[发明专利]一种微波频标离子数量的检测方法及装置

权利要求书

1.一种微波频标离子数量的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

根据四极线型离子阱内电势分布方程推算离子的慢运动频率；

根据离子运动频率确定检测信号的中心频率为慢运动频率，扫描范围为±10kHz；

将所述检测信号加载到四极线型离子阱的一个端电极上，另外一个端电极接地；

检测信号的输入频率在四极线型离子阱处被吸收，根据透射频谱计算离子数量：

其中b和Γ为电路常数，d₀为端电极到阱中心的距离，f为囚禁场频率，R为电阻值,1/R₀为检测电路谐振导纳，Y_max和Δω分别为射频检测信号吸收曲线的峰值和半高全宽，N为离子数量，m为离子质量，e为电子的电荷值。

2.如权利要求1所述的微波频标离子数量的检测方法，其特征在于，所述微波频标为汞离子微波频标。

3.一种检测微波频标离子数量的装置，其特征在于，包括计算机、晶体振荡器、滤波放大器、分压电阻、四极线型离子阱、滤波器和锁相放大器；

所述四极线型离子阱包括柱电极和端电极；

所述晶体振荡器用于产生检测信号，包括控制端、输出端和锁相端，计算机与晶体振荡器控制端连接，晶体振荡器的输出端与滤波放大器输入端连接；

所述滤波放大器对所述检测信号进行滤波并放大；

所述分压电阻的一端与滤波放大器连接，另一端与四极线型离子阱连接，所述检测信号通过分压电阻输入四极线型离子阱的端电极；

所述四极线型离子阱内的离子对检测信号进行吸收，透射信号经滤波器进行滤波；

所述锁相放大器与所述晶体振荡器的锁相端、滤波器和计算机连接；

经过滤波器滤波后的透射信号与晶体振荡器提供的检测信号在锁相放大器内锁相放大，将得到的透过频谱通过输出端传输至计算机；

所述计算机用于控制所述晶体振荡器的输出频率，以离子慢运动频率为中心频率在±10kHz范围变化，所述计算机还用于根据透射频谱计算离子数量：

其中b和Γ为电路常数，d₀为端电极到阱中心的距离，f为囚禁场频率，R为电阻值，1/R₀为检测电路谐振导纳，Y_max和Δω分别为射频检测信号吸收曲线的峰值和半高全宽，N为离子数量，m为离子质量，e为电子的电荷值。

4.如权利要求3所述的检测微波频标离子数量的装置，其特征在于，所述柱电极的电压幅值在300V～2000V之间。

5.如权利要求3所述的检测微波频标离子数量的装置，其特征在于，所述柱电极所需的加载频率在1MHz～6MHz之间。

6.如权利要求3所述的检测微波频标离子数量的装置，其特征在于，端电极需加载电压幅值在5V～300V之间的直流电压。

7.如权利要求3所述检测微波频标离子数量的装置，其特征在于，所述离子慢运动的频率为50kHz。