一种激光局域加热提高真空系统真空度的装置和方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113922193A(43)申请公布日2022.01.11(21)申请号202111172670.8(22)申请日2021.10.08(71)申请人山西大学地址030006山西省太原市小店区坞城路92号(72)发明人师振莲李子亮王鹏军张靖(74)专利代理机构山西五维专利事务所(有限公司)14105代理人张福增(51)Int.Cl.H01S3/00(2006.01)G01L21/00(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图1页(54)发明名称一种激光局域加热提高真空系统真空度的装置和方法(57)摘要本发明提供了一种激光局域加热提高真空系统真空度的装置和方法，所述装置包括：高功率全固态激光器、二分之一波片、偏振分光棱镜、准直透镜、光学垃圾堆、第一反射镜、第二反射镜、聚焦透镜、真空系统和分子泵。所述方法，步骤包括：启动高功率全固态激光器，使激光聚焦到真空系统需要加热的腔体内表面上；增加激光光束的功率至最大，并同时观察真空系统真空计上指数的变化；如果真空计示数变化大，说明真空系统的腔体内表面此位置吸附有杂质气体，激光在此处多停留一会，用于激光加热除气；如此反复，改变激光聚焦在腔体内表面上的位置，逐点除气，直至真空计的示数稳定。本发明可广泛应用于需要高真空度真空系统的实验中。CN113922193ACN113922193A权利要求书1/1页1.一种激光局域加热提高真空系统真空度的装置，其特征在于，包括：高功率全固态激光器、二分之一波片、偏振分光棱镜、准直透镜、光学垃圾堆、第一反射镜、第二反射镜、聚焦透镜、真空系统和分子泵；所述的高功率全固态激光器输出的激光，依次通过二分之一波片和偏振分光棱镜；偏振分光棱镜的反射光束进入光学垃圾堆；偏振分光棱镜的透射光束再依次通过准直透镜、第一反射镜、第二反射镜和聚焦透镜，最后照射在真空系统的腔体内表面上；分子泵与真空系统使用波纹管相连，用于抽取真空系统内高温加热释放的杂质气体。2.如权利要求1所述的激光局域加热提高真空系统真空度的装置，其特征在于，所述的高功率全固态激光器的输出功率大于10W，波长为可见光范围波长。3.一种激光局域加热提高真空系统真空度的方法，其特征在于，采用如权利要求1或2所述的装置，包括如下步骤：1)清洁真空系统的通光窗口片，以免大功率激光将其损伤；2)启动分子泵，并且使分子泵的抽运速率达到最大状态；3)启动高功率全固态激光器，旋转二分之一波片，使偏振分光棱镜的透射光束功率最小；测量需要加热的腔体内表面位置到真空系统通光窗口片的距离，用以选取合适的聚焦透镜，通过聚焦透镜使激光聚焦到需要加热的腔体内表面上；4)旋转二分之一波片，将偏振分光棱镜的透射光束功率增加至最大，并同时观察真空系统真空计上指数的变化；如果真空计示数变化大，说明真空系统的腔体内表面此位置吸附有杂质气体，激光在此处多停留一会，用于激光加热除气；待真空计的示数稳定，此位置的除气完成；5)调节第一反射镜和第二反射镜，改变激光聚焦在腔体内表面上的位置，重复步骤3和4，直至真空计的示数稳定。2CN113922193A说明书1/3页一种激光局域加热提高真空系统真空度的装置和方法技术领域[0001]本发明涉及冷原子实验中的真空系统，具体是一种激光局域加热快速提高真空系统真空度的装置和方法。背景技术[0002]真空系统是冷原子实验系统中的一个重要器件，实验研究的原子装载在真空系统中，如果真空系统的真空度达不到需要的数值，真空系统内的背景气体将会和原子碰撞，使得原子寿命很短，从而无法进行后续的实验研究。目前有多种不同的真空泵用于抽取和获得真空。其中，分子泵是一种用途很广的真空泵，但对于氢气等轻质气体的抽速小；钛升华泵是基于化学吸附来抽除气体的泵，但主要是对活性分子的抽速大，对惰性气体不能吸附抽除；离子泵是抽除惰性气体较好的真空泵。对于已经投入使用的真空系统，真空系统的腔体上不可避免地会附有一些金属原子，或者如果要更换装载的原子或者真空系统漏气，这样真空系统因暴露在空气中而吸附了杂质气体。这些吸附在腔体上的杂质气体将缓慢释放，从而影响真空系统的真空度。为了减小杂质气体对真空系统真空度的影响，现有技术为使用加热带整体包裹真空系统的腔体，整体加热来除去杂质气体，但由于加热带的加热温度限制，真空系统的腔体内表面上，特别是焊接部分和拐角部分,依然有剩余杂质气体没有去除。发明内容[0003]为了去除这些杂质气体，进一步提高真空系统的真空度，本发明的目的在于提供一种简单、快速、高效的激光局域加热提高真空系统真空度的装置和方法。[0004]本发明针对冷原子实验中的真空系统，对于真空腔体内表面吸附的杂质气体，设计了一种可以快速除气的装置和方法，配合分子泵，该方法不仅可以