一种控制原子气室中碱金属分布的大梯度温度场发生装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种控制原子气室中碱金属分布的大梯度温度场发生装置，包括热端、原子气室放置器、原子气室、隔热垫、冷端；热端用加热套控制升温，通过热辐射或热传导使原子气室放置器的温度升高，保证原子气室内温度高于碱金属的熔点；原子气室放置器内安装原子气室，原子气室放置器与冷端之间设置隔热垫；冷端温度低于碱金属的熔点；原子气室放置器放入原子气室后，处于设定的温度梯度下，碱金属汇聚位置为原子气室与冷端的接触位置。本发明专利技术中不同的放置器可以实现不同尺寸方形或者柱形气室内碱金属的分布控制，利用热端和冷端的温度梯度可驱动原子气室内碱金属汇聚于工作位置。

【技术实现步骤摘要】
一种控制原子气室中碱金属分布的大梯度温度场发生装置
本专利技术涉及原子气室制备
，特别涉及一种控制原子气室中碱金属分布的装置。
技术介绍
原子气室广泛运用于原子磁力仪、原子陀螺仪、原子钟等新型量子惯性仪表中。作为光量子物理作用发生的核心部件，原子气室的性能直接制约着惯性仪表的精度等性能。该性能直接与气室内碱金属的分布相关，当过量的碱金属分布于通光路径时，将影响原子极化的弛豫时间，使量子仪表性精度降低，性能不稳定。此外，原子气室的寿命由碱金属的消耗速率决定，测量气室内碱金属含量是评估气室寿命的唯一办法，而准确测量碱金属的前提是需要将碱金属集中分布于气室的特定位置。因此控制原子气室内碱金属的分布在多个方面有着重要作用。目前，通过火赶法，碱金属集中效果依赖于人工技术，聚集范围大，可控性差，并且处理多个气室时效率低。此外，现有的赶铷装置，结构复杂，操作不易，仅针对特定气室实现碱金属在同一位置聚集，不具备普适性。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，公开了一种控制原子气室中碱金属分布的大梯度温度场发生装置，该装置通过采用不同的原子气室放置器，根据不同需求组装原子气室与气室放置器，利用碱金属在温度梯度下趋于更冷处凝聚的特点，实现碱金属在工作位置集中分布。利用该装置控制碱金属的分布，可将碱金属集中分布于气室端面，有利于气室内碱金属含量的准确测量，或者将碱金属集中分布于气室尾管，使得气室在后续使用中性能稳定。本专利技术所采用的技术方案是：一种控制原子气室中碱金属分布的大梯度温度场发生装置，包括热端、原子气室放置器、原子气室、隔热垫、冷端；热端用加热套控制升温，通过热辐射或热传导使原子气室放置器的温度升高，保证原子气室内温度高于碱金属的熔点；原子气室放置器内安装原子气室，原子气室放置器与冷端之间设置隔热垫；冷端温度低于碱金属的熔点；原子气室放置器放入原子气室后，处于设定的温度梯度下，碱金属汇聚位置为原子气室与冷端的接触位置。热端的温度低于200℃。原子气室放置器根据不同需求设计形状和尺寸，采用不同尺寸的柱形或者方形气室，以实现原子气室内碱金属在工作位置汇集。原子气室放置器选择石墨或铜材料制作。冷端采用低温冷却循环水槽或者TEC制冷片控制，将温度设置为5～10℃。冷端采用铜或银材料制作。冷端与原子气室的接触点为碱金属汇聚位置，接触点尺寸小于1mm。使用所述的大梯度温度场发生装置实现碱金属控制的方法，包括步骤如下：步骤一、根据原子气室的形状尺寸及使用需求，选择与原子气室相匹配的原子气室放置器；步骤二、安装冷端、隔热垫、原子气室放置器、热端，将原子气室放入原子气室放置器中，根据碱金属汇聚位置将原子气室的尾管或端面接触冷端放置；步骤三、设置热端的温度高于碱金属熔点，设置连接冷端的低温冷却循环水或TEC制冷片温度低于碱金属熔点，设置所述大梯度温度场发生装置的工作时间；步骤四、等待工作时间结束，将加热套和冷端恢复至室温，取出原子气室。本专利技术与现有技术相比的有益效果是：(1)本专利技术通过选择合适的原子气室放置器，可实现不同需求的碱金属分布控制，并且可实现多个不同形状尺寸的气室内碱金属的分布控制，更具通用性，设计简单，操作简便，易实现。(2)本专利技术的装置可针对不同需求，选择合适的气室放置器，实现碱金属在气室端面或尾管处集中分布，碱金属在气室端面集中有利于提高碱金属含量的测量精度，碱金属在气室尾管中集中可以显著提高原子气室性能的稳定性。(3)通过该装置可控制原子气室内的碱金属的分布，集中于气室端面便于碱金属的定量测量，集中于气室尾管有利于提高气室在原子陀螺仪、原子磁力仪中的性能。附图说明图1为本专利技术实施例中适用于批量控制碱金属分布于圆柱形气室端面的装置剖面图。图2为本专利技术实施例中适用于4mm×4mm×4mm方形气室的单个气室放置器剖面图，可控制气室内碱金属分布于气室尾管。图3为本专利技术实施例中适用于4mm×4mm×4mm方形气室的单个气室放置器剖面图，可控制气室内碱金属分布于气室端面。图4为本专利技术实施例中适用于Φ10mm×L15mm柱形气室的单个气室放置器剖面图，可控制气室内碱金属分布于气室尾管。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步阐述。如图1所示，一种控制原子气室中碱金属分布的大梯度温度场发生装置，包括热端1、原子气室放置器2、原子气室3、隔热垫4、冷端5；热端1用加热套控制升温，通过热辐射使原子气室放置器2温度升高，保证原子气室3内温度高于碱金属的熔点。热端1温度需低于200℃。原子气室放置器2内安装原子气室3，原子气室放置器2与冷端5之间设置隔热垫4。原子气室放置器2可选择单个或者批量处理的装置，根据不同需求设计形状和尺寸以实现原子气室3内碱金属在理想工作位置汇集。原子气室放置器2可选择石墨、铜等导热系数高的材料制作。原子气室3具有普适性，不同尺寸柱形或者方形气室均可。隔热垫4可采用聚四氟或聚酰亚胺等导热系数低的材料。冷端5采用低温冷却循环水或者TEC制冷片控制降温，使冷端温度低于碱金属的熔点。冷端5采用导热系数高的材料制作，如铜、银。冷端5与原子气室3接触，接触点即为碱金属汇聚位置，该处尺寸小于1mm为佳。图2为本专利技术实施例中适用于4mm×4mm×4mm方形气室的单个气室放置器剖面图，可控制气室内碱金属分布于气室尾管。图3为本专利技术实施例中适用于4mm×4mm×4mm方形气室的单个气室放置器剖面图，可控制气室内碱金属分布于气室端面。图4为本专利技术实施例中适用于Φ10mm×L15mm柱形气室的单个气室放置器剖面图，可控制气室内碱金属分布于气室尾管。采用所述的控制原子气室中碱金属分布的大梯度温度场发生装置，实现控制碱金属分布的方法，包括以下步骤：(1)根据原子气室3形状尺寸及使用需求，选择合适的原子气室放置器2。(2)将冷端5、隔热垫4、原子气室放置器2、热端1组合在一起，将原子气室3放入原子气室放置器2，根据碱金属汇聚位置将原子气室3的尾管或端面接触冷端5放置；(3)设置热端1的温度，高于碱金属熔点，如180℃，设置连接冷端5的低温冷却循环水或TEC制冷片温度，低于碱金属熔点，如5℃，设置装置工作时间，如10小时；(4)等待工作时间结束，加热套和冷端5恢复至室温，取出原子气室3。本专利技术虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本专利技术，任何本领域技术人员在不脱离本专利技术的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和
技术实现思路
对本专利技术技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本专利技术技术方案的内容，依据本专利技术的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本专利技术技术方案的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种控制原子气室中碱金属分布的大梯度温度场发生装置，其特征在于：包括热端(1)、原子气室放置器(2)、原子气室(3)、隔热垫(4)、冷端(5)；/n热端(1)用加热套控制升温，通过热辐射或热传导使原子气室放置器(2)的温度升高，保证原子气室(3)内温度高于碱金属的熔点；/n原子气室放置器(2)内安装原子气室(3)，原子气室放置器(2)与冷端(5)之间设置隔热垫(4)；冷端(5)温度低于碱金属的熔点；/n原子气室放置器(2)放入原子气室(3)后，处于设定的温度梯度下，碱金属汇聚位置为原子气室(3)与冷端(5)的接触位置。/n

【技术特征摘要】
1.一种控制原子气室中碱金属分布的大梯度温度场发生装置，其特征在于：包括热端(1)、原子气室放置器(2)、原子气室(3)、隔热垫(4)、冷端(5)；
热端(1)用加热套控制升温，通过热辐射或热传导使原子气室放置器(2)的温度升高，保证原子气室(3)内温度高于碱金属的熔点；
原子气室放置器(2)内安装原子气室(3)，原子气室放置器(2)与冷端(5)之间设置隔热垫(4)；冷端(5)温度低于碱金属的熔点；
原子气室放置器(2)放入原子气室(3)后，处于设定的温度梯度下，碱金属汇聚位置为原子气室(3)与冷端(5)的接触位置。


2.根据权利要求1所述的一种控制原子气室中碱金属分布的大梯度温度场发生装置，其特征在于：热端(1)的温度低于200℃。


3.根据权利要求2所述的一种控制原子气室中碱金属分布的大梯度温度场发生装置，其特征在于：原子气室放置器(2)根据不同需求设计形状和尺寸，采用不同尺寸的柱形或者方形气室，以实现原子气室(3)内碱金属在工作位置汇集。


4.根据权利要求3所述的一种控制原子气室中碱金属分布的大梯度温度场发生装置，其特征在于：原子气室放置器(2)选择石墨或铜材料制作。


5.根据权利要求4所述的一种控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡玉珍，范晓婷，刘院省，秦德鑫，李新坤，何娇，王学锋，
申请(专利权)人：北京航天控制仪器研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11