原子炉的制作方法

本申请涉及冷原子，具体涉及一种产生原子蒸气流(原子束流)的原子炉。

背景技术：

1、原子炉是用于产生真空溅射原子分子束的一种原子炉。真空溅射原子分子束在凝聚态物理、原子分子物理及化学类仪器中有着广泛的应用。为了使原子炉能够长期有效地工作，避免物料在炉壁沉积乃至阻塞管道，对原子炉进行分段控温设计是至关重要的。然而现有技术多采用多段主动控温技术进行分段控温，每段设置单独热源进行加热，该类技术结构复杂，需要控制元器件多。

技术实现思路

1、本申请实施例提供一种原子炉，可以实现分段控温的效果，且结构和控制均较简单。

2、根据本申请前述任一实施方式，

3、本申请实施例提供一种原子炉，包括第一炉体和第二炉体，第一炉体的内腔与第二炉体的内腔通过连通口连通，第二炉体具有与自身内腔连通的气体出口，

4、第一炉体的外壁设有用于对第一炉体进行加热的热源层，

5、第二炉体至少包括沿着自连通口至气体出口方向依次设置的第一温降段、第二温降段和第三温降段，

6、第三温降段的热阻值大于第一温降段的热阻值，第一温降段的热阻值大于第二温降段的热阻值。

7、根据本申请前述实施方式，工作状态下的热源层用于对第一炉体进行加热以使第一炉体达到目标温度，从而将第一炉体内放置的加热对象变为蒸气流，

8、第二温降段的热阻值可以使在工作状态下的第二温降段的靠近第三温降段的一端的温度大于放置于第一炉体内的加热对象的熔点。

9、根据本申请前述任一实施方式，第二温降段的炉壁厚度大于第一温降段的炉壁厚度，第一温降段的炉壁厚度大于第三温降段的炉壁厚度。

10、根据本申请前述任一实施方式，第二温降段的炉体长度大于第一温降段的炉体长度，也大于第三温降段的炉体长度。

11、根据本申请前述任一实施方式，第一炉体的内腔直径大于第二炉体的内腔直径。

12、根据本申请前述任一实施方式，在气体出口处连接有法兰盘，法兰盘用于使第二炉体与外部腔体密封连接。

13、根据本申请前述任一实施方式，在第一炉体的外周和第二炉体的外周包裹有保温层，热源层位于保温层与第一炉体的外壁之间。

14、根据本申请前述任一实施方式，原子炉还包括用于降温的降温层，降温层包裹在保温层和法兰盘的外周。

15、根据本申请前述任一实施方式，在降温层内设置有冷却液道，冷却液道包括进液口、出液口和连接进液口和出液口的冷却液流道，进液口和出液口位于原子炉的与法兰盘相对的一侧。

16、根据本申请前述任一实施方式，冷却液流道在降温层的周侧壁内以螺旋形式从进液口延伸至法兰盘的外周壁后，又以螺旋形式自法兰盘的外周壁延伸至出液口。

17、根据本申请前述任一实施方式，热源层内布置有加热电阻丝，在热源层内，加热电阻丝的正极端和负极端并排设置，连接正极端和负极端的加热电阻丝对折后在热源层的周侧壁内以双线螺旋形式自热源层的与第二炉体相对的一端向第二炉体所在端延伸。

18、根据本申请前述任一实施方式，邻圈的加热电阻丝之间间隔设置，且领圈的加热电阻丝之间沿着热源层轴向的距离相等。

19、根据本申请前述任一实施方式，在第一炉体、第一温降段、第二温降段和第三温降段各处均设置有至少一个温度传感器，原子炉还包括恒温控制器，恒温控制器用于接收第一炉体、第一温降段、第二温降段和第三温降段对应的温度传感器反馈的温度值；和/或

20、恒温控制器还用于控制热源层的加热温度。

21、本申请实施例的原子炉，通过对第二炉体进行分段热阻值设计，使第三温降段的热阻值大于第一温降段的热阻值，第一温降段的热阻值大于第二温降段的热阻值，可以使第二炉体可以按照预设降温曲线实现降温，与传统的对炉体各段通过单独热源进行加热相比，本申请实施例的原子炉只需要一个热源就能实现稳定的控温，结构和控制均较简单。

技术特征：

1.一种原子炉，包括第一炉体和第二炉体，所述第一炉体的内腔与所述第二炉体的内腔通过连通口连通，所述第二炉体具有与自身内腔连通的气体出口，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的原子炉，其特征在于：工作状态下的所述热源层用于对第一炉体进行加热以使第一炉体达到目标温度，从而将第一炉体内放置的加热对象变为蒸气流，

3.根据权利要求2所述的原子炉，其特征在于：

4.根据权利要求3所述的原子炉，其特征在于：

5.根据权利要求1所述的原子炉，其特征在于：所述第一炉体的内腔直径大于所述第二炉体的内腔直径。

6.根据权利要求1所述的原子炉，其特征在于：在所述气体出口处连接有法兰盘，所述法兰盘用于使所述第二炉体与外部腔体密封连接。

7.根据权利要求6所述的原子炉，其特征在于：在所述第一炉体的外周和第二炉体的外周包裹有保温层，所述热源层位于所述保温层与所述第一炉体的外壁之间。

8.根据权利要求7所述的原子炉，其特征在于：还包括用于降温的降温层，所述降温层包裹在所述保温层和所述法兰盘的外周。

9.根据权利要求8所述的原子炉，其特征在于：在所述降温层内设置有冷却液道，所述冷却液道包括进液口、出液口和连接所述进液口和出液口的冷却液流道，所述进液口和出液口位于所述原子炉的与所述法兰盘相对的一侧。

10.根据权利要求9所述的原子炉，其特征在于：所述冷却液流道在所述降温层的周侧壁内以螺旋形式从进液口延伸至所述法兰盘的外周壁后，又以螺旋形式自所述法兰盘的外周壁延伸至所述出液口。

11.根据权利要求1所述的原子炉，其特征在于：所述热源层内布置有加热电阻丝，在所述热源层内，所述加热电阻丝的正极端和负极端并排设置，连接所述正极端和负极端的加热电阻丝对折后在所述热源层的周侧壁内以双线螺旋形式自所述热源层的与所述第二炉体相对的一端向所述第二炉体所在端延伸。

12.根据权利要求11所述的原子炉，其特征在于：邻圈的加热电阻丝之间间隔设置，且领圈的加热电阻丝之间沿着热源层轴向的距离相等。

13.根据权利要求1所述的原子炉，其特征在于：在所述第一炉体、第一温降段、第二温降段和第三温降段各处均设置有至少一个温度传感器，原子炉还包括恒温控制器，所述恒温控制器用于接收所述第一炉体、第一温降段、第二温降段和第三温降段对应的温度传感器反馈的温度值；和/或

技术总结
本申请涉及冷原子技术领域，具体涉及一种产生原子蒸气流的原子炉。该原子炉包括第一炉体和第二炉体，第一炉体的内腔与第二炉体的内腔通过连通口连通，第二炉体具有与自身内腔连通的气体出口，第一炉体的外壁设有用于对第一炉体进行加热的热源层，第二炉体至少包括沿着自连通口至气体出口方向依次设置的第一温降段、第二温降段和第三温降段，第三温降段的热阻值大于第一温降段的热阻值，第一温降段的热阻值大于第二温降段的热阻值。该原子炉，通过对第二炉体进行分段热阻值设计，使第二炉体可以按照预设降温曲线实现降温，只需要一个热源就能实现稳定的控温，结构和控制均较简单。

技术研发人员：罗先刚,张平,龙云
受保护的技术使用者：天府兴隆湖实验室
技术研发日：20230428
技术公布日：2024/1/15