一种磁选态铯束管的真空设计方法

密封铯束管是铯原子钟的物理部分, 也是一种电真空器件。但是有关铯束管的真空设计方法在文献中很少讨论。本文提出了一种设计方法, 该方法基于物理及使用要求。首先根据铯原子束流强度与铯束管内压强关系, 得出铯束管的工作压强应当满足的范围, 在此基础上以铯束管的静态放置时间的要求为依据, 定出材料单位面积平均出气率, 进而对溅射离子泵的抽速和结构提出要求。文章内容无论对磁选态还是对光抽运密封铯束管的设计都具有参考价值。     

铯束管超高真空维持特性研究

铯束管超高真空长期维持特性是铯原子钟的关键技术指标之一,真空度会影响铯原子钟的性能指标及寿命.材料表面放气率是影响铯束管真空度的主要因素.在铯束管封装过程中,必须针对不同材料制定相应的真空除气工艺来减小材料的放气率,并在铯束管内安装溅射离子泵来维持真空.本文通过理论分析,得出了铯束管内的工作压力,并测试了溅射离子泵的各...     

高性能六极型铯束管及其特性的研究

本文描述了一种新设计的六极型铯束管及其特性的研究。这种铯束管采用了“点源”-“点靶”的六极束光学配置,并用长约27cm的无多模干扰的同轴谐振器为Ramsey腔。研究表明,与当今商品铯束管相比,它具有效率高、谐振曲线好、功率频移小以及提高稳定度、准确度的潜力大等优点。     

国产高性能光抽运小铯钟研制进展

介绍了北京大学利用光抽运小铯钟相比于传统的磁选态小铯钟有更高的铯原子利用率的优势,在频率稳定度方面取得的突破性进展;总结出了光抽运小铯钟达到高性能的关键因素在于铯束管优值、激光稳频和电路地噪声;最终优化后的光抽运小铯钟频率稳定度均超过了5071A优质管2倍以上,典型值为3 × 10^-12 / τ^1/2;近三年来陆续研制出8台光抽运小铯钟,初步实现了高性能光抽运小铯钟工程化。     

小型磁选态铯束管的抗振动性能研究

分析了铯束管的固有振动特性,得出了铯束管的危险共振频率和结构的薄弱环节,提出了相应的振动加固措施,这些加固措施可以应用到空间铯束管的研制中。设计了铯束管的正弦扫频试验,通过试验结果与仿真结果之间的对比,验证了有限元模型的合理性和有限元分析的精度。     

高纯石墨对铯吸附性能的研究

通过4种类型高纯石墨的吸铯试验,研究了不同结构的高纯石墨吸附铯后的变化情况及原因。在此基础上,提出了作为铯束管吸铯剂的高纯石墨,需要有良好的吸铯性能和加工性能以及高的机械强度。比较分析发现其中一种高纯石墨可以满足铯束管的要求。     

小型铯束管内防止液态铯溢出炉口的机理研究

为了提高地面及星载铯原子钟的性能,开展对国外相关铯原子频标中防止液态铯溢出热炉口关键技术的研究。基于国外地面和星载的两种小型磁选态铯束管内铯炉的设计案例,以液体和多孔材料为切入点,结合阻尼器和分离器的功能特性,阐述了多孔材料能有效防止液态铯溢出的物理机理,从流体力学的角度重点分析了影响多孔材料束缚液态铯的物性参数因素,强调了进一步优化防溢铯炉设计的关键点,这对于铯炉能够获得优质的铯原子束流是非常有益的。     

金属铯真空蒸馏提纯装置的研制

为了保证金属铯能够达到铯束管的要求,根据金属铯中的杂质在同一温度下的饱和蒸气压比金属铯低的特性,采用真空多级蒸馏的提纯方法,研制了一套多级真空蒸馏装置。该装置具有结构简单,蒸馏过程直观,对真空泵组污染小等特点。     

磁选态铯束管信号微电流放大器的设计与仿真

通过对铯束管信号特性以及噪声的分析,采用高精度运算放大器OPA128LM,设计了一种可用于铯束管信号测量的放大滤波电路,并且根据需要设计了微电流源,运用Protel电路仿真软件进行仿真调试,使其达到设计要求。     

磁选态铯钟内辐射频移及其对准确度的影响

对磁选态铯原子频标中存在的各种辐射频移进行了研究,包括Bloch-Siegert效应,微波频谱不纯及调制影响,Stark效应与黑体辐射以及Majorana跃迁的影响。同时分析了产生各种频移的物理原因,估算了各种频移及其不确定度的大小,分析了它们对频标准确度的影响,提出了减小各种频移和误差以提高频标准确度的方法。     

星载铯束管内铯炉的力学特性研究

在ANSYS Workbench软件中建立了星载铯束管内铯炉的有限元模型。采用兰索斯法对模型作了模态分析,获得了铯炉的固有频率及振型。利用模态叠加法对模型作了铯炉的谐响应分析,研究了铯炉及其内部关键部件的结构变形与应力分布情况。数值结果表明:炉体主体结构和铯泡支撑体是铯炉力学特性的关键环节,会影响石墨、铯泡和准直器的工作性能。针对结构设计中存在的薄弱环节,提出了对铯炉主体结构和铯泡支撑体进行改进的有效措施。改进后铯炉的力学特性增强,对比铯束管内芯的基频,可避免铯炉不会发生共振。同时,由于抑制了振动对炉体内关键部件的影响,使得铯炉对铯流体的管理能力明显增强。     

星载铯原子钟用高精度频率合成器设计

铯束管是一种复杂电真空器件,为了实现原子鉴频功能,需要外部电路提供频率为9192.631770 MHz的信号激励铯原子跃迁.设计了一种铯原子钟用精确频率合成器,利用DDS原理具有非线性输出特性"AD9858+滤波器"的电路结构,以80 MHz频率信号作为参考信号、输出频率为87.36823 MHz的中频信号,供锁相环产...     

矿物固化含Sr、Cs放射性废物研究进展

放射性元素锶和铯具有半衰期长、生物危害性大等特点,是目前放射性废物安全处理处置的重点之一,利用人造岩石固化含锶、铯放射性废物已成为当前的研究热点。简述了锶、铯的特点及危害,着重介绍了近年来几种典型矿物固化基材(碱硬锰矿、磷灰石、钙钛矿、铯榴石)的研究进展,探讨了现阶段矿物固化锶、铯的研究进展和发展方向,并对未来关于矿物固化锶、铯的材料领域发展趋势进行了展望。     

铯束管可重复使用的高性能小型铯原子钟

商品型铯原子钟是守时授时的时间频率标准。本文从工作原理、结构特点和主要特性几方面,介绍了HVC-1商品型铯原子钟。     

小型光抽运铯束频标在不同抽运-检测机制下的光频移

本文对光抽运铯束频标中４种不同的光抽运、光检测机制下的光频移及其对频标频率准确度的影响作了计算。同时还计算了铯炉温度、微波功率及激光功率等因素的变化对光频移引起的频率移动的影响。     

铯束管的出气率模型及应用

铯束管是一种密封的电真空器件,为了能够长时间维持真空需对其进行烘烤与排气。在此过程中的出气率是无法获知的。本文提出了一种出气率模型,只要读出排气系统真空计的读数,通过模型,就可以得到铯束管的材料出气率。本文也给出了模型的一个应用,发现如果排气系统真空度优于1.2×10~(-7)Pa,那么铯束管可以封离排气系统。文中提出的方法也可应用于其他电真空器件。     

弥漫激光抽运铯束频标实验研究

对本北京大学铯束频标实验室所提出的一种光抽运铯束频标的新结构弥漫激光抽运斜入射光检测铯束频标进行了首次实验。本文论述了这种新抽运检测机制的工作原理及其主要特点,对弥漫激光场的光强分布作了计算和测量,并实验检测了弥漫激光场的光抽运性能。实现了弥漫激光抽运铯束频标实验系统的闭环工作,与HP5071A商品小铯钟比对,此频标实验系统频率短期稳定度为2×10-11/τ,天稳定度为35×10-13。实验表明,弥漫激光抽运这种新颖的单激光工作的频标方案是可行的     

铯原子钟优化算法中微波幅度控制方法的研究

在铯原子钟内部,由于铯束管内存在Rabi牵引、Ramsey牵引、微波腔体牵引等因素,导致铯频标频率对微波幅度敏感。在研究微波幅度对频率影响的机理和微波幅度与跃迁几率关系的基础上,提出了一种降低频率对微波幅度变化敏感度的控制方法,试验结果表明,此方法能有效降低微波幅度的波动对频率准确度和长期稳定度的影响。     

小型铯束管中Majorana跃迁的成因(英文)

本文对Majorana跃迁现象进行了历史的评述,并对它的产生条件作了一般分析,着重对一种小型铯束管中产生这类跃迁的原因进行了具体的分析。分析表明,在铯束管磁场的几个区域中,都可能激发起Majorana跃迁,但最可能发生于C场屏蔽的束窗口附近。文中还讨论了消除这类跃迁的若干措施。     

弥漫激光抽运铯束频标实施研究

对本北京大学铯束频标实验室所提出的一种光抽运铯束频标的新结构弥漫激光抽运斜入射光检测铯束频标进行了首次实验。本论述了这种新抽运检测机制的工作原理及其主要特点，对弥漫激光场的光强分布作了计算和测量，并实验检测了弥漫激光场的光抽过性能。实现了弥漫激光抽运铯束频标实验系统的闭环工作，与ＨＰ－５０７１Ａ商品小铯钟比对，此频标实验系统频率短期稳定度为２＊１０＾－１１／√τ，天稳定度为３．５＊１０＾－１３。