金属表面电场噪声的检测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了金属表面电场噪声的检测装置，包括真空腔，还包括设置在真空腔内的芯片支撑架，芯片支撑架上设置有钙原子炉和滤波电路板，滤波电路板的芯片放置孔内设置有离子阱芯片，离子阱芯片上方设置有样品放置架，真空腔上设置有光电倍增管和光学成像镜，真空腔上还设置有通光窗口。本实用新型专利技术利用离子的反常加热效应来进行金属表面电场噪声的检测，相比通用的表面测量仪器噪声谱密度精度高至10

Detection device of electric field noise on metal surface

【技术实现步骤摘要】
金属表面电场噪声的检测装置
本技术涉及金属表面电场噪声检测
，具体涉及金属表面电场噪声的检测装置，适用于金属表面电场噪声的检测。
技术介绍
金属表面的电场噪声以及能量耗散是目前许多科学
共同面临的问题,比如纳米电子学和超导电子学中的低频噪声等，但是目前没有检测装置能够检测噪声谱密度低于10-10V2/m2Hz的电场噪声。囚禁在离子阱中的离子对金属表面产生的电场噪声非常敏感，这种噪声造成了离子的运动加热。囚禁在真空环境中的离子不会受到外界环境的干扰，故可以通过激光精确地操纵其振动量子态和电子自旋，精确测量离子加热率，从而实现金属表面电场噪声的测量。
技术实现思路
针对目前现有技术中存在的上述问题，本技术提供金属表面电场噪声的检测装置。检测的电场噪声谱密度灵敏度可达10-10V2/m2Hz，解决了目前通用的测量仪器(俄歇低能电子衍射谱仪等)的灵敏度不足、精度不高、无法测量金属表面电场噪声等问题。本技术的上述目的通过以下技术方案实现：金属表面电场噪声的检测装置，包括真空腔，还包括设置在真空腔内的芯片支撑架，芯片支撑架上设置有钙原子炉和滤波电路板，滤波电路板的芯片放置孔内设置有离子阱芯片，离子阱芯片上方设置有样品放置架，真空腔上设置有光电倍增管和光学成像镜，真空腔上还设置有通光窗口。如上所述的芯片支撑架上还设置有用于带动样品放置架三维移动的三维纳米移动台。如上所述的离子阱芯片包括直流电极和射频电极，滤波电路板设置有滤波电路和射频导线，直流电极通过对应的滤波电路与设置在真空腔上的直流馈通对应的引脚连接，射频电极通过对应射频导线与射频馈通对应的引脚连接。如上所述的真空腔的周向依次均匀设置有第一CF35接口、第二CF35接口、第三CF35接口、第四CF35接口、第五CF35接口、第六CF35接口、第七CF35接口和第八CF35接口，真空腔的底部和顶部分别设置有第一CF100接口和第二CF100接口，第一CF35接口上设置光学成像镜和光电倍增管，第二CF35接口上设置射频馈通，第一CF100接口上设置直流馈通，第二CF100接口、第三CF35接口、第四CF35接口、第五CF35接口、第七CF35接口和第八CF35接口上设置通光窗口，第六CF35接口通过三通真空连接器分别与离子泵和真空角阀连接。本技术相对于现有技术，具有以下有益效果：利用离子的反常加热效应来进行金属表面电场噪声的检测，相比通用的表面测量仪器(俄歇低能电子衍射谱仪等)，本装置检测的噪声谱密度精度高至10-10V2/m2Hz，适用于需要超高光滑度的材料表面金属电场噪声的检测。附图说明图1为本技术的整体结构示意图；图2为离子阱芯片及三维纳米移动台的整体结构示意图；图3a为真空腔、光学成像镜11和光电倍增管10的俯视结构示意图；图3b为真空腔、光学成像镜11和光电倍增管10的前视结构示意图；图4a为滤波电路板的结构示意图；图4b为离子阱芯片的平面示意图；图5为离子阱芯片与待测样品的相对位置示意图；图中：1-第一CF35接口；2-第二CF35接口；3-第三CF35接口；4-第四CF35接口；5-第五CF35接口；6-第六CF35接口；7-第七CF35接口；8-第八CF35接口；9-射频馈通；10-光电倍增管；11-光学成像镜；12-真空腔；13-真空角阀；14-离子泵；15-钙原子炉；16-三维纳米移动台；17-芯片支撑架；18-直流馈通；19-滤波电路板；20-离子阱芯片；21-样品放置架；22-直角板；23-步进电极；24-待测样品；25-囚禁的40Ca+离子。具体实施方式为了便于本领域普通技术人员理解和实施本技术，下面结合实施例对本技术作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本技术，并不用于限定本技术。实施例1：金属表面电场噪声的检测装置，包括真空腔12，还包括设置在真空腔12内的芯片支撑架17，芯片支撑架17上设置有钙原子炉15和滤波电路板19，滤波电路板19的芯片放置孔内设置有离子阱芯片20，离子阱芯片20上方设置有样品放置架21，真空腔12上设置有光电倍增管10和光学成像镜11，真空腔12上还设置有通光窗口。如图2和图5所示。离子阱芯片20上方固定有待测样品24，待测样品24固定在样品放置架21上，样品放置架21通过直角板22与三维纳米移动台16固定，样品放置架21由三维纳米移动台16驱动进行三维方向的移动。三维纳米移动台16设置在芯片支撑架17上。离子阱芯片20包括单层二氧化硅表面以及二氧化硅表面的金电极，还包括15个直流电极和2个射频电极。离子阱芯片20可采用现有的离子阱芯片，离子阱芯片20固定在滤波电路板19上的芯片放置孔内。滤波电路板19上设置有一阶无源RC滤波电路和射频导线。直流电极均分别通过对应的一阶无源RC滤波电路与直流馈通18对应的引脚连接，射频电极均分别通过对应的射频导线与射频馈通9对应的引脚连接。样品放置架21为11.5mm×9mm。三维纳米移动台16通过三个一维纳米移动台组装而成，三维纳米移动台16固定在芯片支撑架17上。每个一维纳米台上通过两个步进电极23进行直线的两个方向的驱动，用于精确控制纳米台的步进(40nm)，行程为5mm；总共6个步进电极23的驱动线均分别与直流馈通18对应的引脚连接。滤波电路板19和钙原子炉15固定在芯片支撑架17上，芯片支撑架17固定在不锈钢真空法兰盘上。如图3a所示。真空腔12通过离子泵14将真空腔12内的真空度维持在1.0×10-8Pa左右。真空腔12呈10面体结构，真空腔12上沿侧面圆周依次均匀分布有8个CF35接口，分别为第一CF35接口1、第二CF35接口2、第三CF35接口3、第四CF35接口4、第五CF35接口5、第六CF35接口6、第七CF35接口7和第八CF35接口8；真空腔12的下顶面和上顶面分别设置有第一CF100接口和第二CF100接口。第一CF35接口1安装光学成像镜11和光电倍增管10，用于探测囚禁离子的跃迁荧光；第二CF35接口2安装射频馈通9，用于连接离子阱芯片20上的射频电极；第三CF35接口3、第四CF35接口4、第五CF35接口5、第七CF35接口7和第八CF35接口8安装通光窗口。其中，第三CF35接口3的通光窗口用于入射水平方向的397nm冷却激光和729nm冷却激光，还用于入射水平方向的423nm光电离激光和375nm光电离激光到离子阱芯片20表面上方；第七CF35接口7的通光窗口用于入射与水平方向夹角3.8°的854nm冷却激光和866nm冷却激光；第六CF35接口6通过三通真空连接器分别与离子泵14、真空角阀13连接。第一CF100接口安装25芯的直流馈通18，用于连接步进电极23和滤波电路板19上的一阶无源RC滤波电路，第二CF100接口2安装通光窗口。如本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.金属表面电场噪声的检测装置，包括真空腔(12)，其特征在于，还包括设置在真空腔(12)内的芯片支撑架(17)，芯片支撑架(17)上设置有钙原子炉(15)和滤波电路板(19)，滤波电路板(19)的芯片放置孔内设置有离子阱芯片(20)，离子阱芯片(20)上方设置有样品放置架(21)，真空腔(12)上设置有光电倍增管(10)和光学成像镜(11)，真空腔(12)上还设置有通光窗口。/n

【技术特征摘要】
1.金属表面电场噪声的检测装置，包括真空腔(12)，其特征在于，还包括设置在真空腔(12)内的芯片支撑架(17)，芯片支撑架(17)上设置有钙原子炉(15)和滤波电路板(19)，滤波电路板(19)的芯片放置孔内设置有离子阱芯片(20)，离子阱芯片(20)上方设置有样品放置架(21)，真空腔(12)上设置有光电倍增管(10)和光学成像镜(11)，真空腔(12)上还设置有通光窗口。


2.根据权利要求1所述的金属表面电场噪声的检测装置，其特征在于，所述的芯片支撑架(17)上还设置有用于带动样品放置架(21)三维移动的三维纳米移动台(16)。


3.根据权利要求2所述的金属表面电场噪声的检测装置，其特征在于，所述的离子阱芯片(20)包括直流电极和射频电极，滤波电路板(19)设置有滤波电路和射频导线，直流电极通过对应的滤波电路与设置在真空腔(12)上的直流馈通(18)对应的引脚连接，射频电极通过...

【专利技术属性】
技术研发人员：张航，陈亮，刘志超，李冀，冯芒，
申请(专利权)人：中国科学院武汉物理与数学研究所，
类型：新型
国别省市：湖北;42