[实用新型]原子束荧光收集装置

说明书

技术领域

本实用新型属于光学器件技术领域，具体涉及一种用于原子束荧光收集的复杂透镜装置。

背景技术

目前原子物理实验中关于原子分子谱线的探测大多是在热原子束中进行，主要因为热原子能有效地克服谱线的多普勒展宽和碰撞加宽对探测分辨率的影响，从而提高光谱检测的分辨率。

对于光谱探测，首先要对原子或分子发出来的荧光有较高的收集率和信噪比，特别是对于荧光较弱的谱线，信噪比的提高尤其重要。现有的原子束真空装置发出来的荧光十分微弱以致用肉眼无法观测到，探测出的荧光谱线达不到理想的信噪比，从而影响实验进程。

这种原子束真空装置的荧光收集一般采用一个光学成像镜头，将荧光聚集到探测器的感光元件表面。由于感光面积小的探测器电容小，响应速度快，对原子或分子线宽窄的谱线意义非凡，这就要求将荧光聚集到尽可能小的面积内，典型值为1cm2内或更小。要达到高的荧光收集率是很困难的。要尽可能高效收集荧光，需要聚焦镜头对荧光发射点具有大的立体角，镜头离荧光发射区要尽可能近。镜头应该贴近于探测窗口平面。在此条件下，荧光收集存在以下几点困难：

荧光发射区离镜头很近，要得到缩小的像就需要收集装置的光焦度很大，但通光孔径（玻璃法兰窗口直径）的大小限制了光焦度的增大。荧光发射区域尺寸直径约30mm、物距约60mm，通光孔径尺寸为35mm，远不能满足傍轴成像近似条件。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题在于克服上述原子束真空装置的缺点，提供一种收集率高、生产成本低的原子束荧光收集装置。

解决上述技术问题所采用的技术方案是：在安装板上设置有激光器、原子加热炉、真空装置，激光器的激光出射方向与原子加热炉的光出射方向在同一个平面内相互垂直，安装板上垂直光轴方向上正向设置有荧光收集透镜组、反向设置有凹面镜组。本实用新型的荧光收集透镜组为：安装板上垂直光轴方向上正向设置有荧光镜筒，荧光镜筒内下部设置有光入射面为凸面向下、出射面为平面向上的L1平凸透镜，距离L1平凸透镜上端面上方1～12mm处光出射方向上设置有光入射面为凸面向下、出射面为平面向上的L2平凸透镜，L1平凸透镜和L2平凸透镜凸面的曲率半径为34.0mm～39.0mm，距离L2平凸透镜上端面上方1～10mm处光出射方向上设置有光入射面为凸面向下、出射面为平面向上的L3平凸透镜，距离L3平凸透镜上端面上方1～3mm处光出射方向上设置有光入射面为平面向下、出射面为凸面向上的L4平凸透镜，L3平凸透镜和L4平凸透镜的凸面曲率半径为22.0～26.0mm；在L1平凸透镜、L2平凸透镜、L3平凸透镜、L4平凸透镜的镜面上真空交替蒸镀有增透膜。本实用新型的凹面镜组为：安装板上垂直光轴方向上负向设置有凹面镜筒，凹面镜筒内垂直光轴方向光出射方向负向设置有光入射面为凹面向上、出射面为平面向下的凹面反射镜，凹面反射镜凹面的曲率半径为70.0～110mm，凹面反射镜的镜面上真空蒸镀有高反膜。

本实用新型的L1平凸透镜与L2平凸透镜凸面的曲率半径相等，L3平凸透镜与L4平凸透镜的凸面曲率半径相等。

本实用新型的L1平凸透镜、L2平凸透镜、L3平凸透镜、L4平凸透镜的镜面上真空交替蒸镀的增透膜为二氧化硅和二氧化锆，真空交替蒸镀8～12层；凹面反射镜的镜面上真空蒸镀的高反膜为氟化镁和氟化钙，真空交替蒸镀10～18层。

本实用新型采用激光器发出的激光束和原子加热炉喷出的原子束相互垂直交汇在真空装置内并发生相互作用，与激光相互作用后原子形成一个荧光体并产生荧光，一部分荧光从真空装置的上探测窗口射出到荧光收集透镜组，经荧光收集透镜组收集后，形成一个缩小的像于探测器的感光原件表面，另一部分从真空装置的下探测窗口射出到凹面镜组，经凹面镜组反射后，被荧光收集透镜组收集，同样形成一个缩小的像于探测器的感光原件表面。从真空装置的上下两个探测窗口出射的荧光同时都被本实用新型高效率地收集到探测器的感光原件表面，从而大大提高了光谱探测的信噪比。

附图说明;

图1是本实用新型实施例1的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和各实施例对本实用新型进一步详细说明，但本实用新型不限于这些实施例。

实施例1

在图1中，本实施例的原子束荧光收集装置由激光器1、真空装置2、荧光镜筒3、L4平凸透镜4、L3平凸透镜5、L2平凸透镜6、L1平凸透镜7、原子加热炉8、凹面镜筒9、凹面反射镜10、安装板11联接构成。