一种用于微型核磁共振陀螺仪的多层无磁加热装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及核磁共振陀螺仪的加热技术领域，特别涉及一种用于微型核磁共振陀螺仪的多层无磁加热装置。
【背景技术】
[0002]微型核磁共振陀螺具有小体积、低功耗、高性能、大动态范围等特性，已成为新型惯性器件的研究重点和热点。核磁共振陀螺的性能受原子核自旋宏观磁矩的影响，且直接与碱金属原子密度相关。为提高陀螺信噪比，需要将原子气室加热到100°c以上，从而获得高密度碱金属蒸汽，并通过优化加热结构抑制加热磁场给陀螺带来的负面影响。
[0003]热风加热是较好的无磁加热手段，但存在体积大、功耗高等无法克服的缺点，无法用于微型核磁共振陀螺。美国加州大学欧文分校A.Shkel课题组利用铜棒底部加热原子气室，加热温度达到130°C，但直导线引入的非均匀磁场使惰性气体宏观磁矩的横向弛豫时间减小，热均匀性差导致陀螺性变差。美国诺.格公司等人采用双向电流方式在底部加热玻璃气室，获得了高密度碱金属原子蒸汽，但仍存在气室横向磁场梯度过大的问题。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种用于微型核磁共振陀螺仪的多层无磁加热装置，该装置采用加热片层重合叠加的方式以及来回双线的布线结构实现原子气室的均匀无磁加热，增加加热丝电阻提高了加热功率，且绝热压板的使用起到了保温固定的作用，同时采用的温度传感器可实现温度的实时精确控制。该多层无磁加热装置结构更紧凑，更易于装配，加热均匀性更好，加热磁场抵消能力更强。
[0005]本发明的上述目的是通过如下技术方案予以实现的:
[0006]—种用于微型核磁共振陀螺仪的多层无磁加热装置，包括加热体、加热片层、绝热压板、温度传感器和待加热原子气室；其中加热体位于加热装置的中心位置，且加热体的顶部中心位置开设有方孔；所述加热体每个侧面设置加热槽，加热片层固定放置在所述加热槽内；加热槽的中心位置分别设置透光孔；绝热压板设置在加热片层的外侧，也放置于加热槽内；加热体的顶部设置孔，温度传感器插于加热体顶部内的孔中，待加热原子气室放置在方孔中。
[0007]在上述的一种用于微型核磁共振陀螺仪的多层无磁加热装置，加热槽槽深为2-3mm0
[0008]在上述的一种用于微型核磁共振陀螺仪的多层无磁加热装置，透光孔在同一平面内彼此相交，直径为4-5_，透光孔的交点与待加热原子气室的中心重合。
[0009]在上述的一种用于微型核磁共振陀螺仪的多层无磁加热装置，方孔深度为14_16mm，边长为 4-4.4mm。
[0010]在上述的一种用于微型核磁共振陀螺仪的多层无磁加热装置，加热体上设置安装孔用于将加热体固定在外部核磁共振陀螺仪整机上。
[0011]在上述的一种用于微型核磁共振陀螺仪的多层无磁加热装置，加热体采用无磁高导热率材料；温度传感器采用无磁材料；加热片层采用无磁材料，加热片层由η层电加热片和η+1层隔离片组成，相邻两层隔离片间放置一层电加热片，每层电加热片布线结构相同，粘合时需精确重合。
[0012]在上述的一种用于微型核磁共振陀螺仪的多层无磁加热装置，所述η为3-5 ;电加热片采用柔性薄膜材料，电加热片上的加热丝采用双线对称式往复布线结构，为镂空结构。
[0013]在上述的一种用于微型核磁共振陀螺仪的多层无磁加热装置，隔离片采用聚酰亚胺薄膜材料，隔离片在对应加热体侧壁的透光孔位置开有通光孔。
[0014]在上述的一种用于微型核磁共振陀螺仪的多层无磁加热装置，绝热压板采用聚四氟乙烯材料；将绝热压板内侧涂抹导热硅胶后压合在加热槽内的加热片层上，绝热压板在对应加热体侧壁的透光孔位置开有通光孔，绝热压板厚度为1.3-1.7mm。
[0015]本发明与现有技术相比具有如下优点:
[0016](1)本发明中采用一层加热丝层一层聚酰亚胺隔离层的三明治结构，且层数为双数，并需完全重合的粘合，可使电磁很好地相抵消，实现极低的干扰磁场，甚至是无磁环境;
[0017](2)本发明中的每层电加热片上的加热丝采用双线对称式往复布线结构，且相邻两根线丝的电流方向相反，可很好的实现单层加热层内部的电磁相抵消；
[0018](3)本发明中加热体采用纯铝高导热率材料，并采用中空式加热结构，因此采用本发明装置可以实现热原子气室的5个面同时加热，使气室加热效率更高，加热更均匀；
[0019](4)本发明中采用聚四氟乙烯材料制作绝热压板，其绝热性能好，一方面可以很好的绝热保温，防止热量散失，使加热时间变短，有效降低保温过程的功耗；另一方面起到固定的作用，使加热片层更好的与加热体侧面贴合，使加热更加均匀；
[0020](5)本发明采用柔性的薄膜型加热片层，大大减小了发热器件的体积，易于组装与控制，有利于整体产品的小型化和集成化；且其形状具有更多的可塑造性，可适用于多种其他场合，如原子钟、原子磁力仪等仪器装置；
[0021](6)本发明中在加热体内设置温度传感器，可实时监测加热体内部温度，结合外部电学反馈控制部件可实现温度的实时自动补偿与控制，提高原子气室的温度控制稳定度。提高整机系统的自动化程度。
【附图说明】
[0022]图1为本发明的多层无磁加热装置的示意图；
[0023]图2为本发明的多层无磁柔性薄膜加热片层的三明治结构爆炸图；
[0024]图3为本发明的电加热片的单层加热丝布线结构示意图。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述:
[0026]如图1所示的多层无磁加热装置的示意图，由图可知包括加热体1、加热片层2、绝热压板3、温度传感器4、孔5和待加热原子气室6 ;本发明中加热体1不限于截面为四边形的柱体结构，本实施例中采用四边形的柱体结构；其中加热体1位于加热装置的中心位置，且加热体1的顶部中心位置开设有方孔101 ;所述加热体1四个侧面设置加热槽102，加热片层2固定放置在所述加热槽102内；在所述加热体1四个侧面的中心位置分别设置透光孔103，共四个透光孔103 ;绝热压板3设置在加热片层2的外侧，也放置于加热槽102内；温度传感器4插于加热体1顶部内的孔5中，其中孔5为圆形，将温度传感器4放进孔5后在孔5中会涂满导热硅胶，待加热原子气室6放置在方孔101中。
[0027]所述加热槽102槽深为2-3mm，本实施例中加热槽102槽深为2.5mm。
[0028]所述四个透光孔103彼此垂直相交，直径为4-5mm，透光孔103的交点与待加热原子气室6的中心重合，本实施例中透光孔103直径为4.5_。
[0029]所述方孔101深度为14-16mm，边长为4-4.4mm,本实施例中方孔101深度为15mm，边长为4.2mm。
[0030]加热体1上设置一些安装孔7用于将加热体1固定在外部核磁共振陀螺仪整机上。
[0031]所述加热体1采用无磁高导热率材料；温度传感器4采用无磁材料；加热片层2采用无磁材料，加热片层2由η层电加热片8和η+1层隔离片9组成，相邻两层隔离9片间放置一层电加热片8，每层电加热片8布线结构相同，粘合时需精确重合。
[0032]所述加热体1采用无磁高导热率材料；温度传感器4采用无磁材