[实用新型]原子谱线探测装置

说明书

技术领域

本实用新型属于原子谱线检测领域技术领域，特别涉及一种原子谱线探测装置。

背景技术

原子谱线检测系统中当输至量子物理部分的微波功率变化时，系统的频率也会发生变化，其大小随着具体原子谱线检测系统的结构和所用微波功率的大小不同而不同。由于集成滤光共振单元的体积较大，并且内部各部分原子所受到的磁场强度是不均匀的，内部原子基态0-0跃迁的中心频率是稍有不同的，实际上是各部分原子跃迁谱线的叠加。

假定有这样一个模型，集成滤光共振单元中原子可以分成两部分，原子1和原子2，每一部分原子有共同的0-0跃迁中心频率，但这两部分原子由于受磁场强度不同，其中心频率也稍有不同，它们各有自己的跃迁谱线101和201，如图1所示，实际上观察到的共振谱线是谱线101和201的叠加，如图1中曲线301，叠加后的谱线中心频率不但依赖于谱线101和201本身的中心频率，而且还依赖于谱线101和201的相对强度。当输至量子物理部分的的微波功率变化时，谱线101和201相对变化量就不一致（如图1中曲线102、曲线202所示）因而叠加后的谱线中心频率就会发生变化，如图1中曲线302，造成微波功率频移。

微波功率频移会影响原子谱线检测精度。而且微波功率愈大，这种变化率也愈大；显然，要减小微波功率频移，提高原子谱线检测的精度，最简单的办法是减小所用的微波功率。但是减小微波功率会使共振信号的信噪比下降，不利于原子谱线检测系统的信噪比提高。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能够原子谱线探测装置，且具有结构简单、易操作的特点。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种原子谱线探测装置，包括光源、中央处理器、用于对所述光源辐射的光束进行处理的集成滤光共振模块、用于对所述集成滤光共振模块传输的光信号进行检测的光电检测单元、用于对所述集成滤光共振模块提供能源信号的微波源、用于对所述微波源输出功率值进行探测的功率探测模块、用于控制系统磁场强度的磁场控制模块及用于对所述磁场控制模块进行调节控制的电流控制模块；所述集成滤光共振模块依次与所述光源、所述微波源、所述光电检测单元、所述磁场控制模块连接；所述中央处理器依次与所述光电检测单元、功率探测模块、电流控制模块连接；所述功率探测模块与所述微波源连接；所述电流控制模块与所述磁场控制模块连接。

进一步地，所述集成滤光共振模块包括：用于对所述光源辐射的光束进行滤光、共振的滤光共振单元、谐振腔；所述滤光共振单元呈泡状结构，并置于与所述谐振腔内。

进一步地，所述滤光共振单元中工作物质由A元素及其同位素组成，所述光源用于辐射光束的元素是所述A元素。

进一步地，所述滤光共振单元内部呈真空状态，用于减小微波功率频移。

进一步地，所述微波源微波频率设置在所述A元素原子基态超精细结构0-0跃迁中心频率附近；所述微波源通过所述中央处理器对其进行频率调节控制，用于完成对整个原子谱线的扫频；所述微波源输出的信号一部分传输至所述集成滤光共振模块，一部分传输至所述功率探测模块。

进一步地，所述功率探测模块对所述微波源输出的信号进行检测，并将检测结果传输至所述中央处理器，所述中央处理器再将所述检测结果反馈至所述微波源，进而控制所述微波源输出信号的稳定。

进一步地，所述光电检测单元是由至少一个光电池组成的对所述集成滤光共振模块处理后的光信号进行检测的检测系统，并通过所述检测系统将检测结果传输至所述中央处理器。

进一步的，所述电流控制模块通过所述中央处理器控制其输出电流强度；所述磁场控制模块通过所述电流控制模块控制其磁场强度，进而提供完成所述集成滤光共振模块中原子分裂及量子化轴所需要的磁场。

进一步地，所述磁场控制模块包括漆包线；所述漆包线缠绕在所述谐振腔外壁上。

进一步地，所述A元素是⁸⁷Rb，所述A元素同位素是⁸⁵Rb。

本实用新型提供的一种原子谱线探测装置，通过集成滤光共振模块对光源辐射的光束进行处理，处理后的信号通过光电检测单元进行检测，并将检测结果传输至中央处理器。同时，微波源输出的信号一部分传输至集成滤光共振模块，另一部分传输至功率探测模块，并通过功率探测模块对其功率值进行探测，并将探测结果传输至光电检测单元，然后通过光电检测单元反馈至微波源，进而控制微波源输出信号的稳定。本实用新型具有结构简单、易操作、测量精度高的特点。

附图说明

图1为现有技术中微波功率平移现象原理结构示意图。