一种基于蓝宝石的光源装置的制造方法
【专利摘要】本发明涉及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；本发明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；通过靠近射频线圈加屏蔽筒的办法，吸收射频泄漏；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、热学和电学性能，抗辐射能力，有效提高光的利用率。
【专利说明】
一种基于蓝宝石的光源装置
技术领域
[0001] 本发明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】
[0002] 光谱灯灯泡常用球型玻璃泡，直径约10-15mm。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l-2T 〇rr，灯泡放在一个高频振荡器 的振荡线圈中，振荡频率约为IOOMHz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。
[0003] 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。
[0004] 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。
[0005]
【发明内容】
[0006]本发明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。
[0007] 本发明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。
[0008] 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 荡频库
(1) (3)(2)
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 率官参数於^ebd等的影响。理论和实验证明晶体官参数於Vhed与环境温度 T关系密切。
[0009] 反向穿透电流 （4) 於随温度的变化率 （5) 而晶体管门限电开 ' (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。
[0010]所述激励线圈在发射极串入反馈电阻Rl，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°C-40°C，激励电流变彳彳 ：取上述措施后，温度从-l〇°C-+50°C，光强 变化不超过1%，激励电流变， t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Rl来改变补偿过度的问题。
[0011] 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。
[0012] 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。
[0013] 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。
[0014] 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。
[0015] 作为优选，所述蓝宝石玻璃泡是由100%AL203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。
[0016] 作为优选，所述铷蒸汽的充量通过公?
〔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500yg。
[0017] 与现有的技术相比，本发明的有益效果是:本发明结构简单、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。
[0018]
【附图说明】
[0019]图1为本发明的结构示意图； 图2为现有谱灯激励电路原理图； 图3为本发明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。
[0020]
【具体实施方式】
[0021]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本发明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发明，并 不用于限定本发明。
[0022] 请参阅图1-3,图1为本发明的结构示意图；图2为现有谱灯激励电路原理图；图3为 本发明中改进后的激励电路原理图。
[0023] -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%AL203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 = 20+lJ〇5、/i(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 500ug〇
[0024] 作为本发明一个较佳的实施例，本发明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。
[0025] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精 神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种基于蓝宝石的光源装置，其特征在于:包括恒溫区域（I)，所述恒溫区域（I)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巧），所述蓝宝石玻璃泡（5)内充装有钢蒸汽 (6);所述蓝宝石玻璃泡巧)和激励线圈（3)的外围套有屏蔽筒(4)。2. 根据权利要求1所述的一种基于蓝宝石的光源装置，其特征在于: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。3. 根据权利要求1所述的一种基于蓝宝石的光源装置，其特征在于:所述蓝宝石玻璃泡 巧)采用平面柱状收尾泡。4. 根据权利要求1所述的一种基于蓝宝石的光源装置，其特征在于:所述屏蔽筒(4)为 筒罩状结构。5. 根据权利要求1所述的一种基于蓝宝石的光源装置，其特征在于: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。6. 根据权利要求1所述的一种基于蓝宝石的光源装置，其特征在于: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。7. 根据权利要求1所述的一种基于蓝宝石的光源装置，其特征在于:所述蓝宝石玻璃泡 巧)是由100%AL203单晶形成的，打磨后具有很高的透明度;所述蓝宝石玻璃泡巧)不含娃酸 盐、水和其它杂质。8. 根据巧-种基于蓝宝石的光源装置，其特征在于：所述钢蒸汽（6)的 充量通过公 M单位是微克，t的单位是小时）来估算钢的消耗，所述钢蒸 汽(6)的填充至刃OUWg。
【文档编号】H05B41/36GK105916279SQ201610046459
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年1月25日
【发明人】詹志明
【申请人】江汉大学