[发明专利]一种基于python的冷原子数据采集与分析系统

权利要求书

1.一种基于python的冷原子数据采集与分析系统，其特征在于，包括计算机、USB接口、CCD相机，其中：

所述计算机，用于运行python控制软件，分析所述CCD相机采集的数据；

所述USB接口，用于连接所述计算机和所述CCD相机；

所述CCD相机，用于拍摄冷原子团获取数据，通过所述USB接口传输到所述计算机。

2.根据权利要求1所述的基于python的冷原子数据采集与分析系统，其特征在于，所述python控制软件，包括文件加载与保存功能、CCD相机信息管理功能、背景颜色修改功能、图片堆栈显示功能、冷原子团温度计算功能、冷原子数量计算功能、冷原子团拟合功能、提示信息功能。

3.根据权利要求2所述的基于python的冷原子数据采集与分析系统，其特征在于，

所述文件加载与保存功能以二维矩阵格式记录冷原子团成像信息；

所述CCD相机信息管理功能根据CCD相机序列号区分相机，所述区分方式包括赋予相机别名和特点曝光时间；

所述背景颜色修改功能包括修改背景颜色为亮色调与暗色调；

所述图片堆栈显示功能以小窗口堆栈形式显示加载与采集的冷原子图像信息；

所述提示信息功能对成功操作或错误操作进行提示。

4.根据权利要求2所述的基于python的冷原子数据采集与分析系统，其特征在于，

所述冷原子团温度计算功能采用飞行时间法计算冷原子团温度；

所述冷原子数量计算功能计算方法包括吸收成像法与荧光成像法；

所述冷原子团拟合功能对冷原子团横截面上的原子数量进行高斯拟合。

5.根据权利要求4所述的基于python的冷原子数据采集与分析系统，其特征在于，所述冷原子团温度计量功能模块采用飞行时间法测量温度，包括以下步骤：

步骤ST1：使冷原子团在某一位置膨胀自由下落；

步骤ST2：用CCD相机拍摄冷原子团在不同位置的信息；

步骤ST3：根据信息计算原子数正太分布标准差随时间变化的梯度；

步骤ST4：根据原子数正太分布标准差随时间变化的梯度与温度的关系可得到冷原子团温度。

6.根据权利要求5所述的基于python的冷原子数据采集与分析系统，其特征在于，所述原子数正太分布标准差随时间变化的梯度与温度的关系为：

其中，T是原子团温度，A为原子数正太分布标准差随时间变化的梯度，M是放大倍数，m是原子质量，k是玻尔兹曼常数，PA是CCD相机像素点大小。

7.根据权利要求4所述的基于python的冷原子数据采集与分析系统，其特征在于，所述吸收成像计算方法，包括以下步骤：

步骤SN1：冷原子团被激光束照亮，原子对光的吸收会产生阴影，然后将其成像到CCD相机上；

步骤SN2：云吸收的光量为光密度，使用所述CCD相机测量入射前后的光密度，根据比尔斯定律可得原子数分布。

8.根据权利要求7所述的基于python的冷原子数据采集与分析系统，其特征在于，所述吸收成像计算方法的计算公式为:

其中，N是原子数，PA是CCD相机像素大小，σ是吸收截面，TP是感兴趣区域的光子数，M是放大倍数。