專利名稱：熒光收集裝置的制作方法
技術領域：
熒光收集裝置技術領域[0001]本實用新型屬于應用光學領域，具體涉及到一種原子束真空系統的熒光收集裝置。
背景技術：
[0002]熱原子束能有效的克服原子譜線的多普勒展寬和碰撞加寬，可以進行高分辨率的光譜探測。當今許多物理實驗室中通過對熱原子束的熒光進行收集和探測，來進行對于原子性質探究的相關實驗。一般原子束裝置及收集過程為在真空系統中，原子經由加熱爐加熱，通過準直管形成直徑約為20— 30mm的原子束水平噴出，進入到由四個玻璃法蘭窗組成的腔體內，其中水平方向的兩個窗口用于通光，豎直方向的兩個窗口用于熒光探測。其中玻璃法蘭窗口的直徑為35mm，原子束中心到上下窗口的距離約為50mm。[0003]對于光譜探測，首先要對原子或分子發(fā)出來的熒光有較高的收集率，盡可能高的提高信噪比，特別是對于熒光很弱的譜線，這一點尤為重要。如有的熒光本身十分微弱，用肉眼無法觀測到，探測出的熒光譜線很難達到理想的信噪比，影響實驗進程，如果缺乏有效的熒光收集裝置，結果更是難以達到要求。[0004]基于所述原子束真空系統的熒光收集一般是利用一組光學透鏡設計的光學鏡頭， 將熒光聚集到探測器的感光元件表面。由于感光面積小的探測器電容小，響應速度快，對原子或分子線寬窄的譜線意義非凡，這就要求將熒光聚集到盡可能小的面積內，典型值為 Icm2內或更小。[0005]然而，對于這種典型原子束真空系統，要達到高的熒光收集率是很困難的。要盡可能高效的收集熒光，就需要聚焦鏡頭對熒光發(fā)射點具有大的立體角，也就是說鏡頭離熒光發(fā)射區(qū)要盡可能的近。那么鏡頭應該貼近于透光窗口平面。在此條件下，熒光收集存在以下幾點困難[0006]I、熒光發(fā)射區(qū)離鏡頭很近，要得到足夠小的像就需要收集系統的光焦度很大，但通光孔徑較大限制了光焦度的增大。[0007]2、熒光發(fā)射區(qū)域尺寸、物距和通光孔徑尺寸相當，遠不能滿足傍軸成像近似條件，像差嚴重。[0008]3、為了減小損耗和降低成本，鏡頭的透鏡數量不能太多。實用新型內容[0009]為了解決現有技術中的熒光收集的困難，本實用新型提供了一種熒光探測效率高、制作成本低的熒光收集裝置。[0010]本實用新型解決技術問題的技術方案是在與激光器的光軸垂直方向上設置有原子加熱爐，在激光器I的激光與原子加熱爐噴出的原子束交匯處設置有真空裝置，在真空裝置上加工有透光窗口，沿著透光窗口的熒光出射方向在垂直于激光和原子束所在平面的熒光光路上設置有熒光收集透鏡組，熒光收集透鏡組是沿著熒光發(fā)射方向在鏡筒的中心軸上依次設置有第一平凸透鏡、第二平凸透鏡以及第三平凸透鏡，第一平凸透鏡的平面與真空裝置相對，第二平凸透鏡的凸面與第一平凸透鏡的凸面正對，第三平凸透鏡的方向與第一平凸透鏡的方向相同，第一平凸透鏡的凸面曲率半徑為39. 5 41. 5_，第二平凸透鏡的凸面曲率半徑為31 38mm，第三平凸透鏡的凸面曲率半徑為28. 5 35mm，第一平凸透鏡與第二平凸透鏡的凸面之間中心距離為4 21mm，第二平凸透鏡與第三平凸透鏡的平面之間中心距離為2 7_。[0011]上述第一平凸透鏡的凸面曲率半徑為41mm，第二平凸透鏡的凸面曲率半徑為 34_，第三平凸透鏡的凸面曲率半徑為32_，第一平凸透鏡與第二平凸透鏡的凸面中心之間的距離為9mm，第二平凸透鏡與第三平凸透鏡的平面中心之間的距離為4mm。[0012]上述第一平凸透鏡與第二平凸透鏡、第三平凸透鏡的表面均鍍有增透膜。[0013]本實用新型的熒光收集裝置通過調整第一平凸透鏡、第二平凸透鏡以及第三平凸透鏡的曲率半徑以及組合關系，通過改變熒光的反射光路將發(fā)散的熒光盡可能多的收集起來，從而提高熒光探測的效率與質量，其制作成本低，結構簡單，為相關物理實驗室的熒光探測工作提供方便。


[0014]圖I為實施例I的結構示意圖。
具體實施方式
[0015]現結合附圖對本實用新型進行進一步說明，但是本實用新型不僅限于下述的實施方式。[0016]實施例I[0017]參見圖1，本實施例的熒光收集裝置由激光器I、真空裝置2、原子加熱爐3、鏡筒4、 第一平凸透鏡5、第二平凸透鏡6、第三平凸透鏡7聯接構成。[0018]在與激光器I的激光出射光路垂直的方向上設置有原子加熱爐3，在激光器I的激光與原子加熱爐3噴出的原子束交匯處安裝有真空裝置2，真空裝置2分別與激光器I、原子加熱爐3通過螺紋聯接件或者法蘭聯接，在真空裝置2的頂壁加工有透光窗口，原子束經原子加熱爐3加熱后噴出與激光在真空裝置2中交匯，產生熒光，熒光穿過透光窗口射出， 沿著熒光的出射方向在垂直于激光和原子束所在平面的熒光光路上安裝有熒光收集鏡組， 熒光收集鏡組是由鏡筒4和設置在鏡筒4內的第一平凸透鏡5、第二平凸透鏡6、第三平凸透鏡7組成。第一平凸透鏡5與第二平凸透鏡6、第三平凸透鏡7是沿著熒光的出射方向依次設置在鏡筒4的中心軸上，第一平凸透鏡5的平面與真空裝置2相對，第一平凸透鏡5的凸面與第二平凸透鏡6的凸面相對，第二平凸透鏡6的平面與第三平凸透鏡7的平面相對， 即第三平凸透鏡7與第一平凸透鏡5的安裝方向一致，第一平凸透鏡5的凸面曲率半徑為 41. Omm,其厚度為25mm,孔徑半徑為32mm ;第二平凸透鏡6的凸面曲率半徑為34. Omm,第二平凸透鏡6的厚度為19臟，孔徑半徑28mm ;第三平凸透鏡7的凸面曲率半徑為32. 0臟，第三平凸透鏡7的厚度15mm，孔徑半徑20mm。第一平凸透鏡5與第二平凸透鏡6的凸面之間的中心距離為9. 0mm，第二平凸透鏡6與第三平凸透鏡7的平面之間的中心距離為4. Omm0 第一平凸透鏡5與第二平凸透鏡6的凸面中心距離以及第二平凸透鏡6與第三平凸透鏡7的平面中心距離可以根據實際應用進行調整。[0019]在上述第一平凸透鏡5與第二平凸透鏡6、第三平凸透鏡7的鏡面均鍍有增透膜， 增透膜是由TiO與MgO交替蒸鍍26層形成。[0020]使用時，將固體的原子放入原子爐中，加熱后原子轉化為氣體而形成原子束，激光器I發(fā)出激光，激光與原子束在真空裝置2中交匯產生熒光，熒光穿過真空裝置2的透光窗口，經過第一平凸透鏡5、第二平凸透鏡6以及第三平凸透鏡7透射從而匯聚在一起，其利用了第一平凸透鏡5、第二平凸透鏡6以及第三平凸透鏡7組成的熒光收集鏡組將發(fā)散的熒光盡可能多的收集起來，進而提聞突光探測的效率，為相關物理實驗室的突光探測工作提供方便。[0021]實施例2[0022]本實施例的熒光收集裝置中，熒光收集鏡組是沿著熒光發(fā)射方向在鏡筒4的中心軸上依次設置有第一平凸透鏡5、第二平凸透鏡6以及第三平凸透鏡7，第一平凸透鏡5的平面與真空裝置2相對，第一平凸透鏡5的凸面的曲率半徑為39. 5mm,第二平凸透鏡6的凸面與第一平凸透鏡5的凸面正對，第二平凸透鏡6的凸面曲率半徑為31mm，第三平凸透鏡7 的方向與第二平凸透鏡6的方向相反，第三平凸透鏡7的凸面曲率半徑為28. 5_，第一平凸透鏡5與第二平凸透鏡6的凸面之間中心距離為4mm，第二平凸透鏡6與第三平凸透鏡7 的平面之間中心距離為2mm。在上述第一平凸透鏡5與第二平凸透鏡6、第三平凸透鏡7的鏡面均鍍有增透膜，增透膜是由TiO與MgO真空交替蒸鍍24層形成。[0023]其他的部件及其聯接關系與實施例I相同。[0024]實施例3[0025]本實施例的熒光收集裝置中，熒光收集透鏡組是沿著熒光發(fā)射方向在鏡筒4的中心軸上依次設置有第一平凸透鏡5、第二平凸透鏡6以及第三平凸透鏡7，第一平凸透鏡5 的平面與真空裝置2相對，第一平凸透鏡5的凸面的曲率半徑為41. 5mm,第二平凸透鏡6的凸面與第一平凸透鏡5的凸面正對，第二平凸透鏡6的凸面曲率半徑為38mm，第三平凸透鏡 7的方向與第二平凸透鏡6的方向相反，第三平凸透鏡7的凸面曲率半徑為35mm，第一平凸透鏡5與第二平凸透鏡6的凸面之間中心距離為21mm，第二平凸透鏡6與第三平凸透鏡7 的平面之間中心距離為7mm。在上述第一平凸透鏡5與第二平凸透鏡6、第三平凸透鏡7的鏡面均鍍有增透膜，增透膜是由TiO與MgO交替蒸鍍28層形成。其他的部件及其聯接關系與實施例I相同。
權利要求1.一種熒光收集裝置，在與激光器(I)的光軸垂直方向上設置有原子加熱爐(3)，在激光器(I)的激光與原子加熱爐(3)噴出的原子束交匯處設置有真空裝置(2)，在真空裝置(2)上加工有透光窗口，沿著透光窗口的熒光出射方向在垂直于激光和原子束所在平面的熒光光路上設置有熒光收集透鏡組，其特征在于所述熒光收集透鏡組是沿著熒光發(fā)射方向在鏡筒(4)的中心軸上依次設置有第一平凸透鏡(5)、第二平凸透鏡(6)以及第三平凸透鏡(7)，第一平凸透鏡(5)的平面與真空裝置(2)相對，第二平凸透鏡(6)的凸面與第一平凸透鏡(5)的凸面正對，第三平凸透鏡(7)的方向與第一平凸透鏡(5)的方向相同，第一平凸透鏡(5)的凸面曲率半徑為39. 5 41. 5mm,第二平凸透鏡(6)的凸面曲率半徑為31 38mm，第三平凸透鏡(7)的凸面曲率半徑為28. 5 35mm，第一平凸透鏡(5)與第二平凸透鏡(6)的凸面之間中心距離為4 21mm，第二平凸透鏡(6)與第三平凸透鏡(7)的平面之間中心距離為2 7_。
2.根據權利要求I所述的熒光收集裝置，其特征在于所述第一平凸透鏡(5)的凸面曲率半徑為41mm，第二平凸透鏡(6)的凸面曲率半徑為34mm，第三平凸透鏡(7)的凸面曲率半徑為32mm，第一平凸透鏡(5)與第二平凸透鏡(6)的凸面中心之間的距離為9mm，第二平凸透鏡(6)與第三平凸透鏡(7)的平面中心之間的距離為4mm。
3.根據權利要求I所述的熒光收集裝置，其特征在于所述第一平凸透鏡(5)與第二平凸透鏡(6)、第三平凸透鏡(7)的表面均鍍有增透膜。
專利摘要本實用新型涉及一種熒光收集裝置，其在與激光器的光軸垂直方向上設置有原子加熱爐，在激光器的激光與從原子加熱爐噴出的原子束交匯處設置有真空裝置，沿著透光窗口的熒光出射方向上設置有熒光收集透鏡組，熒光收集透鏡組是沿著熒光發(fā)射方向在鏡筒的中心軸上依次設置有第一平凸透鏡、第二平凸透鏡以及第三平凸透鏡，通過調整第一平凸透鏡、第二平凸透鏡以及第三平凸透鏡的曲率半徑以及組合關系，通過改變熒光的反射光路將發(fā)散的熒光盡可能多的收集起來，從而提高熒光探測的效率與質量，其制作成本低，結構簡單，為相關物理實驗室的熒光探測工作提供方便。
文檔編號G02B7/02GK202814877SQ20122044269
公開日2013年3月20日 申請日期2012年8月31日 優(yōu)先權日2012年8月31日
發(fā)明者任潔, 劉輝, 常宏 申請人:中國科學院國家授時中心