一种用于长距离转移冷原子的磁场装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及原子转移的磁场装置领域，具体地指一种用于长距离转移冷原子的磁 场装置。
【背景技术】
[0002] 由于激光冷却技术的发明使得磁阱囚禁中性原子成为可能。1985年，中性原子第 一次被成功地囚禁在磁阱中。1995年，采用激光冷却与蒸发冷却技术相结合的方法，碱金属 87Rb原子的玻色-爱因斯坦凝聚体（简称BEC)在实验上被观测到。BEC实现后，应用BEC 的研宄迅速在原子分子物理、原子光学、光学频标和量子信息等多个领域展开。持续获得玻 色-爱因斯坦凝聚体的关键就是同时控制原子的囚禁和冷却过程，实验上一般采用将原子 的囚禁和冷却过程在空间上进行分离，首先用激光将原子囚禁在真空度比较低的气室（记 做MOTA)中，然后将MOTA中的原子转移到高真空度的气室（记做MOTB)中，在MOTB中对原 子进行磁场压缩、亚多普勒冷却、蒸发冷却等技术手段，最后实现BEC。
[0003] 常用技术使用一束与原子共振的激光将MOTA中囚禁的原子推送到MOTB中，但是 在推送的过程中原子各个方向（推送方向除外）是没有束缚的，因此原子会在推送的过程 中会膨胀，造成原子密度降低；另外，在将原子推送到MOTB之后，在MOTB中需要用在MOTA 中的方法将原子囚禁起来，实验上用六束对打激光和一对反亥姆霍兹线圈形成的磁光阱将 原子囚禁。其缺点一是浪费了光源，二是空间位置会很拥挤，为后续实验埋下很大的隐患。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的就是要解决上述【背景技术】的不足，提供一种用于长距离转移冷原子 的磁场装置。
[0005] 本发明的技术方案为：一种用于长距离转移冷原子的磁场装置，包括低真空腔室、 高真空腔室和设置于两者之间的传输冷原子的管道；所述的低真空腔室为金属腔室，高真 空腔室为玻璃腔室，两者通过管道连通；所述的管道上设置有差分管，
[0006] 其特征在于：还包括：
[0007] 推送线圈，推送线圈固定在低真空腔室远离管道的一端上；
[0008] MOT线圈对，由一对圆形反亥姆霍兹线圈组成，两两对称的布置于低真空腔室的上 下两端，其轴线与管道轴线垂直相交；
[0009] 转移线圈对，由至少三对两两对称的布置于低真空腔室、高真空腔室和管道的上 下两侧的圆形反亥姆霍兹线圈组成，转移线圈对包括两层相互平行布置的线圈，分别为：位 于低真空腔室、高真空腔室和管道的上下两侧的内层线圈和位于内层线圈外侧的外层线 圈；所述的内层线圈固定在相邻两个外层线圈上，与相邻两个外层线圈均有重叠部位，且内 层线圈的轴线与相邻两个外层线圈的轴线不重和；
[0010] 冷却装置，布置与转移线圈对的外侧，转移线圈对的外层线圈固定在冷却装置上。
[0011] 进一步的所述的推送线圈与管道同轴设置。
[0012] 进一步的所述的内层线圈中相邻线圈的端部贴合在一起，外层线圈中相邻线圈端 部贴合在一起。
[0013] 进一步的所述的内层线圈的两端分别与相邻的两个外层线圈的轴线齐平。
[0014] 进一步的所述的外层线圈中远离低真空腔室一端的一对线圈相对布置于高真空 腔室的上下两侧，与高真空腔室同轴设置。
[0015] 进一步的所述的MOT线圈对与转移线圈对相互平行，MOT线圈对与靠近低真空腔 室一端的转移线圈对上下交错重叠布置。
[0016] 进一步的所述的MOT线圈对位于靠近低真空腔室一端的转移线圈对的外侧。
[0017] 进一步的所述的MOT线圈对的内侧端面与靠近低真空腔室一端的转移线圈对的 外侧端面贴合在一起。
[0018] 进一步的所述的冷却装置包括两块平行设置的中空黄铜板；所述的黄铜板贴合在 转移线圈对中外层线圈的外侧，黄铜板内通有流动的冷水。
[0019] 本发明的优点有：1、设置推送线圈简化了冷原子移动过程中需要的推力装置，并 且更加节能；
[0020] 2、转移线圈对交错排布有效解决了冷原子移动过程中场强势能不易控制的问题， 转移线圈对的布置结构简单、方便；
[0021] 3、本装置结构简单，有效地降低了整个转移过程中设备的数量，避免了空间拥挤 影响后续实验的问题；
[0022] 4、转移过程中无需使用激光，节约了光源，也避免了转移时对冷原子的加热效应。
【附图说明】
[0023] 图1:本发明的俯视图；
[0024] 图2 :本发明的左视图；
[0025] 图3 :本发明的主视图；
[0026] 图4 :本发明的轴视图；
[0027] 图5 :本发明的MOT线圈对和转移线圈对排列结构示意图；
[0028] 图6 :本发明的低真空腔室的俯视图；
[0029] 图7 :本发明的低真空腔室的侧视图；
[0030] 图8 :本发明的低真空腔室的轴视图；
[0031] 其中一低真空腔室；2-高真空腔室；3-差分管；4一推送线圈；5-MOT线圈 对；6-转移线圈对；7-连接体；8-黄铜板；9 一低压接口；10-高压接口；6-1 -内层线 圈；6-2-外层线圈。
【具体实施方式】
[0032] 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
[0033] 如图1~8所示，包括低真空腔室1和高真空腔室2,实验的目的就是将冷原子从 低真空腔室1传送到高真空腔室2,低真空腔室1的真空度约为KT 6Pa,高真空腔室2的真 空度为l〇_9Pa，如图6~8所示，低真空腔室1为十面体的金属腔室，包括侧面的8个面和 上下两个面，其中，侧部设置有一开口可以和高真空腔室2连通，侧面的其他7个面和上下 两个面上均设有玻璃窗口（玻璃窗口一是可以起到观察的作用，二是方便布置MOT对打激 光），低真空腔室1的真空度通过一个20L的离子泵维持。高真空腔室2为石英玻璃制成的 玻璃腔室，高真空腔室2的真空度通过一个40L的离子泵维持。
[0034] 低真空腔室1和高真空腔室2因为压强不同，两者之间通过一个差分管2连通，其 中低真空腔室1、高真空腔室2和差分管3均采购自varian公司。差分管3中间设置有8_ 的通道，为了与两个腔室配合使用，还设置有连接体7,连接体7 -端连通差分管3,另一端 连通高真空腔室2,形成传输冷原子的管道，连接体7为轴向方向上设置有贯通通道的柱状 体，连接体7径向上设置有与40L的离子泵连通的高压接口 10。
[0035] 其中，如图1所示，20L的离子泵的出口端与低真空腔室1上的低压接口 9连通， 40L的离子泵与连接体7上的高压接口 10连通，以维持低真空腔室1和高真空腔室2内的 真空度。
[0036] 本装置的主要目的是用线圈产生推送磁场，使冷原子从低真空腔室1移动到高真 空腔室2。产生推送磁场的推送线圈4缠绕在骨架上，骨架套接在玻璃窗口上，推送线圈4 与该玻璃窗口同心设置，该玻璃窗口位于低真空腔室1和第一连接体7相连接一端的相