氢原子钟原子囚禁-储存时间调节装置、验证方法及系统制造方法及图纸

本申请公开了氢原子钟原子囚禁

【技术实现步骤摘要】
氢原子钟原子囚禁
‑
储存时间调节装置、验证方法及系统


[0001]本申请属于氢原子钟
，具体涉及氢原子钟原子囚禁
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储存时间调节装置、验证方法及系统。

技术介绍

[0002]氢原子激射器实现电磁场的受激辐射放大，其自持信号有谱线窄、信噪比高、辐射功率小和频率稳定性高的特点。从微波原子钟到光钟，原子(或离子)钟往往随着囚禁或操控原子(或离子)的技术而发展。氢原子激射器采用原子储存泡技术对氢原子进行囚禁，其作用就是让一定数量的相干跃迁的有效氢原子在石英储存泡内停留一定的时间，与辐射场相互作用，同时增加受激发射能量。和任何精密光谱实验一样，其分辨率都受到被探测粒子与辐射场相互作用时间的限制。这个时间由相互作用区域的尺寸和被测量粒子的速度决定。由图1(a)可以看到，原子群将穿越长度为l的微波腔。原子看到的辐射正如图1(b)显示的一样。原子受到辐射的时间是
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t＝l/v。图1(c)显示的是辐射的傅里叶变换。原子感受到的辐射脉冲的线宽与相互作用时间成反比。这就是所谓的渡越增宽，增加相互作用时间，渡越增宽就变小。
[0003]然而，当宏观物体处在热平衡时，各能级上的原子数遵从玻尔兹曼分布。而在达到热平衡前，系统内部会存在多种相互作用，使原子在不同能级之间跃迁，最终达到平衡状态。以上多种相互作用称为弛豫作用，使原子与辐射场的相互作用中断，缩短了激活原子的寿命，并会导致跃迁频率的移动和谱线增宽。
[0004]氢原子激射器实现电磁场的受激辐射放大，其自持信号有谱线窄、信噪比高、辐射功率小和频率稳定性高的特点。氢原子激射器通过锁相环控制伺服的晶体振荡器而形成主动型氢原子钟，主动型氢原子钟作为稳定的时间频率计量装置被广泛应用于守时、导航、甚长基线干涉测量等工程项目和科学实验中。
[0005]氢原子激射器以氢原子基态超精细磁子能级|F＝1，m
F
＝0>与|F＝0，m
F
＝0>为跃迁能级，由于氢原子基态超精细磁子能级间跃迁的单光子能量很微弱，氢原子激射器对原子的弛豫、微波电磁场的损耗率和原子束流等参数有严格的要求。氢原子在储存泡中经历自旋交换碰撞、泡壁碰撞、磁场不均匀弛豫等弛豫过程，与TE
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模式谐振腔内的电磁场相互作用而形成连续的原子跃迁自激振荡，同时引起自激振荡信号的多种频移。现阶段，国内外关于氢原子钟方面的研究，包括腔频的新自动调谐方法、双选态的束光学系统、采用复合泵代替离子泵等，以期稳定度能接近其物理极限。目前，俄罗斯、瑞士和美国的主动型氢原子钟稳定度可达2(3)
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/day。也有一些工作是关于采用介质加载谐振腔实现腔泡结构及氢原子钟整机的小型化。但小型化腔泡结构很明显会伴随有泡中原子跃迁振荡弛豫时间的减小，进而导致氢原子钟长期稳定度性能的下降。
[0006]在现有谐振腔水平、储存泡技术等技术基础之上，要使氢原子激射器容易实现自激振荡并且维持优良的自激振荡的频率稳定度，需要维持原子储存泡内原子的碰撞弛豫较小的状态(即使泡内密度较小)，这就要求原子储存泡和谐振腔体积V尽量的大。氢原子激射
器谐振腔的体积限制了外围的真空、磁屏蔽和恒温结构的体积，这是氢原子钟体积比较大的直接原因。

技术实现思路

[0007]针对上述现有技术的缺点或不足，本申请要解决的技术问题是提供氢原子钟原子囚禁
‑
储存时间调节装置、验证方法及系统，综合考虑原子的多种弛豫因素和铝合金微波谐振腔的特点，在保持原子储存泡体积不变小的情况下，不会改变氢原子激射器的腔泡结构特性和物理状态，设计了连续可伸缩调节的调节机构，实现原子储存时间的连续可调设计，测试验证合理的原子储存时间，使氢原子钟的中长期频率稳定度达到最优。
[0008]为解决上述技术问题，本申请通过以下技术方案来实现：
[0009]本申请一方面提出了氢原子钟原子囚禁
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储存时间调节装置，包括氢原子钟，还包括可伸缩的调节机构，所述调节机构与所述氢原子钟的泡口连通设置。
[0010]可选地，上述的氢原子钟原子囚禁
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储存时间调节装置，其中，所述调节机构包括调节阀组件和可伸缩管，所述可伸缩管的一端与所述调节阀组件连通设置，所述可伸缩管的另一端与所述泡口颈部连接。
[0011]可选地，上述的氢原子钟原子囚禁
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储存时间调节装置，其中，还包括连杆，所述调节阀组件通过所述连杆与所述可伸缩管的一端连通设置。
[0012]可选地，上述的氢原子钟原子囚禁
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储存时间调节装置，其中，所述可伸缩管包括波纹管段。
[0013]可选地，上述的氢原子钟原子囚禁
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储存时间调节装置，其中，所述可伸缩管还包括与所述波纹管段连接至少一直管段。
[0014]可选地，上述的氢原子钟原子囚禁
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储存时间调节装置，其中，所述可伸缩管为一体成型结构。
[0015]可选地，上述的氢原子钟原子囚禁
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储存时间调节装置，其中，所述可伸缩管由聚四氟乙烯材料制成。
[0016]本申请另一方面还提出了基于上述的氢原子钟原子囚禁
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储存时间调节装置的验证方法，所述验证方法包括：基于原子储存时间T
b
调节L/a的比值；其中，L为氢原子钟中原子储存泡出入口的长度，a为原子储存泡出入口的半径。
[0017]可选地，上述的验证方法，其中，还包括：基于原子储存时间T
b
获取修正因子K，基于修正因子K调节L/a的比值。
[0018]可选地，上述的验证方法，其中，还包括：基于原子储存泡的体积V
b
、氢原子平行速度原子储存泡的泡口面积S获得修正因子K。
[0019]可选地，上述的验证方法，其中，其中，原子储存时间T
b
与原子储存泡的体积V
b
成正比，原子储存时间T
b
与原子储存泡的泡口面积S成反比。
[0020]本申请再一方面还提出了基于上述的氢原子钟原子囚禁
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储存时间调节装置的验证系统，其中，包括所述调节装置、参考型氢原子钟、频率比对器以及终端，所述调节装置、所述参考型氢原子钟分别与所述频率比对器连接，所述频率比对器还与所述终端连接。
[0021]与现有技术相比，本申请具有如下技术效果：
[0022]本申请综合考虑原子的多种弛豫因素和微波谐振腔的特点，在保持原子储存泡体
积不变小的情况下，不改变氢原子激射器的腔泡结构特性和物理状态，设计了连续可伸缩的调节机构，实现原子储存时间的连续可调设计，实现储存时间从0.2s～2.0s连续可调，测试验证合理的原子储存时间，使氢原子钟的中长期频率稳定度达到最优。
附图说明
[0023]通过阅读参照以下附图所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.氢原子钟原子囚禁
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储存时间调节装置，包括氢原子钟，其特征在于，还包括可伸缩的调节机构，所述调节机构与所述氢原子钟的泡口连通设置。2.根据权利要求1所述的氢原子钟原子囚禁
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储存时间调节装置，其特征在于，所述调节机构包括调节阀组件和可伸缩管，所述可伸缩管的一端与所述调节阀组件连通设置，所述可伸缩管的另一端与所述泡口颈部连接。3.根据权利要求2所述的氢原子钟原子囚禁
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储存时间调节装置，其特征在于，还包括连杆，所述调节阀组件通过所述连杆与所述可伸缩管的一端连通设置。4.根据权利要求2所述的氢原子钟原子囚禁
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储存时间调节装置，其特征在于，所述可伸缩管包括波纹管段。5.根据权利要求3或4所述的氢原子钟原子囚禁
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储存时间调节装置，其特征在于，所述可伸缩管还包括直管段。6.根据权利要求2至4任一项所述的氢原子钟原子囚禁
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储存时间调节装置，其特征在于，所述可伸缩管为一体成型结构。7.根据权利要求6所述的氢原子钟原子囚禁
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储存时间调节装置，其特征在于，所述可伸缩管由聚四氟乙烯材料制成。8.基于如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：高善格，吴玲玲，武晓光，刘善敏，
申请(专利权)人：上海光链电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：