[发明专利]去除原子在塞曼冷却窗口沉积的方法、装置和系统

说明书

技术领域

本发明涉及原子光钟技术领域，特别是指一种在锶原子光钟中去除原子在塞曼冷却窗口沉积的方法、装置和系统。

背景技术

目前，国际上的时间频率标准是由铯(Cs)原子喷泉钟提供的，而应用锶(Sr)原子做成的光钟具有更高的准确度和稳定度，因此原子光钟是当前世界上研究的热点。

原子光钟系统的结构如图1所示。锶元素放置在原子炉101中，原子炉中有一准直装置102，加热原子炉，原子便以束流的形式从原子炉中射出，经过塞曼减速器103后在磁场和六束光组成的磁光阱(MOT)104中进行囚禁，进而进行频率探测。

与原子束正相对的地方有一个玻璃窗口，称为塞曼冷却窗口105，用来入射塞曼冷却光。在磁光阱还没有工作的时候，热原子会直接打到冷的玻璃窗105上，在玻璃窗口105上迅速沉积，污染窗口，从而使光的透过率大大降低，造成对原子冷却和囚禁的不利影响。在实际实验中，即使磁光阱104正常工作，还是有一部分原子会到达窗口105；并且无论如何，所用的原子，即被捕获囚禁的原子只是几种同位素中的一种，无用的同位素原子都会到达窗口105。

现有技术普遍应用的方法是窗口加热法，对玻璃窗口加热，让窗口保持在较高的温度，原子在热的窗口上沉积便非常少了，因此能够保证窗口的清洁。一般采用加热带或者是利用光照加热，如利用加热带，加热带被缠绕在窗口法兰上；如利用光照加热的时候，光被聚焦在窗口的中心处。

加热法是被动方法，需要加热窗口，但是MOT区域需要低温，因此高温窗口会对MOT区有影响，并且若采用光照加热时，少量光会通过窗口入射进MOT区，对MOT信号的采集有强烈的干扰并产生光频移。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种锶原子光钟中去除原子在塞曼冷却窗口沉积的方法、装置和系统，更好地解决在原子光钟中原子在塞曼冷却窗口上的沉积造成的窗口玻璃污染问题。

基于上述目的本发明提供的一种锶Sr原子光钟系统中去除原子在塞曼冷却窗口沉积的方法，所述锶原子光钟系统中，在原子束方向上成直线依次布设有用于发射原子束的原子炉、用于囚禁原子的磁光阱以及塞曼冷却窗口，其中，

在除所述磁光阱以外的从所述原子炉的发射口到所述塞曼冷却窗口之间的至少一处区域内，用与待清除原子共振的激光沿一角度对原子束运动路径进行照射以使原子最终无法到达塞曼冷却窗口。

可选的，该方法如果所述照射光多于一束，各束照射激光在不同位置沿同一方向进行照射，或者在不同位置沿不同但非相反的方向照射，或者在同一位置沿不同但非相反的方向照射。

可选的，该方法所述照射光通过所述锶原子光钟系统中用作二维准直的窗口进行照射。

可选的，该方法当所述照射的区域为从所述原子炉的发射口到所述磁光阱入口之间时，所述照射光为与⁸⁷Sr以外其他同位素共振的激光；当所述照射的区域为从所述磁光阱出口到所述塞曼冷却窗口之间时，所述照射光为与锶原子所有高丰度同位素共振的激光，或其中一种高丰度同位素共振的激光。

可选的，该方法所述与⁸⁷Sr以外其他同位素共振的光为与⁸⁸Sr同位素共振的激光；所述与锶原子所有高丰度同位素共振的光为与⁸⁷Sr以及⁸⁶Sr和⁸⁸Sr共振的激光。

可选的，该方法所述照射的区域为：从所述原子炉的发射口到所述磁光阱入口之间，和从所述磁光阱出口到所述塞曼冷却窗口之间同时对原子运动路径进行照射。

可选的，该方法所述照射光照射方向与锶原子束运动的方向垂直。

可选的，该方法当所述照射的区域为从所述原子炉的发射口到所述磁光阱入口之间时，所述激光的中心波长为460.862nm，谱线宽度或扫描宽度为10MHz；

当所述照射的区域为从所述磁光阱出口到所述塞曼冷却窗口之间时，所述激光的中心波长为460.862nm，所述激光的谱线宽度或扫描宽度为百兆量级。

可选的，该方法当所述照射的区域为从所述原子炉的发射口到所述磁光阱入口之间时，所述照射光发射采用扫描方式，扫描范围10MHz，扫描速度至少为

当所述照射的区域为从所述磁光阱出口到所述塞曼冷却窗口之间时，所述照射光发射采用多频率光束合成方式。