[发明专利]基于膜层增材加工的原子磁力传感器制备方法

权利要求书

1.一种基于膜层增材加工的原子磁力传感器制备方法，其特征在于，其步骤为：首先，基于微纳减材加工和3D材料增材加工原理，结合光控导电机理，根据所需磁场检测要求，进行磁力传感器微结构设计，在透明基底上加工出微纳微腔体阵列，每个微纳微腔体包括工作介质处藏区和磁力传感区，工作介质处藏区和磁力传感区相互连通，并且完成内部膜层加工；在微纳微腔体的工作介质处藏区加工处碱金属符合材料沉积点，进行气体注入和密封形成封闭微纳微腔体阵列；然后进行外部光电敏感膜层加工，构建光控导电层；再外部集成微小光源以及光电传感器，光源泵浦光源、加热光源和检测光源；利用全光原子磁力传感行为，进行时序控制，实现光泵浦光调控的高空间高时间分辨率磁场传感制备。

2.根据权利要求1所述的基于膜层增材加工的原子磁力传感器制备方法，其特征在于：采用磁传感器微结构布局设计模块(1)进行磁力传感器微结构设计，磁力传感器微结构设计包括微纳结构容积、原子气体浓度、磁检测灵敏度、动态范围、检测磁场矢量特性；并采用微结构减材加工模块(2)在透明基底上加工出微纳微腔体阵列，以及采用实时结构参数监控模块(3)对磁力传感器微结构参数进行动态监测，并反馈给微结构减材加工模块(2)，进行加工精度修正，得到基于透明基底具有磁传感器微结构的磁力传感器。

3.根据权利要求1所述的基于膜层增材加工的原子磁力传感器制备方法，其特征在于：基于原子磁力检测原理，采用微结构内部膜系加工模块(4)对微纳微腔体阵列内部进行膜层加工，包括光学吸热层和原子弛豫时间调控层，光学吸热层对特定波长光束吸收，实现光热转化，原子弛豫时间调控层改进原子量子特性，提高磁传感灵敏度；采用工作介质增材加工模块(5)在微腔体内工作介质处藏区加工处碱金属符合材料沉积点，提供原子工作介质。

4.根据权利要求1所述的基于膜层增材加工的原子磁力传感器制备方法，其特征在于：采用激光微腔体结构充气密封模块(6)对微纳微腔体阵列进行气体注入和密封工艺，密封过程中实时气体浓度监控模块(7)进行气压监测，并反馈给激光微腔体结构充气密封模块(6)，实现气体浓度和气压优化可控，气体为惰性气体，形成封闭微纳微腔体阵列。

5.根据权利要求1所述的基于膜层增材加工的原子磁力传感器制备方法，其特征在于：采用磁传感器外部膜系加工模块(8)在被封装好的微纳微腔体阵列外部加工光电敏感膜层，构建光控导电层，以及采用磁传感器外部光电元件集成模块(9)在微纳微腔体阵列外部集成微小光源和光电传感器、光源泵浦光源、加热光源、检测光源、光电控制光源，光电控制光源照射光控导电层，进行时序控制，加热光源照射到磁传感器微结构上的光学吸热层，利用热作用作用于原子工作介质，实现原子蒸汽，光源泵浦光源为圆偏振光束经过原子蒸汽实现光泵浦行为，检测光源经过原子蒸汽后被光电传感器检测，利用全光原子磁力传感行为，实现光泵浦光调控的高空间高时间分辨率磁场传感制备。

6.根据权利要求2所述的基于膜层增材加工的原子磁力传感器制备方法，其特征在于：所述的微结构减材加工模块(2)为激光加工模块或五轴金刚石车床。

7.根据权利要求1或2所述的基于膜层增材加工的原子磁力传感器制备方法，其特征在于：所述透明基底上加工出微纳微腔体阵列为平行平板空腔阵列。

8.根据权利要求3所述的基于膜层增材加工的原子磁力传感器制备方法，其特征在于：所述工作介质增材加工模块(5)的加工材料为碱金属复合材料。

9.根据权利要求5所述的基于膜层增材加工的原子磁力传感器制备方法，其特征在于：所述光控导电层设置在平行平板空腔阵列两个平行工作面。