一种原子泡中缓冲气体的检测方法及设备技术

本申请公开了一种原子泡的缓冲气体的测量方法及设备，包括：激光器、第一光探测器、第二光探测器和测量控制器，激光器，用于发射至少一个频率的光波；第一光探测器，用于接收激光器发射的光波，并将光波转换为第一电信号，将第一电信号发送给测量控制器；第二光探测器，用于接收从原子泡中透射出来的光，并将光转换为第二电信号，将第二电信号发送给测量控制器，所述光为所述激光器发射的所述光波透射至所述原子泡后被所述缓冲气体吸收之后的透射光；测量控制器，用于根据第一电信号和第二电信号，测量所述缓冲气体的成分和含量。通过原子吸收谱的吸收量来确定原子泡中缓冲气体的含量，有效解决了原子泡中缓冲气体的含量无法精确测量的问题。

Method and equipment for detecting buffer gas in atomic bubble

The present application discloses a method and apparatus for measuring a buffer gas of an atomic bubble, which consists of a laser, a first light detector, a second photodetector, and a measuring controller. The laser is used for emitting at least one frequency of light; the first photodetector is used to receive the light wave emitted by the laser and converts the light wave to the first. The electrical signal sends the first electrical signal to the measuring controller; the second photodetector is used to receive light transmitted from the bubble and converts the light into second electrical signals, sending the second electrical signal to the measurement controller, and the light is transmitted to the atomic bubble by the light emitted by the laser to be buffered. The transmitted light after the gas is absorbed; the measuring controller is used to measure the composition and content of the buffer gas according to the first electric signal and the second electrical signal. The content of the buffer gas in the atomic bubble is determined by the absorption of the atomic absorption spectrum, which can effectively solve the problem that the content of the buffer gas in the bubble can not be measured accurately.

【技术实现步骤摘要】
一种原子泡中缓冲气体的检测方法及设备
本申请涉及原子频标
，尤其涉及一种原子泡中缓冲气体的检测方法及设备。
技术介绍
原子气体作为一类基本的物质，是科学研究以及工业生产的基础物质，在冷原子系统、凝聚态物理、电子领域、生物医药、光谱科技以及时频计量等领域发挥着重要作用。具体地，在时频计量领域，原子气体作为物理部分的工作物质，能够通过发生能级跃迁输出高性能的时间频率信号。然而，原子频标技术是目前最为精确的测量时间技术，物理部分工作物质一般采用氢、铷、铯等原子气体。这些原子气体通常密封于原子气泡内，为了易于点亮原子泡，需降低原子气体在原子泡内的平均自由程，因此，所采用的方式是在原子泡内冲入缓冲气体。缓冲气体作为原子泡的基本气体，其成分以及含量对原子泡、原子钟的物理部分以及整个原子钟的稳定性能至关重要。由于在对原子泡进行密封时，容易发生漏气的现象，使得原子泡中缓冲气体的含量无法得以精确测量。
技术实现思路
有鉴于此，本申请实施例提供了一种原子泡中缓冲气体的检测方法及设备，用于解决现有技术中原子泡中缓冲气体的含量无法精确测量的问题。本申请实施例提供了一种原子泡中缓冲气体的检测设备，包括：激光器、第一光探测器、第二光探测器和测量控制器，其中：所述激光器，用于发射至少一个频率的光波；所述第一光探测器，用于接收所述激光器发射的所述光波，并将所述光波转换为第一电信号，将所述第一电信号发送给所述测量控制器；所述第二光探测器，用于接收从所述原子泡中透射出来的光，并将所述光转换为第二电信号，将所述第二电信号发送给所述测量控制器，所述光为所述激光器发射的所述光波透射至所述原子泡后被所述缓冲气体吸收之后的透射光；所述测量控制器，用于根据所述第一电信号和所述第二电信号，测量所述缓冲气体的成分和含量。本申请实施例提供了一种原子泡中缓冲气体的检测方法，包括：激光器发射至少一个频率的光波；第一光探测器接收所述激光器发射的所述光波，并将所述光波转换为第一电信号，将所述第一电信号发送给所述测量控制器；第二光探测器接收从所述原子泡中透射出来的光，并将所述光转换为第二电信号，将所述第二电信号发送给所述测量控制器，所述光为所述激光器发射的所述光波透射至所述原子泡后被所述缓冲气体吸收之后的透射光；测量控制器根据所述第一电信号和所述第二电信号，测量所述缓冲气体的成分和含量。本申请提供的至少一个实施例所达到的有益效果如下：本申请实施例提出的检测方法通过原子吸收谱的吸收量来确定原子泡中缓冲气体的含量，有效解决了原子泡中缓冲气体的含量无法精确测量的问题。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本申请实施例提供的一种原子泡中缓冲气体的检测设备的结构示意图；图2为本申请实施例提供的一种原子泡中缓冲气体的检测设备的结构示意图；图3为本申请实施例提供的一种原子泡中缓冲气体的检测方法的流程示意图。具体实施方式为了实现本申请的目的，本申请实施例提供了一种原子泡中缓冲气体的检测方法及设备，包括：激光器、第一光探测器、第二光探测器和测量控制器，其中：所述激光器，用于发射至少一个频率的光波；所述第一光探测器，用于接收所述激光器发射的所述光波，并将所述光波转换为第一电信号，将所述第一电信号发送给所述测量控制器；所述第二光探测器，用于接收从所述原子泡中透射出来的光，并将所述光转换为第二电信号，将所述第二电信号发送给所述测量控制器，所述光为所述激光器发射的所述光波透射至所述原子泡后被所述缓冲气体吸收之后的透射光；所述测量控制器，用于根据所述第一电信号和所述第二电信号，测量所述缓冲气体的成分和含量。通过原子吸收谱的吸收量来确定原子泡中缓冲气体的含量，有效解决了原子泡中缓冲气体的含量无法精确测量的问题。下面将结合说明书附图对本申请各个实施例作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。图1为本申请实施例提供的一种原子泡中缓冲气体的检测设备的结构示意图。所述检测设备包括：激光器101、第一光探测器102、第二光探测器103和测量控制器104，其中：所述激光器101，用于发射至少一个频率的光波；所述第一光探测器102，用于接收所述激光器发射的所述光波，并将所述光波转换为第一电信号，将所述第一电信号发送给所述测量控制器；所述第二光探测器103，用于接收从所述原子泡中透射出来的光，并将所述光转换为第二电信号，将所述第二电信号发送给所述测量控制器，所述光为所述激光器发射的所述光波透射至所述原子泡后被所述缓冲气体吸收之后的透射光；所述测量控制器104，用于根据所述第一电信号和所述第二电信号，测量所述缓冲气体的成分和含量。需要说明的是，本申请实施例中激光器的频率范围可以为300～1000nm，激光器输出的频率中需包含原子泡中缓冲气体的本征波谱，这样保证光波经过原子泡体被缓冲气体吸收，作为探测缓冲气体吸收光谱的基础。本申请实施例通过激光器扫频，使得原子泡中的缓冲气体与不同频率的光波发生作用，进而通过比较被吸收后的光谱与原有激光光谱，确定缓冲气体的成分以及含量，有效解决了原子泡中缓冲气体的含量无法精确测量的问题。图2为本申请实施例提供的一种原子泡中缓冲气体的检测设备的结构示意图。图2在图1的基础之上，所述测量设备还包括：偏振片201，其中：所述偏振片201，用于接收所述激光器101发射的所述光波，并将所述光波分成两束光，一束光传输至所述第一光探测器102，另一束光传输至所述原子泡中。较优地，所述测量设备还包括：光栅202，其中：所述光栅202，用于接收所述激光器101发射的所述光波，对所述光波中包含的不同频段的子光波进行筛选，以得到与所述缓冲气体所对应的波段相匹配的单色光；所述偏振片201，用于接收所述单色光，并将所述单色光分成两束光，一束光传输至所述第一光探测器，另一束光传输至所述原子泡中。需要说明的是，单色光的偏振光进入原子泡内，由于单色光为缓冲气体的本振波谱，使得原子泡内缓冲气体吸收本振光谱发生能级跃迁(这里能级跃迁的条件可以为hv＝E1-E2)，单色光透射出原子泡后光强减弱。较优地，所述测量设备还包括：积分球203，其中：所述积分球203，用于收集从所述原子泡中透射出来的透射光，并将所述透射光传输给所述第二光探测器103。较优地，所述测量设备还包括：热敏电阻204，其中：所述热敏电阻204的一端与所述原子泡连接，另一端与所述测量控制器104连接；所述测量控制器，用于通过所述热敏电阻，测量原子泡的温度。在本申请实施例中，所述测量控制器104，具体用于根据所述第一电信号和所述第二电信号，确定所述缓冲气体对所述光波的吸收强度，并根据所述吸收强度，测量所述缓冲气体的成分和含量。在本申请实施例中，所述测量控制器104，具体用于通过以下方式计算得到所述缓冲气体中包含的被测元素的浓度值：I＝ρ*L*η*W12*A；其中：I为吸收强度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种原子泡中缓冲气体的测量设备，其特征在于，包括：激光器、第一光探测器、第二光探测器和测量控制器，其中：所述激光器，用于发射至少一个频率的光波；所述第一光探测器，用于接收所述激光器发射的所述光波，并将所述光波转换为第一电信号，将所述第一电信号发送给所述测量控制器；所述第二光探测器，用于接收从所述原子泡中透射出来的光，并将所述光转换为第二电信号，将所述第二电信号发送给所述测量控制器，所述光为所述激光器发射的所述光波透射至所述原子泡后被所述缓冲气体吸收之后的透射光；所述测量控制器，用于根据所述第一电信号和所述第二电信号，测量所述缓冲气体的成分和含量。

【技术特征摘要】
1.一种原子泡中缓冲气体的测量设备，其特征在于，包括：激光器、第一光探测器、第二光探测器和测量控制器，其中：所述激光器，用于发射至少一个频率的光波；所述第一光探测器，用于接收所述激光器发射的所述光波，并将所述光波转换为第一电信号，将所述第一电信号发送给所述测量控制器；所述第二光探测器，用于接收从所述原子泡中透射出来的光，并将所述光转换为第二电信号，将所述第二电信号发送给所述测量控制器，所述光为所述激光器发射的所述光波透射至所述原子泡后被所述缓冲气体吸收之后的透射光；所述测量控制器，用于根据所述第一电信号和所述第二电信号，测量所述缓冲气体的成分和含量。2.根据权利要求1所述的测量设备，其特征在于，所述测量设备还包括：偏振片，其中：所述偏振片，用于接收所述激光器发射的所述光波，并将所述光波分成两束光，一束光传输至所述第一光探测器，另一束光传输至所述原子泡中。3.根据权利要求2所述的测量设备，其特征在于，所述测量设备还包括：光栅，其中：所述光栅，用于接收所述激光器发射的所述光波，对所述光波中包含的不同频段的子光波进行筛选，以得到与所述缓冲气体所对应的波段相匹配的单色光；所述偏振片，用于接收所述单色光，并将所述单色光分成两束光，一束光传输至所述第一光探测器，另一束光传输至所述原子泡中。4.根据权利要求1所述的测量设备，其特征在于，所述测量设备还包括：积分球，其中：所述积分球，用于收集从所述原子泡中透射出来的透射光，并将所述透射光传输给所述第二光探测器。5.根据权利要求1所述的测量设备，其特征在于，所述测量设备还包括：热敏电阻，其中：所述热敏电阻的一端与...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈星，王暖让，李春景，赵环，张振伟，
申请(专利权)人：北京无线电计量测试研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11