CN110764032B - 用于光泵磁力仪的射频薄膜 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于光泵磁力仪的射频薄膜，包括：电磁层，所述电磁层包括柔性绝缘基底，其中：在所述基底的一个表面刻蚀金属材料，在所述基底的另一个表面涂布粘合剂，所述金属材料刻蚀末端焊接引出线，相邻的刻蚀形成的金属材料线中的电流流动方向相同。本发明射频薄膜应用于原子气室的外表面，大大减小了射频线圈的占用空间，薄膜的尺寸灵活可调，便于安装和拆卸；其用于磁力仪中，有利于磁力仪探头的小型化；且基于刻蚀线路的可控化，能够满足对磁场分布的不同需求。
Description
技术领域
本发明的实施例涉及磁力仪及其组件，具体涉及一种用于光泵磁力仪的射频薄膜。
背景技术
近年来，磁场测量方法不断涌现，光泵磁力仪是一种基于塞曼分裂，并采用光泵和磁共振技术进行磁场测量的装置，其广泛应用于地质结构勘察、矿产资源探测、生物医学、地磁导航等领域。其中，原子气室是众多量子测量仪器的重要组成部分。在磁力仪中，射频线圈用于为原子气室内原子提供特定方向的磁场，从而使原子进行磁共振。
射频线圈是磁力仪的重要组成部件，其产生的交变磁场用于使原子气室中处于暗态的电子发生跃迁即光磁共振。在实际应用中，射频线圈占用空间大、不利于安装，制约了磁力仪的小型化和集成化。
基于上述不足，本发明有必要对磁力仪射频线圈的现有结构进行改进，保证射频线圈产生磁场功能不变的同时，使得整体结构更加紧凑，增加其便携性。
发明内容
为了解决上述技术问题中的至少一个方面，本发明的实施例提供了一种用于光泵磁力仪的射频薄膜，采用金属材料刻蚀技术在柔性基底上形成具有一定形状的金属线状，使其满足射频线圈的功能，在实际应用中，该射频薄膜能够粘贴于原子气室的外表面上，有利于减小线圈的占用空间，且薄膜尺寸、刻蚀金属线的疏密程度灵活可调，易于满足对不同射频场的需求。
根据本发明的一个方面，提供一种射频薄膜，包括：电磁层，所述电磁层包括柔性绝缘基底，其中：在所述基底的一个表面刻蚀金属材料，在所述基底的另一个表面涂布粘合剂，所述金属材料刻蚀末端焊接引出线，相邻的刻蚀形成的金属材料线中的电流流动方向相同。
进一步地，所述金属材料在所述基底表面刻蚀成双回字形。
在一些实施例中，本发明还提供一种磁力仪，其包括原子气室以及上述的射频薄膜，所述射频薄膜粘贴于所述原子气室的外表面。
进一步地，当所述射频薄膜的金属材料线通入电流后，所述电磁层产生的磁场方向与所述原子气室的中心轴线垂直。
在一些实施例中，本发明还提供一种磁力仪，其包括原子气室和射频薄膜，其中，所述射频薄膜设置在原子气室的外表面上；所述射频薄膜包括电磁层，所述电磁层由金属材料刻蚀在柔性绝缘基底上形成，相邻的刻蚀形成的金属材料线中的电流流动方向相同；所述金属材料在所述基底上刻蚀形成双回字形；其中，所述原子气室为圆柱形；所述电磁层的双回字形线路通电后形成的磁场方向相同；所述电磁层形成的磁场方向与所述原子气室的中心轴线垂直。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果中的至少一个：
(1)本发明实施例的射频薄膜，制作成柔性结构，经粘合粘贴在原子气室的外表面，大大减小了使用空间；电磁层的薄膜尺寸灵活可调，能够使薄膜和原子气室形成的整体构型更加紧凑，并且便于安装和拆卸；
(2)本发明实施例的射频薄膜，通过将金属材料刻蚀在绝缘基底上形成具有特定形状的线状结构，能够实现精确控制金属线的排布方向和形状，避免人工缠绕线圈造成的误差；
(3)本发明实施例的射频薄膜，采用自动化刻蚀加工工艺制作射频线圈，刻蚀末端焊接引出线，有利于减少干扰磁场产生，提高测磁精确度。
附图说明
通过下文中参照附图对本发明所作的描述，本发明的其它目的和优点将显而易见，并可帮助对本发明有全面的理解。
图1为根据本发明的示例性实施例的射频薄膜的结构示意图。
需要说明的是，附图并不一定按比例来绘制，而是仅以不影响读者理解的示意性方式示出。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一个实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。
参见图1，根据本发明实施方式的射频薄膜包括：电磁层20，电磁层20包括柔性绝缘基底201，其中：在基底201的一个表面刻蚀金属材料202，在基底201的另一个表面涂布粘合剂，金属材料刻蚀末端焊接引出线203，相邻的刻蚀形成的金属材料线中的电流流动方向相同。
为克服现有技术中射频线圈体积大占用空间大的缺点，本发明实施方式将射频薄膜线圈设计成柔性层结构或薄膜结构，在实际应用中，该射频薄膜能够固定在原子气室的外壁上，便于安装和拆卸。基底201构成电磁线圈的载体结构，为使基底201能够置于仪器表面上使用，其需要具备一定的表面积和柔性，参见图1所示，基底201例如为具有一定尺寸的长方形结构，且具有柔性能够展开或弯曲；为使基底201与仪器表面或其他接触的组件隔开，基底201具有良好的绝缘性。进一步地，在基底201的其中一个表面上具有金属材料形成的线状结构202，金属材料可以选用金属铜丝等，使得通入电流后，能够在一定范围内产生磁效应；在基底201的另一个表面上涂布粘合剂，使得基底201能够粘贴在仪器的外表面上，如此便减小了射频薄膜的使用空间。
采用自动刻蚀工艺对基底201上的金属线状进行加工，根据预先设计的图线的分布位置，将金属材料刻蚀到基底上的相应的位置，实现金属材料线的精确排布控制。进一步地，射频薄膜还包括引出线 203，如图1中，例如金属线刻蚀从b1点开始，经过特定形状的刻蚀完成后，在b2点结束，此时，还需在b1点和b2点的端部制作引出线203，引出线203延伸出基底201的一边，引出线203用于连接电源或电极组件使得电流通入或流出。引出线203例如通过焊接工艺焊接到金属材料刻蚀的b1和b2端点，焊接时应尽可能减小焊点，以避免产生干扰磁场。
金属材料刻蚀形成的线状结构中，相邻的金属材料线中的电流流动方向相同，以形成均匀的磁场分布。
基底201可以采用无机化合物等材料制成，通常具有绝缘、耐高温等特性，且不会引入磁干扰。基底201层的厚度及尺寸大小可以根据实际应用需求设计，例如根据其所要粘贴到的原子气室的表面尺寸而定。
金属材料可以根据电阻率等参数进行选择，金属材料线的尺寸以及金属线排布的疏密程度可以根据实际应用中磁场分布等需求来设计。
参见图1，在一个实施例中，金属材料202在基底201表面刻蚀成双回字形。金属材料从b1点开始刻蚀，沿图中所示路线形成左右双回字形排布，最后在b2点刻蚀完成。例如，从b1点处的引出线中通入如图所示方向的电流，电流从b2点处的引出线中流出，图中左边回字形电路中，电流沿顺时针方向流动，右边回字形电路中，电流沿逆时针方向流动(从平面图角度来看)；当射频薄膜的电磁层粘贴于原子气室的外表面时，左、右回字形电路中产生方向相同的磁场，从而使得电磁层在其覆盖的工作区域产生的磁场强度增加，满足实际使用需求。
在一个实施例中，提供一种磁力仪，其包括原子气室和射频薄膜，射频薄膜粘贴于原子气室的外表面。射频薄膜包括电磁层20，电磁层20包括柔性绝缘基底201，在基底201的一个表面刻蚀金属材料 202，在基底201的另一个表面涂布粘合剂，射频薄膜通过粘合剂粘贴于原子气室的外表面上。金属材料刻蚀末端焊接引出线203，当通过引出线203通入电流后，电流回路产生磁场分布，电磁层20产生射频场，使原子气室内的原子发生磁共振，磁场方向与原子气室的中心轴线垂直。其中，金属材料线路采用刻蚀工艺制作，能够精确控制线路的排布方向和线宽、间距等，从而有利于形成均匀的磁场分布。
在另一个实施例中，提供一种磁力仪，其包括原子气室和射频薄膜，其中，射频薄膜设置在原子气室的外表面上；射频薄膜包括电磁层20，电磁层20由金属材料刻蚀在柔性绝缘基底201上形成，相邻的刻蚀形成的金属材料线中的电流流动方向相同；金属材料202在基底201上刻蚀形成双回字形；其中，原子气室为圆柱形；电磁层20 的双回字形线路通电后形成的磁场方向相同；电磁层20形成的磁场方向与原子气室的中心轴线垂直。
其中，电磁层20的基底201包括表面2011和2012，其中，表面2011上进行刻蚀金属材料202，表面2012上涂布有粘合剂。电磁层20通过表面2012上的粘合剂粘贴到原子气室的外表面上。
粘合剂例如可以采用绝缘胶，使得电磁层与原子气室外表面之间形成绝缘隔开。
进一步地，金属材料202在基底201上刻蚀形成双回字形，如图1所示，当电磁层20呈平面展开形状时，在图中所示线路中通入电流，电流从b1点处流入，沿回路方向从b2点处流出，其中，左边回路中电流呈顺时针方向流动，右边回路中电流呈逆时针方向流动；而将电磁层粘贴于圆柱形原子气室的外表面上时，在本实施例中，根据原子气室的外表面尺寸，将电磁层的尺寸大小制作成使得左、右回字形线路相对于圆柱形的中心轴线对称，由于电磁层为薄膜结构，当其环绕圆周粘贴后，从其中一个线路所在的方向看过去时，粘贴在圆柱形原子气室上的两个电流回路中的电流流动方向相同，于是相同的电流产生了方向相同的磁场，在原子气室周围形成均匀的磁场分布。于是，根据通入的电流的大小、性质，使得射频薄膜产生射频磁场，用于原子发生磁共振。
本发明实施例的射频薄膜应用于原子气室的外表面，大大减小了射频线圈的占用空间，薄膜的尺寸及厚度灵活可调，便于安装和拆卸；其用于磁力仪中，有利于磁力仪探头的小型化；且基于刻蚀线路的可控化，能够满足对磁场分布的不同需求。
对于本发明的实施例，还需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例。
以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (4)
1.一种射频薄膜，包括：
电磁层，所述电磁层包括柔性绝缘基底，其中：
在所述基底的一个表面刻蚀金属材料，在所述基底的另一个表面涂布粘合剂，
所述金属材料刻蚀末端焊接引出线，
相邻的刻蚀形成的金属材料线中的电流流动方向相同；
所述射频薄膜用于粘贴于原子气室的外表面，所述原子气室为圆柱形；
所述金属材料在所述基底表面刻蚀成双回字形，当所述射频薄膜粘贴于原子气室的外表面时，双回字形线路相对于所述原子气室的中心轴线对称，并且，所述双回字形线路通电后形成的磁场方向相同；
所述射频薄膜与所述原子气室可拆卸安装；
所述金属材料排布的疏密程度根据磁场分布需求设置；
所述金属材料刻蚀采用自动刻蚀工艺。
2.一种磁力仪，包括原子气室以及权利要求1所述的射频薄膜，所述射频薄膜粘贴于所述原子气室的外表面。
3.根据权利要求2所述的磁力仪，其中，
当所述射频薄膜的金属材料线通入电流后，所述电磁层产生的磁场方向与所述原子气室的中心轴线垂直。
4.一种磁力仪，包括原子气室和射频薄膜，其中，
所述射频薄膜设置在原子气室的外表面上；
所述射频薄膜包括电磁层，所述电磁层由金属材料刻蚀在柔性绝缘基底上形成，相邻的刻蚀形成的金属材料线中的电流流动方向相同；
所述金属材料在所述基底上刻蚀形成双回字形；
其中，所述原子气室为圆柱形；
所述电磁层的双回字形线路通电后形成的磁场方向相同；
所述电磁层形成的磁场方向与所述原子气室的中心轴线垂直；
所述射频薄膜与所述原子气室可拆卸安装；
所述金属材料排布的疏密程度根据磁场分布需求设置；
所述金属材料刻蚀采用自动刻蚀工艺。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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