【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及量子计算，特别地涉及针极离子阱系统及其装配方法。
技术介绍
1、保罗型离子阱技术在量子计算、量子精密测量、离子钟等领域都有广泛的应用。其基本原理是使用多个电极构造一个囚禁空间，通过向电极上施加射频电压，在囚禁空间中产生囚禁电势场，将带电离子囚禁其中，再通过一定波长的激光对离子进行照射，使其在不同能级之间跃迁以实现冷却、态初始化、构造量子逻辑门等操作，并通过收集离子自发辐射的光子进行态探测或远距离纠缠。针极阱是保罗型离子阱的一种，目前大多是由科研人员手工自制针极阱系统，不同程度地存在设计不合理、加工工艺粗糙、性能不稳定、电气走线凌乱、集成度不高等问题。进一步，在荧光收集效率方面，目前大多采用高na值物镜进行真空腔外收集的方案，由于物镜工作距离较长，且物镜与离子之间设有真空视窗，大幅降低了光子透射率，造成荧光收集效率存在瓶颈，难以有效提升。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的技术问题，本专利技术提出了一种针极离子阱系统，能够解决至少一种技术问题。
2、本专利技术提出的针极离子阱系统包括：针极模块、原子炉模块、物镜模块和真空接口模块；其中，
3、所述针极模块包括由底板和两个立柱构成的针极支架，所述原子炉模块包括原子炉基座和原子炉支架，所述物镜模块包括位移台和物镜，所述真空接口模块包括真空法兰；其中，
4、所述底板安装在所述真空法兰上，两个所述立柱对称安装在所述底板上，两个所述立柱上各设有一个针极固定座，每个所述针极固定座上设有针极组，
5、所述原子炉基座包括基座底板和垂直设置在所述基座底板上的基座支架，所述基座底板位于所述针极模块的两个所述立柱之间，并固定在所述针极模块的底板上，所述原子炉支架与所述基座支架连接，所述原子炉支架上设有对称安装的两个原子炉；
6、两个所述位移台对称设置在所述原子炉模块两侧，并安装在所述底板的安装槽上，所述位移台上设有物镜支架，所述物镜安装在所述物镜支架上，物镜压环与所述物镜支架相配合地固定所述物镜。
7、可选的，所述针极固定座上设有三个固定孔，三个所述固定孔等间距设置，三个固定孔的孔径与所述针极直径相适应。
8、可选的，所述立柱的顶部为30°～60°的斜面，所述斜面设有矩形凹槽，所述针极固定座内设于所述矩形凹槽内。
9、可选的，所述针极模块还包括针极压块，所述针极压块包括与所述针极固定座形状和位置相适应的凸盖，所述凸盖压在所述针极固定座上方，所述针极压块的两端设有螺钉，所述斜面设有螺孔，所述螺钉与所述螺孔相配合将所述针极压块固定在所述斜面上。
10、可选的，两个所述立柱的内侧分别设有绝缘板，所述绝缘板上设有原子炉电缆固线夹，用于固定所述原子炉的电缆；
11、两个所述立柱的外侧分别设有直流滤波板，所述直流滤波板上设有滤波电路，用于对直流电压进行高频噪声的滤波处理。
12、可选的，所述物镜的进光口对准所述针极离子阱系统的囚禁区域。
13、可选的，所述原子炉支架为工字形支架，在所述原子炉支架的两侧设有两个对称的倾斜向上的圆孔，所述圆孔与所述原子炉支架上的定位螺丝固定所述原子炉。
14、可选的，所述原子炉包括金属管，管内用于填充囚禁离子的材料，所述金属管一端开口，另一端密封，开口端对准针极离子阱系统的囚禁区域。
15、可选的，所述原子炉的开口端固定在所述原子炉支架上，通过所述原子炉支架上的接地端子，连接电源的负极；所述原子炉的密封端设有接线端子，用于连接电源的正极。
16、可选的，所述针极组包括两根直流电极和一根射频电极，所述射频电极位于两根所述直流电极之间；所述射频电极的尾部设有第一接线端子，用于连接所述射频电极和射频电缆，所述直流电极的尾部设有第二接线端子，用于连接所述直流电极和直流电缆。
17、可选的，所述真空法兰下方设有原子炉电气接口、射频电气接口、直流电气接口和位移台电气接口，所述原子炉电气接口、所述射频电气接口、所述直流电气接口和所述位移台电气接口分别通过刀口法兰与原子炉电源馈通、射频馈通、直流馈通和位移台电源馈通密封连接。
18、可选的，所述原子炉电源馈通通过原子炉电缆与所述原子炉的接线端子和接地端子连接，其中，所述原子炉电缆从所述针极支架上的原子炉电缆过线槽和原子炉电缆过线孔中穿过；
19、所述直流馈通通过直流电缆分别与直流滤波板的直流的接线端和接地端连接，其中所述直流电缆从所述针极支架上的直流电缆过线槽穿过；
20、所述射频馈通分别通过射频电缆与两个射频电极的接线端子连接，其中，射频馈通到两个所述射频电极的距离相等；
21、所述位移台馈通通过集成排线与两个位移台连接，所述集成排线从所述针极支架上的位移台电缆过线槽穿过。
22、可选的，所述原子炉电缆过线槽和所述直流电极电缆过线槽位于所述底板的侧面；所述位移台电缆过线槽位于所述底板的中间；所述原子炉电缆过线孔位于所述位移台电缆过线槽的侧面，靠近所述立柱。
23、可选的，所述物镜模块还包括物镜安装板，所述物镜安装在所述物镜安装板上，所述物镜安装板固定在所述针极模块的底板上。
24、可选的，所述针极支架采用奥氏体不锈钢材料制作；所述绝缘板采用陶瓷材料制作；所述直流滤波板采用陶瓷基底印刷电路板工艺制作。
25、可选的，所述原子炉基座采用陶瓷材料制作，所述原子炉支架采用不锈钢材料制作。
26、可选的，所述物镜包括真空兼容的物镜，所述位移台包括超高真空兼容的压电陶瓷微距位移台。
27、本专利技术还提出一种针极离子阱系统的装配方法，所述针极离子阱系统包括如上所述的针极离子阱系统；装配时，先将所述针极模块、原子炉模块和物镜模块安装在所述真空接口模块上形成初级的针极离子阱系统，再将所述初级的针极离子阱系统放置在真空腔内。
28、本专利技术提出的针极离子阱系统将针极模块、原子炉模块、物镜模块和真空接口模块进行一体化设计，该系统能够直接与具有标准刀口法兰的真空腔体连接，安装维护简单，且该系统结构简单，易于实现产品化、进光角度丰富、能够稳定囚禁单离子。并且将物镜模块放置在真空腔内，有效提高了离子荧光收集效率。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种针极离子阱系统，其特征在于，包括：针极模块、原子炉模块、物镜模块和真空接口模块；其中，
2.根据权利要求1所述的针极离子阱系统，其特征在于，所述针极固定座上设有三个固定孔，三个所述固定孔等间距设置，三个固定孔的孔径与所述针极直径相适应。
3.根据权利要求1所述的针极离子阱系统，其特征在于，所述立柱的顶部为30°～60°的斜面，所述斜面设有矩形凹槽，所述针极固定座内设于所述矩形凹槽内。
4.根据权利要求3所述的针极离子阱系统，其特征在于，所述针极模块还包括针极压块，所述针极压块包括与所述针极固定座形状和位置相适应的凸盖，所述凸盖压在所述针极固定座上方，所述针极压块的两端设有螺钉，所述斜面设有螺孔，所述螺钉与所述螺孔相配合将所述针极压块固定在所述斜面上。
5.根据权利要求1所述的针极离子阱系统，其特征在于，两个所述立柱的内侧分别设有绝缘板，所述绝缘板上设有原子炉电缆固线夹，用于固定所述原子炉的电缆；
6.根据权利要求1所述的针极离子阱系统，其特征在于，所述物镜的进光口对准所述针极离子阱系统的囚禁区域。
7
8.根据权利要求1所述的针极离子阱系统，其特征在于，所述原子炉包括金属管，管内用于填充囚禁离子的材料，所述金属管一端开口，另一端密封，开口端对准针极离子阱系统的囚禁区域。
9.根据权利要求8所述的针极离子阱系统，其特征在于，所述原子炉的开口端固定在所述原子炉支架上，通过所述原子炉支架上的接地端子，连接电源的负极；所述原子炉的密封端设有接线端子，用于连接电源的正极。
10.根据权利要求1所述的针极离子阱系统，其特征在于，所述针极组包括两根直流电极和一根射频电极，所述射频电极位于两根所述直流电极之间；所述射频电极的尾部设有第一接线端子，用于连接所述射频电极和射频电缆，所述直流电极的尾部设有第二接线端子，用于连接所述直流电极和直流电缆。
11.根据权利要求1所述的针极离子阱系统，其特征在于，所述真空法兰下方设有原子炉电气接口、射频电气接口、直流电气接口和位移台电气接口，所述原子炉电气接口、所述射频电气接口、所述直流电气接口和所述位移台电气接口分别通过刀口法兰与原子炉电源馈通、射频馈通、直流馈通和位移台电源馈通密封连接。
12.根据权利要求11所述的针极离子阱系统，其特征在于，所述原子炉电源馈通通过原子炉电缆与所述原子炉的接线端子和接地端子连接，其中，所述原子炉电缆从所述针极支架上的原子炉电缆过线槽和原子炉电缆过线孔中穿过；
13.根据权利要求12所述的针极离子阱系统，其特征在于，所述原子炉电缆过线槽和所述直流电极电缆过线槽位于所述底板的侧面；所述位移台电缆过线槽位于所述底板的中间；所述原子炉电缆过线孔位于所述位移台电缆过线槽的侧面，靠近所述立柱。
14.根据权利要求1所述的针极离子阱系统，其特征在于，所述物镜模块还包括物镜安装板，所述物镜安装在所述物镜安装板上，所述物镜安装板固定在所述针极模块的底板上。
15.根据权利要求5所述的针极离子阱系统，其特征在于，所述针极支架采用奥氏体不锈钢材料制作；所述绝缘板采用陶瓷材料制作；所述直流滤波板采用陶瓷基底印刷电路板工艺制作。
16.根据权利要求1所述的针极离子阱系统，其特征在于，所述原子炉基座采用陶瓷材料制作，所述原子炉支架采用不锈钢材料制作。
17.根据权利要求1所述的针极离子阱系统，其特征在于，所述物镜包括真空兼容的物镜，所述位移台包括超高真空兼容的压电陶瓷微距位移台。
18.一种针极离子阱系统的装配方法，其特征在于，所述针极离子阱系统包括如权利要求1-17任一所述的针极离子阱系统；装配时，先将所述针极模块、原子炉模块和物镜模块安装在所述真空接口模块上形成初级的针极离子阱系统，再将所述初级的针极离子阱系统放置在真空腔内。
...【技术特征摘要】
1.一种针极离子阱系统，其特征在于，包括：针极模块、原子炉模块、物镜模块和真空接口模块；其中，
2.根据权利要求1所述的针极离子阱系统，其特征在于，所述针极固定座上设有三个固定孔，三个所述固定孔等间距设置，三个固定孔的孔径与所述针极直径相适应。
3.根据权利要求1所述的针极离子阱系统，其特征在于，所述立柱的顶部为30°～60°的斜面，所述斜面设有矩形凹槽，所述针极固定座内设于所述矩形凹槽内。
4.根据权利要求3所述的针极离子阱系统，其特征在于，所述针极模块还包括针极压块，所述针极压块包括与所述针极固定座形状和位置相适应的凸盖，所述凸盖压在所述针极固定座上方，所述针极压块的两端设有螺钉，所述斜面设有螺孔，所述螺钉与所述螺孔相配合将所述针极压块固定在所述斜面上。
5.根据权利要求1所述的针极离子阱系统，其特征在于，两个所述立柱的内侧分别设有绝缘板，所述绝缘板上设有原子炉电缆固线夹，用于固定所述原子炉的电缆；
6.根据权利要求1所述的针极离子阱系统，其特征在于，所述物镜的进光口对准所述针极离子阱系统的囚禁区域。
7.根据权利要求1所述的针极离子阱系统，其特征在于，所述原子炉支架为工字形支架，在所述原子炉支架的两侧设有两个对称的倾斜向上的圆孔，所述圆孔与所述原子炉支架上的定位螺丝固定所述原子炉。
8.根据权利要求1所述的针极离子阱系统，其特征在于，所述原子炉包括金属管，管内用于填充囚禁离子的材料，所述金属管一端开口，另一端密封，开口端对准针极离子阱系统的囚禁区域。
9.根据权利要求8所述的针极离子阱系统，其特征在于，所述原子炉的开口端固定在所述原子炉支架上，通过所述原子炉支架上的接地端子，连接电源的负极；所述原子炉的密封端设有接线端子，用于连接电源的正极。
10.根据权利要求1所述的针极离子阱系统，其特征在于，所述针极组包括两根直流电极和一根射频电极，所述射频电极位于两根所述直流电极之间；所述射频电极的尾部设有第一接线端子，用于...
【专利技术属性】
技术研发人员：苏东波，周卓俊，韩琢，罗乐，陈柳平，李杨，
申请(专利权)人：国开启科量子技术安徽有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。