[发明专利]碱金属原子配比的实时监测方法及系统

摘要

本发明公开了一种碱金属原子配比的实时监测方法及系统，所述系统包括用于产生输入光的光源；用于导引和处理输入光的光纤、光纤耦合器、反射镜、扩束镜、透镜和光阑；用于容置碱金属的气室，与气室连通的碱金属输入和输出管路，设置在气室外周、用以为气室提供热源的加热烤箱，安装在气室侧壁的温度传感器；输入光经过气室后经透镜、光纤耦合器和光纤进入光谱仪，所述光谱仪与计算机连接。本发明解决了碱金属气室内部原子比例无法实时定量监测的问题，为超高灵敏惯性与磁场测量装置后续的深入研究提供了基础。

主权项

一种碱金属原子配比的实时监测方法，其特征在于，包括如下步骤：采集相关参数，包括：入射光光强、出射光光强和光程；计算碱金属原子的密度：当气室中仅存在碱金属单质的情况，采用下述公式计算原子密度，$n=\frac{2*\ln [I_{\mathrm{out}}/I_{\mathrm{in}}]*{(v-v_0)}^2+{(w/2)}^2}{{\mathrm{cr}}_e\mathrm{fLw}}$式中：I_in表示入射光的光强；I_out表示出射光的光强；n表示碱金属的原子密度；σ(ν)表示碱金属原子在光频率为ν处的吸收截面积；L表示光经过气室的光程；c表示光速；r_e表示电子的半径；f表示振荡强度；v表示光频率；v₀表示原子吸收谱线的中心频率；w表示原子吸收谱线的线宽；当气室中存在碱金属混合的情况，采用下述公式计算原子密度，$n_1^{\mathrm{Mix}}\left(T\right)=\frac{2*\ln [I_{\mathrm{out}}/I_{\mathrm{in}}]*{(v-v_0)}^2+{(w/2)}^2}{{\mathrm{cr}}_e\mathrm{fLw}}$$n_1^{\mathrm{simple}}\left(T\right)=\frac{1}{T}*{10}^{21.886+A-B/T}$$n_1^{\mathrm{Mix}}\left(T\right)=n_1^{\mathrm{simple}}\left(T\right)f_1$$f_1=\frac{{\mathrm{Mol}}_1}{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{Mol}}_i}=\frac{n_1^{\mathrm{Mix}}\left(T\right)}{n_1^{\mathrm{simple}}\left(T\right)}$式中：表示在T温度的情况下，碱金属1的原子密度；假设碱金属的种类为n，分别用1，2，…，n来表示n种不同的碱金属；表示在T温度、仅有碱金属1的理想情况下，单质碱金属1的原子密度；参数A、B为常数，可以查阅碱金属原子饱和蒸汽密度的数据表获得；；f₁表示碱金属1的摩尔量与气室内部所有碱金属元素摩尔量之和的比例。