【摘要】：作為物理學(xué)和電子學(xué)高度結(jié)合的產(chǎn)物,離子阱微波原子頻標(biāo)是利用電場和磁場將離子束縛在很窄的空間區(qū)域里,這樣囚禁離子除了束縛場外,很少受到外界的其他干擾,儲存離子的設(shè)備稱之為離子阱。汞離子微波頻標(biāo)是基于離子阱技術(shù)而發(fā)展起來的微波頻標(biāo),將199Hg+作為頻標(biāo)工作物質(zhì)具有諸多優(yōu)點(diǎn):離子被囚禁在Lamb-Dicke區(qū),無一級多普勒效應(yīng);離子質(zhì)量數(shù)大二級多普勒頻移小;離子鐘躍遷能級裂距大,約為40.5GHz,鐘躍遷譜線Q值高,達(dá)到了 1012量級;鐘躍遷能級對溫度和磁場等環(huán)境變量不敏感等。此外汞離子微波頻標(biāo)采用202Hg+同位素光譜燈作為抽運(yùn)光源,具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠性好、可小型化等特點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)室對汞離子微波頻標(biāo)的研究已進(jìn)入小型化和工程化階段,本論文主要對高性能汞離子微波頻標(biāo)中的囚禁離子小型化電路開展了研制,主要工作如下:1.設(shè)計(jì)了一種較低功耗的高壓射頻信號發(fā)生器,電路工作頻率在1MHz左右,其輸出峰峰值可調(diào)范圍為100V-1710V可調(diào),將其作為囚禁場應(yīng)用于汞離子微波頻標(biāo)中,可實(shí)現(xiàn)汞離子的穩(wěn)定囚禁。同時由于該電路具有效率高、體積小(76mm*68mm*58mm)、功耗小(3.36W)的優(yōu)點(diǎn),可滿足汞離子微波頻標(biāo)小型化的工程需求。2.設(shè)計(jì)制作了溫控低功耗原子爐,對離子阱中的原子爐溫度進(jìn)行了精確控制,并測量了相關(guān)電路的穩(wěn)定性、溫度的控制精度和離子阱中的Hg壓變化情況得到了原子爐溫控精度為0.2℃,電路整體功耗約為4W。3.改進(jìn)了電子槍電路,電子槍電路包含電壓極性轉(zhuǎn)換電路和燈絲加熱電路,電壓極性轉(zhuǎn)換電路通過TTL電平控制M0C8204M光耦關(guān)斷輸出相應(yīng)極性電壓,燈絲加熱電路通過LM2596-ADJ實(shí)現(xiàn)對燈絲加熱電壓的輸出可調(diào)。電路整體功耗也為4W。4.將研制的小型化射頻場電路、原子爐溫控電路、電子槍電路應(yīng)用于汞離子微波頻標(biāo)熒光信號的實(shí)驗(yàn)裝置中,找到了鐘躍遷熒光信號,通過信號分析得出離子囚禁射頻場電路能有效地囚禁住汞離子。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院武漢物理與數(shù)學(xué)研究所)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TH714.14

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2701764