专利名称：荧光收集装置的制作方法
技术领域：
荧光收集装置技术领域[0001]本实用新型属于应用光学领域，具体涉及到一种原子束真空系统的荧光收集装置。
背景技术：
[0002]热原子束能有效的克服原子谱线的多普勒展宽和碰撞加宽，可以进行高分辨率的光谱探测。当今许多物理实验室中通过对热原子束的荧光进行收集和探测，来进行对于原子性质探究的相关实验。一般原子束装置及收集过程为在真空系统中，原子经由加热炉加热，通过准直管形成直径约为20— 30mm的原子束水平喷出，进入到由四个玻璃法兰窗组成的腔体内，其中水平方向的两个窗口用于通光，竖直方向的两个窗口用于荧光探测。其中玻璃法兰窗口的直径为35mm，原子束中心到上下窗口的距离约为50mm。[0003]对于光谱探测，首先要对原子或分子发出来的荧光有较高的收集率，尽可能高的提高信噪比，特别是对于荧光很弱的谱线，这一点尤为重要。如有的荧光本身十分微弱，用肉眼无法观测到，探测出的荧光谱线很难达到理想的信噪比，影响实验进程，如果缺乏有效的荧光收集装置，结果更是难以达到要求。[0004]基于所述原子束真空系统的荧光收集一般是利用一组光学透镜设计的光学镜头， 将荧光聚集到探测器的感光元件表面。由于感光面积小的探测器电容小，响应速度快，对原子或分子线宽窄的谱线意义非凡，这就要求将荧光聚集到尽可能小的面积内，典型值为 Icm2内或更小。[0005]然而，对于这种典型原子束真空系统，要达到高的荧光收集率是很困难的。要尽可能高效的收集荧光，就需要聚焦镜头对荧光发射点具有大的立体角，也就是说镜头离荧光发射区要尽可能的近。那么镜头应该贴近于透光窗口平面。在此条件下，荧光收集存在以下几点困难[0006]I、荧光发射区离镜头很近，要得到足够小的像就需要收集系统的光焦度很大，但通光孔径较大限制了光焦度的增大。[0007]2、荧光发射区域尺寸、物距和通光孔径尺寸相当，远不能满足傍轴成像近似条件，像差严重。[0008]3、为了减小损耗和降低成本，镜头的透镜数量不能太多。实用新型内容[0009]为了解决现有技术中的荧光收集的困难，本实用新型提供了一种荧光探测效率高、制作成本低的荧光收集装置。[0010]本实用新型解决技术问题的技术方案是在与激光器的光轴垂直方向上设置有原子加热炉，在激光器I的激光与原子加热炉喷出的原子束交汇处设置有真空装置，在真空装置上加工有透光窗口，沿着透光窗口的荧光出射方向在垂直于激光和原子束所在平面的荧光光路上设置有荧光收集透镜组，荧光收集透镜组是沿着荧光发射方向在镜筒的中心轴上依次设置有第一平凸透镜、第二平凸透镜以及第三平凸透镜，第一平凸透镜的平面与真空装置相对，第二平凸透镜的凸面与第一平凸透镜的凸面正对，第三平凸透镜的方向与第一平凸透镜的方向相同，第一平凸透镜的凸面曲率半径为39. 5 41. 5_，第二平凸透镜的凸面曲率半径为31 38mm，第三平凸透镜的凸面曲率半径为28. 5 35mm，第一平凸透镜与第二平凸透镜的凸面之间中心距离为4 21mm，第二平凸透镜与第三平凸透镜的平面之间中心距离为2 7_。[0011]上述第一平凸透镜的凸面曲率半径为41mm，第二平凸透镜的凸面曲率半径为 34_，第三平凸透镜的凸面曲率半径为32_，第一平凸透镜与第二平凸透镜的凸面中心之间的距离为9mm，第二平凸透镜与第三平凸透镜的平面中心之间的距离为4mm。[0012]上述第一平凸透镜与第二平凸透镜、第三平凸透镜的表面均镀有增透膜。[0013]本实用新型的荧光收集装置通过调整第一平凸透镜、第二平凸透镜以及第三平凸透镜的曲率半径以及组合关系，通过改变荧光的反射光路将发散的荧光尽可能多的收集起来，从而提高荧光探测的效率与质量，其制作成本低，结构简单，为相关物理实验室的荧光探测工作提供方便。
[0014]图I为实施例I的结构示意图。
具体实施方式
[0015]现结合附图对本实用新型进行进一步说明，但是本实用新型不仅限于下述的实施方式。[0016]实施例I[0017]参见图1，本实施例的荧光收集装置由激光器I、真空装置2、原子加热炉3、镜筒4、 第一平凸透镜5、第二平凸透镜6、第三平凸透镜7联接构成。[0018]在与激光器I的激光出射光路垂直的方向上设置有原子加热炉3，在激光器I的激光与原子加热炉3喷出的原子束交汇处安装有真空装置2，真空装置2分别与激光器I、原子加热炉3通过螺纹联接件或者法兰联接，在真空装置2的顶壁加工有透光窗口，原子束经原子加热炉3加热后喷出与激光在真空装置2中交汇，产生荧光，荧光穿过透光窗口射出， 沿着荧光的出射方向在垂直于激光和原子束所在平面的荧光光路上安装有荧光收集镜组， 荧光收集镜组是由镜筒4和设置在镜筒4内的第一平凸透镜5、第二平凸透镜6、第三平凸透镜7组成。第一平凸透镜5与第二平凸透镜6、第三平凸透镜7是沿着荧光的出射方向依次设置在镜筒4的中心轴上，第一平凸透镜5的平面与真空装置2相对，第一平凸透镜5的凸面与第二平凸透镜6的凸面相对，第二平凸透镜6的平面与第三平凸透镜7的平面相对， 即第三平凸透镜7与第一平凸透镜5的安装方向一致，第一平凸透镜5的凸面曲率半径为 41. Omm,其厚度为25mm,孔径半径为32mm ;第二平凸透镜6的凸面曲率半径为34. Omm,第二平凸透镜6的厚度为19臟，孔径半径28mm ;第三平凸透镜7的凸面曲率半径为32. 0臟，第三平凸透镜7的厚度15mm，孔径半径20mm。第一平凸透镜5与第二平凸透镜6的凸面之间的中心距离为9. 0mm，第二平凸透镜6与第三平凸透镜7的平面之间的中心距离为4. Omm0 第一平凸透镜5与第二平凸透镜6的凸面中心距离以及第二平凸透镜6与第三平凸透镜7的平面中心距离可以根据实际应用进行调整。[0019]在上述第一平凸透镜5与第二平凸透镜6、第三平凸透镜7的镜面均镀有增透膜， 增透膜是由TiO与MgO交替蒸镀26层形成。[0020]使用时，将固体的原子放入原子炉中，加热后原子转化为气体而形成原子束，激光器I发出激光，激光与原子束在真空装置2中交汇产生荧光，荧光穿过真空装置2的透光窗口，经过第一平凸透镜5、第二平凸透镜6以及第三平凸透镜7透射从而汇聚在一起，其利用了第一平凸透镜5、第二平凸透镜6以及第三平凸透镜7组成的荧光收集镜组将发散的荧光尽可能多的收集起来，进而提闻突光探测的效率，为相关物理实验室的突光探测工作提供方便。[0021]实施例2[0022]本实施例的荧光收集装置中，荧光收集镜组是沿着荧光发射方向在镜筒4的中心轴上依次设置有第一平凸透镜5、第二平凸透镜6以及第三平凸透镜7，第一平凸透镜5的平面与真空装置2相对，第一平凸透镜5的凸面的曲率半径为39. 5mm,第二平凸透镜6的凸面与第一平凸透镜5的凸面正对，第二平凸透镜6的凸面曲率半径为31mm，第三平凸透镜7 的方向与第二平凸透镜6的方向相反，第三平凸透镜7的凸面曲率半径为28. 5_，第一平凸透镜5与第二平凸透镜6的凸面之间中心距离为4mm，第二平凸透镜6与第三平凸透镜7 的平面之间中心距离为2mm。在上述第一平凸透镜5与第二平凸透镜6、第三平凸透镜7的镜面均镀有增透膜，增透膜是由TiO与MgO真空交替蒸镀24层形成。[0023]其他的部件及其联接关系与实施例I相同。[0024]实施例3[0025]本实施例的荧光收集装置中，荧光收集透镜组是沿着荧光发射方向在镜筒4的中心轴上依次设置有第一平凸透镜5、第二平凸透镜6以及第三平凸透镜7，第一平凸透镜5 的平面与真空装置2相对，第一平凸透镜5的凸面的曲率半径为41. 5mm,第二平凸透镜6的凸面与第一平凸透镜5的凸面正对，第二平凸透镜6的凸面曲率半径为38mm，第三平凸透镜 7的方向与第二平凸透镜6的方向相反，第三平凸透镜7的凸面曲率半径为35mm，第一平凸透镜5与第二平凸透镜6的凸面之间中心距离为21mm，第二平凸透镜6与第三平凸透镜7 的平面之间中心距离为7mm。在上述第一平凸透镜5与第二平凸透镜6、第三平凸透镜7的镜面均镀有增透膜，增透膜是由TiO与MgO交替蒸镀28层形成。其他的部件及其联接关系与实施例I相同。
权利要求1.一种荧光收集装置，在与激光器(I)的光轴垂直方向上设置有原子加热炉(3)，在激光器(I)的激光与原子加热炉(3)喷出的原子束交汇处设置有真空装置(2)，在真空装置(2)上加工有透光窗口，沿着透光窗口的荧光出射方向在垂直于激光和原子束所在平面的荧光光路上设置有荧光收集透镜组，其特征在于所述荧光收集透镜组是沿着荧光发射方向在镜筒(4)的中心轴上依次设置有第一平凸透镜(5)、第二平凸透镜(6)以及第三平凸透镜(7)，第一平凸透镜(5)的平面与真空装置(2)相对，第二平凸透镜(6)的凸面与第一平凸透镜(5)的凸面正对，第三平凸透镜(7)的方向与第一平凸透镜(5)的方向相同，第一平凸透镜(5)的凸面曲率半径为39. 5 41. 5mm,第二平凸透镜(6)的凸面曲率半径为31 38mm，第三平凸透镜(7)的凸面曲率半径为28. 5 35mm，第一平凸透镜(5)与第二平凸透镜(6)的凸面之间中心距离为4 21mm，第二平凸透镜(6)与第三平凸透镜(7)的平面之间中心距离为2 7_。
2.根据权利要求I所述的荧光收集装置，其特征在于所述第一平凸透镜(5)的凸面曲率半径为41mm，第二平凸透镜(6)的凸面曲率半径为34mm，第三平凸透镜(7)的凸面曲率半径为32mm，第一平凸透镜(5)与第二平凸透镜(6)的凸面中心之间的距离为9mm，第二平凸透镜(6)与第三平凸透镜(7)的平面中心之间的距离为4mm。
3.根据权利要求I所述的荧光收集装置，其特征在于所述第一平凸透镜(5)与第二平凸透镜(6)、第三平凸透镜(7)的表面均镀有增透膜。
专利摘要本实用新型涉及一种荧光收集装置，其在与激光器的光轴垂直方向上设置有原子加热炉，在激光器的激光与从原子加热炉喷出的原子束交汇处设置有真空装置，沿着透光窗口的荧光出射方向上设置有荧光收集透镜组，荧光收集透镜组是沿着荧光发射方向在镜筒的中心轴上依次设置有第一平凸透镜、第二平凸透镜以及第三平凸透镜，通过调整第一平凸透镜、第二平凸透镜以及第三平凸透镜的曲率半径以及组合关系，通过改变荧光的反射光路将发散的荧光尽可能多的收集起来，从而提高荧光探测的效率与质量，其制作成本低，结构简单，为相关物理实验室的荧光探测工作提供方便。
文档编号G02B7/02GK202814877SQ20122044269
公开日2013年3月20日 申请日期2012年8月31日 优先权日2012年8月31日
发明者任洁, 刘辉, 常宏 申请人:中国科学院国家授时中心