一种高质量的原子束产生装置的制作方法

    技术2023-06-04  140


    本实用新型涉及原子光谱测量技术领域,具体涉及一种高质量的原子束产生装置。



    背景技术:

    高质量的原子束产生装置是一种将固体物质气化、用于产生空间分布和密度可控的原子束的实验装置。高质量的原子束具有速度分布很窄、发散角很小的特点,目前已经在高分辨原子光谱、原子动力学等方面有着广泛的应用。

    原子光谱是由原子中的电子在能量变化时所发射或吸收的一系列光所组成的光谱。对原子光谱的研究是探索原子核外电子排布的重要手段之一,在物理和分析化学中,通过发射或吸收光谱来鉴定物质。光谱学也同样大量运用在天文学和遥感领域。

    通常的原子束产生装置为直热式,大电流通过装置表面产生大量热量,导致固态物质气化从而产生原子束。这种装置使用熔点较高的金属,如不锈钢、镍铬合金等,将金属片剪成长方形,在其中心位置打上小口孔,然后将长的一边卷成圆柱,并将其中一边压平并焊接起来。待使用时,将实验样品放入其中,再将另外一边压平封死。然而这种装置由于材料限制加热效率不高,使用过程中更换样品不方便,不易控制原子束的位置和密度。因此,设计一种全新的产生固态物质的原子束的实验装置是当前迫切需要解决的问题。



    技术实现要素:

    针对现有技术的不足,本实用新型提供了一种可以产生高质量原子束的实验装置。该装置使用外部缠绕加热丝来加热装置使固体物质气化,从而产生高准直性和密度可控的原子束。该装置可广泛用于高分辨原子光谱及动力学领域。

    为了达到上述实用新型目的,本实用新型采用以下技术方案:

    一种高质量的原子束产生装置,包括框架,框架内设置有原子炉,原子炉上设置有炉盖,炉盖上部固定于框架上;原子炉侧壁设置有出射孔,原子炉侧壁位于出射孔处设置有原子飞行管,原子飞行管另一端设置有出射法兰,出射法兰连接有多通法兰器,多通法兰器包括入射法兰、观测法兰、真空法兰、作用法兰和扩展法兰,多通法兰器内具有多通腔,各法兰通过多通腔连通;多通法兰器通过入射法兰与出射法兰连接。

    作为优选方案,原子飞行管内具有限束孔。

    作为优选方案,出射孔、限束孔及原子飞行管同心。

    作为优选方案,观测法兰上具有观察窗。

    作为优选方案,限束孔两侧均设有防堵塞通道。

    作为优选方案,作用法兰上设置有激光入射窗。

    作为优选方案,原子炉外侧缠绕有铠装加热丝。

    作为优选方案,入射法兰位于法兰器的前侧与出射法兰相连,观测法兰位于法兰器的上侧,真空法兰位于法兰器的下侧,作用法兰位于法兰器的左侧,扩展法兰位于法兰器的后侧。

    作为优选方案,原子炉顶部和炉盖上设置螺孔,炉盖通过固定螺栓固定于原子炉上。

    作为优选方案,框架上通过固定螺丝将炉盖进行固定。

    本实用新型与现有技术相比,有益效果是:本申请提供了一种全新的产生固态物质的原子束的实验装置,该装置实验体验较好,加热效率较高,结构较简单,容易控制原子数的位置和密度。

    附图说明

    图1是本实用新型的结构示意图;

    图2是本实用新型的部分结构示意图;

    图3是本实用新型部分剖面结构示意图;

    图4是本实用新型多通器的结构示意图。

    图中:1框架,2-固定螺丝,3炉盖,4原子炉,5原子飞行管,6出射法兰,7入射法兰,8观测法兰,9真空法兰,10作用法兰,11扩展法兰,12多通腔,13螺孔,14出射孔,15限束孔,16固体样品,17激光入射窗,18入射管,19观察窗,20防堵塞通道。

    具体实施方式

    下面通过具体实施例对本实用新型的技术方案作进一步描述说明。

    实施例:

    一种高质量的原子束产生装置,如图1-图4所示,该产生装置包括用于放置原子炉4的框架1,框架1内设置有原子炉4,原子炉4上设置有炉盖3,原子炉4顶部和炉盖3上设置螺孔13,炉盖3通过固定螺栓固定于原子炉4上。炉盖3上部固定于框架1上,固定方式为框架1上通过固定螺丝2将炉盖3进行固定。原子炉4外侧缠绕有铠装加热丝。

    如图2所示,原子炉4侧壁设置有出射孔14,原子炉4侧壁位于出射孔14处设置有原子飞行管5,原子飞行管5另一端设置有出射法兰6,如图1所示,出射法兰6连接有多通法兰器,多通法兰器设置有入射法兰7、观测法兰8、真空法兰9、作用法兰10和扩展法兰11,多通法兰器内具有多通腔12,各法兰通过多通腔12连通;多通法兰器通过入射法兰7与出射法兰6连接,具体的,如图4所示,入射法兰7位于法兰器的前侧与出射法兰6相连,观测法兰8位于法兰器的上侧,真空法兰9位于法兰器的下侧,作用法兰10位于法兰器的左侧,扩展法兰11位于法兰器的后侧;观测法兰8上具有观察窗19;作用法兰10上设置有激光入射窗17;

    如图3所示,原子飞行管5内具有限束孔15,并且出射孔14、限束孔15及原子飞行管5同心,限束孔15两侧均设有防堵塞通道20。

    实验前,将原子炉4周身均匀缠绕铠装加热丝,特别注意在原子炉4的上部的加热丝要稍密集,以防固体物质气化后沉积在上盖上。同时原子飞行管5也需要缠绕加热丝,以防原子束通过时冷却凝结堵塞飞行管5。缠绕加热丝时注意要给不锈钢材质的框架1和固定螺丝2留有空间。加热丝的长度和所加的电压需要根据实验所需的温度,既产生固体样品16的饱和蒸汽压所确定。

    具体地,将待测固体样品16在无水乙醇中清洗以去掉样品表面的杂质,使用镊子将固体样品放在原子炉4的底部,不要堵塞出射孔15,在原子炉4开口处放置铜垫片并盖上的炉盖3使其下部突起完全进入原子炉4中。使用6个螺丝固定好原子炉4和炉盖3并使原子炉4处于密封状态。将原子炉4平放在框架1底部,框架1顶部中心有螺纹孔,使用固定螺丝2将原子炉4和炉盖3牢固固定在不锈钢的框架1中。通过上述操作,保证在整个实验中原子炉处于密封状态防止原子蒸汽的泄露。固定好原子炉4后,使用2厘米厚的石棉将原子炉4及其不锈钢框1架紧密包裹,防止热量泄露增加加热效率。

    实验中,打开真空法兰9连接的真空泵对装置抽取真空,同时对加热丝缓慢增加电压,在500摄氏度左右烘烤原子炉4及固体样品16,以上操作同样时为了保证样品的纯度。待装置真空度达到要求时,对原子炉4继续增加电压只到原子炉4中的固体样品16气化。气化后的固体样品通过出射孔14喷射出原子炉4,形成原子束,进入原子飞行管5,在原子飞行管5中经过限束孔15及后方的防堵塞区后,通过入射管18进入多(六)通腔12中心,实验激光通过多(六)通腔12前端的激光入射窗17进入多(六)通腔12中心,与原子束相互作用从而完成实验。实验过程中可以通过多(六)通腔12上方的观察窗19观察原子束作用的情况。

    上述的结构使得本申请的装置该装置实验体验较好,加热效率较高,结构较简单,容易控制原子数的位置和密度。

    本实用新型虽然已以较佳实施例公开如上,但其并不是用来限定本实用新型,任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内,都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本实用新型技术方案做出可能的变动和修改,因此,凡是未脱离本实用新型技术方案的内容,依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰,均属于本实用新型技术方案的保护范围。


    技术特征:

    1.一种高质量的原子束产生装置,其特征在于,包括框架(1),框架(1)内设置有原子炉(4),原子炉(4)上设置有炉盖(3),炉盖(3)上部固定于框架(1)上;原子炉(4)侧壁设置有出射孔(14),原子炉(4)侧壁位于出射孔(14)处设置有原子飞行管(5),原子飞行管(5)另一端设置有出射法兰(6),出射法兰(6)连接有多通法兰器,多通法兰器设置有入射法兰(7)、观测法兰(8)、真空法兰(9)、作用法兰(10)和扩展法兰(11),多通法兰器内具有多通腔(12),各法兰通过多通腔(12)连通;多通法兰器通过入射法兰(7)与出射法兰(6)连接。

    2.根据权利要求1所述的一种高质量的原子束产生装置,其特征在于,原子飞行管(5)内具有限束孔(15)。

    3.根据权利要求2所述的一种高质量的原子束产生装置,其特征在于,出射孔(14)、限束孔(15)及原子飞行管(5)同心。

    4.根据权利要求1所述的一种高质量的原子束产生装置,其特征在于,观测法兰(8)上具有观察窗(19)。

    5.根据权利要求1所述的一种高质量的原子束产生装置,其特征在于,限束孔(15)两侧均设有防堵塞通道(20)。

    6.根据权利要求1所述的一种高质量的原子束产生装置,其特征在于,作用法兰(10)上设置有激光入射窗(17)。

    7.根据权利要求1所述的一种高质量的原子束产生装置,其特征在于,原子炉(4)外侧缠绕有铠装加热丝。

    8.根据权利要求1所述的一种高质量的原子束产生装置,其特征在于,入射法兰(7)位于法兰器的前侧与出射法兰(6)相连,观测法兰(8)位于法兰器的上侧,真空法兰(9)位于法兰器的下侧,作用法兰(10)位于法兰器的左侧,扩展法兰(11)位于法兰器的后侧。

    9.根据权利要求1所述的一种高质量的原子束产生装置,其特征在于,原子炉(4)顶部和炉盖(3)上设置螺孔(13),炉盖(3)通过固定螺栓固定于原子炉(4)上。

    10.根据权利要求1所述的一种高质量的原子束产生装置,其特征在于,框架(1)上通过固定螺丝(2)将炉盖(3)进行固定。

    技术总结
    本实用新型涉及原子光谱测量技术领域,具体涉及一种高质量的原子束产生装置。包括框架,框架内设置有原子炉,原子炉上设置有炉盖,炉盖上部固定于框架上;原子炉侧壁设置有出射孔,原子炉侧壁位于出射孔处设置有原子飞行管,原子飞行管另一端设置有出射法兰,出射法兰连接有多通法兰器,多通法兰器包括入射法兰、观测法兰、真空法兰、作用法兰和扩展法兰,多通法兰器内具有多通腔,各法兰通过多通腔连通;多通法兰器通过入射法兰与出射法兰连接。本申请提供了一种全新的产生固态物质的原子束的实验装置,该装置实验体验较好,加热效率较高,结构较简单,容易控制原子数的位置和密度。

    技术研发人员:杨海峰;赵志国
    受保护的技术使用者:洛阳师范学院
    技术研发日:2019.04.23
    技术公布日:2020.03.31

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