锶光钟系统塞曼减速器磁场控制电路技术方案

一种锶光钟系统塞曼减速器磁场控制电路,具有：过滤掉因磁场关断而在电路中产生的震荡避免对系统产生冲击的开关保护电路；磁场开关电路，该电路的输出端接开关保护电路的输入端；线圈开关监测电路，该电路的输入端接磁场开关电路的输出端；电流吸收电路，该电路的输出端接磁场开关监测电路的输入端；塞曼减速器线圈，所述的塞曼减速器线圈的一端接电流吸收保护电路、另一端接线圈开关监测电路；本电路设计合理、结构简单、成本低廉、稳定性好，可推广应用到塞曼减速器磁场控制领域。

Magnetic field control circuit of SR clock system Zeeman decelerator

A system of Zeeman strontium optical clock reducer field control circuit, has filtered off due to the magnetic field generated in the circuit switch protection circuit to avoid shock impact on the system; magnetic switch circuit, the output circuit is connected with a switch input protection circuit; coil switch monitoring circuit, the circuit input the magnetic field is connected with output terminal of the switching circuit; current snubber circuit, the circuit output end of the switch circuit is connected with the input end of the magnetic field monitoring; Zeeman reducer coil, the coil of the Zeeman reducer is connected with a current protection circuit, the other end of the wiring absorption ring switch monitoring circuit; the reasonable circuit design, simple structure and low cost. Low cost, good stability, and can be applied to the Zeeman reducer field control field.

【技术实现步骤摘要】
锶光钟系统塞曼减速器磁场控制电路
本技术属于电路及控制
，具体涉及到一种成本低且高效的可用作锶光钟系统塞曼减速器线圈时序控制的集成电路模块。
技术介绍
塞曼减速器是一种高效的原子束减速装置，是获得超冷锶原子的基础，光钟实现的前提是要在实验中产生大量的超低温原子，但仅仅依靠冷却光自然力对原子减速是不可行的。因此通常采用塞曼减速器作为使原子束减速的有效方法。塞曼减速器的磁场随空间分布应准确的与原子速度相匹配，使冷却激光相对于原子跃迁频率的失谐量始终为零，以维持较高的冷却效率。我们目前控制的塞曼减速器是由10组并排的线圈组成，10组线圈接入对应电流。在制备冷原子团过程中，需要塞曼减速器持续作用于原子束，但当光晶格制备以及钟跃迁谱线扫描过程中，我们需要及时关断塞曼减速器，以免其线圈产生的磁场对后续过程产生影响，所以我们要求塞曼减速器线圈能够按时序控制的要求快速的开启和关断。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题在于克服上述不足,提供一种设计合理、结构简单、成本低廉、高效的锶光钟系统塞曼减速器磁场控制电路。解决上述技术问题采用的技术方案是具有：过滤掉因磁场关断而在电路中产生的震荡避免对系统产生冲击的开关保护电路；磁场开关电路，该电路的输出端接开关保护电路的输入端；线圈开关监测电路，该电路的输入端接磁场开关电路的输出端；电流吸收电路，该电路的输出端接磁场开关监测电路的输入端；塞曼减速器线圈，所述的塞曼减速器线圈的一端接电流吸收保护电路、另一端接线圈开关监测电路。本技术的磁场开关电路为：控制信号通过电阻R1输入光电耦合器OC，光电耦合器OC的输入端接二极管D1的负极、集电极接直流电源的正极、发射极通过电阻R2接场效应管MOSFET的源极和衬底以及二极管D2的正极，场效应管MOSFET的栅极接光电耦合器OC的发射极、漏极接二极管D2的负极和开关保护电路以及线圈开关监测电路，二极管D1的正极接控制信号并接光电耦合器OC的输入端；光电耦合器的型号为4N35、场效应管MOSFET的型号为50N06。本技术的线圈开关监测电路为：集成电路U1的正向输入端接塞曼减速器线圈K的另一端并通过电阻R5接集成电路U1的反向输入端、输出端通过电阻R7接示波器、电源端接15V电源；集成电路U1的型号为AD620。本技术的电流吸收保护电路为：二极管D4～二极管D7的负极短接后接线圈开关监测电路，二极管D4和二极管D5的正极短接后通过电阻R3接二极管D3的正极，二极管D6和二极管D7的正极短接后通过电阻R4接二极管D3的正极，二极管D3的负极接塞曼减速器线圈K的一端并接直流电源的正极。由于本技术采用了磁场开关电路、电流吸收电路、线圈开关监测电路、开关保护电路，磁场开关电路在工作时只要在输入端加上一定的控制信号，就可以控制输出端之间的“通”和“断”，实现开关的功能，电流吸收电路将塞曼减速器线圈由于瞬时关断产的电流吸收，避免塞曼减速器线圈自感对电流产生震荡并且能很好的保护好电磁开关电路，线圈开关监测电路对塞曼减速器线圈通过的电流情况进行监测，开关保护电路过滤掉因磁场反复关断而在电路中产生的振荡，提高磁场关断的稳定性，本电路设计合理、结构简单、成本低廉、稳定性好，可推广应用到塞曼减速器磁场控制领域。附图说明图1是本技术的电气原理方框图。图2是本技术的电子线路原理图。图3是本技术实验测试波形图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本技术做进一步详细说明，但本技术不限于这些实施例。实施例1在图1中，本技术由磁场开关电路、电流吸收电路、线圈开关监测电路、开关保护电路、直流电源、塞曼减速器连接构成，磁场开关电路的输出端接开关保护电路的输入端和线圈开关检测电路的输入端，电流吸收电路的输出端接线圈开关监测电路和塞曼减速器线圈的一端，线圈开关监测电路的输出端接塞曼减速器线圈的另一端，直流电源为本装置提供电流。在图2中，本实施例的磁场开关电路由二极管D1、二极管D2、光电耦合器OC、场效应管MOSFET、电阻R1、电阻R2连接构成，光电耦合器的型号为4N35、场效应管MOSFET的型号为FQP50N06。控制信号通过电阻R1输入光电耦合器OC，光电耦合器OC的输入端接二极管D1的负极、集电极接直流电源的正极、发射极通过电阻R2接场效应管MOSFET的源极和衬底以及二极管D2的正极，场效应管MOSFET的栅极接光电耦合器OC的发射极、漏极接二极管D2的负极和开关保护电路以及线圈开关监测电路，二极管D1的正极接控制信号并接光电耦合器OC的输入端。光耦合器OC能够起到信号传输与控制的作用，并使输入端与输出端实现良好的隔离，R1串联在光电耦合器OC的发光二极管的正极回路里，保护二极管D1则是反向并联在发光二极管的两端，以避免输入端反接对电路造成的影响，场效应管MOSFET接通或切断所控制的负载电路,作用是对光敏三极管输出的控制信号进行大当光电耦合器OC输入端施加低电平TTL控制信号时，发光二极管没有电流通过，此时光敏三极管截止，场效应管MOSFET处于关断状态；当输入端加入高电平TTL控制信号时，发光二极管通电发光，光敏三极管因受光而导通，同时将输出信号加到驱动电路，此信号经驱动电路放大后加到场效应管MOSFET，使其饱和导通，从而实现接通受控负载电路的功能。本实施例的开关保护电路由电容C1和电阻R6连接构成，电容C1的一端接直流电源的负极、另一端通过电阻R6接二极管D2的负极。在电路中加入RC吸收回路，过滤掉因磁场反复关断而在电路中产生的振荡，提高磁场关断的稳定性。本实施例的电流吸收电路由二极管D3～二极管D7、电阻R3、电阻R4连接构成，二极管D4～二极管D7的负极短接后接线圈开关监测电路，二极管D4和二极管D5的正极短接后通过电阻R3接二极管D3的正极，二极管D6和二极管D7的正极短接后通过电阻R4接二极管D3的正极，二极管D3的负极接塞曼减速器线圈K的一端并接直流电源的正极。本电路过滤掉因磁场关断而在电路中产生的震荡，TTL信号输入为5V高电平时，磁场开关电路控制直流电源及塞曼减速器线圈K回路接通，塞曼减速器线圈K接入对应电流，由于电流吸收模块中二极管D3的存在，使电流此时无法通过该模块。当TTL信号输入为低电平时，磁场开关电路控制直流电源及及塞曼减速器线圈K回路关断，此时由于及塞曼减速器线圈K两端的电流突然关断而引发及塞曼减速器线圈K自感从而在及塞曼减速器线圈K两端产生一个很大反向的自感电动势，容易导致击穿及塞曼减速器线圈K的绝缘保护或在电流断开的间隙产生强烈的电弧，从而对磁场开关电路产生冲击。当加入电流吸收电路时，回路关断瞬时产生的电压使二极管D4～二极管D7导通，该电路吸收电路回路导通从而将塞曼减速器线圈K由于瞬时关断产的电流吸收，避免塞曼减速器线圈K自感对电流产生震荡并且能很好的保护好电磁开关电路。本实施例的线圈开关监测电路由集成电路U1、电阻R5，示波器连接构成，集成电路U1的型号为AD620。集成电路U1的正向输入端接塞曼减速器线圈K的另一端并通过电阻R5接集成电路U1的反向输入端、输出端通过电阻R7接示波器、电源端接15V电源。为了能够实时监测磁场开关电路的开关断情况，需要在塞曼减速器线圈本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锶光钟系统塞曼减速器磁场控制电路,其特征在于具有：过滤掉因磁场关断而在电路中产生的震荡避免对系统产生冲击的开关保护电路；磁场开关电路，该电路的输出端接开关保护电路的输入端；线圈开关监测电路，该电路的输入端接磁场开关电路的输出端；电流吸收电路，该电路的输出端接磁场开关监测电路的输入端；塞曼减速器线圈，所述的塞曼减速器线圈的一端接电流吸收保护电路、另一端接线圈开关监测电路。

【技术特征摘要】
1.一种锶光钟系统塞曼减速器磁场控制电路,其特征在于具有：过滤掉因磁场关断而在电路中产生的震荡避免对系统产生冲击的开关保护电路；磁场开关电路，该电路的输出端接开关保护电路的输入端；线圈开关监测电路，该电路的输入端接磁场开关电路的输出端；电流吸收电路，该电路的输出端接磁场开关监测电路的输入端；塞曼减速器线圈，所述的塞曼减速器线圈的一端接电流吸收保护电路、另一端接线圈开关监测电路。2.根据权利要求1所述的锶光钟系统塞曼减速器磁场控制电路，其特征在于所述的磁场开关电路为：控制信号通过电阻R1输入光电耦合器OC，光电耦合器OC的输入端接二极管D1的负极、集电极接直流电源的正极、发射极通过电阻R2接场效应管MOSFET的源极和衬底以及二极管D2的正极，场效应管MOSFET的栅极接光电耦合器OC的发射极、漏极接二极管D2的负极和开关保护电路以及线...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭阳，王叶兵，赵芳婧，常宏，
申请(专利权)人：中国科学院国家授时中心，
类型：新型
国别省市：陕西,61