[发明专利]原子蒸汽束流产生器

说明书

本发明公开了一种原子蒸汽束流产生器，包括原子烤炉、锥形回流管、喷嘴和准直孔管，原子烤炉用于产生原子蒸汽，锥形回流管与原子烤炉的第一出口连通，以将原子烤炉加热产生的原子蒸汽排入锥形回流管的锥形内腔，锥形回流管的内腔由靠近原子烤炉的一侧向远离原子烤炉的一侧渐缩，锥形回流管的内管壁温度较低，蒸汽很容易重新凝结为液珠，在重力的作用下，液珠会流回原子烤炉被重新加热产生蒸汽，以提高原子的利用率，而经过锥形回流管的原子蒸汽则通过喷嘴进入准直孔管，以得到原子蒸汽束流。本申请中公开的原子蒸汽束流产生器在原子烤炉与喷嘴之间设置了锥形回流管可使冷凝在管壁上的原子被再次利用，而提高了利用率，降低了成本。

技术领域

本发明涉及原子蒸汽技术领域，具体的说，涉及一种原子蒸汽束流产生器。

背景技术

随着理论和技术的发展，我们已经可以精确操控原子蒸汽进行各种科学研究和工业生产，比如微型芯片、空间原子钟、分子束外延生长、精密测量、量子信息与量子模拟以及纳米印刷等。自然状态下的原子蒸汽服从玻尔兹曼分布，其运动杂乱无章，难以控制和应用。因此，利用原子蒸汽束流产生器来高效稳定地产生各种准直的原子束流是上述应用的基础，有着巨大的市场需求。

合格的原子蒸汽束流产生器需要满足几个基本条件：1、它必须具有维持高真空环境的能力，否则背景杂散气体的碰撞将严重干扰束流的性质与应用。2、它产生的原子束流准直度高，通量大，能够满足各种应用场景的需求。3、它还必须具备加热控温功能，用于控制原子束的流量。4、它可以保证长时间稳定运行，减少系统更换带来的时间与金钱损失。5、该原子蒸汽束流产生器应当适用于多种金属元素。

当前的原子蒸汽束流产生器大都结构简单，仅由简单的原子烤炉、喷嘴和准直孔等构成。虽然性能满足基本需求，但都面临原子损失率高，真空度差，故障率高，使用寿命短等问题。

因此，提供一种原子蒸汽束流产生器，提高原子利用率，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种原子蒸汽束流产生器，提高原子利用率。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种原子蒸汽束流产生器，其包括：

用于产生原子蒸汽的原子烤炉；

与所述原子烤炉的第一出口连通的锥形回流管，所述锥形回流管的内腔由靠近所述原子烤炉的一侧向远离所述原子烤炉的一侧渐缩；

设置在所述锥形回流管的第二出口端的喷嘴；

准直孔管，所述准直孔管的准直孔与所述喷嘴相对连通。

优选地，上述的原子蒸汽束流产生器中，所述原子烤炉包括：

一端具有所述第一出口的中空管段，所述第一出口包括均与所述锥形回流管连通的蒸汽喷射孔和回流孔，所述蒸汽喷射孔用于原子蒸汽通过，所述回流孔用于回流所述锥形回流管回流的原子；

用于放置能够产生原子蒸汽的金属块的真空法兰，所述真空法兰与所述中空管段的另一端密封连接。

优选地，上述的原子蒸汽束流产生器中，所述中空管段的外侧远离所述真空法兰的一端具有位于所述中空管段的螺旋凹槽内的加热线和测温探头；

所述真空法兰与所述加热线之间具有位于所述中空管段内壁的高目数不锈钢网。

优选地，上述的原子蒸汽束流产生器中，所述锥形回流管的内壁上具有均匀分布的凹槽。

优选地，上述的原子蒸汽束流产生器中，所述喷嘴为直管圆形阵列形成的喷嘴。

优选地，上述的原子蒸汽束流产生器中，还包括设置在所述锥形回流管外壁且与所述喷嘴对应位置的加热件和所述加热件周围的散热件。