一种无缓冲气体的谱线测量气室结构制造技术

本发明专利技术公开了一种无缓冲气体的谱线测量气室结构，其包括：气室窗口、气室壳体、真空维持阀门、原子回流网、电阻丝系统、保温棉、温度显示装置和加热电源，所述气室壳体为管状，气室窗口同轴对称设置于气室壳体两端，并通过法兰与气室壳体连接；所述原子回流网为金属网，设于气室壳体内中部，覆盖气室壳体内壁长度的50‑60%；所述真空维持阀门通过连接管与气室壳体连通；电阻丝系统分别连接温度显示装置和加热电源。本发明专利技术提供一种高精度谱线测量结构，尤其对窄线宽光谱提供高信噪比的谱线，利用本发明专利技术可以将激光器锁定至窄线宽的原子跃迁的中心频率上。

【技术实现步骤摘要】
一种无缓冲气体的谱线测量气室结构
本专利技术涉及原子吸收测量
，尤其涉及一种无缓冲气体、自回流原子、提供高信噪比谱线的碱金属蒸气室结构即一种无缓冲气体的谱线测量气室结构。
技术介绍
从原子系统提取光谱信息，进而得到稳定的光频，是光学原子钟的基本原理。将激光器锁定于窄线宽光谱谱线上，获得稳定、高信噪比的原子谱线，对于量子气体的冷却、操控及光学原子钟时频标系统的稳定性等，均有重要的意义。然而对于窄线宽原子谱线，其谱线吸收率低，有效的谱线信号常常淹没在探针光强度噪声和其他电子噪声中。并且气室中的缓冲气体和原子之间的碰撞，将带来很大的碰撞展宽，使得谱线信号信噪比进一步降低。目前商业上，已经可以通过超稳腔系统，建立光学频率参考系统来获得各个光学波段的频率稳定性，但是依旧需要原子系统对其进行长期稳定性的反馈和校准。但是不同波段的光学参考系统需要分别镀膜建立系统，资金需求大，需要额外的高精度控温和真空系统对环境噪声隔离。原子气室结构简单，直接获得来自原子的频率稳定性。并且原子气室作为原子吸收测量装置的核心部件，需要提供高信噪比的谱线信号。因此，设计一种结构简单，同时能提供高信噪比谱线信号的原子气室，已经成为迫切需求的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种无缓冲气体的谱线测量气室结构，该结构漏率低，工作状态稳定，可以连续稳定工作。实现本专利技术目的的具体技术方案是：一种无缓冲气体的谱线测量气室结构，该气室结构包括：气室窗口、气室壳体、真空维持阀门、原子回流网、电阻丝系统、保温棉、温度显示装置和加热电源，所述气室壳体为管状，气室窗口同轴对称设置于气室壳体两端，并通过法兰与气室壳体连接；所述原子回流网为金属网，设于气室壳体内中部，覆盖气室壳体内壁长度的50-60%，覆盖气室壳体内壁筒形区域360°；所述真空维持阀门通过连接管与气室壳体连通，连接管固定于对应原子回流网区域外的气室壳体上；所述电阻丝系统包括：设置于气室壳体外壁对应原子回流网区域的数层高温水泥；均匀设置于两层高温水泥之间的热偶；缠绕于热偶外层高温水泥上的电阻丝；敷设于电阻丝上的高温水泥层；所述电阻丝系统的热偶与温度显示装置连接，电阻丝与加热电源连接；所述保温棉包覆于电阻丝系统的敷设于电阻丝上的高温水泥层外。所述气室壳体长度为0.5m-2m；所述气室窗口通光直径至多13mm。所述高温水泥为耐温1400℃，体电阻率至少108Ω-cm、热胀系数至多1×10-5的水泥，每层厚度1-3mm。本专利技术克服了传统气室的缺点，具有以下优势：1）长气室结构，长0.5m到2m，较长的气室尺寸可以容纳尺寸更长的原子团，在原子团同样原子数密度的情况下，增加了原子团的光学密度。对于窄线宽原子谱线，高的光学厚度可以提高谱线信号幅度，直接提高信噪比和系统稳定性。2）窄管型气室，管壁内径10~13mm，在中段的加热、结合原子回流网，形成原子的内循环系统，在保证气室窗口不被蒸镀的前提下，避免了缓冲气体的加入。无缓冲气体的加入，使得原子谱线的碰撞展宽显著减小，进一步提高了原子谱线的信噪比。3）真空阀门长时间维持气室内部真空环境。4）可根据吸收情况控制原子气室内部温度，增加了谱线的调节范围。这使得该气室可以分别装填多种原子，并分别建立其适合的工作点，可以为不同原子体系提供稳定性来源。5）简洁笔直的激光通道适用于多种光谱测量方法，吸收光谱、饱和吸收光谱、调制转移光谱等测量方案均可应用本气室。附图说明图1为本专利技术结构示意图；图2为本专利技术实施例结构示意图。具体实施方式下面结合附图及实施例对本专利技术进行详细描述。参阅图1，本专利技术包括：气室窗口1、气室壳体2、真空维持阀门3、原子回流网4、电阻丝系统5、保温棉6、温度显示装置7和加热电源8，所述气室壳体2为管状，气室窗口1同轴对称设置于气室壳体2两端，并通过法兰与气室壳体2连接；所述原子回流网4为金属网，设于气室壳体2内中部，覆盖气室壳体2内壁长度的50-60%，覆盖气室壳体2内壁筒形区域360°；所述真空维持阀门3通过连接管与气室壳体2连通，连接管固定于对应原子回流网4区域外的气室壳体2上。所述电阻丝系统5包括：设置于气室壳体2外壁对应原子回流网4区域的数层高温水泥；均匀设置于两层高温水泥之间的热偶51；缠绕于热偶51外层高温水泥上的电阻丝52；敷设于电阻丝52上的高温水泥层；所述电阻丝系统5的热偶51与温度显示装置7连接，电阻丝52与加热电源8连接；所述保温棉6包覆于电阻丝系统5的敷设于电阻丝52上的高温水泥层外。所述气室壳体2长度为0.5m-2m；所述气室窗口1通光尺寸至多13mm。所述高温水泥为耐温高于1400℃，体电阻率大于108Ω-cm、热胀系数低于1×10-5的水泥.、每层厚度1mm至3mm。本专利技术的气室壳体2总长度可调整，实际案例有1.2m、0.5m等，面向不同应用场景。气室壳体2内壁中部置有原子回流网4，原子回流网4占气室壳体2总长度的50%-60%。在原子金属样品置于原子回流网4中央区域后，抽离背景保护气体后加热，使其分布于原子回流网结构上。气室壳体2外表面先涂刷第一层高温水泥，高温水泥外放置热偶51，热偶51为温度显示装置7提供温度测量端。热偶51外包裹第二层高温水泥。第二层高温水泥外部，缠绕电阻丝52，电阻丝52连接到加热电源8。在电阻丝52外部包裹第三层高温水泥。第三层高温水泥外侧设置保温棉6。保温棉6使热量集中，降低加热电源8的功率需求同时保护周边仪器和人员工作安全。本专利技术气室壳体2外壁中部，匹配原子回流网4的范围，设有加热电阻丝系统5，加热电阻丝系统5包含顺时针，逆时针间隔绕制的电阻丝和包裹电阻丝的高温水泥。高温水泥避免电阻丝和气室壳体2的金属壁接触同时紧固电阻丝结构，增加系统的机械强度。优选地，特别适用于窄线宽原子谱线的测量，在探针光增强吸收的同时，利用饱和吸收光谱技术，减小多普勒展宽。实施例参阅图2，本实施例以6Li原子谱线测量为例。气室壳体2的一侧焊接管道，连接真空维持阀门3。同轴对置的气室窗口1，气室窗口1通光尺寸和气室壳体2内径匹配，气室壳体2内壁直径13mm。气室窗口1通过CF法兰结构实现在气室壳体2上的紧固和密封。气室壳体2总长度1.2m，气室壳体2内壁中部放置原子回流网4，原子回流网4占气室壳体2总长度的50%。原子回流网4为不锈钢金属网，目数为1300目。气室壳体2表面先涂刷第一层高温水泥，高温水泥外放置热偶51，热偶51为温度显示装置7提供温度测量端。热偶51外包裹第二层高温水泥。第二层高温水泥外部，缠绕电阻丝52，电阻丝52连接到加热电源8。在电阻丝52外部包裹第三层高温水泥，第三层高温水本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无缓冲气体的谱线测量气室结构，其特征在于，该气室结构包括：气室窗口（1）、气室壳体（2）、真空维持阀门（3）、原子回流网（4）、电阻丝系统（5）、保温棉（6）、温度显示装置（7）和加热电源（8），所述气室壳体（2）为管状，气室窗口（1）同轴对称设置于气室壳体（2）两端，并通过法兰与气室壳体（2）连接；/n所述原子回流网（4）为金属网，设于气室壳体（2）内中部，覆盖气室壳体（2）内壁长度的50-60%，覆盖气室壳体（2）内壁筒形区域360°；/n所述真空维持阀门（3）通过连接管与气室壳体（2）连通，连接管固定于对应原子回流网（4）区域外的气室壳体（2）上；/n所述电阻丝系统（5）包括：/n设置于气室壳体（2）外壁对应原子回流网（4）区域的数层高温水泥；/n均匀设置于两层高温水泥之间的热偶（51）；/n缠绕于热偶（51）外层高温水泥上的电阻丝（52）；/n敷设于电阻丝（52）上的高温水泥层；/n所述电阻丝系统（5）的热偶（51）与温度显示装置（7）连接，电阻丝（52）与加热电源（8）连接；/n所述保温棉（6）包覆于电阻丝系统（5）的敷设于电阻丝（52）上的高温水泥层外。/n

【技术特征摘要】
1.一种无缓冲气体的谱线测量气室结构，其特征在于，该气室结构包括：气室窗口（1）、气室壳体（2）、真空维持阀门（3）、原子回流网（4）、电阻丝系统（5）、保温棉（6）、温度显示装置（7）和加热电源（8），所述气室壳体（2）为管状，气室窗口（1）同轴对称设置于气室壳体（2）两端，并通过法兰与气室壳体（2）连接；
所述原子回流网（4）为金属网，设于气室壳体（2）内中部，覆盖气室壳体（2）内壁长度的50-60%，覆盖气室壳体（2）内壁筒形区域360°；
所述真空维持阀门（3）通过连接管与气室壳体（2）连通，连接管固定于对应原子回流网（4）区域外的气室壳体（2）上；
所述电阻丝系统（5）包括：
设置于气室壳体（2）外壁对应原子回流网（4）区域的数层高温水泥；
均匀...

【专利技术属性】
技术研发人员：武跃龙，武海斌，芮扬，
申请(专利权)人：华东师范大学，
类型：发明
国别省市：上海;31