[發明專利]一種汞燈發光泡內起輝氣體氣壓優化裝置和優化方法

在審

• 申請號: 202011017754.X
• 申請日: 2020-09-24
• 公開（公告）號: CN112254930A
• 公開（公告）日: 2021-01-22
• 發明（設計）人: 王暖讓;陳星;趙環;薛瀟博;張升康
• 申請（專利權）人: 北京無線電計量測試研究所
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02;G01R31/44
• 代理公司: 北京國昊天誠知識產權代理有限公司 11315
• 代理人: 南霆

本申請公開了一種汞燈發光泡內起輝氣體氣壓優化裝置和優化方法，所述優化裝置的充制平臺包括真空泵、閥門和真空測量計；發光泡通過石英管與充制平臺的真空系統連接，發光泡位于水平位置；汞同位素位于另一個泡體內，所述泡體與發光泡之間具有間隙；針閥與充制平臺和氬氣瓶通過真空管道連接，以控制氬氣進入所述真空系統的量；射頻激勵模塊通過線圈與發光泡耦合，射頻激勵模塊安裝在三維調整架上，三維調整架固定在充制平臺上，以調節射頻激勵模塊的位置，為發光泡提供激勵；其能夠實時、直觀和有效的得到充制氣壓的最佳值，提高充制的成功率；同時大大降低成本，節約時間，提高效率。

技術領域

本申請涉及氣壓優化技術領域，尤其涉及一種汞燈發光泡內起輝氣體氣壓優化裝置和優化方法。

背景技術

汞離子微波頻標是一種新型頻標，采用了不同于氫、銣、銫等傳統原子頻標的全新工作原理。其具有基本不受實物粒子和外場的擾動，運動效應小和量子態相干時間長等內在特點，譜線寬度極窄，各種頻移很小。其中一個主要的原因是通過在離子阱施加靜電場、磁場或者射頻場，將工作離子囚禁于超高真空的離子阱中心，使離子完全孤立，處于“完全靜止狀態”，不受到外界的干擾，因此可大大提高汞離子微波頻標的性能指標。未來可以預見汞離子微波頻標的地位尤為重要，將成為中長期內高精度量子頻率標準的研究主體，也是有望應用于時間頻率計量校準以及下一代導航定位和空間探測的空間星載和地面的最高時間頻率標準。

汞離子頻標核心技術之一就是高穩定、高可靠性、窄線寬汞燈的設計。高效光抽運汞燈的研制是實現高性能、高可靠和小型化汞離子微波頻標的必要條件，并可有效降低使用成本。

目前進行汞燈研究時，首先需要解決的是發光泡的研制，其中一個重要的參數為汞燈發光泡內起輝氣體(一般選擇氬氣)的氣壓，在目前發光泡的研制過程中，通常做一系列多批不同氣壓的發光泡，然后通過射頻電路進行激勵測試，需要通過大量反復實驗來確認比較理想的氣壓，這種常用的方法存在以下問題：(1)需要充制大量的發光泡，需要耗費大量的時間，嚴重影響研究進度；(2)所需費用很高，由于每個泡里都需要填充同位素，因此成本很高；(3)實驗結果的可重復性較差，由于測試的不準確性，導致實驗結果不準確。

發明內容

本申請提出一種汞燈發光泡內起輝氣體氣壓優化裝置和優化方法，用以解決目前汞燈發光泡研制過程中耗時、成本高和測試結果的不準確性等問題。

本發明一方面提供一種汞燈發光泡內起輝氣體氣壓優化裝置，包括發光泡(6)、石英管(4)、汞同位素(5)、氬氣瓶(3)、針閥(2)、充制平臺(1)、三維調整架(8)和射頻激勵模塊(7)；

充制平臺(1)包括真空泵、閥門和真空測量計；發光泡(6)通過石英管(4)與充制平臺(1)的真空系統連接，發光泡(6)位于水平位置；

汞同位素(5)位于另一個泡體內，所述泡體與發光泡(6)之間具有間隙；針閥(2)與充制平臺(1)和氬氣瓶(3)通過真空管道連接，以控制氬氣進入所述真空系統的量；

射頻激勵模塊(7)通過線圈與發光泡(6)耦合，射頻激勵模塊(7)安裝在三維調整架(8)上，三維調整架(8)固定在充制平臺(1)上，以調節射頻激勵模塊(7)的位置，為發光泡(6)提供激勵。

在以上方案中優選的是，發光泡(6)和裝有汞同位素(5)的所述泡體焊接在充制平臺(1)的所述真空管道上。

還可以優選的，充制平臺(1)上安裝有真空計。

本發明另一方面提供一種汞燈發光泡內起輝氣體氣壓優化裝置的優化方法，包括以下步驟，

將發光泡(6)和裝有汞同位素(5)的所述泡體焊接到充制平臺(1)的所述真空管道上，使得發光泡(6)位于水平位置；

通過充制平臺(1)將所述真空系統的真空制備到預設量級，減少發光泡(6)內的殘余氣體；