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金属同位素原子源

A.金属同位素原子源

金属同位素往往应用于量子科技基础研究，例如玻色爱因斯坦凝聚（BEC），费米简并（DFG），量子通信，量子计算等；以及包含磁光阱的应用如冷原子钟、重力仪，量子干涉仪，量子磁力仪。还有就是应用于光电倍增管，OLED等方向。

传统的原子源一般划分为两大类，一类是用玻璃泡封装的富集同位素气体的源，使用的时候在真空状态下夹碎就可以使原子充斥在实验腔体内。优点是，原子封装含量大，无需系统提供电力支持属于无源器件。缺点也很明显，是尽量静置，不太可搬运不适合工程化系统。另外一类就是金属释放片，优点是便于安装，适合工程化系统。使用的时候需要加电升温催化化合物反应，释放原子可控。缺点就是需要增加系统电力负担。

典初真空代理的就是奥地利Alvatec Alkali Vacuum and Technologies公司的金属释放片。具体可提供的金属源如下表。

B.工作原理

所需的含碱金属的Dispenser是在超高真空条件下专门生产的。在氩气氛围下，将化合物或纯元素装入一个小的不锈钢管然后通过压铟密封。

使用时，蒸汽源通过传统电阻加热进行加热，或者加热整个腔室。因此，在标准烘烤过程中，铟密封熔化，小型吹氩器被抽走。

铟密封机械开封也是可能的。在这种情况下，必须考虑在惰性气氛下的机械处理和后续应用中的运输问题。

当超纯碱金属所需升华温度达到激活电流时，AlfaSource源释放出超纯碱金属。使用AlfaSource时，只有一个物理自然极限：温度（即电流）不得高于指定的规范极限，以防止合金中的非碱金属升华，并防止AlfaSource像保险丝一样熔化。

C.烘烤，激活，蒸发

Alfa源可以置于大气条件。避免源的弯曲，否则密封可能泄漏。也不要损坏接触襟翼的波纹区域（Z字形或X字形）：不要钻孔或修剪！

烘烤

可由电流或外部加热引起。该过程主要是在真空制备过程中为原子源除气，以便获得系统所需目标真空度。

电流的变化取决于碱金属源所选择的温度、类型和尺寸、安装情况以及所用电机。因此，下面给出的电流和温度之间的关系只能理解为方向。根据具体的安装情况，这些值可能有很大的不同。必须通过缓慢增加电流来达到所需的温度。当电流变化时，可能花费几分钟直到再次达到稳定的温度。

当从外部加热真空腔室时，请注意真空室外部温度变化与AlfaSource温度之间的较长反应时间，毕竟两者间存在真空隔热。

激活

当系统真空制备完成后，通过升温熔化铟密封激活原子源，该过程可以通过测量总压力进行监测。

密封处的激活温度应控制在450K，持续30分钟。如果烘烤温度至少为600K，则激活温度可提高至500K，时间可缩短至10分钟。450K通常达到1.2和4.0A–取决于尺寸、类型和安装情况。氩被释放并产生一个或多个短的压力峰值。

该一步目的在于正式使用AlfaSource源，通过控制电流从而升温直至达到一定温度，迫使AlfaSource源释放出原子。

AlfaSource源在3A和17A之间蒸发，具体电流取决于尺寸、类型和安装情况。蒸发率随温度升高而增加，随时间而降低。对应产品温度表以及温度跟电流对应关系图如下所示。

温度表

对于烘烤、激活和蒸发的最大允许温度，请检查下表。与温度对应的电流在当前温度图的下一点上。激活温度450K至少30分钟。

	Activation T_max	Bake out T_max	Evaporation T_approx.
pressure max	1×10^-3 Pa	1×10^-3 Pa	1×10^-6 Pa
Element / note
Al / pure	450-470 K	≤700 K	∼950 K
Ba / pure	450-470 K	≤470 K	∼560 K
Ca / pure	450-470 K	≤470 K	∼555 K
Cd / pure	450-470 K	≤470 K	∼560 K
Ce / pure	450-470 K	≤700 K	∼1260 K
Cs / (Std) CsBi25	450-470 K	≤490 K	∼590 K
Cs / CsSn50	450-470 K	≤600 K	∼800 K
Er / pure	450-470 K	≤600 K	∼947 K
Ho / pure	450-470 K	≤700 K	∼823 K
K / (Std) KBi40	450-470 K	≤500 K	∼610 K
K / KBi67	450-470 K	≤600 K	∼730 K
K / KCl + Ca	450-470 K	≤420 K	∼520 K
Li / pure	450-470 K	≤400 K	∼505 K
Mg / pure	450-470 K	≤370 K	∼462 K
Na / (Std) NaBi25	450-470 K	≤650 K	∼900 K
O₂ / BaO₂	450-470 K	≤650 K	∼900 K
Pr / pure	450-470 K	≤700 K	∼1075 K
Rb / (Std) RbBi40	450-470 K	≤550 K	∼730 K
Sb / pure	450-470 K	≤470 K	∼550 K
Sr / pure	450-470 K	≤400 K	∼499 K
Yb / pure	450-470 K	≤400 K	∼526 K