本發(fā)明涉及離子囚禁裝置領(lǐng)域，具體涉及一種用于真空環(huán)境下產(chǎn)生原子蒸氣束的裝置。適用于光學(xué)頻標、量子光學(xué)、量子信息等領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

在光頻標實驗中，參考的物理體系主要有原子體系和離子體系，其中目前基于原子體系的光頻標主要參考光晶格內(nèi)的多個囚禁原子來實現(xiàn)；而基于離子體系的光頻標主要參考囚禁離子來實現(xiàn)。離子體系需要離子阱利用電磁場將離子俘獲和穩(wěn)定囚禁在空間一定范圍內(nèi)，而離子的產(chǎn)生正是離子光頻標至關(guān)重要的一環(huán)。原子蒸氣束通過阱中心，一種是電子轟擊的方式，打開燈絲，在加速極和燈絲之間加上40-100v的加速電壓，阱中心的原子被電子轟擊電離，如果產(chǎn)生的離子的初始動能小于勢阱深度將會被離子阱囚禁；另一種為利用激光作用于相關(guān)能級，通過光電離的方式產(chǎn)生離子并囚禁于離子阱。

原子蒸氣束的產(chǎn)生一般都是通過提供電流加熱樣品爐的方式獲得，例如鈣原子的產(chǎn)生是通過空心不銹鋼管制成的爐子，在通電后，爐管內(nèi)溫度升至約300攝氏度，鈣原子蒸氣壓上升，并沿著鋼管噴出穿過離子阱中心。但是仍存在同等溫度下飽和蒸氣壓遠遠低于鈣的金屬，如鋁，為了獲得近似相同濃度的鋁原子蒸氣，需要電流加熱至700度以上，如果采用相同的不銹鋼鋼管爐，需要提供非常大的加熱電流才可以達到所需溫度，然而一般的真空饋通無法承受如此大的電流，因此無法使用此種極其簡單的原子蒸氣束產(chǎn)生裝置。

綜上所述，為了獲得所需濃度的高溫度飽和蒸氣壓金屬的蒸氣束，需要一種在較低電流下就可產(chǎn)生較高溫度的方法與裝置，并且由于其所用在真空環(huán)境下，必須保持有著一定的潔凈性，另外為了離子的囚禁，需要有準直性及較低的本底噪聲。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本發(fā)明提供一種用于真空環(huán)境下產(chǎn)生原子蒸氣束的裝置，該裝置包含高純度的樣品、爐管、鎢絲、陶瓷套管和遮光外層。采用本發(fā)明的裝置，可以在較低電流下獲得較高溫度，解決了在真空中獲得較高溫度下飽和蒸氣壓的金屬的原子蒸氣束的問題，可廣泛用于光學(xué)頻標、量子光學(xué)、量子信息等領(lǐng)域。

本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種用于真空環(huán)境下產(chǎn)生原子蒸氣束的裝置，包括樣品，還包括爐管，爐管一端為封閉端，爐管另一端為開口端，樣品設(shè)置在爐管內(nèi)，爐管外壁螺旋纏繞有鎢絲，陶瓷套管罩設(shè)在爐管上，遮光外層包覆陶瓷套管的側(cè)部和兩端，遮光外層上設(shè)置有用于爐管內(nèi)的原子蒸氣束出射的開口，鎢絲的兩端穿出陶瓷套管和遮光外層。

如上所述的爐管為氧化鋁材質(zhì)。

如上所述遮光外層為銦箔。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點：

可以在小電流的情況下達得較高的溫度，此裝置本身設(shè)計減小了光噪聲本底，使用方便?？蓮V泛用于光學(xué)頻標、量子光學(xué)、量子信息等領(lǐng)域。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的拆解圖；

圖2是本發(fā)明裝配后的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1-樣品；2-爐管；3-鎢絲；4-陶瓷套管；5-遮光外層；301-第一端子；302-第二端子。

具體實施方式

以下結(jié)合說明書附圖，對本發(fā)明作進一步的說明。

如圖1～2所示，一種用于真空環(huán)境下產(chǎn)生原子蒸氣束的裝置，包括樣品1，還包括爐管2，爐管2一端為封閉端，爐管2另一端為開口端，樣品1設(shè)置在爐管2內(nèi)，爐管2外壁螺旋纏繞有鎢絲3，陶瓷套管4罩設(shè)在爐管2上，遮光外層5包覆陶瓷套管4的側(cè)部和兩端，遮光外層5上設(shè)置有用于爐管2內(nèi)的原子蒸氣束出射的開口，鎢絲3的兩端穿出陶瓷套管4和遮光外層5。

優(yōu)選的，爐管2為氧化鋁材質(zhì)。

優(yōu)選的，遮光外層5為銦箔。

優(yōu)選的，高純度的樣品1為高純度鋁絲，鋁含量為99.999%（5n）。

爐管2進行高純度的樣品1的裝載，為氧化鋁空心管，一端為封閉端，另一端為開口端，防止高純度的樣品1的掉落。

鎢絲3用于加熱爐管2，進而加熱爐管2內(nèi)的高純度的樣品1，將鎢絲3螺旋均勻繞在爐管2的外壁，鎢絲3禁止互相交疊緊挨，前后引出的鎢絲3的兩端（第一端子301、第二端子302）通過提供電流加溫使爐管2升溫從而較均勻加熱高純度的樣品1。

陶瓷套管4緊密套設(shè)在鎢絲3環(huán)繞的爐管2上，長度與爐管2相近，可以露出引出的鎢絲3的兩端（第一端子301、第二端子302），陶瓷套管4可以屏蔽鎢絲3通電后發(fā)射的熱電子及固定鎢絲3和爐管2。

遮光外層5采用銦箔，遮光外層5緊密貼合在陶瓷套管4上，將整個產(chǎn)生裝置包裹，遮光外層5完全包覆陶瓷套管4的側(cè)壁和底端，陶瓷套管4的頂端開口為原子蒸氣束的產(chǎn)生方向，遮光外層5上設(shè)置有用于爐管2內(nèi)的原子蒸氣束出射的開口，同時遮光外層5不能影響鎢絲3的兩個引出端（第一端子301、第二端子302），遮光外層5可以有效減小爐管加熱后的發(fā)光本底噪聲。

本發(fā)明小巧便利，準直的固定，可以使產(chǎn)生的蒸氣束較準確集中到達所需位置。

作為優(yōu)選方案，爐管2為氧化鋁材料，爐管2的壁厚為0.7mm～1.2mm，根據(jù)高純度的樣品1的承載方便性進行合理的選擇，可以很好的對高純度的樣品1進行承載。鎢絲3直徑為0.1mm～0.3mm，均勻緊密呈螺旋式纏繞在爐管2上，第一端子301和第二端子302分別為鎢絲3繞制成的螺旋線圈的兩個引出端，用于整個裝置的固定及電流的加載，鎢絲3直徑過大加熱需要較大的電流不符合實驗所需，直徑過小質(zhì)地較軟而不利于裝置的制作。陶瓷套管4為較薄的內(nèi)徑較大的氧化鋁中空圓柱體，陶瓷套管4為氧化鋁中空圓柱體，緊密套覆在鎢絲3纏繞的爐管2上，遮光外層5由銦箔薄片卷為陶瓷套管4的大小進行保護，其本身有一定的應(yīng)力，可用銅絲進行緊箍。

本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種用于真空環(huán)境下產(chǎn)生原子蒸氣束的裝置，包括樣品，還包括爐管，爐管一端為封閉端，爐管另一端為開口端，樣品設(shè)置在爐管內(nèi)，爐管外壁螺旋纏繞有鎢絲，陶瓷套管罩設(shè)在爐管上，遮光外層包覆陶瓷套管的側(cè)部和兩端，遮光外層上設(shè)置有用于爐管內(nèi)的原子蒸氣束出射的開口，鎢絲的兩端穿出陶瓷套管和遮光外層。本發(fā)明裝置可以通過提供較小的加熱電流而達到較高的溫度從而產(chǎn)生所需樣品原子蒸氣束，此裝置可以準直的固定，使產(chǎn)生的蒸氣束較準確集中到達所需位置，另外可以減小光噪聲本底。

技術(shù)研發(fā)人員：黃學(xué)人;晁思嘉;舒華林;曹健;商俊娟
受保護的技術(shù)使用者：中國科學(xué)院武漢物理與數(shù)學(xué)研究所
技術(shù)研發(fā)日：2017.05.08
技術(shù)公布日：2017.08.18