本发明专利技术公开了一种
【技术实现步骤摘要】
一种
201
Hg
+
同位素汞离子微波频标装置
[0001]本专利技术涉及微波频标领域，特别涉及一种
201
Hg
+
同位素汞离子微波频标装置。
技术介绍
[0002]汞离子微波频标是一种新型频标，采用了不同于氢、铷、铯等传统原子频标的全新工作原理。其具有基本不受实物粒子和外场的扰动，运动效应小和量子态相干时间长等内在特点，谱线宽度极窄，各种频移很小。其中一个主要的原因是通过在离子阱施加静电场、磁场或者射频场，将工作离子囚禁于超高真空的离子阱中心，使离子完全孤立，处于“完全静止状态”，不受到外界的干扰，因此可大大提高离子微波频标的性能指标。离子微波频标采用光谱灯对离子的超精细能级进行泵浦，在微波作用下高能级的原子跃迁至低能级，产生荧光信号，被探测系统采集。当微波信号频率在一定范围内扫频时，光探测系统会得到Ramsey信号，将标准信号源锁定在Ramsey信号上可以获得极高稳定度的输出信号。
[0003]目前进行汞离子微波频标研究时，大多采用
199
Hg同位素，由于该同位素的特点，导致其研究存在以下问题：1.
199
Hg同位素的抽运所需谱线与抽运谱灯
202
Hg发出的谱线重合度较低，因此抽运效率较低；2、信噪比较低。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的在于提供一种
201
Hg
+
同位素汞离子微波频标装置，用以解决目前汞离子微波频标抽运效率较低和信噪比较低等问题。
[0005]本专利技术提供的
201
Hg
+
同位素汞离子微波频标装置包括：依次连接的氦气瓶、氦漏、汞201同位素炉子，用于产生汞201同位素；
[0006]所述汞201同位素炉子通过真空不锈钢管道与混合离子阱连接，产生的汞201同位素通过所述真空不锈钢管道进入所述混合离子阱；
[0007]所述混合离子阱的第一端面垂直连接有光路整形装置，所述光路整形装置入光侧连接有汞198抽运谱灯，所述汞198抽运谱灯形成的抽运光通过所述光路整形装置整形为长方形光斑进入到所述混合离子阱；
[0008]所述光子收集装置垂直设置于所述混合离子阱的第二端面，用于收集离子跃迁荧光信号；
[0009]所述光子收集装置通过线缆连接到伺服控制装置，所述伺服控制装置接收所述跃迁荧光信号得到误差电压，通过线缆将所述误差电压输入至本振的电压输入端，调节本振的频率输出，其输出端通过29.9GHz倍频链路连接角锥喇叭，通过所述角锥喇叭辐射至所述混合离子阱。
[0010]进一步地，所述装置还包括：
[0011]真空泵组，通过CF35接口与所述混合离子阱连接，用于制备所述混合离子阱内的真空度。
[0012]进一步地，所述混合离子阱包括四极离子阱、十二极离子阱和真空腔，其中，
[0013]所述四极离子阱用于离子态的制备，所述十二极离子阱用于微波激励离子得到所需跃迁信号，所述真空腔用于提供离子囚禁的工作空间。
[0014]进一步地，所述氦漏的外接口通过真空软管与所述氦气瓶连接。
[0015]进一步地，所述混合离子阱还连接有电子枪，所述电子枪通过螺丝固定于四极离子阱端面，其中心直接对准四极离子阱的中心线，使电子能够达到离子阱中心对原子进行离化。
[0016]进一步地，所述真空泵组采用三级泵，分别为干泵、分子泵和离子泵，使混合离子阱内的真空度达到1E
‑
8Pa。
[0017]进一步地，所述汞201同位素炉子设置有测温电阻，其温度控制在220℃～270℃，使得所述混合离子阱内的饱和蒸气压保持在5E
‑
8Pa至1E
‑
7Pa范围内。
[0018]进一步地，所述电子枪的阴极灯丝电流控制在1.4A～1.6A。
[0019]进一步地，所述四极电子阱需要施加频率为0.5MHz～2MHz、电压峰峰值为800V～1200V的射频场以及200V的静电场。
[0020]进一步地，所述汞198抽运谱灯产生的抽运光用于将所述四极离子阱囚禁的汞离子抽运至所述十二极离子阱中。
[0021]本专利技术的有益效果如下：
[0022]针对现有技术中存在的问题，本申请提供了一种
201
Hg
+
同位素汞离子微波频标装置，采用
198
Hg抽运谱灯抽运
201
Hg
+
离子，二者谱线重合度更高，抽运效率高，利用采集到的信号得到误差电压，控制本振的输出频率，得到更为准确稳定的频率信号，提高了抽运频率和信噪比。
附图说明
[0023]图1示出本专利技术的一种
201
Hg
+
同位素汞离子微波频标装置。
[0024]图2示出
198
Hg
+
，
199
Hg
+
，
201
Hg
+
，
202
Hg
+
发出的谱线示意图。
具体实施方式
[0025]为了更清楚地说明本专利技术，下面结合优选实施例和附图对本专利技术做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本专利技术的保护范围。
[0026]如图1所示，本专利技术提供的一种
201
Hg
+
同位素汞离子微波频标装置包括：依次连接的氦气瓶、氦漏、汞201同位素炉子，用于产生汞201同位素；
[0027]所述汞201同位素炉子通过不锈钢管道与混合离子阱连接，产生的汞201同位素通过所述不锈钢管道进入所述混合离子阱；
[0028]所述混合离子阱的第一端面垂直连接有光路整形装置，所述光路整形装置入光侧连接有汞198抽运谱灯，所述汞198抽运谱灯形成的抽运光通过所述光路整形装置整形为长方形光斑进入到所述混合离子阱；
[0029]所述光子收集装置垂直设置于所述混合离子阱的第二端面，用于收集离子跃迁荧光信号；
[0030]所述光子收集装置通过线缆连接到伺服控制装置，所述伺服控制装置接收所述跃
迁荧光信号得到误差电压，通过线缆将所述误差电压输入至本振的电压输入端，调节本振的频率输出，其输出端通过29.9GHz倍频链路连接角锥喇叭，通过所述角锥喇叭辐射至所述混合离子阱。
[0031]在本方案中，采用
198
Hg
+
抽运谱灯抽运
201
Hg
+
离子，如图2所述，二者谱线重合度相较于
199
Hg
+
与
202
Hg
+
更高，从而抽运效率高，利用采集到的信号得到误差电压，控制本振本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种
201
Hg
+
同位素汞离子微波频标装置，其特征在于，所述装置包括：依次连接的氦气瓶、氦漏、汞201同位素炉子，用于产生汞201同位素；所述汞201同位素炉子通过不锈钢管道与混合离子阱连接，产生的汞201同位素通过所述不锈钢管道进入所述混合离子阱；所述混合离子阱的第一端面垂直连接有光路整形装置，所述光路整形装置入光侧连接有汞198抽运谱灯，所述汞198抽运谱灯形成的抽运光通过所述光路整形装置整形为长方形光斑进入到所述混合离子阱；所述光子收集装置垂直设置于所述混合离子阱的第二端面，用于收集离子跃迁荧光信号；所述光子收集装置通过线缆连接到伺服控制装置，所述伺服控制装置接收所述跃迁荧光信号得到误差电压，通过线缆将所述误差电压输入至本振的电压输入端，调节本振的频率输出，其输出端通过29.9GHz倍频链路连接角锥喇叭，通过所述角锥喇叭辐射至所述混合离子阱。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：真空泵组，通过CF35接口与所述混合离子阱连接，用于制备所述混合离子阱内的真空度。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述混合离子阱包括四极离子阱、十二极离子阱和真空腔，其中，所述四极离子阱用于离子态的制备，所述十二极离子阱用于微波激励离子得到...
【专利技术属性】
技术研发人员：王暖让，薛潇博，张升康，陈星，赵环，王淑伟，
申请(专利权)人：北京无线电计量测试研究所，
类型：发明
国别省市：
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