一种原子塞曼频率的测量仪制造技术

本实用新型专利技术公开了一种原子塞曼频率的测量仪，属于原子频标领域。测量仪：用于使原子产生辐射光的光辐射模块；辐射光的谱线包括两个超精细结构成分；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的过滤模块；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的分裂跃迁模块；微波腔中的原子与光辐射模块中的原子为同一种原子；用于实时检测透过分裂跃迁模块的辐射光的强度，并产生光强信号的光检模块；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的主控计算模块。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及原子频标领域，特别涉及一种原子塞曼频率的测量仪。
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，然后通过微波检测测量仪获得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，本技术实施例提供了一种原子塞曼频率的测量仪。所述技术方案如下—种原子塞曼频率的测量仪，所述测量仪包括用于使原子产生辐射光的光辐射模块；所述辐射光的谱线包括两个超精细结构成分；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的过滤模块；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的分裂跃迁模块；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；用于实时检测透过所述分裂跃迁模块的福射光的强度，并产生光强信号的光检模块；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的主控计算模块；其中，所述分裂跃迁模块分别与所述光检模块和所述主控计算模块连接。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用于输出并记录所述射频信号的射频信号产生单元；用于产生电流以控制所述磁场的大小的电流产生单元；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的采样单元；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的计算单元;其中，所述射频信号产生单元分别与所述分裂跃迁模块和所述计算单元连接；所述电流产生单元分别与所述分裂跃迁模块和所述计算单元连接；所述采样单元分别与所述 光检模块和所述计算单元连接。进一步地，所述射频信号产生单元为扫频仪；所述射频信号的变化范围为6832. 6875MHz 6836. 6875MHz，步长为 500Hz。进一步地，所述磁场的大小在IOOmG以内。本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是本技术实施例I中提供的一种原子塞曼频率的测量仪的示意图；图2是本技术实施例2中提供的一种原子塞曼频率的测量仪的示意图；图3是本技术实施例2中提供的87Rb原子能级的示意图；图4是本技术实施例2中提供的85Rb原子能级的示意图；图5是本技术实施例2中提供的87Rb的Dl线的a、b线与85Rb的Dl线的A、B线的相对位置的示意图；图6是本技术实施例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是本技术实施例2中提供的吸收谱线的示意图。具体实施方式为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本技术实施方式作进一步地详细描述。实施例I参见图1，本技术实施例I提供了一种原子塞曼频率的测量仪，该测量仪包括光辐射模块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，本技术实施例2以87Rb原子为例，提供了一种原子塞曼频率的测量仪，该测量仪包括光辐射模块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分、以及铷原子的激发态与基态中较低的超精细结构能级之间的跃迁谱线的超精细结构成分。在本技术实施例2中，设定铷原子的激发态与基态中高超精细结构能级之间的跃迁谱线的超精细结构成分、以及铷原子的激发态与基态中低超精细结构能级之间的跃迁谱线的超精细结构成分分别为a线和b线。具体地,光福射模块201用于产生87Rb原子的福射光。具体地，光福射模块201为87Rb光谱灯。7Rb光谱灯制成透明玻璃形状；其中充入相应的发光用87Rb蒸气和方便启辉的Kr或Ar惰性气体。过滤模块202，用于采用原子的同位素滤本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种原子塞曼频率的测量仪，其特征在于，所述测量仪包括：用于使原子产生辐射光的光辐射模块；所述辐射光的谱线包括两个超精细结构成分；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的过滤模块；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的分裂跃迁模块；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；用于实时检测透过所述分裂跃迁模块的辐射光的强度，并产生光强信号的光检模块；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的主控计算模块；其中，所述分裂跃迁模块分别与所述光检模块和所述主控计算模块连接。

【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：实用新型
国别省市：