基于拉曼光谱的原位原子数密度测量方法技术

基于拉曼光谱的原位原子数密度测量方法，通过气室内部缓冲气体的拉曼散射光谱测定气室内部缓冲气体的环境温度，进而实现气室内部原子密度的实时原位测量。与改变抽运光频率来抑制光频移的方法相比，本发明专利技术所述方法本方法不受光学厚度的影响，拟合精度高。对于碱金属的种类没有限制，可以对两种及两种以上的混合碱金属密度进行测量。采用远失谐的拉曼光束，不会破坏原子的极化，保证了实时性和准确度。对原子自旋精密测量系统的实现和精度提升提供了重要的理论参考。供了重要的理论参考。供了重要的理论参考。

【技术实现步骤摘要】
基于拉曼光谱的原位原子数密度测量方法


[0001]本专利技术涉及超高灵敏原子自旋精密测量领域，具体涉及一种基于拉曼光谱的原位原子数密度测量方法，可用于实时原位测量玻璃气室内部的原子密度。

技术介绍

[0002]超高灵敏原子自旋精密测量系统具有理论精度高、体积小、成本低等特点，是未来超高灵敏量子精密测量的发展方向，在导航、地质勘探、前沿科学研究等领域具有广泛的应用前景。玻璃气室内部的原子密度直接影响原子自旋精密测量系统的信噪比和灵敏度，因此，准确且快速地实时原位测量气室内部原子密度具有重要的意义。因此，如何测试原子自旋精密测量系统气室内部的原子密度，成为工程上亟待解决的问题。本专利技术提出一种基于拉曼光谱的原位原子数密度测量方法，可以实现实时原位测量玻璃气室内部的碱金属原子密度(或称之为原子数密度)，对原子自旋精密测量系统的实现和精度提升提供了重要的理论参考。特别地，本专利技术在测量高密度的饱和蒸气压状态下的碱金属原子密度有更高的准确性。

技术实现思路

[0003]针对现有技术的不足，本专利技术提供一种基于拉曼光谱的原位原子数密度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于拉曼光谱的原位原子数密度测量方法，其特征在于，包括沿x轴照射碱金属气室的检测光束，沿z轴照射碱金属气室的抽运光束，以及沿y轴射碱金属气室的拉曼激光束，所述拉曼激光束从所述碱金属气室出射后经过凸透镜输入到拉曼光谱仪，所述拉曼光谱仪通过所述碱金属气室内部的缓冲气体形成的拉曼散射光谱确定缓冲气体感受到的环境温度，利用所述环境温度得到所述碱金属气室内的碱金属原子数密度，从而实现针对碱金属气室内部的原位原子数密度测量。2.根据权利要求1所述的基于拉曼光谱的原位原子数密度测量方法，其特征在于，所述拉曼激光束来自拉曼激光器，所述拉曼激光器采用500nm激光器，所述拉曼光谱仪的输出端依次通过光电倍增管和放大器连接计算机。3.根据权利要求1所述的基于拉曼光谱的原位原子数密度测量方法，其特征在于，所述碱金属气室内部充有碱金属原子，以及缓冲气体氮气。4.根据权利要求2所述的基于拉曼光谱的原位原子数密度测量方法，其特征在于，所述光电倍增管位于所述拉曼光谱仪的出口狭缝处，通过计算机控制拉曼光谱仪的光栅式旋转电机进行扫描，通过放大器产生的逻辑脉冲获得光子数信息，通过以下公式得到缓冲气体感受到的环境温度T，其中，C为实验测得的光子数，I为拉曼光束光强，V为气室体积，[N2]为缓冲气体的原子数密度，J为精细能级量子数，Z为旋转配分函数，Ej为初态的转动能级，σ为截面积，k为玻尔兹曼常数，gj为原子核的相同玻色子交换对称性要求产生的统计因子，e为自然常数；将以上得到的温度T代入下式，其中，n(T)是原子数密度，n
A
与n
B
是与碱金属原子种类有关的常数，碱金属原子一旦确定，这两个参数就确定。5.根据权利要求4所述的基于拉曼光谱的原位原子数密度测量方法，其特征在于，当碱金属原子为钾K时，n
A
＝4.402，n
B
＝4453；当碱金属原子为铷Rb时，n
A
＝4.312，n
B
＝4040；当碱金属原子为铯Cs时，n
A
＝4...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜鹏程，武嘉琪，袁琪，全伟，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：