一种氢原子频标制造技术

本发明专利技术提出了一种氢原子频标，包括至少一组阵列单元以及电源，各个阵列单元之间互相独立，所述每组阵列单元包括：用以向所述氢原子频标提供氢并回收氢的氢源装置；用以电离氢气为氢原子使其具有高能态量子跃迁的电离源装置；用以对量子跃迁信号进行谐振耦合的信号探询装置；所述氢源装置向电离源装置输出氢气，所述电离源装置对氢气电离使氢等离子体流喷射向信号探询装置，在所述氢源装置内设有氢回收装置用以从所述信号探询装置回收氢，所述电源向所述氢原子频标供电。本发明专利技术从物理实现机制上，从氢源的释放和吸收，电离的氢等离子体中有效活性原子分布以及原子复合等情况综合分析考虑，同时采用MEMS技术实现多阵元级联式制造技术，提高原子频标的系统集成度和可靠性。

A hydrogen atom frequency standard

The invention provides a hydrogen atom frequency standard, including at least one set of array unit and power supply, among all the array elements are independent from each other, wherein each array unit includes a hydrogen source for hydrogen and hydrogen recovery provided to the hydrogen maser; with ionization source device to ionize hydrogen for hydrogen atoms it has high energy state quantum transition; signal to the resonant coupling of quantum transition signal interrogation device; the hydrogen source device to ionization device output of hydrogen, the hydrogen plasma ionization device of hydrogen ion current injection to the signal interrogation device, hydrogen recovery device is arranged in the hydrogen source device to explore the signal from the device hydrogen recovery, the power supply to the power supply of hydrogen atomic frequency standard. The present invention from the mechanism of physical realization, hydrogen release and absorption from the source, the active distribution of atoms and atomic composite etc. comprehensive analysis of hydrogen plasma ionization is considered, and the realization of multiple element cascade manufacturing technology with MEMS technology, improve system integration and reliability of atomic frequency standard.

【技术实现步骤摘要】
一种氢原子频标
本专利技术涉及原子频标领域，具体涉及一种氢原子频标。
技术介绍
时间(或频率)是基本物理量之一。试验证明，微观量子态的跃迁有稳定不变的周期性的信号，从而一种作为时间或频率计量的标准，即以原子微观运动的量子跃迁作为时间频率标准—量子频标(原子钟)。传统氢原子频标不管是主动型还是被动型，原理结构都相对比较复杂，这主要是由氢是以何种分子态存在决定的，不易直接得到纯净的跃迁频谱。世界范围内氢原子钟应用的广泛性和普及型，原因就是氢钟的优良特性和成熟度高。但是氢原子钟的体积和重量功耗以及复杂系统传统复杂工艺带来的不可靠性限制了其应用范围，而相对于铷钟、铯钟，在工艺技术和原理方法上的改进设计，在CPT、激光、冷原子技术等方面的不断改进发展，氢钟的小型化设计改进发展响度比较保守和单一，仅仅是从传统的微波谐振腔的小型化改进入手，这种改进带来的性能局限就是谐振品质迅速下降，Q值从主动型氢钟的40000直接下降到6000，继续缩小后Q值下降到不能满足谐振要求。Q值的下降，直接带来性能指标的下降，被动型比主动型性能指标下降一个数量级以上。简单的说，从主动型到被动型，以及从被动型到小型化被动型本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氢原子频标，其特征在于，包括至少一组阵列单元以及电源，各个阵列单元之间互相独立，所述每组阵列单元包括：用以向所述氢原子频标提供氢并回收氢的氢源装置；用以电离氢气为氢原子使其具有高能态量子跃迁的电离源装置；用以对量子跃迁信号进行谐振耦合的信号探询装置；所述氢源装置向电离源装置输出氢气，所述电离源装置对氢气电离使氢等离子体流喷射向信号探询装置，在所述氢源装置内设有氢回收装置用以从所述信号探询装置回收氢，所述电源向所述氢原子频标供电。

【技术特征摘要】
1.一种氢原子频标，其特征在于，包括至少一组阵列单元以及电源，各个阵列单元之间互相独立，所述每组阵列单元包括：用以向所述氢原子频标提供氢并回收氢的氢源装置；用以电离氢气为氢原子使其具有高能态量子跃迁的电离源装置；用以对量子跃迁信号进行谐振耦合的信号探询装置；所述氢源装置向电离源装置输出氢气，所述电离源装置对氢气电离使氢等离子体流喷射向信号探询装置，在所述氢源装置内设有氢回收装置用以从所述信号探询装置回收氢，所述电源向所述氢原子频标供电。2.根据权利要求1所述的一种氢原子频标，其特征在于，所述氢源装置包括氢源硅基腔以及在中压状态下封装在氢源硅基腔中储氢材料，所述氢源硅基腔上设有向电离源装置输送氢源的出口，所述氢源硅基腔上设有从氢原子频标回收氢的入口，所述储氢材料为在过饱和氢气环境中吸附氢后的储氢材料，所述氢源硅基腔的入口处设有压差改变装置，在所述氢源硅基腔入口处，所述压差改变装置使氢源硅基腔内部的压强小于氢源硅基腔外部的压强，所述氢回收装置包括压差改变装置。3.根据权利要求2所述的一种氢原子频标，其特征在于，所述储氢材料包括非晶合金储氢材料和/或晶体合金储氢材料。4.根据权利要求3所述的一种氢原子频标，其特征在于，所述非晶合金储氢材料为非晶合金Ti-Zr-Ni-Cr-V体系储氢材料。5.根据权利要求4所述的一种氢原子频标，其特征在于，所述过饱和氢气环境为氢气浓度大于或者等于99.99％的氢气环境。6.根据权利要求5所述的一种氢原子频标，其特征在于，所述在过饱和氢气环境中吸附氢后的储氢材料包括所述非晶合金Ti-Zr-Ni-Cr-V体系储氢材料经过活化后在室温环境下置于过饱和氢气环境中吸附氢至饱和吸氢状态的非晶合金Ti-Zr-Ni-Cr-V体系储氢材料。7.根据权利要求6所述的一种氢原子频标，其特征在于，所述经过活化后在室温环境下置于过饱和氢气环境中吸附氢至饱和吸氢状态的非晶合金Ti-Zr-Ni-Cr-V体...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘善敏，
申请(专利权)人：上海示方科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31