[發明專利]基于腔增強技術的雙腔結構堿金屬原子氣室

在審

• 申請號: 201810255586.4
• 申請日: 2018-03-26
• 公開（公告）號: CN108362648A
• 公開（公告）日: 2018-08-03
• 發明（設計）人: 曾祥堉;王冠學;單新治;苗玉;藍景恒;徐俊;張慶立;高秀敏
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: G01N21/21
• 分類號: G01N21/21;G02B27/28
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 吳寶根;王晶

本發明涉及一種基于腔增強技術的雙腔結構堿金屬原子氣室，兩個玻璃光學窗片之間分別焊接兩端的硅片，中間焊接硅片，形成雙腔結構的原子氣室，中間的硅片與上部的玻璃光學窗片之間具有微型通道，左腔室底部的加熱基底上放有堿金屬單質或混合物，右腔室內上下分別設有反射鏡，探測光在右氣室內部進行多次反射，增長探測光與堿金屬原子之間的作用距離，在塞曼效應機理的作用下探測光經過堿金屬原子氣室之后偏振面的偏轉角將得到多倍的增大。本發明具有結構緊湊、堿金屬原子純度高、光與原子作用距離長、可實現微型化、便于構建、檢測靈敏度高、檢測信息量大、空間分辨率高、靈活性好、體積小、可實現小型化集成化、功能易于擴充、應用范圍廣等特點。

技術領域

本發明涉及一種基于腔增強技術的雙腔結構堿金屬原子氣室，主要用于磁物探、磁導航、原子鐘、無損檢測、防偽技術、加密解密、刑偵、腦科學、心肺科學、生物磁學、生命醫療、生物技術、健康檢測、疾病診療、人機交互、智能控制、行為組織、心理學、智慧感知等領域中的磁傳感器。

背景技術

磁傳感器指的是各種用于測量磁場的傳感器，也可以稱為磁力儀、高斯計，在國際單位制中描述磁場的物理量是磁感應強度，單位是特斯拉。在早期，電磁領域高斯單位盛行，因此磁強計也稱為高斯計。磁感應強度是矢量，具有大小和方向特征，只測量磁感應強度大小的磁強計稱為標量磁強計，而能夠測量特定方向磁場大小的磁強計稱為矢量磁強計，常見的磁力傳感器有磁通門磁強計、磁阻磁強計、質子旋進磁強計、堿金屬光泵磁強計等。磁力傳感器在磁物探、磁導航、無損檢測、防偽技術、加密解密、刑偵、腦科學、心肺科學、生物磁學、生命醫療、生物技術、健康檢測、疾病診療、人機交互、智能控制、行為組織、心理學、智慧感知等領域應用廣泛，隨著改革領域的發展，對磁力傳感器應能要求也急劇提高，目前在靈敏度上表現最好的磁力傳感器為光學原子磁力傳感器，在應用上對靈敏度要求很高的有磁物探、磁導航、腦科學等領域，所以原子磁力傳感器構建至關重要，而原子磁力傳感器中的堿金屬原子氣室是最為關鍵的部件，對磁力探測的靈敏度起決定作用，所以堿金屬原子氣室的設計顯得尤為重要。

在先技術中，存在不同形狀、尺寸和結構的堿金屬原子氣室，比如球形，立方體形，不規則多邊形的單個腔體原子氣室，并在氣室內壁鍍有抗原子弛豫的特殊膜層，同時在氣室中充入緩沖氣體，一般是惰性氣體，氦氣，氮氣。目前還沒有商業化的堿金屬原子氣室，因為對于氣室結構的設計、氣室的制備工藝、以及充入的原子氣體成分等都仍處于不斷地研究狀態。所以，一個良好的實用的堿金屬原子氣室的設計需求顯得更為迫切。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于腔增強技術的雙腔結構堿金屬原子氣室，該雙腔結構堿金屬原子氣室具有結構緊湊、堿金屬原子純度高、光與原子作用距離長、便于構建、靈敏度高、檢測信息量大、空間分辨率高、靈活性好、體積小、可實現小型化集成化、功能易于擴充、應用范圍廣等特點；本發明可以多次反射增長探測光在原子氣室中的光程，并利用雙腔結構過濾堿金屬原子雜質，能夠很大程度地提高探測光偏振面的偏轉角度，從而降低檢測難度、提高檢測靈敏度及分辨率。