一种可同时实现不同种类离子清晰成像的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种可同时实现不同种类离子清晰成像的装置，第一非球面透镜、第二非球面透镜和第一二向色镜依次设置，第二机械小孔板、第二窄带滤光片、第五非球面透镜和第六非球面透镜依次设置在第一二向色镜的反射光路上，调节第二折叠镜，荧光被反射至第二数码相机或者入射第二光电倍增管，第一机械小孔板、第一窄带滤光片、第三非球面透镜和第四非球面透镜依次设置在第一二向色镜的透射光路上，调节第一折叠镜，荧光被反射到第一数码相机或入射第一光电倍增管。本发明专利技术还公开了一种可同时实现不同种类离子清晰成像的方法。本发明专利技术集成在光面包板上，且只需要一个用于成像的真空窗口和一级主成像系统，更为集成、简洁，节约研发成本。成本。成本。

【技术实现步骤摘要】
一种可同时实现不同种类离子清晰成像的装置及方法


[0001]本专利技术专利涉及荧光成像
，更具体的涉及一种可同时实现不同种类离子清晰成像的装置，还涉及一种可同时实现不同种类离子清晰成像的方法，应用于精密测量、激光物理、频标、量子信息等需要囚禁超冷原子并对其进行成像的领域。

技术介绍

[0002]近年来，随着冷原子技术和激光技术的快速发展，促使其在很多领域得到了广泛应用，尤其在原子或分子与激光相互作用的实验中，如光频标、量子信息等领域，均需要对囚禁的冷原子/冷离子进行量子态读出，面临的首要任务就是对原子/离子进行清晰的成像。对于单一种类原子/离子的成像，目前已具备成熟的技术方案，即原子/离子发出的荧光经非球面透镜组收集和成像后由电子倍增数码相机(EMCCD)进行成像或由光电倍增管(PMT)对光子进行读取，并借助窄带滤光片和机械小孔对杂散光场进行过滤，从而实现了冷原子操控中量子态的有效读出。然而，目前最为前言的研究逐渐聚焦在将离子深度冷却在原子的玻色爱因斯坦凝聚、原子和离子的相互作用、外场诱导下的不同种类原子之间的化学反应、不同离子之间的贝尔不等式的研究等，这些领域均涉及到对两种不同种类原子/离子的量子态进行操控，而对不同种类原子体系的清晰成像是目前面临的主要问题之一，主要归因于原子/离子成像选用的跃迁其波长不同，进而导致成像系统对原子/离子清晰成像面的位置不同。此外，不同种类原子体系的成像还面临着一种离子的成像对另一离子成像的影响，需要在技术上进行避免消除。在商业和实际应用视角，一体化设计的成像系统稳定性更高，结构更为集成、简洁，节约研发成本，更有利于实现系统的产业化和实际应用。

技术实现思路

[0003]为克服现有技术的不足之处，解决以上面临的主要问题，本专利技术一种可同时实现不同种类离子清晰成像的装置，还提供一种可同时实现不同种类离子清晰成像的方法，本专利技术仅用一套一级主成像系统对钙离子和镱离子发出的荧光同时进行收集，由于钙离子和镱离子荧光收集对应的波长不同，可经二向色镜(Dichroic Mirrors)将镱离子对应的荧光(369nm)和钙离子对应的荧光(397nm)分离开来，再经机械小孔板的孔和各自波长对应的窄带滤光片对杂散光进行过滤后，进入对应的CCD和PMT进出成像和光子读取。由于每一种离子发出的荧光均经二向色镜和窄带滤光片进行了两次过滤，基本消除了离子成像之间的互扰问题。波长不同导致的一级主成像系统对原子/离子清晰成像面的位置不同，此专利技术可独立调节的二级成像透镜组的位置，使成像图像清新的成像在CCD和PMT感光面上，从而解决了以上两个主要成像问题。此外，此专利技术只需要一个真空窗口和一级主成像系统，更为集成、简洁，节约研发成本。相比于各自独立的成像系统，本专利技术一体化的设计稳定性更高，更有利于实现系统的产业化和实际应用。
[0004]本专利技术的上述目的通过以下技术方案实现：
[0005]一种可同时实现不同种类离子清晰成像的装置，第一非球面透镜、第二非球面透
镜和第一二向色镜依次设置，第二机械小孔板、第二窄带滤光片、第五非球面透镜和第六非球面透镜依次设置在第一二向色镜的反射光路上，第二折叠镜可调节至使得透射第六非球面透镜的荧光被第二折叠镜反射至第二数码相机，第二折叠镜还可调节至使得透射第六非球面透镜的荧光不被第二折叠镜遮挡而入射第二光电倍增管，第一机械小孔板、第一窄带滤光片、第三非球面透镜和第四非球面透镜依次设置在第一二向色镜的透射光路上，第一折叠镜可调节至使得透射第四非球面透镜的荧光被第一折叠镜反射到第一数码相机，第一折叠镜还可调节至使得透射第四非球面透镜的荧光不被第一折叠镜遮挡而入射第一光电倍增管。
[0006]如上所述第一非球面透镜和第二非球面透镜设置在第一铝套管中，第一二向色镜安装在第一立方体安装座内，记第一立方体安装座的周向四个侧面依次分别为第一侧面、第二侧面、第三侧面、以及第四侧面，第一铝套管的前端设置真空窗口，第一铝套管的后端通过内置螺纹旋接在第一立方体安装座的第一侧面上。
[0007]如上所述第二机械小孔板、第二窄带滤光片、第五非球面透镜和第六非球面透镜设置在第五铝套管中，第二折叠镜设置在第三立方体安装座中，第五铝套管的前端与第一立方体安装座的第二侧面连接，第五铝套管的后端与第三立方体安装座连接，第二数码相机通过第七铝套管与第三立方体安装座连接，第二光电倍增管通过第六铝套管与第三立方体安装座连接。
[0008]如上所述第二机械小孔板安装在第二平移调整架上，第二平移调整架安装在第五铝套管的前端内。
[0009]如上所述第一机械小孔板、第一窄带滤光片、第三非球面透镜和第四非球面透镜设置在第二铝套管中，第一折叠镜设置在第二立方体安装座中，第二铝套管的前端与第一立方体安装座的第三侧面连接，第二铝套管的后端与第二立方体安装座连接，第一数码相机通过第四铝套管与第二立方体安装座连接，第一光电倍增管通过第三铝套管与第二立方体安装座连接。
[0010]如上所述第一机械小孔板安装在第一平移调整架上，第一平移调整架安装在第二铝套管的前端内。
[0011]如上所述第五铝套管的前端通过第二橡胶波纹软管与第一立方体安装座的第二侧面连接，第二铝套管的前端通过第一橡胶波纹软管与第一立方体安装座的第三侧面连接，第一立方体安装座固定在第一三维位移台上，第二铝套管固定在第二三维位移台上，第五铝套管固定在第三三维位移台上。
[0012]一种可同时实现不同种类离子清晰成像的方法，包括以下步骤：
[0013]步骤1、两种离子发出的荧光经过真空窗口后被第一非球面透镜收集，再依次经过第二非球面透镜后射入第一二向色镜，调节第一三维位移台的千分尺使荧光完全射入第一二向色镜，第一二向色镜透射其中一种离子的荧光并反射另一种离子的荧光；
[0014]步骤2、透射第一二向色镜的荧光透过第一机械小孔板的孔，且成像焦点位置位于第一机械小孔板的孔处，调节第一平移调整架使透射第一二向色镜的荧光完全通过第一机械小孔板的孔，透射第一二向色镜的荧光通过第一机械小孔板的孔后，再依次经过第一窄带滤光片、第三非球面透镜和第四非球面透镜，调节第二三维位移台的千分尺，使得荧光沿着第一机械小孔板的孔和第二铝套管的中心通过，调整第一折叠镜，使得透射第四非球面
透镜的荧光经第二立方体安装座内的第一折叠镜反射进入第一数码相机的感光面；或者调整第一折叠镜，使得透射第四非球面透镜的荧光不被第二立方体安装座内的第一折叠镜遮挡而进入第一光电倍增管的感光面；
[0015]步骤3、第一二向色镜反射的荧光透过第二机械小孔板的孔，且成像焦点位置位于第二机械小孔板的孔处，调节第二平移调整架使第一二向色镜反射的荧光完全通过第二机械小孔板的孔，第一二向色镜反射的荧光通过第二机械小孔板的孔后，再依次经过第二窄带滤光片、第五非球面透镜和第六非球面透镜，调节第三三维位移台的千分尺，使得荧光沿着第二机械小孔板的孔和第五铝套管的中心通过，调节第二折叠镜，使得透射第六非球面透镜的荧光经第三立方体安装座内的第二折叠镜反射进第二数码相机本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可同时实现不同种类离子清晰成像的装置，包括第一非球面透镜(L1)，其特征在于，第一非球面透镜(L1)、第二非球面透镜(L2)和第一二向色镜(DM)依次设置，第二机械小孔板(H2)、第二窄带滤光片(F2)、第五非球面透镜(L5)和第六非球面透镜(L6)依次设置在第一二向色镜(DM)的反射光路上，第二折叠镜(FM2)可调节至使得透射第六非球面透镜(L6)的荧光被第二折叠镜(FM2)反射至第二数码相机(CCD2)，第二折叠镜(FM2)还可调节至使得透射第六非球面透镜(L6)的荧光不被第二折叠镜(FM2)遮挡而入射第二光电倍增管(PMT2)，第一机械小孔板(H1)、第一窄带滤光片(F1)、第三非球面透镜(L3)和第四非球面透镜(L4)依次设置在第一二向色镜(DM)的透射光路上，第一折叠镜(FM1)可调节至使得透射第四非球面透镜(L4)的荧光被第一折叠镜(FM1)反射到第一数码相机(CCD1)，第一折叠镜(FM1)还可调节至使得透射第四非球面透镜(L4)的荧光不被第一折叠镜(FM1)遮挡而入射第一光电倍增管(PMT1)。2.根据权利要求1所述一种可同时实现不同种类离子清晰成像的装置，其特征在于，所述第一非球面透镜(L1)和第二非球面透镜(L2)设置在第一铝套管(T1)中，第一二向色镜(DM)安装在第一立方体安装座(Q1)内，记第一立方体安装座(Q1)的周向四个侧面依次分别为第一侧面、第二侧面、第三侧面、以及第四侧面，第一铝套管(T1)的前端设置真空窗口(W)，第一铝套管(T1)的后端通过内置螺纹旋接在第一立方体安装座(Q1)的第一侧面上。3.根据权利要求2所述一种可同时实现不同种类离子清晰成像的装置，其特征在于，所述第二机械小孔板(H2)、第二窄带滤光片(F2)、第五非球面透镜(L5)和第六非球面透镜(L6)设置在第五铝套管(T5)中，第二折叠镜(FM2)设置在第三立方体安装座(Q3)中，第五铝套管(T5)的前端与第一立方体安装座(Q1)的第二侧面连接，第五铝套管(T5)的后端与第三立方体安装座(Q3)连接，第二数码相机(CCD2)通过第七铝套管(T7)与第三立方体安装座(Q3)连接，第二光电倍增管(PMT2)通过第六铝套管(T6)与第三立方体安装座(Q3)连接。4.根据权利要求3所述一种可同时实现不同种类离子清晰成像的装置，其特征在于，所述第二机械小孔板(H2)安装在第二平移调整架(C2)上，第二平移调整架(C2)安装在第五铝套管(T5)的前端内。5.根据权利要求4所述一种可同时实现不同种类离子清晰成像的装置，其特征在于，所述第一机械小孔板(H1)、第一窄带滤光片(F1)、第三非球面透镜(L3)和第四非球面透镜(L4)设置在第二铝套管(T2)中，第一折叠镜(FM1)设置在第二立方体安装座(Q2)中，第二铝套管(T2)的前端与第一立方体安装座(Q1)的第三侧面连接，第二铝套管(T2)的后端与第二立方体安装座(Q2)连接，第一数码相机(CCD1)通过第四铝套管(T4)与第二立方体安装座(Q2)连接，第一光电倍增管(PMT1)通过第三铝套管(T3)与第二立方体安装座(Q2)...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵虎，乐虹伶，管桦，黄垚，高克林，
申请(专利权)人：中国科学院精密测量科学与技术创新研究院，
类型：发明
国别省市：