一种用于抑制可搬运光钟黑体辐射频移的装置

本技术属于光钟，具体涉及到一种用于抑制可搬运光钟黑体辐射频移的装置，适用于光钟，原子干涉仪等量子传感器领域。

背景技术：

1、近年来，光钟的稳定度和不确定度都已远超作为一级频率标准的铯原子喷泉钟，为了加快对国际单位“秒”的重新定义，光钟之间的相互比对显得尤为迫切。如果开展本地的两套光钟比对，可以直接比对或者通过光梳频率传递进行拍频比对；但是对于异地的两种套钟，只能通过光纤链路或者卫星链路来完成比对。而可搬运光钟提供了一种新的比对手段。要实现高精度的光钟比对，则要求可搬运光钟的具备很高的稳定度和较低的不确定度。

2、相对于实验室的光钟，可搬运光钟设计小巧，但是黑体辐射频移仍然是影响光钟不确定度的一个重要因素，而黑体辐射频移不仅与绝对温度有关还与温度的梯度有关。因可搬运光钟受限于体积功耗等的紧凑型设计要求，不便采用在科学实验腔内放置黑体辐射屏蔽腔的方案。因为在可搬运光钟的科学实验腔内放置黑体辐射屏蔽腔，必然会增加科学实验腔的体积，维持同样的磁场梯度相应会引起冷原子系统磁场电流的增加，发热散热等一系列问题。如果采用低温物理系统来改善黑体辐射频移也是一种有效的方式，但是低温系统的维持将导致系统更为复杂而且增加功耗。因此，设计一套功耗低，结构简单的装置，给可搬运光钟系统的冷原子区域提供一个温度稳定且分布均匀的接近理想的黑体辐射环境，用于抑制可搬运光钟黑体辐射频移显得极其重要。本实用新型在满足可搬运光钟的设计要求下，设计了一种用于抑制可搬运光钟黑体辐射频移的装置。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于提供一种用于抑制可搬运光钟黑体辐射频移的装置，将可搬运光钟系统的科学实验腔放置于一个主动控温隔热的装置内，通过控制该装置内部的温度，使光钟系统的科学实验腔处于一个温度稳定均匀的环境中，从而抑制可搬运光钟的黑体辐射频移。

2、本实用新型的上述目的通过以下技术手段实现：

3、一种用于抑制可搬运光钟黑体辐射频移的装置，包括长方体腔体，长方体腔体包括长方体的隔热框架和固定在隔热框架各个外侧面的面板，可搬运光钟真空物理系统的实验腔设置在隔热框架内，面板的内表面设置有热敏电阻，面板的外表面上设置有加热膜，加热膜的外表面及没有设置加热膜的面板的外表面上设置有保温棉，加热膜与热敏电阻分别与温度控制系统连接。

4、所述面板的材质为铝，面板包括左面板，右面板，顶面板，底面板，前面板及后面板，左面板，右面板，顶面板，底面板，前面板及后面板的内表面均设置有碳纳米管粘结胶涂层，热敏电阻设置在前面板或后面板的内表面中心位置的碳纳米管粘结胶涂层上。

5、所述碳纳米管粘结胶涂层的热辐射系数为0.92以上，接近理想黑体的热辐射环境，当温度发生变化时，可以通过热辐射很快的平衡装置内的温度，使得装置内部可搬运光钟的冷原子区域形成一个温度稳定且均匀分布的环境，温度起伏小于100mk。光钟的黑体辐射频移取决于冷原子区域的绝对温度和温度起伏，本实用新型能有效抑制黑体辐射频移的不确定度。

6、所述前面板和后面板的外表面上均设置有加热膜，加热膜为聚酰亚胺电加热膜，加热膜上设置有背胶，所述前面板和后面板的外表面设置的加热膜单位面积的电阻值相等。加热膜的电阻值为5欧姆，优良的导电性能不易积累静电且易于适应温度控制系统的带负载能力，加热膜保证装置内的温度高于外部环境温度2k到5k。

7、所述保温棉的内表面设置有背胶，外表面设置有铝膜。背胶便于保温棉黏贴，外表面的铝膜可以降低外部环境的扰动，对装置内部起到保温作用。

8、所述隔热框架为长方体，包括镂空顶板、4根竖直立柱及4条下层水平棱，镂空顶板的4个边构成上层矩形框的4条水平棱，4条下层水平棱首尾固接形成下层矩形框，竖直立柱的顶端和底端分别与上层矩形框和下层矩形框的纵向对应的角部固接，可搬运光钟真空物理系统的实验腔的支撑杆依次穿过隔热框架的底面、底面板、设置在底面板外表面的保温棉、以及铝膜，搬运光钟真空物理系统的其中一个连接导管穿过隔热框架的左侧面、左面板、设置在左面板外表面的保温棉、以及铝膜；所述镂空顶板的内表面设置有多个与可搬运光钟真空物理系统的实验腔的连接导管连接的固定组件。

9、当隔热框架固定于可搬运光钟真空物理系统的科学实验腔上，隔热框架在与可搬运光钟真空物理系统接触的地方起到一定的隔热效果，未包裹在长方体腔体内的可搬运光钟真空物理系统受外界温度的影响，但是科学实验腔的温度受到本装置的作用，外界温度的影响被抑制，使得科学实验腔感受到的温度稳定，从而抑制了可搬运光钟的黑体辐射频移。

10、所述固定组件包括固定杆、第一半卡箍以及第二半卡箍，固定杆的上端固定在镂空顶板的下表面，固定杆的下端与第一半卡箍固定连接，第一半卡箍以及第二半卡箍组成固定卡箍，固定卡箍卡设在搬运光钟真空物理系统的连接导管上。

11、所述固定杆的材质为聚醚醚酮，第一半卡箍及第二半卡箍的材质为聚醚醚酮，第一半卡箍与第二半卡箍之间采用塑料螺钉固定。

12、所述隔热框架的左侧面的两个竖直立柱之间设置有水平撑条，右侧面的两个竖直立柱之间设置有水平撑条，底面的一对相对的下层水平棱之间设置有水平撑条。

13、所述镂空顶板、竖直立柱、下层水平棱及水平撑条的材质均为聚醚醚酮。

14、本实用新型相对于现有技术，具有以下有益效果：

15、可搬运光钟真空物理系统的科学实验腔处于长方体腔体内部，长方体腔体长方体的隔热框架和固定在隔热框架各个外侧面的面板，面板外侧设置有保温棉，在隔热框架和保温棉等的隔热作用下，通过加热膜将本装置内部的温度稳定在高于环境温度的某一设置温度值，在碳纳米管粘结胶涂层的作用下，装置内部的温度起伏明显受到抑制，当环境温度起伏2k时，装置内部的温度起伏在100mk以内，从而抑制了可搬运光钟的黑体辐射频移。

1.一种用于抑制可搬运光钟黑体辐射频移的装置，包括长方体腔体，其特征在于，长方体腔体包括长方体的隔热框架（1）和固定在隔热框架（1）各个外侧面的面板（3），可搬运光钟真空物理系统的实验腔设置在隔热框架（1）内，面板（3）的内表面设置有热敏电阻，面板（3）的外表面上设置有加热膜（4），加热膜（4）的外表面及没有设置加热膜（4）的面板（3）的外表面上设置有保温棉（5），加热膜（4）与热敏电阻分别与温度控制系统连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于抑制可搬运光钟黑体辐射频移的装置，其特征在于，所述面板（3）的材质为铝，面板（3）包括左面板，右面板，顶面板，底面板，前面板及后面板，左面板，右面板，顶面板，底面板，前面板及后面板的内表面均设置有碳纳米管粘结胶涂层，热敏电阻设置在前面板或后面板的内表面中心位置的碳纳米管粘结胶涂层上。

3.根据权利要求2所述的一种用于抑制可搬运光钟黑体辐射频移的装置，其特征在于，碳纳米管粘结胶涂层的热辐射系数为0.92以上。

4.根据权利要求2所述的一种用于抑制可搬运光钟黑体辐射频移的装置，其特征在于，所述前面板和后面板的外表面上均设置有加热膜（4），加热膜（4）为聚酰亚胺电加热膜，加热膜（4）上设置有背胶，所述前面板和后面板的外表面设置的加热膜（4）单位面积的电阻值相等。

5.根据权利要求1所述的一种用于抑制可搬运光钟黑体辐射频移的装置，其特征在于，所述保温棉（5）的内表面设置有背胶，外表面设置有铝膜。

6.根据权利要求5所述的一种用于抑制可搬运光钟黑体辐射频移的装置，其特征在于，所述隔热框架（1）为长方体，包括镂空顶板（101）、4根竖直立柱（102）及4条下层水平棱（103），镂空顶板（101）的4个边构成上层矩形框的4条水平棱，4条下层水平棱（103）首尾固接形成下层矩形框，竖直立柱（102）的顶端和底端分别与上层矩形框和下层矩形框的纵向对应的角部固接，可搬运光钟真空物理系统的实验腔的支撑杆依次穿过隔热框架（1）的底面、底面板、设置在底面板外表面的保温棉（5）、以及铝膜，搬运光钟真空物理系统的其中一个连接导管穿过隔热框架（1）的左侧面、左面板、设置在左面板外表面的保温棉（5）、以及铝膜；所述镂空顶板（101）的内表面设置有多个与可搬运光钟真空物理系统的实验腔的连接导管连接的固定组件（2）。

7.根据权利要求6所述的一种用于抑制可搬运光钟黑体辐射频移的装置，其特征在于，所述固定组件（2）包括固定杆（201）、第一半卡箍（202）以及第二半卡箍（203），固定杆（201）的上端固定在镂空顶板（101）的下表面，固定杆（201）的下端与第一半卡箍（202）固定连接，第一半卡箍（202）以及第二半卡箍（203）组成固定卡箍，固定卡箍卡设在搬运光钟真空物理系统的实验腔的连接导管上。

8.根据权利要求7所述的一种用于抑制可搬运光钟黑体辐射频移的装置，其特征在于，所述固定杆（201）的材质为聚醚醚酮，第一半卡箍（202）及第二半卡箍（203）的材质为聚醚醚酮，第一半卡箍（202）与第二半卡箍（203）之间采用塑料螺钉固定。

9.根据权利要求7所述的一种用于抑制可搬运光钟黑体辐射频移的装置，其特征在于，所述隔热框架（1）的左侧面的两个竖直立柱（102）之间设置有水平撑条（104），右侧面的两个竖直立柱（102）之间设置有水平撑条（104），底面的一对相对的下层水平棱（103）之间设置有水平撑条（104）。

10.根据权利要求9所述的一种用于抑制可搬运光钟黑体辐射频移的装置，其特征在于，所述镂空顶板（101）、竖直立柱（102）、下层水平棱（103）及水平撑条（104）的材质为聚醚醚酮。