本實用新型涉及自激式銫光泵磁力儀技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種銫光泵磁力儀的探頭結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

銫光泵磁力儀以銫原子能級結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，采用光泵浦和光磁共振技術(shù)實現(xiàn)的一種高精度弱磁測量儀器，被廣泛應(yīng)用于地面和航空磁探測領(lǐng)域。銫光泵探頭是整個銫光泵磁力儀的核心器件，在國內(nèi)，對于它的研發(fā)還處于初級階段，沒有形成成熟的產(chǎn)品，與之相比，國外銫光泵探頭技術(shù)十分成熟，例如加拿大Sinitrix公司的CS-3，美國Geometrix公司的G858等。目前國內(nèi)進口的商用銫光泵磁力儀的靈敏度水平在0.6Pt/√Hz左右，更高靈敏度的銫光泵磁力儀是對中國禁運的。銫光泵磁力儀工作在自激振蕩狀態(tài)，輸出的振蕩信號就是銫原子在外磁場下的拉莫爾頻率，因此它具有較快的響應(yīng)速度，該特性特別適合航空磁探測的應(yīng)用。銫光泵探頭主要有銫燈、銫室、光學(xué)組件、光電探測器、反饋線圈等組成，為了將這些部件整合在一起，需要設(shè)計一種體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊的探頭結(jié)構(gòu)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型旨在提供一種體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊的銫光泵磁力儀的探頭結(jié)構(gòu)。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供如下技術(shù)方案：一種銫光泵磁力儀的探頭結(jié)構(gòu)，包括探頭外套、中筒主體和探頭核心組件，所述探頭外套由外套上蓋、外套上部和外套下部組成，其中外套上蓋通過四個塑料螺絲釘固定在外套上部，外套上部開有線纜孔，外套上部與外套下部之間通過螺紋連接，構(gòu)成一封閉的探頭空間，外套下部上開有固定凹槽；所述中筒主體通過塑料螺絲固定在外套上部，中筒主體上開有數(shù)個環(huán)形的反饋線圈凹槽，反饋線圈凹槽上饒有反饋線圈，中筒主體的一端通過螺紋旋緊中筒底蓋；中筒主體上還開有螺絲孔；所述中筒主體的內(nèi)部設(shè)有探頭核心組件，該探頭核心組件由銫燈壓板、銫燈前夾板、銫燈外殼、銫燈后夾板、準直透鏡組件、濾光片組件、圓偏振片組件、銫室和聚焦透鏡組件組成，其中銫燈壓板將銫燈外殼固定在中筒主體內(nèi)，銫燈外殼通過銫燈前夾板和銫燈后夾板固定成一個整體，銫燈通過一個非磁性螺絲固定在銫燈外殼內(nèi)，銫燈外面繞有高頻激勵線圈，銫燈外殼外面繞有加熱絲以及保溫材料，銫燈外殼的后側(cè)依次設(shè)有準直透鏡組件、濾光片組件、圓偏振片組件，圓偏振片組件的后側(cè)設(shè)有銫室，該銫室通過銫室前夾板和銫室后夾板固定成一個整體，銫室前夾板的前側(cè)設(shè)有環(huán)形墊片；所述銫室的后側(cè)設(shè)有聚焦透鏡組件，銫室前夾板和銫室后夾板之間繞有加熱絲和覆有保溫材料，聚焦透鏡組件與光電探測器固定在一起。

作為本實用新型的進一步方案：所述中筒底蓋的前側(cè)設(shè)有向中筒主體內(nèi)部凸出的凸臺。

作為本實用新型的進一步方案：所述探頭外套的材料是深色塑料。

作為本實用新型的進一步方案：所述非磁性螺絲的材料為非鐵磁性金屬制作，銫燈通過乳膠固定在非磁性螺絲的螺絲帽上。

作為本實用新型的進一步方案：所述銫燈外殼為圓柱形金屬殼，其材料為非鐵磁性金屬制作，銫燈外殼的一面開孔，另一面攻絲。

作為本實用新型的進一步方案：所述保溫材料為非磁性隔熱材料。

作為本實用新型的進一步方案：所述準直透鏡組件和聚焦透鏡組件上鍍有增透膜。

作為本實用新型的進一步方案：所述濾光片組件是中心波長為894nm的窄帶濾波片。

作為本實用新型的進一步方案：所述圓偏振片組件包括線偏振片和中心波長為894nm的四分之一波片。

作為本實用新型的進一步方案：所述銫燈、準直透鏡組件、濾光片組件、圓偏振片組件、銫室、聚焦透鏡組件和光電探測器處于同一軸線上，反饋線圈產(chǎn)生的磁場軸與中筒主體的中心軸平行。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是：該銫光泵磁力儀的探頭結(jié)構(gòu)通過優(yōu)化設(shè)計的探頭骨架結(jié)構(gòu)，將銫光泵探頭內(nèi)部各個組件緊湊的組合在一起，具有體積小、重量輕、可靠性高的優(yōu)點。

附圖說明

圖1為本實用新型的探頭外套的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實用新型的中筒主體的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實用新型的探頭核心組件的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├绢I(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

請參閱圖1-3，本實用新型實施例中，一種銫光泵磁力儀的探頭結(jié)構(gòu)，包括探頭外套、中筒主體21和探頭核心組件，所述探頭外套由外套上蓋31、外套上部32和外套下部33組成，其中外套上蓋31通過四個塑料螺絲釘固定在外套上部32，外套上部32開有線纜孔，用于引出探頭內(nèi)部線纜，外套上部32與外套下部33之間通過螺紋連接，構(gòu)成一封閉的探頭空間，從而與外界環(huán)境隔離，防止風(fēng)沙雨淋對探頭的損壞，外套下部33上開有固定凹槽，便于探頭固定在其它設(shè)備上；

所述中筒主體21通過塑料螺絲固定在外套上部32，中筒主體21上開有數(shù)個環(huán)形的反饋線圈凹槽22，反饋線圈凹槽22上饒有反饋線圈，反饋線圈產(chǎn)生的磁場軸與探頭中心軸平行，中筒主體21的一端通過螺紋旋緊中筒底蓋23，中筒底蓋23的前側(cè)設(shè)有向中筒主體21內(nèi)部凸出的凸臺，它內(nèi)部凸臺會提供一個頂力，將內(nèi)部松散的部件緊緊的湊在一起；中筒主體21上還開有螺絲孔，這些孔可以安裝塑料螺絲，這些塑料螺絲可以微調(diào)內(nèi)部光學(xué)組件的軸心；

所述中筒主體21的內(nèi)部設(shè)有探頭核心組件，該探頭核心組件由銫燈壓板1、銫燈前夾板2、銫燈外殼3、銫燈后夾板4、準直透鏡組件5、濾光片組件6、圓偏振片組件7、銫室10和聚焦透鏡組件12組成，其中銫燈壓板1將銫燈外殼3固定在中筒主體21內(nèi)，銫燈外殼3通過銫燈前夾板2和銫燈后夾板4固定成一個整體，銫燈通過一個非磁性螺絲固定在銫燈外殼3內(nèi)，銫燈外面繞有高頻激勵線圈，銫燈外殼3外面繞有加熱絲以及保溫材料，在其激勵下，銫燈發(fā)出光線，主要是D1線(894nm)和D2線(852nm)，銫燈外殼3的后側(cè)依次設(shè)有準直透鏡組件5、濾光片組件6、圓偏振片組件7，圓偏振片組件7的后側(cè)設(shè)有銫室10，該銫室10通過銫室前夾板9和銫室后夾板11固定成一個整體，銫室前夾板9的前側(cè)設(shè)有環(huán)形墊片8；

所述銫室10的后側(cè)設(shè)有聚焦透鏡組件12。準直透鏡組件5銫燈發(fā)出的光線準直，形成的平行光入射到濾光片組件6，濾波片是中心波長為894nm的窄帶濾波片，因此此時輸出的光線主要是D1線。D1線再射入圓偏振片組件7，形成D1線的圓偏振光。圓偏振光進入銫室10參與光泵浦作用。銫室前夾板9和銫室后夾板11之間繞有加熱絲和覆有保溫材料，一般加熱到55℃左右，使得銫室10內(nèi)部充滿銫蒸汽。銫光泵工作時，中筒外部的繞有的反饋線圈會提供一個反饋磁場，此時會發(fā)生光磁共振現(xiàn)象，銫室10輸出的光信號被調(diào)制，包含有當?shù)氐卮艌鱿碌睦獱栴l率。經(jīng)過調(diào)制的后的光信號經(jīng)聚焦透鏡組件12后進入光電探測器。光電探測器與聚焦透鏡組件12固定在一起。

進一步，所述探頭外套的材料是深色塑料，如黑色、褐色、灰色等。

進一步，所述其它附件，包括塑料螺絲、部件之間的墊片以及固定各個部件的夾板等。

進一步，所述非磁性螺絲，是由銅、鋁、鈦等非鐵磁性金屬制作，銫燈通過乳膠固定在螺絲帽上。

進一步，所述銫燈外殼3為圓柱形金屬殼，是由銅、鋁、鈦等非鐵磁性金屬制作，圓柱一面開孔，用于光線射出，另一面攻絲，用于固定非磁性螺絲。

進一步，所述保溫材料，可以是泡沫或者其它非磁性隔熱材料。

進一步，所述準直透鏡和聚焦透鏡，可以鍍有增透膜，也可以不鍍有增透膜。

進一步，所述濾波片，是中心波長為894nm的窄帶濾波片。

進一步，所述圓偏振片，包括線偏振片和中心波長為894nm的四分之一波片。

本實用新型的結(jié)構(gòu)特點及其優(yōu)點：包括探頭外套、中筒主體21和探頭核心組件，銫燈、準直透鏡、濾光片、圓偏振片、銫室10、聚焦透鏡、光電探測器處于同一軸線上，并置于中筒內(nèi)部。所述反饋線圈繞在中筒外特制的凹槽內(nèi)，最終線圈軸向與光軸軸向平行。銫燈在高頻電磁場的激勵下發(fā)出光線，主要包含D1線(894nm)和D2線(852nm)。經(jīng)過準直透鏡后以平行光的方式依次經(jīng)過濾波片和圓偏振片，形成984nm的圓偏振光，隨后進入銫室10內(nèi)參與光泵浦作用，此時銫室10已經(jīng)加熱且恒溫，同時在反饋線圈作用下形成光磁共振，包含有拉莫爾信號的調(diào)制光經(jīng)過聚焦透鏡后進入光電探測器，轉(zhuǎn)換成電信號輸出。本實用新型發(fā)明最大的特點是采用一種優(yōu)化設(shè)計的探頭骨架結(jié)構(gòu)，將銫光泵內(nèi)部的各個組件緊湊的整合在一起，具有體積小、重量輕和性能可靠的優(yōu)點。

對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本實用新型不限于上述示范性實施例的細節(jié)，而且在不背離本實用新型的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現(xiàn)本實用新型。因此，無論從哪一點來看，均應(yīng)將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本實用新型的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本實用新型內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權(quán)利要求。

此外，應(yīng)當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實施方式。