一种紧凑型低速原子源的产生装置，包括真空腔、原子炉、二维四极磁场产生装置、冷却激光和推送激光。所述的冷却激光和二维四极磁场产生装置在真空腔内形成二维磁光阱。本发明专利技术原子炉产生近准直的大束流热原子束，通过所述的二维磁光阱将所述的原子炉产生的热原子减速。所述的推送激光将二维磁光阱中的低速原子推送到实验区域，在保证束流的前提下保证实验区域的高真空度，通过开关所述的冷却激光和所述的推送激光来开关原子束的束流；通过选择合适的冷却激光和推送激光的频率，可以选择减速的原子的同位素。所述的原子炉位于真空腔内尽量靠近二维磁光阱区域，原子炉喷射的方向与二维磁光阱的真空窗口呈一定夹角，可确保原子炉内喷出的未经减速的原子不会附着在腔镜表面污染真空窗口。该装置利用二维磁光阱直接从热原子束产生大束流的低速原子。束产生大束流的低速原子。束产生大束流的低速原子。
【技术实现步骤摘要】
紧凑型低速原子源的产生装置
[0001]本专利技术涉及低速原子源产生装置，特别是一种紧凑型低速原子源的产生装置。
技术介绍
[0002]激光冷却技术可将原子系统冷却到绝对零度附近。由于冷却后的原子具有速度低，相干性好等特点，使得其在精密测量和量子模拟等领域的研究必不可少，在新物理，新现象、新技术的研究中具有举足轻重的地位。在精密测量中，为了尽量减少死时间，三维磁光阱的装载时间需要尽量短，这就需要一个低速高束流的原子源产生装置。传统的产生方法包括塞曼减速和二维磁光阱。由于塞曼减速需要一定的减速距离，无法做到结构紧凑，而二维磁光阱则无此限制。
技术实现思路
[0003]本专利技术的目的在于提供一种紧凑型产生低速原子源的装置。所述的原子炉在加了热屏蔽之后置于真空腔内。冷却激光和二维四极磁场产生装置在真空腔内形成二维磁光阱。原子炉尽量靠近二维磁光阱的中心，这样可使装置小巧紧凑且功耗小。所述的原子炉喷出热原子的方向与所述的冷却激光和推送激光的方向分别呈一定夹角，一方面防止喷出的热原子污染真空腔的窗口，另一方面防止热原子直接喷到实验区域，降低实验区域真空度。所述的二维磁光阱将热原子减速，并通过控制推送激光和冷却激光的光强开关，快速开关低速原子源。选择合适的冷却激光的频率，可选择减速原子的同位素。
[0004]本专利技术的技术解决方案如下：
[0005]一种紧凑型低速原子源的产生装置，其特点在于该装置包括真空腔、原子炉、冷却激光、二维四极磁场产生装置和推送激光，所述的冷却激光和二维四极磁场产生装置在所述的真空腔内形成二维磁光阱，上述器件的链接关系如下：
[0006]所述的原子炉通过电极法兰固定在所述的真空腔内，靠近所述的二维磁光阱区域，所述的原子炉置于热屏蔽筒内，通过加热使原子从所述的原子炉的毛细管的喷嘴喷出，形成近准直的热原子源，所述的热原子的出射方向与z方向垂直，与x和y方向呈一定夹角，所述的冷却激光位于同一x、y平面，所述的冷却激光为两对相互垂直的圆偏激光，分别沿x方向和y方向，其偏振方向与所述的四极阱的磁场方向相关：顺着磁场方向的光为左手螺旋圆偏光，逆着磁场方向的光为右手螺旋圆偏光；所述的推送激光沿z方向，将所述的二维磁光阱中的热原子推送到实验区域，所述的二维磁光阱将所述的原子炉产生的热原子减速并在二维方向囚禁；所述的二维四极磁场产生装置的作用是产生二维磁场梯度，配合冷却激光将原子减速并在二维方向囚禁；磁场零点在所述的冷却激光的交叠区域内，所述的原子炉产生的近准直热原子束经过磁场零点，所述的推送激光和冷却激光打在经二维磁光阱冷却后的原子团上，所述的推送激光和冷却激光的频率与原子共振或蓝失谐，作用是将减速后的原子推送到实验区域部分。
[0007]所述的二维四极磁场产生装置用线圈组或永磁铁组产生。
[0008]所述的推送激光与热原子束和冷却光呈一定夹角，通过改变原子炉的温度和毛细管的数量、长度和内径调节所述的热原子源的束流和发散角，一般情况下，近准直的热原子源的发散角只有几十毫弧度。
[0009]本专利技术的效果如下：
[0010]1.结构紧凑。本专利技术中所述的原子炉置于二维磁光阱的真空腔内，其边缘距离二维磁光阱中心的只有几十毫米，结构非常紧凑，减小了真空腔的体积。
[0011]2.产生低速原子。本专利技术用二维磁光阱的方法产生低速原子。从原子炉中喷射出的近准直热原子源只有几十毫弧度，因此原子基本都可以到达二维磁光阱的冷却区域，提高原子束流。另外，由于热原子束在二维磁光阱区域的直径只有几毫米，因此可调节冷却激光的光斑形状，使之在原子束方向呈长条形或椭圆形，这样在同样的冷却激光功率下，可以增大二维磁光阱的捕获速度。
[0012]3.避免污染真空腔腔镜并保证实验区域的真空度。本专利技术从所述的原子炉喷射出的热原子方向与二维磁光阱产生的低速原子到实验区域的方向几乎正交或呈一定的角度，这样热原子不会到实验区域，一方面不会污染真空腔的窗口，另一方面可以保证实验区域的真空度。
[0013]4.低速原子开关。本专利技术中无需机械开关，只需要开关所述的冷却激光和推送激光，即可实现低速原子到实验区域的开关。
[0014]5.选择低速原子同位素。本专利技术可通过选择合适的冷却激光频率和推送激光频率来选择低速原子同位素，并送到实验区域。
[0015]综上所述，本专利技术结构简单，适用背景蒸气压低需要用原子炉加热的原子，尤其适用于可搬运或星载等需要减小体积的装置。
附图说明
[0016]图1原子炉与冷却激光的位置图。
[0017]图2是二维磁光阱冷却激光与磁场的关系图。
具体实施方式
[0018]下面结合附图对本专利技术作进一步说明，但不应以此限制本专利技术的变换范围。
[0019]先请参阅图1，图1是本专利技术紧凑型低速原子源的产生装置的示意图。由图可见，本专利技术紧凑型低速原子源的产生装置，其特点在于该装置包括真空腔、原子炉、冷却激光、二维四极磁场产生装置和推送激光，所述的冷却激光和二维四极磁场产生装置在所述的真空腔内形成二维磁光阱，上述器件的链接关系如下：
[0020]所述的原子炉通过电极法兰固定在所述的真空腔内，靠近所述的二维磁光阱区域，所述的原子炉置于热屏蔽筒内，通过加热使原子从所述的原子炉的毛细管的喷嘴喷出，形成近准直的热原子源，所述的热原子的出射方向与z方向垂直，与x和y方向呈一定夹角，所述的冷却激光位于同一x、y平面，所述的冷却激光为两对相互垂直的圆偏激光，分别沿x方向和y方向，其偏振方向与所述的四极阱的磁场方向相关：顺着磁场方向的光为左手螺旋圆偏光，逆着磁场方向的光为右手螺旋圆偏光；所述的推送激光沿z方向，将所述的二维磁光阱中的热原子推送到实验区域，所述的二维磁光阱将所述的原子炉产生的热原子减速；
[0021]所述的二维四极磁场产生装置的作用是产生二维磁场梯度，配合冷却激光将原子减速并在二维方向囚禁；磁场零点在所述的冷却激光的交叠区域内，所述的原子炉产生的近准直热原子束经过磁场零点，所述的推送激光和冷却激光打在二维磁光阱冷却后的原子团上，所述的推送激光和冷却激光的频率与原子共振或蓝失谐，作用是将减速后的原子推送到实验区域部分。
[0022]所述的二维四极磁场产生装置用线圈组或永磁铁组产生。
[0023]所述的推送激光与热原子束和冷却光呈一定夹角，通过改变原子炉的温度和毛细管的数量、长度和内径调节所述的热原子源的束流和发散角，一般情况下，近准直的热原子源的发散角只有几十毫弧度。
[0024]所述的原子炉产生近准直的热原子源，高纯度的原子置于原子炉内，并在上面通过真空法兰上的电极对原子炉进行电加热，被加热的高速原子通过炉口的毛细管准直后喷出。所述的热原子的出射方向与z方向垂直，与x和y方向呈一定夹角。通过控制原子炉的温度及毛细管的数量、长度和内径即可控制热原子的束流和发散角。所述的原子炉的外面加一层或多层热屏蔽，减小原子炉的功耗，同时可减小实验区域中原子的黑体辐射频移。
[0025]所述的冷却激光为两对相互垂直的圆偏本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种紧凑型低速原子源的产生装置，其特征在于该装置包括真空腔、原子炉、冷却激光、二维四极磁场产生装置和推送激光，所述的冷却激光和二维四极磁场产生装置在所述的真空腔内形成二维磁光阱；所述的原子炉通过电极法兰固定在所述的真空腔内，靠近所述的二维磁光阱区域，所述的原子炉置于热屏蔽筒内，通过加热使原子从所述的原子炉的毛细管的喷嘴喷出，形成近准直的热原子源，所述的热原子的出射方向与z方向垂直，与x和y方向呈一定夹角，所述的冷却激光位于同一x、y平面，所述的冷却激光为两对相互垂直的圆偏激光，分别沿x方向和y方向，其偏振方向与所述的四极阱的磁场方向相关：顺着磁场方向的光为左手螺旋圆偏光，逆着磁场方向的光为右手螺旋圆偏光；所述的推送激光沿z方向，将所述的二维磁光阱中的热原子推送到实验区域，所述的二维磁光阱将所述的原子炉产生的...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙剑芳，徐震，李唐，刘亮，汪凌珂，
申请(专利权)人：中国科学院上海光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：
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