用于碱金属原子气室抗弛豫镀膜的均匀加热装置的制作方法

本发明涉及一种用于碱金属原子气室抗弛豫镀膜的均匀加热装置。

背景技术：

碱金属原子气室是原子磁力仪、原子钟及原子陀螺等新型量子仪表器件的的关键部分。碱金属原子气室的性能很大程度决定了这类新型量子仪表器件的测试性能。为了提高碱金属原子气室的性能，需要获得弛豫性能良好的碱金属气室，如何提升抗弛豫镀膜的成膜质量，是这一切的关键所在。

为了能够提升碱金属气室的抗弛豫镀膜质量，近年来有多种方法被提出。其中包括采用十八烷基三氯硅烷(ots)和石蜡镀膜的方案，其中石蜡镀膜被发现能够大幅度提升原子气室的抗弛豫时间。同时大量的方法表明，石蜡镀膜表面的质量、形貌对抗弛豫的时间影响很大。为了提升抗弛豫镀膜的质量，其中一种重要的途径是提供碱金属原子气室一种均匀受热的环境。由于碱金属原子气室镀膜过程时结构较为复杂，空间较大，很难保证气室所在环境中温度的均一性。因此需要一种能够在加热过程中，让气室各部分尽量得到同样热量的一种机构。

技术实现要素：

本发明的目的就是提供一种用于碱金属原子气室抗弛豫镀膜的均匀加热装置。

本发明包括支架、翻转机构和传动机构。

所述的支架包括底座和两根垂直底座设置的支杆，两根支杆上在同一水平面上分别设有带有穿孔的转轴座。

所述的翻转机构包括外环翻转机构和内环翻转机构。

所述的外环翻转机构包括翻转电机和外翻转环，外翻转环的外壁对称设置两个外翻转轴，两个外翻转轴穿过转轴座设置，设置在支架上的翻转电机的动力输出端与其中一个外翻转轴连接。

所述的内环翻转机构包括内翻转环和内翻转轴，内翻转环与外翻转环同心设置，两个内翻转轴对称设置在内翻转环外壁，并穿过外翻转环；内翻转环内壁固定设置有碱金属原子气室固定支架。

所述的传动机构包括固定直齿轮、绕动直齿轮和锥形齿轮组。

所述的绕动直齿轮的中心轴与翻转电机的动力输出端通过皮带连接，翻转电机的动力输出轴穿过固定直齿轮的中心开孔，连杆的两端分别与绕动直齿轮的中心轴和外翻转环的外翻转轴活动连接，绕动直齿轮与固定直齿轮啮合；翻转电机通过皮带带动绕动直齿轮自转，同时绕动直齿轮沿固定直齿轮边沿公转。

所述的锥形齿轮组包括相啮合的主动锥形齿轮和从动锥形齿轮，主动锥形齿轮与绕动直齿轮同轴联动，从动锥形齿轮穿过外翻转环壁与一个内翻转轴连接。

进一步，所述的翻转电机带动外翻转环翻转，两个外翻转轴所在直线为即外翻转环的翻转中心轴线；内翻转环相对外翻转环平面翻转，两个内翻转轴所在直线为即内翻转环的翻转中心轴线，内翻转环翻转中心轴线与外翻转环翻转中心轴线垂直。

进一步，所述的固定直齿轮固定设置，其中心轴线为外翻转环的翻转中心轴线。

进一步，所述的翻转电机带动绕动直齿轮与主动锥形齿轮同步转动，带动从动锥形齿轮在垂直平面转动，从动锥形齿轮带动内翻转环翻转。

进一步，所述的锥形齿轮组设置在齿轮箱内，翻转电机同时带动外翻转环翻转，外翻转环翻转时，通过连杆的限位，绕动直齿轮沿固定直齿轮边沿移位，使齿轮箱和锥形齿轮组跟随外翻转环同步翻转。

本发明通过两次齿轮连接，保证内外的两个翻转环以一定比率相互垂直交错转动，这种交错运动的结构，可以在镀膜气室加热时候提供一个均匀受热的环境，使得固定在内翻转环内壁的碱金属原子气室在加热过程中，各个部分尽量接收到同样大小的热量，能够实现抗弛豫膜的均匀涂覆，保证碱金属原子气室的成膜质量。

附图说明

图1为本发明中支架示意图；

图2为本发明中翻转机构示意图；

图3为本发明中传动机构示意图；

图4为本发明传动原理图；

图5为本发明的使用状态示意图。

具体实施方式

用于碱金属原子气室抗弛豫镀膜的均匀加热装置，包括支架、翻转机构和传动机构。

如图1所示，支架包括底座1和两根垂直底座设置的支杆2，两根支杆2上在同一水平面上分别设有带有穿孔的转轴座3。

如图2所示，翻转机构包括外环翻转机构和内环翻转机构。

外环翻转机构包括翻转电机4和外翻转环5，外翻转环5的外壁对称设置两个外翻转轴6，两个外翻转轴6穿过转轴座3设置，设置在支架上的翻转电机4的动力输出端与其中一个外翻转轴连接；翻转电机4可以带动外翻转环5翻转，两个外翻转轴6所在直线为即外翻转环5的翻转中心轴线。

内环翻转机构包括内翻转环7和内翻转轴8，内翻转环7与外翻转环5同心设置，两个内翻转轴8对称设置在内翻转环7外壁，并穿过外翻转环5；内翻转环7可以相对外翻转环5平面翻转，两个内翻转轴8所在直线为即内翻转环7的翻转中心轴线，内翻转环翻转中心轴线与外翻转环翻转中心轴线垂直；内翻转环7内壁固定设置有碱金属原子气室固定支架9。

如图3所示，传动机构包括固定直齿轮10、绕动直齿轮11和锥形齿轮组12。

固定直齿轮10固定设置，固定直齿轮10的中心轴线为外翻转环5的翻转中心轴线；绕动直齿轮11的中心轴与翻转电机4的动力输出端通过皮带13连接，绕动直齿轮11的中心轴与外翻转环5的外翻转轴通过连杆14连接，绕动直齿轮11与固定直齿轮10啮合。翻转电机4通过皮带13带动绕动直齿轮11自转，同时绕动直齿轮11沿固定直齿轮10边沿公转。

如图2和4所示，锥形齿轮组12设置在齿轮箱15内，锥形齿轮组12中的主动锥形齿轮12-1与绕动直齿轮11同轴固定设置，锥形齿轮组12中的从动锥形齿轮12-2穿过外翻转环壁与一个内翻转轴连接。主动锥形齿轮12-1与从动锥形齿轮12-2啮合，翻转电机4带动绕动直齿轮11与主动锥形齿轮12-1同步转动，带动从动锥形齿轮12-2在垂直平面转动，从动锥形齿轮12-2带动内翻转环7翻转。

翻转电机4同时带动外翻转环5翻转，外翻转环5翻转时，通过连杆14的限位，绕动直齿轮11沿固定直齿轮10边沿移位，从而使齿轮箱15和锥形齿轮组12跟随外翻转环5同步翻转。

如图5所示，使用中，将碱金属原子气室固定安装在装置的内翻转环上，整体结构置于加热炉16中。在加热过程中，在电机带动下，气室将在加热炉内做循环交错往复运动，避免由于加热炉内部温度不均导致的镀膜均匀度不好的问题。

技术特征：

1.用于碱金属原子气室抗弛豫镀膜的均匀加热装置，包括支架、翻转机构和传动机构，其特征在于：

所述的支架包括底座(1)和两根垂直底座设置的支杆(2)，两根支杆(2)上在同一水平面上分别设有带有穿孔的转轴座(3)；

所述的翻转机构包括外环翻转机构和内环翻转机构；

所述的外环翻转机构包括翻转电机(4)和外翻转环(5)，外翻转环(5)的外壁对称设置两个外翻转轴(6)，两个外翻转轴(6)穿过转轴座(3)设置，设置在支架上的翻转电机(4)的动力输出端与其中一个外翻转轴连接；

所述的内环翻转机构包括内翻转环(7)和内翻转轴(8)，内翻转环(7)与外翻转环(5)同心设置，两个内翻转轴(8)对称设置在内翻转环(7)外壁，并穿过外翻转环(5)；内翻转环(7)内壁固定设置有碱金属原子气室固定支架(9)；

所述的传动机构包括固定直齿轮(10)、绕动直齿轮(11)和锥形齿轮组(12)；

所述的绕动直齿轮(11)的中心轴与翻转电机(4)的动力输出端通过皮带(13)连接，翻转电机(4)的动力输出轴穿过固定直齿轮(10)的中心开孔，连杆(14)的两端分别与绕动直齿轮(11)的中心轴和外翻转环的外翻转(6)轴活动连接，绕动直齿轮(11)与固定直齿轮(10)啮合；翻转电机(4)通过皮带(13)带动绕动直齿轮(11)自转，同时绕动直齿轮(11)沿固定直齿轮(10)边沿公转；

所述的锥形齿轮组(12)包括相啮合的主动锥形齿轮(12-1)和从动锥形齿轮(12-2)，主动锥形齿轮(12-1)与绕动直齿轮(11)同轴联动，从动锥形齿轮(12-2)穿过外翻转环壁与一个内翻转轴连接。

2.如权利要求1所述的用于碱金属原子气室抗弛豫镀膜的均匀加热装置，其特征在于：所述的翻转电机(4)带动外翻转环(5)翻转，两个外翻转轴(6)所在直线为即外翻转环(5)的翻转中心轴线；内翻转环(7)相对外翻转环(5)平面翻转，两个内翻转轴(8)所在直线为即内翻转环(7)的翻转中心轴线，内翻转环翻转中心轴线与外翻转环翻转中心轴线垂直。

3.如权利要求1所述的用于碱金属原子气室抗弛豫镀膜的均匀加热装置，其特征在于：所述的固定直齿轮(10)固定设置，其中心轴线为外翻转环(5)的翻转中心轴线。

4.如权利要求1所述的用于碱金属原子气室抗弛豫镀膜的均匀加热装置，其特征在于：所述的翻转电机(4)带动绕动直齿轮(11)与主动锥形齿轮(12-1)同步转动，带动从动锥形齿轮(12-2)在垂直平面转动，从动锥形齿轮(12-2)带动内翻转环(7)翻转。

5.如权利要求1所述的用于碱金属原子气室抗弛豫镀膜的均匀加热装置，其特征在于：所述的锥形齿轮组(12)设置在齿轮箱(15)内，翻转电机(4)同时带动外翻转环(5)翻转，外翻转环(5)翻转时，通过连杆(14)的限位，绕动直齿轮(11)沿固定直齿轮(10)边沿移位，使齿轮箱(15)和锥形齿轮组(12)跟随外翻转环(5)同步翻转。

技术总结
本发明公开了用于碱金属原子气室抗弛豫镀膜的均匀加热装置。现有装置很难保证气室所在环境中温度的均一性。本发明包括支架、翻转机构和传动机构。翻转机构包括外环翻转机构和内环翻转机构。外环翻转机构的外翻转环通过翻转电机带动翻转。翻转电机通过绕动直齿轮、锥形齿轮组带动内环翻转机构的内翻转环相对外翻转环进行翻转。翻转电机带动绕动直齿轮自转，同时绕动直齿轮沿固定直齿轮边沿公转。使用中将碱金属原子气室固定安装在内翻转环上，整体结构置于加热炉中。本发明通过两次齿轮连接，保证内外的两个翻转环相互垂直交错翻转，可以在镀膜气室加热时候提供均匀受热的环境，实现抗弛豫膜的均匀涂覆，保证碱金属原子气室的成膜质量。

技术研发人员：林强;陈军;严勇;李德钊;李衎;张桂迎
受保护的技术使用者：浙江工业大学
技术研发日：2020.07.21
技术公布日：2020.12.15