一種小型化serf原子磁力儀探頭

技術(shù)領(lǐng)域

1.本實用新型屬于電磁探測技術(shù)領(lǐng)域，更具體的說涉及一種小型化serf原子磁力儀探頭。

背景技術(shù)：

2.在現(xiàn)代科技日新月異發(fā)展中，磁探測技術(shù)在醫(yī)學(xué)(如腦磁圖和心磁圖等)、軍事(如地磁導(dǎo)航等)、地球物理(如探礦等)、工業(yè)檢測等領(lǐng)域等都有著十分廣泛且重要的應(yīng)用。而現(xiàn)有的磁探測技術(shù)，有些輕便、廉價，但靈敏度不足(如霍爾傳感器)；有的靈敏度高，但卻體積龐大，系統(tǒng)復(fù)雜，檢測條件苛刻，且不能移動，設(shè)備昂貴、功耗大(如磁共振成像和核磁共振波譜法等)，均存在一些使用受限的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

3.本實用新型的目的在于提供一種小型化serf原子磁力儀探頭，結(jié)構(gòu)簡單，尺寸小，使用移動方便快捷，且檢測靈敏度高，滿足多行業(yè)或多場景的使用需求。

4.本實用新型技術(shù)方案一種小型化serf原子磁力儀探頭，包括探頭外殼下蓋、固定于所述探頭外殼下蓋內(nèi)的探頭基座、安裝在所述探頭基座上的原子磁力儀組件和蓋設(shè)在所述探頭外殼下蓋上方的探頭外殼上蓋；

5.所述探頭基座包括安裝底板和一體成型于所述安裝底板上的探頭安裝腔，所述探頭安裝腔內(nèi)可拆卸安裝有原子氣室，所述探頭安裝腔上朝向原子氣室的兩通光面的側(cè)面上分別設(shè)置有通光孔；所述安裝底板上還一體成型有激光器安裝腔、準(zhǔn)直鏡安裝腔、偏振波片安裝腔、第一光束通道、第二光束通道和光電探測器安裝腔；所述第一光束通道和第二光束通道分別設(shè)置在兩通光孔側(cè)，兩所述通光孔上分別設(shè)置有第一反射棱鏡和第二反射棱鏡，所述第一反射棱鏡和第二反射棱鏡分別置于第一光束通道的末端和第二光束通道的始端。

6.優(yōu)選地，所述原子磁力儀組件包括依次設(shè)置的激光器、準(zhǔn)直透鏡、1/4波片和光電探測器，所述激光器、準(zhǔn)直透鏡和1/4波片設(shè)置在所述第一反射棱鏡前端，所述光電探測器設(shè)在第二反射棱鏡后部；

7.所述激光器安裝腔、準(zhǔn)直鏡安裝腔、偏振波片安裝腔和電探測器安裝腔尺寸與激光器、準(zhǔn)直透鏡、1/4波片和光電探測器尺寸相適應(yīng)。

8.優(yōu)選地，所述原子氣室固定在所述探頭安裝腔內(nèi)，激光器發(fā)出的激光光束穿過原子氣室的中心；所述原子氣室頂部貼合有無磁加熱片，所述無磁加熱片下端貼合有熱敏電阻，所述探頭安裝腔上設(shè)置有探頭內(nèi)蓋，所述探頭內(nèi)蓋蓋設(shè)在無磁加熱片上方；所述探頭安裝腔外部覆蓋貼合有亥姆霍茲線圈，所述亥姆霍茲線圈延伸出探頭安裝腔并連接有線纜轉(zhuǎn)接模塊。

9.優(yōu)選地，所述線纜轉(zhuǎn)接模塊包括線纜轉(zhuǎn)接頭，所述線纜轉(zhuǎn)接頭可拆卸固定在所述探頭外殼下蓋上，所述光電探測器和激光器均與線纜轉(zhuǎn)接模塊信號導(dǎo)通。

10.優(yōu)選地，所述亥姆霍茲線圈主要由軟質(zhì)pcb板內(nèi)部嵌合銅線繞制線圈組成，所述線

圈包括6組，分別置于探頭安裝腔的六個面上。

11.本實用新型技術(shù)方案的一種小型化serf原子磁力儀探頭的有益效果是：通過設(shè)置一體成型的探頭基座，在探頭基座上按照原子磁力儀組件各個部件的尺寸和結(jié)構(gòu)設(shè)置相應(yīng)的安裝腔，便于對原子磁力儀組件中各個部件進行直接安裝，簡化安裝結(jié)構(gòu)，降低整體設(shè)備的尺寸，實現(xiàn)小型化。

附圖說明

12.圖1為本技術(shù)方案的一種小型化serf原子磁力儀探頭外部結(jié)構(gòu)示意圖，

13.圖2為本技術(shù)方案的一種小型化serf原子磁力儀探頭內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖，

14.圖3為圖1的剖視圖，

15.圖4為圖2的俯視圖，其中探頭內(nèi)蓋未畫出，

16.圖5為探頭基座結(jié)構(gòu)示意圖，

17.圖6為亥姆霍茲線圈展開示意圖。

具體實施方式

18.為便于本領(lǐng)域技術(shù)人員理解本實用新型技術(shù)方案，現(xiàn)結(jié)合說明書附圖對本實用新型技術(shù)方案做進一步的說明。

19.首先，在闡述本實用新型的具體內(nèi)容之前,定義本技術(shù)方案中所使用的術(shù)語如下:術(shù)語“serf”是指:spin-exchange relaxation-free,無自旋交換碰撞弛豫。

20.如圖1、圖3和圖3所示，本實用新型技術(shù)方案一種小型化serf原子磁力儀探頭，包括探頭外殼下蓋1、固定于所述探頭外殼下蓋1內(nèi)的探頭基座4、安裝在所述探頭基座4上的原子磁力儀組件和蓋設(shè)在所述探頭外殼下蓋1上方的探頭外殼上蓋2。

21.如圖4和圖5所示，本技術(shù)方案中，所述探頭基座4包括安裝底板41和一體成型于所述安裝底板41上的探頭安裝腔5。所述探頭安裝腔5內(nèi)可拆卸安裝有原子氣室6。所述探頭安裝腔5上朝向原子氣室6的兩通光面的側(cè)面上分別設(shè)置有通光孔18/19。所述安裝底板41上還一體成型有激光器安裝腔12、準(zhǔn)直鏡安裝腔13、偏振波片安裝腔14、第一光束通道15、第二光束通道16和光電探測器安裝腔17。所述第一光束通道15和第二光束通道16分別設(shè)置在兩通光孔18/19側(cè)。兩所述通光孔18/19上分別設(shè)置有第一反射棱鏡7和第二反射棱鏡8，所述第一反射棱鏡7和第二反射棱鏡8分別置于第一光束通道15的末端和第二光束通道16的始端。

22.基于上述技術(shù)方案，通過設(shè)置探頭基座4，實現(xiàn)原子磁力儀組件的安裝，在探頭基座4上設(shè)置與原子磁力儀組件中各個部件相適應(yīng)的安裝腔，便于原子磁力儀組件中各個部件的安裝和固定，便于對原子磁力儀組件中各個部件進行直接安裝，簡化安裝結(jié)構(gòu)，降低整體設(shè)備的尺寸，縮小了探頭的整體體積，實現(xiàn)小型化。

23.上述技術(shù)方案中，探頭基座4中通過各個安裝腔，便于對原子氣室6進行保溫，便于對各個光學(xué)器件進行密封連接，避免出現(xiàn)光泄露造成檢測不準(zhǔn)確的問題。

24.本技術(shù)方案中，如圖4和圖5所示，所述原子磁力儀組件包括依次設(shè)置的激光器11、準(zhǔn)直透鏡10、1/4波片9和光電探測器12。所述激光器11、準(zhǔn)直透鏡10和1/4波片9設(shè)置在所述第一反射棱鏡前端8，所述光電探測器12設(shè)在第二反射棱鏡9后部。

25.上述技術(shù)方案中，原子磁力儀組件的工作原理和過程為：精確調(diào)諧的半導(dǎo)體激光器11發(fā)出的激光通過準(zhǔn)直透鏡10、1/4波片9校準(zhǔn)后，通過第一反射棱鏡前端8將激光通過如含有銣原子的原子氣室6，再通過第二反射棱鏡9，激光被光電探測器12探測到。當(dāng)背景磁場為零時，銣原子變的幾乎透明，當(dāng)在垂直于光路的方向施加磁場時，基于光與原子的相互作用現(xiàn)象，使銣原子吸收更多的光，光電探測器12檢測到透明度的變化，并獲得與通過原子氣室6光強成正比的電信號，通過這種方式將磁信號轉(zhuǎn)變?yōu)楣怆娞綔y器12的電信號，從而檢測出磁場強度大小。原子磁力儀磁場檢測靈敏度最高可以達到15ft/hz1/2以下。

26.如圖4和圖5所示，本技術(shù)方案中所述激光器安裝腔12、準(zhǔn)直鏡安裝腔13、偏振波片安裝腔14和電探測器安裝腔17尺寸與激光器11、準(zhǔn)直透鏡10、1/4波片9和光電探測器12尺寸相適應(yīng)。本技術(shù)方案的設(shè)置，便于各個光學(xué)器件等的快速安裝，安裝快速可靠。在安裝中，以探頭安裝腔5的底面為基準(zhǔn)面，為定位面，激光器11、準(zhǔn)直透鏡10、1/4波片9和光電探測器12在安裝時均以基準(zhǔn)面為基礎(chǔ)進行安裝，然后通過膠合固定，保證光路的準(zhǔn)直。

27.如圖3所示，本技術(shù)方案中，所述原子氣室6固定在所述探頭安裝腔5內(nèi)，激光器11發(fā)出的激光光束穿過原子氣室6的中心；所述原子氣室6頂部貼合有無磁加熱片20，所述無磁加熱片20下端貼合有熱敏電阻21，利用無磁加熱片20對原子氣室6進行加熱，探頭安裝腔5實現(xiàn)保溫。所述探頭安裝腔5上設(shè)置有探頭內(nèi)蓋51，所述探頭內(nèi)蓋51蓋設(shè)在無磁加熱片20上方。所述探頭安裝腔5外部覆蓋貼合有亥姆霍茲線圈22，所述亥姆霍茲線圈22延伸出探頭安裝腔5并連接有線纜轉(zhuǎn)接模塊3。所述亥姆霍茲線圈22主要由軟質(zhì)pcb板內(nèi)部嵌合銅線繞制線圈組成，所述線圈包括6組，分別置于探頭安裝腔的六個面上，其展開示意圖如圖6所示。6組線圈通電產(chǎn)生磁場，主要是為了提供x、y、z三個方向的補償磁場；y、z方向的校準(zhǔn)磁場；y、z方向的調(diào)制磁場，且確保每面線圈中心與原子氣室中心重合。在軟質(zhì)pcb板上有制作定位孔，在探頭內(nèi)蓋51和探頭基座4的上預(yù)制突出的定位點，將定位孔和定位點一一對應(yīng)，方便線圈在探頭內(nèi)蓋與探頭基座上貼合時定位找正，確保每面線圈中心與原子氣室中心重合，保證x、y、z上述磁場方向位置準(zhǔn)確。

28.本技術(shù)方案中，所述線纜轉(zhuǎn)接模塊3包括線纜轉(zhuǎn)接頭，所述線纜轉(zhuǎn)接頭可拆卸固定在所述探頭外殼下蓋1上，所述光電探測器12和激光器11均與線纜轉(zhuǎn)接模塊3信號導(dǎo)通。

29.本實用新型技術(shù)方案在上面結(jié)合附圖對實用新型進行了示例性描述，顯然本實用新型具體實現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本實用新型的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進行的各種非實質(zhì)性改進，或未經(jīng)改進將實用新型的構(gòu)思和技術(shù)方案直接應(yīng)用于其它場合的，均在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。技術(shù)特征：

1.一種小型化serf原子磁力儀探頭，其特征在于，包括探頭外殼下蓋、固定于所述探頭外殼下蓋內(nèi)的探頭基座、安裝在所述探頭基座上的原子磁力儀組件和蓋設(shè)在所述探頭外殼下蓋上方的探頭外殼上蓋；所述探頭基座包括安裝底板和一體成型于所述安裝底板上的探頭安裝腔，所述探頭安裝腔內(nèi)可拆卸安裝有原子氣室，所述探頭安裝腔上朝向原子氣室的兩通光面的側(cè)面上分別設(shè)置有通光孔；所述安裝底板上還一體成型有激光器安裝腔、準(zhǔn)直鏡安裝腔、偏振波片安裝腔、第一光束通道、第二光束通道和光電探測器安裝腔；所述第一光束通道和第二光束通道分別設(shè)置在兩通光孔側(cè)，兩所述通光孔上分別設(shè)置有第一反射棱鏡和第二反射棱鏡，所述第一反射棱鏡和第二反射棱鏡分別置于第一光束通道的末端和第二光束通道的始端。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小型化serf原子磁力儀探頭，其特征在于，所述原子磁力儀組件包括依次設(shè)置的激光器、準(zhǔn)直透鏡、1/4波片和光電探測器，所述激光器、準(zhǔn)直透鏡和1/4波片設(shè)置在所述第一反射棱鏡前端，所述光電探測器設(shè)在第二反射棱鏡后部；所述激光器安裝腔、準(zhǔn)直鏡安裝腔、偏振波片安裝腔和電探測器安裝腔尺寸與激光器、準(zhǔn)直透鏡、1/4波片和光電探測器尺寸相適應(yīng)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小型化serf原子磁力儀探頭，其特征在于，所述原子氣室固定在所述探頭安裝腔內(nèi)，激光器發(fā)出的激光光束穿過原子氣室的中心；所述原子氣室頂部貼合有無磁加熱片，所述無磁加熱片下端貼合有熱敏電阻，所述探頭安裝腔上設(shè)置有探頭內(nèi)蓋，所述探頭內(nèi)蓋蓋設(shè)在無磁加熱片上方；所述探頭安裝腔外部覆蓋貼合有亥姆霍茲線圈，所述亥姆霍茲線圈延伸出探頭安裝腔并連接有線纜轉(zhuǎn)接模塊。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種小型化serf原子磁力儀探頭，其特征在于，所述線纜轉(zhuǎn)接模塊包括線纜轉(zhuǎn)接頭，所述線纜轉(zhuǎn)接頭可拆卸固定在所述探頭外殼下蓋上，所述光電探測器和激光器均與線纜轉(zhuǎn)接模塊信號導(dǎo)通。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種小型化serf原子磁力儀探頭，其特征在于，所述亥姆霍茲線圈主要由軟質(zhì)pcb板內(nèi)部嵌合銅線繞制線圈組成，所述線圈包括6組，分別置于探頭安裝腔的六個面上。

技術(shù)總結(jié)

本實用新型公開了一種小型化SERF原子磁力儀探頭，包括探頭基座和安裝在探頭基座上的原子磁力儀組件；探頭基座包括安裝底板和安裝底板上的探頭安裝腔，探頭安裝腔內(nèi)可拆卸安裝有原子氣室；安裝底板上還一體成型有激光器安裝腔、準(zhǔn)直鏡安裝腔、偏振波片安裝腔、第一光束通道、第二光束通道和光電探測器安裝腔；第一光束通道和第二光束通道分別設(shè)置在兩通光孔側(cè)，兩通光孔上分別設(shè)置有第一反射棱鏡和第二反射棱鏡，第一反射棱鏡和第二反射棱鏡分別置于第一光束通道的末端和第二光束通道的始端；本實用新型的小型化SERF原子磁力儀探頭，結(jié)構(gòu)簡單，尺寸小，使用移動方便快捷，且檢測靈敏度高，滿足多行業(yè)或多場景的使用需求。滿足多行業(yè)或多場景的使用需求。滿足多行業(yè)或多場景的使用需求。

技術(shù)研發(fā)人員：沈銳 馬玉龍 潘結(jié)春

受保護的技術(shù)使用者：國儀量子(合肥)技術(shù)有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2022.02.16

技術(shù)公布日：2022/7/11