[发明专利]小铷钟批量收铷装置

说明书

技术领域

本发明涉及原子频标，更具体的涉及一种小铷钟批量收铷装置。其操作简单，节约能耗，一次性收铷成功率高，易于铷灯泡和集成滤光共振泡的批量生产。

背景技术

被动型铷原子频标具有体积小、质量轻、功耗低、抗恶劣环境等特点，中短稳定度优于铯原子频标，准确度和漂移率满足一定的需求，被广泛应用于导航、测速、测距、时间同步和通信等军用和商用领域。

被动型铷原子频标由物理系统及电子线路两大部分组成，且物理系统是其核心部件，相当于整个锁频环路中的鉴频器。它提供一个频率稳定、线宽较窄的原子共振吸收线，电路部分正是通过将压控晶体振荡器的输出频率锁定在物理系统的原子共振吸收峰上而获得稳定的频率输出的。因此频标的性能指标主要由物理系统决定，其中灯泡和集成滤光共振泡中的充铷量决定了频标的寿命。为了确保频标的可靠性和高寿命，需在灯泡和集成滤光共振泡中充入足够多的金属铷，但多余的金属铷在泡身中会影响频标的性能指标。

无论是灯泡还是集成滤光共振泡中的金属只有极少一部分形成蒸汽原子，通常情况下绝大部分铷以液体状态凝结在玻璃泡内壁上，形成金属膜。在实验过程中，常常会遇到启动激励功率比较大且难以启辉的问题，其原因就是灯泡内壁形成了铷金属膜，使射频场短路。即使在谱灯发光以后，铷金属的存在也会使光强不稳定。因为金属膜是可以流动的，位置不确定。显然这会直接影响发光的稳定性。克服这种影响的方法是为铷灯泡和集成滤光泡人为设置一个“冷端”，使多余的铷处于温度较低的地方。为此我们必须在铷灯泡和集成滤光泡的二次封割后加道“赶铷”工序，将形成足够的饱和蒸汽压以外多余的铷金属存于玻璃泡的尾部，而不是凝结在其它地方，这对铷灯泡和集成滤光泡的稳定工作是至关重要的。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种小铷钟批量收铷装置，其操作简单，节约能耗，一次性收铷成功率高，易于铷灯泡和集成滤光共振泡的批量生产。

为实现上述目的，采用如下技术方案：

一种小铷钟批量收铷装置，包括烘箱、水箱、泡支架，其特征在于：

烘箱悬挂在机架的横梁上，烘箱上的卡槽卡在机架上的导轨中，通过钢丝和滑轮使得烘箱上下滑动；

烘箱的外壳是由1mm厚的不锈钢焊成框架，里面塞有48mm厚的石棉板。烘箱侧面有5个通孔，分别是两个螺纹加热管的电源电缆（4个孔），中间的一个孔是安装热电偶的；

螺纹加热管安装在烘箱内侧顶部，热电偶安装烘箱内侧侧面；单相调压器安装在机架的底板上；

单相调压器的电路连接示意图如图7所示，市电220V火线接在单相调压器上的A端，220V零线接在单相调压器的X端；单相调压器的a端和x端通过电缆与螺纹加热管连接；

水箱安装在机架的台面下；用塑料水管将冷水机的出水口连接水箱进水口，水箱出水口与冷水机的进水口相连，形成闭循环系统；水箱内设有一个进水槽和一个出水槽，分别在水箱的左右两侧；进水槽的高度比出水槽高2mm；

泡支架置于水箱中；泡支架包括支架框体、水槽柱、隔热层和泡固定卡；支架框体是由不锈钢制成；水槽柱焊在支架框体上，水槽柱有两排，每排15个；在支架框体上焊有12根不锈钢固定柱，固定柱顶端中心是深10mm的M3螺孔；用M3的螺钉将隔热层固定在固定柱上；

隔热层共有四层；从下往上，第一层是不锈钢固定层，第二层和第四层是玻璃纤维板，第二层和第四层中间夹着厚5mm左右的玻璃棉；泡固定卡置于第四层的玻璃纤维板上；

水槽柱由外壳层用不锈钢制成，其形状为圆柱体，柱体四周是水孔，中间填有吸水棉。

本发明由机架、烘箱、控温系统、水箱、闭循环冷水系统和泡支架五部分组成。其中控温系统由热电偶、单相调压器和螺纹加热管组成。

机架主要安装水箱和烘箱，使二者操作简单，结构稳定。

水箱是泡架的承载体，保证水位能到泡架的一定高度。

该系统为整套设备提供水温和水流可控，且进水出水可循环利用。

温度控制系统包括螺纹加热管、单相调压器、热电偶。用螺纹加热管对空气进行加热，其优点是升温快，发热均匀，散热性能好，热效率高，使用寿命长，成本低。用单相调压器对螺纹加热管上的电压进行调节，达到控温的效果。热电偶测量烘箱内的温度。

泡支架的作用有三，一是固定集成泡，二是将水温传递到泡尾，三是水箱和烘箱的温度隔离层。

与现有技术相比本发明具有如下优点和有益效果：