[发明专利]原子跃迁数因子测量装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及原子跃迁领域，特别涉及一种原子跃迁数因子测量装置和方法。背景技术

原子跃迁是指，在外界作用下，原子从一个状态到另一个状态发生跳跃式变化的过程，原子跃迁发生之前的状态称为初态，跃迁发生之后的状态称为末态。

用于实现原子跃迁的跃迁装置主要包括：光源、谐振腔及射频源。在磁场作用下，谐振腔中原子样品的超精细结构中的各能级发生塞曼分裂，形成塞曼子能级，在光源产生的抽运光的照射下，各个子能级之间粒子布居数差增大。这时，在垂直于产生塞曼分裂的磁场的方向，加上由射频源产生的射频频率，当满足磁共振条件时，原子的塞曼子能级之间产生共振跃迁。跃迁装置在原子频标领域具有广泛应用，如被动型铷原子频标的物理单元。

在上述共振跃迁过程中，谐振腔中原子对抽运物质（抽运光）的吸收率，直接反映了跃迁装置的性能，因此如何测量谐振腔中原子对抽运物质的吸收率就十分重要。

发明内容

为了测量共振跃迁过程中，谐振腔中原子对抽运物质的吸收率，本发明实施例提供了一种原子跃迁数因子测量装置和方法。所述技术方案如下：

一方面，本发明实施例提供了一种原子跃迁数因子测量装置，所述装置包括：

发射模块，用于提供原子束；

第一选态模块，用于采用磁偏转技术对所述原子束中的原子进行选态；

共振吸收模块，用于利用所述原子束中的原子的同位素原子，吸收经过选态后的所述原子束中的原子；

检测模块，用于检测经过所述共振吸收模块后所述原子束的电流值，当所述共振吸收模块未受磁场和射频信号作用时，所述电流值为第一电流值，当所述共振吸收模块受所述磁场和所述射频信号作用时，所述电流值为第二电流值；

处理模块，用于根据所述第一电流值和所述第二电流值计算原子跃迁数因子，所述原子跃迁数因子用于表示在共振跃迁过程中，所述原子束中处于低能级的原子被吸收掉的部分所占的比例；

所述第一选态模块、所述共振吸收模块、所述检测模块依次设于所述发射模块提供的所述原子束的前进路径上，所述处理模块与所述检测模块电连接。

在本发明实施例的一种实现方式中，所述发射模块包括：带准直小孔的密闭气室和用于对所述密闭气室加压的压力设备。

在本发明实施例的另一种实现方式中，所述共振吸收模块包括：装有所述原子束中的原子的同位素原子的谐振腔。

在本发明实施例的另一种实现方式中，所述检测模块包括：检流计。

在本发明实施例的另一种实现方式中，所述装置还包括：

第二选态模块，用于采用磁偏转技术对经过所述共振吸收模块后的所述原子束中的原子进行选态；

所述第二选态模块设于所述原子束的前进路径上，且所述第二选态模块设于所述共振吸收模块和所述检测模块之间。

在本发明实施例的另一种实现方式中，所述第一选态模块和所述第二选态模块分别包括：磁偏转仪，所述磁偏转仪设于所述原子束的前进路径上。

在本发明实施例的另一种实现方式中，所述装置还包括：

相干辐射源，用于间隔地产生满足玻尔条件的电磁波频率信号作用于所述共振吸收模块。

另一方面，一种原子跃迁数因子测量方法，所述方法包括：

提供原子束；

采用磁偏转技术对所述原子束中的原子进行选态；

检测经过选态后所述原子束的电流值，得到第一电流值；

利用所述原子束中的原子的同位素原子，吸收经过选态后所述原子束中的原子；

检测经过吸收后所述原子束的电流值，得到第二电流值；

根据所述第一电流值和所述第二电流值计算原子跃迁数因子，所述原子跃迁数因子是指所述原子束中处于低能级的原子在共振跃迁过程中，被吸收掉的比例。

在本发明实施例的一种实现方式中，所述根据所述第一电流值和所述第二电流值计算原子跃迁数因子，包括：

根据以下方式计算所述原子跃迁数因子：原子跃迁数因子=第二电流值÷第一电流值。

在本发明实施例的另一种实现方式中，所述方法还包括：

在所述利用所述原子束中的原子的同位素原子，吸收经过选态后所述原子束中的原子时，间隔地产生满足玻尔条件的电磁波频率信号作用于所述同位素原子。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：