ДОЗАТОР ЩЕЛОЧНОГО МЕТАЛЛА

Полезная модель относится к устройствам для заполнения щелочным металлом ячеек, необходимых для стандартов частоты СВЧ диапазона, квантовых магнитометров, гироскопов, для систем стабилизации частоты в установках по охлаждению атомов.
Наиболее близким к предлагаемому является дозатор щелочного металла, выполненный в виде цилиндрического запаянного стеклянного резервуара (ампулы), который помещен в отдельный вакуумированный отсек [заявка на патент US 2012321433].
Недостатком известной конструкции дозатора (ампулы) является низкая эффективность введения щелочного металла в заполняемые изделия из-за низкой направленности истекающего из ампулы потока атомов щелочного металла, значительных его потерь при введении, необходимости использования сложных низкопроизводительных конструкций для перемещения и вскрытия ампулы, поскольку требуется два отдельных механизма для перемещения и вскрытия.
Технический результат предлагаемой полезной модели заключается в повышении эффективности введения щелочного металла в ячейки изделий за счет направленного дозированного введения атомов щелочного металла и упрощения конструкции устройства для перемещения и вскрытия ампулы.
Указанный технический результат достигается тем, что в дозаторе щелочного металла, включающем цилиндрическую запаянную с торцов стеклянную ампулу, ампула дополнительно содержит цилиндрический стеклянный капиллярный вывод с запаянным концом, на наружной поверхности капиллярного выхода на расстоянии 5-10 мм от места его соединения с ампулой выполнена круговая насечка, внутренний диаметр капиллярного вывода лежит в пределах 0,5-1 мм, длина капиллярного вывода лежит в пределах 15-30 мм, при этом соотношение длины капиллярного вывода и его внутреннего диаметра не менее 5:1.
Сущность изобретения поясняется фиг.1, на котором изображен предлагаемый дозатор щелочного металла, где:
1 - ампула дозатора, 2 - капиллярный вывод, 3 - круговая насечка.
Предлагаемый дозатор содержит ампулу дозатора 1, запаянную с торцов, с капиллярным выводом (соплом) 2 с запаянным концом, на наружной поверхности капиллярного выхода на расстоянии 5-10 мм от места его соединения с ампулой выполнена круговая насечка 3.
Предлагаемый дозатор работает следующим образом.
В условиях вакуума дозатор из отсека для хранения перемещают в вакуумную камеру с помощью устройства подачи. При перемещении кончик капиллярного вывода 2 дозатора 1 наталкивается на специальный упор, расположенный на траектории следования капиллярного вывода дозатора при его перемещении, и происходит его разлом по насечке 3. В результате капиллярный вывод дозатора оказывается открытым. Дозатор работает в режиме направленного атомного пучка, диаметр которого на входе в ячейку, оказывается меньше ее внутреннего диаметра.
Диаметр выходного капилляра значительно меньше его длины, а при задаваемом температурой дозатора давлении паров щелочного металла в ампуле длина свободного пробега атомов в ее объеме больше длины выходного капилляра после его вскрытия, что обеспечивает уменьшение расходимости вылетающего атомного пучка и позволяет осуществлять направленное дозированное введение атомов щелочного металла в ячейку без заметных потерь металла. Расстояние от выхода капилляра до ячейки может составлять до 2 мм, устраняя необходимость в точном подведении выходного отверстия капилляра ампулы с металлом непосредственно ко входу в ячейку и тем самым снижая потери дорогостоящего щелочного металла.
Благодаря этому отпадает необходимость в дорогом и медленно действующем устройстве точного подведения резервуара, а ячейки могут быть закреплены на карусели с осью, параллельной оси атомного пучка, и достаточно быстро поочередно заполняться металлом. Это позволяет, наряду с упрощением и снижением потерь, повысить производительность.
Вскрытый дозатор может храниться в отсеке для хранения в условиях вакуума и использоваться повторно.
Предлагаемая конструкция дозатора с капиллярным выходом с насечкой позволяет упростить конструкцию устройства для перемещения и вскрытия ампулы (дозатора).
Кроме общего разогрева дозатора резистивным электронагревателем, возможен локальный нагрев капиллярного вывода излучением лазера во избежание конденсации в нем капель рубидия, что расширит диаграмму направленности вылетающих атомов.