分子泵组、离子泵、检漏仪产品在光频标超稳腔上的应用 | |||||||||||||||
一、概述 光频是光频率的简称 早在20世纪30年代,人们就用石英晶体振荡器作为射频段的频率标准。40年代出现了原子(分子)频标。这种频标利用原子或分子的量子跃迁频率作为基准,工作在微波频段,频率稳定度和准确度都大为提高(见量子频率标准)。60年代,激光器问世后,人们把这种原理应用于红外和可见光频段,制成光频标,与微波频标相比,光频标具有更高的频率准确度和稳定性,可以更好地服务于国防、科研等领域。 光频标系统共包括以下三个部分:超稳激光系统、离子/原子囚禁系统和飞秒光梳系统。其中,超稳激光系统作为本地振荡器是整个光频标的核心,而作为鉴频器的法布里-珀罗(Fabry-Pe´rot,FP)腔则又是超稳激光系统的关键部分。为了减小来自外界环境的影响,通常将FP腔放置在较高真空度的真空腔室中。为了获得更高的频率稳定性,从减小来自外界温度波动影响的方面考虑,超稳腔真空系统需要有足够大的热时间常数。 二、真空度的影响:当研究者将不同真空度下的真空系统的热时间常数利用指数拟合后可得到如下图所示的结果图。 从图中可以看出,系统的热时间常数随着真空度的增大而增大,当系统的真空度在10-3 Pa 时,残余气体的导热对系统的热时间常数依然有一定的影响,但是一旦真空度达到10-5 Pa 后,残余气体的导热这一效应已经可以完全忽略不计了。 这说明在超稳腔真空系统的设计中,真空度的设计也是非常重要的,但是当真空度已经高达10-5 Pa 后,继续提高真空度对系统的热时间常数的提高已经意义不大。 三、超稳真空系统组成、图片及应用真空产品超稳腔真空系统: 主要包括真空腔体、FP 参考腔、隔绝辐射效应的罩层以及它们之间的支撑结构。 超稳腔真空系统主要由移动式分子泵和离子泵组成。 研究者论文发布的图片:
四、该项研究所使用的真空泵和检漏仪产品不锈钢真空腔:真空度高至1×10-6 Pa,由机械泵和分子泵抽取,离子泵维持。 超稳腔真空系统使用可移动的分子泵组预抽真空,当真空度达到10-3Pa时,启动离子泵进行快速抽真空,尤其是排除腔室内难抽H2O气分子及惰性气体。 启动离子泵时,由于腔室内放气量少,腔室内保真空效果好,分子泵组可以拆除,由离子泵单独维持真空即可 4.1、可移动分子泵组:
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