原子气室内气体组分的测试方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种原子气室内气体组分的测试方法及系统，包括：设计双排气管气室，双排气管气室包括第一气管、第二气管、原子气室和安瓿瓶；对玻璃管道和真空管道抽真空，对原子气室的漏率进行检测；使碱金属沿玻璃管道实现定向转移；完成双排气管气室气体的充入；对双排气管气室进行烧结下台；将瓶体的另一端接入质谱系统的真空管路，放置击打装置；对安瓿瓶的另一端和真空管路抽真空；利用击打装置对烧结头进行击打破碎，利用质谱系统对原子气室内的气体成分及气体比例进行分析以完成原子气室内气体组分的测试。应用本发明专利技术的技术方案，以解决现有技术中无法对下台后原子气室内气体成分组成及比例进行精确评估的技术问题。术问题。术问题。

【技术实现步骤摘要】
原子气室内气体组分的测试方法及系统


[0001]本专利技术涉及原子传感
，尤其涉及一种原子气室内气体组分的测试方法及系统。

技术介绍

[0002]核磁共振陀螺中的原子气室与内部原子构成核磁共振陀螺的敏感表头，是核磁共振陀螺的核心部件之一。原子气室是原子自旋操控的场所，而操控的对象则是气室内部充入的多组分原子。气室内部充入的原子种类及数量是磁共振气室的重要参数，优化原子源的种类选取和配比，能够提高原子气室性能。目前，气室内气体的成分没有进行精确控制，仅用压力表进行表征，且下台后气室内的组分无法直接测试。而在原子气室下台过程中，烧结过程中会对原子气室内部气体成分产生影响，无法精确评估原子气室内气体成分组成及比例。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供了一种原子气室内气体组分的测试方法及系统，能够解决现有技术中无法对下台后原子气室内气体成分组成及比例进行精确评估的技术问题。
[0004]根据本专利技术的一方面，提供了一种原子气室内气体组分的测试方法，原子气室内气体组分的测试方法包括：设计双排气管气室，双排气管气室包括第一气管、第二气管、原子气室和安瓿瓶，第一气管设置在原子气室的一端，第二气管设置在原子气室的另一端，安瓿瓶包括瓶体和烧结头，烧结头设置在瓶体中，瓶体的一端通过第二气管与原子气室连接，瓶体的另一端为开口端；将原子气室的第一气管与玻璃管道相连接，将玻璃管道与真空管道相连接；对玻璃管道和真空管道抽真空，对原子气室的漏率进行检测，当原子气室的漏率超出设定漏率阈值范围时，更换双排气管气室，直至双排气管气室的原子气室漏率处于设定漏率阈值范围内；将加热组件和制冷组件设置在玻璃管道上，加热组件位于靠近玻璃管道中碱金属源的一侧，加热组件和制冷组件用于使玻璃管道形成温度梯度；加热组件和制冷组件沿玻璃管道移动以使碱金属沿玻璃管道实现定向转移，设定时间后，将碱金属全部转移至原子气室内；通过第一气管将原子气室的多个气体充入双排气管气室的原子气室中，对原子气室内的各个气体压力进行检测，当任一气体的分压不在设定的气体分压阈值范围内时，对任一气体的分压进行调整，直至原子气室内的各个气体的分压均处于设定的气体分压阈值范围内；利用质谱仪对原子气室内的气体成分以及各个气体的比例进行测试，当原子气室内的气体成分以及各个气体的比例均处于设定气体比例阈值范围内时，完成双排气管气室气体的充入；对双排气管气室进行烧结下台；将双排气管气室的安瓿瓶瓶体的另一端接入质谱系统的真空管路，在质谱系统的真空管路内放置击打装置；利用质谱系统对安瓿瓶的另一端和真空管路抽真空，当达到设定真空度后，关闭质谱系统的抽真空功能，开启质谱系统的质谱分析功能；利用击打装置对烧结头进行击打破碎以使真空管路与原子气室相连通，利用质谱系统对原子气室内的气体成分及气体比例进行分析以完成原
子气室内气体组分的测试。
[0005]进一步地，将原子气室的多个气体充入双排气管气室的原子气室中具体包括：打开第一气源，第一气源内的第一气体进入原子气室内，对第一气源内的第一气体压力进行检测，当第一气源内的第一气体压力达到设定第一气体压力时，关闭第一气源；打开第二气源，第二气源内的第二气体进入原子气室内，对第二气源内的第二气体压力进行检测，当第二气源内的第二气体压力达到设定第二气体压力时，关闭第二气源；重复上述过程，依次完成多个气体的充入。
[0006]进一步地，当任一气体的分压不在设定的气体分压阈值范围内时，对任一气体的分压进行调整，直至原子气室内的各个气体的分压均处于设定的气体分压阈值范围内具体包括：当任一气体的分压小于设定的任一气体分压阈值范围时，打开任一气体的气源，对原子气室内的任一气体进行补气，直至任一气体的分压处于设定的任一气体分压阈值范围内；当任一气体的分压大于设定的任一气体分压阈值范围时，将原子气室内的混合气体抽出设定体积，对原子气室本体内的混合气体的压力重新进行检测，直至任一气体的分压处于设定的任一气体分压阈值范围内。
[0007]进一步地，第一气管和第二气管的直径范围均为2.5mm至3.5mm，安瓿瓶的直径范围为8.5mm至9.5mm。
[0008]进一步地，原子气室内的碱金属包括第一碱金属和第二碱金属，在加热组件和制冷组件沿玻璃管道移动以使碱金属沿玻璃管道实现定向转移之前，原子气室内气体组分的测试方法还包括：根据设定的第一碱金属和第二碱金属的密度比确认待充入的两种碱金属的质量比；在加热组件和制冷组件沿玻璃管道移动以使碱金属沿玻璃管道实现定向转移之后，原子气室内气体组分的测试方法还包括：构建光强检测回路以检测由激光光源的光线经原子气室透射后的光强数据，基于由激光光源的光线经原子气室透射后的光强数据以及激光光源发出的激光的初始光强计算获取第一碱金属的密度和第二碱金属的密度，根据第一碱金属的密度和第二碱金属的密度计算获取第一碱金属和第二碱金属的密度比；当第一碱金属和第二碱金属的密度比超出设定密度比阈值范围时，继续向原子气室充入第二碱金属，重复上述过程，直至第一碱金属和第二碱金属的密度比处于设定密度比阈值范围；当第一碱金属和第二碱金属的密度比小于设定密度比阈值范围时，继续向原子气室充入第一碱金属，重复上述过程，直至第一碱金属和第二碱金属的密度比处于设定密度比阈值范围。
[0009]进一步地，构建光强检测回路以检测由激光光源的光线经原子气室透射后的光强数据，基于由激光光源的光线经原子气室透射后的光强数据以及激光光源发出的激光的初始光强计算获取第一碱金属的密度和第二碱金属的密度具体包括：激光光源发出的激光依次经过格兰泰勒和1/2波片后进入偏振分光棱镜分成第一激光和第二激光，第一激光通过原子气室后进入第一光电探测器，第一光电探测器采集获取从原子气室透射出的激光的光强，第二激光经过直角棱镜后进入第二光电探测器，第二光电探测器获取激光光源发出的激光的初始光强；基于从原子气室透射出的激光的光强以及激光光源发出的激光的初始光强计算获取第一碱金属的密度和第二碱金属的密度。
[0010]进一步地，基于从原子气室透射出的激光的光强以及激光光源发出的激光的初始光强计算获取第一碱金属的密度和第二碱金属的密度具体包括：基于从原子气室透射出的激光的光强以及激光光源发出的激光的初始光强计算获取第一碱金属的密度和第二碱金
属的密度，根据计算获取第一碱金属的第一参数A1和第三参数Γ1，其中，P
T
(ν1)为从原子气室透射出的第一碱金属激光的光强，P0(ν1)为激光光源所发出的第一碱金属激光的初始光强，v
01
为第一碱金属的吸收点的吸收频率，v1为第一碱金属的光谱吸收频率；根据计算获取第二碱金属的第二参数A2和第四参数Γ2，其中，P
T
(ν2)为从原子气室透射出的第二碱金属激光的光强，P0(ν2)为激光光源所发出的第二碱金属激光的初始光强，v
02
为第二碱金属吸收点的吸收频率，v2为第二碱金属的光谱吸收频率，A1、A2、C、Γ1和Γ2为待拟合的参数；基于第一碱金属的第一参数A1和第三参数Γ1，根据A1＝[*本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种原子气室内气体组分的测试方法，其特征在于，所述原子气室内气体组分的测试方法包括：设计双排气管气室，所述双排气管气室包括第一气管、第二气管、原子气室和安瓿瓶，所述第一气管设置在所述原子气室的一端，所述第二气管设置在所述原子气室的另一端，所述安瓿瓶包括瓶体和烧结头，所述烧结头设置在所述瓶体中，所述瓶体的一端通过所述第二气管与所述原子气室连接，所述瓶体的另一端为开口端；将原子气室的第一气管与玻璃管道相连接，将玻璃管道与真空管道相连接；对所述玻璃管道和所述真空管道抽真空，对所述原子气室的漏率进行检测，当所述原子气室的漏率超出设定漏率阈值范围时，更换双排气管气室，直至所述双排气管气室的原子气室漏率处于设定漏率阈值范围内；将加热组件和制冷组件设置在所述玻璃管道上，加热组件位于靠近所述玻璃管道中碱金属源的一侧，所述加热组件和所述制冷组件用于使所述玻璃管道形成温度梯度；所述加热组件和所述制冷组件沿所述玻璃管道移动以使碱金属沿所述玻璃管道实现定向转移，设定时间后，将所述碱金属全部转移至所述原子气室内；通过所述第一气管将原子气室的多个气体充入所述双排气管气室的原子气室中，对所述原子气室内的各个气体压力进行检测，当任一所述气体的分压不在设定的气体分压阈值范围内时，对任一所述气体的分压进行调整，直至所述原子气室内的各个气体的分压均处于设定的气体分压阈值范围内；利用质谱仪对所述原子气室内的气体成分以及各个气体的比例进行测试，当所述原子气室内的气体成分以及各个气体的比例均处于设定气体比例阈值范围内时，完成所述双排气管气室气体的充入；对所述双排气管气室进行烧结下台；将所述双排气管气室的所述安瓿瓶瓶体的另一端接入质谱系统的真空管路，在所述质谱系统的真空管路内放置击打装置；利用所述质谱系统对所述安瓿瓶的另一端和所述真空管路抽真空，当达到设定真空度后，关闭所述质谱系统的抽真空功能，开启所述质谱系统的质谱分析功能；利用所述击打装置对所述烧结头进行击打破碎以使所述真空管路与所述原子气室相连通，利用所述质谱系统对所述原子气室内的气体成分及气体比例进行分析以完成原子气室内气体组分的测试。2.根据权利要求1所述的原子气室内气体组分的测试方法，其特征在于，将原子气室的多个气体充入所述双排气管气室的原子气室中具体包括：打开第一气源，所述第一气源内的第一气体进入所述原子气室内，对所述第一气源内的第一气体压力进行检测，当所述第一气源内的第一气体压力达到设定第一气体压力时，关闭所述第一气源；打开第二气源，所述第二气源内的第二气体进入所述原子气室内，对所述第二气源内的第二气体压力进行检测，当所述第二气源内的第二气体压力达到设定第二气体压力时，关闭所述第二气源；重复上述过程，依次完成多个气体的充入。3.根据权利要求2所述的原子气室内气体组分的测试方法，其特征在于，当任一所述气体的分压不在设定的气体分压阈值范围内时，对任一所述气体的分压进行调整，直至所述原子气室内的各个气体的分压均处于设定的气体分压阈值范围内具体包括：当任一所述气体的分压小于设定的任一气体分压阈值范围时，打开任一所述气体的气源，对所述原子气
室内的任一所述气体进行补气，直至任一所述气体的分压处于设定的任一气体分压阈值范围内；当任一所述气体的分压大于设定的任一气体分压阈值范围时，将所述原子气室内的混合气体抽出设定体积，对所述原子气室本体内的混合气体的压力重新进行检测，直至任一所述气体的分压处于设定的任一气体分压阈值范围内。4.根据权利要求1至3中任一项所述的原子气室内气体组分的测试方法，其特征在于，所述第一气管和所述第二气管的直径范围均为2.5mm至3.5mm，所述安瓿瓶的直径范围为8.5mm至9.5mm。5.根据权利要求1所述的原子气室内气体组分的测试方法，其特征在于，所述原子气室内的碱金属包括第一碱金属和第二碱金属，在所述加热组件和所述制冷组件沿所述玻璃管道移动以使碱金属沿所述玻璃管道实现定向转移之前，所述原子气室内气体组分的测试方法还包括：根据设定的所述第一碱金属和所述第二碱金属的密度比确认待充入的两种碱金属的质量比；在所述加热组件和所述制冷组件沿所述玻璃管道移动以使碱金属沿所述玻璃管道实现定向转移之后，所述原子气室内气体组分的测试方法还包括：构建光强检测回路以检测由激光光源的光线经原子气室透射后的光强数据，基于由激光光源的光线经原子气室透射后的光强数据以及所述激光光源发出的激光的初始光强计算获取第一碱金属的密度和第二碱金属的密度，根据所述第一碱金属的密度和所述第二碱金属的密度计算获取所述第一碱金属和所述第二碱金属的密度比；当所述第一碱金属和所述第二碱金属的密度比超...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦杰，田晓倩，王宇虹，万双爱，王珂琦，
申请(专利权)人：北京自动化控制设备研究所，
类型：发明
国别省市：