[发明专利]一种气室核自旋弛豫测试装置

说明书

本发明属于原子传陀螺技术领域，具体公开了一种气室核自旋弛豫测试装置，包括固定加热结构、光学结构、三维磁线圈和磁屏蔽桶，所述的固定加热结构设于三维磁线圈的中心，所述的三维磁线圈固定设于磁屏蔽桶内，且三维磁线圈的中心与磁屏蔽桶的中心重合，光学结构设于固定加热结构上；该结构兼容不同大小和形状的气室进行测试，更换气室简便；通过高导热材料(氮化硼)，使气室受热均匀，并使电加热片位置远离气室，从而使电加热对气室的干扰磁场大幅降低。

技术领域

本发明属于原子传陀螺技术领域，具体涉及一种用于测定对气室内敏感介质的核自旋弛豫的气室核自旋弛豫测试装置。

背景技术

基于原子自旋特性的原子陀螺，主要包括核磁共振陀螺和SERF原子自旋陀螺，是新一代高性能陀螺仪，具有高精度、小体积的特点。气室是原子陀螺的核心部件，气室中含有敏感角运动的气态原子。原子在激光和磁场的操控下，具有集体的自旋状态(原子的自旋是原子本身具有一个微小的角动量，犹如在自转)，这种状态可以敏感角运动，并可以被高精度地检测出来。由于原子间的相互作用以及与气室壁的碰撞，原子的自旋将逐渐失去集体的自旋指向，这种自旋由具有统一朝向的状态变为杂乱状态的过程被称为弛豫。奇数核子数的惰性气体，如129Xe，是原子陀螺的主要敏感介质，其核自旋弛豫是影响传感器极限精度的主要因素，因此，对气室内敏感介质的核自旋弛豫进行有效测量是陀螺仪性能优化的重要途径。

气室核自旋弛豫测试装置需要满足对不同大小和形状气室测试的需要，能够对气室加热至工作温度，通过激光和磁场实现原子自旋状态的有效操控，并使测试核自旋弛豫信号具有高信噪比等。因此，气室核自旋测试装置的设计必须从结构、光路、磁场、温度等多方面进行考虑，使系统具有优良的性能，满足高效测试的需要。

发明内容

本发明的目的是提供一种气室核自旋弛豫测试装置，能够满足对不同大小和形状气室核自旋弛豫时间测试的需要，实现原子自旋状态的有效操控，进行原子气室的核自旋弛豫的准确、高效测试。

本发明的技术方案如下：

一种气室核自旋弛豫测试装置，包括固定加热结构、光学结构、三维磁线圈和磁屏蔽桶，所述的固定加热结构设于三维磁线圈的中心，所述的三维磁线圈固定设于磁屏蔽桶内，且三维磁线圈的中心与磁屏蔽桶的中心重合，光学结构设于固定加热结构上；

所述的固定加热结构包括导热体和设于导热体外部的保温层，所述的导热体包括内层导热体和外层导热体，内层导热体包括端塞和内层导热主体，端塞设于内层导热主体上加工的孔内，所述的内层导热主体内部安装气室，内层导热体和外层导热体的侧面均加工有位置对应的通光孔；保温层设于外层导热体的外部；

所述的光学结构包括托架、反射镜组、基座，所述托架固定安装于基座上，固定加热结构底部与基座固定连接，所述的托架套装在固定加热结构外，所述的反射镜组有两组，分别设于托架的两端，两端反射镜组的光学中心与所述的通光孔中心的位于同一水平高度。

在上述的一种气室核自旋弛豫测试装置中：所述的导热体外部设有加热片。

在上述的一种气室核自旋弛豫测试装置中：所述的内层导热体为柱体，柱体内设有内腔，内腔内放置气室。

在上述的一种气室核自旋弛豫测试装置中：所述的内腔底部为向外突出的球形，其球面直径与气室的球面直径相配，公差为0.5mm。

在上述的一种气室核自旋弛豫测试装置中：所述的内层导热体为柱体，柱体包括两部分，每部分设有安装槽，两部分上的安装槽合并形成内腔。

在上述的一种气室核自旋弛豫测试装置中：所述柱体的棱加工有倒角。

在上述的一种气室核自旋弛豫测试装置中：所述的三维磁线圈为圆柱形，可以产生三个正交方向的磁场。

在上述的一种气室核自旋弛豫测试装置中：所述的磁屏蔽桶为若干层高导磁材料制成的封闭圆桶，在圆柱上下底面加工通光孔。