一種氣泡型熱銣原子鐘光鐘的制作方法

一種氣泡型熱銣原子鐘光鐘的制作方法隨著科技的不斷發(fā)展，精密測量技術(shù)的需求不斷增加，原子鐘的研究也得到了廣泛的應(yīng)用。然而，傳統(tǒng)的原子鐘在體積、功耗等方面存在著一定的缺陷，研制一種高性能、輕量化的原子鐘成為了科研工作者的目標(biāo)之一。本文將介紹一種氣泡型熱銣原子鐘光鐘的制作方法。一、研究背景當(dāng)前，氣泡型熱銣原子鐘光鐘以其高靈敏度、低功耗、小體積等優(yōu)勢在物理學(xué)、地球物理學(xué)、航空航天等領(lǐng)域表現(xiàn)出了廣闊的應(yīng)用前景。由于氣泡型熱銣原子鐘光鐘具有高分辨率、高靈敏度、快速響應(yīng)和較穩(wěn)定的性能，不僅在科學(xué)研究中具有良好的應(yīng)用前景，對于高精度測量也將會有重大的影響。因此，對于這種新型原子鐘的研究具有非常重要的意義。二、氣泡型熱銣原子鐘光鐘的原理氣泡型熱銣原子鐘光鐘主要利用一個氣泡中的銣原子狀態(tài)來測量時間。具體來說，該鐘利用銣原子中兩個能級之間的躍遷在一個微小的氣泡中進(jìn)行精密測量。氣泡型熱銣原子鐘光鐘的結(jié)構(gòu)由兩部分組成：粒子器和時鐘。其中，粒子器中包含氣泡樣品室，排氣模組和粘度傳感器，時鐘部分則包括激光器、熱控制模塊和漂移傳感器。兩部分之間通過磁感線連接，組成了一個閉合系統(tǒng)。在氣泡樣品室中，通過引入高壓氚，使銣原子和氚分子在光束的作用下形成一個氣泡，隨著時間的推移，銣原子的激發(fā)狀態(tài)會發(fā)生改變，這種改變將會被粘度傳感器檢測到并反饋到漂移傳感器中，最終實現(xiàn)了時鐘的精準(zhǔn)測量。三、氣泡型熱銣原子鐘光鐘的制作方法1.粒子器制作氣泡樣品室的制作氣泡樣品室的制作需要采用微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）工藝。首先，在硅膜上進(jìn)行光刻，并在硅膜上高溫擴(kuò)散出鐵、銀片，形成夾雜夾在硅膜上的Mn合金膜。隨后，在Mn膜和銀片之間利用再生熟铚(Er-Tm)進(jìn)行高溫擴(kuò)散，形成含銣銀合金膜，從而實現(xiàn)氣泡樣品室制作。粘度傳感器的制作粘度傳感器的制作需要采用薄膜轉(zhuǎn)移技術(shù)，首先將鐵磁薄膜在高溫下生長在硅襯底上，然后在其表面摻雜原子，使其成為非鐵磁薄膜。之后，在非鐵磁薄膜上生長兩層鐵磁薄膜，并在兩層鐵磁薄膜之間的非鐵磁薄膜上形成銣原子膜，最終形成粘度傳感器。排氣模組的制作排氣模組的制作需要采用掃描電子顯微鏡（SEM）。制作過程中，需要在硅膜表面制作蛋形小孔，再用電子束熔溶的方式制作特殊形狀的通道，在通道上方的壓電振蕩器上形成微小壓力波，從而將孔中的氣體排出。2.時鐘部分制作激光器的制作激光器的制作需要使用光刻技術(shù)。首先，利用光刻技術(shù)制作光場模板，在硅膜上形成光場并形成激光器的光源。接著，在光源下方利用電子束蒸發(fā)技術(shù)制備反射鏡，形成一個閉合的激光系統(tǒng)。熱控制模塊的制作熱控制模塊主要包括軟件和硬件兩部分。其中，硬件部分主要采用微處理器和PWM技術(shù)實現(xiàn)溫度的控制和調(diào)節(jié)。軟件部分則利用二進(jìn)制代碼對精準(zhǔn)的溫度控制進(jìn)行編程。漂移傳感器的制作漂移傳感器的制作需要采用電磁感應(yīng)技術(shù)。在另外一臺電子束工藝系統(tǒng)中，“增量編碼器器”被用于將磁場信息轉(zhuǎn)換為電信號，接著電路板就可以對這些信號進(jìn)行處理和放大。四、結(jié)論本文介紹了一種氣泡型熱銣原子鐘光鐘的制作方法，詳細(xì)闡述了該鐘的原理和制作過程。由于其高靈敏度、低功耗、小體積等優(yōu)點，這種