用于降低扰乱粒子的准直装置及其制作方法与流程

本发明涉及原子束准直装置，特别是涉及应用于原子束荧光光谱、原子物理和精密测量领域的准直装置及其制作方法。

背景技术：

1、随着理论和技术的发展，目前已经可以精确操控原子蒸汽进行各种科学研究和工业生产，比如微型芯片、空间原子钟、精密测量以及量子信息与量子模拟等。自然状态下的原子蒸汽服从玻尔兹曼分布，其运动杂乱无章，难以控制和应用。因此，利用原子蒸汽束流产生器来高效稳定地产生各种准直的原子束流是上述应用的基础，有着巨大的市场需求。

2、如图1和图2所示，现有的原子束准直装置中，原子束流经过的束管1通常具有较大的长度与横截面尺寸比，目的是对原子束流形成比较严格的出射角度选择，使具有超过某个发散角的原子流被束管内壁阻挡、吸附，只保留临界角度以内的原子流通过束管。

3、现有的原子束准直装置的束管在约束原子束流的出射角度时，普遍存在如下一些缺点：1）如图1所示，原子束流经过束管时，如果角度过大的原子2，被束管1的内壁3阻挡，然后原子角度被改变，经过内壁3不断的反弹，导致该部分原子依然能够有一定的概率经过束管，并混杂在期望出射角度的原子流内从原子束准直装置内出射，造成原子束流的出射角度变大；2）如图2所示，被束管1的内壁3阻挡的原子2暂时被束管1的内壁3黏住，或者暂时吸附住了，但是吸附力很弱，该部分原子依然有一定的概率脱离内壁的束缚，混杂在束流中从原子束准直装置内出射，造成原子束流的出射角度变大；3）束管壁3吸附原子过多或者在一定温度的情况下，经加热或者振动造成原子脱离束管壁3形成局部的原子蒸汽向四周逸散，最终造成原子束角度变大，出现束流不稳定、出射角度较大的干扰原子比较多的现象。

4、有鉴于此，需要提供一种新的准直装置及制作方法，克服因束管对部分干扰原子的约束作用小导致的原子束流经束管后出射角度偏大、干扰原子多等问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种用于降低扰乱粒子的准直装置及制作方法，适用于原子束流的准直，用于降低扰乱粒子的准直装置包括围绕准直腔的表面，在该表面上布置吸附介质，吸附介质用于吸附非期望出射角度的原子，只保留临界角度以内的原子流通过束管，克服原子束流长期使用过程中出现束流不稳定、出射角度较大的干扰原子比较多的问题。

2、针对上述技术问题，本发明提供一种用于降低扰乱粒子的准直装置，适用于原子束流的准直，所述用于降低扰乱粒子的准直装置包括：准直本体，所述准直本体包括平行且间隔分布的多个准直腔，每一准直腔包括围设于所述准直腔外围的腔壁；以及吸附介质，所述吸附介质设置于所述腔壁上。

3、在一优选的实施方式中，所述准直本体包括：第一基板，所述第一基板厚度方向具有第一表面；以及第二基板，所述第二基板厚度方向具有第二表面，所述第二表面和所述第一表面固定连接；其中，所述第一表面上设置多个平行且间隔的第一沟槽，所述第一沟槽朝向所述第一基板内部凹陷，所述第一沟槽和覆盖于所述第一沟槽一侧的第二表面构成所述准直腔的第一准直腔；所述吸附介质覆盖于所述第一沟槽的槽壁和/或所述第二表面对应于所述第一沟槽的涂覆区域。

4、在一优选的实施方式中，所述吸附介质在所述涂覆区域形成连续的吸附介质层，所述连续的吸附介质层在所述第一表面上的投影覆盖多个平行且间隔的所述第一沟槽；或者所述吸附介质在所述涂覆区域形成图案化的吸附介质层，所述图案化的吸附介质层包括多个平行且间隔的条状吸附结构，每一条状吸附结构和每一第一沟槽一一对应。

5、在一优选的实施方式中，所述第一表面包括第一周边区域，所述第一周边区域位于最外侧的所述沟槽的外围；所述第二表面包括第二周边区域，所述第二周边区域位于所述涂覆区域的外围；

6、其中，所述第一周边区域和所述第二周边区域均未设置所述吸附介质，所述第一周边区域和所述第二周边区域键合，使得所述第一基板和所述第二基板固定连接。

7、在一优选的实施方式中，所述第一基板厚度方向还具有第三表面，所述第三表面上设置多个平行且间隔的第二沟槽，所述第二沟槽朝向所述第一基板内部凹陷；所述准直本体还包括第三基板，所述第三基板厚度方向的第四表面固定连接所述第三表面；其中，所述第二沟槽和覆盖于所述第二沟槽一侧的所述第四表面构成所述准直腔的第二准直腔，于所述第一基板的厚度方向，所述第一准直腔和所述第二准直腔一一对应，或者，所述第一准直腔和所述第二准直腔错位布置。

8、在一优选的实施方式中，所述吸附介质覆盖于所述第二沟槽的槽壁和/或所述第四表面对应所述第二沟槽的区域。

9、在一优选的实施方式中，所述第一基板和所述第二基板的其中之一为硅基板，所述第一基板和所述第二基板的其中之另一为玻璃。

10、在一优选的实施方式中，所述吸附介质为多孔吸附介质，所述多孔吸附介质选自石墨烯层、碳纳米管层。

11、本发明还提供一种用于降低扰乱粒子的准直装置的制作方法，所述制作方法包括：

12、提供第一基板，所述第一基板的第一表面形成有多个平行且间隔的沟槽；

13、提供第二基板，所述第二基板包括与所述第一表面相对的第二表面；

14、提供吸附介质，于每一沟槽的槽壁上涂覆吸附介质，和/或，于所述第二表面上涂覆吸附介质；

15、键合所述第二基板和所述第一基板，形成键合体，所述键合体中，多个平行且间隔的所述沟槽和对应的所述第二表面构成多个平行且间隔的准直腔；

16、切割所述键合体，制得准直装置。

17、在一优选的实施方式中，于每一沟槽的槽壁上涂覆吸附介质的过程包括：

18、提供第一掩膜版，所述第一掩膜版包括第一掩膜本体和形成在所述第一掩膜本体上的多个第一开口，每一第一开口和每一沟槽对应，所述第一掩膜本体对应所述第一表面除所述沟槽之外的区域；蒸镀或者印刷涂覆吸附介质材料至每一沟槽的槽壁上。

19、在一优选的实施方式中，还包括：于所述第二表面上界定涂覆区域和第二周边区域，所述第二周边区域位于所述涂覆区域的外围，所述涂覆区域在所述第一表面上的投影覆盖多个平行且间隔的沟槽；遮盖所述第二周边区域，提供吸附介质材料，于所述涂覆区域形成吸附介质层。

20、在一优选的实施方式中，还包括：

21、提供第二掩膜版，所述第二掩膜版包括掩膜本体和形成在所述第二掩膜本体上的第二开口，所述第二开口区对应所述涂覆区域，所述第二掩膜本体对应遮盖所述第二周边区域；

22、提供吸附介质材料，蒸镀或者印刷涂覆吸附介质材料至所述涂覆区域。

23、在一优选的实施方式中，还包括：所述第一表面包括与所述第二周边区域对应的第一周边区域；阳极键合所述第一周边区域和所述第二周边区域形成所述键合体。

24、在一优选的实施方式中，还包括：提供涂料，直接涂覆所述涂料于所述第二周边区域；固化形成遮挡膜层；提供吸附介质材料，蒸镀或者印刷涂覆吸附介质材料至所述涂覆区域。

25、在一优选的实施方式中，还包括：移除所述遮挡膜层；所述第一表面包括与所述第二周边区域对应的第一周边区域；阳极键合所述第一周边区域和所述第二周边区域形成所述键合体。

26、在一优选的实施方式中，还包括：蚀刻所述第一表面形成多个平行且间隔设置的沟槽。

27、与现有技术相比，本发明提供一种用于降低扰乱粒子的准直装置，适用于原子束流的准直，用于降低扰乱粒子的准直装置包括：准直本体，包括平行且间隔分布的多个准直腔，每一准直腔包括围设于所述准直腔外围的腔壁；以及吸附介质，吸附介质设置于腔壁上。通过腔壁上的吸附介质的吸附作用，对经过准直腔、并且角度偏离比较大的原子进行吸附，使其不再参与后续的原子流。在高温、长时间工作情况下，稳定地吸附这类原子，从而保证从原子束准直装置出射的原子束流可以长时间的保持高度出射角度高度一致性。