一种氢原子电离系统的制作方法

本发明涉及氢原子钟，具体涉及一种氢原子电离系统。

背景技术：

1、氢原子钟是一种精密的计时器具。氢原子钟是在现代的许多科学实验室和生产部门广泛使用一种精密的时钟，它是利用原子能级跳跃时辐射出来的电磁波去控制校准石英钟，但它用的是氢原子跃迁频率进行频率控制的。这种钟的稳定程度相当高，每天变化只有十亿分之一秒。氢原子钟亦是常用的时间频率标准，被广泛用于射电天文观测、高精度时间计量、火箭和导弹的发射、核潜艇导航等方面。氢钟是基于氢原子量子态跃迁原理实现的，主要由氢原子电离系统、选态磁铁、微波腔和储存泡等部件组成。其中氢原子电离系统一般采用的是射频激励诱导无极放电的方式实现氢分子的离化产生氢原子的装置。具体的原理如下：将氢分子通入石英制的电离泡内，由克拉泼共振电路或者多级射频放大电路产生频率为100mhz左右且功率约5w的射频振荡信号，导入电离泡内，自由电子在射频电场的作用下进行加速并轰击氢分子，产生氢原子、氢离子和更多电子，典型过程如下：

2、h2+e＝h++h+2e

3、电子连续的加速和轰击，能够在电离泡内构成持续的电离。被电子轰击离结生成的氢原子一般处于激发态，会通过自发辐射回到基态，同时发出光辐射。电离源系统首先需要保证氢分子的电离效率，从而保持氢原子的有效流量满足跃迁的需求。但目前的电离系统无法满足以上需求。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种氢原子电离系统，能够保证氢分子的电离效率，保持氢原子的有效流量满足跃迁的需求。

2、为达到上述目的，本发明的技术方案为：一种氢原子电离系统，包括振荡电路以及石英电离泡。

3、所述石英电离泡内有氢分子，振荡电路对所述石英电离泡内的氢分子进行电离，形成氢原子。

4、所述振荡电路包括第一电阻r1、第三电阻r2、第一电感l1、第二电感l2、激励线圈l3、第一电容～第七电容c1～c7以及npn型晶体管q1；其电源端为24v电压。

5、第一电阻r1一端接24v电压，另一端接第一电容c1和npn型晶体管q1的基极；第一电容c1另一端接地。

6、第一电感l1一段接24v电压，另一端接npn型晶体管q1的集电极、第六电容c6的一端以及激励线圈l3的一端；第一电容c2的另一端接npn型晶体管q1的发射极以及第七电容c7的一端，第七电容c7的另一端接地；激励线圈l3的另一端通过一个1pf的电容接地。

7、npn型晶体管q1的发射极经第三电阻r3和第二电感l2接地。

8、第二、第三和第四电容c2、c3和c4三者并联后一端接24v电压，另一端接地。

9、进一步地，通过调整电阻、电容和电感值，使得振荡电路中激励线圈l3的振荡频率为100mhz±20mhz。

10、进一步地，npn型晶体管q1为mrf315a。

11、进一步地，振荡电路以及石英电离泡之间距离设置为10mm。

12、进一步地，石英电离泡内的真空度为10e-3—10e-5pa。

13、有益效果：

14、本发明提供了一种氢原子电离源系统，电离源电路对电离泡内的氢分子进行电离，形成氢原子，本发明能够保证氢分子的电离效率，保持氢原子的有效流量满足跃迁的需求。本发明可应用于主动型氢原子钟系统，氢原子电离系统实现了氢分子电离为氢原子，保证了氢原子电离效率，从而保证了氢原子的有效流量满足跃迁的需求。

技术特征：

1.一种氢原子电离系统，其特征在于，包括：振荡电路以及石英电离泡；

2.如权利要求1所述的一种氢原子电离系统，其特征在于，通过调整电阻、电容和电感值，使得振荡电路中激励线圈l3的振荡频率为100mhz±20mhz。

3.如权利要求1所述的一种氢原子电离系统，其特征在于，所述npn型晶体管q1为mrf315a。

4.如权利要求1所述的一种氢原子电离系统，其特征在于，所述振荡电路以及石英电离泡之间距离设置为10mm。

5.如权利要求1所述的一种氢原子电离系统，其特征在于，所述石英电离泡内的真空度为10e-3—10e-5pa。

技术总结
本发明公开了一种氢原子电离系统，能够保证氢分子的电离效率，保持氢原子的有效流量满足跃迁的需求。该系统包括振荡电路以及石英电离泡。石英电离泡内有氢分子，振荡电路对所述石英电离泡内的氢分子进行电离，形成氢原子。振荡电路包括第一电阻R<subgt;1</subgt;、第三电阻R<subgt;2</subgt;、第一电感L<subgt;1</subgt;、第二电感L<subgt;2</subgt;、激励线圈L<subgt;3</subgt;、第一电容～第七电容C<subgt;1</subgt;～C<subgt;7</subgt;以及NPN型晶体管Q<subgt;1</subgt;。电离源电路对电离泡内的氢分子进行电离，形成氢原子，本发明能够保证氢分子的电离效率，保持氢原子的有效流量满足跃迁的需求。本发明可应用于主动型氢原子钟系统，氢原子电离系统实现了氢分子电离为氢原子，保证了氢原子电离效率，从而保证了氢原子的有效流量满足跃迁的需求。

技术研发人员：杨世宇,刘志栋,陈江,周毅,马沛,成大鹏,杨军,董鹏玲
受保护的技术使用者：兰州空间技术物理研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15