專(zhuān)利名稱(chēng)：一種自動(dòng)調(diào)諧激射腔的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于激射腔設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種自動(dòng)調(diào)諧激射腔。
背景技術(shù)：
諧振腔的作用是貯存微波輻射能量，提供輻射場(chǎng)與原子相互作用及受激輻射的條件，它的基本要求是Q值高，諧振頻率穩(wěn)定，場(chǎng)結(jié)構(gòu)適宜。由于腔的諧振頻率取決于它的幾何尺寸，容易受到溫度等因素的影響，加上腔對(duì)激射振蕩器有較強(qiáng)的頻率牽引效應(yīng)，腔的諧振頻率不穩(wěn)定將導(dǎo)致振蕩頻率的不穩(wěn)，為了保持腔頻率的穩(wěn)定性，現(xiàn)有技術(shù)通常用機(jī)械方法，以及溫度調(diào)諧方法，但這些方法的調(diào)諧周期太長(zhǎng)、對(duì)控溫要求極高、調(diào)整的范圍也有限。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種自動(dòng)調(diào)諧激射腔。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種自動(dòng)調(diào)諧激射腔，包括激射腔腔體、中央處理器、原子源、用于控制所述原子源發(fā)射原子束速度的控速模塊、用于控制所述腔體工作溫度的溫度控制模塊、用于控制所述腔體工作磁場(chǎng)強(qiáng)度的磁場(chǎng)控制模塊、用于控制所述腔體工作頻率的腔頻調(diào)整模塊、用于對(duì)所述腔體中振蕩頻率信號(hào)進(jìn)行測(cè)量的測(cè)頻模塊、用于屏蔽外界磁場(chǎng)的磁屏模塊及頻率參考源；所述中央處理器依次與所述控速模塊、所述溫度控制模塊、所述磁場(chǎng)控制模塊、所述腔頻調(diào)整模塊、所述測(cè)頻模塊連接；所述控速模塊與所述原子源連接；所述腔體上開(kāi)設(shè)有腔孔，所述原子源發(fā)射的原子束通過(guò)所述腔孔進(jìn)入所述腔體內(nèi)部；所述溫度控制模塊與所述磁屏模塊連接；所述磁場(chǎng)控制模塊與所述腔體連接；所述腔頻調(diào)整模塊與所述腔體連接；所述腔體置于所述磁屏模塊內(nèi)部，并與所述測(cè)頻模塊連接；所述測(cè)頻模塊與所述頻率參考源連接。進(jìn)一步地，所述控速模塊是離子泵；所述離子泵通過(guò)所述中央處理器控制所述原子源發(fā)射原子束的流量速度。進(jìn)一步地，所述磁場(chǎng)控制模塊包括漆包線(xiàn)、恒流源；所述漆包線(xiàn)纏繞在所述腔體外壁上，并與所述恒流源連接；所述恒流源與所述中央處理器連接。進(jìn)一步地，所述磁屏模塊是金屬罩；所述金屬罩上開(kāi)設(shè)有位置與所述腔孔相適配的通孔。進(jìn)一步地，所述腔頻調(diào)整模塊包括變?nèi)荻O管；所述中央處理器通過(guò)所述變?nèi)荻O管控制所述腔體調(diào)諧頻率值。進(jìn)一步地，所述溫度控制模塊包括熱敏電阻；所述中央處理器通過(guò)所述熱敏電阻控制所述金屬罩內(nèi)部工作溫度。進(jìn)一步地，所述測(cè)頻模塊在高穩(wěn)定度的頻率參考源作為外部參考時(shí)基的前提下，對(duì)從所述腔體中獲得的振蕩頻率信號(hào)進(jìn)行頻率測(cè)量，并將測(cè)量結(jié)果傳輸至所述中央處理器。 進(jìn)一步地，所述頻率參考源是原子鐘。
進(jìn)一步地，所述腔體是由玻璃材質(zhì)構(gòu)成的泡狀結(jié)構(gòu)，并通過(guò)耦合環(huán)與所述測(cè)頻模塊連接。本發(fā)明提供的一種自動(dòng)調(diào)諧激射腔，包括激射腔腔體、中央處理器、原子源、控速模塊、溫度控制模塊、磁場(chǎng)控制模塊、腔頻調(diào)整模塊、測(cè)頻模塊、磁屏模塊及頻率參考源。其中，中央處理器依次與控速模塊、溫度控制模塊、磁場(chǎng)控制模塊、腔頻調(diào)整模塊、測(cè)頻模塊連接。控速模塊與原子源連接。腔體上開(kāi)設(shè)有腔孔，原子源發(fā)射的原子束通過(guò)腔孔進(jìn)入腔體內(nèi)部。溫度控制模塊與磁屏模塊連接。磁場(chǎng)控制模塊與腔體連接。腔頻調(diào)整模塊與腔體連接。腔體置于磁屏模塊內(nèi)部，并與測(cè)頻模塊連接。測(cè)頻模塊與頻率參考源連接。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易操作、準(zhǔn)確度高的特點(diǎn)。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種自動(dòng)調(diào)諧激射腔原理結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種自動(dòng)調(diào)諧激射腔中當(dāng)改變激射腔調(diào)諧頻率值時(shí)振蕩信號(hào)W、原子線(xiàn)寬《、調(diào)諧頻率F三者數(shù)值關(guān)系曲線(xiàn)圖。圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種自動(dòng)調(diào)諧激射腔中當(dāng)改變激射腔工作環(huán)境溫度時(shí)振蕩信號(hào)W、原子線(xiàn)寬《、工作溫度T三者數(shù)值關(guān)系曲線(xiàn)圖。其中，201-激射腔腔體，202-中央處理器，203-原子源，204-控速模塊，205-溫度控制模塊，206-磁場(chǎng)控制模塊，207-腔頻調(diào)整模塊，208-測(cè)頻模塊，209-磁屏模塊，210-頻率參考源，SO-磁場(chǎng)，S1-耦合環(huán)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明提供的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。參見(jiàn)圖1，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種自動(dòng)調(diào)諧激射腔，包括激射腔腔體201、中央處理器202、含有大量原子的原子源203、用于控制原子源203發(fā)射原子束速度的控速模塊204、用于控制腔體201工作溫度的溫度控制模塊205、用于控制腔體201工作磁場(chǎng)強(qiáng)度的磁場(chǎng)控制模塊206、用于控制腔體201工作頻率的腔頻調(diào)整模塊207、用于對(duì)腔體201中振蕩頻率信號(hào)進(jìn)行測(cè)量的測(cè)頻模塊208、用于屏蔽外界磁場(chǎng)的磁屏模塊209及頻率參考源210。其中，中央處理器202依次與控速模塊204、溫度控制模塊205、磁場(chǎng)控制模塊206、腔頻調(diào)整模塊207、測(cè)頻模塊208連接?？厮倌K204與原子源203連接。腔體201上開(kāi)設(shè)有腔孔，原子源203發(fā)射的原子束通過(guò)腔孔進(jìn)入腔體201內(nèi)部。溫度控制模塊205與磁屏模塊209連接。磁場(chǎng)控制模塊206與腔體201連接。腔頻調(diào)整模塊207與腔體201連接。腔體201置于磁屏模塊209內(nèi)部，并與測(cè)頻模塊208連接。測(cè)頻模塊208與頻率參考源210連接。本實(shí)施例中，控速模塊204是離子泵。其中，通過(guò)中央處理器202控制離子泵，進(jìn)而控制原子源203發(fā)射原子束按照一定流量速度射入腔體201內(nèi)部。本實(shí)施例中，磁場(chǎng)控制模塊206包括漆包線(xiàn)、恒流源。其中，漆包線(xiàn)纏繞在腔體201外壁上，并與恒流源連接。同時(shí)，恒流源與中央處理器202連接。中央處理器202通過(guò)控制恒流源大小，進(jìn)而通過(guò)漆包線(xiàn)控制腔體201內(nèi)部磁場(chǎng)強(qiáng)弱。優(yōu)選地，漆包線(xiàn)纏繞在腔體201外壁呈螺旋管型。本實(shí)施例中，磁屏模塊209是由特殊材質(zhì)構(gòu)成的金屬罩，用于屏蔽外界磁場(chǎng)變化量的引入。其中，金屬罩上開(kāi)設(shè)有位置與腔孔相適配的通孔，用于原子束的進(jìn)入。本實(shí)施例中，腔頻調(diào)整模塊207包括變?nèi)荻O管。中央處理器202通過(guò)改變變?nèi)荻O管的電容大小，進(jìn)而控制腔體201調(diào)諧頻率值。本實(shí)施例中，溫度控制模塊205包括熱敏電阻。中央處理器202通過(guò)熱敏電阻控制金屬罩內(nèi)部工作溫度。使腔體201能夠?qū)崿F(xiàn)在恒溫條件下進(jìn)行工作。同時(shí)，溫度控制模塊205將腔體201內(nèi)部實(shí)時(shí)溫度反饋給中央處理器202。本實(shí)施例中，測(cè)頻模塊208通過(guò)頻率參考源210連接，在高穩(wěn)定度的頻率參考源210作為外部參考時(shí)基的前提下，對(duì)從腔體201中獲得的振蕩頻率信號(hào)進(jìn)行頻率測(cè)量，并將測(cè)量結(jié)果傳輸至中央處理器202。優(yōu)選地,頻率參考源210是原子鐘。優(yōu)選地，腔體210是由玻璃材質(zhì)構(gòu)成的泡狀結(jié)構(gòu)，并通過(guò)耦合環(huán)SI與測(cè)頻模塊208連接。下面，通過(guò)對(duì)本發(fā)明實(shí)施例提供的一種自動(dòng)調(diào)諧激射腔具體操作原理及方法作詳細(xì)說(shuō)明以支持本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題。Pl :本實(shí)施例通過(guò)中央處理器202控制離子泵，進(jìn)而控制原子源203產(chǎn)生一定的原子束流量速度V (例如V1、V2…)，通過(guò)改變進(jìn)入腔體201的原子束的流量速度，將導(dǎo)致腔體201內(nèi)部的原子自旋交換碰撞馳豫時(shí)間，從而改變?cè)泳€(xiàn)寬，這將引起激射腔Q值的改變，最終引起耦合環(huán)處獲得的振蕩信號(hào)頻率發(fā)生變化，本實(shí)施例通過(guò)測(cè)頻模塊208可以獲得具體的頻率變化值大小W。

P2 :本實(shí)施例同時(shí)通過(guò)中央處理器202改變腔頻調(diào)整模塊207中變?nèi)荻O管的電容值，進(jìn)而改變激射腔的調(diào)諧頻率F，例如F1、F2……P3 :本實(shí)施例中對(duì)于Pl操作，通過(guò)改變V值進(jìn)而改變?cè)泳€(xiàn)寬的范圍會(huì)受到很大程度的限制，為了擴(kuò)大原子線(xiàn)寬的變化范圍，本實(shí)施例通過(guò)中央處理器202控制磁場(chǎng)控制模塊206中的恒流源輸出電流值I大小，例如11、12…，進(jìn)而改變激射腔腔體201中磁場(chǎng)SO的強(qiáng)弱，這將導(dǎo)致原子塞曼躍遷變化，從而改變?cè)泳€(xiàn)寬。為方便起見(jiàn)，本實(shí)施例中將操作P1、操作P3引起的原子線(xiàn)寬變化表示為《，例如《1、 2-P4 :本實(shí)施例通過(guò)中央處理器202控制離子泵以及磁場(chǎng)控制模塊206，獲得某一固定的原子線(xiàn)寬值《 I。此時(shí)，中央處理器202改變腔頻調(diào)整模塊207中變?nèi)荻O管的電容值，從而獲得一組激射腔諧振頻率值Fl、F2、F3…。同時(shí)，測(cè)頻模塊208分別對(duì)原子線(xiàn)寬值《1、不同激射腔諧振頻率值F1、F2、F3…時(shí)的耦合環(huán)處振蕩信號(hào)頻率進(jìn)行測(cè)量，獲得一組W值(屯11、屯12、屯13…)。改變?cè)泳€(xiàn)寬值為《2，通過(guò)上述方法，使激射腔諧振頻率值F也按照上述一樣大小的值F1、F2、F3…進(jìn)行改變，將獲得另一組W值(屯21、屯22、W23…)。通過(guò)上述操作數(shù)值繪制圖2，通過(guò)原子線(xiàn)寬值《1曲線(xiàn)與原子線(xiàn)寬值為《 2曲線(xiàn)找到一個(gè)合適的激射腔調(diào)諧頻率值Fo，這點(diǎn)上不同的原子線(xiàn)寬值《對(duì)應(yīng)的激射腔輸出振蕩信號(hào)頻率W將相同，即克服了由于各種原因?qū)е碌那惑w201中原子線(xiàn)寬的變化而引起振蕩輸出信號(hào)頻率的變化。P5 :在上述確定了具體的激射腔調(diào)諧頻率值Fo的基礎(chǔ)上，本實(shí)施例通過(guò)中央處理器202控制溫度控制模塊205，進(jìn)而改變腔體201內(nèi)部工作環(huán)境溫度T (例如Tl、T2…)，同時(shí)按照P4操作方法同樣進(jìn)行操作繪制圖3，進(jìn)而根據(jù)繪制曲線(xiàn)找到一個(gè)合適的激射腔工作環(huán)境溫度值To，這點(diǎn)上不同的原子線(xiàn)寬值《對(duì)應(yīng)的激射腔輸出振蕩信號(hào)頻率W將相同，SP克服了由于溫度的變化而引起振蕩輸出信號(hào)頻率的變化。本實(shí)施例中，圖2、圖3中的原子線(xiàn)寬曲線(xiàn)斜率只是一個(gè)參考，不同的系統(tǒng)將有不同的曲線(xiàn)斜率值。本發(fā)明提供的一種自動(dòng)調(diào)諧激射腔，包括激射腔腔體201、中央處理器202、原子源203、控速模塊204、溫度控制模塊205、磁場(chǎng)控制模塊206、腔頻調(diào)整模塊207、測(cè)頻模塊208、磁屏模塊209及頻率參考源210。其中，中央處理器202依次與控速模塊204、溫度控制模塊205、磁場(chǎng)控制模塊206、腔頻調(diào)整模塊207、測(cè)頻模塊208連接?？厮倌K204與原子源203連接。腔體201上開(kāi)設(shè)有腔孔，原子源203發(fā)射的原子束通過(guò)腔孔進(jìn)入腔體201內(nèi)部。溫度控制模塊與205磁屏模塊209連接。磁場(chǎng)控制模塊206與腔體201連接。腔頻調(diào)整模塊207與腔體201連接。腔體201置于磁屏模塊209內(nèi)部，并與測(cè)頻模塊208連接。測(cè)頻模塊208與頻率參考源210連接。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易操作、準(zhǔn)確度高的特點(diǎn)。最后所應(yīng)說(shuō)明的是，以上具體實(shí)施方式
僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種自動(dòng)調(diào)諧激射腔，其特征在于，包括激射腔腔體(201)、中央處理器(202)、原子源(203)、用于控制所述原子源(203)發(fā)射原子束速度的控速模塊(204)、用于控制所述腔體(201)工作溫度的溫度控制模塊(205)、用于控制所述腔體(201)工作磁場(chǎng)強(qiáng)度的磁場(chǎng)控制模塊(206)、用于控制所述腔體(201)工作頻率的腔頻調(diào)整模塊(207)、用于對(duì)所述腔體(201)中振蕩頻率信號(hào)進(jìn)行測(cè)量的測(cè)頻模塊(208)、用于屏蔽外界磁場(chǎng)的磁屏模塊(209)及頻率參考源(210)； 所述中央處理器(202)依次與所述控速模塊(204)、所述溫度控制模塊(205)、所述磁場(chǎng)控制模塊(206)、所述腔頻調(diào)整模塊(207)、所述測(cè)頻模塊(208)連接； 所述控速模塊(204)與所述原子源(203)連接； 所述腔體(201)上開(kāi)設(shè)有腔孔，所述原子源(203)發(fā)射的原子束通過(guò)所述腔孔進(jìn)入所述腔體(201)內(nèi)部； 所述溫度控制模塊(205)與所述磁屏模塊(209)連接； 所述磁場(chǎng)控制模塊(206)與所述腔體(201)連接； 所述腔頻調(diào)整模塊(207)與所述腔體(201)連接； 所述腔體(201)置于所述磁屏模塊(209 )內(nèi)部，并與所述測(cè)頻模塊(208 )連接； 所述測(cè)頻模塊(208)與所述頻率參考源(210)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述自動(dòng)調(diào)諧激射腔，其特征在于所述控速模塊(204)是離子泵； 所述離子泵通過(guò)所述中央處理器(202)控制所述原子源(203)發(fā)射原子束的流量速度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述自動(dòng)調(diào)諧激射腔，其特征在于，所述磁場(chǎng)控制模塊(206)包括漆包線(xiàn)、恒流源； 所述漆包線(xiàn)纏繞在所述腔體(201)外壁上，并與所述恒流源連接； 所述恒流源與所述中央處理器(202)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述自動(dòng)調(diào)諧激射腔，其特征在于所述磁屏模塊(209)是金屬罩； 所述金屬罩上開(kāi)設(shè)有位置與所述腔孔相適配的通孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述自動(dòng)調(diào)諧激射腔，其特征在于，所述腔頻調(diào)整模塊(207)包括變?nèi)荻O管； 所述中央處理器(202)通過(guò)所述變?nèi)荻O管控制所述腔體(201)調(diào)諧頻率值。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述自動(dòng)調(diào)諧激射腔，其特征在于，所述溫度控制模塊(205)包括熱敏電阻； 所述中央處理器(202 )通過(guò)所述熱敏電阻控制所述金屬罩內(nèi)部工作溫度。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述自動(dòng)調(diào)諧激射腔，其特征在于 所述測(cè)頻模塊(208)在高穩(wěn)定度的頻率參考源(210)作為外部參考時(shí)基的前提下，對(duì)從所述腔體(201)中獲得的振蕩頻率信號(hào)進(jìn)行頻率測(cè)量，并將測(cè)量結(jié)果傳輸至所述中央處理器(202)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述自動(dòng)調(diào)諧激射腔，其特征在于 所述頻率參考源(210)是原子鐘。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述自動(dòng)調(diào)諧激射腔，其特征在于所述腔體(201)是由玻璃材質(zhì)構(gòu)成的泡狀結(jié)構(gòu)，并通過(guò)耦合環(huán)(SI)與所述測(cè)頻模塊(209 )連接。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種自動(dòng)調(diào)諧激射腔，包括激射腔腔體201、中央處理器202、原子源203、控速模塊204、溫度控制模塊205、磁場(chǎng)控制模塊206、腔頻調(diào)整模塊207、測(cè)頻模塊208、磁屏模塊209及頻率參考源210。其中，中央處理器202依次與控速模塊204、溫度控制模塊205、磁場(chǎng)控制模塊206、腔頻調(diào)整模塊207、測(cè)頻模塊208連接?？厮倌K204與原子源203連接。腔體201上開(kāi)設(shè)有腔孔，原子源203發(fā)射的原子束通過(guò)腔孔進(jìn)入腔體201內(nèi)部。溫度控制模塊與205磁屏模塊209連接。磁場(chǎng)控制模塊206與腔體201連接。腔頻調(diào)整模塊207與腔體201連接。腔體201置于磁屏模塊209內(nèi)部，并與測(cè)頻模塊208連接。測(cè)頻模塊208與頻率參考源210連接。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易操作、準(zhǔn)確度高的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)H03L7/26GK103067003SQ201210551209
公開(kāi)日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2012年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月17日
發(fā)明者雷海東 申請(qǐng)人:江漢大學(xué)