一種用于長(zhǎng)距離轉(zhuǎn)移冷原子的磁場(chǎng)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及原子轉(zhuǎn)移的磁場(chǎng)裝置領(lǐng)域，具體地指一種用于長(zhǎng)距離轉(zhuǎn)移冷原子的磁 場(chǎng)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 由于激光冷卻技術(shù)的發(fā)明使得磁阱囚禁中性原子成為可能。1985年，中性原子第 一次被成功地囚禁在磁阱中。1995年，采用激光冷卻與蒸發(fā)冷卻技術(shù)相結(jié)合的方法，堿金屬 87Rb原子的玻色-愛因斯坦凝聚體（簡(jiǎn)稱BEC)在實(shí)驗(yàn)上被觀測(cè)到。BEC實(shí)現(xiàn)后，應(yīng)用BEC 的研宄迅速在原子分子物理、原子光學(xué)、光學(xué)頻標(biāo)和量子信息等多個(gè)領(lǐng)域展開。持續(xù)獲得玻 色-愛因斯坦凝聚體的關(guān)鍵就是同時(shí)控制原子的囚禁和冷卻過程，實(shí)驗(yàn)上一般采用將原子 的囚禁和冷卻過程在空間上進(jìn)行分離，首先用激光將原子囚禁在真空度比較低的氣室（記 做MOTA)中，然后將MOTA中的原子轉(zhuǎn)移到高真空度的氣室（記做MOTB)中，在MOTB中對(duì)原 子進(jìn)行磁場(chǎng)壓縮、亞多普勒冷卻、蒸發(fā)冷卻等技術(shù)手段，最后實(shí)現(xiàn)BEC。
[0003] 常用技術(shù)使用一束與原子共振的激光將MOTA中囚禁的原子推送到MOTB中，但是 在推送的過程中原子各個(gè)方向（推送方向除外）是沒有束縛的，因此原子會(huì)在推送的過程 中會(huì)膨脹，造成原子密度降低；另外，在將原子推送到MOTB之后，在MOTB中需要用在MOTA 中的方法將原子囚禁起來，實(shí)驗(yàn)上用六束對(duì)打激光和一對(duì)反亥姆霍茲線圈形成的磁光阱將 原子囚禁。其缺點(diǎn)一是浪費(fèi)了光源，二是空間位置會(huì)很擁擠，為后續(xù)實(shí)驗(yàn)埋下很大的隱患。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的就是要解決上述【背景技術(shù)】的不足，提供一種用于長(zhǎng)距離轉(zhuǎn)移冷原子 的磁場(chǎng)裝置。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種用于長(zhǎng)距離轉(zhuǎn)移冷原子的磁場(chǎng)裝置，包括低真空腔室、 高真空腔室和設(shè)置于兩者之間的傳輸冷原子的管道；所述的低真空腔室為金屬腔室，高真 空腔室為玻璃腔室，兩者通過管道連通；所述的管道上設(shè)置有差分管，
[0006] 其特征在于：還包括：
[0007] 推送線圈，推送線圈固定在低真空腔室遠(yuǎn)離管道的一端上；
[0008] MOT線圈對(duì)，由一對(duì)圓形反亥姆霍茲線圈組成，兩兩對(duì)稱的布置于低真空腔室的上 下兩端，其軸線與管道軸線垂直相交；
[0009] 轉(zhuǎn)移線圈對(duì)，由至少三對(duì)兩兩對(duì)稱的布置于低真空腔室、高真空腔室和管道的上 下兩側(cè)的圓形反亥姆霍茲線圈組成，轉(zhuǎn)移線圈對(duì)包括兩層相互平行布置的線圈，分別為：位 于低真空腔室、高真空腔室和管道的上下兩側(cè)的內(nèi)層線圈和位于內(nèi)層線圈外側(cè)的外層線 圈；所述的內(nèi)層線圈固定在相鄰兩個(gè)外層線圈上，與相鄰兩個(gè)外層線圈均有重疊部位，且內(nèi) 層線圈的軸線與相鄰兩個(gè)外層線圈的軸線不重和；
[0010] 冷卻裝置，布置與轉(zhuǎn)移線圈對(duì)的外側(cè)，轉(zhuǎn)移線圈對(duì)的外層線圈固定在冷卻裝置上。
[0011] 進(jìn)一步的所述的推送線圈與管道同軸設(shè)置。
[0012] 進(jìn)一步的所述的內(nèi)層線圈中相鄰線圈的端部貼合在一起，外層線圈中相鄰線圈端 部貼合在一起。
[0013] 進(jìn)一步的所述的內(nèi)層線圈的兩端分別與相鄰的兩個(gè)外層線圈的軸線齊平。
[0014] 進(jìn)一步的所述的外層線圈中遠(yuǎn)離低真空腔室一端的一對(duì)線圈相對(duì)布置于高真空 腔室的上下兩側(cè)，與高真空腔室同軸設(shè)置。
[0015] 進(jìn)一步的所述的MOT線圈對(duì)與轉(zhuǎn)移線圈對(duì)相互平行，MOT線圈對(duì)與靠近低真空腔 室一端的轉(zhuǎn)移線圈對(duì)上下交錯(cuò)重疊布置。
[0016] 進(jìn)一步的所述的MOT線圈對(duì)位于靠近低真空腔室一端的轉(zhuǎn)移線圈對(duì)的外側(cè)。
[0017] 進(jìn)一步的所述的MOT線圈對(duì)的內(nèi)側(cè)端面與靠近低真空腔室一端的轉(zhuǎn)移線圈對(duì)的 外側(cè)端面貼合在一起。
[0018] 進(jìn)一步的所述的冷卻裝置包括兩塊平行設(shè)置的中空黃銅板；所述的黃銅板貼合在 轉(zhuǎn)移線圈對(duì)中外層線圈的外側(cè)，黃銅板內(nèi)通有流動(dòng)的冷水。
[0019] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)有：1、設(shè)置推送線圈簡(jiǎn)化了冷原子移動(dòng)過程中需要的推力裝置，并 且更加節(jié)能；
[0020] 2、轉(zhuǎn)移線圈對(duì)交錯(cuò)排布有效解決了冷原子移動(dòng)過程中場(chǎng)強(qiáng)勢(shì)能不易控制的問題， 轉(zhuǎn)移線圈對(duì)的布置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、方便；
[0021] 3、本裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，有效地降低了整個(gè)轉(zhuǎn)移過程中設(shè)備的數(shù)量，避免了空間擁擠 影響后續(xù)實(shí)驗(yàn)的問題；
[0022] 4、轉(zhuǎn)移過程中無需使用激光，節(jié)約了光源，也避免了轉(zhuǎn)移時(shí)對(duì)冷原子的加熱效應(yīng)。
【附圖說明】
[0023] 圖1:本發(fā)明的俯視圖；
[0024] 圖2 :本發(fā)明的左視圖；
[0025] 圖3 :本發(fā)明的主視圖；
[0026] 圖4 :本發(fā)明的軸視圖；
[0027] 圖5 :本發(fā)明的MOT線圈對(duì)和轉(zhuǎn)移線圈對(duì)排列結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028] 圖6 :本發(fā)明的低真空腔室的俯視圖；
[0029] 圖7 :本發(fā)明的低真空腔室的側(cè)視圖；
[0030] 圖8 :本發(fā)明的低真空腔室的軸視圖；
[0031] 其中一低真空腔室；2-高真空腔室；3-差分管；4一推送線圈；5-MOT線圈 對(duì)；6-轉(zhuǎn)移線圈對(duì)；7-連接體；8-黃銅板；9 一低壓接口；10-高壓接口；6-1 -內(nèi)層線 圈；6-2-外層線圈。
【具體實(shí)施方式】
[0032] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0033] 如圖1~8所示，包括低真空腔室1和高真空腔室2,實(shí)驗(yàn)的目的就是將冷原子從 低真空腔室1傳送到高真空腔室2,低真空腔室1的真空度約為KT 6Pa,高真空腔室2的真 空度為l〇_9Pa，如圖6~8所示，低真空腔室1為十面體的金屬腔室，包括側(cè)面的8個(gè)面和 上下兩個(gè)面，其中，側(cè)部設(shè)置有一開口可以和高真空腔室2連通，側(cè)面的其他7個(gè)面和上下 兩個(gè)面上均設(shè)有玻璃窗口（玻璃窗口一是可以起到觀察的作用，二是方便布置MOT對(duì)打激 光），低真空腔室1的真空度通過一個(gè)20L的離子泵維持。高真空腔室2為石英玻璃制成的 玻璃腔室，高真空腔室2的真空度通過一個(gè)40L的離子泵維持。
[0034] 低真空腔室1和高真空腔室2因?yàn)閴簭?qiáng)不同，兩者之間通過一個(gè)差分管2連通，其 中低真空腔室1、高真空腔室2和差分管3均采購自varian公司。差分管3中間設(shè)置有8_ 的通道，為了與兩個(gè)腔室配合使用，還設(shè)置有連接體7,連接體7 -端連通差分管3,另一端 連通高真空腔室2,形成傳輸冷原子的管道，連接體7為軸向方向上設(shè)置有貫通通道的柱狀 體，連接體7徑向上設(shè)置有與40L的離子泵連通的高壓接口 10。
[0035] 其中，如圖1所示，20L的離子泵的出口端與低真空腔室1上的低壓接口 9連通， 40L的離子泵與連接體7上的高壓接口 10連通，以維持低真空腔室1和高真空腔室2內(nèi)的 真空度。
[0036] 本裝置的主要目的是用線圈產(chǎn)生推送磁場(chǎng)，使冷原子從低真空腔室1移動(dòng)到高真 空腔室2。產(chǎn)生推送磁場(chǎng)的推送線圈4纏繞在骨架上，骨架套接在玻璃窗口上，推送線圈4 與該玻璃窗口同心設(shè)置，該玻璃窗口位于低真空腔室1和第一連接體7相連接一端的相