[发明专利]一种铯炉的电击穿系统和方法

说明书

本申请公开了一种铯炉电击穿系统和方法，包括炉体、盖板、炉体连线端、铯储存单元，炉体与盖板固定连接，构成密封结构，炉体连线端与炉体为一体结构，铯储存单元位于炉体内部，所述系统还包括：电极、多孔结构、绝缘结构、弹簧和导线。本发明解决了铯炉击穿成功率不高的问题，可以在铯束管中提供稳定可靠的铯源，对提高铯束管的成品率具有重要意义。

技术领域

本申请涉及原子钟技术领域，尤其涉及一种铯炉的电击穿系统及其击穿方法。

背景技术

原子钟是一种精度很高的时频产品，其中铯钟以其准确度高、长期稳定度好、几乎无频率漂移等优点，在原子钟领域处于独特的地位。铯束管是磁选态铯钟的物理部分，主要包括铯炉、选态磁铁、谐振腔、C场、探测器、真空罩等。铯炉可以提供稳定的铯源，是铯束管能够工作的前提条件。由于铯很活泼，必须隔绝大气储存在铯储存泡内，因此在铯束管工作前，需要通过一定的方法，将铯储存泡破坏才能将其中的铯释放出来，即铯炉的击穿。铯炉的击穿主要通过电击穿的方式，即使用大电流使铯储存泡特定区域熔化，再用机械力将熔化区域破坏。由于电击穿瞬间，铯泡局部温度超过1000℃，环境苛刻，需要选择合适的材料以及合理的机械设计，才能有效地完成铯炉的击穿。

目前，关于铯炉击穿的原理研究和结构设计很少，常常会出现铯泡与侧壁发生粘连，电极被烧断，弹簧失去弹性等问题，使得铯炉击穿成功率不高，影响铯束管的成品率，也造成铯钟研制过程中巨大的成本浪费。

发明内容

本申请提出一种铯炉的电击穿系统和方法，解决铯炉击穿成功率不高的问题。

本申请实施例提供一种铯炉电击穿系统，包括炉体、盖板、炉体连线端、铯储存单元、电极、多孔结构、绝缘结构、弹簧和导线。所述炉体与盖板固定连接，构成密封结构；所述炉体连线端与炉体为一体结构；所述铯储存单元位于炉体内部；所述电极穿透并固定在盖板上，电极端部与铯储存单元顶部接触；所述多孔结构位于铯储存单元和炉体之间，多孔结构底部开设了用于放置导线的洞口；所述绝缘结构位于铯储存单元和多孔结构之间；所述弹簧放置在铯储存单元底部下表面和多孔结构底部的上表面之间；所述导线连接炉体底部和铯储存单元底部。

优选地，所述盖板下表面有凸起结构，用于阻挡铯储存泡。进一步的，所述电极为柱状，材质为不锈钢。所述多孔结构的材质具有亲液特性，高度大于铯储存单元的最大深入长度，多孔结构底部的上表面与铯储存单元底部的下面表之间的距离大于最大压缩状态下的弹簧高度。

优选地，所述绝缘套的材质为陶瓷。

在一个实施例中，所述系统还可包括连接部件，材质为导电材料，用于将导线固定连接在炉体底部和铯储存单元底部。

优选地，所述连接部件为镍片，分别固定在铯储存单元底部的下表面和炉体底部的上表面。

在一个实施例中，所述弹簧为圆锥螺旋状，耐高温值不低于400℃，弹力值大于5N。

进一步的，所述导线材质为无氧铜，导线直径在0.4～0.6mm之间，导线呈螺旋状。导线可套在弹簧的内部且不影响弹簧的伸缩。

本申请实施例还提供一种铯炉电击穿方法，包括：

电极与炉体接线端接收脉冲电流，电极与铯储存单元顶部的接触区域受热熔化。

弹簧推动铯储存单元，铯储单元向电极移动。

电极的反作用力戳破铯储存单元接触区域的薄壁，从而实现电击穿。

本申请实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：通过采用这种铯炉电击穿系统，可避免铯泡与侧壁发生粘连、电极被烧断、弹簧失去弹性等问题，提高铯炉击穿的成功率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：