专利名称：量子跃迁检测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及量子跃迁领域，特别涉及一种量子跃迁检测装置。
背景技术：
量子跃迁，是指在外界作用下，微观粒子从一个状态到另一个状态发生跳跃式变化的过程，量子跃迁发生之前的状态称为初态，跃迁发生之后的状态称为末态。例如，原子在光源的照射下，当激励源频率与原子共振频率相近时，会发生共振吸收，原子从低能级跳到高能级，将吸收一个光子，原子从高能级跳到低能级，将放出一个光子。为了进一步地研究激励源频率与量子跃迁时能量变化的关系，需要得到原子的量子跃迁图。
实用新型内容为了获得原子的量子跃迁图，本实用新型实施例提供了一种量子跃迁检测装置。所述技术方案如下:本实用新型实施例提供了一种量子跃迁检测装置，所述装置包括:装有原子样品的谐振腔；用于输出单色电磁波信号至所述谐振腔的信号发生器；光源模块，所述光源模块发出的光照射所述装有原子样品的谐振腔；用于检测所述光经过所述谐振腔后的光强，并将所述光强转换为第一电压信号的检测模块；用于对所述检测模块输出的第一电压信号进行采样的模数转换器；数模转换器；以及用于通过所述数模转换器输出第二电压信号作用于所述信号发生器，以获得相应频率值的单色电磁波信号，并将所述单色电磁波信号的频率值和与所述单色电磁波信号对应的采样值的电压拟合成量子跃迁图的处理器；所述处理器分别与所述模数转换器和所述数模转换器电连接。其中，所述检测模块包括:设于所述谐振腔尾部的光电池和检波放大单元；所述检波放大单元分别与所述光电池和所述模数转换器电连接。优选地，所述光源模块为光谱灯。进一步地，所述装置还包括:用于显示所述量子跃迁图的显示模块，所述显示模块与所述处理器电连接。本实用新型实施例提供的技术方案带来的有益效果是:通过检测光经过谐振腔后的光强并将光强转换为第一电压信号，并对该第一电压信号进行采集，然后将采样值和与该采样值对应的单色电磁波的频率值拟合出量子跃迁图；检测装置结构简单，检测精度高。
[0018]为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本实用新型实施例提供的量子跃迁检测装置结构示意图；图2是本实用新型实施例提供的量子跃迁图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。实施例本实用新型实施例提供了一种量子跃迁检测装置，参见图1，该装置包括:装有原子样品的谐振腔1、信号发生器2、光源模块3、检测模块4、模数转换器5、数模转换器6和处理器7 ;处理器7分别与模数转换器5和数模转换器6电连接；信号发生器2用于输出单色电磁波信号至谐振腔I ;光源模块3发出的光照射装有原子样品的谐振腔I ;检测模块4用于检测光经过谐振腔I后的光强，并将光强转换为第一电压信号；模数转换器5用于对检测模块4输出的第一电压信号进行采样；处理器7用于通过数模转换器6输出第二电压信号作用于信号发生器2，以获得相应频率值的单色电磁波信号，并将单色电磁波信号的频率值和与该单色电磁波信号对应的采样值的电压拟合成量子跃迁图。容易知道，单色电磁波信号是指以一定频率作正弦振荡的波。信号发生器2产生的单色电磁波信号输出到谐振腔1，与谐振腔I中的原子样品进行共振吸收，光源模块3发出的光经过谐振腔I后光强发生变化，通过检测模块4将光强转化为第一电压信号，处理器7将采样第一电压信号得到的采样值和与该采样值对应的单色电磁波信号的频率值拟合成量子跃迁图。其中，检测模块4包括:设于谐振腔I尾部的光电池和检波放大单元，该检波放大单元分别与光电池和模数转换器5电连接。因为光电池获得的信号中含有噪声成份，故通过检波能去除其中的噪声，再经放大处理得到第一电压信号。优选地，光源模块3为光谱灯。容易知道，该光谱灯是采用谐振腔I中原子样品的同位素原子制成的光谱灯。其中，谐振腔I中原子样品按玻尔兹曼分布，下能级的原子数总多于上能级的原子数，所以当信号发生器2的单色电磁波信号频率f位于原子共振频率点fo附近，尤其是满足玻尔频率条件时，会发生共振吸收。一方面，处理器7通过数模转换器6输出的第二电压信号作用于信号发生器2，以获得相应频率值的单色电磁波信号，处理器7记录与该第二电压信号对应地单色电磁波信号的频率值f ;另一方面，处理器7记录模数转换器5对第一电压信号采样得到的与f对应的采样值的电压V ;根据上述f和V拟合出量子跃迁图，如图2所示，其中fo表示跃迁中心频率。值得说明的是，处理器7在通过数模转换器6输出第二电压信号作用于信号发生器2产生单色电磁波信号时，处理器7中记录有数模转换器6输出的第二电压信号与信号发生器2产生单色电磁波信号频率的对应关系；因此，处理器7可以在控制数模转换器6输出一个第二电压信号时，记录相应的频率值f。其中，信号发生器2受数模转换器6作用输出幅度稳定、频率连续变化的单色电磁波信号。进一步地，该装置还包括用于显示量子跃迁图的显示模块8，显示模块8与处理器7电连接。该显示模块8可以是一台独立的计算机。本实用新型通过检测光经过谐振腔后的光强并将光强转换为第一电压信号，并对该第一电压信号进行采集，然后将采样值和与该采样值对应的单色电磁波的频率值拟合出量子跃迁图；检测装置结构简单，检测精度高。本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种量子跃迁检测装置，其特征在于，所述装置包括: 装有原子样品的谐振腔(I); 用于输出单色电磁波信号至所述谐振腔(I)的信号发生器(2)； 光源模块(3)，所述光源模块(3)发出的光照射所述装有原子样品的谐振腔(I)； 用于检测所述光经过所述谐振腔(I)后的光强，并将所述光强转换为第一电压信号的检测模块(4)； 用于对所述检测模块(4)输出的第一电压信号进行采样的模数转换器(5); 数模转换器(6)； 以及用于通过所述数模转换器(6)输出第二电压信号作用于所述信号发生器(2)，以获得相应频率值的单色电磁波信号，并将所述单色电磁波信号的频率值和与所述单色电磁波信号对应的采样值的电压拟合成量子跃迁图的处理器(7 ); 所述处理器(7)分别与所述模数转换器(5)和所述数模转换器(6)电连接。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述检测模块(4)包括:设于所述谐振腔(I)尾部的光电池和检波放大单元；所述检波放大单元分别与所述光电池和所述模数转换器(5)电连接。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光源模块(3)为光谱灯。
4.根据权利要求1-3任一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括:用于显示所述量子跃迁图的显示模块(8)，所述显示模块(8)与所述处理器(7)电连接。
专利摘要本实用新型公开了一种量子跃迁检测装置，属于量子跃迁领域。所述装置包括装有原子样品的谐振腔、信号发生器、光源模块、检测模块、模数转换器、数模转换器以及处理器；所述处理器分别与所述模数转换器和所述数模转换器电连接。本实用新型通过检测光经过谐振腔后的光强，并将光强转换为第一电压信号，并对该第一电压信号进行采集，然后将采样值和与该采样值对应的单色电磁波的频率值拟合出量子跃迁图；检测装置结构简单，检测精度高。
文档编号G01J3/443GK203083704SQ20132003987
公开日2013年7月24日 申请日期2013年1月24日 优先权日2013年1月24日
发明者雷海东 申请人:江汉大学