一種原子塞曼頻率的測量儀制造技術

本實用新型專利技術公開了一種原子塞曼頻率的測量儀，屬于原子頻標領域。測量儀：用于使原子產生輻射光的光輻射模塊；輻射光的譜線包括兩個超精細結構成分；用于采用原子的同位素濾除兩個超精細結構成分中的一個，得到過濾后的輻射光的過濾模塊；用于在過濾后的輻射光的照射下，通過磁場和射頻信號的作用，使微波腔中的原子發生分裂并產生共振躍遷的分裂躍遷模塊；微波腔中的原子與光輻射模塊中的原子為同一種原子；用于實時檢測透過分裂躍遷模塊的輻射光的強度，并產生光強信號的光檢模塊；用于為微波腔提供射頻信號，根據射頻信號與光強信號的對應關系，得到原子的吸收譜線，并根據吸收譜線計算原子的基態超精細塞曼頻率的主控計算模塊。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及原子頻標領域，特別涉及一種原子塞曼頻率的測量儀。
技術介紹
塞曼效應是原子在外部磁場作用下，能級發生分裂的現象。在原子發生塞曼效應后，基態的超精細能級之間的躍遷頻率被稱為原子基態超精細塞曼頻率。隨著銣原子頻標的廣泛應用，通常需對銣原子基態超精細塞曼頻率進行測量，以作為原子鐘量子鑒頻參考頻率值。現有測量銣原子基態超精細塞曼頻率的方法包括將充以87Rb的玻璃泡置入一個加有磁場的微波諧振腔內，將腔的共振頻率調整在87Rb基態相應超精細能級躍遷頻率上，然后通過微波檢測測量儀獲得87Rb的吸收譜線，根據該吸收譜線 可得到銣原子基態超精細塞曼頻率。在實現本技術的過程中，專利技術人發現現有技術至少存在以下問題由于氣態87Rb粒子數密度小，使用現有的測量方法在常溫時得到的兩個超精細能級間的粒子數差是非常小的，所以得到的原子吸收譜線非常微弱，根據該吸收譜線所測量的銣原子基態超精細塞曼頻率存在一定誤差。
技術實現思路
為了提高測量塞曼頻率的精確度，本技術實施例提供了一種原子塞曼頻率的測量儀。所述技術方案如下—種原子塞曼頻率的測量儀，所述測量儀包括用于使原子產生輻射光的光輻射模塊；所述輻射光的譜線包括兩個超精細結構成分；用于采用所述原子的同位素濾除所述兩個超精細結構成分中的一個，得到過濾后的輻射光的過濾模塊；用于在所述過濾后的輻射光的照射下，通過磁場和射頻信號的作用，使微波腔中的原子發生分裂并產生共振躍遷的分裂躍遷模塊；所述微波腔中的原子與所述光輻射模塊中的原子為同一種原子；用于實時檢測透過所述分裂躍遷模塊的福射光的強度，并產生光強信號的光檢模塊；用于為所述微波腔提供所述射頻信號，根據所述射頻信號與所述光強信號的對應關系，得到所述原子的吸收譜線，并根據所述吸收譜線計算所述原子的基態超精細塞曼頻率的主控計算模塊；其中，所述分裂躍遷模塊分別與所述光檢模塊和所述主控計算模塊連接。具體地，所述光輻射模塊為87Rb光譜燈；所述過濾模塊為85Rb濾光泡；所述分裂躍遷模塊包括所述微波腔和放置在所述微波腔內的87Rb吸收泡；所述微波腔外繞制產生所述磁場的通電線圈。其中，所述主控計算模塊具體包括用于輸出并記錄所述射頻信號的射頻信號產生單元；用于產生電流以控制所述磁場的大小的電流產生單元；用于根據輸出所述射頻信號的時序對所述光強信號進行采樣并記錄，使所述光強信號與所述射頻信號一一對應的采樣單元；用于根據所述光強信號與所述射頻信號的對應關系，得到所述原子對應的吸收譜線，并根據所述吸收譜線計算并顯示計算出的所述的原子基態超精細塞曼頻率的計算單元;其中，所述射頻信號產生單元分別與所述分裂躍遷模塊和所述計算單元連接；所述電流產生單元分別與所述分裂躍遷模塊和所述計算單元連接；所述采樣單元分別與所述 光檢模塊和所述計算單元連接。進一步地，所述射頻信號產生單元為掃頻儀；所述射頻信號的變化范圍為6832. 6875MHz 6836. 6875MHz，步長為 500Hz。進一步地，所述磁場的大小在IOOmG以內。本技術實施例提供的技術方案帶來的有益效果是通過利用原子同位素之間能級躍遷頻率相近，采用原子的同位素濾除原子兩個超精細結構成分中的一個；將濾除了兩個超精細結構成分的原子的輻射光照射微波腔中原子，并通過磁場和射頻信號的作用，使原子發生分裂和共振躍遷，增加了原子超精細能級之間的粒子差；可以獲得較強的光強信號，減小測量塞曼頻率的誤差，提高測量塞曼頻率的精確度。附圖說明為了更清楚地說明本技術實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本技術的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖I是本技術實施例I中提供的一種原子塞曼頻率的測量儀的示意圖；圖2是本技術實施例2中提供的一種原子塞曼頻率的測量儀的示意圖；圖3是本技術實施例2中提供的87Rb原子能級的示意圖；圖4是本技術實施例2中提供的85Rb原子能級的示意圖；圖5是本技術實施例2中提供的87Rb的Dl線的a、b線與85Rb的Dl線的A、B線的相對位置的示意圖；圖6是本技術實施例2中提供的過濾后的輻射光中超精細結構成分的示意圖；圖7是本技術實施例2中提供的吸收譜線的示意圖。具體實施方式為使本技術的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本技術實施方式作進一步地詳細描述。實施例I參見圖1，本技術實施例I提供了一種原子塞曼頻率的測量儀，該測量儀包括光輻射模塊101、過濾模塊102、分裂躍遷模塊103、光檢模塊104和主控計算模塊105。光輻射模塊101，用于使原子產生輻射光，該輻射光的譜線包括兩個超精細結構成分。過濾模塊102，用于采用原子的同位素濾除兩個超精細結構成分中的一個，得到過濾后的福射光。分裂躍遷模塊103，用于在過濾后的輻射光的照射下，通過磁場和射頻信號的作用，使微波腔中原子發生分裂并產生共振躍遷。其中，微波腔中原子與光福射模塊101中的原子為同一種原子。光檢模塊104,用于實時檢測透過分裂躍遷模塊103的福射光的強度,并產生光強 信號。主控計算模塊105，用于為微波腔提供射頻信號，根據射頻信號與光強信號的對應關系，得到原子的吸收譜線，并根據吸收譜線計算原子的基態超精細塞曼頻率。其中，分裂躍遷模塊103分別與光檢模塊104和主控計算模塊105連接。具體地，光輻射模塊101可以是87Rb光譜燈；過濾模塊102可以是85Rb濾光泡；分裂躍遷模塊103包括微波腔和放置在微波腔內的87Rb吸收泡；該微波腔外繞制產生磁場的通電線圈。本技術實施例提供的技術方案帶來的有益效果是通過利用原子同位素之間能級躍遷頻率相近，采用原子的同位素濾除原子兩個超精細結構成分中的一個；將濾除了兩個超精細結構成分的原子的輻射光照射微波腔中原子，并通過磁場和射頻信號的作用，使原子發生分裂和共振躍遷，增加了原子超精細能級之間的粒子差；可以獲得較強的光強信號，減小測量塞曼頻率的誤差，提高測量塞曼頻率的精確度。實施例2參見圖2，本技術實施例2以87Rb原子為例，提供了一種原子塞曼頻率的測量儀，該測量儀包括光輻射模塊201、過濾模塊202、分裂躍遷模塊203、光檢模塊204和主控計算模塊205。其中，分裂躍遷模塊203分別與光檢模塊204和主控計算模塊205連接。光輻射模塊201，用于使原子產生輻射光，該輻射光的譜線包括兩個超精細結構成分。其中，該兩個超精細結構成分分別為，銣原子的激發態與基態中較高的超精細結構能級之間的躍遷譜線的超精細結構成分、以及銣原子的激發態與基態中較低的超精細結構能級之間的躍遷譜線的超精細結構成分。在本技術實施例2中，設定銣原子的激發態與基態中高超精細結構能級之間的躍遷譜線的超精細結構成分、以及銣原子的激發態與基態中低超精細結構能級之間的躍遷譜線的超精細結構成分分別為a線和b線。具體地,光福射模塊201用于產生87Rb原子的福射光。具體地，光福射模塊201為87Rb光譜燈。7Rb光譜燈制成透明玻璃形狀；其中充入相應的發光用87Rb蒸氣和方便啟輝的Kr或Ar惰性氣體。過濾模塊202，用于采用原子的同位素濾本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種原子塞曼頻率的測量儀，其特征在于，所述測量儀包括：用于使原子產生輻射光的光輻射模塊；所述輻射光的譜線包括兩個超精細結構成分；用于采用所述原子的同位素濾除所述兩個超精細結構成分中的一個，得到過濾后的輻射光的過濾模塊；用于在所述過濾后的輻射光的照射下，通過磁場和射頻信號的作用，使微波腔中的原子發生分裂并產生共振躍遷的分裂躍遷模塊；所述微波腔中的原子與所述光輻射模塊中的原子為同一種原子；用于實時檢測透過所述分裂躍遷模塊的輻射光的強度，并產生光強信號的光檢模塊；用于為所述微波腔提供所述射頻信號，根據所述射頻信號與所述光強信號的對應關系，得到所述原子的吸收譜線，并根據所述吸收譜線計算所述原子的基態超精細塞曼頻率的主控計算模塊；其中，所述分裂躍遷模塊分別與所述光檢模塊和所述主控計算模塊連接。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：雷海東，
申請(專利權)人：江漢大學，
類型：實用新型
國別省市：