一种基于蓝宝石的光源装置的制作方法

文档序号:13108070
技术领域本实用新型涉及光谱灯光源领域,尤其涉及一种基于蓝宝石的光源装置。

背景技术:
光谱灯灯泡常用球型玻璃泡,直径约10-15㎜。灯泡中除充有金属铷外还充有激发电位低、化学性质不活泼的起辉气体。常用Kr或Ar,气压1-2Torr,灯泡放在一个高频振荡器的振荡线圈中,振荡频率约为100MHz左右,功率1-5W。振荡频率越高所需的激发功率越小,振荡频率越低所需的激发功率越大。激发功率大时容易点燃灯,但是激发功率越大,灯的寿命越短。另外,激发功率太大,产生热量太多,灯室则不易控温。激发功率大对频标中其他线路的高频干扰也大,不易消除。所以,一般在保证灯稳定工作的条件下,用尽可能小的激发功率。作为被动型铷原子频标的关键部件,铷光谱灯的性能对系统的短期和长期频率稳定度指标有着直接的影响。从长稳的角度看,主要是光强及光谱轮廓的稳定性对指标的贡献;从短稳的角度看,主要是光本底噪声对信噪比的贡献。为了使系统能够更好的工作,有必要把足够的时间与精力放在光源的加工与设计上。基于以上原因,需要一种基于蓝宝石的光源装置被设计出来,通过在原有激励电路中增加电流负反馈和在基极回路中接入温度补偿电路,使得使灯激励电流随温度变化明显减小,光谱灯的发光强度由激励功率决定,因此谱灯光强与激励电流有着直接的关系,所以光的强度相应变化范围减小;通过靠近射频线圈加屏蔽筒的办法,吸收射频泄漏,通过涡流效应转化为热量用于谱灯加热,同时还减小了泄漏对整机形成的辐射干扰;通过电感线圈采用单根粗导线单层密绕方式,同时采用高频介质材料做线圈骨架以减少损耗;通过蓝宝石材料制造玻璃泡,使得玻璃泡具有极高的化学稳定性及良好的光学、热学和电学性能,抗辐射能力,有效提高光的利用率,即一种基于蓝宝石的光源装置。

技术实现要素:
本实用新型的目的是为了克服现有技术的不足,提供了一种基于蓝宝石的光源装置。本实用新型是通过以下技术方案实现:一种基于蓝宝石的光源装置,包括恒温区域,所述恒温区域内设置有改进的高频振荡电路,所述改进的高频振荡电路通过电路连接有激励线圈,所述激励线圈凹槽处设置有蓝宝石玻璃泡,所述蓝宝石玻璃泡内充装有铷蒸汽;所述蓝宝石玻璃泡和激励线圈的外围套有屏蔽筒。现有光谱灯激励电路中L3即激励线圈电感,Cec是晶体管c、e之间的极间电容。振荡频率(1)(2)电路反馈系数(3)在对频标整机进行指标测量时,频率稳定性与环境温度有很大的相关性。进一步的试验发现,这一现象与灯激励电流受环境温度影响关系密切相关。光谱灯的发光强度由激励功率决定,因此谱灯光强与激励电流有着直接的关系。振荡的激励电流(即功率)直接受功率管参数等的影响。理论和实验证明晶体管参数与环境温度T关系密切。反向穿透电流(4)随温度的变化率为:(5)而晶体管门限电平VBEO随温度变化为:(6)随着温度上升,在VBE较小的条件下可以获得较大的静态工作点电流IB。综合以上三项因素可知,随着环境温度上升,激励管电流IC增大,导致激励功率增大,光强增大;反之则光强减小。实验表明即使是优选的高频功率管,其温度系数仍然是比较大的。必须采取相应的措施来补偿。所述激励线圈在发射极串入反馈电阻R1,构成一个电流负反馈偏置稳定电路;所述激励线圈在基极下偏置电路串入了一个二极管。通过对激励线圈的改进R1、R3的阻值需要相互配合调整,以达到最好的补偿效果;由于基极的温度补偿电路利用了晶体管和二极管相关参数的温度特性,所以二者所处的位置就相当关键:必需是同一个温区。通过具体实验得出结论,采取上述措施使灯激励电流随温度变化明显减小。没有采取上述措施前,温度从0℃—40℃,激励电流变化;采取上述措施后,温度从-10℃—+50℃,光强变化不超过1%,激励电流变化,之所以呈现很小的负温度系数,是由于补偿过度,可以通过调整R1来改变补偿过度的问题。作为优选,所述蓝宝石玻璃泡采用平面柱状收尾泡,在降低泡内面积的同时通过设置平面柱状结构增加了整体的强度。作为优选,所述屏蔽筒为筒罩状结构,有效吸收射频泄漏,通过涡流效应转化为热量用于谱灯加热,同时还减小了泄漏对整机形成的辐射干扰。作为优选,所述激励线圈中L3线圈用漆包线绕制而成,直接引到振荡电路PCB板上;所述激励线圈采用单根粗导线单层密绕方式,所述激励线圈采用高频介质材料做线圈骨架,有效减少损耗。作为优选,所述激励线圈的线圈长度L与线圈直径D的比L/D=0.8-1.2,能够有效降低线圈损耗。作为优选,所述蓝宝石玻璃泡是由100%AL2O3单晶形成的,打磨后具有很高的透明度;所述蓝宝石玻璃泡不含硅酸盐、水和其它杂质,不会产生杂质对铷的消耗;所述蓝宝石玻璃泡密度大,这使得铷几乎不可能渗透到它内部;所述蓝宝石玻璃泡具有良好的光学、热学和电学性能,抗辐射能力强。作为优选,所述铷蒸汽的充量通过公式(M单位是微克,t的单位是小时)来估算铷的消耗,所述铷蒸汽的填充量为500μg。与现有的技术相比,本实用新型的有益效果是:本实用新型结构简单、设计合理,通过在原有激励电路中增加电流负反馈和在基极回路中接入温度补偿电路,使得使灯激励电流随温度变化明显减小,光谱灯的发光强度由激励功率决定,因此谱灯光强与激励电流有着直接的关系,所以光的强度相应变化范围减小;通过靠近射频线圈加屏蔽筒的办法,吸收射频泄漏,通过涡流效应转化为热量用于谱灯加热,同时还减小了泄漏对整机形成的辐射干扰;通过电感线圈采用单根粗导线单层密绕方式,同时采用高频介质材料做线圈骨架以减少损耗;通过蓝宝石材料制造玻璃泡,使得玻璃泡具有极高的化学稳定性及良好的光学、热学和电学性能,抗辐射能力,有效提高光的利用率。附图说明图1为本实用新型的结构示意图;图2为现有谱灯激励电路原理图;图3为本实用新型中改进后的激励电路原理图;图中:1、恒温区域,2、改进的高频振荡电路,3、激励线圈,4、屏蔽筒,5、蓝宝石玻璃泡,6、铷蒸气。具体实施方式为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型,并不用于限定本实用新型。请参阅图1-3,图1为本实用新型的结构示意图;图2为现有谱灯激励电路原理图;图3为本实用新型中改进后的激励电路原理图。一种基于蓝宝石的光源装置,包括恒温区域1,所述恒温区域1内设置有改进的高频振荡电路2,所述改进的高频振荡电路2通过电路连接有激励线圈3,所述激励线圈3凹槽处设置有蓝宝石玻璃泡5,所述蓝宝石玻璃泡5内充装有铷蒸汽6;所述蓝宝石玻璃泡5和激励线圈3的外围套有屏蔽筒4。所述激励线圈3在发射极串入反馈电阻R1,构成一个电流负反馈偏置稳定电路;所述激励线圈3在基极下偏置电路串入了一个二极管;所述蓝宝石玻璃泡5采用平面柱状收尾泡,在降低泡内面积的同时通过设置平面柱状结构增加了整体的强度;所述屏蔽筒4为筒罩状结构,有效吸收射频泄漏,通过涡流效应转化为热量用于谱灯加热,同时还减小了泄漏对整机形成的辐射干扰;所述激励线圈3中L3线圈用漆包线绕制而成,直接引到振荡电路PCB板上;所述激励线圈3采用单根粗导线单层密绕方式,所述激励线圈3采用高频介质材料做线圈骨架,有效减少损耗;所述激励线圈3的线圈长度L与线圈直径D的比L/D=0.8-1.2,能够有效降低线圈损耗;所述蓝宝石玻璃泡5是由100%AL2O3单晶形成的,打磨后具有很高的透明度;所述蓝宝石玻璃泡5不含硅酸盐、水和其它杂质,不会产生杂质对铷的消耗;所述蓝宝石玻璃泡5密度大,这使得铷几乎不可能渗透到它内部;所述蓝宝石玻璃泡5具有良好的光学、热学和电学性能,抗辐射能力强;所述铷蒸汽6的充量通过公式(M单位是微克,t的单位是小时)来估算铷的消耗,所述铷蒸汽6的填充量为500μg。作为本实用新型一个较佳的实施例,本实用新型通过在原有激励电路中增加电流负反馈和在基极回路中接入温度补偿电路,使得使灯激励电流随温度变化明显减小,光谱灯的发光强度由激励功率决定,因此谱灯光强与激励电流有着直接的关系,所以光的强度相应变化范围减小;通过靠近射频线圈加屏蔽筒的办法,吸收射频泄漏,通过涡流效应转化为热量用于谱灯加热,同时还减小了泄漏对整机形成的辐射干扰;通过电感线圈采用单根粗导线单层密绕方式,同时采用高频介质材料做线圈骨架以减少损耗;通过蓝宝石材料制造玻璃泡,使得玻璃泡具有极高的化学稳定性及良好的光学、热学和电学性能,抗辐射能力,有效提高光的利用率。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已,并不用以限制本实用新型,凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。
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