磁选态单束铯束管铯原子速率分布的模拟计算

《磁选态单束铯束管铯原子速率分布的模拟计算》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、2010年6月第30卷第3期宇航计测技术JounlafofAstronauth‘Metrolog)’andMeasurementJun．．2010Vot．30．＼o．3文章编号：1000—7202(2010)03—0025—04中图分类号：．11M935文献标识码：A磁选态单束铯束管铯原子速率分布的模拟计算朱宏伟陈江张涤新袁博王骥(兰州物理研究所，甘肃兰州730000)摘要对铯炉准直器出口铯原子柬的速率分布和角分布进fj抽样，用蒙特卡罗方法模拟计算磁选态单束铯束管中五个关键位置的铯原子不同能级态的速率分布。结果是检测器处的铯原子速率分布不再符合麦克斯韦分布，分布密度最大值对应速率小随铯炉温度

2、改变，只和束光学设计的参数有关。此模拟计算对指导磁选态铯束管束光学的设计有较大帮助。关键词+磁选态单束铯束管蒙特卡罗方法速率分布SimulativeCalculationaboutVelocityDistributionofCesiumAtominMagneticState-SelectingCesiumSingleBeamTubeZHUHong·-weiCHENJiangZHANGDi·-xinYUANBoWANGJi(LanzhouInstituteofPhysics，I．anzhouGansu730000)AbstractWesampledvelocitydistributionand

3、angulardistributionofcesiumbeaminoveneolli-matoroutlet，simulativelycalculatedvelocitydistributionofdifferentcesiumatomenergylevelinfivesig—nificantpositionofmagneticstate—selectingcesiumsinglebeamtubewithMonteCarlomethod．TheresultisthatvelocitydistributionofcesiumatomindetectordoesnotaccordwithMaxw

4、ellDistributionanymore，andmaximumvalueofdistributiondensityonlyrelatestoopticalbeamparameter，notoventemperature．Thesimulativecalculationisagreatassistancetoopticalbeamdesignofmagneticstate—selectingcesiumbeamtube．Keywords+Magneticstate—selectingcesiumsinglebeamtubeMontecarlomethodVelocitydistributi

5、On1引言双极型磁选态铯束管束光学的讣算中，在检测器处的铯原子速率分布特别重要，此分布小仅与铯炉准直缝、AB选态磁铁、微波腔和检测器的几何尺寸和倾角有关，还与AB选态磁铁磁场强度有关，速率分布影响微波场中跃迁原子的数量和分布，影响输出信噪比和线宽，从nii影响优值。由于铯炉内铯原子速率分布服从麦克斯书分布，本文采用计算机模拟的方法，根据准直器出几处铯原子的速率分布、角分布处理抽样，按不同的超精细能级态计算铯原子到达检测器的速率和运动轨迹，对铯原子束在束光学扛个关键位置的速率分布进行定量分析和研究，判断五个关键位置的速率分布是否为麦克斯韦分布，速率分布‘J铯炉温度和束光学参数足否相关。2计算模

6、型磁选态单束铯束管中的铯原子从铯炉中喷出时，包含F=3态和F=4态两个超精细能级，须选·26·宇航计测技术2010焦出其中的一个态比如F=3态进入微波腔进行原子跃迁，使用F=3(mF=0)子能级和F=4(m，=0)子能级之间的盯跃迁频率进行鉴频。采用A，B磁铁充当态选择器，在A、B磁铁提供的不均匀磁场中，由于F=3态和F=4态铯原子的磁矩相反，受力方向相反导致运动轨迹不同，两种状态被分开，最终在微波腔中由F=3态跃迁到F=4态的铯原子打到检测器上，如图l所示。图1A。B磁铁选态。铯原子跃迁示意图2．1铯原子束的速率分布和取样2．1．1原始速率分布铯原子在铯炉中加热到900C～120℃后通过准

7、直缝喷出，喷出的铯原子束的速率遵从如下的分布八移)～v3e一卅一(1)式中：t一铯原子速率大小；a——最可几速率，由下式给出口2(2)式中：卜铯炉温度，单位是开尔文；五——玻尔兹曼常数；m——铯原子质量。上述分布是原子束从准直器喷出后还未进入磁场的速率分布。当原子束通过选态磁铁产生的磁场后，速率分布将发生变化，采用蒙特卡罗方法进行模拟。2．1．2角分布准直器是细长管道，用于改善束的角分布，使原子束变得更尖锐。