[其他]小型內真空可調式銫束管

無效

• 申請號: 86205948
• 申請日: 1986-08-25
• 公開（公告）號: CN86205948U
• 公開（公告）日: 1987-06-24
• 發明（設計）人: 成貽桂
• 申請（專利權）人: 電子工業部第27研究所
• 主分類號: H01S1/00
• 分類號: H01S1/00
• 代理公司: 電子工業部專利服務中心
• 代理人: 徐嫻

本實用新型涉及一種適用于高精度頻率和時間標準的頻率鑒別裝置，一種小型內真空可調式銫束管，銫束管是銫原子頻標的核心裝置，它被廣泛用于導航、守時、時間統一系統和高精度頻率校準系統。

原子束管是一種頻率鑒別裝置，它的工作原理是利用原子超精細能級之間的躍遷頻率，校對并控制晶體振蕩器的頻率，將它作為頻率標準的信號源。利用銫原子的銫束管由以下主要部分組成：銫爐［1］、第一選態磁鐵－A磁鐵［3］、第二選態磁鐵－B磁鐵［5］、諧振腔［4］、C場線圈及屏蔽［6］、撿測器［7］。銫束管的工作程序為：銫原子在溫度約80－100℃狀態下，由銫爐蒸發出來，經過位于銫爐爐口的準直器形成銫原子束，銫原子束經過A磁鐵［3］選態后，射入諧振腔［4］，在其中受到均勻弱磁場－C場（由C場線圈產生的磁場）和微波場的作用，銫原子發生超精細能級之間的躍遷，然后經過B磁鐵［5］選態，選出發生過躍遷的銫原子，最后銫原子束聚焦到檢測器［7］中處于高溫狀態的金屬帶上，檢測器［7］將銫原子離化，再經離子透鏡系統將離子束引向電子倍增器，經放大后被引出作為頻標系統的控制信號。在銫束管中，銫原子發射、躍遷、聚焦的過程都需在至少達10^－8乇的超高真空條件下進行，為保證銫束的正常偏轉需要特定的光學配置，因此，零部件的機械對準和超高真空條件是保證銫束管性能的關鍵，這兩方面稍有偏差都會降低頻率標準的精確度，銫束管的零部件必須位置準確、固定牢靠，經機械沖擊和溫度變化后，各部件還能保持精確的機械對準。為獲得最佳光學配置，達到機械對準，有兩種方法，一種是經精確計算，各部件的加工組裝都按計算進行按排，但機械加工存在誤差，高精度必然會使加工合格率降低，成本提高；另一種方法是使各部件的位置可調，以求獲得最佳效果。國內外在銫標研制工作中，曾作過多方努力，目的在于獲得最佳光學配置。1976年4月29日公布的美國專利3，967，115，名稱為：原子束管，該原子束管采取全密封形式，它的全部零部件都置于真空殼體內，真空殼體由一個座架和焊封在該座架上的一個可塑性罩子組成，它的性能主要取決于零件的加工精度和部件間相對位置的準確程度，因此，對零部件要求較高，另外，由于全密封，真空容積較大，超高真空條件的獲得和保持較困難，零部件更換不方便。

本實用新型的目的在于提供一種加工成本低、結構緊湊，便于排氣和保持超高真空條件、零部件位置便于調節和更換的小型內真空可調式銫束管。

本實用新型的內容：對絕束管采取局部密封形式，即只對銫束通道密封的內真空形式，銫束通道是指銫束經過的空間，它從銫爐［1］開始，通過A磁鐵［3］的磁隙、諧振腔［4］上的通管［9］、B磁鐵［5］的磁隙，到檢測器［7］，在保證銫束通道密封的情況下，使真空容積盡可能小，所有部件的附屬部分都置于真空室外。銫爐［1］、A磁鐵［3］、諧振腔［4］、B磁鐵［5］、檢測器［7］之間利用便于調節部件位置的軟件連接，連接處采取焊封方式密封，該裝置的真空容積大大小于同種結構全密封形式的真空容積：以上部件分段組裝并分別固定在導板［10］上，為適應內真空形式，諧振腔［4］作成實體結構，C場線圈和屏蔽［6］附裝在該實體結構上，由于各部件之間采取軟件連接，部件間的相對位置可適當調節，銫爐［1］與A磁鐵［3］之間、檢測器［7］與B磁鐵［5］之間的軟件為波紋管［2］，它的側面呈可伸縮的波紋狀，所以，銫爐［1］和檢測器［7］可作橫向調節，諧振腔［4］與A磁鐵［3］、B磁鐵［5］之間的軟件為波盤［8］，它的盤面上帶有折皺，所以，A磁鐵［3］和B磁鐵［5］可作適當扭動調節。

本實用新型的優點如下：

采取內真空形式在排氣和真空度保持方面要比全密封形式優越，相對于同樣結構全密封形式的銫束管，真空容積之比為：

4.652：0.2＝23.26（倍）

采取全密封時真空容積為4.652升、內真空形式時的真空容積為0.2升。

放氣面積也有數十倍的差異，該裝置的放氣面積約為0.19米，這樣在排氣過程中用同樣抽速的抽氣泵，將能得到更高的真空度，根據計算公式真空室所能達到的極限真空：

Pf＝Pb＋Q／S????????（乇）

從壓強Pi降低到壓強P所需的抽氣時間：

T＝2.3（V／S）Lg（Pi／P）????????（秒）

其中，Pb為真空泵的極限真空度（乇）。

Q為排氣后真空室的氣體負荷（包括漏氣及材料表面放氣），單位為（乇·升／秒）。

S為真空泵的有效抽速（升／秒）。

V為真空容積（升）。