原子导引装置制造方法及图纸

本申请公开了一种原子导引装置，该原子导引装置包括：真空室，用于容纳原子源，原子源用于提供导引的原子；磁场组件，包括多个磁管，多个磁管沿真空室一轴线的周向阵列排布，每一磁管包括一永磁体及缠绕永磁体的螺线管线圈，多个磁管在真空室内形成磁场，磁场具有沿轴线位置的磁势阱，通过控制螺线管线圈中电流的通断以使得原子沿轴线方向运动。通过上述方式，本申请能够提高原子的导引可控性。

【技术实现步骤摘要】
原子导引装置
本申请涉及原子磁导引领域，特别是涉及一种原子导引装置。
技术介绍
中性原子的导引和操控依赖于光场(或磁场)与原子电偶极矩(或磁偶极矩)的相互作用，因此原子导引技术主要可分为光导引和磁导引两种。基于光导引方式具有退相干作用且导引效率较低，在原子干涉应用中主要采用磁导引方式，磁导引不仅不存在光导引的退相干问题，在导引效率和工艺实现方面也存在明显优势。常见的磁导引方式主要包括载流导线磁导引、永久磁管磁导引、载流螺线管磁导引和交流磁导引等几种方式。其中采用永久磁铁构成的四极磁管实现了冷原子的磁导引和磁偏转，获得了近100％的导引效率，基于容易获得的永磁体材料和如此高的导引效率，吸引了众多科学家采用永磁体导引原子。虽然永磁体磁导引能产生稳定的特定磁场，用于导引原子能够获得较高的导引效率，但其存在磁场不易改变的缺点，不利于导引控制。
技术实现思路
本申请提供一种原子导引装置，能够解决现有技术中永磁体产生磁场不利于原子引导的问题。为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种原子导引装置，所述原子导引装置包括：真空室，用于容纳原子源，所述原子源用于提供导引的原子；磁场组件，包括多个磁管，所述多个磁管沿所述真空室一轴线的周向阵列排布，每一所述磁管包括一永磁体及缠绕所述永磁体的螺线管线圈，所述多个磁管在所述真空室内形成磁场，所述磁场具有沿所述轴线位置的磁势阱，通过控制所述螺线管线圈中电流的通断以使得所述原子沿所述轴线方向运动。本申请的有益效果是：提供一种原子导引装置，通过控制螺线管线圈的通断控制中心轴线位置磁场以实现冷原子的导引，能够提高原子的导引可控性。附图说明图1是本申请原子导引装置第一实施方式的结构示意图。具体实施方式下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。请参阅图1，图1为本申请原子导引装置第一实施方式的结构示意图，如图1所示，本申请提供的原子导引装置10包括真空室11以及磁场组件12。其中，真空室11用于提供真空环境并容纳原子源13。可选地，本申请采用的原子源13用于提供导引的原子，且在制备该原子源13时会给原子一预设的初始速度，且该初始速度的方向和磁场组件12形成的磁势阱的方向相关。其中，本申请中的原子源13可以为冷原子源，冷原子的热运动速度小。磁场组件12包括多个磁管，结合图1本实施例中以四个磁管为例来介绍本申请原子导引装置的具体工作原理。可选地，该磁场组件12包括第一磁管121、第二磁管122、第三磁管123以及第四磁管124。每一磁管均包括一永磁体及缠绕永磁体的螺线管线圈。如图1，本实施例中，第一磁管121包括第一永磁体1211及螺线管线圈A，第二磁管122包括第二磁体1221及螺线管线圈B、第三磁管123包括第三磁体1231及螺线管线圈C、第四磁管124包括第四磁体1241及螺线管线圈D。且该第一磁管121、第二磁管122、第三磁管123以及第四磁管124沿真空室11一轴线(本实施例中图示的Y轴方向)的周向阵列排布。可选地，本实施例中以真空室11的中心点位置(0，0,0)为原点位置建立空间坐标系。其中，第一磁管121、第二磁管122、第三磁管123以及第四磁管124平行且等间距的沿真空室11的Y轴排列。如图所示，本申请中第一磁管121位于XZ平面，其坐标位置为(a,a,0)，第二磁管122位于XZ平面，其坐标位置为(-a,a,0)，第三磁管123位于XZ平面，其坐标位置为(-a,-a,0)，第四磁管124位于XZ平面，其坐标位置为(a,-a,0)。可选地，相邻磁管之间的极性不相同，继续参加图1，第一磁管121中的永磁体1211包括N极和S极，其中，N极朝+Y轴方向延伸，S极朝-Y轴方向延伸，第二磁管122的永磁体1221的N极朝-Y轴方向延伸，S极朝+Y轴方向延伸，第三磁管123的永磁体1231的N极朝+Y轴方向延伸，S极朝-Y轴方向延伸，第四磁管124的永磁体141的N极朝-Y轴方向延伸，S极朝+Y轴方向延伸。本实施例中的磁场组件12穿设所述真空室11设置，即第一磁管121、第二磁管122、第三磁管123以及第四磁管124穿设该真空室11。在其他实施方式，该磁场组件12还可以环绕真空室11的外围设置，即该磁场组件12不穿设该真空室，且磁场组件12的具体设置方式此处不做进一步限定。可选地，多个磁管中永磁体上通电螺线管的缠绕匝数相同，即在本实施例中，第一磁管121、第二磁管122、第三磁管123以及第四磁管124中螺线管线圈缠绕的匝数均相同，且缠绕方式也相同。本实施例中，第一磁管121、第二磁管122、第三磁管123以及第四磁管124组成四极磁管，在其中心轴线(Y轴)位置产生一个具有零磁场中心的管状磁场分布，即该磁场中心为0的地方是磁势阱零点。可选地，原子源13位于中心轴线位置，且该原子源13中原子的初始速度的方向可以为沿着+Y轴方向，也可以沿着-Y轴方向。也就是说导引前该原子已经具备初始速度，其初始速度由制备该导引原子的激光提供。上述的原子导引装置10可以将原子团从一个地方导引至另一个地方，例如可以将原子团从整个系统下端导引至上端。可选地，在螺线管线圈未通电时，冷原子可以按照预设的初始速度沿着Y轴或者-Y轴移动，但此时因磁管上永磁体产生的磁场不容易改变，故不利于冷原子的导引和控制。可选地，可以通过在磁管上的螺线管线圈中通入适当大小的电流改变磁管中磁场的分布，从而可以影响冷原子的导引速度。本实施的一具体应用场景中，在相邻磁管中的螺线管线圈通入的大小相同且方向相反的电流。结合图1，也即是第一磁管121及第三磁管123中螺线管线圈A和螺线管线圈C中通入正向电流I，第二磁管122及第四磁管124中螺线管线圈B和螺线管线圈D通入反向电流I，二者大小相同。可选地，螺线管线圈通入电流后可以改变该四极磁管的磁场分布，即该四极磁管产生的磁场大小为永磁体的磁场大小和该通电螺线管线圈产生磁场的叠加，从而可以改变该冷原子在磁势阱中的导引速率。可选地，在其他实施方式中，相邻磁管中的螺线管线圈可以通入方向相反且大小不同的电流。也即是说当相邻磁管中螺线管线圈中通入的电流大小不相同时，此时该四极磁管产生的管状分布磁场的磁势阱(磁场为0)位置会发生移动，此时原子团的导引路径不是沿着Y轴或者-Y轴直线移动，其移动路径为曲线路径。当然，在不需要导引原子时，通过控制磁管中螺线管线圈电流的大小和方向，则可实现原子的导引关断。本申请提供的原子导引装置基于永磁体磁导引，故具有较高的导引效率，且直接将螺线管线圈缠绕在永磁体周围，且基本上不改变装置结构，工程实现简单。且该原子导引装置可以广泛应用于原子导引、分束和干涉等
的新颖原子光学器件的研制。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种原子导引装置，其特征在于，所述原子导引装置包括：/n真空室，用于容纳原子源，所述原子源用于提供导引的原子；/n磁场组件，包括多个磁管，所述多个磁管沿所述真空室一轴线的周向阵列排布，每一所述磁管包括一永磁体及缠绕所述永磁体的螺线管线圈，所述多个磁管在所述真空室内形成磁场，所述磁场具有沿所述轴线位置的磁势阱，通过控制所述螺线管线圈中电流的通断以使得所述原子沿所述轴线方向运动。/n

【技术特征摘要】
1.一种原子导引装置，其特征在于，所述原子导引装置包括：
真空室，用于容纳原子源，所述原子源用于提供导引的原子；
磁场组件，包括多个磁管，所述多个磁管沿所述真空室一轴线的周向阵列排布，每一所述磁管包括一永磁体及缠绕所述永磁体的螺线管线圈，所述多个磁管在所述真空室内形成磁场，所述磁场具有沿所述轴线位置的磁势阱，通过控制所述螺线管线圈中电流的通断以使得所述原子沿所述轴线方向运动。


2.根据权利要求1所述的原子导引装置，其特征在于，所述磁场组件穿设所述真空室设置或环绕所述真空室外部设置。


3.根据权利要求1所述的原子导引装置，其特征在于，相邻所述磁管的极性不同。


4.根据权利要求1所述的原子导引装置，其特征在于，所述多个磁管中所述永磁体上通电螺线管的缠绕匝数相同。

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【专利技术属性】
技术研发人员：王增斌，张国万，
申请(专利权)人：北京量子体系科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11