本发明专利技术公开了一种用于无自旋交换弛豫原子磁力计的无磁加热系统，涉及原子磁力计技术领域，包括原子气体室加热模块和加热供电模块，所述加热供电模块采用高频交流电源，避开影响原子磁力计灵敏度的电磁干扰频率范围。本发明专利技术创造性地使用高频交流电对电热丝进行加热，以避开影响原子磁力计灵敏度的电磁干扰频率范围，从而解决电热丝加热带来额外的电磁干扰问题。
A nonmagnetic heating system for non spin exchange relaxor atomic magnetometer
【技术实现步骤摘要】
一种用于无自旋交换弛豫原子磁力计的无磁加热系统
本专利技术涉及原子磁力计
，具体是一种用于无自旋交换弛豫原子磁力计的无磁加热系统。
技术介绍
原子磁力计利用光与原子之间的相互作用原理进行磁场强度测量。无自旋交换弛豫原子磁力计(简称SERF磁力计)是测量微弱磁场的高灵敏度原子磁力计，实测灵敏度可达到亚飞特斯拉，超越了超导量子干涉磁力仪，是现阶段最灵敏的磁力计，可广泛应用于医学诊断、地球物理探测、军事、航空航天等诸多领域。SERF磁力计主要包括泵浦光路、探测光路、屏蔽筒、原子气体室、线圈、加热器、探测器和锁相放大器，其中加热器主要用于对原子气体室进行加热，使得其中的原子数密度增加，以达到无自旋交换弛豫区，即SERF区。现有的加热方式通常有两种，一种是热空气加热，另外一种是热电阻加热。热空气加热虽然更为均匀，但是稳定性比较差，而常规热电阻加热会带来额外的电磁干扰。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供一种用于无自旋交换弛豫原子磁力计的无磁加热系统，不仅加热均匀、稳定性好，而且不会带来额外的电磁干扰。一种用于无自旋交换弛豫原子磁力计的无磁加热系统，包括原子气体室加热模块和加热供电模块，所述加热供电模块采用高频交流电源，避开影响原子磁力计灵敏度的电磁干扰频率范围。进一步的，所述加热模块主要由陶瓷加热座，以及缠绕于所述陶瓷加热座周边的电热丝构成；所述电热丝以双绞线形式缠绕于所述陶瓷加热座上。进一步的，所述陶瓷加热座由电热丝缠绕座和位于所述电热丝缠绕座上方的原子气体室固定座组成，所述电热丝缠绕座整体呈工字型，原子气体室通过导热硅脂粘附于所述原子气体室固定座顶部；所述原子气体室固定座顶部设有凹槽，所述原子气体室底部凸出嵌入所述凹槽中。进一步的，所述电热丝缠绕座上固定有热电偶，所述热电偶贴合所述原子气体室固定座侧边，所述热电偶实时检测所述原子气体室固定座的温度并通过PID调节控制所述高频交流电源的输出，具体为，所述高频交流电源输出信号和所述热电偶反馈信号共同输入乘法器，依次经过放大器、滤波器连接所述电热丝。进一步的，所述加热模块连通原子气体室整体放置于保温腔内，所述保温腔采用peek塑料。本专利技术创造性地使用高频交流电对电热丝进行加热，以避开影响原子磁力计灵敏度的电磁干扰频率范围，从而解决电热丝加热带来额外的电磁干扰问题。附图说明图1为一种加热装置结构示意图；图2为双绞线电热丝示意图；图3为另一种加热装置结构示意图；图4为加热供电模块及其反馈示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细的说明。本专利技术的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本专利技术限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本专利技术的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本专利技术从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。一种用于无自旋交换弛豫原子磁力计的无磁加热系统，包括原子气体室加热模块和加热供电模块，所述加热供电模块采用高频交流电源，避开影响原子磁力计灵敏度的电磁干扰频率范围，从而解决电热丝加热带来额外的电磁干扰问题。所述加热模块主要由陶瓷加热座1，以及缠绕于所述陶瓷加热座周边的电热丝2构成，如图1所示。所述电热丝2优选以双绞线形式(参照图2)缠绕于所述陶瓷加热座上，也可以一定程度上消减电热丝的电磁干扰。为保证原子气体室加热的稳定性，所述陶瓷加热座1可以分为电热丝缠绕座101和位于所述电热丝缠绕座上方的原子气体室固定座102组成，所述电热丝缠绕座整体优选呈工字型，便于电热丝缠绕，如图3所示。电热丝通电后产生热量，电热丝缠绕座以及其上的原子气体室固定座随之升温，从而实现对原子气体室的稳定加热。因为与原子气体室直接接触的原子气体室固定座不是直接由电热丝从外部加热升温，而是电热丝缠绕座的热量由底至顶传递上来，从而整体温度更加均匀。原子气体室通过导热硅脂粘附于所述原子气体室固定座顶部，提升原子气体室与其固定座之间的导热性能。所述原子气体室固定座顶部设有凹槽103，所述原子气体室底部凸出嵌入所述凹槽103中，使得原子气体室与其固定座之间形成相对密闭的导热腔，加速热传导。为保证温度恒定，采用常规PID调节进行温度控制，所述电热丝缠绕座上固定有热电偶3，所述热电偶3贴合所述原子气体室固定座侧边，所述热电偶实时检测所述原子气体室固定座的温度并通过PID调节控制所述高频交流电源的输出。具体的，在本实施例中，所述高频交流电源输出信号和所述热电偶反馈信号共同输入乘法器，依次经过放大器、滤波器连接所述电热丝，如图4所示。高频交流电信号经过放大器也会产生一定的低频磁场干扰，滤波器可以将放大器产生的低频磁场干扰予以消除。当然，也可以直接采用带有外部EMI滤波器的放大器。为减少热量损失，提升能源利用效率，所述加热模块连通原子气体室整体放置于保温腔4内，所述保温腔采用peek塑料。本专利技术公开的无磁加热系统，温度控制精度可达0.1℃，由室温加热至180℃仅需4.5分钟，效率大大提高，而且消除了额外的电磁干扰。电热丝加热温度可以通过人机交互界面进行调节，操作十分简便。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例，本专利技术所属
的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本专利技术的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。基于本专利技术中的实施例，本领域及相关领域的普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本专利技术保护的范围。本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于无自旋交换弛豫原子磁力计的无磁加热系统，包括原子气体室加热模块和加热供电模块，其特征在于，所述加热供电模块采用高频交流电源，避开影响原子磁力计灵敏度的电磁干扰频率范围。/n
【技术特征摘要】
1.一种用于无自旋交换弛豫原子磁力计的无磁加热系统，包括原子气体室加热模块和加热供电模块，其特征在于，所述加热供电模块采用高频交流电源，避开影响原子磁力计灵敏度的电磁干扰频率范围。
2.根据权利要求1所述的用于无自旋交换弛豫原子磁力计的无磁加热系统，其特征在于，所述加热模块主要由陶瓷加热座，以及缠绕于所述陶瓷加热座周边的电热丝构成。
3.根据权利要求2所述的用于无自旋交换弛豫原子磁力计的无磁加热系统，其特征在于，所述电热丝以双绞线形式缠绕于所述陶瓷加热座上。
4.根据权利要求2或3所述的用于无自旋交换弛豫原子磁力计的无磁加热系统，其特征在于，所述陶瓷加热座由电热丝缠绕座和位于所述电热丝缠绕座上方的原子气体室固定座组成，所述电热丝缠绕座整体呈工字型，原子气体室通过导热硅脂粘附于所述原子气体室固定座顶部。
5.根据权利要求4所述的用于无自旋交换弛豫原子磁力...
【专利技术属性】
技术研发人员：马玉龙，许克标，石致富，贺羽，
申请(专利权)人：国仪量子合肥技术有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34
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