[发明专利]一种碱金属原子气室及其制造方法

说明书

本发明属于光学精密加工技术，涉及一种碱金属原子气室及其制造方法。本发明碱金属原子气室制造方法，利用高形状精度的玻璃方管作为气室支架，然后键合2件高精度光学窗口形成高形状精度的碱金属原子气室，最后安装冲排气管，最终形成高形状精度的碱金属原子气室，具有加工精度高、对称性好、表面质量好的优点。

技术领域

本发明属于光学精密加工技术，涉及一种碱金属原子气室及其制造方法。

背景技术

原子气室作为角速率敏感单元，是核磁共振陀螺的核心部件。陀螺在原子气室中完成工作原子的制备、操控以及信号的检测，原子气室的性能从源头上决定了陀螺的性能。

常规原子气室制造通常采用玻璃吹制、激光焊接或熔接工艺，这些技术都涉及整体或局部高温，通过玻璃高温形变实现气室成型或密封，会导致气室内外结构非对称(结构尺寸误差超过0.3mm)、局域区域高温形变(特别是气室内腔的4个角)，一方面使气室安装精度低，另一方面气室的非对称结构会导致气室内极化原子产生的固有磁场无法完全抵消，引起磁共振线增宽，同时也会限制碱金属极化甚至惰性气体最终极化量级，必须通过新的结构和工艺方法来得到改善。

发明内容

本发明的目的：提供一种碱金属原子气室及其制造方法，提高碱金属原子气的形状精度。

一方面，本发明提供的技术方案是一种碱金属原子气室，

碱金属原子气室包括两个光学窗口1、气室支架2和冲排气管3，

气室支架2为长方体，气室支架2的顶面中心设置有方形通槽4，气室支架2的一侧面上设置有充排气孔5；

冲排气管3设置气室支架2有充排气孔5的侧面上，且冲排气管3与充排气孔5连通；

光学窗口1位于方形通槽4的两端。

进一步地，光学窗口1为长方体，光学窗口1为石英玻璃或高硼硅。

进一步地，冲排气管3为圆柱体，冲排气管3沿轴向方向设置有充排气孔6。

进一步地，冲排气管3上的充排气孔6要与气室支架上2的排气孔5对准连通。

进一步地，冲排气管3、气室支架2和光学窗口1的材质相同。

另一方面，提供碱金属原子气室的制造方法，制备以上结构的碱金属原子气室。利用键合技术将两个光学窗口1与事先加工好的气室支架2的两端依次键合，然后将冲排气管3安装在气室支架2的侧面。

进一步地，采用的键合技术包括光胶或低温键合。

进一步地，在光学窗口1与气室支架2的两端键合之后，且在安装冲排气管3之前，原子气室制造方法还包括：对键合好的工件进行固化；对工件外轮廓进行修形以提高工件的轮廓精度。

进一步地，采用的固化方法包括化学处理、真空处理或热处理中的一种或多种。

进一步地，采用的修形方法包括洗磨、研磨或抛光。

本发明的技术效果是：提供一种碱金属原子气室及其制造方法，简化气室制造流程，提高气室的形状精度，降低因气室形状不规整引入的磁场误差。本发明的一个实施例，经试验证明，气室尺寸误差优于0.01mm。

附图说明

图1是本发明碱金属原子气室的整体结构爆炸图；

图2是本发明碱金属原子气室支架的结构示意图；

图3是本发明碱金属原子气室排气管的结构示意图；

图4是本发明碱金属原子气室光学窗口安装完成后的示意图；

图5是本发明碱金属原子气室的整体结构示意图；