一種原子氣室抗弛豫鍍膜方法
【專利摘要】本發明屬于一種原子氣室的鍍膜方法，具體涉及一種原子氣室的抗弛豫鍍膜方法。它包括如下步驟：第一步：采用“Piranha”溶液清洗氣室內壁；第二步：用去離子純水漂洗；第三步：對氣室進行高溫除氣；第四步：激活氣室壁，進行鍍膜前準備；第五步：配制OTS溶液；第六步：使待鍍膜氣室壁在鍍膜溶液中浸泡；第七步：用氯仿對氣室內壁進行沖洗；第八步：膜層固化及后處理。其優點是，解決了原子自旋與氣室內壁的碰撞改變原子自旋指向而導致弛豫的問題；此外，根據氣室內壁膜層抗弛豫要求，提出了氣室內壁抗弛豫鍍膜的工藝步驟，保證了該技術的可行性。
【專利說明】
一種原子氣室抗弛豫鍍膜方法
技術領域
[0001]本發明屬于一種原子氣室的鍍膜方法，具體涉及一種原子氣室的抗弛豫鍍膜方法。
【背景技術】
[0002]原子技術的飛速發展導致原子氣室需求量大增。氣室中原子弛豫是衡量原子自旋維持定軸能力的指標，類似于轉子陀螺中的摩擦，弛豫越小可類比為摩擦越小。原子自旋與氣室內壁的碰撞會改變原子自旋指向而導致弛豫。隨著原子氣室尺寸的降低，原子自旋與氣室內壁的碰撞速率增加，導致弛豫增大，成為制約原子陀螺尺寸降低、性能提高的瓶頸。現有常見的鍍膜技術主要用于改善玻璃零件的光學特性，或增加材料表面的抗腐蝕污染、減小摩擦等功能，在改善原子自旋弛豫方面的應用較少。同時常用的鍍膜工藝一般用于平面、外表面鍍膜，用于經過細長的排氣管對氣室內壁的立體表面鍍膜的工藝較少。因此，需要研究原子氣室抗弛豫內壁鍍膜技術，主要涉及膜層材料選擇及鍍膜工藝。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是提供一種原子氣室內壁抗弛豫鍍膜方法，它可在較小的原子氣室尺寸前提下，實現原子自旋較長的弛豫時間，提高原子陀螺的精度，同時可滿足后續超高真空處理需求，保證原子純度。
[0004]本發明是這樣實現的，一種原子氣室內壁抗弛豫鍍膜方法，它包括如下步驟:
[0005]第一步:采用“Piranha”溶液清洗氣室內壁；
[0006]第二步:用去離子純水漂洗；
[0007]第三步:對氣室進行高溫除氣；
[0008]第四步:激活氣室壁，進行鍍膜前準備；
[0009]第五步:配制OTS溶液；
[0010]第六步:使待鍍膜氣室壁在鍍膜溶液中浸泡；
[0011]第七步:用氯仿對氣室內壁進行沖洗；
[0012]第八步:膜層固化及后處理。
[0013]所述的第一步為根據待鍍膜氣室數量及體積配制適量清洗用“Piranha”溶液，溶液量需滿足在注滿氣室后能夠全部浸沒氣室，溶液組成為:體積比為3:7的過氧化氫和濃硫酸溶液的混合溶液，將溶液注入氣室內，并將注滿溶液的氣室置于盛放“Piranha”溶液燒杯中，液面需沒過氣室，將該燒杯放入超聲波清洗池中進行超聲波清洗，上述操作需在排風柜內進行。
[0014]所述的第二步為將完成超聲波清洗的氣室自燒杯中取出，并將氣室內的清洗溶液轉移至同一燒杯內，并把燒杯內的溶液進行回收處理，采用純水對氣室進行反復沖洗并結合超聲波清洗設備進行超聲波振動清洗，直到采用10ml水沖洗22cm2的待清洗表面積時，所收集沖洗水的電導率低于3 μ S/cm。
[0015]所述的第三步為將清洗干凈的氣室置于真空加熱爐內，采用最高500°C、10_4Pa真空進彳丁尚溫尚真空除氣。
[0016]所述的第四步為將完成除氣的干燥氣室置于濕度90%的局部潔凈環境內lOmin，使氣室內壁附著微量水分，作為OTS長鏈和玻璃聚合的催化劑。
[0017]所述的第五步為根據待鍍膜氣室容量配制適量鍍膜溶液，溶液比例為:1份氯仿+4份正己烷配制成溶劑，每I升溶劑加入0.8ml的OTS。
[0018]所述的第六步為把鍍膜溶液注入待鍍膜氣室并充滿，使液面高度正好在排氣管和氣室的界面處。靜置5?1min之后倒出溶液，將試件在空氣中放置5min。
[0019]所述的第七步為采用氯仿對OTS鍍膜的全部表面進行五次以上沖洗，用于去除沒有結合在玻璃表面的OTS分子。
[0020]所述的第八步為將氣室接在真空臺上并用真空栗除掉殘余的氯仿。抽真空過程中，加熱氣室至150°C并保持48h，使獨立的分子鏈之間形成交聯。完成氣室內壁鍍膜操作。
[0021]本發明的優點是，I)將OTS膜層用于原子氣室內壁，作為抗原子自旋弛豫應用，解決了原子自旋與氣室內壁的未鍍膜表面的非彈性碰撞而改變原子自旋指向的問題，起到延長原子自旋馳豫時間的作用；2)通過鍍膜溶液液面高度的控制實現膜層位置可控，既使氣室內壁立體表面全部被膜層覆蓋，又保留排氣管內壁無相關膜層，在后續真空排氣臺接入操作中，不會產生因局部高溫導致膜層損壞從而形成殘留氣室內的雜質；3)氣室鍍膜前的氣室壁激活處理工藝，既保證了反應速度又保證了膜層質量；4)鍍膜后得固化處理工藝，結合真空操作，實現膜層的固化，提升膜層壽命。OTS鍍膜技術在氣室內壁的應用，解決了原子自旋與氣室內壁的碰撞改變原子自旋指向而導致弛豫的問題；此外，根據氣室內壁膜層抗弛豫要求，提出了氣室內壁抗弛豫鍍膜的工藝步驟，保證了該技術的可行性。
【具體實施方式】
[0022]下面結合具體實施例對本發明進行詳細介紹:
[0023]在下面的描述中，出于解釋而非限制性的目的，闡述了具體細節，以幫助全面地理解本發明。然而，對本領域技術人員來說顯而易見的是，也可以在脫離了這些具體細節的其它實施例中實踐本發明。下面對本發明的實施例進行說明。
[0024]一種原子氣室內壁抗弛豫鍍膜方法，它包括如下步驟:
[0025]第一步:采用“Piranha”溶液清洗氣室內壁
[0026]根據待鍍膜氣室數量及體積配制適量清洗用“Piranha”溶液。溶液量需滿足在注滿氣室后能夠全部浸沒氣室。溶液組成為:體積比為3:7的過氧化氫和濃硫酸溶液的混合溶液。將溶液注入氣室內，并將注滿溶液的氣室置于盛放“Piranha”溶液燒杯中，液面需沒過氣室。將該燒杯放入超聲波清洗池中進行超聲波清洗。上述操作需在排風柜內進行，并做好防護措施，避免酸霧對操作者和環境造成影響；
[0027]第二步:用去離子純水漂洗
[0028]將完成超聲波清洗的氣室自燒杯中取出，并將氣室內的清洗溶液轉移至同一燒杯內，并把燒杯內的溶液進行回收處理。采用純水對氣室進行反復沖洗并結合超聲波清洗設備進行超聲波振動清洗，直到采用10ml水沖洗約22cm2的待清洗表面積時，所收集沖洗水的電導率低于3 μ S/cm ;
[0029]第三步:對氣室進行高溫除氣
[0030]將清洗干凈的氣室置于真空加熱爐內，采用最高500°C、10_4Pa真空進行高溫高真空除氣；
[0031]第四步:激活氣室壁，進行鍍膜前準備
[0032]將完成除氣的干燥氣室置于濕度90%的局部潔凈環境內lOmin，使氣室內壁附著微量水分，作為OTS長鏈和玻璃聚合的催化劑。
[0033]第五步:配制OTS溶液
[0034]根據待鍍膜氣室容量配制適量鍍膜溶液。溶液比例為:1份氯仿+4份正己烷配制成溶劑，每I升溶劑加入0.8ml的OTS ;
[0035]第六步:使待鍍膜氣室壁在鍍膜溶液中浸泡一定時間
[0036]把鍍膜溶液注入待鍍膜氣室并充滿，使液面高度正好在排氣管和氣室的界面處。靜置5?1min之后倒出溶液，將試件在空氣中放置5min ;
[0037]第七步:用氯仿對氣室內壁進行沖洗
[0038]采用氯仿對OTS鍍膜的全部表面進行五次以上沖洗，用于去除沒有結合在玻璃表面的OTS分子；
[0039]第八步:膜層固化及后處理
[0040]將氣室接在真空臺上并用真空栗除掉殘余的氯仿。抽真空過程中，加熱氣室至150°C并保持48h，使獨立的分子鏈之間形成交聯。完成氣室內壁鍍膜操作。
【主權項】
1.一種原子氣室內壁抗弛豫鍍膜方法，其特征在于:它包括如下步驟: 第一步:采用“Piranha”溶液清洗氣室內壁； 第二步:用去離子純水漂洗； 第三步:對氣室進行高溫除氣； 第四步:激活氣室壁，進行鍍膜前準備； 第五步:配制OTS溶液； 第六步:使待鍍膜氣室壁在鍍膜溶液中浸泡； 第七步:用氯仿對氣室內壁進行沖洗； 第八步:膜層固化及后處理。2.如權利要求1所述的一種原子氣室內壁抗弛豫鍍膜方法，其特征在于:所述的第一步為根據待鍍膜氣室數量及體積配制適量清洗用“Piranha”溶液，溶液量需滿足在注滿氣室后能夠全部浸沒氣室，溶液組成為:體積比為3:7的過氧化氫和濃硫酸溶液的混合溶液，將溶液注入氣室內，并將注滿溶液的氣室置于盛放“Piranha”溶液燒杯中，液面需沒過氣室，將該燒杯放入超聲波清洗池中進行超聲波清洗，上述操作需在排風柜內進行。3.如權利要求1所述的一種原子氣室內壁抗弛豫鍍膜方法，其特征在于:所述的第二步為將完成超聲波清洗的氣室自燒杯中取出，并將氣室內的清洗溶液轉移至同一燒杯內，并把燒杯內的溶液進行回收處理，采用純水對氣室進行反復沖洗并結合超聲波清洗設備進行超聲波振動清洗，直到采用10ml水沖洗22cm2的待清洗表面積時，所收集沖洗水的電導率低于3 μ S/cm。4.如權利要求1所述的一種原子氣室內壁抗弛豫鍍膜方法，其特征在于:所述的第三步為將清洗干凈的氣室置于真空加熱爐內，采用最高500°C、10-4Pa真空進行高溫高真空除氣。5.如權利要求1所述的一種原子氣室內壁抗弛豫鍍膜方法，其特征在于:所述的第四步為將完成除氣的干燥氣室置于濕度90%的局部潔凈環境內lOmin，使氣室內壁附著微量水分，作為OTS長鏈和玻璃聚合的催化劑。6.如權利要求1所述的一種原子氣室內壁抗弛豫鍍膜方法，其特征在于:所述的第五步為根據待鍍膜氣室容量配制適量鍍膜溶液，溶液比例為份氯仿+4份正己烷配制成溶劑，每I升溶劑加入0.8ml的0TS。7.如權利要求1所述的一種原子氣室內壁抗弛豫鍍膜方法，其特征在于:所述的第六步為把鍍膜溶液注入待鍍膜氣室并充滿，使液面高度正好在排氣管和氣室的界面處。靜置5?1min之后倒出溶液，將試件在空氣中放置5min。8.如權利要求1所述的一種原子氣室內壁抗弛豫鍍膜方法，其特征在于:所述的第七步為采用氯仿對OTS鍍膜的全部表面進行五次以上沖洗，用于去除沒有結合在玻璃表面的OTS分子。9.如權利要求1所述的一種原子氣室內壁抗弛豫鍍膜方法，其特征在于:所述的第八步為將氣室接在真空臺上并用真空栗除掉殘余的氯仿。抽真空過程中，加熱氣室至150°C并保持48h，使獨立的分子鏈之間形成交聯。完成氣室內壁鍍膜操作。
【文檔編號】C23C16/455GK105986248SQ201510094655
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年3月3日
【發明人】鄭辛, 秦杰, 王宇虹, 孫曉光, 田曉倩, 汪世林, 高溥澤, 韓文法, 萬雙愛, 王春娥, 劉建豐, 郭宇豪
【申請人】北京自動化控制設備研究所