[发明专利]用于原子自旋磁场测试的激光加热装置及加热方法

说明书

本发明公开了一种用于原子自旋磁场测试的激光加热装置，包括外腔室、内腔室、吸热片和加热激光；内腔室用于注入待测气体；内腔室置于外腔室的内部，外腔室与内腔室之间形成真空层，吸热片贴合安装于内腔室的腔壁上，加热激光位于外腔室外部，用于照射吸热片以将光能转化为热能，对内腔室内的待测气体进行加热。本发明还公开了一种基于如上的原子自旋磁场测试的激光加热装置的加热方法，加热激光发射激光至吸热片，吸热片将光能转换为热能；吸热片的热能以热传导的方式经内腔室的腔壁传递至内部的待测气体，其中真空层用于对内腔室进行保温。本发明的装置及方法均具有加热速度快、测试精度高等优点。

技术领域

本发明主要涉及原子自旋磁场测试技术领域，特指一种用于原子自旋磁场测试的激光加热装置及加热方法。

背景技术

在利用碱金属原子自旋测试原子的环境磁场时，碱金属原子会绕磁场向进行自旋进动，磁场的大小与自旋进动相关，在此过程中需要将碱金属原子加热到特定的温度。现有的气体的加热方法，主要是对封装气体腔进行热电阻接触式加热或者通过热气体传热加热气体腔室的方法进行加热，然后由热电偶进行温度测试。热电阻方式加热自身加导线会产生一定的磁场，而热气体传热的方法需要消耗很大的功率，不适合小型仪器的使用，同时由于使用热电偶对温度进行测量，又会产生一定的磁场，所以此类方法对弱磁场的测试会造成比较大的干扰，为了减少干扰，又会增加系统的复杂性，增加了系统误差，影响测试的准确性。另外热气流加热的方法需要首先对加热气流加热，此过程中需要较大的功率，不适合小型仪器的使用场所，增加系统整体复杂性。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种加热速度快、测试精度高的用于原子自旋磁场测试的激光加热装置及加热方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种用于原子自旋磁场测试的激光加热装置，包括外腔室、内腔室、吸热片和加热激光；所述内腔室用于注入待测气体；所述内腔室置于所述外腔室的内部，所述外腔室与内腔室之间形成真空层，所述吸热片贴合安装于所述内腔室的腔壁上，所述加热激光位于所述外腔室外部，用于照射所述吸热片以将光能转化为热能，对内腔室内的待测气体进行加热。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述吸热片为吸热硅片。

所述内腔室上设置有夹层，所述夹层与内腔室的腔壁之间形成用于容纳所述吸热硅片的空腔，所述吸热硅片夹设于所述空腔内。

所述空腔与所述外腔室的内部空间相连通。

所述夹层为石英片。

还包括用于检测所述内腔室内待测气体温度的温度检测组件，所述温度检测组件与所述加热激光相连，用于调整加热激光功率以形成闭环控制。

所述温度检测组件包括检测激光、光电探测器和处理器，所述检测激光、光电探测器和处理器均位于所述外腔室的外部，所述检测激光用于向所述内腔室发射激光，所述光电探测器用于接收所述经过内腔室的激光并转换为电信号发送至处理器，所述处理器用于对电信号进行处理得到温度信号。

所述加热激光与检测激光发射的激光相互垂直。

本发明还公开了一种基于如上所述的原子自旋磁场测试的激光加热装置的加热方法，

所述加热激光发射激光至所述吸热片，所述吸热片将光能转换为热能；

所述吸热片的热能以热传导的方式经内腔室的腔壁传递至内部的待测气体，其中真空层用于对内腔室进行保温。

作为上述技术方案的进一步改进：

通过检测光路测试光路法拉第旋光角的方法测量内腔室中待测气体的温度；