[发明专利]基于腔增强技术的双腔结构碱金属原子气室

说明书

本发明涉及一种基于腔增强技术的双腔结构碱金属原子气室，两个玻璃光学窗片之间分别焊接两端的硅片，中间焊接硅片，形成双腔结构的原子气室，中间的硅片与上部的玻璃光学窗片之间具有微型通道，左腔室底部的加热基底上放有碱金属单质或混合物，右腔室内上下分别设有反射镜，探测光在右气室内部进行多次反射，增长探测光与碱金属原子之间的作用距离，在塞曼效应机理的作用下探测光经过碱金属原子气室之后偏振面的偏转角将得到多倍的增大。本发明具有结构紧凑、碱金属原子纯度高、光与原子作用距离长、可实现微型化、便于构建、检测灵敏度高、检测信息量大、空间分辨率高、灵活性好、体积小、可实现小型化集成化、功能易于扩充、应用范围广等特点。

技术领域

本发明涉及一种基于腔增强技术的双腔结构碱金属原子气室，主要用于磁物探、磁导航、原子钟、无损检测、防伪技术、加密解密、刑侦、脑科学、心肺科学、生物磁学、生命医疗、生物技术、健康检测、疾病诊疗、人机交互、智能控制、行为组织、心理学、智慧感知等领域中的磁传感器。

背景技术

磁传感器指的是各种用于测量磁场的传感器，也可以称为磁力仪、高斯计，在国际单位制中描述磁场的物理量是磁感应强度，单位是特斯拉。在早期，电磁领域高斯单位盛行，因此磁强计也称为高斯计。磁感应强度是矢量，具有大小和方向特征，只测量磁感应强度大小的磁强计称为标量磁强计，而能够测量特定方向磁场大小的磁强计称为矢量磁强计，常见的磁力传感器有磁通门磁强计、磁阻磁强计、质子旋进磁强计、碱金属光泵磁强计等。磁力传感器在磁物探、磁导航、无损检测、防伪技术、加密解密、刑侦、脑科学、心肺科学、生物磁学、生命医疗、生物技术、健康检测、疾病诊疗、人机交互、智能控制、行为组织、心理学、智慧感知等领域应用广泛，随着改革领域的发展，对磁力传感器应能要求也急剧提高，目前在灵敏度上表现最好的磁力传感器为光学原子磁力传感器，在应用上对灵敏度要求很高的有磁物探、磁导航、脑科学等领域，所以原子磁力传感器构建至关重要，而原子磁力传感器中的碱金属原子气室是最为关键的部件，对磁力探测的灵敏度起决定作用，所以碱金属原子气室的设计显得尤为重要。

在先技术中，存在不同形状、尺寸和结构的碱金属原子气室，比如球形，立方体形，不规则多边形的单个腔体原子气室，并在气室内壁镀有抗原子弛豫的特殊膜层，同时在气室中充入缓冲气体，一般是惰性气体，氦气，氮气。目前还没有商业化的碱金属原子气室，因为对于气室结构的设计、气室的制备工艺、以及充入的原子气体成分等都仍处于不断地研究状态。所以，一个良好的实用的碱金属原子气室的设计需求显得更为迫切。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于腔增强技术的双腔结构碱金属原子气室，该双腔结构碱金属原子气室具有结构紧凑、碱金属原子纯度高、光与原子作用距离长、便于构建、灵敏度高、检测信息量大、空间分辨率高、灵活性好、体积小、可实现小型化集成化、功能易于扩充、应用范围广等特点；本发明可以多次反射增长探测光在原子气室中的光程，并利用双腔结构过滤碱金属原子杂质，能够很大程度地提高探测光偏振面的偏转角度，从而降低检测难度、提高检测灵敏度及分辨率。