【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專(zhuān)利技術(shù)屬于量子物理領(lǐng)域，適用于量子物理實(shí)驗(yàn)及教學(xué)。亦可作為原子頻標(biāo)研制中束光學(xué)系統(tǒng)相關(guān)部件測(cè)試裝置。
技術(shù)介紹
在近代物理中，為了描述原子核外電子運(yùn)動(dòng)，丹麥物理學(xué)家波爾(Niels HenrikDavid Bohr，1885 1962)在1931年指出原子核外電子運(yùn)動(dòng)的半徑和能量是量子化的，并提出了主量子數(shù)η的概念。薛定諤(Erwin Schrodinger，1887年 1961年)，在1925年底到1926年初，從經(jīng)典力學(xué)和幾何光學(xué)間的類(lèi)比，提出了對(duì)應(yīng)于波動(dòng)光學(xué)的波動(dòng)力學(xué)方程，即薛定愕方程(Schrodinger wave equation)。在解薛定愕方程過(guò)程中，完整描述電子狀 態(tài)，必須要三個(gè)量子數(shù)，主量子數(shù)η、角量子數(shù)I、磁量子數(shù)m，從實(shí)驗(yàn)事實(shí)出發(fā)自旋磁量子數(shù)ms被提出，自此奠定了量子物理的基礎(chǔ)。在原子光譜學(xué)方面，20世紀(jì)著名的斯特恩-蓋拉赫實(shí)驗(yàn)(Stern-Gerlach experiment),它證實(shí)了原子的磁矩在外場(chǎng)中取向是量子化的，即角動(dòng)量在空間的取向是量子化的。在四個(gè)量子數(shù)的作用下，原子的精細(xì)結(jié)構(gòu)從光譜中找到，考慮原子核的自旋磁矩，發(fā)現(xiàn)了原子的超精細(xì)結(jié)構(gòu)。目前還沒(méi)有公認(rèn)的成熟方法和儀器能夠直觀地測(cè)試出氫原子超精細(xì)結(jié)構(gòu)能級(jí)結(jié)構(gòu)的分布狀況，而在量子物理實(shí)驗(yàn)研究和教學(xué)中迫切需要直接觀測(cè)原子超精細(xì)結(jié)構(gòu)能級(jí)分裂的裝置。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
技術(shù)問(wèn)題本專(zhuān)利技術(shù)提出一種基于由氫分子電離而成的高、低能態(tài)氫原子在一定梯度的磁場(chǎng)中發(fā)生不同方向的偏轉(zhuǎn)的原理，利用氫原子的熱性能，采用熱敏性傳感器構(gòu)成成像靶的氫原子超精細(xì)結(jié)構(gòu)能級(jí)測(cè)試(顯示)方法及裝置。技術(shù)方案本方法的研...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種氫原子超精細(xì)結(jié)構(gòu)能級(jí)測(cè)試方法，其特征是本方法基于氫原子核自旋和電子自旋的耦合使氫原子具有磁矩；使具有磁矩的氫原子在磁場(chǎng)中受到磁場(chǎng)的作用力：|F＝1，mF=0>和|F＝1，mF=1>兩能態(tài)原子為負(fù)磁矩態(tài)氫原子，受到向心力；|F＝1，mF=？1>和|F＝0，mF=0>兩能態(tài)原子為正磁矩態(tài)氫原子，受到散射力；便產(chǎn)生了負(fù)磁矩態(tài)氫原子被聚焦，而正磁矩態(tài)氫原子被散射的不同運(yùn)動(dòng)軌跡；在成像靶平面內(nèi)，高、低能態(tài)氫原子呈現(xiàn)不同的分布；基于電離氫原子的熱效應(yīng)，使用熱敏性傳感器制成的成像靶感應(yīng)電離氫原子，并采集熱傳感器的測(cè)試數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析得到氫原子的分布規(guī)律；所述F為基態(tài)氫原子角量子數(shù)，mF為磁量子數(shù)。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種氫原子超精細(xì)結(jié)構(gòu)能級(jí)測(cè)試方法，其特征是本方法基于氫原子核自旋和電子自旋的耦合使氫原子具有磁矩；使具有磁矩的氫原子在磁場(chǎng)中受到磁場(chǎng)的作用力If = 1，mF=0>和|F= I,mF=l>兩能態(tài)原子為負(fù)磁矩態(tài)氫原子,受到向心力；|F= l,mF=-l>和|F =O，mF=0>兩能態(tài)原子為正磁矩態(tài)氫原子，受到散射力；便產(chǎn)生了負(fù)磁矩態(tài)氫原子被聚焦，而正磁矩態(tài)氫原子被散射的不同運(yùn)動(dòng)軌跡；在成像靶平面內(nèi)，高、低能態(tài)氫原子呈現(xiàn)不同的分布；基于電離氫原子的熱效應(yīng)，使用熱敏性傳感器制成的成像靶感應(yīng)電離氫原子，并采集熱傳感器的測(cè)試數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析得到氫原子的分布規(guī)律；所述F為基態(tài)氫原子角量子數(shù)，mF為磁量子數(shù)。2.一種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求I所述測(cè)試方法的裝置，其特征是包括氫源系統(tǒng)、電離系統(tǒng)、微泄流孔準(zhǔn)直器、偏轉(zhuǎn)磁鐵、成像靶、真空系統(tǒng)、距離調(diào)節(jié)波紋管、數(shù)據(jù)采集裝置和計(jì)算機(jī)分析系統(tǒng)； 所述氫源系統(tǒng)包括儲(chǔ)氫裝置和氫氣提純裝置，所述儲(chǔ)氫裝置的氫氣經(jīng)氫氣提純裝置再注入到電離系統(tǒng)； 所述電離系統(tǒng)包括電離泡及高頻電離電源；所述電離泡為石英玻璃材質(zhì)的圓柱體泡；來(lái)自氫源系統(tǒng)的氫氣在電離泡中電離，高頻電離電源提供給電離所需能量； 所述微泄流孔準(zhǔn)直器上的泄流孔的孔深徑比> 10 ;所述偏轉(zhuǎn)磁鐵形成的中心孔隙具有磁場(chǎng)梯度；溢出電離泡的氫原子通過(guò)泄流孔進(jìn)入偏轉(zhuǎn)磁鐵中心孔隙，最后打到成像靶的靶平面上； 在偏轉(zhuǎn)磁鐵和成像靶之間設(shè)有距離調(diào)節(jié)波紋管，偏轉(zhuǎn)磁鐵和成像靶分別安裝在距離調(diào)節(jié)波紋管兩端，偏轉(zhuǎn)磁鐵和成像靶之間的距離可調(diào)； 所述成像靶由瓷片板構(gòu)成靶基板，靶基板上有多根鉬電阻絲構(gòu)成的熱電阻傳感器陣列；數(shù)據(jù)采集裝置采集傳感器陣列上的電阻值，最后把采集到的電阻值數(shù)據(jù)傳給計(jì)算機(jī)分析系統(tǒng)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的的裝置，其特征是儲(chǔ)氫裝置包括儲(chǔ)氣瓶、鈀銀合金提純器和可調(diào)加熱器；流出儲(chǔ)氣瓶的氫氣經(jīng)過(guò)鈀銀合金提純器提純，可調(diào)加熱器對(duì)鈀銀合金提純器進(jìn)行加熱； 氫氣提純...
【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李建清，邱實(shí)，王勇，尹航，汪俊，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：東南大學(xué)，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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