[发明专利]一种基于微晶玻璃腔体的重力测量装置及测量方法

说明书

本发明属于加速度测量技术领域，涉及一种基于微晶玻璃腔体的可移动式重力测量装置。本发明可移动式重力测量装置包括二维微晶玻璃真空腔体、三维微晶玻璃真空腔体、碱金属源、差分泵浦管。其中，所述二维微晶玻璃真空腔体通过差分泵浦管连接在三维微晶玻璃真空腔体的三维冷却真空腔一侧，所述三维冷却真空腔另一侧连接有吸气装置，碱金属源连接在二维微晶玻璃真空腔体上，另外，所述差分泵浦管为与两个腔体材质一致的微晶玻璃制成。本发明的重力测量装置基于低温键合技术，利用微晶玻璃构建真空腔体，通光性更好，结构更紧凑，热、磁稳定性以及抗冲击能力更高，便于实现高精度高可靠性可移动式重力测量装置的工程化实用。

技术领域

本发明属于加速度测量技术领域，涉及一种小型化微晶玻璃腔体的可移动式重力测量装置。

背景技术

对重力加速度的传统测量方法是使用机械式重力仪，结合真空腔的使用，可减少各种阻力对物体加速度的影响，而实现重力加速度的测量。自1991年以来，物质波干涉仪逐渐成为除机械式重力仪之外仅有的一种可达到高分辨率的重力测量手段。

原子重力仪作为最近发展出来的先进物质波干涉仪之一，由于其高精度，可应用于很多研究领域，包括地震学、测地学、大地构造物理学等。但是由于原子冷却、原子操控、原子测量等系统结构的复杂性，使得原子重力仪的体积较大，不便于移动测量，影响了原子重力仪的环境适应性，阻碍了其工程化的进展。

发明内容

本发明的目的：提供一种结构简单、体积小，基于微晶玻璃腔体的重力测量装置。

另外，本发明还提供一种基于上述重力测量装置的重力测量方法。

本发明的技术方案：基于微晶玻璃腔体的重力测量装置，其包括二维微晶玻璃真空腔体、三维微晶玻璃真空腔体、碱金属源、差分泵浦管，其中，所述三维微晶玻璃真空腔体从上到下分成三维冷却真空腔、原子自由下落腔体、原子探测腔，其中，所述二维微晶玻璃真空腔体通过差分泵浦管连接在三维微晶玻璃真空腔体的三维冷却真空腔一侧，所述三维冷却真空腔另一侧连接有吸气装置，碱金属源连接在二维微晶玻璃真空腔体上，另外，所述差分泵浦管为与两个腔体材质一致的微晶玻璃制成。

所述碱金属源通过四通接头与二维微晶玻璃真空腔体连接。

所述四通接头上分别连接有离子泵和真空阀。

所述差分泵浦管与二维微晶玻璃真空腔体以及三维玻璃真空腔体之间均通过低温键合技术连接。

所述二维微晶玻璃真空腔体和三维玻璃真空腔体均通过低温键合技术将微晶玻璃窗片键合或粘接在微晶玻璃基础框架上制成。

所述吸气装置为吸气泵或离子泵。

一种基于所述测量装置的重力测量方法，其包括如下步骤：

步骤1.将二维微晶玻璃真空腔内部抽到超高真空后，并维持超高真空状态；

步骤2.打开碱金属源，维持二维微晶玻璃腔体内碱金属原子的数量；

步骤3.在二维微晶玻璃真空腔内施加两对正交二维冷却光束对，对腔体内的碱金属原子进行预冷却，使其在y，z方向上的运动速度得到降低；

步骤4.与此同时，在二维微晶玻璃真空腔体侧面注入一束推送光束，提高预冷却原子束流到三维微晶玻璃真空腔体的装载率；

步骤5.随后，在三维微晶玻璃腔内施加三对正交三维冷却光束对，获得陷俘冷原子团；

步骤6.完成对冷原子团的态制备，关闭光束，使原子自由下落；

步骤7.在冷原子团下落过程中，沿着y方向，作用一对相向传输的π/2拉曼脉冲光束对，随后冷原子团再经历自由下落时间T后，在同样方向作用π拉曼脉冲光束对，再间隔时间T后，最终作用π/2拉曼脉冲光束对，经过三次拉曼脉冲光束对的作用后，相位差可表示为：