[发明专利]一种原子碱金属气室用玻璃泡制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及的原子碱金属气室用玻璃泡制作技术领域，具体涉及一种原子碱金属气室用玻璃泡制作方法，对研制新一代原子碱金属气室用玻璃泡有着重要的意义和价值，将服务于多种基于气体原子与光相互作用的超高灵敏测量装置。

背景技术

原子碱金属气室是多种基于气体原子与光相互作用的超高灵敏测量装置的表头，是测量设备的敏感核心，其性能的好坏从本质上决定了测量装置的灵敏度极限。原子碱金属气室在使用的过程中普通包含容易被外部激光所极化的碱金属原子、填充气体原子、以及配合其测量对象所选取的其他的金属原子或气体原子等。基于光和原子的相互作用原理，其中一个至关重要的性能指标就是气室的几何形状。现阶段所使用的碱金属气室的几何形状主要是立方体、圆柱体和球体三种。立方体气室的主要优势是制作简单，较容易保证其玻璃面的平整度，而且在入射激光与出射激光的光路调节方面都有着相对简单的特点，但是其三维对称性要远不如圆柱体与球体，从而导致在立方体的面与面相交处由于原子运动与碰撞而导致的弛豫问题。在此问题上，最好的方式是使用球体气室，但是由于在现阶段的技术中，球体的制作较为困难，普遍采用人工吹制，其质量主要取决于人为的技术因素，同时，在可重复性上也具有很大的问题。因此，在使用碱金属气室的诸多技术领域中，较为成熟的原子钟技术主要使用较为折中的圆柱体碱金属气室。但是，在使用碱金属气室的超高灵敏物理量测量技术中，由于碱金属气室的几何形状缺陷而导致的测量误差，渐渐成为制约物理量测量时不可忽视的噪声。因此，本发明提出一种通过设备加工代替人工吹制的球体气室制作方法，以提高球体气室的均匀性及可重复性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种原子碱金属气室用球体玻璃泡的制作方法，通过激光调整垂直度与设备吹制，加工成的球体玻璃泡具有高圆球度、高对称性、高可重复率以及大小可调节等优点。

本发明采用的技术方案为：一种原子碱金属气室用球体玻璃泡制作方法，其特征在于，包括通气管道、激光器、光纤、大气室、玻璃管、转动装置和可移动加热装置；在转动装置内玻璃管两侧有圆孔，加热装置靠近玻璃管的一侧有专门喷射氢氧焰的可控喷射口，通气管道与大气室相连，玻璃管通过转动装置固定，并插入大气室的内部，激光器与光纤连接，激光器发出的激光经过光纤的传导，从圆孔垂直向下射出；

该制作方法具体步骤如下：

步骤1)、将水银水平放置在该制作设备下端；

步骤2)、将玻璃管固定在转动装置上，并保证玻璃管与大气室连通；

步骤3)、激光器开启，产生激光，通过光纤到达圆孔通过圆孔照射下来，此时若该制作设备水平，玻璃管垂直于地面，激光便会反射回圆孔，若该制作设备并没有处于水平状态或玻璃管没有垂直于地面，则激光会照射在玻璃管上，发生散射；

步骤4)、在确定玻璃管垂直于底面后，气体从通气管道进入大气室使内部气压增大将气体挤压到玻璃管内；

步骤5)、此时可移动加热装置和转动装置同时工作，可控喷射口根据预设的数据分别喷射不同强度的氢氧焰，来对玻璃管进行加热，转动装置转动玻璃管，利用向心力与气压使玻璃管受热端变形，趋向于正圆；

步骤6)、玻璃气室制作后，通过通气管道将所需气体充入气室，并配合截断装置完成气室制作。

进一步的，所述的原子碱金属气室用球体玻璃泡制作方法，其特征在于：在气室制作之前，通过激光器、光纤、圆孔和水银共同构成玻璃管垂直检测装置，用于检测玻璃管的垂直程度，以保证做出球形气室的圆形度。

进一步的，所述的原子碱金属气室用球体玻璃泡制作方法，其特征在于：可移动加热装置是可以根据加热需求向两侧缓慢移动，以保证可以持续地、均匀地对玻璃管的局部位置进行加热。

进一步的，所述的原子碱金属气室用球体玻璃泡制作方法，其特征在于：通气管道与大气室之间可分离，便于将所需固体材料放入所制成的气室内。

进一步的，所述的原子碱金属气室用球体玻璃泡制作方法，其特征在于：可控喷射口是有一组氢氧焰构成，并且可以根据需求控制单个氢氧焰的强度，用于做出不同大小的原子碱金属气室。

进一步的，所述的原子碱金属气室用球体玻璃泡制作方法，其特征在于：可控喷射口与氢氧焰可以撤离玻璃，这样可以通过对玻璃的温度控制实现不同气体压强的气室制作。

进一步的，所述的原子碱金属气室用球体玻璃泡制作方法，其特征在于：截断装置在气室制作后充好气体后使用，并可以向内侧移动以截断玻璃管，完成制作。