專利名稱：原子束熒光收集裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于光學器件技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于原子束熒光收集的復雜透
鏡裝置。
背景技術(shù)：
目前原子物理實驗中關(guān)于原子分子譜線的探測大多是在熱原子束中進行，主要因為熱原子能有效地克服譜線的多普勒展寬和碰撞加寬對探測分辨率的影響，從而提高光譜檢測的分辨率。對于光譜探測，首先要對原子或分子發(fā)出來的熒光有較高的收集率和信噪比，特 別是對于熒光較弱的譜線，信噪比的提高尤其重要?，F(xiàn)有的原子束真空裝置發(fā)出來的熒光十分微弱以致用肉眼無法觀測到，探測出的熒光譜線達不到理想的信噪比，從而影響實驗進程。這種原子束真空裝置的熒光收集一般采用一個光學成像鏡頭，將熒光聚集到探測器的感光元件表面。由于感光面積小的探測器電容小，響應速度快，對原子或分子線寬窄的譜線意義非凡，這就要求將熒光聚集到盡可能小的面積內(nèi)，典型值為lcm2內(nèi)或更小。要達到高的熒光收集率是很困難的。要盡可能高效收集熒光，需要聚焦鏡頭對熒光發(fā)射點具有大的立體角，鏡頭離熒光發(fā)射區(qū)要盡可能近。鏡頭應該貼近于探測窗口平面。在此條件下，熒光收集存在以下幾點困難熒光發(fā)射區(qū)離鏡頭很近，要得到縮小的像就需要收集裝置的光焦度很大，但通光孔徑(玻璃法蘭窗口直徑)的大小限制了光焦度的增大。熒光發(fā)射區(qū)域尺寸直徑約30_、物距約60mm，通光孔徑尺寸為35mm，遠不能滿足傍軸成像近似條件。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題在于克服上述原子束真空裝置的缺點，提供一種收集率高、生產(chǎn)成本低的原子束熒光收集裝置。解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是在安裝板上設(shè)置有激光器、原子加熱爐、真空裝置，激光器的激光出射方向與原子加熱爐的光出射方向在同一個平面內(nèi)相互垂直，安裝板上垂直光軸方向上正向設(shè)置有熒光收集透鏡組、反向設(shè)置有凹面鏡組。本實用新型的熒光收集透鏡組為安裝板上垂直光軸方向上正向設(shè)置有熒光鏡筒，熒光鏡筒內(nèi)下部設(shè)置有光入射面為凸面向下、出射面為平面向上的LI平凸透鏡，距離LI平凸透鏡上端面上方I 12mm處光出射方向上設(shè)置有光入射面為凸面向下、出射面為平面向上的L2平凸透鏡，LI平凸透鏡和L2平凸透鏡凸面的曲率半徑為34. Omm 39. 0mm，距離L2平凸透鏡上端面上方I IOmm處光出射方向上設(shè)置有光入射面為凸面向下、出射面為平面向上的L3平凸透鏡，距離L3平凸透鏡上端面上方I 3mm處光出射方向上設(shè)置有光入射面為平面向下、出射面為凸面向上的L4平凸透鏡，L3平凸透鏡和L4平凸透鏡的凸面曲率半徑為22. O 26. Omm ;在LI平凸透鏡、L2平凸透鏡、L3平凸透鏡、L4平凸透鏡的鏡面上真空交替蒸鍍有增透膜。本實用新型的凹面鏡組為安裝板上垂直光軸方向上負向設(shè)置有凹面鏡筒，凹面鏡筒內(nèi)垂直光軸方向光出射方向負向設(shè)置有光入射面為凹面向上、出射面為平面向下的凹面反射鏡，凹面反射鏡凹面的曲率半徑為70. O 110mm，凹面反射鏡的鏡面上真空蒸鍍有高反膜。本實用新型的LI平凸透鏡與L2平凸透鏡凸面的曲率半徑相等，L3平凸透鏡與L4平凸透鏡的凸面曲率半徑相等。本實用新型的LI平凸透鏡、L2平凸透鏡、L3平凸透鏡、L4平凸透鏡的鏡面上真空交替蒸鍍的增透膜為二氧化硅和二氧化鋯，真空交替蒸鍍8 12層；凹面反射鏡的鏡面上真空蒸鍍的高反膜為氟化鎂和氟化鈣，真空交替蒸鍍10 18層。本實用新型采用激光器發(fā)出的激光束和原子加熱爐噴出的原子束相互垂直交匯在真空裝置內(nèi)并發(fā)生相互作用，與激光相互作用后原子形成一個熒光體并產(chǎn)生熒光，一部分熒光從真空裝置的上探測窗口射出到熒光收集透鏡組，經(jīng)熒光收集透鏡組收集后，形成一個縮小的像于探測器的感光原件表面，另一部分從真空裝置的下探測窗口射出到凹面鏡組，經(jīng)凹面鏡組反射后，被熒光收集透鏡組收集，同樣形成一個縮小的像于探測器的感光原件表面。從真空裝置的上下兩個探測窗口出射的熒光同時都被本實用新型高效率地收集到探測器的感光原件表面，從而大大提高了光譜探測的信噪比。

；圖I是本實用新型實施例I的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和各實施例對本實用新型進一步詳細說明，但本實用新型不限于這些實施例。實施例I在圖I中，本實施例的原子束熒光收集裝置由激光器I、真空裝置2、熒光鏡筒3、L4平凸透鏡4、L3平凸透鏡5、L2平凸透鏡6、LI平凸透鏡7、原子加熱爐8、凹面鏡筒9、凹面反射鏡10、安裝板11聯(lián)接構(gòu)成。安裝板11上用螺紋緊固連接件固定聯(lián)接有激光器I、真空裝置2、原子加熱爐8，激光器I、真空裝置2、原子加熱爐8位于同一個水平面內(nèi)。激光器I發(fā)出的激光和原子加熱爐8噴出的原子束交匯在真空裝置2內(nèi)，激光器I的激光出射方向與原子加熱爐8噴出的原子束運動方向在同一個平面內(nèi)且相互垂直，激光器I為本實用新型提供激光光源。激光與原子束在真空裝置2中相互作用后產(chǎn)生的熒光從上、下兩熒光探測窗口射出。安裝板11上垂直光軸方向上正向用螺紋緊固聯(lián)接件固定聯(lián)接安裝有熒光鏡筒3，熒光鏡筒3內(nèi)下部安裝有LI平凸透鏡7，LI平凸透鏡7的光入射面為凸面向下、光出射面為平面向上，凸面的曲率半徑為36. 5mm, LI平凸透鏡7的鏡面上真空蒸鍍有增透膜，透膜為二氧化硅和二氧化鋯，真空交替蒸鍍10層。距離LI平凸透鏡7上端面上方6. 5mm處光出射方向上安裝有L2平凸透鏡6，L2平凸透鏡6的光入射面為凸面向下、出射面為平面向上，凸面的曲率半徑為36. 5mm, L2平凸透鏡6的鏡面上真空蒸鍍有增透膜，透膜為二氧化硅和二氧化鋯，真空交替蒸鍍10層。距離L2平凸透鏡6上端面上方5. 5mm處光出射方向上安裝有L3平凸透鏡5，L3平凸透鏡5的光入射面為凸面向下、出射面為平面向上，凸面的曲率半徑為20. 0mm，L3平凸透鏡8的鏡面上真空蒸鍍有增透膜，透膜為二氧化硅和二氧化鋯，真空交替蒸鍍10層。距離L3平凸透鏡5上端面上方2mm處光出射方向上安裝有L4平凸透鏡4，L4平凸透鏡4的光入射面為平面向下、出射面為凸面向上，凸面的曲率半徑為20. 0mm，L4平凸透鏡8的鏡面上真空蒸鍍有增透膜，透膜為二氧化硅和二氧化鋯，真空交替蒸鍍10層。熒光鏡筒3、L4平凸透鏡4、L3平凸透鏡5、L2平凸透鏡6、LI平凸透鏡7構(gòu)成熒光收集透鏡組。在真空裝置2的下探測窗口正下方安裝板11上用螺紋緊固聯(lián)接件固定聯(lián)接安裝有凹面鏡筒9，凹面鏡筒9內(nèi)垂直光軸負向安裝有凹面反射鏡10，凹面反射鏡10的光入射面為凹面向上、光出射面為平面向下，凹面反射鏡10的曲率半徑為90. Omm,凹面反射鏡10 的鏡面上真空蒸鍍有高反膜，高反膜為氟化鎂和氟化鈣，真空交替蒸鍍14層。凹面鏡筒9與凹面反射鏡10構(gòu)成本實施例的凹面鏡組。實施例2本實施例中，在熒光鏡筒3內(nèi)距離LI平凸透鏡7上端面上方Imm處光出射方向上安裝有L2平凸透鏡6，L2平凸透鏡6的凸面向下、平面向上，LI平凸透鏡6和L2平凸透鏡7的凸面曲率半徑為34. 0mm，距離L2平凸透鏡6上端面上方Imm處光出射方向上熒光鏡筒
3內(nèi)安裝有L3平凸透鏡5，L3平凸透鏡5的凸面向下、平面向上，凸面的曲率半徑為20. Omm,距離L3平凸透鏡5上端面上方Imm處光出射方向上熒光鏡筒3內(nèi)安裝有L4平凸透鏡4，L4平凸透鏡4的凸面向上、平面向下，L3平凸透鏡5和L4平凸透鏡4的凸面曲率半徑為22. 0mm，在LI平凸透鏡7、L2平凸透鏡6、L3平凸透鏡5、L4平凸透鏡4的鏡面上真空交替蒸鍍有增透膜，透膜為二氧化硅和二氧化鋯，真空交替蒸鍍8。凹面鏡筒9內(nèi)垂直光軸方向光出射方向反向安裝有凹面反射鏡10,凹面反射鏡10的凹面向上、平面向下，凹面反射鏡10凹面的曲率半徑為70. Omm,凹面反射鏡10的鏡面上真空交替蒸鍍有高反膜，高反膜為氟化鎂和氟化鈣，真空交替蒸鍍10層。其他零部件以及零部件的聯(lián)接關(guān)系與實施例I相同。實施例3本實施例中，在熒光鏡筒3內(nèi)距離LI平凸透鏡7上端面上方12mm處光出射方向上安裝有L2平凸透鏡6，L2平凸透鏡6的凸面向下、平面向上，LI平凸透鏡6和L2平凸透鏡7的凸面曲率半徑為39. 0mm，距離L2平凸透鏡6上端面上方IOmm處光出射方向上熒光鏡筒3內(nèi)安裝有L3平凸透鏡5，L3平凸透鏡5的凸面向下、平面向上，凸面的曲率半徑為39. 0mm，距離L3平凸透鏡5上端面上方3mm處光出射方向上熒光鏡筒3內(nèi)安裝有L4平凸透鏡4，L4平凸透鏡4的凸面向上、平面向下，L3平凸透鏡5和L4平凸透鏡4的凸面曲率半徑為26. 0mm，在LI平凸透鏡7、L2平凸透鏡6、L3平凸透鏡5、L4平凸透鏡4的鏡面上真空交替蒸鍍有增透膜，透膜為二氧化硅和二氧化鋯，真空交替蒸鍍12層。凹面鏡筒9內(nèi)垂直光軸方向光出射方向反向安裝有凹面反射鏡10,凹面反射鏡10的凹面向上、平面向下，凹面反射鏡10凹面的曲率半徑為110. 0mm，凹面反射鏡10的鏡面上真空交替蒸鍍有高反膜，高反膜為氟化鎂和氟化鈣，真空交替蒸鍍18層。其他零部件以及零部件的聯(lián)接關(guān)系與實施例I相同。本實用新型的工作原理如下由激光器I發(fā)出的激光束和原子加熱爐8噴出的原子束相互垂直交匯在真空裝置2內(nèi)并發(fā)生相互作用，與激光相互作用后原子形成一個熒光體并產(chǎn)生熒光，一部分熒光從真空裝置2的上探測窗口射出，另一部分從真空裝置2的下探測窗口射出。從上探測窗口射出的熒光經(jīng)由LI平凸透鏡7、L2平凸透鏡6、L3平凸透鏡5、L4平凸透鏡4組成的透鏡組收集后，形成一個縮小的像于探測器的感光原件表面；從真空裝置2的下探測窗口射出的熒 光經(jīng)凹面反射鏡10反射后，被由LI平凸透鏡7、L2平凸透鏡6、L3平凸透鏡5、L4平凸透鏡4組成的透鏡組收集，同樣形成一個縮小的像于探測器的感光原件表面。如此，從真空裝置2的上下兩個探測窗口出射的熒光同時都被本實用新型高效率地收集到探測器的感光原件表面，從而大大提高了光譜探測的信噪比。
權(quán)利要求1.一種原子束熒光收集裝置，在安裝板(11)上設(shè)置有激光器(I)、原子加熱爐(8)、真空裝置(2)，激光器(I)的激光出射方向與原子加熱爐(8)的光出射方向在同一個平面內(nèi)相互垂直，安裝板(11)上垂直光軸方向上正向設(shè)置有熒光收集透鏡組、反向設(shè)置有凹面鏡組，其特征在于所述的熒光收集透鏡組為安裝板(11)上垂直光軸方向上正向設(shè)置有熒光鏡筒(3)，熒光鏡筒(3)內(nèi)下部設(shè)置有光入射面為凸面向下、出射面為平面向上的LI平凸透鏡(7)，距離LI平凸透鏡(7)上端面上方I 12mm處光出射方向上設(shè)置有光入射面為凸面向下、出射面為平面向上的L2平凸透鏡(6)，LI平凸透鏡(7)和L2平凸透鏡(6)凸面的曲率半徑為34. Omm 39. Omm,距離L2平凸透鏡(6)上端面上方I IOmm處光出射方向上設(shè)置有光入射面為凸面向下、出射面為平面向上的L3平凸透鏡(5)，距離L3平凸透鏡(5)上端面上方I 3mm處光出射方向上設(shè)置有光入射面為平面向下、出射面為凸面向上的L4平凸透鏡(4)，L3平凸透鏡(5)和L4平凸透鏡(4)的凸面曲率半徑為22. O 26. Omm ;在LI平凸透鏡(7)、L2平凸透鏡(6)、L3平凸透鏡(5)、L4平凸透鏡(4)的鏡面上真空交替蒸鍍有增透膜； 所述的凹面鏡組為安裝板(11)上垂直光軸方向上負向設(shè)置有凹面鏡筒(9),凹面鏡筒(9)內(nèi)垂直光軸方向光出射方向負向設(shè)置有光入射面為凹面向上、出射面為平面向下的凹面反射鏡(10)，凹面反射鏡(10)凹面的曲率半徑為70. O 110_，凹面反射鏡(10)的鏡面上真空蒸鍍有高反膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的原子束熒光收集裝置，其特征在于所述的LI平凸透鏡(7)與L2平凸透鏡(6)凸面的曲率半徑相等，L3平凸透鏡(5)與L4平凸透鏡(4)的凸面曲率半徑相等。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的原子束熒光收集裝置，其特征在于所述的LI平凸透鏡(7)、L2平凸透鏡(6)、L3平凸透鏡(5)、L4平凸透鏡(4)的鏡面上真空交替蒸鍍的增透膜為二氧化硅和二氧化鋯，真空交替蒸鍍8 12層；凹面反射鏡(10)的鏡面上真空蒸鍍的高反膜為氟化鎂和氟化鈣，真空交替蒸鍍10 18層。
專利摘要一種原子束熒光收集裝置，在安裝板上設(shè)激光器、原子加熱爐、真空裝置，安裝板上垂直光軸方向上正向設(shè)熒光收集透鏡組、反向設(shè)置有凹面鏡組。熒光收集透鏡組為安裝板上垂直光軸方向上正向設(shè)熒光鏡筒，熒光鏡筒內(nèi)下部設(shè)置有L1平凸透鏡，L1平凸透鏡上端面上方設(shè)置有L2平凸透鏡，L2平凸透鏡上端面上方光出射方向上設(shè)置有L3平凸透鏡，L3平凸透鏡上端面上方設(shè)置有L4平凸透鏡，L1平凸透鏡、L2平凸透鏡、L3平凸透鏡、L4平凸透鏡的鏡面上真空交替蒸鍍有增透膜。凹面鏡組為安裝板上垂直光軸方向上負向設(shè)置有凹面鏡筒，凹面鏡筒內(nèi)垂直光軸方向光出射方向負向設(shè)置有凹面反射鏡，凹面反射鏡的鏡面上真空蒸鍍有高反膜。
文檔編號G01N21/01GK202770532SQ20122044277
公開日2013年3月6日 申請日期2012年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月31日
發(fā)明者劉輝, 任潔, 常宏 申請人:中國科學院國家授時中心