[发明专利]一种小型化冷原子真空压力传感系统

权利要求书

1.一种小型化冷原子真空压力传感系统，其特征在于，所述真空压力传感系统为便携可移动的集成芯片系统，真空压力传感系统包括Li原子发射器、光束整形检测装置、真空隔离腔、真空压力感应腔；

Li原子发射器包括底座(1)、Li原子金属源(2)和机械快门(3)，所述底座(1)用于冷原子真空压力装置的固定；所述Li原子金属源(2)为3D打印钛制成的低释气碱金属分配器；所述机械快门(3)用于控制Li原子流动，以防止金属源中热原子与冷原子产生碰撞导致不必要的喷射，更加准确测量磁光阱中冷原子寿命；

光束整形检测装置包括第一支撑架、微型激光发射器(12)、第一四分之一波片、准直透镜(8)、半反半透镜(11)、传输光纤(13)、滤光器(14)、聚焦透镜(15)和成像镜头(16)，所述第一支撑架用于支撑半反半透镜(11)；所述微型激光发射器(12)将激光束(18)发射至系统；所述第一四分之一波片与准直透镜(8)使入射激光(18)变换为准直圆偏振光(19)；所述半反半透镜(11)将入射激光(18)与磁光阱中冷原子返回的荧光(22)进行分离；所述传输光纤用于传输反射的荧光(22)；所述滤光器(14)用于过滤荧光信号中的干扰光；所述聚焦透镜(15)用于荧光的聚焦；所述成像镜头(16)用于检测返回的荧光；

真空隔离腔(17)用于将待测超高/极高真空环境与冷原子真空压力感应腔进行隔离；

真空压力感应腔包括第二支撑架、永久磁铁(7)、三角形纳米光栅(4)、第二四分之一波片、反射镜(6)和马鞍形反亥姆霍兹线圈(5)，所述马鞍形反亥姆霍兹线圈(5)通电后产生梯度磁场；所述第二支撑架用于支撑反射镜(6)；所述永久磁铁(7)用于维持磁场稳定性。

2.根据权利要求1所述的小型化冷原子真空压力传感系统，其特征在于，所述三角形纳米光栅(4)由叠加的等边三角形制成，其将沿Z方向行进的准直圆偏振光(19)衍射为六道不同方向传播的光束，每道光束与-Z轴之间具有45度夹角，三角形衍射光栅(4)三条边形成三个光栅部分，每个部分分别产生两道光束，一道指向磁光阱的中心而另一道向外，三个光栅部分的三道向内光束(20)相互垂直；

所述第二四分之一波片和反射镜(6)将三角形纳米光栅(4)产生的三道相互垂直的向内光束(20)进行垂直反射，每道光束均经过反射镜上的第二四分之一波片两次，产生三道与原光束偏振相反的对射光束(21)；

所述三角形纳米光栅(4)产生的三道向内光束(20)与所述第二四分之一波片和反射镜(6)产生的偏振相反的三道对射光束(21)作为冷却光束，在所述梯度磁场下形成三维磁光阱系统，对出射的Li原子进行冷却并捕获至磁光阱中，通过成像镜头(16)显示冷原子所返回的荧光数量，获得囚禁冷原子的碰撞损失率，由囚禁冷原子碰撞损失率计算待测超高/极高真空环境的真空压力。