(zhǔn)直孔的原子入射端口回到密閉氣室內(nèi)，并被重新利用，進(jìn)而避免成為雜散原子。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

圖1示出現(xiàn)有技術(shù)中安裝有原子束準(zhǔn)直器的原子氣室示意圖。

圖2示出現(xiàn)有技術(shù)中原子束準(zhǔn)直器的立體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3示出現(xiàn)有技術(shù)中原子束準(zhǔn)直器的立體結(jié)構(gòu)剖視圖。