[发明专利]一种对铯束频标中束光学参量进行优化的方法

权利要求书

1.一种对铯束频标中束光学参量进行优化的方法，其特征在于 包括以下步骤：

步骤一、对铯原子束中某个铯原子的方位角和发射角分别进行 Monte Carlo抽样，得到该铯原子的方位角和发射角；

步骤二、对上述铯原子的速率分布进行Monte Carlo抽样，得到该 铯原子的速率；

步骤三、建立二线场右手坐标系，并且将步骤一和二的结果作为 初始条件，采用Bulirsch-Stoer方法求解铯原子在A磁场中的运动微 分方程，根据求解结果，得出该铯原子在A磁场中的运动轨迹；

步骤四、重复步骤一至步骤三，得出所有通过A磁场铯原子的运 动轨迹；根据这些铯原子的运动轨迹，统计出能够通过A磁场的铯 原子的个数和所有通过A磁场的铯原子的位置分布；根据通过A磁 场的铯原子的个数计算出铯原子的通过率，根据通过率确定出准直器 的偏角、准直器对准A磁场入口的坐标等参量；根据所有通过A磁 场的铯原子的位置分布确定出B磁场的位置。

2.如权利要求1所述的一种对铯束频标中束光学参量进行优化 的方法，其特征在于：

为得出铯原子在二线场中的运动方程，先建立二线场右手坐标 系，其中x轴穿过磁铁凸头所在圆柱面的轴线，坐标原点取在磁铁入 口处所在平面；H为磁场强度，则运动方程可表示为：

x··≈0y··≈μeffm∂H(y,z)∂yz··≈0---(6)]]>

其中，m是铯原子的质量；μ_eff是铯原子的有效磁偶矩，由Breit-Rabi 公式给出：

μeff=+-ξ+mF/4[1+mFξ/2+ξ2]1/2μB---(7)]]>

其中μ_B是Bohr磁子，参数ξ的值取作ξ≈H/0.3284，当铯原子处在(3， m_F)态和(4，-4)态时(6)式取“+”号，当处在(4，m_F)态并满 足m_F≠-4时，取“-”号；

定义铯原子通过率η如下：

η=T0T---(8)]]>

其中T表示准直器喷出的总原子数，T₀表示通过磁铁磁场的原子数；

在计算准直器夹角α的优化值时，先假定α取不同的值，然后在 每种α值下分别计算出铯原子的通过率η；

假定准直器轴线对准A磁场入口位置的坐标为y_D，让y_D取不同 的值，然后计算在不同的值下通过率η的值，得到η跟y_D之间的一个 曲线关系，根据曲线关系定出y_D的优化值；

定义铯原子沿y方向归一化的位置分布密度函数f(y)如下：

1NdN=f(y)dy]]>

其中f(y)的单位是(个)/m，N为穿越磁场狭缝的铯原子|F＝3>态 或|F＝4>态的总原子数；进一步将|F＝3>态的位置分布密度定义成 f₁(y)，|F＝4>态定义为f₂(y)。