一种应用于空间站的锶原子光钟物理系统的制作方法

技术特征：
1.一种应用于空间站的锶原子光钟物理系统，其特征在于，包括：异形腔体(1)，其内设置有用于加热锶样品产生锶原子气体的内加热原子炉(7)；mot腔体(2)，其外壁上设置有用于俘获锶原子的反亥姆霍兹线圈(9)和用于消除杂散磁场的剩磁补偿线圈(10)；塞曼减速器(3)，设置在所述异形腔体(1)和mot腔体(2)之间；所述塞曼减速器(3)包括两端分别与所述异形腔体(1)和mot腔体(2)密封连通的空心管道(4)，所述空心管道(4)的外壁上缠绕有多组减速器线圈(5)；所述内加热原子炉(7)包括设置在所述异形腔体(1)内的锶原子腔(701)，所述锶原子腔(701)内设置有用于固定锶样品的热电偶固定套(702)，锶原子腔(701)外壁上设置有加热丝(703)，锶原子腔(701)顶部设置有用于将锶原子气体按直线传输方式经过空心管道(4)送入mot腔体(2)内的准直器(8)；所述异形腔体(1)和mot腔体(2)上均设置有多个与各自内部连通的接口，二者均通过其中一个所述接口连通有用于形成真空的真空装置(11)；其余所述接口上密封连接有观察窗(12)，对准所述观察窗(12)安装有用于原子俘获和光信号探测的光机组件(13)。2.根据权利要求1所述的应用于空间站的锶原子光钟物理系统，其特征在于，所述空心管道(4)的长度为18cm、外径为14mm、内径为6mm，其外壁上套设有5块呈圆弧结构的线圈挡板(14)，两块相邻的所述线圈挡板(14)之间设置有一组所述减速器线圈(5)。3.根据权利要求2所述的应用于空间站的锶原子光钟物理系统，其特征在于，多组所述减速器线圈(5)从所述mot腔体(2)由近及远分别为第一减速器线圈(601)、第二减速器线圈(602)、第三减速器线圈(603)和第四减速器线圈(604)，所述第一减速器线圈(601)和第四减速器线圈(604)为15圈23层绕制结构，所述第二减速器线圈(602)和第三减速器线圈(603)为15圈10层绕制结构，所述减速器线圈(5)由直径为1.5mm的铜漆包线绕制而成。4.根据权利要求1所述的应用于空间站的锶原子光钟物理系统，其特征在于，所述锶原子腔(701)的外部套设有多个直径依次增加的热屏蔽筒(704)，多个所述热屏蔽筒(704)的端部设置有顶板(705)，所述准直器(8)包括贯穿所述顶板(705)的固定座(801)，所述固定座(801)中部设置有准直器芯(802)，所述准直器芯(802)的端面上贯穿设置有多个间隔均匀的透气孔，每个所述透气孔的长度方位与水平方向同向，所述陶瓷锶原子腔(701)底部安装有用于测量炉内温度的pt100热偶电阻。5.根据权利要求1所述的应用于空间站的锶原子光钟物理系统，其特征在于，所述异形腔体(1)与所述空心管道(4)的连接端处设置有多个所述观察窗(12)，多个所述观察窗(12)分别位于所述异形腔体(1)的上表面、下表面、正面和背面。6.根据权利要求5所述的应用于空间站的锶原子光钟物理系统，其特征在于，所述mot腔体(2)呈中空柱状结构，mot腔体(2)环向设置有12个与其内部连通的所述接口，上表面和下表面分别设置有一个与其内部连通的接口；环向上的其中一个接口与所述空心管道(4)密封连接，一个接口处设置有真空装置安装腔(15)，其余接口上均密封设置有一个所述观察窗(12)。7.根据权利要求1所述的应用于空间站的锶原子光钟物理系统，其特征在于，所述反亥姆霍兹线圈(9)为一对分别设置于所述mot腔体(2)上部和下部的空心线圈，两个反亥姆霍兹线圈(9)的直径均为33mm，两个反亥姆霍兹线圈(9)之间的中心间距为33mm，两个反亥姆
霍兹线圈(9)均为16圈20层绕制结构；所述剩磁补偿线圈(10)为6个矩形线圈，每个矩形线圈均为5圈5层绕制结构，6个矩形线圈形成立方体空心线圈组环绕在mot腔体(2)外侧的上部和下部，反亥姆霍兹线圈(9)位于立方体空心线圈组内部，所述反亥姆霍兹线圈(9)和剩磁补偿线圈(10)均由直径为1mm的铜漆包线绕制而成。8.根据权利要求6所述的应用于空间站的锶原子光钟物理系统，其特征在于，所述真空装置(11)包括连接法兰(1101)，所述异形腔体(1)和mot腔体(2)通过所述连接法兰(1101)与真空装置(11)连通；所述连接法兰(1101)内固定设置有陶瓷杆(1102)，所述陶瓷杆(1102)上沿周向套设有多片间隔均匀排布的吸气剂环(1103)，两片相邻的所述吸气剂环(1103)之间设置有环形钛片(1104)，多片吸气剂环(1103)外部设置有安装筒，所述安装筒外壁上镂空设置有多个缺口；连接法兰(1101)的一端设置有与其连通的集气腔(1105)，所述集气腔(1105)上设置有密封接头(1106)；所述连接法兰(1101)的外壁上贯穿密封设置有加热电极(1107)。9.根据权利要求8所述的应用于空间站的锶原子光钟物理系统，其特征在于，所述连接法兰(1101)的自由端通过钛泵接管与所述异形腔体(1)上的接口密封连接，所述真空装置(11)通过真空装置安装腔(15)与所述mot腔体(2)上的接口密封连接。10.根据权利要求6所述的应用于空间站的锶原子光钟物理系统，其特征在于，所述光机组件(13)包括安装在所述观察窗(12)上的反射镜套筒(1301)，所述反射镜套筒(1301)上设置有与水平面的夹角为45
°
的反射镜(1302)，反射镜(1302)顶部设置有用于输入激光的光纤扩束器(1303)。

技术总结
本发明提供了一种应用于空间站的锶原子光钟物理系统，属于原子光钟领域，包括异形腔体和MOT腔体，异形腔体和MOT腔体之间设置有塞曼减速器，异形腔和MOT腔体上均设置有多个与其内部连通的接口；异形腔内设置有内加热原子炉，MOT腔体外壁上设置有反亥姆霍兹线圈和剩磁补偿线圈；两个腔体上均连通有用于形成真空的真空装置，异形腔体和MOT腔体上均设置有光学机组件。该系统将内加热原子炉集成设置在异形腔内，减小加热原子炉占用空间，异形腔体和MOT腔体上设置有多个光机组件，多个光机组件形成高度集成的外围辅助光路，且形成的光路结构简单，分布合理紧凑，实现了整个锶原子光钟物理系统的小型化，解决了传统的系统结构复杂、体积大、重量大的问题。重量大的问题。重量大的问题。


技术研发人员：常宏 谭巍
受保护的技术使用者：中国科学院国家授时中心
技术研发日：2021.09.03
技术公布日：2021/11/23