磁选态铯束管供电控制系统的研制

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1、2008全国频率控制技术年会论文集-195-磁选态铯束管供电控制系统的研制王晓露王超黄凯车震平(北京无线电计量测试研究所，北京100039)摘要简要介绍了铯束管供电系统在磁选态铯原子频标中的应用，包括硬件框图和软件流程，以及在实际应用中的一些特点。这些工作在磁选态铯原子频标供电控制方面做出了新的尝试，取得了比较满意的结果。关键词铯频标供电系统ResearchandDevelopmentofMagneticState-SelectingCesiumBeamTubePowerSupplyWANGXiao-luWANGChaoHUANGKaiCHEZhen-ping但eij油gIns

2、tituteofRadioMetrology＆Measurements，Beijing100039)AbstractIntroducestheapplicationofCesiumBeamTubePowerSupplyintheMagneticState——selectingCesiumFrequencyStandard．Includeshardwareframe，softprocessandthesystem'sspecialty．ThisworkmadeanewattemptintheMagneticState-selectingCesiumFrequencyStandar

3、d．Andtheresultissatisfying．KeywordsCesiumfrequencystandardPowersupply1引言时间频率与人们的日常生活息息相关，特别是以原子钟为基础的高精度的时间频率广泛应用于国防、科研和国民经济各个领域，具有十分重要的意义。小型铯原子频标是目前应用最为广泛的小型的、可搬运的一级量子频标之一，经过几十年的不断发展，其性能已经接近其量子极限。多年来。我所一直进行着铯原子频标的研制工作，对铯原子频标研制具有一定的工程经验，影响铯原子频标指标的因素有很多，其中c场电流、微波功率、误差信号放大量(包括电子倍增器放大信号)、铯炉温度控制等

4、的影响较大，对铯束管各供电参数进行实时监测与控制，对于提高铯原子频标的指标具有重要意义。2铯束管供电系统的功能实现2．1原理方框图图1铯束管供电系统的原理方框图2．2实现的功能铯束管供电系统在磁选态铯原子频标中主要实现以下几种功能：1)控制C场电流、离化丝电流、聚焦极电压、钛泵电压、电子倍增器电压、铯炉电阻，为铯束管一196-2008全国频率控制技术年会论文集提供合适的供电电压和电流；2)实时监测并显示整机的供电电压、c场电流、离化丝电流、聚焦极电压、钛泵电压、钛泵电流、电子倍增器电压、铯炉电阻和铯炉电流，并且在出现故障的时候及时进行声、光报警：3)实时监测并显示周围环境的温度

5、值：4)具有实时时钟功能：5)控制触摸屏与用户之间的实时交互．在触摸屏上输入控制参量值和实时显示监测参量值：6)控制向伺服单片机发送用户输入的伺服参数：7)控制铯束管测试仪的工作过程。2．3控制参量铯束管供电系统需要实时控制和监测多个铯束管供电参数，它们主要有以下几种：1)C场电流：c场电流值的变化将直接影响铯原子频标的频率准确度的变化。因此．必须对C场电流。也就是对铯束管中的辐射场相互作用区和漂移区的恒定磁场，进行稳定和准确的控制；2)离化丝电流：离化丝是把铯原子电离成电子和铯离子。离化丝依靠通入的离化丝电流进行加热．当温度达到一定值时，经过的铯原子就可以完成电离。离化丝电流

6、太大容易损坏离化丝。电流太小就不能完成电离的作用．所以要能够准确的设定离化丝电流值：3)聚焦极电压：聚焦极电压产生～个磁场。这个磁场用来控制电离出的电子流的方向。它的电压值的大小决定了电子倍增器能够收集到电子的多少，电压值太大和太小都会对其产生影响：4)钛泵电压：钛泵电压是为钛泵提供正高压。这个正高压是用在对铯束管抽真空。真空度可以通过钛泵电流显示出来．钛泵电流值越小表示真空度越高，相反钛泵电流值越大真空度也就越低：5)电子倍增器电压：电子倍增器电压是为电子倍增器提供负高压。电子倍增器是用来对离化出来的电子进行倍增，使电子数目成倍的增加，以便于后续的测量。电子倍增器电压太大会影

7、响电子倍增器的使用寿命．太小则会影响电子倍增器的功能的实现：，‘6)铯炉电阻：铯炉是产生铯源的装置．铯炉上安装有加热丝。通电后可以加热铯炉。同时铯炉上安装有热敏电阻，热敏电阻用来显示铯炉的温度。铯炉工作时．需要对炉温进行控制．以保证铯束柬强稳定。这里要设置的铯炉电阻是铯束管处在最佳炉温时内部的热敏电阻值．当铯炉电阻与铯束管内的热敏电阻值相等时．改用小电压加热以维持现有的炉温。3铯束管供电系统的硬件电路铯束管供电系统主要是由单片机、A／D、D／A、cCPLD等芯片组成．它可以对32路模拟信号进