用于真空封装的荧光收集装置制造方法
【专利摘要】一种用于真空封装的荧光收集装置，在套筒外设法兰盘，套筒内左端设安装在第一透镜焊接环上光入射面为平面、出射面为凸面的第一透镜，第一透镜的曲率半径为28～38mm，距离第一透镜右端面右侧5～20mm处光出射方向上设位置锁定环和第二透镜安装环，第二透镜安装环上设光入射面为凸面、光出射面为平面的第二透镜，第二透镜为非球面透镜、曲率半径为20～35mm，非球面二次曲面系数为-2～15，第一透镜和第二透镜的镜面上真空交替蒸镀有8～14层二氧化硅和二氧化锆增透膜，距离第二透镜右端面右侧30～45mm处光出射方向上设二极管支座锁定环，套筒上设安装有硅光电二极管的二极管支座，硅光电二极管的表面真空蒸镀有二氧化硅保护膜。
【专利说明】 用于真空封装的荧光收集装置
【技术领域】
[0001]本发明属于光学探测器件设备或装置【技术领域】，具体涉及一种用于真空封装的荧光收集装置。
【背景技术】
[0002]原子探测在原子物理、量子频标等领域中都有广泛的应用。对于原子的探测，是用激光激发原子产生荧光并对荧光进行收集，再通过探测器探测到荧光的光强信号来判断原子的数目多少。探测效率是原子探测中的一个最重要的性能指标。
[0003]荧光收集一般通过透镜成像系统与感光原件接收荧光，透镜成像系统将原子散射的荧光聚集到探测器的感光原件表面。探测效率就是透镜相对荧光发散点所张的立体角与4 X之比。探测效率与透镜直径与物距有关，探测装置半径越大，接收面积也就越大，相应的探测效率也就越高；探测距离越远，探测效率也越高。要获得高的探测效率就要求探测透镜需要尽量靠近荧光发散点且探测透镜口径设置得尽量大。对于探测透镜尽量靠近荧光散射点这一要求来讲，首先焦距必需小于物距，物距越小像距就越大，成的像也就越大，所要求的感光原件的接收面也就越大。所以要让探测透镜得尽量靠近荧光散射点，在冷原子团中不同位置的原子对探测透镜的空间立体张角不同，便得原子团的空间分布也对探测效率有一定影响，所以常采用大直径透镜来解决这一问题。
[0004]原子实验通常是在高真空环境下完成的，对于原子的探测是通过在真空系统外部搭建光路收集系统收集荧光，将荧光收集到探测器完成原子荧光的探测，真空装置的通光孔径大小直接限制了荧光的发散角的增大，限制了荧光收集效率从而在根本上限制了探测效率的提高。而且搭建在真空系统外部的荧光收集和探测系统，没有稳固的结构，不利于系统的标准化、小型化设计，也不利于实验系统的可靠性提高。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题在于克服上述荧光收集装置的缺点，提供一种结构合理、密封性高、调节方便、抗干扰能力强、可模块化集成、荧光收集效率高的用于真空封装的荧光收集装置。
[0006]解决上述技术问题所采用的技术方案是:在套筒外设置有法兰盘，套筒内左端设置有第一透镜焊接环，第一透镜焊接环上设置有光入射面为平面、出射面为凸面的第一透镜，第一透镜的曲率半径为28?38臟，距离第一透镜右端面右侧5?20臟处光出射方向上设置有位置锁定环和第二透镜安装环，第二透镜安装环上设置有光入射面为凸面、光出射面为平面的第二透镜，第二透镜为非球面透镜、曲率半径为20?35皿，非球面二次曲面系数为-2?15，第一透镜和第二透镜的镜面上真空交替蒸镀有8?14层二氧化硅和二氧化锆增透膜，距离第二透镜2右端面右侧30?45臟处光出射方向上设置有二极管支座锁定环，套筒上设置安装有硅光电二极管的二极管支座，硅光电二极管的表面真空蒸镀有二氧化硅保护膜。
[0007]本发明的第一透镜焊接环上设置有光入射面为平面、出射面为凸面的第一透镜，第一透镜的曲率半径最佳为33皿，第二透镜安装环4上设置有光入射面为凸面、光出射面为平面的第二透镜，第二透镜为非球面透镜、曲率半径最佳为非球面二次曲面系数为，第一透镜和第二透镜的镜面上真空交替蒸镀有层二氧化硅和二氧化锆增透膜。
[0008]本发明的硅光电二极管的表面真空蒸镀二氧化硅保护膜有1层。
[0009]本发明的娃光电二极管的光敏面积为20?1001111112、电容为17?150？？、米用电阻率为 900 ?3000 ^ #。111。
[0010]本发明的娃光电二极管的光敏面积最佳为60臟2、电容最佳为80？？、米用电阻率最佳为2000 ^ ?挪。
[0011]本发明采用整体封装结构，将一个荧光收集透镜封闭焊接在探测系统套筒内，其余元件及接收元件通过锁定环调节并锁定其在套筒内的位置，并将探测系统套筒焊接在法兰盘上，通过法兰盘直接固定安装在原子制备的物理系统的观察窗口处。原子探测系统中由冷原子团与探测光镜筒出射的探测光垂直作用产生荧光，产生的荧光射入第一透镜和第二透镜，汇聚在套筒内的硅光电二极管上，探测到原子发出的荧光信号转换成电信号通过导线输出。该装置简化了系统体积冗余过大的问题，提高了可靠性，本发明具有结构合理、密封性高、调节方便、抗干扰能力强、收集效率高等优点，可用于原子探测系统。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是本发明实施例1的结构示意图。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图和各实施例对本发明进一步详细说明，但本发明不限于这些实施例。
[0014]实施例1
[0015]在图1中，本实施例的用于真空封装的荧光收集装置由第一透镜1、第二透镜2、透镜位置锁定环3、第二透镜安装环4、法兰盘5、套筒6、硅光电二极管7、二极管支座8、二极管支座锁定环9、第二透镜焊接环10、第一透镜焊接环11联接构成。
[0016]在套筒6外表面径向焊接联接有法兰盘5，法兰盘5用于将本发明固定连接在真空原子探测系统的窗口。在套筒6内左端焊接联接有第一透镜焊接环11，第一透镜焊接环11上焊接有第一透镜1，第一透镜1为材料制成的凸透镜，第一透镜1的光入射面为平面、出射面为凸面，第一透镜1的曲率半径为33皿，第一透镜1的镜面上真空交替蒸镀有11层二氧化硅和二氧化锆增透膜。距离第一透镜1右端面右侧12111111处套筒6内壁上通过螺纹联接有第二透镜安装环4，第二透镜安装环4内表面焊接联接有第二透镜焊接环10，第二透镜焊接环10上焊接固定联有第二透镜2，第二透镜2为材料制成的非球面镜，第二透镜2的曲率半径为28皿，非球面二次曲面系数为8，第二透镜2的镜面上真空交替蒸镀有
11层二氧化硅和二氧化锆增透膜。第二透镜安装环4可调整焊接在其上的第二透镜2与第一透镜1之间的距离，第二透镜安装环4左侧的套筒6内壁上通过螺纹联接有透镜位置锁定环3，确定第二透镜2的位置后，由透镜位置锁定环3定位固定。距离第二透镜2右端面右侧38111111处光出射方向上的套筒6内壁通过螺纹联接安装有二极管支座锁定环9，二极管支座锁定环9的右侧套筒6内壁通过螺纹联接安装有二极管支座8，二极管支座8上通过螺纹联接安装有硅光电二极管7。调整安装在二极管支座8上的硅光电二极管7与第二透镜2之间的距离，确定距离后由二极管支座锁定环9定位固定，硅光电二极管7为~型硅材料制作，硅光电二极管7的光敏面积为60臟2、电容为80？？、采用电阻率为2000 0?111，硅光电二极管7将所接收到的光信号转换成电信号通过导线输出，硅光电二极管7表面真空蒸镀有保护膜，保护膜为二氧化硅，真空蒸镀1层，并采用平玻璃封装。
[0017]实施例2
[0018]本实施例中，在套筒6内左端焊接联接有第一透镜焊接环11，第一透镜焊接环11上焊接有第一透镜1，第一透镜1为材料制成的凸透镜，第一透镜1的光入射面为平面、出射面为凸面，第一透镜1的曲率半径为第一透镜1的镜面上真空交替蒸镀有8层二氧化硅和二氧化锆增透膜。距离第一透镜1右端面右侧5111111处光出射方向上的套筒6内壁上用螺纹固定连接有第二透镜安装环4，第二透镜安装环4上焊接有第二透镜2，第二透镜2为材料制成的非球面镜，第二透镜2的曲率半径为20111111，非球面二次曲面系数为-2,第二透镜2的镜面上真空交替蒸镀有8层二氧化硅和二氧化锆增透膜。距离第二透镜2右端面右侧30111111处光出射方向上的套筒6内壁上通过螺纹固定连接有二极管支座8，二极管支座8上通过螺纹联接安装有硅光电二极管7。硅光电二极管7为~型硅材料制成，硅光电二极管7的光敏面积为20臟2、电容为17？？、采用电阻率为900 0 ^挪，硅光电二极管7表面真空蒸镀有1层二氧化硅保护膜，并采用平玻璃封装。
[0019]其他零部件以及零部件之间的联接关系与实施例1相同。
[0020]实施例3
[0021]本实施例中，在套筒6内左端焊接联接有第一透镜焊接环11，第一透镜焊接环11上焊接有第一透镜1，第一透镜1为材料制成的凸透镜，第一透镜1的光入射面为平面、出射面为凸面，第一透镜1的曲率半径为第一透镜1的镜面上真空交替蒸镀有14层二氧化硅和二氧化锆增透膜。距离第一透镜1右端面右侧20111111处光出射方向上的套筒6内壁上用螺纹固定连接有第二透镜安装环4，第二透镜安装环4上焊接有第二透镜2，第二透镜2为材料制成的非球面镜，第二透镜2的曲率半径为35皿，非球面二次曲面系数为15，第二透镜2的镜面上真空交替蒸镀有14层二氧化硅和二氧化锆增透膜。距离第二透镜2右端面右侧45111111处光出射方向上的套筒6内壁上用螺纹固定连接有二极管支座8，二极管支座8上通过螺纹联接安装有硅光电二极管7。硅光电二极管7为~型硅材料制成，硅光电二极管7的光敏面积为100臟2、电容为150？？、采用电阻率为3000 0.挪，硅光电二极管7表面真空蒸镀有1层二氧化硅保护膜，并采用平玻璃封装。
[0022]其他零部件以及零部件之间的联接关系与实施例1相同。
[0023]本发明的工作原理如下:
[0024]将发明的法兰盘5用螺纹紧固连接件固定联接在真空原子探测系统的窗口处，并与空原子探测系统中的探测光方向垂直，在原子探测系统中由冷原子团与探测光镜筒出射的探测光垂直作用产生荧光，产生的荧光首先射入第一透镜1和第二透镜2，最终汇聚在套筒6内的硅光电二极管7上，探测到原子发出的荧光信号转换成电信号通过导线输出。
【权利要求】
1.一种用于真空封装的荧光收集装置，其特征在于:在套筒(6)外设置有法兰盘(5)，套筒￠)内左端设置有第一透镜焊接环(11)，第一透镜焊接环(11)上设置有光入射面为平面、出射面为凸面的第一透镜(I)，第一透镜(I)的曲率半径为28?38mm，距离第一透镜(1)右端面右侧5?20mm处光出射方向上设置有位置锁定环(3)和第二透镜安装环(4)，第二透镜安装环(4)上设置有光入射面为凸面、光出射面为平面的第二透镜(2)，第二透镜(2)为非球面透镜、曲率半径为20?35mm，非球面二次曲面系数为-2?15，第一透镜(I)和第二透镜(2)的镜面上真空交替蒸镀有8?14层二氧化硅和二氧化锆增透膜，距离第二透镜(2)右端面右侧30?45mm处光出射方向上设置有二极管支座锁定环(9)，套筒(6)上设置安装有娃光电二极管(7)的二极管支座(8),娃光电二极管(7)的表面真空蒸镀有二氧化硅保护膜。
2.根据权利要求1所述的用于真空封装的荧光收集装置，其特征在于:所述的第一透镜焊接环(11)上设置有光入射面为平面、出射面为凸面的第一透镜(I)，第一透镜(I)的曲率半径为33mm，第二透镜安装环(4)上设置有光入射面为凸面、光出射面为平面的第二透镜(2)，第二透镜(2)为非球面透镜、曲率半径为28mm，非球面二次曲面系数为(8)，第一透镜(I)和第二透镜(2)的镜面上真空交替蒸镀有11层二氧化硅和二氧化锆增透膜。
3.根据权利要求1所述的用于真空封装的荧光收集装置，其特征在于:所述的硅光电二极管(7)的表面真空蒸镀二氧化硅保护膜有I层。
4.根据权利要求1或3所述的用于真空封装的荧光收集装置，其特征在于:所述的硅光电二极管(7)的光敏面积为20?100mm2、电容为17?150PF、采用电阻率为900?3000 Ω.cm。
5.根据权利要求1或3所述的用于真空封装的荧光收集装置，其特征在于:所述的硅光电二极管(7)的光敏面积为60_2、电容为80PF、采用电阻率为2000 Ω.cm。
【文档编号】G01J3/02GK104296867SQ201410412121
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年8月20日 优先权日:2014年8月20日
【发明者】陈江, 阮军, 刘丹丹, 余凤翔, 张首刚 申请人:中国科学院国家授时中心