量子躍遷檢測裝置的製作方法

2023-04-30 17:25:56

專利名稱：量子躍遷檢測裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及量子躍遷領域，特別涉及一種量子躍遷檢測裝置。
背景技術：
量子躍遷，是指在外界作用下，微觀粒子從一個狀態到另一個狀態發生跳躍式變化的過程，量子躍遷發生之前的狀態稱為初態，躍遷發生之後的狀態稱為末態。例如，原子在光源的照射下，當激勵源頻率與原子共振頻率相近時，會發生共振吸收，原子從低能級跳到高能級，將吸收一個光子，原子從高能級跳到低能級，將放出一個光子。為了進一步地研究激勵源頻率與量子躍遷時能量變化的關係，需要得到原子的量子躍遷圖。

實用新型內容為了獲得原子的量子躍遷圖，本實用新型實施例提供了一種量子躍遷檢測裝置。所述技術方案如下:本實用新型實施例提供了一種量子躍遷檢測裝置，所述裝置包括:裝有原子樣品的諧振腔；用於輸出單色電磁波信號至所述諧振腔的信號發生器；光源模塊，所述光源模塊發出的光照射所述裝有原子樣品的諧振腔；用於檢測所述光經過所述諧振腔後的光強，並將所述光強轉換為第一電壓信號的檢測模塊；用於對所述檢測模塊輸出的第一電壓信號進行採樣的模數轉換器；數模轉換器；以及用於通過所述數模轉換器輸出第二電壓信號作用於所述信號發生器，以獲得相應頻率值的單色電磁波信號，並將所述單色電磁波信號的頻率值和與所述單色電磁波信號對應的採樣值的電壓擬合成量子躍遷圖的處理器；所述處理器分別與所述模數轉換器和所述數模轉換器電連接。其中，所述檢測模塊包括:設於所述諧振腔尾部的光電池和檢波放大單元；所述檢波放大單元分別與所述光電池和所述模數轉換器電連接。優選地，所述光源模塊為光譜燈。進一步地，所述裝置還包括:用於顯示所述量子躍遷圖的顯示模塊，所述顯示模塊與所述處理器電連接。本實用新型實施例提供的技術方案帶來的有益效果是:通過檢測光經過諧振腔後的光強並將光強轉換為第一電壓信號，並對該第一電壓信號進行採集，然後將採樣值和與該採樣值對應的單色電磁波的頻率值擬合出量子躍遷圖；檢測裝置結構簡單，檢測精度高。

[0018]為了更清楚地說明本實用新型實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1是本實用新型實施例提供的量子躍遷檢測裝置結構示意圖；圖2是本實用新型實施例提供的量子躍遷圖。
具體實施方式
為使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本實用新型實施方式作進一步地詳細描述。實施例本實用新型實施例提供了一種量子躍遷檢測裝置，參見圖1，該裝置包括:裝有原子樣品的諧振腔1、信號發生器2、光源模塊3、檢測模塊4、模數轉換器5、數模轉換器6和處理器7 ;處理器7分別與模數轉換器5和數模轉換器6電連接；信號發生器2用於輸出單色電磁波信號至諧振腔I ;光源模塊3發出的光照射裝有原子樣品的諧振腔I ;檢測模塊4用於檢測光經過諧振腔I後的光強，並將光強轉換為第一電壓信號；模數轉換器5用於對檢測模塊4輸出的第一電壓信號進行採樣；處理器7用於通過數模轉換器6輸出第二電壓信號作用於信號發生器2，以獲得相應頻率值的單色電磁波信號，並將單色電磁波信號的頻率值和與該單色電磁波信號對應的採樣值的電壓擬合成量子躍遷圖。容易知道，單色電磁波信號是指以一定頻率作正弦振蕩的波。信號發生器2產生的單色電磁波信號輸出到諧振腔1，與諧振腔I中的原子樣品進行共振吸收，光源模塊3發出的光經過諧振腔I後光強發生變化，通過檢測模塊4將光強轉化為第一電壓信號，處理器7將採樣第一電壓信號得到的採樣值和與該採樣值對應的單色電磁波信號的頻率值擬合成量子躍遷圖。其中，檢測模塊4包括:設於諧振腔I尾部的光電池和檢波放大單元，該檢波放大單元分別與光電池和模數轉換器5電連接。因為光電池獲得的信號中含有噪聲成份，故通過檢波能去除其中的噪聲，再經放大處理得到第一電壓信號。優選地，光源模塊3為光譜燈。容易知道，該光譜燈是採用諧振腔I中原子樣品的同位素原子製成的光譜燈。其中，諧振腔I中原子樣品按玻爾茲曼分布，下能級的原子數總多於上能級的原子數，所以當信號發生器2的單色電磁波信號頻率f位於原子共振頻率點fo附近，尤其是滿足玻爾頻率條件時，會發生共振吸收。一方面，處理器7通過數模轉換器6輸出的第二電壓信號作用於信號發生器2，以獲得相應頻率值的單色電磁波信號，處理器7記錄與該第二電壓信號對應地單色電磁波信號的頻率值f ;另一方面，處理器7記錄模數轉換器5對第一電壓信號採樣得到的與f對應的採樣值的電壓V ;根據上述f和V擬合出量子躍遷圖，如圖2所示，其中fo表示躍遷中心頻率。值得說明的是，處理器7在通過數模轉換器6輸出第二電壓信號作用於信號發生器2產生單色電磁波信號時，處理器7中記錄有數模轉換器6輸出的第二電壓信號與信號發生器2產生單色電磁波信號頻率的對應關係；因此，處理器7可以在控制數模轉換器6輸出一個第二電壓信號時，記錄相應的頻率值f。其中，信號發生器2受數模轉換器6作用輸出幅度穩定、頻率連續變化的單色電磁波信號。進一步地，該裝置還包括用於顯示量子躍遷圖的顯示模塊8，顯示模塊8與處理器7電連接。該顯示模塊8可以是一臺獨立的計算機。本實用新型通過檢測光經過諧振腔後的光強並將光強轉換為第一電壓信號，並對該第一電壓信號進行採集，然後將採樣值和與該採樣值對應的單色電磁波的頻率值擬合出量子躍遷圖；檢測裝置結構簡單，檢測精度高。本領域普通技術人員可以理解實現上述實施例的全部或部分步驟可以通過硬體來完成，也可以通過程序來指令相關的硬體完成，所述的程序可以存儲於一種計算機可讀存儲介質中，上述提到的存儲介質可以是只讀存儲器，磁碟或光碟等。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，並不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。
權利要求1.一種量子躍遷檢測裝置，其特徵在於，所述裝置包括: 裝有原子樣品的諧振腔(I); 用於輸出單色電磁波信號至所述諧振腔(I)的信號發生器(2)； 光源模塊(3)，所述光源模塊(3)發出的光照射所述裝有原子樣品的諧振腔(I)； 用於檢測所述光經過所述諧振腔(I)後的光強，並將所述光強轉換為第一電壓信號的檢測模塊(4)； 用於對所述檢測模塊(4)輸出的第一電壓信號進行採樣的模數轉換器(5); 數模轉換器(6)； 以及用於通過所述數模轉換器(6)輸出第二電壓信號作用於所述信號發生器(2)，以獲得相應頻率值的單色電磁波信號，並將所述單色電磁波信號的頻率值和與所述單色電磁波信號對應的採樣值的電壓擬合成量子躍遷圖的處理器(7 ); 所述處理器(7)分別與所述模數轉換器(5)和所述數模轉換器(6)電連接。
2.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述檢測模塊(4)包括:設於所述諧振腔(I)尾部的光電池和檢波放大單元；所述檢波放大單元分別與所述光電池和所述模數轉換器(5)電連接。
3.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述光源模塊(3)為光譜燈。
4.根據權利要求1-3任一項所述的裝置，其特徵在於，所述裝置還包括:用於顯示所述量子躍遷圖的顯示模塊(8)，所述顯示模塊(8)與所述處理器(7)電連接。
專利摘要本實用新型公開了一種量子躍遷檢測裝置，屬於量子躍遷領域。所述裝置包括裝有原子樣品的諧振腔、信號發生器、光源模塊、檢測模塊、模數轉換器、數模轉換器以及處理器；所述處理器分別與所述模數轉換器和所述數模轉換器電連接。本實用新型通過檢測光經過諧振腔後的光強，並將光強轉換為第一電壓信號，並對該第一電壓信號進行採集，然後將採樣值和與該採樣值對應的單色電磁波的頻率值擬合出量子躍遷圖；檢測裝置結構簡單，檢測精度高。
文檔編號G01J3/443GK203083704SQ20132003987
公開日2013年7月24日 申請日期2013年1月24日 優先權日2013年1月24日
發明者雷海東 申請人:江漢大學