[发明专利]一种测量分子常数的方法及装置

权利要求书

1.一种测量分子常数的方法，其特征在于：该方法是采用如下步骤实现的：

步骤a：用磁光阱将铯原子冷却形成超冷铯原子，并将超冷铯原子俘获到高真空石英玻璃泡中；

步骤b：将光缔合激光分为两束；两束光缔合激光的频率相差220MHz，且两束光缔合激光的强度相同；

步骤c：将第一束光缔合激光入射到高真空石英玻璃泡中，高真空石英玻璃泡中的超冷铯原子在第一束光缔合激光的作用下形成超冷铯分子；在超冷铯分子的形成过程中，一方面扫描第一束光缔合激光的频率，另一方面收集超冷铯原子的荧光，由此得到第一光缔合光谱；然后，快速关闭第一束光缔合激光；

步骤d：将第二束光缔合激光入射到高真空石英玻璃泡中，高真空石英玻璃泡中的超冷铯原子在第二束光缔合激光的作用下形成超冷铯分子；在超冷铯分子的形成过程中，一方面扫描第二束光缔合激光的频率，另一方面收集超冷铯原子的荧光，由此得到第二光缔合光谱；第二光缔合光谱与第一光缔合光谱的频率间隔为220MHz，且第二光缔合光谱和第一光缔合光谱共同组成双光缔合光谱；

步骤e：将第一与第二光缔合光谱的频率间隔220MHz作为频率标尺，精确测定超冷铯分子同一振动能级内不同转动能级之间的频率间隔，将这一系列频率间隔与非刚性转子模型拟合，由此得到超冷铯分子的转动常数。

2.一种测量分子常数的装置，该装置用于实现如权利要求1所述的一种测量分子常数的方法，其特征在于：包括钛宝石激光器（1）、第一反射镜（2）、第一偏振分光棱镜（3）、二分之一波片（4）、第二偏振分光棱镜（5）、第一透镜（6）、声光调制器（7）、第二透镜（8）、第一四分之一波片（9）、第二反射镜（10）、垃圾池（11）、第三反射镜（12）、第一快门shutter（13）、第三偏振分光棱镜（14）、第二快门shutter（15）、第二四分之一波片（16）、第四反射镜（17）、第五反射镜（18）、第三透镜（19）、第四透镜（20）、光电探测器（21）、磁光阱；

所述磁光阱包括高真空石英玻璃泡、第一磁场线圈（22）、第二磁场线圈（23）、第一光纤耦合头（24）、第二光纤耦合头（25）、第三光纤耦合头（26）、第六反射镜（27）、第七反射镜（28）、第八反射镜（29）、第三四分之一波片（30）、第四四分之一波片（31）、第五四分之一波片（32）；

钛宝石激光器（1）的出射端与第一偏振分光棱镜（3）的入射端之间设有第一反射镜（2）；第一偏振分光棱镜（3）的反射端与第二偏振分光棱镜（5）的入射端之间设有二分之一波片（4）；第二偏振分光棱镜（5）的透射端与声光调制器（7）的第一信号端之间设有第一透镜（6）；声光调制器（7）的第二信号端与第二反射镜（10）之间设有由第二透镜（8）、第一四分之一波片（9）依次串接而成的光路；第二透镜（8）的轴线、第一四分之一波片（9）的轴线均与第二反射镜（10）的镜面垂直；垃圾池（11）位于第二偏振分光棱镜（5）与第一透镜（6）之间，且垃圾池（11）与第一透镜（6）斜对；第一偏振分光棱镜（3）的透射端与第三偏振分光棱镜（14）的入射端之间设有由第三反射镜（12）、第一快门shutter（13）依次串接而成的光路；第二偏振分光棱镜（5）的反射端与第三偏振分光棱镜（14）的反射端之间设有由第二快门shutter（15）、第二四分之一波片（16）依次串接而成的光路；第三偏振分光棱镜（14）的透射端与高真空石英玻璃泡之间设有由第四反射镜（17）、第五反射镜（18）、第三透镜（19）依次串接而成的光路；第四透镜（20）和第三透镜（19）对称设置于高真空石英玻璃泡的两侧；第四透镜（20）的入射端与高真空石英玻璃泡正对；第四透镜（20）的出射端与光电探测器（21）的入射端正对；

第一磁场线圈（22）和第二磁场线圈（23）为一对间距等于半径的共轴线圈，对称设置于高真空石英玻璃泡的上侧和下侧；第一光纤耦合头（24）、第二光纤耦合头（25）、第三光纤耦合头（26）分别设置于高真空石英玻璃泡的上侧、左侧、前侧；第六反射镜（27）、第七反射镜（28）、第八反射镜（29）分别设置于高真空石英玻璃泡的下侧、右侧、后侧；高真空石英玻璃泡与第六反射镜（27）之间设有第三四分之一波片（30）；第三四分之一波片（30）的轴线与第六反射镜（27）的镜面垂直；高真空石英玻璃泡与第七反射镜（28）之间设有第四四分之一波片（31）；第四四分之一波片（31）的轴线与第七反射镜（28）的镜面垂直；高真空石英玻璃泡与第八反射镜（29）之间设有第五四分之一波片（32）；第五四分之一波片（32）的轴线与第八反射镜（29）的镜面垂直。