本发明专利技术公开了一种原子基态超精细塞曼频率的测量装置和方法，属于原子频标领域。装置：光辐射模块，用于使原子产生辐射光，辐射光的谱线包括两个超精细结构成分；过滤模块，用于采用原子的同位素滤除两个超精细结构成分中的一个，得到过滤后的辐射光；分裂跃迁模块，用于在过滤后的辐射光的照射下，通过磁场和射频信号的作用，使微波腔中的原子发生分裂并产生共振跃迁，微波腔中的原子与光辐射模块中的原子为同一种原子；光检模块，用于实时检测透过分裂跃迁模块的辐射光的强度，并产生光强信号；主控计算模块，用于为微波腔提供射频信号，根据射频信号与光强信号的对应关系，得到原子的吸收谱线，并根据吸收谱线计算原子的基态超精细塞曼频率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及原子频标领域，特别涉及一种。
技术介绍
塞曼效应是原子在外部磁场作用下，能级发生 分裂的现象。在原子发生塞曼效应后，基态的超精细能级之间的跃迁频率被称为原子基态超精细塞曼频率。随着铷原子频标的广泛应用，通常需对铷原子基态超精细塞曼频率进行测量，以作为原子钟量子鉴频参考频率值。现有测量铷原子基态超精细塞曼频率的方法包括将充以87Rb的玻璃泡置入一个加有磁场的微波谐振腔内，将腔的共振频率调整在87Rb基态相应超精细能级跃迁频率上，然后通过微波检测装置获得87Rb的吸收谱线，根据该吸收谱线可得到铷原子基态超精细塞曼频率。在实现本专利技术的过程中，专利技术人发现现有技术至少存在以下问题由于气态87Rb粒子数密度小，使用现有的测量方法在常温时得到的两个超精细能级间的粒子数差是非常小的，所以得到的原子吸收谱线非常微弱，根据该吸收谱线所测量的铷原子基态超精细塞曼频率存在一定误差。
技术实现思路
为了提高测量塞曼频率的精确度，本专利技术实施例提供了一种。所述技术方案如下—种原子基态超精细塞曼频率的测量装置，所述装置包括光辐射模块，用于使原子产生辐射光，所述辐射光的谱线包括两个超精细结构成分；过滤模块，用于采用所述原子的同位素滤除所述两个超精细结构成分中的一个，得到过滤后的辐射光；分裂跃迁模块，用于在所述过滤后的辐射光的照射下，通过磁场和射频信号的作用，使微波腔中的原子发生分裂并产生共振跃迁，所述微波腔中的原子与所述光辐射模块中的原子为同一种原子；光检模块，用于实时检测透过所述分裂跃迁模块的辐射光的强度，并产生光强信号;主控计算模块，用于为所述微波腔提供所述射频信号，根据所述射频信号与所述光强信号的对应关系，得到所述原子的吸收谱线，并根据所述吸收谱线计算所述原子的基态超精细塞曼频率。具体地，所述光辐射模块为87Rb光谱灯；所述过滤模块为85Rb滤光泡；所述分裂跃迁模块包括所述微波腔和放置在所述微波腔内的87Rb吸收泡；所述微波腔外绕制产生所述磁场的通电线圈。其中，所述主控计算模块具体包括射频信号产生单元，用于输出并记录所述射频信号；电流产生单元，用于产生电流以控制所述磁场的大小；采样单元，用于根据输出所述射频信号的时序对所述光强信号进行采样并记录，使所述光强信号与所述射频信号一一对应；计算单元，用于根据所述光强信号与所述 射频信号的对应关系，得到所述原子对应的吸收谱线，并根据所述吸收谱线计算并显示计算出的所述的原子基态超精细塞曼频率。具体地，所述射频信号产生单元为扫频仪。一种原子基态超精细塞曼频率的测量方法，所述方法包括使原子产生辐射光，所述辐射光的谱线包括两个超精细结构成分；采用所述原子的同位素滤除所述两个超精细结构成分中的一个，得到过滤后的辐射光；在所述过滤后的辐射光的照射下，通过磁场和射频信号的作用，使微波腔中原子发生分裂并产生共振跃迁，所述微波腔中的原子与产生辐射光的原子为同一种原子；实时检测透过所述微波腔的辐射光的强度，并产生光强信号；根据所述射频信号与所述光强信号的对应关系，得到所述原子的吸收谱线，并根据所述吸收谱线计算所述原子的基态超精细塞曼频率。其中，所述根据所述吸收谱线计算所述原子的基态超精细塞曼频率，包括在所述吸收谱线中，分别获取最小的光强信号对应的所述射频信号的频率值、以及次小的光强信号对应的所述射频信号的频率值；计算最小的光强信号对应的射频信号的频率值与次小的光强信号对应的射频信号的频率值之间的差值，得到所述原子的基态超精细塞曼频率。具体地，所述射频信号的变化范围为6832. 6875MHz 6836. 6875MHz，步长为500Hz。具体地，所述磁场的大小在IOOmG以内。本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是通过利用原子同位素之间能级跃迁频率相近，采用原子的同位素滤除原子两个超精细结构成分中的一个；将滤除了两个超精细结构成分的原子的辐射光照射微波腔中原子，并通过磁场和射频信号的作用，使原子发生分裂和共振跃迁，增加了原子超精细能级之间的粒子差；可以获得较强的光强信号，减小测量塞曼频率的误差，提高测量塞曼频率的精确度。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图I是本专利技术实施例I中提供的一种原子基态超精细塞曼频率的测量装置的示意图2是本专利技术实施例2中提供的一种原子基态超精细塞曼频率的测量装置的示意图；图3是本专利技术实施例2中提供的87Rb原子能级的示意图；图4是本专利技术实施例2中提供的85Rb原子能级的示意图；图5是本专利技术实施例2中提供的87Rb的Dl线的a、b线与85Rb的Dl线的A、B线的相对位置的不意图；图6是本专利技术实施例2中提供的过滤后的 辐射光中超精细结构成分的示意图；图7是本专利技术实施例2中提供的吸收谱线的示意图。具体实施例方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地详细描述。实施例I参见图1，本专利技术实施例I提供了一种原子基态超精细塞曼频率的测量装置，该装置包括光辐射模块101、过滤模块102、分裂跃迁模块103、光检模块104和主控计算模块105。光辐射模块101，用于使原子产生辐射光，该辐射光的谱线包括两个超精细结构成分。过滤模块102，用于采用原子的同位素滤除两个超精细结构成分中的一个，得到过滤后的福射光。分裂跃迁模块103，用于在过滤后的辐射光的照射下，通过磁场和射频信号的作用，使微波腔中原子发生分裂并产生共振跃迁。其中，微波腔中原子与光福射模块101中的原子为同一种原子。光检模块104,用于实时检测透过分裂跃迁模块103的福射光的强度,并产生光强信号。主控计算模块105，用于为微波腔提供射频信号，根据射频信号与光强信号的对应关系，得到原子的吸收谱线，并根据吸收谱线计算原子的基态超精细塞曼频率。其中，分裂跃迁模块103分别与光检模块104和主控计算模块105连接。具体地，光辐射模块101可以是87Rb光谱灯；过滤模块102可以是85Rb滤光泡；分裂跃迁模块103包括微波腔和放置在微波腔内的87Rb吸收泡；该微波腔外绕制产生磁场的通电线圈。本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是通过利用原子同位素之间能级跃迁频率相近，采用原子的同位素滤除原子两个超精细结构成分中的一个；将滤除了两个超精细结构成分的原子的辐射光照射微波腔中原子，并通过磁场和射频信号的作用，使原子发生分裂和共振跃迁，增加了原子超精细能级之间的粒子差；可以获得较强的光强信号，减小测量塞曼频率的误差，提高测量塞曼频率的精确度。实施例2参见图2，本专利技术实施例2以87Rb原子为例，提供了一种原子基态超精细塞曼频率的测量装置，该装置包括光辐射模块201、过滤模块202、分裂跃迁模块203、光检模块204和主控计算模块205。其中，分裂跃迁模块203分别与光检模块204和主控计算模块205连接。光辐射模块201，用于使原子产生辐射光，该辐射光的谱线包括两个超精细结构成分。其中，该两个超精细结构成分分别为，铷 原子的激发态与基态中较高的超精细结构能级之间的跃迁谱线的超精细结构成本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种原子基态超精细塞曼频率的测量装置，其特征在于，所述装置包括：光辐射模块，用于使原子产生辐射光，所述辐射光的谱线包括两个超精细结构成分；过滤模块，用于采用所述原子的同位素滤除所述两个超精细结构成分中的一个，得到过滤后的辐射光；分裂跃迁模块，用于在所述过滤后的辐射光的照射下，通过磁场和射频信号的作用，使微波腔中的原子发生分裂并产生共振跃迁，所述微波腔中的原子与所述光辐射模块中的原子为同一种原子；光检模块，用于实时检测透过所述分裂跃迁模块的辐射光的强度，并产生光强信号；主控计算模块，用于为所述微波腔提供所述射频信号，根据所述射频信号与所述光强信号的对应关系，得到所述原子的吸收谱线，并根据所述吸收谱线计算所述原子的基态超精细塞曼频率。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：雷海东，
申请(专利权)人：江汉大学，
类型：发明
国别省市：
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