一种原子气室抗弛豫镀膜方法
【专利摘要】本发明属于一种原子气室的镀膜方法，具体涉及一种原子气室的抗弛豫镀膜方法。它包括如下步骤：第一步：采用“Piranha”溶液清洗气室内壁；第二步：用去离子纯水漂洗；第三步：对气室进行高温除气；第四步：激活气室壁，进行镀膜前准备；第五步：配制OTS溶液；第六步：使待镀膜气室壁在镀膜溶液中浸泡；第七步：用氯仿对气室内壁进行冲洗；第八步：膜层固化及后处理。其优点是，解决了原子自旋与气室内壁的碰撞改变原子自旋指向而导致弛豫的问题；此外，根据气室内壁膜层抗弛豫要求，提出了气室内壁抗弛豫镀膜的工艺步骤，保证了该技术的可行性。
【专利说明】
一种原子气室抗弛豫镀膜方法
技术领域
[0001]本发明属于一种原子气室的镀膜方法，具体涉及一种原子气室的抗弛豫镀膜方法。
【背景技术】
[0002]原子技术的飞速发展导致原子气室需求量大增。气室中原子弛豫是衡量原子自旋维持定轴能力的指标，类似于转子陀螺中的摩擦，弛豫越小可类比为摩擦越小。原子自旋与气室内壁的碰撞会改变原子自旋指向而导致弛豫。随着原子气室尺寸的降低，原子自旋与气室内壁的碰撞速率增加，导致弛豫增大，成为制约原子陀螺尺寸降低、性能提高的瓶颈。现有常见的镀膜技术主要用于改善玻璃零件的光学特性，或增加材料表面的抗腐蚀污染、减小摩擦等功能，在改善原子自旋弛豫方面的应用较少。同时常用的镀膜工艺一般用于平面、外表面镀膜，用于经过细长的排气管对气室内壁的立体表面镀膜的工艺较少。因此，需要研究原子气室抗弛豫内壁镀膜技术，主要涉及膜层材料选择及镀膜工艺。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种原子气室内壁抗弛豫镀膜方法，它可在较小的原子气室尺寸前提下，实现原子自旋较长的弛豫时间，提高原子陀螺的精度，同时可满足后续超高真空处理需求，保证原子纯度。
[0004]本发明是这样实现的，一种原子气室内壁抗弛豫镀膜方法，它包括如下步骤:
[0005]第一步:采用“Piranha”溶液清洗气室内壁；
[0006]第二步:用去离子纯水漂洗；
[0007]第三步:对气室进行高温除气；
[0008]第四步:激活气室壁，进行镀膜前准备；
[0009]第五步:配制OTS溶液；
[0010]第六步:使待镀膜气室壁在镀膜溶液中浸泡；
[0011]第七步:用氯仿对气室内壁进行冲洗；
[0012]第八步:膜层固化及后处理。
[0013]所述的第一步为根据待镀膜气室数量及体积配制适量清洗用“Piranha”溶液，溶液量需满足在注满气室后能够全部浸没气室，溶液组成为:体积比为3:7的过氧化氢和浓硫酸溶液的混合溶液，将溶液注入气室内，并将注满溶液的气室置于盛放“Piranha”溶液烧杯中，液面需没过气室，将该烧杯放入超声波清洗池中进行超声波清洗，上述操作需在排风柜内进行。
[0014]所述的第二步为将完成超声波清洗的气室自烧杯中取出，并将气室内的清洗溶液转移至同一烧杯内，并把烧杯内的溶液进行回收处理，采用纯水对气室进行反复冲洗并结合超声波清洗设备进行超声波振动清洗，直到采用10ml水冲洗22cm2的待清洗表面积时，所收集冲洗水的电导率低于3 μ S/cm。
[0015]所述的第三步为将清洗干净的气室置于真空加热炉内，采用最高500°C、10_4Pa真空进彳丁尚温尚真空除气。
[0016]所述的第四步为将完成除气的干燥气室置于湿度90%的局部洁净环境内lOmin，使气室内壁附着微量水分，作为OTS长链和玻璃聚合的催化剂。
[0017]所述的第五步为根据待镀膜气室容量配制适量镀膜溶液，溶液比例为:1份氯仿+4份正己烷配制成溶剂，每I升溶剂加入0.8ml的OTS。
[0018]所述的第六步为把镀膜溶液注入待镀膜气室并充满，使液面高度正好在排气管和气室的界面处。静置5?1min之后倒出溶液，将试件在空气中放置5min。
[0019]所述的第七步为采用氯仿对OTS镀膜的全部表面进行五次以上冲洗，用于去除没有结合在玻璃表面的OTS分子。
[0020]所述的第八步为将气室接在真空台上并用真空栗除掉残余的氯仿。抽真空过程中，加热气室至150°C并保持48h，使独立的分子链之间形成交联。完成气室内壁镀膜操作。
[0021]本发明的优点是，I)将OTS膜层用于原子气室内壁，作为抗原子自旋弛豫应用，解决了原子自旋与气室内壁的未镀膜表面的非弹性碰撞而改变原子自旋指向的问题，起到延长原子自旋驰豫时间的作用；2)通过镀膜溶液液面高度的控制实现膜层位置可控，既使气室内壁立体表面全部被膜层覆盖，又保留排气管内壁无相关膜层，在后续真空排气台接入操作中，不会产生因局部高温导致膜层损坏从而形成残留气室内的杂质；3)气室镀膜前的气室壁激活处理工艺，既保证了反应速度又保证了膜层质量；4)镀膜后得固化处理工艺，结合真空操作，实现膜层的固化，提升膜层寿命。OTS镀膜技术在气室内壁的应用，解决了原子自旋与气室内壁的碰撞改变原子自旋指向而导致弛豫的问题；此外，根据气室内壁膜层抗弛豫要求，提出了气室内壁抗弛豫镀膜的工艺步骤，保证了该技术的可行性。
【具体实施方式】
[0022]下面结合具体实施例对本发明进行详细介绍:
[0023]在下面的描述中，出于解释而非限制性的目的，阐述了具体细节，以帮助全面地理解本发明。然而，对本领域技术人员来说显而易见的是，也可以在脱离了这些具体细节的其它实施例中实践本发明。下面对本发明的实施例进行说明。
[0024]一种原子气室内壁抗弛豫镀膜方法，它包括如下步骤:
[0025]第一步:采用“Piranha”溶液清洗气室内壁
[0026]根据待镀膜气室数量及体积配制适量清洗用“Piranha”溶液。溶液量需满足在注满气室后能够全部浸没气室。溶液组成为:体积比为3:7的过氧化氢和浓硫酸溶液的混合溶液。将溶液注入气室内，并将注满溶液的气室置于盛放“Piranha”溶液烧杯中，液面需没过气室。将该烧杯放入超声波清洗池中进行超声波清洗。上述操作需在排风柜内进行，并做好防护措施，避免酸雾对操作者和环境造成影响；
[0027]第二步:用去离子纯水漂洗
[0028]将完成超声波清洗的气室自烧杯中取出，并将气室内的清洗溶液转移至同一烧杯内，并把烧杯内的溶液进行回收处理。采用纯水对气室进行反复冲洗并结合超声波清洗设备进行超声波振动清洗，直到采用10ml水冲洗约22cm2的待清洗表面积时，所收集冲洗水的电导率低于3 μ S/cm ;
[0029]第三步:对气室进行高温除气
[0030]将清洗干净的气室置于真空加热炉内，采用最高500°C、10_4Pa真空进行高温高真空除气；
[0031]第四步:激活气室壁，进行镀膜前准备
[0032]将完成除气的干燥气室置于湿度90%的局部洁净环境内lOmin，使气室内壁附着微量水分，作为OTS长链和玻璃聚合的催化剂。
[0033]第五步:配制OTS溶液
[0034]根据待镀膜气室容量配制适量镀膜溶液。溶液比例为:1份氯仿+4份正己烷配制成溶剂，每I升溶剂加入0.8ml的OTS ;
[0035]第六步:使待镀膜气室壁在镀膜溶液中浸泡一定时间
[0036]把镀膜溶液注入待镀膜气室并充满，使液面高度正好在排气管和气室的界面处。静置5?1min之后倒出溶液，将试件在空气中放置5min ;
[0037]第七步:用氯仿对气室内壁进行冲洗
[0038]采用氯仿对OTS镀膜的全部表面进行五次以上冲洗，用于去除没有结合在玻璃表面的OTS分子；
[0039]第八步:膜层固化及后处理
[0040]将气室接在真空台上并用真空栗除掉残余的氯仿。抽真空过程中，加热气室至150°C并保持48h，使独立的分子链之间形成交联。完成气室内壁镀膜操作。
【主权项】
1.一种原子气室内壁抗弛豫镀膜方法，其特征在于:它包括如下步骤: 第一步:采用“Piranha”溶液清洗气室内壁； 第二步:用去离子纯水漂洗； 第三步:对气室进行高温除气； 第四步:激活气室壁，进行镀膜前准备； 第五步:配制OTS溶液； 第六步:使待镀膜气室壁在镀膜溶液中浸泡； 第七步:用氯仿对气室内壁进行冲洗； 第八步:膜层固化及后处理。2.如权利要求1所述的一种原子气室内壁抗弛豫镀膜方法，其特征在于:所述的第一步为根据待镀膜气室数量及体积配制适量清洗用“Piranha”溶液，溶液量需满足在注满气室后能够全部浸没气室，溶液组成为:体积比为3:7的过氧化氢和浓硫酸溶液的混合溶液，将溶液注入气室内，并将注满溶液的气室置于盛放“Piranha”溶液烧杯中，液面需没过气室，将该烧杯放入超声波清洗池中进行超声波清洗，上述操作需在排风柜内进行。3.如权利要求1所述的一种原子气室内壁抗弛豫镀膜方法，其特征在于:所述的第二步为将完成超声波清洗的气室自烧杯中取出，并将气室内的清洗溶液转移至同一烧杯内，并把烧杯内的溶液进行回收处理，采用纯水对气室进行反复冲洗并结合超声波清洗设备进行超声波振动清洗，直到采用10ml水冲洗22cm2的待清洗表面积时，所收集冲洗水的电导率低于3 μ S/cm。4.如权利要求1所述的一种原子气室内壁抗弛豫镀膜方法，其特征在于:所述的第三步为将清洗干净的气室置于真空加热炉内，采用最高500°C、10-4Pa真空进行高温高真空除气。5.如权利要求1所述的一种原子气室内壁抗弛豫镀膜方法，其特征在于:所述的第四步为将完成除气的干燥气室置于湿度90%的局部洁净环境内lOmin，使气室内壁附着微量水分，作为OTS长链和玻璃聚合的催化剂。6.如权利要求1所述的一种原子气室内壁抗弛豫镀膜方法，其特征在于:所述的第五步为根据待镀膜气室容量配制适量镀膜溶液，溶液比例为份氯仿+4份正己烷配制成溶剂，每I升溶剂加入0.8ml的0TS。7.如权利要求1所述的一种原子气室内壁抗弛豫镀膜方法，其特征在于:所述的第六步为把镀膜溶液注入待镀膜气室并充满，使液面高度正好在排气管和气室的界面处。静置5?1min之后倒出溶液，将试件在空气中放置5min。8.如权利要求1所述的一种原子气室内壁抗弛豫镀膜方法，其特征在于:所述的第七步为采用氯仿对OTS镀膜的全部表面进行五次以上冲洗，用于去除没有结合在玻璃表面的OTS分子。9.如权利要求1所述的一种原子气室内壁抗弛豫镀膜方法，其特征在于:所述的第八步为将气室接在真空台上并用真空栗除掉残余的氯仿。抽真空过程中，加热气室至150°C并保持48h，使独立的分子链之间形成交联。完成气室内壁镀膜操作。
【文档编号】C23C16/455GK105986248SQ201510094655
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2015年3月3日
【发明人】郑辛, 秦杰, 王宇虹, 孙晓光, 田晓倩, 汪世林, 高溥泽, 韩文法, 万双爱, 王春娥, 刘建丰, 郭宇豪
【申请人】北京自动化控制设备研究所