[发明专利]一种原子束流控制机构

说明书

本发明涉及原子物理领域和测控技术领域，一种原子束流控制机构，主要包括挡片、旋转连接件、双向弯曲型压电陶瓷管、夹具、电极，所述旋转连接件为特氟龙材料且包括旋转轴孔、卡槽、铰链、插槽，所述挡片的末端为直径8毫米的圆，所述旋转连接件连接所述双向弯曲型压电陶瓷管，所述双向弯曲型压电陶瓷管后端连接有所述夹具、电极，通过电极加电压，使所述双向弯曲型压电陶瓷管产生位移，所述双向弯曲型压电陶瓷管长度40毫米；所述挡片与旋转连接件连接的一端两侧具有两个翼，所述旋转连接件一端两侧具有卡槽，将所述挡片上的两个翼折叠并箍住所述旋转连接件以能够固定，能够使控制机构的所述旋转连接件和所述挡片的总重量减少至0.40克。

技术领域

本发明涉及原子物理领域和测控技术领域，尤其是一种减少了干扰磁场、减少了开启/闭合挡板的响应时间、减轻了重量的一种原子束流控制机构。

背景技术

原子束流在很多原子物理实验中有重要应用，包括研究超冷原子的激光冷却等实验，在一些特殊需求的实验中，对原子束流的快速控制以及对某些不可避免的干扰效应的屏蔽是实验顺利进行的决定因素。为了控制原子束流，以前的方法通常是使用由步进电机、或伺服电机、或螺线管线圈、或气动设备驱动的机械挡板，但是，以上这些驱动方法存在的缺陷是：产生磁场从而干扰实验进行，又其运动部件重量过大而限制了挡板的开关速度，并引入机械振动而产生噪声影响实验；现有的装置中通常使用驱动器直接连接一个延伸臂的结构，其位移放大率即延伸臂末端位移与驱动器位移之比不够大，因此为了达到挡板在一定位移范围的开启/闭合的效果，驱动器要有较大位移，为了达到这个要求就必须加大驱动器体积，因此这种设计增加了仪器的重量，减小了仪器的刚度，又增加了不稳定性。

发明内容

为了解决上述问题，本发明改变现有挡板的延伸臂，而采用旋转臂，并采用在同样的体积条件下能有更大的位移的弯曲压电陶瓷管作为驱动器，结合杠杆系统来放大弯曲型压电陶瓷管的位移，能够避免产生干扰磁场。

本发明所采用的技术方案是：

所述一种原子束流控制机构主要包括挡片、旋转连接件、双向弯曲型压电陶瓷管、夹具、电极，所述旋转连接件为特氟龙材料且包括旋转轴孔、卡槽、铰链、插槽，所述挡片和所述旋转连接件组成旋转臂，实验中一束原子束流从一个炉子中发射出来并通过一个直径4毫米的孔，所述挡片的末端为直径8毫米的圆且能够挡住所述4毫米的孔，所述旋转连接件连接所述双向弯曲型压电陶瓷管，所述双向弯曲型压电陶瓷管后端连接有所述夹具、电极，通过所述电极对所述双向弯曲型压电陶瓷管加电压，使所述双向弯曲型压电陶瓷管产生位移，所述旋转轴孔位于所述旋转连接件中间，所述双向弯曲型压电陶瓷管是为所述挡片提供动力源的驱动器、且其长度40毫米，在所述双向弯曲型压电陶瓷管水平放置且一端固定的情况下，另一端可以向上或向下摆动最大位移2毫米，所述旋转连接件能够将所述双向弯曲型压电陶瓷管的摆动转换为所述挡片的旋转。

所述挡片与所述旋转连接件连接的一端两侧具有两个翼，所述旋转连接件一端两侧具有所述卡槽，将所述挡片上的两个翼折叠并箍住所述旋转连接件以能够固定，从而省掉了现有的螺栓固定连接，能够使控制机构的所述旋转连接件和所述挡片的总重量减少至0.40克，所述旋转连接件另一端具有所述插槽、且所述插槽内侧具有卡齿，所述铰链连接于所述旋转连接件上的插槽和所述旋转轴孔之间。

所述铰链为所述旋转连接件本体中1毫米宽的部分，能够弯曲；所述挡片是由厚度0.1毫米的薄不锈钢片制成且具有若干通孔；可以在横向轻微地弯曲所述挡片臂，以增加其在横向的刚度。

所述旋转连接件的绝缘性能够防止由于长时间使用导致的所述双向弯曲型压电陶瓷管表面的绝缘层脱落而造成的所述双向弯曲型压电陶瓷管电极短路，又由于所述旋转连接件的表面较光滑，可以减少所述旋转连接件和不锈钢的旋转轴之间的摩擦而引起的机械振动和冲击，因此所述旋转连接件提供了软接触条件，能够延长所述双向弯曲型压电陶瓷管的使用寿命。

本发明的有益效果是：