一种铷原子气室温差控制充铷装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种铷原子气室温差控制充铷装置，包括真空玻璃管组和位于所述真空玻璃管组下方的六自由度运动平台，所述真空玻璃管组和所述六自由度运动平台均位于密闭的加热罩内，所述真空玻璃管组包括输送铷管，所述输送铷管上设置有若干根铷分支管，每根所述铷分支管的末端设置有封闭的铷泡腔，所述六自由度运动平台上固定有冷却组件，所述冷却组件上设置有若干冷却介质槽，所述冷却介质槽正对所述铷泡腔，本实用新型专利技术利用自动化的手段，解决了铷泡充制过程中铷在铷泡内定点均匀沉积的技术难题。

【技术实现步骤摘要】
一种铷原子气室温差控制充铷装置
本技术涉及一种铷原子气室温差控制充铷装置，适用于碱金属铷封装

技术介绍
碱金属铷（铷87同位素单价：19万元/克）是原子钟或原子磁力仪的核心工作物质，通常需要把它们与缓冲气体封装在真空腔室中。因为产品的技术指标要求高，碱金属的物理和化学性质十分活泼，所以在真空环境下制作含有一定量碱金属和确定压力缓冲气体的铷泡是一项难度很大的研究工作。铷泡工程化制造工艺是铷原子钟的研制和生产中一道关键工艺过程。铷泡充制铷量是国内工程化研究领域“卡脖子”关键技术。铷泡充制工艺存在的主要问题之一是铷泡充制铷量控制技术。铷泡内铷量的多少是铷原子钟频率稳定度和寿命两项技术指标综合的结果，需要比较精确地控制。现有的充铷工艺在充制过程中由于工艺方法和设备的限制，主要采用灯工手工充制，充铷量仅凭人眼观察和主观估计判断，无法准确控制充铷量，铷泡成品率约为10%。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种铷原子气室温差控制充铷装置，利用自动化的手段，解决铷泡充制过程中铷在铷泡内定点均匀沉积的技术难题。为实现上述专利技术目的，本专利技术采取的技术方案为：一种铷原子气室温差控制充铷装置，包括真空玻璃管组和位于所述真空玻璃管组下方的六自由度运动平台，所述真空玻璃管组和所述六自由度运动平台均位于密闭的加热罩内，所述真空玻璃管组包括输送铷管，所述输送铷管上设置有若干根铷分支管，每根所述铷分支管的末端设置有封闭的铷泡腔，所述六自由度运动平台能够在上、下、左、右、前、后六个方位进行自由运动，所述六自由度运动平台上固定有冷却组件，所述冷却组件上设置有若干冷却介质槽，所述冷却介质槽正对所述铷泡腔，所述冷却介质槽内放置有冷却介质，所述冷却介质槽与所述加热罩接触部位设置有保温层，所述六自由度运动平台的四周覆盖有绝热材料。上述方案中，所述铷分支管对称分布在所述输送铷管的两侧，所述冷却组件对称固定在所述六自由度运动平台上。上述方案中，所述冷却组件内设置有冷却芯，所述冷却介质槽的底部与所述冷却芯接触，所述冷却芯内布置有循环冷剂通道。上述方案中，所述冷却介质槽内的冷却介质是氧化锌介质。本专利技术的有益效果：（1）通过加热罩对真空玻璃管组内的铷进行加热，形成铷蒸汽后均匀分布在铷分支管和铷泡腔内，然后控制六自由度运动平台，使铷泡腔均匀移动到冷却介质槽内，在和冷却介质接触面处产生温度梯度，在铷泡腔内的铷饱和蒸汽不断沉积，实现铷泡腔内铷的定量收集，解决了铷泡充制过程中的定点均匀沉积的问题。（2）通过在输送铷管上设置多个铷分支管和铷泡腔，以及在冷却组件上设置多个冷却介质槽，可以实现六自由度运动平台运行一个运动周期，一次性加工完成多个铷泡内的铷均匀沉积物，提高了工作效率。附图说明图1是本专利技术装置的整体结构示意图。图2是真空玻璃管组的结构示意图。图3是冷却组件的整体结构示意图。图4是冷却组件的内部结构示意图。图中：1.真空玻璃管组；1-1.输送铷管；1-2.铷分支管；1-3.铷泡腔；2.六自由度运动平台；3.冷却组件；3-1.冷却介质槽；3-2.保温层；3-3.冷却芯；3-4.循环冷剂通道；4.绝热材料。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术的技术方案进行更详细的说明。如图1至图4所示，本实施例提供的一种铷原子气室温差控制充铷装置，包括真空玻璃管组1和位于所述真空玻璃管组1下方的六自由度运动平台2，所述真空玻璃管组1和所述六自由度运动平台2均位于密闭的加热罩内，所述六自由度运动平台2能够在上、下、左、右、前、后六个方位进行自由运动，所述六自由度运动平台2上对称固定有两个冷却组件3。如图2所示，所述真空玻璃管组1包括输送铷管1-1，所述输送铷管1-1上设置有若干根铷分支管1-2，所述铷分支管1-2对称分布在所述输送铷管1-1的两侧，每根所述铷分支管1-2的末端设置有封闭的铷泡腔1-3。如图3和图4所示，所述冷却组件3上设置有若干冷却介质槽3-1，所述冷却介质槽3-1正对所述铷泡腔1-3，所述冷却介质槽3-1内放置有氧化锌冷却介质，所述冷却介质槽3-1与所述加热罩接触部位设置有保温层3-2，所述冷却组件3内设置有冷却芯3-3，所述冷却介质槽3-1的底部与所述冷却芯3-3接触，所述冷却芯3-3内布置有循环冷剂通道3-4。所述六自由度运动平台2和所述冷却组件3的的四周均覆盖有绝热材料4。本实施例中，铷泡腔1-3真空充制铷量工艺分两道工序：前工序是在加热罩的作用下对真空玻璃管组1高温烘烤除气抽真空，长时间（约72H）高温烘烤（温度约500℃）除气抽真空，然后充制定量铷及缓冲气体。后工序是中温烘烤（温度约250℃）真空充制铷量，最终在铷泡腔1-3内形成铷饱和蒸汽压。冷却组件3处于加热罩内（环境温度250℃），冷却介质槽3-1盛装介质表面温度工艺要求不大于20℃，因此需要在冷却介质槽3-1四周设置保温层3-2，用来阻隔加热罩内热传导对冷却介质的辐射热。冷却芯3-3是通过传导方式适时冷却ZnO介质，外界的制冷机通过循环冷剂通道3-4时刻向冷却芯3-3内供应冷水-20℃，通过在循环冷剂通道3-4内循环流动，使ZnO介质温度在加热罩内达到20℃以下，以便使铷泡腔3-3与冷却介质槽3-1内的ZnO介质接触处的产生稳定的温度梯度，在铷泡腔内的铷饱和蒸汽不断沉积，实现铷泡腔内铷的定量收集，解决了铷泡充制过程中的定点均匀沉积的问题。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铷原子气室温差控制充铷装置，其特征在于，包括真空玻璃管组(1)和位于所述真空玻璃管组(1)下方的六自由度运动平台(2)，所述真空玻璃管组(1)和所述六自由度运动平台(2)均位于密闭的加热罩内，所述真空玻璃管组(1)包括输送铷管(1-1)，所述输送铷管(1-1)上设置有若干根铷分支管(1-2)，每根所述铷分支管(1-2)的末端设置有封闭的铷泡腔(1-3)，所述六自由度运动平台(2)能够在上、下、左、右、前、后六个方位进行自由运动，所述六自由度运动平台(2)上固定有冷却组件(3)，所述冷却组件(3)上设置有若干冷却介质槽(3-1)，所述冷却介质槽(3-1)正对所述铷泡腔(1-3)，所述冷却介质槽(3-1)内放置有冷却介质，所述冷却介质槽(3-1)与所述加热罩接触部位设置有保温层(3-2)，所述六自由度运动平台(2)的四周覆盖有绝热材料(4)。/n

【技术特征摘要】
1.一种铷原子气室温差控制充铷装置，其特征在于，包括真空玻璃管组(1)和位于所述真空玻璃管组(1)下方的六自由度运动平台(2)，所述真空玻璃管组(1)和所述六自由度运动平台(2)均位于密闭的加热罩内，所述真空玻璃管组(1)包括输送铷管(1-1)，所述输送铷管(1-1)上设置有若干根铷分支管(1-2)，每根所述铷分支管(1-2)的末端设置有封闭的铷泡腔(1-3)，所述六自由度运动平台(2)能够在上、下、左、右、前、后六个方位进行自由运动，所述六自由度运动平台(2)上固定有冷却组件(3)，所述冷却组件(3)上设置有若干冷却介质槽(3-1)，所述冷却介质槽(3-1)正对所述铷泡腔(1-3)，所述冷却介质槽(3-1)内放置有冷却介质，所述冷却介质槽(3-1)与所述加热罩接触部位设置...

【专利技术属性】
技术研发人员：高炳天，高兴民，权富成，马淑霞，王亮，高菊，马富荣，岳武，王华栋，张振宇，
申请(专利权)人：兰州工业学院，
类型：新型
国别省市：甘肃;62