[发明专利]一种冷原子数检测装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种冷原子数检测装置，属于原子光学检测技术领域。

背景技术

近三十年来，随着激光冷却和陷俘原子技术的发展，基于三维磁光阱技术可以直接从中性原子蒸汽中俘获并囚禁冷原子团，然后利用磁导引或不平衡光压等手段得到低速和高通量的冷原子束流。和热原子束相比，冷原子束的速度更小，其相应的德布罗意波长更大，在原子干涉中可以获得更大的灵敏度，因此冷原子束在原子频标，精密测量，惯性导航及玻色爱因斯坦凝聚等领域得到了广泛的应用。

当用一束频率和原子跃迁共振的激光在冷原子束传播方向的垂直方向上进行照射时，原子将从基态受激跃迁到激发态，由于自发辐射作用，处于激发态的原子向空间辐射荧光回到基态。通过在激光和原子束平面的垂直方向上放置荧光检测装置，将荧光聚集并成像到一个快速响应的光电探测器上，然后经过后续的信号放大和处理，便可以得到冷原子束的通量、速度分布及发散角等特性参数。

一般的荧光检测装置由多个透镜组合而成，通过将透镜安装在合适的位置上，然后从原子束的垂直方向一侧收集荧光。由于透镜较多，使得整个光路结构比较复杂，不易调节，而且通过多个透镜后会损失一部分荧光，降低探测器收集到的信号信噪比。此外，探测器的位置通常是固定或者不能多维调节的，从而很难找到荧光最强的位置，降低了检测精度。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，提出了一种简单实用、便于调节的冷原子数检测装置。

一种冷原子数检测装置，包括第一法兰、第一精密螺杆、第二精密螺杆、第一探测器安装板、第一探测器、第一调节筒、第一镜筒连接筒、第二透镜支座、第二平凸透镜、第二透镜压紧片、第一透镜压紧片、第一平凸透镜、第一透镜支座、第一连接板、第一石英玻璃窗、第四连接板、第四石英玻璃窗、第二连接板、第二石英玻璃窗、第三连接板、第三石英玻璃窗、第三透镜支座、第三平凸透镜、第三透镜压紧片、第四透镜压紧片、第四平凸透镜、第四透镜支座、第二调节筒、第二镜筒连接筒、第二探测器、第二探测器安装板、第三精密螺杆、第四精密螺杆、第二法兰、连接支架、反射镜、反射镜镜架、第五精密螺杆、转接光筒、光学狭缝、第六精密螺杆、扩束光筒、扩束透镜、1/4波片、第一偏振分束镜、1/2波片、第二偏振分束镜、第三法兰、探测腔；

第一连接板、第二连接板、第三连接板、第四连接板均为中间设有通孔结构；

探测腔上、下、左、右表面分别设有第一石英玻璃窗、第二石英玻璃窗、第三石英玻璃窗、第四石英玻璃窗；

扩束光筒一端连接光学狭缝，另一端设有1/4波片，扩束透镜位于扩束光筒内，扩束透镜位于1/4波片的左侧，第一偏振分束镜固定在1/4波片的右侧，1/2波片位于第一偏振分束镜下侧，第二偏振分束镜固定在1/2波片下侧；

光学狭缝的中心设有宽度可调的狭缝，光学狭缝另一侧固定连接转接光筒一端；转接光筒的另一端与第四连接板相连，第四连接板固定在探测腔的右表面；

反射镜安装在反射镜镜架上，反射镜能够调节反射角度，反射镜通过连接支架连接第三连接板，第三连接板与探测腔连接，反射镜位于第四石英玻璃窗的左侧，表面镀有增反膜；

在探测腔的上表面和下表面方向分别安装有荧光收集透镜组，上下为对称结构；

在上表面的荧光收集透镜组合中，第一镜筒连接筒一端通过第一连接板和探测腔上端相连接，另外一端设有螺纹，与第一调节筒相互耦合；

第一镜筒连接筒内部设有第一透镜支座和第二透镜支座，第一透镜支座位于靠近探测腔一端，第一平凸透镜固定在第一透镜支座上，第二平凸透镜固定在第二透镜支座上，第一平凸透镜的平面向下，凸面向上，第二平凸透镜的凸面向下，平面向下；

第一探测器安装在第一探测器安装板上，第一探测器安装板位于第一调节筒的顶端；

在下表面的荧光收集透镜组合中，第二镜筒连接筒一端通过第二连接板和探测腔下端相连接，另外一端设有螺纹，与第二调节筒相互耦合；

第二镜筒连接筒内部设有第三透镜支座和第四透镜支座，第三透镜支座位于靠近探测腔一端，第三平凸透镜固定在第三透镜支座上，第四平凸透镜固定在第四透镜支座上，第三平凸透镜的平面向上，凸面向下，第四平凸透镜的凸面向上，平面向下；

第二探测器安装在第二探测器安装板上，第二探测器安装板位于第二调节筒的底端。

本发明的优点在于：

（1）结构简单，操控方便；

（2）可实现探测器位置的三维调节，利于冷原子荧光信号的检测；

（3）模块化设计，可方便地用于不同检测系统的冷原子数检测；