一种可实现高效更换与安装原子气室的高适配性容器的制作方法

本发明涉及高精度测量邻域，尤其是涉及一种可实现高效更换与安装原子气室的高适配性容器。

背景技术：

原子气室作为高精度测量中常用的光学元件，设计一款易于存放、便于更换、适应实验需求的气室容器对长时间保障其光学性质、降低损伤概率具有重要意义。目前各单位所提出的在陀螺仪、磁强计或其他使用原子气室的装置中，基本均采用将以加热片为代表的加热系统、测温探头、气室、以及其容器一体式固定的设计方案，以致单个零部件的使用率不高，如若更换不同配比的气室进行实验时，需将所有零件一同更换，一方面降低了单个零件（如加热片、测温探头等）的使用率，非同一加热系统则无法保证不同气室使用时的加热效果一致，即无法保证控制变量，另一方面影响更换气室的效率及实验效率。另外，上述装置中，往往需要考虑气室与无矩线圈间相对位置及固定方式，还有探测光与泵浦光两正交方向传播的需求，以及置于磁屏蔽桶内对材料无磁的要求。现有的气室容器设计方案不能同时满足上述条件，尤其是通光方面，牺牲对泵浦光透射气室后的光强检测是最常见的妥协方案，直接影响到了泵浦光传播方向上的相关实验探测及分析，限制了提高装置工作性能指标的可能性。

技术实现要素：

本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种可实现高效更换与安装原子气室的高适配性容器，可将原子气室独立于加热、测温系统，从而达到多气室高效更换、加热测温系统始终一致、保护气室的目的。

本发明目的实现由以下技术方案完成：

一种可实现高效更换与安装原子气室的高适配性容器，其特征在于所述高适配性容器包括盛放原子气室的内容器、包裹所述内容器的外容器以及支撑所述外容器的支架，所述外容器经所述支架固定在三维无矩线圈中；所述内容器包括凹形底座、顶层盖以及两个推拉壁，所述凹形底座上具有容置所述原子气室的凹槽，所述凹形底座与所述原子气室的底面以及两个相对的侧壁面相接触，两个推拉壁设置于所述凹形底座的两侧并与所述原子气室其余的两个相对的侧壁面相接触，所述顶层盖设置于所述凹形底座的上方并与所述原子气室的顶面相接触，其中，在所述推拉壁与所述原子气室的侧壁面之间设置有无磁加热片和特氟龙垫片。

所述凹形底座的横截面呈h型，所述凹形底座由腹板以及分别位于所述腹板两端部并与所述腹板相垂直的翼缘板组成，容置所述原子气室的所述凹槽开设于所述腹板上。

所述顶层盖与所述凹形底座之间通过第一尼龙螺丝实现连接，所述推拉壁与所述凹形底座之间通过第二尼龙螺丝实现连接；所述顶层盖、所述推拉壁以及所述凹形底座的材质采用无磁特氟龙。

所述外容器包括回形中部、底板以及两块上部顶板，所述回形中部由四块壁板拼装而成，所述底板固定安装于所述回形中部的底面，两块所述上部顶板相互拼装于所述回形中部的顶面；所述回形中部、所述底板以及所述上部顶板的材质采用无磁特氟龙。

所述回形中部、所述底板以及所述上部顶板分别经第三尼龙螺丝与所述内容器相连接。

所述内容器与所述外容器之间填塞有具有通光孔的保温层，所述保温层为泡沫塑料层、石棉层中的一种。

两个所述推拉壁中心分别设有圆形通孔，所述原子气室两侧的圆锥形尾管分别延伸至所述圆形通孔内；所述内容器的所述凹形底座上分别开设有供泵浦光和探测光通过的通光孔。

所述特氟龙垫片上开设有供所述圆锥形尾管贯穿的通孔，所述特氟龙垫片的厚度与所述圆锥形尾管的长度相同。

所述特氟龙垫片和所述无磁加热片上开设有供所述圆锥形尾管贯穿的通孔，所述特氟龙垫片和所述无磁加热片的厚度之和与所述圆锥形尾管长度相同。

所述支架包括分布于所述外容器两侧的横杆和底部支撑件，所述横杆经第四尼龙螺丝与所述外容器固定连接，所述底部支撑件支承设置于所述横杆的下方并经第四尼龙螺丝与所述横杆连接固定，所述底部支撑件的下端面经第四尼龙螺丝与所述三维无矩线圈固定。

本发明的优点是：与现有技术相比，本发明中的内容器具备气室存放及保护、夹持无磁加热片、留有测温探头等的优点与实用性，其与保温材料、支架、外容器的连接方式存在许多可能，具有高度的适配性，可以满足材料无磁、正交方向通光、高效更换、安全存放等实验、技术要求，且结构精简，易于制作与推广。

附图说明

图1为本发明中直接盛放气室的内容器装配图；

图2为本发明中直接盛放气室的内容器爆炸视图；

图3为本发明中加热模式下盛放气室的内容器装配图；

图4为本发明中加热模式下盛放气室的内容器爆炸视图；

图5为本发明中外容器与内容器的连接示意图；

图6为本发明中高适配性容器与线圈的连接示意图。

具体实施方式

以下结合附图通过实施例对本发明的特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

如图1-6，图中各标记分别为：顶层盖1、凹形底座2、推拉壁3、无磁加热片4、特氟龙垫片5、第一尼龙螺丝6、第二尼龙螺丝7、第三尼龙螺丝8、第四尼龙螺丝9、横杆10、底部支撑件11、上部顶板12、回形中部13、底板14、三维无矩线圈15、内容器16、原子气室17、尾管18、翼缘板19、外容器20、支架21。

实施例：如图1-6所示，本实施例具体涉及一种可实现高效更换与安装原子气室的高适配性容器，该高适配性容器包括盛放原子气室17的内容器16、包裹内容器16的外容器20以及用于支撑外容器20的支架21，外容器20通过支架21与三维无矩线圈15固定连接。

如图1-4所示，内容器16包括凹形底座2、顶层盖1以及两个推拉壁3，这几个部分所采用的材料均为无磁特氟龙，其中，凹形底座2的横截面呈h型，由腹板（图中由于原子气室17的遮挡故未示出）以及分别位于腹板两端并与其相垂直的两个翼缘板19组成，在腹板上开设有一凹槽用于放置原子气室17，所开设凹槽的内容积取决于原子气室17的尺寸，如图2和3所示，两个翼缘板19同原子气室17的两个侧面之间以面接触的形式对其进行固定，而原子气室17的另两个侧面上具有向外延伸的圆锥形尾管18（即如图4中的x轴方向），在凹形底座2与x轴相垂直的两个侧面上分别设置有前述的推拉壁3，推拉壁3提供过第二尼龙螺丝7同凹形底座2进行固定连接，与此同时，在推拉壁3与原子气室17之间的空隙内设置有无磁加热片4和特氟龙垫片5；与此同时，在凹形底座2的上方经若干第一尼龙螺丝6固定设置顶层盖1，顶层盖1呈条板状结构且与凹形底座2的腹板尺寸相对应，可覆盖原子气室17的顶面，且顶层盖1的两侧可为无磁加热片4向外伸出提供相应的空间。

如图4所示，本实施例中原子气室17的圆锥形尾管18处于三维坐标系中的x方向，故该方向不考虑通光，在实际试验中，建议泵浦光与探测光的传播方向分别为z和y方向，在内容器16上的对应方向上开有通光孔。

如图5、6所示，外容器20包括回形中部13、两块上部顶板12以及底板14，这几个部分所采用的材料均为无磁特氟龙，其中，回形中部13由四块壁板拼装而成，两块上部顶板12相互拼装构成一整块顶板并安装于回形中部13的顶面，两块上部顶板12的拼接缝处具有供无磁加热片4伸出的缝隙，底板14则安装于回形中部13的底面。各部件之间的连接通过第三尼龙螺丝8实现。

需要说明的是，由于内容器16和外容器20的制作材料为特氟龙，保温效果不佳，因此在内容器16和外容器20之间的间隙中填塞有已裁剪成型、留有通光孔的软质或硬质保温材料，如泡沫塑料、石棉等，图中未画出。只要根据气室尺寸适当调整内容器16壁厚、螺纹孔位置等，外容器20的容积足够容纳毫米级或厘米级边长，大小不等的原子气室17。若保温材料使用的是硬质材料，可采用垫高、密实包裹的方案，确定内容器16处于外容器20内部的中间位置，保证有效通光；若保温材料为软质材料，直接垫高的方法无法保证其摆放平正，此时通过第三尼龙螺丝8，利用内容器16的推拉壁3上下共八个m4螺纹孔，与外容器20上下八个滑槽相配合连接，同样可达到内容器16处于外容器20内部正中位置便于通光的目的。

如图6所示，本实施例中的支架包括分布于外容器20两侧的横杆10和底部支撑件11，横杆10经第四尼龙螺丝9与外容器20固定连接，底部支撑件11支承设置于横杆10的下方且两者通过第四尼龙螺丝9连接固定，与此同时，底部支撑件11的下端面经第四尼龙螺丝9与三维无矩线圈15固定连接。（图中为便于观察，隐藏了三维无矩线圈15中y方向线圈。）

如图1、2所示为本实施例中内容器16在非工作状态下的示意图，该形态在不使用原子气室17时，可起到易于存放、保护原子气室17的作用。

而如图3、4所示为本实施例中内容器16在工作状态下的示意图，即在图1和2的基础上加入了一对无磁加热片4和特氟龙垫片5。需要进一步说明的是，无磁加热片4和特氟龙垫片5的厚度选择：（1）当无磁加热片4和特氟龙垫片5上对应于圆锥形尾管18的位置开设有通孔时，特氟龙垫片5的厚度取决于无磁加热片4上通孔的半径以及圆锥形尾管18的半径变化曲率；此外，在两侧推拉壁3的中心还设有圆形通孔，可容纳圆锥形尾管8，该圆形通孔的半径较小，但足以塞入测温探头，在工作状态下监测内容器16的内部温度；（2）当无磁加热片4上不开设通孔，而仅在特氟龙垫片5上对应于圆锥形尾管18的位置开设通孔时，特氟龙垫片5的厚度与圆锥形尾管18的长度相同。