ФИЗИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ДЛЯ ЧАСОВ НА ОПТИЧЕСКОЙ РЕШЕТКЕ Российский патент 2024 года по МПК G04F5/14 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

[0001] Изобретение относится к физической части для часов на оптической решетке.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] Часы на оптической решетке представляют собой атомные часы, предложенные КАТОРИ Хидетоси (KATORI Hidetoshi) - одним из авторов изобретения по настоящей заявке. Часы на оптической решетке удерживают в себе популяцию атомов в оптической решетке, образованной лазерным светом, и измеряют резонансную частоту в видимом диапазоне спектра. За счет этого часы на оптической решетке могут обеспечивать измерение с точностью до 18 знаков, что превышает показатели точности существующих на данный момент цезиевых часов. Активные исследования и разработки в области часов на оптической решетке осуществлялись не только группой, в которую входят авторы настоящего изобретения, но и рядом других групп, как в Японии, так и за ее пределами, в результате чего были разработаны часы на оптической решетке, представляющие собой атомные часы следующего поколения.

[0003] Новейшая технология часов на оптической решетке раскрыта, например, в указанных ниже патентных документах 1-3. В патентном документе 1 раскрыта одномерная подвижная оптическая решетка, сформированная в световоде с полым проходом. В патентном документе 2 раскрыт аспект настройки эффективной магической частоты. В патентном документе 3 раскрыт экранирующий излучение элемент, смягчающий отрицательные воздействия излучения абсолютно черного тела, исходящего от окружающих стенок.

[0004] Часы на оптической решетке измеряют время с высокой точностью. Поэтому часы на оптической решетке могут обнаруживать разность высот величиной 1 см на Земле, исходя из общего релятивистского эффекта, обусловленного гравитацией, в виде отклонения в развитии во времени. Соответственно, если обеспечить транспортабельность часов на оптической решетке и возможность их использования за пределами лаборатории, они смогут найти применение в новых геодезических технологиях, например, для добычи полезных ископаемых, а также обнаружения подземных пустот и магматических камер. Часы на оптической решетке производятся серийно и установлены во многих местах, при этом отслеживание изменения потенциала силы тяжести во времени осуществляется непрерывно, что обеспечивает возможность их применения, в том числе, для обнаружения диастрофизма и для пространственного картирования гравитационного поля. Поэтому ожидается, что часы на оптической решетке принесут пользу обществу в качестве новой фундаментальной технологии, выходящей за пределы высокоточного измерения времени.

[0005] В указанных ниже непатентных документах 1-5 описаны попытки сделать часы на оптической решетке транспортабельными. Например, в непатентном документе 4 раскрыта физическая часть часов на оптической решетке, помещенная в каркас длиной 99 см, шириной 60 см и высотой 45 см. Указанная физическая часть содержит атомную печь, зеемановский замедлитель и вакуумную камеру, расположенные последовательно в направлении по длине. За пределами вакуумной камеры расположена пара квадратных катушек коррекции магнитного поля со стороной приблизительно 30-40 см для каждой из трех осей: в направлении по длине, направлении по ширине и направлении по высоте. Для выполнения спектроскопии часового перехода в атомах в нулевом магнитном поле, катушки коррекции магнитного поля служат для компенсации распределения магнитного поля в зоне вокруг атомов в ходе спектрометрии.

СПИСОК ЦИТИРУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ ПАТЕНТНАЯ ЛИТЕРАТУРА

[0006] Патентный документ 1: JP 6206973 В

Патентный документ 2: JP 2018-510494 А

Патентный документ 3: JP 2019-129166 А

НЕПАТЕНТНАЯ ЛИТЕРАТУРА

[0007] Непатентный документ 1: Stefan Vogt et al. "A transportable optical lattice clock" Journal of Physics: Conference Series 723 012020, 2016 (Стефан Фогт и др., «Транспортабельные часы на оптической решетке», журнал «Journal of Physics: Conference Series» 723 012020, 2016);

Непатентный документ 2: S.В. Koller et al. "Transportable optical lattice clock with 7 × 10^-17 Uncertainty" Physical review letters 118 073601, 2017 (С.Б. Коллер и др., «Транспортабельные часы на оптической решетке с неопределенностью 7 × 10^-17», журнал «Physical review letters» 118 073601, 2017);

Непатентный документ 3: William Bowden et al. "A Pyramid MOT with Integrated Optical Cavities as a Cold Atom Platform for an Optical Lattice Clock" Scientific Reports 9 11704, 2019 (Уильям Бауден и др., «Пирамидальная МОЛ с встроенными оптическими резонаторами в качестве платформы на холодных атомах для часов на оптической решетке», журнал «Scientific Reports» 9 11704, 2019);

Непатентный документ 4: S. Origlia et al. "Towards an Optical Clock for Space: Compact, High-Performance Optical Lattice Clock based on Bosonic Atoms" Physical Review A 98, 053443, 2018 (С. Орилья и др., «На пути к созданию оптических часов для космоса: высокоэффективные часы на оптической решетке на основе бозонных атомов», журнал «Physical Review», А 98, 053443, 2018);

Непатентный документ 5: N. Poli et al. "Prospect for a Compact Strontium Optical Lattice Clock" Proceedings of SPIE 6673, 2007 (H. Поли и др., «Перспектива создания компактных стронциевых часов на оптической решетке», материалы Общества инженеров по фотооптическому оборудованию 6673, 2007).

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКАЯ ПРОБЛЕМА

[0008] Часы на оптической решетке, раскрытые в вышеуказанных непатентных документах 1-5, могут быть дополнительно усовершенствованы в части миниатюризации и транспортабельности для облегчения транспортировки, монтажа и т.п. часов на оптической решетке, а также для повышения эффективности их использования.

[0009] Миниатюризации и обеспечению транспортабельности физической части для известных часов на оптической решетке способствовала миниатюризация устройств или компонентов на основе конструкции крупногабаритных часов на оптической решетке, применяемых в лабораторных условиях. Поэтому в указанной физической части имеет место сложная схема расположения многих осей, в частности - атомного пучка, лазерного света и магнитных полей, в пространстве для улавливания атомов или в пространстве часового перехода для побуждения атомов к часовому переходу. Поэтому возникают трудности с встраиванием необходимых устройств или компонентов.

[0010] Целью настоящего изобретения является создание физической части часов на оптической решетке, конструкция которой позволяла бы миниатюризировать их или обеспечить их транспортабельность.

РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ

[0011] Предлагаемая физическая часть для часов на оптической решетке содержит: устройство магнитооптической ловушки (МОЛ), расположенное вдоль оси атомного пучка и выполненное с возможностью улавливания популяции атомов; участок формирования оптической решетки, выполненный с возможностью формирования оптической решетки с помощью падающего света оптической решетки, удержания уловленной устройством МОЛ популяции атомов в оптической решетке и перемещения популяции атомов в пространство часового перехода для возбуждения часового перехода вдоль оси перемещения, перпендикулярной оси пучка; и вакуумную камеру, включающую в себя по существу призмовидный основной корпус, заключающий в себе устройство МОЛ и участок формирования оптической решетки, причем центральная ось вакуумной камеры проходит через пространство часового перехода и по существу параллельна оси пучка.

[0012] Согласно одному из аспектов настоящего изобретения, вакуумная камера включает в себя выступающую часть, которая выступает из основного корпуса вдоль оси пучка, при этом физическая часть дополнительно содержит замедлитель, выполненный с возможностью замедления популяции атомов, на верхней по ходу оси пучка стороне устройства МОЛ, при этом замедлитель расположен по обеим сторонам основного корпуса и выступающей части.

[0013] Согласно одному из аспектов настоящего изобретения, в устройстве МОЛ предусмотрена возможность испускания света МОЛ в обоих направлениях каждой из трех осей, в число которых входят ось пучка и две оси, перпендикулярные оси пучка и отличные от оси перемещения.

[0014] Согласно одному из аспектов настоящего изобретения, у замедлителя предусмотрена возможность испускания замедляющего света на верхней по ходу стороне вдоль оси пучка, при этом основной корпус включает в себя: пару первых стойких к вакууму оптических окон, выполненных с возможностью прохождения через них света МОЛ и замедляющего света вдоль оси пучка; и пару вторых стойких к вакууму оптических окон, выполненных с возможностью прохождения через них света МОЛ вдоль указанных двух осей.

[0015] Один из аспектов настоящего изобретения дополнительно предусматривает картридж вакуумного насоса, выполненный с возможностью вакуумирования вакуумной камеры, причем картридж вакуумного насоса размещен в основном корпусе так, что он расположен на одной линии с замедлителем, но со смещением от центра в направлении, отличном от направления замедлителя.

[0016] Согласно одному из аспектов настоящего изобретения, по существу призмовидный основной корпус выполнен в форме по существу четырехгранной призмы, по существу шестиугольной призмы, по существу восьмиугольной призмы или по существу в форме цилиндра.

ПОЛЕЗНЫЕ ЭФФЕКТЫ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0017] Конструкция предлагаемой физической части обеспечивает возможность встраивания компонентов и т.п., что позволяет миниатюризировать физическую часть или обеспечить ее транспортабельность.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0018] [ФИГ. 1] ФИГ. 1 схематически иллюстрирует общую конфигурацию часов на оптической решетке согласно одному из вариантов осуществления.

[ФИГ. 2] ФИГ. 2 иллюстрирует схематическую конфигурацию физической части часов на оптической решетке.

[ФИГ. 3] ФИГ. 3 схематически иллюстрирует вид снаружи физической части.

[ФИГ. 4] ФИГ. 4 представляет собой частичный вид внутреннего пространства физической части с ФИГ. 3 в аксонометрии.

[ФИГ. 5] ФИГ. 5 иллюстрирует общую форму катушки коррекции магнитного поля в трех осях.

[ФИГ. 6] ФИГ. 6 иллюстрирует форму первой группы катушек катушки коррекции магнитного поля в оси X.

[ФИГ. 7] ФИГ. 7 иллюстрирует форму второй группы катушек катушки коррекции магнитного поля в оси X.

[ФИГ. 8] ФИГ. 8 иллюстрирует форму первой группы катушек катушки коррекции магнитного поля в оси Y.

[ФИГ. 9] ФИГ. 9 иллюстрирует форму второй группы катушек катушки коррекции магнитного поля в оси Y.

[ФИГ. 10] ФИГ. 10 иллюстрирует форму первой группы катушек катушки коррекции магнитного поля в оси Z.

[ФИГ. 11] ФИГ. 11 иллюстрирует форму второй группы катушек катушки коррекции магнитного поля в оси Z.

[ФИГ. 12] ФИГ. 12 иллюстрирует форму держателя катушки коррекции магнитного поля в трех осях.

[ФИГ. 13] ФИГ. 13 иллюстрирует пример катушки коррекции с гибкой печатной платой.

[ФИГ. 14] ФИГ. 14 иллюстрирует пример цилиндрической катушки коррекции с гибкой печатной платой.

[ФИГ. 15] ФИГ. 15 иллюстрирует пример токов, текущих в катушке коррекции.

[ФИГ. 16] ФИГ. 16 иллюстрирует потоки токов, эквивалентных токам в катушке коррекции на ФИГ. 15.

[ФИГ. 17] ФИГ. 17 иллюстрирует другой пример токов, текущих в катушке коррекции.

[ФИГ. 18] ФИГ. 18 иллюстрирует потоки токов, эквивалентных токам в катушке коррекции на ФИГ. 17.

[ФИГ. 19] ФИГ. 19 иллюстрирует другой пример катушки коррекции с гибкой печатной платой.

[ФИГ. 20] ФИГ. 20 иллюстрирует физическую часть, содержащую сферическую вакуумную камеру.

[ФИГ. 21] ФИГ. 21 иллюстрирует другой пример установки катушки коррекции магнитного поля в трех осях.

[ФИГ. 22] ФИГ. 22 иллюстрирует вариант опирания катушки коррекции магнитного поля в трех осях с ФИГ. 21.

[ФИГ. 23А] ФИГ. 23А схематически иллюстрирует вариант коррекции магнитных полей.

[ФИГ. 23В] ФИГ. 23 В схематически иллюстрирует вариант коррекции магнитных полей.

[ФИГ. 24] ФИГ. 24 представляет схему последовательности калибровки катушки коррекции магнитного поля в трех осях.

[ФИГ. 25] ФИГ. 25 представляет схему последовательности, иллюстрирующую процессы коррекции посредством катушки коррекции магнитного поля в трех осях.

[ФИГ. 26] ФИГ. 26 схематически иллюстрирует другой вариант коррекции магнитных полей.

[ФИГ. 27] ФИГ. 27 иллюстрирует компенсацию паразитного магнитного поля в холодильном устройстве.

[ФИГ. 28] ФИГ. 28 представляет вид в разрезе, иллюстрирующий конструкции зеемановского замедлителя и устройства МОЛ (магнитно-оптической ловушки).

[ФИГ. 29] ФИГ. 29 представляет вид в разрезе, иллюстрирующий полость катушки.

[ФИГ. 30] ФИГ. 30 изображает распределение магнитного поля, соответствующее конфигурации на ФИГ. 28.

[ФИГ. 31А] ФИГ. 31А представляет вид в разрезе, иллюстрирующий конструкции зеемановского замедлителя и устройства МОЛ.

[ФИГ. 31В] ФИГ. 31 В представляет вид в разрезе, иллюстрирующий конструкции зеемановского замедлителя и устройства МОЛ.

[ФИГ. 32] ФИГ. 32 изображает распределение магнитного поля, соответствующее конфигурации на ФИГ. 31А и 31В.

[ФИГ. 33А] ФИГ. 33А изображает конструкцию модифицированного варианта с ФИГ. 31А и 31В.

[ФИГ. 33В] ФИГ. 33В изображает конструкцию модифицированного варианта с ФИГ. 31А и 31В.

[ФИГ. 34] ФИГ. 34 представляет вид в разрезе катушки Зеемана с постоянным наружным диаметром катушки.

[ФИГ. 35А] ФИГ. 35А представляет вид в разрезе, иллюстрирующий заключение в оболочку катушки для зеемановского замедлителя.

[ФИГ. 35В] ФИГ. 35В представляет вид в разрезе, иллюстрирующий заключение в оболочку катушки для зеемановского замедлителя.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0019] (1) Схема конфигурации физической части

ФИГ. 1 схематически иллюстрирует общую конфигурацию часов 10 на оптической решетке. Часы на оптической решетке содержат физическую часть 12, устройство 14 оптической системы, управляющее устройство 16 и ПК (персональный компьютер) 18, объединенные друг с другом.

[0020] Как подробно раскрыто ниже, физическая часть 12 представляет собой устройство, захватывающее популяцию атомов, удерживающее их в оптической решетке и вызывающее часовые переходы. Устройство 14 оптической системы представляет собой устройство, включающее в себя оптические устройства, в частности источник лазерного излучения, приемник лазерного излучения и лазерный спектрометр. Устройство 14 оптической системы не только испускает лазерное излучение и передает его в физическую часть 12, но и осуществляет процессы приема света, испускаемого вследствие часовых переходов в популяции атомов в физической части 12, преобразования его в электрический сигнал и разделение сигнала на частотные полосы. Управляющее устройство 16 представляет собой устройство, управляющее физической частью 12 и устройством 14 оптической системы. Управляющее устройство 16 представляет собой компьютер, предназначенный для часов 10 на оптической решетке, работа которого состоит в том, чтобы программные средства управляли аппаратными средствами компьютера, в том числе процессорами и запоминающими устройствами. Например, управляющее устройство 16 осуществляет не только управление работой физической части 12 и управление работой устройства 14 оптической системы, но процессы анализа, в частности - анализ частоты часового перехода, полученной путем измерения. Физическая часть 12, устройство 14 оптической системы и управляющее устройство 16 тесно взаимодействую друг с другом и образуют часы 10 на оптической решетке.

[0021] ПК 18 представляет собой компьютер общего назначения, работа которого состоит в том, что программные средства управляют аппаратными средствами компьютера, в том числе процессорами и запоминающими устройствами. В ПК 18 установлена прикладная программа управления часами 10 на оптической решетке. ПК 18 связан с управляющим устройством 16 и управляет не только управляющим устройством 16, но и часами 10 на оптической решетке в целом, включая физическую часть 12 и устройство 14 оптической системы. ПК 18 образует ПИ (пользовательский интерфейс) часов 10 на оптической решетке. Пользователь может приводить часы 10 на оптической решетке в действие, осуществлять измерение времени и проверку правильности результатов посредством ПК 18. В данном варианте осуществления раскрыта, главным образом, физическая часть 12. Следует отметить, что физическая часть 12 и сопутствующие компоненты, необходимые для управления указанной частью, в некоторых случаях собирательно именуются «система физической части». Компоненты, необходимые для управления, в некоторых случаях включены в состав регулирующего устройства 16 или ПК 18, а также в состав самой физической части 12.

[0022] ФИГ. 2 схематически изображает физическую часть 12 часов на оптической решетке согласно указанному варианту осуществления. ФИГ. 3 схематически изображает пример физической части 12 снаружи. ФИГ. 4 представляет частичный вид в аксонометрии внутреннего строения физической части 12 с ФИГ. 3. На ФИГ. 2-4 (и последующих схемах) изображена ортогональная прямолинейная система координат XYZ с началом в целевом пространстве (пространстве 52 часового перехода), где атомы, речь о которых пойдет ниже, могут находиться в ходе спектроскопии часового перехода.

[0023] Физическая часть 12 включает в себя вакуумную камеру 20, атомную печь 40, катушку 44 для зеемановского замедлителя, оптический резонатор 46, катушку 48 для устройства МОЛ (магнитооптической ловушки), резервуар-криостат 54, тепловой соединительный элемент 56, холодильное устройство 58, основной корпус 60 вакуумного насоса и картридж 62 вакуумного насоса.

[0024] Вакуумная камера 20 представляет собой коробку, поддерживающую вакуум в основной части физической части 12 и выполненную по существу в форме цилиндра. В частности, вакуумная камера 20 содержит основной корпус 22, выполненный по существу в форме большого цилиндра, и выступающую часть 30, выполненную по существу в форме небольшого цилиндра и выступающую из основного корпуса 22. Основной корпус 22 представляет собой часть, содержащую внутри оптический резонатор 46, который будет раскрыт ниже, и т.п. Основной корпус 22 содержит цилиндрическую стенку 24, образующую торцевую поверхность цилиндра, а также переднюю круговую стенку 26 и заднюю круговую стенку 28, образующие круговые поверхности цилиндра. Передняя круговая стенка 26 представляет собой стенку, содержащую выступающую часть 30. Задняя круговая стенка 28 представляет собой стенку, противоположную выступающей части 30 и по форме выполненную с диаметром больше диаметра цилиндрической стенки 24.

[0025] Выступающая часть 30 включает в себя цилиндрическую стенку 32, образующую боковую поверхность цилиндра, и переднюю круговую стенку 34. Передняя круговая стенка 34 представляет собой поверхность в форме круга, удаленную от основного корпуса 22. Участок выступающей части 30 в непосредственной близости от основного корпуса 22 имеет почти открытую форму, соединен с основным корпусом 22 и не содержит стеночной части.

[0026] Вакуумная камера 20 расположена так, что центральная ось (именуемая «ось Z») цилиндра основного корпуса 22 проходит по существу горизонтально. Центральная ось (данная ось образует ось пучка) цилиндра выступающей части 30 проходит параллельно оси Z над осью Z по вертикали вверх.

[0027] Предусмотрено, что вакуумная камера 20 может быть выполнена по размерам, например, не более приблизительно 35 см в направлении оси Z и не более приблизительно 20 см в направлении оси X и в направлении оси Y. Также предусмотрена возможность дальнейшей миниатюризации до не более приблизительно 30 см, не более приблизительно 25 см или не более приблизительно 20 см в направлении оси Z. Также предусмотрена возможность миниатюризации до не более приблизительно 15 см или не более приблизительно 10 см в направлении оси X и в направлении оси Y. Расстояние от оси пучка до оси Z составляет, например, приблизительно 10-20 мм.

[0028] В данном варианте осуществления у четырех углов нижней части основного корпуса 22 вакуумной камеры 20 расположены четыре ножки 38, на которые оперта вакуумная камера 20. Вакуумная камера 20 выполнена из металла, например - из нержавеющей стали (SUS, англ. Steel Use Stainless) достаточно прочной для того, чтобы выдерживать перепад давления воздуха при образовании вакуума внутри. Вакуумная камера 20 выполнена с возможностью отсоединения задней круговой стенки 28 и передней круговой стенки 34. Данные стенки отсоединяют при проверке технического состояния.

[0029] Атомная печь 40 представляет собой устройство, установленное вблизи дальнего конца выступающей части 30. Атомная печь 40 побуждает нагреватель к нагреву размещенного в ней в ней твердого металла, испускает, сквозь пору, атомы, выбрасываемые из металла вследствие теплового возмущения, и формирует атомный пучок 42. Ось пучка, по которой проходит атомный пучок 42, расположена параллельно оси Z и с возможностью пересечения с осью X в положении на небольшом удалении от исходной точки. Место пересечения относится к пространству 50 улавливания, представляющему собой крошечное пространство, в котором происходит улавливание атомов, речь о которых пойдет ниже. Атомная печь 40 расположена, главным образом, в вакуумной камере 20. Однако ее радиатор выходит за пределы вакуумной камеры 20 для охлаждения. Атомная печь 40 нагревает металл до приблизительно 750К, например. В качестве металла может быть выбран, например, любой из стронция, ртути, кадмия, иттербия и т.п. При этом выбор металла не ограничен ими.

[0030] Катушка 44 для зеемановского замедлителя расположена на нижней по ходу оси пучка стороне атомной печи 40 от выступающей части 30 до основного корпуса 22 вакуумной камеры 20. Катушка 44 для зеемановского замедлителя - это устройство, созданное путем выполнения за одно целое зеемановского замедлителя, замедляющего атомы атомного пучка 42, и устройства МОЛ, улавливающего замедленные атомы. И зеемановский замедлитель, и устройство МОЛ - это устройства на основе технологии лазерного охлаждения атомов. Катушка 44 для зеемановского замедлителя на ФИГ. 2 содержит катушку Зеемана, служащую для зеемановского замедлителя, и одну из пары катушек магнитооптической ловушки (МОЛ), служащую для устройства МОЛ, в виде набора катушек. Точную классификацию установить невозможно, однако большая часть в порядке сверху вниз по ходу соответствует катушке Зеемана, генерирующей магнитное поле, способствующее реализации способа замедления по Зееману, а самая нижняя по ходу сторона соответствует катушке МОЛ, генерирующей градиентное магнитное поле, способствующее реализации способа магнитооптического улавливания.

[0031] В иллюстрируемом примере катушка Зеемана представляет собой катушку убывающего типа с большим числом витков на верхней по ходу стороне и меньшим числом витков на нижней по ходу стороне. Катушка 44 для зеемановского замедлителя расположена осесимметрично вокруг оси пучка с возможностью прохождения атомного пучка 42 через внутреннее пространство катушки Зеемана и катушки МОЛ. В катушке Зеемана происходит формирование магнитного поля с пространственным градиентом, а испускаемый зеемановским замедлителем оптический пучок 82 замедляет атомы.

[0032] Оптический резонатор 46 представляет собой цилиндрический компонент, расположенный вокруг оси Z с возможностью формирования в нем оптической решетки. В оптическом резонаторе 46 установлено множество оптических компонентов. Одна пара оптических зеркал установлена на оси X, а другая пара оптических зеркал установлена параллельно ей, при этом происходит многократное отражение света оптической решетки между всеми четырьмя зеркалами с образованием резонатора оптической решетки в форме галстука «бабочка». Популяцию атомов, уловленных в пространстве 50 улавливания, удерживает в себе оптическая решетка. Когда происходит сдвиг относительных частот двух пучков света оптической решетки (по часовой стрелке и против часовой стрелки), введенных в оптический резонатор 46, резонатор формирует подвижную оптическую решетку, что приводит в движение стоячую волну оптической решетки. Подвижная оптическая решетка перемещает популяцию атомов в пространство 52 часового перехода. В данном варианте осуществления оптическая решетка, включающая в себя подвижную оптическую решетку, может быть сформирована на оси X. Следует отметить, что в данном случае возможно применение двумерной или трехмерной оптической решетки с возможностью расположения решетки не только на оси X, но и на одной из оси Y и оси Z или на них обеих. Поэтому оптический резонатор 46 может именоваться «участок формирования оптической решетки, формирующий оптическую решетку». Оптический резонатор 46 также представляет собой устройство на основе технологии лазерного охлаждения атомов.

[0033] Катушка 48 для устройства МОЛ генерирует градиентное магнитное поле для пространства 50 улавливания. Устройство МОЛ испускает пучки света МОЛ вдоль трех осей X, Y и Z соответственно в пространстве формирования градиентного магнитного поля. Т.е. устройство МОЛ улавливает атомы в пространстве 50 улавливания. Пространство 50 улавливания сформировано на оси X. Катушка 44 для зеемановского замедлителя на ФИГ. 2 содержит катушку Зеемана, служащую для зеемановского замедлителя, и одну из пары катушек МОЛ, служащую для устройства МОЛ, в виде набора катушек. На данной схеме, градиентное магнитное поле, способствующее реализации способа магнитооптического улавливания, сгенерировано совместно с катушкой 48 для устройства МОЛ и частью катушки 44 для зеемановского замедлителя.

[0034] Резервуар-криостат 54 сформирован с возможностью вмещения пространства 52 часового перехода и поддержания низкой температуры во внутреннем пространстве. Соответственно, во внутреннем пространстве происходит уменьшение излучения абсолютно черного тела. Тепловой соединительный элемент 56, также служащий опорной конструкцией, прикреплен к резервуару-криостату 54. Тепловой соединительный элемент 56 передает тепло от резервуара-криостата 54 в холодильное устройство 58. Холодильное устройство 58 поддерживает низкую температуру резервуара-криостата 54 посредством теплового соединительного элемента 56. Холодильное устройство 58 включает в себя элемент Пельтье и охлаждает резервуар-криостат 54, например, до 190К.

[0035] Основной корпус 60 вакуумного насоса и картридж 62 вакуумного насоса представляют собой устройства для вакуумирования вакуумной камеры 20. Основной корпус 60 вакуумного насоса и картридж 62 вакуумного насоса представляют собой устройства для последовательного вакуумирования вакуумной камеры 20. Основной корпус 60 вакуумного насоса расположен за пределами вакуумной камеры 20. Картридж 62 вакуумного насоса расположен в вакуумной камере 20. В начале запуска происходит нагрев картриджа 62 вакуумного насоса нагревателем, расположенным у основного корпуса 60 вакуумного насоса и запуск. Соответственно, картридж 62 вакуумного насоса будет запущен и будет поглощать атомы, тем самым обеспечивая создание вакуума.

[0036] Картридж 62 вакуумного насоса установлен в основном корпусе 22 так, чтобы картридж был расположен параллельно катушке 44 для зеемановского замедлителя. Катушка 44 для зеемановского замедлителя расположена вдоль оси пучка со смещением от центра в направлении оси X относительно центральной оси цилиндра основного корпуса 22. Поэтому имеется относительно большое пространство на стороне, противоположной направлению эксцентрического расположения катушки 44 для зеемановского замедлителя. Картридж 62 вакуумного насоса установлен в данном пространстве.

[0037] Физическая часть 12 включает в себя, в качестве компонентов оптической системы: стойкие к вакууму оптические окна 64 и 66 для света оптической решетки; стойкое к вакууму оптическое окно 68 для света МОЛ; стойкие к вакууму оптические окна 70 и 72 для света зеемановского замедлителя и света МОЛ; и оптические зеркала 74 и 76.

[0038] Стойкие к вакууму оптические окна 64 и 66 для оптической решетки представляют собой стойкие к вакууму оптические окна, расположенные на противоположных цилиндрических стенках 24 основного корпуса 22 вакуумной камеры 20 так, что они обращены друг к другу. Стойкие к вакууму оптические окна 64 и 66 для света оптической решетки выполнены с возможностью поступления в них и испускания через них света оптической решетки.

[0039] Стойкое к вакууму оптическое окно 68 для света МОЛ расположено с возможностью поступления в него и испускания через него пучков света МОЛ в двух осях из пучков света МОЛ в трех осях, применяемых для устройства МОЛ.

[0040] Стойкие к вакууму оптические окна 70 и 72 для света зеемановского замедлителя и света МОЛ расположены с возможностью поступления в них и испускания через них света зеемановского замедлителя и света МОЛ в одной оси.

[0041] Оптические зеркала 74 и 76 расположены с возможностью изменения направлений света зеемановского замедлителя и света МОЛ в одной оси.

[0042] В качестве компонентов для охлаждения, физическая часть включает в себя: охладитель 90 для атомной печи; охладитель 92 для зеемановского замедлителя; и охладитель 94 для устройства МОЛ.

[0043] Охладитель 90 для атомной печи представляет собой водяное охлаждающее устройство, охлаждающее атомную печь 40. Охладитель 90 для атомной печи расположен за пределами вакуумной камеры 20 и охлаждает радиатор атомной печи 40, при этом радиатор проходит за пределы вакуумной камеры 20. Охладитель 90 для атомной печи включает в себя трубку водяного охлаждения, представляющую собой трубку, выполненную из металла и предназначенную для охлаждения, и побуждает охлаждающую воду, представляющую собой жидкий хладагент, течь в трубке, тем самым охлаждая вакуумную камеру 20.

[0044] Охладитель 92 для зеемановского замедлителя - это устройство, установленное на стеночной части вакуумной камеры 20 и охлаждающее катушку 44 для зеемановского замедлителя. Охладитель 92 для зеемановского замедлителя включает в себя трубку, выполненную из металла, при этом охлаждающая вода течет в трубке, тем самым отводя джоулево тепло, образующееся в катушке 44 для зеемановского замедлителя.

[0045] Охладитель 94 для устройства МОЛ представляет собой радиатор, расположенный на круговой стеночной части вакуумной камеры 20. В катушке 48 для устройства МОЛ происходит образование джоулева тепла, хотя его количество меньше (например, составляет приблизительно 1/10) количества джоулева тепла охладителя 92 для зеемановского замедлителя. Поэтому металл охладителя 94 для устройства МОЛ проходит за пределы вакуумной камеры 20 от катушки 48 для устройства МОЛ и излучает тепло в атмосферу.

[0046] В качестве компонентов для коррекции магнитного поля, физическая часть 12 дополнительно содержит: катушку 96 коррекции магнитного поля в трех осях; стойкий к вакууму электрический соединитель 98; индивидуальную катушку 102 компенсации магнитного поля для холодильного устройства; и индивидуальную катушку 104 компенсации магнитного поля для атомной печи.

[0047] Катушка 96 коррекции магнитного поля в трех осях представляет собой катушку для равномерного сведения до нуля магнитного поля в пространстве 52 часового перехода. Катушка 96 коррекции магнитного поля в трех осях по форме выполнена трехмерной с возможностью коррекции магнитного поля в трех осях -т.е. X, Y и Z. В примере на ФИГ. 4 катушка 96 коррекции магнитного поля в трех осях выполнена по существу в целом в форме цилиндра. Каждая из катушек, образующих катушку 96 коррекции магнитного поля в трех осях, по форме выполнена точечно-симметричной с центром в пространстве 52 часового перехода в направлении каждой из осей.

[0048] Стойкий к вакууму электрический соединитель 98 представляет собой соединитель для подачи электроэнергии внутрь вакуумной камеры 20 и расположен на круговой стеночной части вакуумной камеры 20. Энергия от стойкого к вакууму электрического соединителя 98 поступает в катушку 44 для зеемановского замедлителя, катушку 48 для устройства МОЛ и катушку 96 коррекции магнитного поля в трех осях.

[0049] Индивидуальная катушка 102 компенсации магнитного поля для холодильного устройства представляет собой катушку для компенсации паразитного магнитного поля от холодильного устройства 58, охлаждающего резервуар-криостат 54. Элемент Пельтье, входящий в состав холодильного устройства 58, представляет собой мощное токовое устройство, в котором протекает ток большой силы, и генерирует сильное магнитное поле. Магнитное поле вокруг элемента Пельтье экранировано материалом с высокой магнитной проницаемостью. Однако полное экранирование не обеспечено, в связи с чем происходит рассеяние некоторой части магнитного поля. Поэтому индивидуальная катушка 102 компенсации магнитного поля для холодильного устройства выполнена с возможностью компенсации паразитного магнитного поля в пространстве 52 часового перехода.

[0050] Индивидуальная катушка 104 компенсации магнитного поля для атомной печи представляет собой катушку для компенсации паразитного магнитного поля от нагревателя атомной печи 40. Нагреватель атомной печи 40 также представляет собой мощное токовое устройство, при этом в некоторых случаях нельзя игнорировать паразитное магнитное поле даже при наличии экранирования материалом с высокой магнитной проницаемостью. Например, даже если цепь нагревателя сформирована из безындукционной обмотки, на практике в обмотке присутствует составляющая, индуцированная через клемму и изоляционный слой. Например, даже если атомная печь покрыта материалом с высокой магнитной проницаемостью для обеспечения магнитного экранирования, на практике какая-либо часть может не быть покрыта, например - отверстие для атомного пучка. Поэтому индивидуальная катушка 104 компенсации магнитного поля для атомной печи выполнена с возможностью компенсации паразитного магнитного поля в пространстве 52 часового перехода.

[0051] (2) Работа физической части

Ниже раскрыты основы работы физической части 12. В физической части 12, картридж 62 вакуумного насоса, содержащийся в вакуумной камере 20, поглощает атомы, тем самым создавая вакуум внутри вакуумной камеры 20. Как следствие, например, внутри вакуумной камеры 20 имеет место состояние вакуума приблизительно 10^-8 Па, что устраняет воздействие компонентов воздуха, в частности - азота и кислорода. В зависимости от типа предполагаемого к применению вакуумного насоса, сначала выполняют предварительную обработку. Например, в случае насоса с нераспыляемым газопоглотителем (насоса с НРГП) и ионного насоса, до запуска их в работу должна быть выполнена откачка до предварительного вакуума с атмосферного давления до некоторой степени вакуума. В данном случае, для вакуумной камеры должно быть предусмотрено отверстие откачки до предварительного вакуума, через которое осуществляют откачку до достаточного предварительного вакуума с помощью турбомолекулярного насоса, например. Например, в случае применения насоса с НРГП в качестве основного корпуса 60 вакуумного насоса, должен быть предварительно выполнен этап запуска нагрева до высокой температуры в вакууме.

[0052] В атомной печи 40 происходит нагрев металла нагревателем до высокой температуры с образованием атомного пара. Атомный пар, испускаемый из металла в ходе данного процесса, проходит через пору с последующим слиянием, преобразованием и формированием атомного пучка 42. Атомная печь 40 установлена с возможностью формирования атомного пучка 42 на оси пучка параллельно оси Z. Следует отметить, что нагрев основного корпуса атомной печи в атомной печи 40 осуществляет нагреватель. При этом основной корпус атомной печи и узел, на который оперт указанный основной корпус, теплоизолированы посредством теплоизолятора. Кроме того, охладитель 90 для атомной печи охлаждает узел, соединенный с физической частью, тем самым предотвращая воздействие на физическую часть 12 высокой температуры или смягчая отрицательное воздействие высокой температуры.

[0053] Катушка 44 для зеемановского замедлителя установлена осесимметрично относительно оси пучка. Оптический пучок 82 зеемановского замедлителя и оптический пучок 84 МОЛ облучают внутреннее пространство катушки 44 для зеемановского замедлителя по одной оси. Оптический пучок 82 зеемановского замедлителя поступает из стойкого к вакууму оптического окна 70 для света зеемановского замедлителя и света МОЛ, и отражается оптическим зеркалом 74, установленным ниже по ходу от пучка на удалении от катушки 48 для МОЛ. Как следствие, происходит наложение оптического пучка 82 зеемановского замедлителя на атомный пучок 42 и перемещение оптического пучка 82 зеемановского замедлителя вверх по ходу оси пучка параллельно оси пучка. В ходе данного процесса, под влиянием эффекта зеемановского расщепления, пропорционального напряженности магнитного поля, и допплеровского эффекта, атомы в атомном пучке 42 поглощают свет зеемановского замедлителя, получают импульс в направлении замедления и замедляются. Происходит отражение света зеемановского замедлителя выше по ходу от катушки 44 для зеемановского замедлителя оптическим зеркалом 76, расположенным в стороне от оси пучка, и его испускание через стойкое к вакууму оптическое окно 72 для света зеемановского замедлителя и света МОЛ. Следует отметить, что катушка 44 для зеемановского замедлителя генерирует джоулево тепло. Однако охладитель 92 для зеемановского замедлителя осуществляет охлаждение. Это предотвращает возникновение высокой температуры.

[0054] Достаточно замедленный атомный пучок 42 доходит до устройства МОЛ, включающего в себя катушку МОЛ на самой нижней по ходу стороне катушки 44 для зеемановского замедлителя и катушку 48 для устройства МОЛ. В устройстве МОЛ происходит формирование магнитного поля с линейным пространственным градиентом и с центром в пространстве 50 улавливания. Свет МОЛ облучает устройство МОЛ в направлениях трех осей на положительной и отрицательной сторонах.

[0055] Испускание оптического пучка 84 МОЛ в направлении оси Z происходит в отрицательном направлении оси Z с последующим отражением за пределами стойкого к вакууму оптического окна 72 для света зеемановского замедлителя и света МОЛ, в результате чего происходит его испускание также и в положительном направлении оси Z. Испускание оптических пучков 86а и 86b МОЛ в остальных двух осях в устройство МОЛ происходит через стойкое к вакууму оптическое окно 68 для света МОЛ и посредством непоказанного оптического зеркала. На ФИГ. 4 показано, что эти две оси проходят в двух направлениях перпендикулярно оси Z и с наклоном соответственно от оси X и оси Y на 45 градусов; испускание происходит в этих двух направлениях. Конфигурация с возможностью прохождения двух оптических пучков 86а и 86b МОЛ перпендикулярно оси Z позволяет уменьшить расстояние от катушки 44 для зеемановского замедлителя до катушки 48 для устройства МОЛ, что способствует миниатюризации вакуумной камеры 20. Если направления испускания оптических пучков МОЛ предусмотрены с наклоном соответственно от оси Z и оси Y на 45 градусов, расстояние по оси пучка должно быть большим во избежание нежелательного контакта оптических пучков МОЛ с зеемановским замедлителем и резервуаром-криостатом. В данном случае, размер устройства больше, чем в случае с двумя осями пучков света МОЛ, перпендикулярными оси Z.

[0056] В устройстве МОЛ на атомный пучок воздействует восстанавливающая сила с центром в пространстве 50 улавливания, обусловленная градиентом магнитного поля, и происходит замедление атомного пучка. Как следствие, происходит улавливание популяции атомов в пространстве 50 улавливания. Следует отметить, что место в пространстве 50 улавливания можно точно регулировать путем регулирования значений смещения магнитного поля, которое должно быть сгенерировано катушкой 96 коррекции магнитного поля в трех осях. Джоулево тепло, образующееся в катушке 48 для устройства МОЛ, отводит за пределы вакуумной камеры 20 охладитель 94 для устройства МОЛ.

[0057] Пучок 80 света оптической решетки поступает в направлении оси X через стойкое к вакууму оптическое окно 64 для света оптической решетки к стойкому к вакууму оптическому окну 66 для света оптической решетки. На оси X установлен оптический резонатор 46, включающий в себя два оптических зеркала и вызывающий отражение. Как следствие, на оси X возникает потенциал оптической решетки с набором стоячих волн в направлении оси X в оптическом резонаторе 46. Потенциал оптической решетки обеспечивает улавливание популяции атомов.

[0058] Оптическую решетку можно перемещать вдоль оси X, немного изменяя длину волны. С помощью средств перемещения через подвижную оптическую решетку осуществляют перемещение популяции атомов в пространство 52 часового перехода. Результатом является то, что пространство 52 часового перехода находится в стороне от оси пучка атомного пучка 42. Это позволяет устранить эффекты излучения абсолютно черного тела от атомной печи 40 при высокой температуре. Пространство 52 часового перехода заключено в резервуар-криостат 54 и экранировано от излучения абсолютно черного тела, испускаемого веществами окружающей среды при обычных температурах. Как правило, излучение абсолютно черного тела пропорционально четвертой степени абсолютной температуры вещества. Поэтому снижение температуры резервуаром-криостатом 54 обеспечивает значительной положительный эффект, состоящий в устранении воздействия излучения абсолютно черного тела.

[0059] В пространстве 52 часового перехода атомы облучают лазерным светом контролируемой оптической частоты, осуществляют высокоточную спектроскопию часовых переходов (т.е. резонансных переходов атомов, являющихся опорными для часов) и измеряют частоту, характерную для атома и инвариантную. Таким образом, получают точные атомные часы. Для повышения точности атомных часов необходимо устранить возмущение вокруг атомов и достоверно снимать показания частоты. В частности, важно устранить сдвиг частоты, обусловленный допплеровским эффектом из-за теплового возмущения атомов. Движение атомов в часах на оптической решетке заблокировано за счет удержания атомов в пространстве, которое по размеру достаточно меньше длины волны лазера часов, посредством оптической решетки, образованной в результате интерференции лазерного света. При этом в оптической решетке происходит сдвиг частот атомов под действием лазерного света, образующего оптическую решетку. Применительно к пучку 80 света оптической решетки, выбирают особую длину волны или частоту, именуемые «магическая длина волны» или «магическая частота», при которой отсутствуют воздействия оптической решетки на резонансную частоту.

[0060] Кроме того, на часовые переходы также влияет магнитное поле. Атомы в магнитном поле вызывают зеемановское расщепление, зависящее от напряженности магнитного поля. Это не позволяет точно измерять часовые переходы. В пространстве 52 часового перехода магнитное поле корректируют для выравнивания и сведения до нуля магнитного поля. Сначала динамически компенсируют паразитное магнитное поле, создаваемое элементом Пельтье холодильного устройства 58, посредством индивидуальной катушки 102 компенсации магнитного поля для холодильного устройства, генерирующей компенсирующее магнитное поле в зависимости от напряженности паразитного магнитного поля. Аналогичным образом, предусмотрена возможность динамической компенсации паразитного магнитного поля, создаваемого нагревателем атомной печи 40, индивидуальной катушкой 104 компенсации магнитного поля для атомной печи. Следует отметить, что, во время измерения частоты часового перехода, для катушки 44 для зеемановского замедлителя и катушки 48 для устройства МОЛ отключен токовый сигнал и не происходит подача энергии, что предотвращает воздействия магнитного поля. Магнитное поле пространства 52 часового перехода также корректируют посредством катушки 96 коррекции магнитного поля в трех осях. Катушка 96 коррекции магнитного поля в трех осях включает в себя множество катушек на каждой из осей и выполнена с возможностью устранения не только однородных составляющих магнитного поля, но и неоднородных в пространстве составляющих.

[0061] В состоянии с устраненными возмущениями, в популяции атомов принудительно вызывают часовой переход посредством лазерного света. Свет, испускаемый в результате часового перехода, принимает устройство оптической системы, в котором под воздействием регулирующего устройства происходит спектроскопический процесс и т.п., и получают значение частоты. Ниже детально раскрыты варианты осуществления физической части 12.

[0062] (3) Форма и вариант установки катушки коррекции магнитного поля

На примерах ФИГ. 5-11 раскрыта катушка 96 коррекции магнитного поля в трех осях в физической части 12. В данном случае предполагается, что катушка 96 коррекции магнитного поля в трех осях выполнена в заранее определенной форме путем наматывания провода с изолированной жилой, включающего в себя токоведущий провод, выполненный из меди или аналогичного вещества и прошедший процесс изоляции полиимидной смолой.

[0063] ФИГ. 5 - вид в аксонометрии, изображающий все катушки в составе катушки 96 коррекции магнитного поля в трех осях. ФИГ. 6-11 - виды в аксонометрии, изображающие индивидуальные катушки, образующие катушку коррекции магнитного поля в трех осях. Катушка 96 коррекции магнитного поля в трех осях прикреплена по периметру внутренней стенки основного корпуса 22 вакуумной камеры 20. Таким образом, катушка 96 коррекции магнитного поля в трех осях выполнена по существу в форме цилиндра с центром в пространстве 52 часового перехода. Катушка 96 коррекции магнитного поля в трех осях включает в себя первую группу катушек и вторую группу катушек в каждом из направлений оси X, оси Y и оси Z.

[0064] ФИГ. 6 изображает первую группу 120 катушек в направлении оси X (направлении, в котором сформирована оптическая решетка в одной оси и происходит перемещение подвижной оптической решетки). Первая группа 120 катушек включает в себя две катушки 122 и 124, установленные с отступом друг от друга на расстояние с в направлении оси X с центром в пространстве 52 часового перехода. Каждая из катушек 122 и 124 выполнена в форме прямоугольника со сторонами длиной а в направлении оси Y и длиной b в направлении оси Z. Каждая из катушек 122 и 124 по форме выполнена точечно-симметричной относительно пространства 52 часового перехода.

[0065] Первая группа 120 катушек обеспечивает образование катушками 122 и 124 квадратной катушки Гельмгольца с возможностью по существу равномерного генерирования магнитного поля в центральной части в направлении оси X. Квадратная катушка Гельмгольца включает в себя катушки 122 и 124, выполненные в форме квадратов с а=b и с/2а = приблизительно 0,5445. При протекании токов одинаковой величины в одном и том же направлении, катушки 122 и 124 работают как пара катушек Гельмгольца, формирующая магнитное поле высокой однородности в направлении оси X. При этом в данном варианте осуществления предусмотрена возможность течения токов разных величин и направлений через катушки 122 и 124. Следует отметить, что катушки 122 и 124 могут достаточно повышать однородность магнитного поля, даже если а ≠ b. Если а>b, отклонение распределения магнитного поля в направлении оси Y обычно меньше отклонения распределения магнитного поля в направлении оси Z. Если а<b, отклонение распределения магнитного поля в направлении оси Z обычно меньше отклонения распределения магнитного поля в направлении оси Y. Если а ≠ b, с оптимизировано так называемой «прямоугольной» катушкой Гельмгольца. Первая группа 120 катушек может быть выполнена в виде прямоугольной катушки Гельмгольца.

[0066] Первая группа 120 катушек служит для регулирования значения составляющей магнитного поля в направлении оси X и его пространственного производного члена первого порядка в направлении оси X. Во-первых, 1) если токи одинаковой величины текут в одном и том же направлении через катушки 122 и 124, в пространстве 52 часового перехода происходит образование однородного магнитного поля с малым градиентом в направлении оси X. Однако, 2) если токи одинаковой величины текут в противоположных направлениях через катушки 122 и 124, в пространстве 52 часового перехода происходит образование однородного магнитного поля по существу с однородным градиентом в направлении оси X. В случае соответствующего изменения величин и направлений токов, текущих через катушки 122 и 124, происходит образование магнитного поля, представляющего собой линейную сумму 1) и 2). Таким образом, первая группа 120 катушек может корректировать составляющую в виде постоянного члена составляющей Вх магнитного поля в направлении оси X в пространстве 52 часового перехода и ее пространственный производный член первого порядка в направлении оси X.

[0067] ФИГ. 7 изображает вторую группу 130 катушек в направлении оси X. Вторая группа 130 катушек включает в себя две катушки 132 и 134, установленные с отступом друг от друга в направлении оси X с центром в пространстве 52 часового перехода. Катушки 132 и 134, каждая по отдельности, выполнены в форме, полученной путем деформирования прямоугольных катушек с образованием в них изгиба для обеспечения возможности укладки катушек на одной и той же цилиндрической поверхности с радиусом е, и выполнены так, что центральный угол составляет f, а высота в направлении оси Z составляет д. Цилиндрическая поверхность выполнена с радиусом, по существу идентичным радиусу цилиндрической поверхности, на которой неподвижно закреплена первая группа 120 катушек на ФИГ. 6. Таким образом, соотношение е² ≅ (а/2)²+(с/2)² сохраняется. Каждая из катушек 132 и 134 по форме выполнена точечно-симметричной относительно пространства 52 часового перехода.

[0068] Вторая группа 130 катушек не является катушкой Гельмгольца и по форме отлична от катушки Гельмгольца. Катушки 132 и 134 второй группы катушек электрически связаны друг с другом. Токи одинаковой величины текут через катушки в одном и том же направлении. То есть токи текут в направлении стрелки 136 или токи текут в направлении стрелки 138 через обе катушки 132 и 134. Так как вторая группа 130 катушек не является катушкой Гельмгольца, также возникает неоднородная составляющая в дополнение к однородной составляющей, создаваемой катушкой Гельмгольца, в пространстве 52 часового перехода в центре. Следует отметить, что токи имеют одинаковые величины и направления. Таким образом, неоднородная составляющая представляет собой, главным образом, составляющую в виде пространственного производного члена второго порядка. То есть вторая группа 130 катушек может корректировать составляющую в виде постоянного члена составляющей Вх магнитного поля в направлении оси X в пространстве 52 часового перехода и ее пространственный производный член второго порядка в направлении оси X.

[0069] Управление составляющей Вх магнитного поля в направлении оси X в катушке 96 коррекции магнитного поля в трех осях осуществляют в основном первая группа 120 катушек и вторая группа 130 катушек в направлении оси X. Поэтому их собирательно именуют «катушка коррекции магнитного поля в оси X». Для осуществления коррекции, сначала сводят до нуля значение пространственного производного члена второго порядка в направлении оси X посредством второй группы 130 катушек. Далее регулируют сведение до нуля значения пространственного производного члена первого порядка в направлении оси X и сведение до нуля постоянного члена в направлении оси X посредством первой группы 120 катушек.

[0070] ФИГ. 8 изображает первую группу 140 катушек в направлении оси Y. Первая группа 140 катушек сформирована путем деформирования прямоугольных катушек с образованием изгиба и уложена на цилиндрическую поверхность радиусом h с центром в пространстве 52 часового перехода. Первая группа катушек включает в себя составную катушку 142, образованную катушкой 143 и катушкой 144, и составную катушку 145, образованную катушкой 146 и катушкой 147, при этом составные катушки установлены с отступом друг от друга в направлении оси Y. Катушки 143, 144, 146 и 147 выполнены так, что центральный угол составляет i, а высота в направлении оси Z составляет j. Катушки 143 и 144 сформированы с возможностью наложения их краев друг на друга или примыкания их друг к другу. Аналогичным образом, катушки 146 и 147 сформированы с возможностью наложения их краев друг на друга или примыкания их друг к другу. Составная катушка 142 и составная катушка 145 сформированы точечно-симметричными с центром в пространстве 52 часового перехода. Катушка 143 и катушка 146, а также катушка 144 и катушка 147, сформированы точечно-симметричными с центром в пространстве 52 часового перехода.

[0071] Сначала: 3) рассмотрен случай, в котором токи одинаковой величины текут в одном и том же направлении через катушки 143 и 144. В этом случае, токи в конфигурации с наложением или примыканием гасят друг друга, при этом составная катушка 142 в целом работает как единая большая катушка. Аналогичным образом, если токи одинаковой величины текут в одном и том же направлении через катушки 146 и 147, составная катушка 145 работает как единая большая катушка. Первая группа 140 катушек выполнена так, что составная катушка 142 и составная катушка 145 работают как пара катушек Гельмгольца. Катушка Гельмгольца на цилиндрической поверхности на ФИГ. 8 (т.е. катушка Гельмгольца, полученная путем сгибания двух прямоугольных катушек и размещения на одной и той же цилиндрической поверхности) имеет центральный угол приблизительно 120 градусов. Отсутствует какое-либо особое ограничение по длине в направлении оси Z. При этом известно, что чем больше длина в направлении оси Z по сравнению с радиусом цилиндра, тем больше однородность магнитного поля центральной части. Первая группа 140 катушек выполнена с возможностью выравнивания составляющей магнитного поля в направлении оси Y вокруг центра путем регулирования направления и величины допустимого для протекания тока.

[0072] Далее: 4) немного изменяют ток относительно тока на момент формирования катушки Гельмгольца. В частности, только токи через катушку 143 и катушку 147 немного увеличивают в одном и том же направлении. В этом случае, составляющая магнитного поля в направлении оси Y имеет значение пространственного производного члена первого порядка в направлении оси X. Следует отметить, что, строго говоря, магнитное поле, создаваемое катушкой 143 и катушкой 147, имеет составляющую в направлении оси X. Когда регулируют первую группу 140 катушек, катушка коррекции магнитного поля в оси X также должна быть отрегулирована.

[0073] ФИГ. 9 изображает вторую группу 150 катушек в направлении оси Y. Вторая группа 150 катушек на ФИГ. 9 образована парой катушек 152 и 154, обращенных друг к другу в направлении оси Y. Каждая из катушек 152 и 154 представляет собой не являющуюся катушкой Гельмгольца катушку, сформированную путем создания в круглой катушке радиусом к изгиба и укладки катушки на поверхность цилиндра радиусом I с центром в пространстве 52 часового перехода. Не являющаяся катушкой Гельмгольца катушка также создает составляющую магнитного поля в виде пространственного производного члена второго порядка. Таким образом, вторая группа 150 катушек также выполнена с возможностью управления пространственным производным членом второго порядка в направлении оси X составляющей By магнитного поля в направлении оси Y.

[0074] Первая группа 140 катушек в направлении оси Y на ФИГ. 8 и вторая группа 150 катушек в направлении оси Y на ФИГ. 9 по сути образуют катушку коррекции магнитного поля в оси Y, корректирующую составляющую By магнитного поля в направлении оси Y. Катушка коррекции магнитного поля в оси Y может корректировать постоянный член составляющей By магнитного поля в направлении оси Y, пространственный производный член первого порядка в направлении оси X и пространственный производный член второго порядка в направлении оси X.

[0075] ФИГ. 10 изображает первую группу 160 катушек в направлении оси Z. Первая группа 160 катушек включает в себя круглые составные катушки 162 и 165, имеющие радиус m, обращенные друг к другу и расположенные на расстоянии n друг от друга. Составные катушки 162 и 165 точечно-симметричны относительно центра. Составная катушка 162 включает в себя полукруглые катушки 163 и 164, провода которых расположены с нахлестом друг на друга или примыкают друг к другу. Полукруглая катушка 163 расположена на положительной стороне оси X, а полукруглая катушка 164 расположена на отрицательной стороне оси X. Аналогичным образом, составная катушка 165 сформирована путем создания комбинации полукруглой катушки 166 на положительной стороне оси X с полукруглой катушкой 167 на отрицательной стороне оси X.

[0076] Составные катушки 162 и 165 по размерам и т.п. выполнены с возможностью работы в качестве катушки Гельмгольца. Соотношение в круглой катушке Гельмгольца составляет m=n. Составные катушки 162 и 165 выполнены таким образом, что при протекании токов одинаковой величины в одном и том же направлении однородность магнитного поля в направлении Z вокруг центра по существу равна по величине однородности магнитного поля катушки Гельмгольца. Следует отметить, что направления и величины токов через катушки 163 и 164, образующих составную катушку 162, можно произвольно изменять. Таким образом, как и первая группа 140 катушек в направлении Y на ФИГ.8, первая группа 160 катушек может корректировать постоянный член и пространственный производный член первого порядка в направлении оси X составляющей Bz магнитного поля в направлении Z.

[0077] ФИГ. 11 изображает вторую группу 170 катушек в направлении оси Z. Вторая группа 170 катушек включает в себя круглые катушки 172 и 174, имеющие радиус р, отстоящие друг от друга на расстояние q в направлении оси Z и обращенные друг к другу. Вторая группа 170 катушек представляет собой не являющуюся катушкой Гельмгольца катушку. Не являющаяся катушкой Гельмгольца катушка имеет неоднородную составляющую. Таким образом, пространственный производный член второго порядка в направлении оси X составляющей Bz магнитного поля в направлении оси Z можно корректировать.

[0078] Первая группа 160 катушек в направлении оси Z на ФИГ. 10 и вторая группа 170 катушек в направлении оси Z на ФИГ. 11 по сути образуют катушку коррекции магнитного поля в оси Z, корректирующую составляющую Bz магнитного поля в направлении оси Z. Катушка коррекции магнитного поля в оси Z может корректировать постоянный член составляющей Bz магнитного поля в направлении оси Z, пространственный производный член первого порядка в направлении оси X и пространственный производный член второго порядка в направлении оси X.

[0079] Катушка 96 коррекции магнитного поля в трех осях на ФИГ. 5 сформирована путем совместного регулирования катушки коррекции магнитного поля в оси X, катушки коррекции магнитного поля в оси Y и катушки коррекции магнитного поля в оси Z. Катушка 96 коррекции магнитного поля в трех осях может корректировать постоянный член, пространственный производный член первого порядка в направлении оси X и пространственный производный член второго порядка в направлении оси X составляющей Вх магнитного поля в направлении оси X. Можно корректировать постоянный член, пространственный производный член первого порядка в направлении оси X и пространственный производный член второго порядка в направлении оси X составляющей By магнитного поля в направлении оси Y. Можно корректировать постоянный член, пространственный производный член первого порядка в направлении оси X и пространственный производный член второго порядка в направлении оси X составляющей Bz магнитного поля в направлении оси Z.

[0080] Катушка 96 коррекции магнитного поля в трех осях осуществляет коррекцию путем равномерного сведения до нуля значения магнитного поля пространства 52 часового перехода. В случае одномерной оптической решетки, пространство 52 часового перехода сформировано так, что его размеры составляют, в частности: 10 мм в направлении оси X (направление решетки) и приблизительно 1-2 мм в направлениях оси Y и оси Z, например. В данном пространстве, например, погрешность магнитного поля регулируют так, чтобы она находилась в пределах 3 мкГс, в пределах 1 мкГс или в пределах 0,3 мкГс. Катушки Гельмгольца и не являющиеся катушкой Гельмгольца катушки, входящие в состав катушки 96 коррекции магнитного поля в трех осях, выполнены так, что их показатели точности позволяют формировать такое магнитное поле.

[0081] Катушка 96 коррекции магнитного поля в трех осях на ФИГ. 4 по форме выполнена точечно-симметричной с центром в пространстве 52 часового перехода и с возможностью точной коррекции магнитного поля в пространстве 52 часового перехода. При этом на макроскопическом виде пространство 50 улавливания расположено вокруг центра катушки коррекции магнитного поля в трех осях. Это также позволяет применять ее для коррекции магнитного поля пространства 50 улавливания, создаваемого устройством МОЛ. То есть ток регулируют для коррекции магнитного поля пространства 50 улавливания в период времени, когда устройство МОЛ запущено и улавливает атомы из атомного пучка 42. По окончании улавливания, передачу энергии в катушку 44 для зеемановского замедлителя и катушку 48 для устройства МОЛ прекращают и происходит коррекция магнитного поля пространства 52 часового перехода. Это обеспечивает высокоточное регулирование места расположения пространства 50 улавливания и возможность эффективного удержания популяции атомов в оптической решетке.

[0082] ФИГ. 12 изображает цилиндрический держатель 180, к которому прикреплена катушка 96 коррекции магнитного поля в трех осях. Держатель 180 содержит круглые кольцеобразные рамки 182 и 184 и восемь линейных рамок 186, соединяющих рамки 182 и 184. Катушка 96 коррекции магнитного поля в трех осях прикреплена к внутренней стенке и к наружной стенке держателя 180. Держатель 180, в свою очередь, неподвижно прикреплен к задней круговой стенке 28 основного корпуса 22 вакуумной камеры 20. Прикрепление катушки 96 коррекции магнитного поля в трех осях к держателю 180 повышает производительность труда при операциях сборки и проверки технического состояния физической части 12.

[0083] Держатель 180 выполнен из низкопроницаемого вещества, например, из смолы, алюминия или чего-либо подобного, во избежание воздействия на магнитное поле, создаваемое катушкой 96 коррекции магнитного поля в трех осях. Держатель 180 установлен в основном корпусе 22 так, чтобы его ось совпадала с центральной осью цилиндра основного корпуса 22. Держатель 180 по размеру выполнен приблизительно равным внутреннему диаметру основного корпуса 22. Поэтому катушка 96 коррекции магнитного поля в трех осях и держатель 180 не занимают много места в основном корпусе 22. Следует отметить, что катушки 122 и 124, представляющие собой первую группу 120 катушек в направлении оси X, прикреплены линейно поперек внутреннего пространства основного корпуса 22.

[0084] Держатель 180 по форме выполнен в виде разреженной конструкции с использованием рамок. Разреженная конструкция - это конструкция с множеством промежутков на каждой поверхности. Разреженная конструкция держателя 180 уменьшает вес и способствует предотвращению создания помех для лазерного света, поступающего в вакуумную камеру 20 и испускаемого из нее.

[0085] Например, катушка 96 коррекции магнитного поля в трех осях может быть прикреплена только к внутренней стенке держателя 180 или быть прикреплена только к наружной стенке держателя 180, а не быть прикреплена к внутренней стенке и к наружной стенке держателя 180. В этом случае, например, крепление может быть без труда обеспечено за счет круглой кольцеобразной крепежной детали, прижимающей катушку 96 коррекции магнитного поля в трех осях к наружной стенке, или круглой кольцеобразной крепежной детали, прижимающей катушку к внутренней стенке. Катушка 96 коррекции магнитного поля в трех осях может быть неподвижно прикреплена к внутренней стенке основного корпуса 22 без применения держателя 180.

[0086] Предполагается, что раскрытая выше катушка 96 коррекции магнитного поля в трех осях сформирована путем однократной или многократной намотки провода с изолированной жилой. При этом катушка 96 коррекции магнитного поля в трех осях может быть частично или полностью выполнена на основе гибкой печатной платы.

[0087] ФИГ. 13 изображает гибкую печатную плату в развертке на плоскости. Катушка 190 коррекции сформирована на данной гибкой печатной плате. Катушка 190 коррекции включает в себя токопроводящие дорожки 192, выполненные способом печати из электропроводящего материала, например, меди, и способствующие созданию магнитного поля, и изолятор 194, выполненный из гибкой смолы в виде листа, с возможностью эластичного сгибания. Каждая токопроводящая дорожка 192 соединена с пространством 196 межсоединений, сосредоточенным на одном конце. Пространство 196 межсоединений выполнено способом печати из электропроводящего материала. Пространство межсоединений образует пару, где происходит течение токов в противоположны направлениях в непосредственной близости друг к другу и гашение возникающих вокруг магнитных полей. Пространство 196 межсоединений соединено с концевым зажимом 198.

[0088] ФИГ. 14 изображает цилиндрически изогнутую катушку 190 коррекции вдоль основного корпуса 22 вакуумной камеры 20. Катушка 190 коррекции содержит граничную часть 199, где два края соединены друг с другом или расположены в непосредственной близости друг от друга. Следует отметить, что на ФИГ. 14 не показаны пространство 196 межсоединений и концевой зажим 198.

[0089] Аналогично катушке 96 коррекции магнитного поля в трех осях, в которой намотан провод с изолированной жилой, предполагается, что катушка коррекции магнитного поля в трех осях, выполненная с гибкой печатной платой, прикреплена к внутренней стенке цилиндрического основного корпуса 22 или к цилиндрическому держателю 180. Следует отметить, что катушка 96 коррекции магнитного поля в трех осях включает в себя токопроводящую дорожку, разобщенную с цилиндрической поверхностью, помимо токопроводящей дорожки, расположенной на цилиндрической поверхности. В частности, сторона, содержащая участок первой группы 120 катушек в направлении оси X на ФИГ. 6, и линейная часть первой группы 160 катушек в направлении оси Z на ФИГ. 10 разобщены с цилиндрической поверхностью. Далее будет раскрыт пример, в котором токопроводящие дорожки, расположенные на цилиндрической поверхности, из числа токопроводящих дорожек, образующих катушку 96 коррекции магнитного поля в трех осях, сформированы на гибкой печатной плате.

[0090] ФИГ. 15 и 16 иллюстрируют пример формирования катушки в круглой части первой группы 160 катушек в направлении оси Z на ФИГ. 10 с гибкой печатной платой. На ФИГ. 15 показано, что направленные против часовой стрелки токи текут по токопроводящим дорожкам 202, обозначенным черными линиями, при этом никакой ток не течет в токопроводящие дорожки 200, обозначенные серыми линиями. В это время, учитывая то, что токи, находящиеся в непосредственной близости друг от друга и текущие в противоположных направлениях, гасят друг друга, данный случай эквивалентен случаю, в котором токи текут по виртуальным токопроводящим дорожкам 203 на ФИГ. 16.

[0091] ФИГ. 17 и 18 иллюстрируют пример формирования самой дальней от центра катушки первой группы 140 катушек в направлении оси Y с ФИГ. 8 с гибкой печатной платой. На ФИГ. 17 показано, что направленные против часовой стрелки токи текут по токопроводящим дорожкам 206, обозначенным черными линиями, при этом никакой ток не течет в токопроводящие дорожки 204, обозначенные серыми линиями. В это время, учитывая то, что токи, находящиеся в непосредственной близости друг от друга и текущие в противоположных направлениях, гасят друг друга, данный случай эквивалентен случаю, в котором токи текут по виртуальным токопроводящим дорожкам 208 на ФИГ.18.

[0092] Как раскрыто выше, на гибкой печатной плате могут быть сформированы несколько токопроводящих дорожек, в том числе - токопроводящая дорожка, проходящая назад по внешней периферии цилиндрической поверхности вокруг центральной оси цилиндра, и токопроводящая дорожка, проходящая назад на цилиндрической поверхности не вокруг центральной оси цилиндра.

[0093] На схеме-развертке, представленной на ФИГ. 13, на гибкой печатной плате может быть напечатан рисунок, образованный прямоугольными токопроводящими дорожками. Аналогичным образом, для катушки 210 коррекции с ФИГ. 19 может быть напечатан сложный рисунок, включающий в себя прямоугольные токопроводящие дорожки 211 и круглые токопроводящие дорожки 214. В физической части 12 расположены ход лазерного луча, стойкое к вакууму оптическое окно и т.п. по окружности поверхности стенки вакуумной камеры 20. Поэтому целесообразно создать круглые токопроводящие дорожки 214 и предотвратить помехи. На гибкой печатной плате могут быть сформированы катушки, как показано на ФИГ. 16 и 18. Возможно применение нескольких гибких печатных плат, наложенных друг на друга. Таким образом, катушка коррекции магнитного поля в трех осях может быть сформирована частично или полностью с использованием нескольких плат.

[0094] В некоторых случаях, возможно испускание небольшого количества газа из смолы изолятора 194 на гибкой печатной плате. Поэтому для изолятора 194 выбрано вещество с небольшим выделением газа, в частности - полиимидная смола. Этап изготовления может включать в себя процесс термообработки при соответствующей температуре в дополнение к процессам деаэрации, обеспенивания, очистки и т.п.

[0095] Катушка коррекции магнитного поля в трех осях, сформированная на основе гибкой печатной платы, может быть установлена в вакуумной камере 20 в различных формах. Например, катушка коррекции магнитного поля в трех осях может быть установлена по периметру внутренней стенки основного корпуса 22 в цилиндрически изогнутом состоянии, при этом катушка коррекции магнитного поля в трех осях может быть неподвижно прикреплена к основному корпусу 22 крепежной деталью, прижимающей катушку к основному корпусу 22. В качестве альтернативы, установка может быть выполнена путем прикрепления к держателю 180. Вместо держателя 180 разреженной конструкции возможно применение держателя плотной конструкции без большого числа пустот для опирания гибкой печатной платы на плоскость.

[0096] В свою очередь, токопроводящая дорожка, разобщенная с цилиндрической поверхностью, может быть сформирована отдельно с использованием провода с изолированной жилой. В качестве альтернативы, изменив конструкцию держателя, можно создать токопроводящую дорожку, разобщенную с цилиндрической поверхностью, с применением гибкой печатной платы.

[0097] По сравнению с катушкой 96 коррекции магнитного поля в трех осях с намотанным проводом с изолированной жилой, катушка коррекции магнитного поля в трех осях с применением гибкой печатной платы обладает преимуществами, состоящими в упрощении прикрепления к вакуумной камере 20, более высокой воспроизводимости при производстве и более высоком выходе продукции.

[0098] Следует отметить, что катушка коррекции магнитного поля в трех осях может быть выполнена и в разных других формах. Например, для каждой из трех осей, посередине между двумя круглыми катушками может быть расположена круглая катушка большого размера, что обеспечивает возможность формирования катушки максвелловского типа для коррекции магнитного поля в трех осях. В случае катушки максвелловского типа для коррекции магнитного поля в трех осях, возможна коррекция составляющих магнитного поля в виде постоянного члена, пространственного производного члена первого порядка и пространственного производного члена второго порядка.

[0099] Кроме того, для каждой из трех осей, небольшие круглые катушки заранее определенного размера установлены через заранее определенные промежутки за пределами пары больших круглых катушек заранее определенного размера, установленных через заранее определенные промежутки, что обеспечивает возможность формирования катушки четверного типа для коррекции аксиального магнитного поля. Можно корректировать составляющие катушки коррекции магнитного поля в трех осях в виде постоянного члена, пространственного производного члена первого порядка, пространственного производного члена второго порядка и пространственного производного члена третьего порядка.

[0100] Раскрытая выше катушка коррекции аксиального магнитного поля выполнена в целом в форме сферы или немного искаженной сферы. Поэтому, в частности, прикрепление к внутренней стенке по существу сферической вакуумной камеры или по ее периметру позволяет эффективно использовать внутреннее пространство вакуумной камеры.

[0101] ФИГ. 20 представляет собой схему, соответствующую ФИГ. 4 и представляющую собой схематический вид физической части 218 снаружи и изнутри. Компоненты, идентичные или соответствующие компонентам на ФИГ. 4, имеют те же или соответствующие обозначения. Вакуумная камера 220 физической части 218 образована по существу сферическим основным корпусом 222 и выступающей частью 30.

[0102] В основном корпусе 222 расположена катушка 224 коррекции магнитного поля в трех осях, образованная круглыми катушками, с центром в пространстве 52 часового перехода. Для упрощения схемы, ФИГ. 20 изображает только пару катушек Гельмгольца в направлении каждой из осей. Предполагается, что на практике на каждой из осей будут дополнительно расположена одна или несколько не являющихся катушкой Гельмгольца катушек. Наружный край катушки 224 коррекции магнитного поля в трех осях может быть выполнен с возможностью образования по существу сферической поверхности. Таким образом, установка катушка 224 коррекции магнитного поля в трех осях по существу в сферическом основном корпусе 222 по периметру внутренней стенки позволяет избежать нежелательного контакта с другими компонентами, установленными во внутреннем пространстве основного корпуса 222 и обеспечить большую свободу выбора конструкционных решений.

[0103] Аналогичным образом, катушка коррекции магнитного поля в трех осях может быть конструктивно выполнена с применением квадратных катушек. Как и в случае круглых катушек, возможно применение катушки Гельмгольца для коррекции магнитного поля в трех осях, включающей в себя каждую пару квадратных катушек, катушки максвелловского типа для коррекции магнитного поля в трех осях, включающей в себя три квадратные катушки, катушки четверного типа для коррекции магнитного поля в трех осях, включающей в себя две пары квадратных катушек, и т.п. Указанные катушки коррекции магнитного поля в трех осях выполнены в целом в форме куба или немного искаженного куба. Таким образом, прикрепление к внутренней стенке или к поверхности внутренней стенки по существу кубической или по существу кубоидальной вакуумной камеры позволяет эффективно использовать внутреннее пространство вакуумной камеры.

[0104] Катушка коррекции магнитного поля в трех осях может быть прикреплена в положении, расположенном ближе к пространству 52 часового перехода, чем к внутренней стенке основного корпуса 22. ФИГ. 21 схематически изображает внутреннее пространство оптического резонатора 46 с ФИГ. 1 и пространство вокруг него. Следует отметить, что на ФИГ. 21, вместо катушки 96 коррекции магнитного поля в трех осях с ФИГ. 1, в пространстве между катушкой 44 для зеемановского замедлителя и катушкой 48 для устройства МОЛ установлена кубическая катушка 230 коррекции магнитного поля в трех осях. Кубическая катушка 230 коррекции магнитного поля в трех осях расположена с центром в пространстве 52 часового перехода в резервуаре-криостате 54. Кубическая катушка 230 коррекции магнитного поля в трех осях образована двумя парами групп катушек, состоящих из квадратных катушек в каждом из трех осевых направлений. Одна из двух пар групп катушек представляет собой катушку Гельмгольца, а другая пара представляет собой не являющуюся катушкой Гельмгольца катушку. Если величины и направления токов не ограничены какими-либо частными величинами и направлениями, кубическая катушка 230 коррекции магнитного поля в трех осях способна компенсировать составляющую магнитного поля вплоть до пространственного производного члена третьего порядка. В качестве альтернативы, если токи одинаковой величины текут в одном и том же направлении, как в случае не являющихся катушкой Гельмгольца катушек 96 коррекции магнитного поля в трех осях на ФИГ. 5-11, можно просто компенсировать составляющую магнитного поля вплоть до пространственного производного члена второго порядка.

[0105] В отличие от катушек 96 коррекции магнитного поля в трех осях на ФИГ. 5-11, катушка 230 коррекции магнитного поля в трех осях имеет очень малые размеры и расположена близко к пространству 52 часового перехода. Соответственно, изменения магнитного поля, создаваемого в пространстве 52 часового перехода, происходят в относительно небольшом пространственном масштабе. При этом катушка 230 коррекции магнитного поля в трех осях, посредством катушки Гельмгольца, может компенсировать постоянный член и пространственный производный член первого порядка в относительно широком диапазоне. Посредством не являющейся катушкой Гельмгольца катушки можно компенсировать по меньшей мере составляющую магнитного поля в виде пространственного производного члена второго порядка. Как следствие, происходит равномерное сведение до нуля магнитного поля пространства 52 часового перехода с высокой точностью. Так как катушка 230 коррекции магнитного поля в трех осях расположена в положении, близком к пространству 52 часового перехода, возбуждаемый поток тока для создания магнитного поля, может быть очень малым, что позволяет обеспечить отличные характеристики в части энергосбережения.

[0106] ФИГ. 22 - вид сбоку с направления А на ФИГ. 21. На ФИГ. 22 показано, что пространство 50 улавливания облучено двумя оптическими пучками 86а и 86b МОЛ, перпендикулярными оси Z и проходящими с наклоном 45 градусов от оси X и оси Y. Также в направлении перпендикулярно листу происходит испускание оптического пучка 84 МОЛ. Для регулирования градиентного магнитного поля, создаваемого в пространстве 50 улавливания и вокруг него, подмагничивающая катушка 234 расположена с центром в пространстве 50 улавливания. Подмагничивающая катушка 234 включает в себя: пару круглых катушек 234а Гельмгольца, обращенных друг к другу вдоль оси пучка; пару квадратных катушек 234b Гельмгольца, обращенных друг к другу вдоль оси X; и пару квадратных катушек 234 с Гельмгольца, обращенных друг к другу вдоль оси Y. Подмагничивающая катушка 234 корректирует градиентное магнитное поле до желаемого распределения путем регулирования составляющей в виде постоянного члена или пространственного производного члена первого порядка посредством катушек в каждой оси.

[0107] В оси X, проходящей через пространство 50 улавливания, происходит испускание пучка 80 света оптической решетки. Резервуар-криостат 54, содержащий пространство 52 часового перехода, расположен на пути пучка 80 света оптической решетки. Катушка 230 коррекции магнитного поля в трех осях расположена с центром в пространстве 52 часового перехода вокруг резервуара-криостата 54. Катушка 230 коррекции магнитного поля в трех осях включает в себя: группу 230b катушек, плоскость которой содержит нормаль, параллельную оси Z; и две группы катушек 230а и 230 с, плоскости которых содержат нормаль, перпендикулярную оси Z, и которые расположены с наклоном от оси X и оси Y на 45 градусов. То есть катушка 230 коррекции магнитного поля в трех осях находится в состоянии, в котором кубическая форма вдоль оси X, оси Y и оси Z повернута вокруг оси Z на 45 градусов.

[0108] Катушка 230 коррекции магнитного поля в трех осях оперта на фланцы 44а и 48а, представляющие собой опорные элементы, на которые оперто устройство МОЛ. Поэтому катушка 230 коррекции магнитного поля в трех осях должна быть размещена вблизи пространства 50 улавливания в центре устройства МОЛ. При этом катушка 230 коррекции магнитного поля в трех осях должна быть размещена так, чтобы предотвратить создание помех для оптических пучков 86а и 86b МОЛ, проходящих через пространство 50 улавливания. Таким образом, катушка 230 коррекции магнитного поля в трех осях расположена с образованием определенной формы вдоль оси Z и оптических пучков 86а и 86b МОЛ.

[0109] Катушка 230 коррекции магнитного поля в трех осях включает в себя катушку Гельмгольца и не являющуюся катушкой Гельмгольца катушку в направлении каждой из осей. Это позволяет обеспечить выравнивание магнитного поля в большом пространстве, включающее в себя коррекцию пространственных производных членов более высокого порядка. Соответственно, магнитное поле также можно корректировать с высокой точностью в направлении оси X, т.е. в направлении пучка 80 света оптической решетки.

[0110] Следует отметить, что катушка 230 коррекции магнитного поля в трех осях не заключает в себя пространство 50 улавливания. Это не позволяет корректировать магнитное поле в пространстве 50 улавливания. Поэтому, как раскрыто выше, в пространстве 50 улавливания установлена подмагничивающая катушка 234, корректирующая градиентное магнитное поле.

[0111] ФИГ. 20 и 21 иллюстрируют пример катушки 230 коррекции магнитного поля в трех осях, образованной квадратными катушками. При этом возможно применение катушек иных форм, например, круглых катушек, вместо квадратных катушек. Например, возможно применение цилиндрической катушки 96 коррекции магнитного поля в трех осях с ФИГ. 5-11.

[0112] Катушка коррекции магнитного поля в трех осях может быть установлена как в положении вблизи пространства 52 часового перехода, так и в положении по периметру внутренней стенки основного корпуса 22. Например, катушка Гельмгольца может быть установлена по периметру внутренней стенки основного корпуса 22, а не являющаяся катушкой Гельмгольца катушка может быть установлена в положении вблизи пространства 52 часового перехода. Установка не являющейся катушкой Гельмгольца катушки в положении вблизи пространства 52 часового перехода позволяет без труда корректировать магнитное поле большой кривизны.

[0113] (4) Регулирование катушки коррекции магнитного поля

Ниже раскрыто регулирование магнитного поля катушкой коррекции магнитного поля в трех осях. Для коррекции магнитного поля, осуществляют периодическое наблюдение за распределением магнитного поля вокруг пространства 52 часового перехода и, при выявлении неоднородного распределения магнитного поля, осуществляют управление токами через катушку 96 коррекции магнитного поля в трех осях для устранения такого распределения магнитного поля. Наблюдение за распределением магнитного поля осуществляют путем перемещения популяции атомов, удерживаемой в оптической решетке, посредством подвижной оптической решетки. За счет данных операций, реализуют ситуацию, в которой отдельные атомы, входящие в группу атомов, всегда находятся в нулевом магнитном поле.

[0114] ФИГ. 23А и 23 В схематически иллюстрируют процесс регулирования катушки коррекции магнитного поля в трех осях. ФИГ. 23А изображает состояние перемещения популяции атомов 240, удерживаемой в подвижной оптической решетке, вдоль оси X. ФИГ. 23 В иллюстрирует связь между флуоресцентным переходом и часовым переходом.

[0115] На ФИГ. 23А показано, что популяцию атомов 240 удерживают в решетках, последовательно расположенных в направлении оси X с определенной пространственной протяженностью. На данной схеме, характерные положения по оси X координат, где происходит перемещение популяции атомов 240, представлены в виде положения Х1, положения Х2, положения Х3, положения Х4 и положения Х5. Данные положения в пространстве 242 коррекции заданы для коррекции магнитного поля. Пространство 242 коррекции задано с широкими пределами, включающим в себя пространство 52 часового перехода, где происходит фактическое измерение. Данный вариант осуществления содержит одномерную решетку, при этом оптическая решетка проходит в направлении оси X, а популяция атомов 240 расположена в области, проходящей в направлении оси X. Намерение, в частности, состоит в том, чтобы с высокой точностью сводить до нуля магнитное поле в направлении оси X. Пространство 242 коррекции задано с пределами в направлении оси X. Следует отметить, что, если оптическая решетка сформирована в двух измерениях, желательно, чтобы было задано пространство коррекции, полученное путем расширения пространства 52 часового перехода в направлении двух измерений. Если оптическая решетка сформирована в трех измерениях, желательно, чтобы было задано пространство коррекции, полученное путем расширения пространства 52 часового перехода в направлении трех измерений.

[0116] В каждом из положений перемещаемого пространства 242 коррекции, популяцию атомов 240 облучают лазерным светом для возбуждения часового перехода, и происходит возбуждение часового перехода. Качают частоту излучения лазерного света и измеряют частоту часового перехода в каждом положении. Для наблюдения за скоростью возбуждения часового перехода используют способ «квантовых скачков» («electron shelving»). Способ «квантовых скачков» предусматривает возбуждение часового перехода с последующим перемещением атомов в пространство 243 наблюдения флуоресценции. Как видно из ФИГ. 23 В, испуская свет флуоресцентного перехода, атомы испускают флуоресцентное излучение 244 в зависимости от скорости возбуждения. Флуоресцентное излучение наблюдают с помощью оптического приемника 246. На часовой переход влияет зеемановское расщепление, зависящее от интенсивности магнитного поля в каждом положении. В результате получают распределение магнитного поля в каждом положении на основе информации о зеемановском расщеплении. В нижней части ФИГ. 23А показано полученное таким образом распределение частот. Данный способ позволяет измерять магнитное поле даже в таком месте, где невозможно наблюдать какое-либо флуоресцентное излучение (в криоголовке и т.п.). Вместо способа «квантовых скачков», для измерения скорости возбуждения часового перехода возможно применение способа неразрушающе го измерения, предусматривающего измерение фазовых сдвигов атомов.

[0117] ФИГ. 24 и 25 представляют собой схемы последовательности, иллюстрирующие способы коррекции магнитного поля катушкой коррекции магнитного поля в трех осях. Сначала, согласно способам на ФИГ. 24, осуществляют калибровку. Калибровка включает в себя этапы, на которых останавливают токи во всех катушках, образующих катушку коррекции магнитного поля в трех осях (устанавливают на 0 А) и измеряют распределения магнитного поля в трех осевых направлениях (S10). Магнитное поле, например, магнитные поля в трех осевых направлениях, измеряют с помощью магнитного датчика, в частности - малогабаритной катушки или элемента на эффекте Холла. Измеренное магнитное поле отражает значение фона в состоянии, когда катушка коррекции магнитного поля в трех осях не задействована. Далее возбуждают течение токов одинаковой величины (1 А на ФИГ.24) через все катушки (n катушек) и измеряют распределения магнитного поля в трех осевых направлениях с помощью датчика магнитного поля или чего-либо подобного (S12 - S18). Вычтя фоновое магнитное поле из полученного распределения магнитного поля, можно получить базовое магнитное поле, создаваемое током силой 1 А в каждой катушке.

[0118] Калибровка позволяет измерять магнитное поле пространства 242 коррекции. Однако пространство 242 коррекции расположено в резервуаре-криостате 54. Следовательно, в некоторых случаях могут возникнуть затруднения с установкой магнитного датчика. Поэтому магнитное поле можно измерять в непосредственной близости от пространства 242 коррекции и оценивать магнитное поле на основе результата моделирования в комбинации с измерением. Магнитное поле можно измерять в атмосфере, а не в вакууме. Так можно оценить базовое распределение магнитного поля, создаваемого каждой катушкой катушки коррекции магнитного поля в трех осях при силе тока 1 А. В принципе, этого достаточно для осуществления калибровки на стадии создания физической части 12.

[0119] Далее, согласно способам на ФИГ. 25, корректируют магнитное поле. Сначала, как раскрыто выше, перемещают популяцию атомов 240 посредством подвижной оптической решетки и измеряют частоту часового перехода в каждом положении в пространстве 242 коррекции (S20). Оценивают эффект зеемановского расщепления и, тем самым, получают распределение магнитного поля в пространстве 242 коррекции (S22). Распределение магнитного поля получают в виде абсолютного значения магнитного поля.

[0120] Затем определяют ток, соответствующий магнитному полю, подлежащему коррекции каждой из катушек, каким-либо способом оптимизации, например - способом наименьших квадратов (S24). То есть получают коэффициент суперпозиции, при котором магнитное поле, созданное в пространстве 242 коррекции, является однородно нулевым при суперпозиции базовых магнитных полей, создаваемых соответствующими катушками. Следует отметить, что, как раскрыто выше, в случае применения и катушки Гельмгольца, и не являющейся катушкой Гельмгольца катушки, сначала получают оптимальные коэффициенты суперпозиции для пространственных производных членов более высокого порядка, создаваемых не являющейся катушкой Гельмгольца катушкой, способом наименьших квадратов или аналогичным способом. Далее получают оптимальную суперпозицию для постоянного члена и пространственного производного члена первого порядка, создаваемых катушкой Гельмгольца, способом наименьших квадратов или аналогичным способом. Это упрощает вычисление и повышает его точность. Полученные коэффициенты суперпозиции отражают направление и величину тока, который должен течь в каждую из катушек. Возбуждают течение полученных токов в катушку коррекции магнитного поля в трех осях, тем самым обеспечивая возможность коррекции магнитного поля в трех осях (S26).

[0121] Коррекцию, проиллюстрированную на ФИГ. 25, необязательно часто выполнять в нормальном режиме, в котором изменения магнитного поля невелики. Например, в случае неоднократного измерения часового перехода в пространстве 52 часового перехода, достаточно осуществлять коррекцию, проиллюстрированную на ФИГ. 25, через каждое заранее определенное количество раз. Предполагается, что, при измерении часового перехода в пространстве 52 часового перехода, можно всякий раз проверять величину зеемановского расщепления, и при достижении или превышении заранее определенного значения его величины можно осуществить коррекцию, проиллюстрированную на ФИГ. 25.

[0122] Если магнитное поле катушки коррекции магнитного поля в трех осях корректируют в пределах пространства 242 коррекции, ожидается, что магнитное поле пространства 52 часового перехода будет стабильно равномерно сведено до нуля, в отличие от случая, в котором коррекцию осуществляют в пределах пространства 52 часового перехода. Например, можно предположить, что из-за мелкомасштабных возмущений, например - небольшой флуктуации магнитного поля, погрешность измерения магнитного поля и погрешность базового магнитного поля каждой катушки оказывают влияние в случае, когда только узкое пространство, например - пространство 52 часового перехода, принято в качестве целевого. На практике, в одном эксперименте в качестве целевого было принято пространство 242 коррекции и коррекцию осуществляли в нем, в результате чего был получен результат повышенной точности.

[0123] В примерах на ФИГ. 23А и 25, с помощью подвижной оптической решетки, популяцию атомов 240 перемещают в каждое положение в пространстве 242 коррекции. При этом ФИГ. 26 схематически иллюстрирует пример измерения распределения магнитного поля в пространстве 242 коррекции в один период времени.

[0124] На ФИГ. 26, популяцию 250 атомов удерживают в оптической решетке по всей площади пространства 242 коррекции. Пучки 252а, 252b, 252 с, 252d и 252е флуоресцентного излучения популяции 250 атомов с запечатленной пространственной информацией принимают в один период времени посредством камеры 254 на приборах с зарядовой связью (ПЗС-камера) и получают частоты. Таким образом, распределение магнитного поля пространства 242 коррекции получают незамедлительно.

[0125] (5) Индивидуальная катушка компенсации магнитного поля Как раскрыто выше в разделе (1), для элемента Пельтье (холодильное устройство 58), представляющего собой мощное токовое устройство, установлена индивидуальная катушка 102 компенсации магнитного поля для холодильного устройства с возможностью компенсации магнитного поля в пространстве 52 часового перехода. Для нагревателя атомной печи 40 установлена индивидуальная катушка 104 компенсации магнитного поля для атомной печи с возможностью компенсации магнитного поля в пространстве 52 часового перехода. Если компенсацию сильного паразитного магнитного поля от мощного токового устройства катушкой коррекции магнитного поля в трех осях осуществляют целиком, необходимо увеличить кратность катушки коррекции магнитного поля в трех осях и ток. Поэтому целесообразно установить индивидуальные катушки компенсации магнитного поля для компенсации указанного магнитного поля. В данном случае подробно раскрыт пример индивидуальной катушки 102 компенсации магнитного поля для холодильного устройства.

[0126] ФИГ. 27 - схема примера конфигураций резервуара-криостата 54, теплового соединительного элемента 56, холодильного устройства 58 и индивидуальной катушки 102 компенсации магнитного поля для холодильного устройства. Резервуар-криостат 54 - это полый компонент, заключающий в себе пространство 52 часового перехода. Хотя это не показано, вдоль оси X на стеночной части резервуара-криостата 54 выполнено отверстие с возможностью прохождения внутри него света оптической решетки. Резервуар-криостат 54 выполнен из бескислородной меди высокой теплопроводности или из чего-либо подобного.

[0127] Тепловой соединительный элемент 56 прикреплен к резервуару-криостату 54. Тепловой соединительный элемент 56 представляет собой элемент, образующий опорную конструкцию, на которую оперт резервуар-криостат 54, а также тракт отвода тепла от резервуара-криостата 54. Тепловой соединительный элемент 56 также выполнен из бескислородной меди высокой теплопроводности или из чего-либо подобного.

[0128] Холодильное устройство 58 включает в себя элемент 58а Пельтье, панель 58b радиатора, теплоизоляционный элемент 58 с и пермаллоевые магнитные экраны 58d и 58е. Элемент 58а Пельтье соединен с тепловым соединительным элементом 56 и отводит тепло от теплового соединительного элемента 56 с текущим через него током. Панель 58b радиатора - элемент, выполненный из бескислородной меди высокой теплопроводности или из чего-либо подобного. Панель 58b радиатора расположена на наружной стенке вакуумной камеры 20 и излучает тепло, переданное от элемента 58а Пельтье, за пределы вакуумной камеры 20.

[0129] Теплоизоляционный элемент 58 с обеспечивает теплоизоляцию между пермаллоевым магнитным экраном 58d и тепловым соединительным элементом 56. Теплоизоляционный элемент 58 с состоит из вещества, например, кремнезема, низкой теплопроводности, и выполнен в форме сферы для сокращения количества точек соприкосновения между пермаллоевым магнитным экраном 58d и тепловым соединительным элементом 56. Пермаллоевый магнитный экран 58е представляет собой магнитный экран и выполнен из пермаллоя, обладающего высокой теплопроводностью и проницаемостью. Пермаллоевый магнитный экран 58е расположен между элементом 58а Пельтье и панелью 58b радиатора и передает тепло от элемента 58а Пельтье панели 58b радиатора.

[0130] Датчик 260 температуры, включающий в себя термопару, терморезистор или нечто подобное, установлен в резервуаре-криостате 54 и вводит измеренную температуру Т1 в управляющее устройство 262. Датчик температуры 264 установлен на панели 58b радиатора или вблизи нее и вводит измеренную температуру Т2 в управляющее устройство 262.

[0131] Управляющее устройство 262 регулирует ток для ограничения температуры Т1 резервуара-криостата 54 определенной низкой температурой (например, 190К). Регулирование осуществляют, например, по способу ПИД (пропорционально-интегрально-дифференциального) регулирования, учитывая также температуру Т2 на стороне панели 58b радиатора. Возбуждают поток определенного тока в элемент 58а Пельтье по токопроводящей дорожке 266.

[0132] Элемент 58а Пельтье - это термоэлектрический элемент, перемещающий тепло в зависимости от протекающего тока. Возбуждая поток тока, элемент 58а Пельтье отводит тепло от теплового соединительного элемента 56 (и от резервуара-криостата 54, соединенного с тепловым соединительным элементом 56) на стороне низкой температуры и сбрасывает тепло на пермаллоевый магнитный экран 58е (и панель 58b радиатора, связанную с пермаллоевым магнитным экраном 58е) на стороне высокой температуры.

[0133] Через элемент 58а Пельтье пропускают поток большой силы, например, несколько ампер. Поэтому возникает сильное магнитное поле. Большая часть элемента 58а Пельтье закрыта пермаллоевым магнитным экраном 58d и пермаллоевым магнитным экраном 58е, выполненными из материала с высокой магнитной проницаемостью. Как следствие, большая часть создаваемого магнитного поля протекает в этих элементах и не утекает наружу. При этом, учитывая теплопередачу, между тепловым соединительным элементом 56 и элементом 58а Пельтье не может быть создано магнитное поле. Соответственно, возникающее магнитное поле 270 является паразитным. Паразитное магнитное поле 270 возмущает магнитное поле в пространстве 52 часового перехода в резервуаре-криостате 54.

[0134] В данном варианте осуществления индивидуальная катушка 102 компенсации магнитного поля для холодильного устройства установлена у теплового соединительного элемента 56, образуя проходной участок, в котором магнитное поле не может быть экранировано. Индивидуальная катушка 102 компенсации магнитного поля для холодильного устройства генерирует компенсирующее магнитное поле 272 во время протекания тока.

[0135] Ток направляют в индивидуальную катушку 102 компенсации магнитного поля для холодильного устройства по токопроводящей дорожке 268, являющейся ответвлением токопроводящей дорожки 266. То есть элемент 58а Пельтье и индивидуальная катушка 102 компенсации магнитного поля для холодильного устройства связаны в том смысле, что они параллельно соединены с одной и той же токопроводящей дорожкой. Можно предположить, что электрическое сопротивление элемента 58а Пельтье и электрическое сопротивление индивидуальной катушки 102 компенсации магнитного поля для холодильного устройства имеют постоянные значения в температурных условиях, где происходит измерения, хотя данные значения претерпевают небольшие изменения. Следовательно, распределение тока, текущего от регулирующего устройства 262 в токопроводящую дорожку 266, в элемент 58а Пельтье и индивидуальную катушку 102 компенсации магнитного поля для холодильного устройства происходит в постоянных пропорциях.

[0136] Когда возрастает ток, текущий через элемент 58а Пельтье, ток, текущий через индивидуальную катушку 102 компенсации магнитного поля для холодильного устройства, возрастает пропорционально. Поэтому, когда возрастает паразитное магнитное поле 270 от элемента 58а Пельтье, компенсирующее магнитное поле 272, создаваемое индивидуальной катушкой 102 компенсации магнитного поля для холодильного устройства, возрастает таким же образом. Индивидуальная катушка 102 компенсации магнитного поля для холодильного устройства сформирована с возможностью компенсации паразитного магнитного поля 270 в пространстве 52 часового перехода в резервуаре-криостате 54 (для создания магнитного поля одинаковой величины в противоположном направлении), когда по токопроводящей дорожке 266 течет ток определенной величины. Таким образом, даже в случае изменения тока, магнитное поле может быть компенсировано. Следует отметить, что токи текут также по токопроводящим дорожкам 266 и 268. Однако по токопроводящим дорожкам 266 и 268 текут токи в противоположных направлениях вблизи друг друга. Поэтому возникающее магнитное поле является слабым и не создает каких-либо проблем.

[0137] Указанное размещение токопроводящих дорожек 266 и 268 можно рассматривать как средство регулирования компенсационного тока для динамического изменения тока, текущего через индивидуальную катушку 102 компенсации магнитного поля для холодильного устройства, в зависимости от паразитного магнитного поля 270. Средство регулирования компенсационного тока может быть сформировано иным образом. В качестве примера можно привести вариант, в котором управляющее устройство 262 направляет поток тока, необходимый согласно расчету, через индивидуальную катушку 102 компенсации магнитного поля для холодильного устройства.

[0138] В примере на ФИГ. 27 предполагается, что индивидуальная катушка 102 компенсации магнитного поля для холодильного устройства образована одной катушкой, намотанной на тепловой соединительный элемент 56. В данной конфигурации, индивидуальная катушка 102 компенсации магнитного поля для холодильного устройства расположена в непосредственной близости от стенки вакуумной камеры 20, что позволяет избежать создания сложной конфигурации вокруг резервуара-криостата 54. При этом отсутствуют какие-либо особые ограничения касательно места установки индивидуальной катушки 102 компенсации магнитного поля для холодильного устройства. Например, она может быть установлена в непосредственной близости от резервуара-криостата 54. Установка индивидуальной катушки 102 компенсации магнитного поля для холодильного устройства в непосредственной близости от резервуара-криостата 54 позволяет уменьшить размеры индивидуальной катушки 102 компенсации магнитного поля для холодильного устройства и снизить энергопотребление.

[0139] Индивидуальная катушка 102 компенсации магнитного поля для холодильного устройства может не быть образована одной катушкой и может быть образована несколькими катушками. В случае сложного распределения паразитного магнитного поля в пространстве 52 часового перехода, существует вероятность того, что применение нескольких катушек позволит относительно просто обеспечить компенсацию.

[0140] Токовое устройство, индивидуальная катушка компенсации магнитного поля и средство регулирования компенсационного тока образуют модуль компенсации магнитного поля. Модуль компенсации магнитного поля может обеспечить точную компенсацию магнитного поля. Поэтому данный модуль может найти применение в разнообразных устройствах, в том числе - в часах 10 на оптической решетке.

[0141] (6) Зеемановский замедлитель

ФИГ. 28 изображает виды в разрезе катушки 44 для зеемановского замедлителя и катушки 48 для устройства МОЛ. В иллюстрируемой катушке 44 для зеемановского замедлителя, катушка 282 намотана на продолговатый цилиндрический остов 280, расположенный соосно оси пучка. Полая часть остова вокруг центра представляет собой пространство, сквозь которое проходит атомный пучок 42 вдоль оси пучка.

[0142] С точки зрения функциональности, наибольшую часть катушки 282 составляет образующий катушку Зеемана убывающего типа участок 284, в котором число витков немного убывает в направлении от верхней к нижней по ходу оси пучка стороне. Самая нижняя сторона катушки 282 по ходу оси пучка и вокруг нее представляет собой образующий катушку МОЛ участок 286 с большим числом витков. Провода с изолированной жилой образующего катушку Зеемана участка 284 и образующего катушку МОЛ участка 286 непрерывно соединены друг с другом, при этом магнитное поле, создаваемое образующим катушку Зеемана участком 284, проходит в непосредственной близости от образующего катушку МОЛ участка 286, а магнитное поле, создаваемое образующим катушку МОЛ участком 286 проходит ниже по ходу от образующего катушку Зеемана участка 284. Поэтому следует отметить, что границу между образующим катушку Зеемана участком 284 и образующим катушку МОЛ участком 286 невозможно четко определить.

[0143] На верхней по ходу оси пучка стороне остова 280 расположен дискообразный верхний по ходу фланец 288, радиус которого больше радиуса части с максимальным диаметром образующего катушку Зеемана участка 284. Верхний по ходу фланец 288 прикреплен к цилиндрической стенке 32 выступающей части 30 вакуумной камеры 20. Опора зеркала (не показана) прикреплена к передней части верхнего по ходу фланца 288. Оптическое зеркало 76 прикреплено к дальнему концу опоры зеркала.

[0144] На нижней по ходу оси пучка стороне остова 280 сформированы два круглых кольцеобразных нижних по ходу фланца 290 и 292, по диаметру по существу идентичные образующему катушку МОЛ участку 286. Нижний по ходу фланец 290 выполнен в форме полукруглого кольца, утолщенного в направлении вдоль оси пучка и расположенного по периметру границы между образующим катушку Зеемана участком 284 и образующим катушку МОЛ участком 286. Нижний по ходу фланец 292 выполнен в форме полукруглого кольца, относительно тонкого в направлении вдоль оси пучка, и расположен ниже по ходу от образующего катушку МОЛ участка 286. Верхние части нижних по ходу фланцев 290 и 292 прикреплены к верхнему опорному элементу 312, а нижние части фланцев прикреплены к нижнему опорному элементу 314. Верхний опорный элемент 312 и нижний опорный элемент 314 прикреплены к задней круговой стенке 28 основного корпуса 22 вакуумной камеры 20.

[0145] Катушка 48 для устройства МОЛ расположена ниже по ходу от катушки 44 для зеемановского замедлителя на предварительно заданном расстоянии. Катушка 302 МОЛ в катушке 48 для устройства МОЛ намотана на короткий цилиндрический остов 300, расположенный соосно оси пучка. На верхней по ходу оси пучка стороне остова 300 расположен тонкий круглый кольцеобразный фланец 304, по диаметру по существу идентичный катушке 302 МОЛ. На нижней по ходу оси пучка стороне остова 300 расположен относительно толстый круглый кольцеобразный фланец 306, по диаметру по существу идентичный катушке 302 МОЛ. Верхние части фланцев 304 и 306 прикреплены к верхнему опорному элементу 312 и зафиксированы на нем.

[0146] Остов 280, верхний по ходу фланец 288 и нижние по ходу фланцы 290 и 292 в катушке 44 для зеемановского замедлителя выполнены из меди или аналогичного вещества с высокой теплопроводностью и низкой проницаемостью. Остов 280, верхний по ходу фланец 288 и нижние по ходу фланцы 290 и 292 соединены друг с другом сваркой для обеспечения высокой прочности и их непосредственного соприкосновения.

[0147] В катушке 44 для зеемановского замедлителя, большая часть катушки намотана на верхней по ходу оси пучка стороне. Верхняя по ходу сторона по весу больше нижней по ходу стороны. Соединение верхнего по ходу фланца 288 с цилиндрической стенкой 32 выступающей части 30 вакуумной камеры 20 обеспечивает устойчивое расположение катушки 44 для зеемановского замедлителя в вакуумной камере 20.

[0148] Тепло в катушке 44 для зеемановского замедлителя генерирует ток, текущий через катушку 282. Вакуумная камера 20 находится в состоянии вакуума. В отличие от атмосферы, не происходит теплопередача через газ. Поэтому в катушке 44 для зеемановского замедлителя имеет место слабый эффект охлаждения под действием излучения абсолютно черного тела. При этом отвод тепла от катушки 282 должен происходить, в основном, путем теплопередачи посредством твердого тела. Остов 280 находится в соприкосновении с катушкой 282, и происходит эффективная передача тепла от катушки 282. Верхний по ходу фланец 288 и нижние по ходу фланцы 290 и 292 имеют большую площадь соприкосновения с катушкой 282 и отводят тепло от катушки 282. На ФИГ.2 показано, что верхний по ходу фланец 288 соединен с охладителем 92 для зеемановского замедлителя у цилиндрической стенки 32 выступающей части 30. В охладителе 92 для зеемановского замедлителя происходит циркуляция охлаждающей воды в трубке водяного охлаждения, выполненной из меди или аналогичного вещества, и, тем самым, охлаждение верхнего по ходу фланца 288. Это предотвращает чрезмерное возрастание температуры катушки 44 для зеемановского замедлителя.

[0149] Остов 300 и фланцы 304 и 306 катушки 48 для устройства МОЛ также имеют высокие показатели теплопроводности и выполнены из меди или аналогичного вещества с низкой проницаемостью. Остов 300 и фланцы 304 и 306 соединены друг с другом сваркой для обеспечения высокой прочности и их непосредственного соприкосновения. Катушка 302 МОЛ катушки 48 для устройства МОЛ по размеру меньше и по весу легче катушки 282 катушки 44 для зеемановского замедлителя. Катушка 48 для устройства МОЛ в целом также имеет малый вес. Соответственно, катушка 48 для устройства МОЛ прочно прикреплена к задней круговой стенке 28 посредством верхнего опорного элемента 312, к которому неподвижно прикреплены фланцы 304 и 306.

[0150] Ток, направляемый для протекания в катушке 302 МОЛ катушки 48 для устройства МОЛ слабее, а количество генерируемого в ней тепла меньше, чем в катушке 282 катушки 44 для зеемановского замедлителя. Периферийные участки катушки 302 МОЛ в трех направлениях катушки 48 для устройства МОЛ заключены в пределах остова 300 и фланцев 304 и 306. Поэтому передача тепла, генерируемого катушкой 302 МОЛ, охладителю 94 для устройства МОЛ происходит через верхний опорный элемент 312. Предполагается, что для охладителя 94 для устройства МОЛ предусмотрена схема охлаждения. При этом, если количество подлежащего отводу тепла невелико, возможно применение воздушной схемы охлаждения.

[0151] В примере на ФИГ. 28 число витков катушки 282 убывает в целом монотонно. При этом, в частности, создают неровности в направлении оси пучка. Одна из целей создания таких неровностей состоит в обеспечении желаемой напряженности магнитного поля в конкретном положении на оси пучка. Например, в пространстве 50 улавливания, где происходит улавливание атомов, магнитное поле должно быть нулевым. Другая цель может состоять в применении конфигурации, при которой не возникает магнитное поле в положениях, где магнитное поле не нужно с точки зрения энергосбережения. Достаточно того, что катушка 44 для зеемановского замедлителя генерирует магнитное поле, необходимое для замедления атомов или удержания атомов. Одна из причин для создания неровностей может заключаться в потребности в механической опоре или в тепловом излучении. Вес катушки тем больше, чем больше число витков. Поэтому возникают трудности с ее опиранием. Кроме того, возрастает выброс тепла от катушки. В связи с этим, может быть увеличено число витков катушки на участке, удобном для опирания, или участке с высокой эффективностью теплового излучения. В примере на ФИГ. 28 катушка 282 катушки 44 для зеемановского замедлителя выполнена в относительно выпуклой форме с большим числом витков на участке, находящемся в соприкосновении с верхним по ходу фланцем 288, и в относительно вогнутой форме с относительно небольшим числом витков на нижней по ходу стороне. Соответственно, происходит перемещение барицентра катушки 44 для зеемановского замедлителя в сторону верхнего по ходу фланца 288, при этом верхний по ходу фланец 288 обеспечивает прочную фиксацию. Площадь соприкосновения между катушкой 282 и верхним по ходу фланцем 288 является большой, при этом обеспечена эффективная теплопередача от катушки 282 верхнему по ходу фланцу 288.

[0152] Далее, на примере ФИГ. 29, описана полость в катушке. ФИГ. 29 изображает виды в разрезе верхних частей двух катушек 320 и 330 Зеемана. В катушке 320 Зеемана число витков монотонно убывает в направлении оси пучка, включающем в себя участок 322. При этом катушка 330 Зеемана содержит локально малое число витков на участке 332, именуемом «полость». При этом катушка 330 Зеемана содержит локально большое число витков перед участком 332 и после него в направлении оси пучка. Таким образом, распределение магнитного поля, создаваемого катушкой 330 Зеемана в целом по существу равно распределению магнитного поля, создаваемого катушкой 320 Зеемана.

[0153] Форму, которая должна быть придана катушке в зоне полости и вокруг нее, можно определить теоретическим путем. Распределение магнитного поля, создаваемого элементом узла, подчиняется закону Био - Савара. Задачу преобразования распределения магнитного поля в распределение тока можно решать способом обратной свертки или как обратную задачу в общей перспективе. Способ получения решения с минимальной токопроводящей дорожкой через обратную задачу описан, например, в документе Mansfield Р, Grannell РК. "NMR diffraction in solids." J Phys С: Solid State Phys 6:L422-L427, 1973 (Мэнсфилд, П., Грэннел, П.К., «ЯМР дифракция в твердых телах», Журнал J Phys С: Solid State Phys6:L422-L427, 1973). При этом очевидно, что наличие нескольких путей возможно только при отсутствии ограничения по минимальному току. На ФИГ. 29 показано, что, если решением с минимальной токопроводящей дорожкой, соответствующим желаемому распределению магнитного поля, является катушка 320 Зеемана, то катушка 330 Зеемана с повышенной плотностью тока вокруг полости также могла быть создавать желаемое распределение магнитного поля.

[0154] В случае катушки 282 на ФИГ. 28, нижний по ходу фланец 290 расположен в середине катушки 282. Это означает, что нижний по ходу фланец 290 расположен у большой полости. Число витков, выполненных перед нижним по ходу фланцем 290 и после него в направлении пучка в данной конфигурации, больше, чем в случае без нижнего по ходу фланца 290, что устраняет или смягчает отрицательные воздействия нижнего по ходу фланца 290.

[0155] ФИГ. 30 изображает распределение магнитного поля у катушки 44 для зеемановского замедлителя и катушки 48 для устройства МОЛ. По оси х указано положение на оси пучка. Исходная точка соответствует пространству 50 улавливания. По оси у указана интенсивность магнитного поля на оси пучка. Катушка 44 для зеемановского замедлителя и катушка 48 для устройства МОЛ сформированы симметрично относительно оси пучка. Поэтому магнитное поле на оси пучка имеет только составляющую в направлении оси пучка. На оси пучка указано положение катушки 282 катушки 44 для зеемановского замедлителя и положение катушки 302 МОЛ катушки 48 для устройства МОЛ. Точками на графике обозначены вычисленные значения магнитного поля. Тонкими линиями обозначено значение магнитного поля, идеальное для замедления атомов в сторону пространства 50 улавливания зеемановским замедлителем.

[0156] Магнитное поле становится максимальным немного ниже по ходу от конца катушки 282 на верхней по ходу стороне. На несколько более верхней по ходу стороне от положения максимального значения происходит резкое снижение значения магнитного поля. На еще более верхней по ходу стороне, значение постепенно приближается к нулю. Идеальное магнитное поле имеет распределение, при котором магнитное поле за пределами катушки 282 становится нулевым и не происходит утечка магнитного поля наружу. При этом процесс возникновения магнитного поля под действием тока имеет пространственную протяженность. Например, в случае отсутствия противоположно направленной катушки, компенсирующей (гасящей) внешнее магнитное поле, магнитное поле за пределами катушки 282 не может быть нулевым.

[0157] На нижней по ходу стороне от положения с магнитным полем максимального значения, магнитное поле монотонно убывает. Имеются случаи небольшой неоднородности числа витков катушки, как раскрыто выше. Монотонно убывающее магнитное поле для зеемановского замедлителя возникает под действием окружающей катушки. Магнитное поле с градиентом по существу совпадает с идеальным распределением магнитного поля для зеемановского замедлителя и указывает на устойчивое замедление атомов в направлении к пространству 50 улавливания.

[0158] Перед концом нижней по ходу стороны катушки 282 происходит резкое убывание магнитного поля. Образующий катушку МОЛ участок 286 вблизи него имеет большое число витков. На более нижней по ходу стороне не расположена какая-либо катушка. Соответственно, значение магнитного поля быстро убывает.

[0159] Магнитное поле убывает по существу с постоянным наклоном и становится нулевым в пространстве 50 улавливания. Кроме того, магнитное поле убывает с тем же наклоном и приобретает минимальное значение (отрицательное значение стало самым стойким) возле катушки 302 МОЛ катушки 48 для устройства МОЛ. Это обусловлено тем, что катушка 302 МОЛ побуждает ток течь в направлении, противоположном катушке 282. Участок в пределах от участка возле образующего катушку МОЛ участка 286 катушки 282 до участка приблизительно возле катушки 302 МОЛ образует катушку Гельмгольца. Таким образом, направление потока тока через катушку 302 МОЛ в противоположном направлении позволяет создать магнитное поле с постоянным наклоном. Несмотря на то, что это не показано, магнитное поле с постоянным наклоном также создано в направлении, перпендикулярном оси пучка. Градиентное магнитное поле, формируемое устройством МОЛ, облучают оптические пучки МОЛ в соответствующих трех осях. Это обеспечивает возможность улавливания атомов в пространстве 50 улавливания в исходной точке. Магнитное поле на нижней по ходу стороне катушки 302 МОЛ постепенно приближается к нулю.

[0160] Как раскрыто выше, катушка 44 для зеемановского замедлителя и катушка 48 для устройства МОЛ установлены в комбинации друг с другом, что позволяет сократить длину в направлении оси пучка по сравнению со случаем, в котором зеемановский замедлитель и устройство МОЛ установлены по отдельности. Длина катушки в целом также может быть сокращена, что может способствовать энергосбережению и снижению образования тепла.

[0161] Следует отметить, что, в случае наличия фонового магнитного поля, имеет место отклонение положения, в котором магнитное поле является нулевым, от пространства 50 улавливания. Поэтому в процессе улавливания атомов, катушку 96 коррекции магнитного поля в трех осях или подмагничивающую катушку для коррекции градиентного магнитного поля регулируют, тем самым обеспечивая возможность генерирования компенсирующего магнитного поля, гасящего фоновое магнитное поле вокруг пространства 50 улавливания.

[0162] Далее, с отсылкой к ФИГ. 31А и 32 В раскрыт пример катушки 340 возрастающего типа для зеемановского замедлителя. ФИГ. 31А - вид в разрезе, иллюстрирующий состояние до прикрепления катушки 340 для зеемановского замедлителя внутри вакуумной камеры 20. ФИГ. 31 В - вид в разрезе, иллюстрирующий состояние после указанного прикрепления. Катушку 342 катушки 340 для зеемановского замедлителя на ФИГ. 31А образует образующий катушку Зеемана участок 344, в котором большая часть на верхней по ходу оси пучка стороне выполняет функцию катушки Зеемана. Самая нижняя по ходу сторона катушки 342 образует образующий катушку МОЛ участок 346, в которой объединены функция катушки Зеемана и функция катушки МОЛ. На образующем катушку Зеемана участке 344, число витков монотонно возрастает от конца верхней по ходу стороны к нижней по ходу стороне. Вблизи конца на нижней по ходу стороне вновь имеют место неоднородности, а затем число витков становится максимальным на самой нижней по ходу стороне. Для удобства участок с максимальным числом витков и его окрестности именуются «образующий катушку МОЛ участок 346». Как раскрыто выше, с точки зрения функциональности, данный участок также выполняет функцию катушки Зеемана.

[0163] Катушка 340 для зеемановского замедлителя содержит внутри себя остов. На конце на верхней по ходу стороне расположен фланец 350. В средней части катушки 342 вблизи конца на нижней по ходу стороне расположен фланец 352. На конце на нижней по ходу стороне расположен фланец 354. Фланцы 350, 352 и 354 приварены к остову.

[0164] К самому верхнему по ходу фланцу 350 прикреплена опора зеркала (не показана). К опоре зеркала неподвижно прикреплено оптическое зеркало 76.

[0165] Нижние по ходу фланцы 352 и 354 связаны друг с другом на участках, не совпадающих с остовом, и повышают прочность. Фланец 352 представляет собой большой диск, тонкий и с большим радиусом. Фланец 352 прикреплен к круглой кольцевой опоре 370, выполненной по форме кольца. Кольцо круглой кольцевой опоры 370 содержит внутри себя трубку 372 водяного охлаждения, по которой охлаждающая вода течет и охлаждает катушку 342 через фланец 352. Правая и левая балки 374 прикреплены к верхней части круглой кольцевой опоры 370. Правая и левая балки 376, также образующие трубки водяного охлаждения, прикреплены к нижней части круглой кольцевой опоры 370. Балки 374 и 376 прикреплены к задней круговой стенке 28 основного корпуса 22 вакуумной камеры 20 и обеспечивают опирание целиком всей части, содержащей катушку 340 для зеемановского замедлителя. Балки 374 и 376 образуют тракт отходящего тепла для передачи тепла катушки 342 задней круговой стенке 28. Следует отметить, что возможна циркуляция охлаждающей воды, текущей через балки 376, в панель 58b радиатора холодильного устройства 58.

[0166] Данная конфигурация предполагает прикрепление катушки 380 для устройства МОЛ к задней круговой стенке 28 с помощью обособленного опорного элемента. Предполагается, что катушку 340 для зеемановского замедлителя располагают вместе с катушкой 380 для устройства МОЛ с помощью механизма позиционирования.

[0167] ФИГ. 32 - схема, относящаяся к ФИГ. 30 и изображающая распределение магнитного поля в случае применения катушки 340 возрастающего типа для зеемановского замедлителя и катушки 380 для устройства МОЛ. Намагниченность постепенно возрастает от нижней по ходу стороны катушки 342 катушки 340 для зеемановского замедлителя и приобретает максимальное значение перед образующим катушку МОЛ участком 346. Данный рост намагниченности вполне совпадает с целевой кривой, необходимой для создания зеемановского замедлителя. На нижней по ходу стороне от положения с максимальным значением намагниченность резко падает. До и после пространства 50 улавливания, образующего исходную точку, намагниченность падает с положительной до отрицательной с по существу постоянным наклоном и становится нулевой в пространстве 50 улавливания. Магнитное поле достигает минимума вблизи катушки 380 для устройства МОЛ и далее постепенно приближается к нулю.

[0168] На участке, образующем устройство МОЛ до и после пространства 50 улавливания, наклон кривой магнитного поля становится крутым по сравнению со случаем убывающего типа на ФИГ. 30. Это обусловлено тем, что число витков катушки 346 МОЛ в катушке 342 является большим, при этом число витков обращенной к ней катушки 380 для устройства МОЛ также является большим. Крутой наклон кривой магнитного поля обеспечивает возможность улавливания атомов на коротком расстоянии в направлении оси пучка.

[0169] Длина катушки 340 возрастающего типа для зеемановского замедлителя на ФИГ. 32 может быть короче длины катушки 44 убывающего типа для зеемановского замедлителя на ФИГ. 30. Это обусловлено тем, что катушка возрастающего типа позволяет эффективно замедлять атомы. Катушка возрастающего типа обеспечивает возможность подавления магнитного поля, что необходимо для замедления атомов и экономии энергии по сравнению с катушкой убывающего типа.

[0170] При этом, в катушке 340 возрастающего типа для зеемановского замедлителя, сторона пространства 50 улавливания является более тяжелой. Поэтому трудно обеспечить опирание катушки в вакуумной камере 20. Катушка возрастающего типа содержит большее число витков на стороне пространства 50 улавливания. Как следствие, возникают проблемы, связанные с тем, что большое количество тепла образуется вокруг центра вакуумной камеры 20 и его трудно охладить. При этом, как раскрыто выше, катушка 340 для зеемановского замедлителя оперта вокруг центра вакуумной камеры 20 на круглую кольцевую опору 370 с функцией охлаждения. Поэтому данные проблемы не возникают.

[0171] Вариант прикрепления катушки 340 возрастающего типа для зеемановского замедлителя на ФИГ. 31А и 31 В приведен исключительно для примера. Возможно применения другого варианта. Модифицированный пример раскрыт с отсылкой к ФИГ. 33А и 33 В.

[0172] ФИГ. 33А представляет вид в аксонометрии, изображающий состояние до прикрепления катушки 390 для зеемановского замедлителя внутри вакуумной камеры 20. ФИГ. 33 В представляет вид в аксонометрии, изображающий состояние после прикрепления. Катушка 392 катушки 390 для зеемановского замедлителя намотана аналогично катушке 340 для зеемановского замедлителя. Конфигурация, включающая в себя остов и фланцы 394, 396 и 398, также почти аналогична. При этом в катушке 390 для зеемановского замедлителя фланец 396, расположенный вблизи нижнего конца в направлении пучка, имеет полукруглую форму, соответствующую по существу приблизительно нижней половине. Участок, на который оперт фланец 396, функционирует как по существу U-образная полукруглая кольцевая опора 400, полученная путем деления пополам круглого кольца. Полукруглая кольцевая опора 400 снабжена трубкой 402 водяного охлаждения.

[0173] В варианте на ФИГ. 33А и 33 В фланец 396 имеет полукруглую форму. Эффективность охлаждения в случае с аналогичной циркуляцией охлаждающей воды немного ниже. При этом в катушке 390 для зеемановского замедлителя над фланцем 396 имеется пространство. Это облегчает доступ в вакуумной камере 20 от оптического резонатора 46 в сторону атомной печи 40. Наличие пространства над полукруглой кольцевой опорой 400 облегчает извлечение оптического резонатора 46. Кроме того, так как протяженность трубки водяного охлаждения в вертикальном направлении уменьшена, можно легко предотвратить возмущение потока из-за конвекции в трубке водяного охлаждения. Следует отметить, что в поверхности фланца 396 на ФИГ. 33А и 33 В могут быть созданы соответствующие поры. В случае создания пор, падает эффективность теплопередачи, однако может быть обеспечено уменьшение массы. Аналогичным образом, в поверхности фланца 352 на ФИГ. 31А и 31 В могут быть выполнены соответствующие поры.

[0174] ФИГ. 34 - вид в разрезе катушки 410 для зеемановского замедлителя возрастающего типа по другому варианту осуществления. Катушка 410 для зеемановского замедлителя содержит остов 412 с толщиной, переменной в направлении пучка. Цилиндрический остов 412 имеет постоянный внутренний диаметр, однако его наружный диаметр постепенно убывает уступами в направлении сверху вниз по ходу пучка. Катушка 414, намотанная на остов 412, содержит большее число витков на нижней по ходу стороне в направлении оси пучка. Поэтому наружный диаметр катушки 414 по существу постоянен в направлении оси пучка.

[0175] В конфигурации на ФИГ. 34, возрастание наружного диаметра остова 412 увеличивает площадь соприкосновения остова 412 с катушкой 414. Это повышает эффективность теплопередачи от катушки 414 остову 412. Уступы 12 остова 4 обеспечивают возможность намотки провода с изолированной жилой, что облегчает монтаж катушки 414.

[0176] Следует отметить, что данный вариант осуществления может не быть ограничивающим; вместо круглого провода круглого сечения возможно применение прямоугольного плоского провода прямоугольного сечения в качестве провода с изолированной жилой в составе катушки 414, что позволяет дополнительно повысить эффективность теплопередачи остову 412 и т.п. Как раскрыто ниже, если периферийный участок катушки 414 укрыт теплопроводящим кожухом, а наружный диаметр катушки 414 является постоянным, это облегчает приведение кожуха в непосредственное соприкосновение с катушкой 414 и отвод тепла через кожух.

[0177] Выше был раскрыт пример установки зеемановского замедлителя в вакуумной камере 20. Создана схема охлаждения путем отвода джоулева тепла, создаваемого катушкой, что обеспечивает возможность термоустойчивой установки зеемановского замедлителя в вакуумной камере 20. Далее, в качестве другого примера, будет раскрыт пример герметизации катушки, частично или полностью, кожухом (т.е. заключение в оболочку).

[0178] ФИГ. 35А и 35 В представляют виды сбоку в разрезе, изображающие катушку 420 для зеемановского замедлителя и кожух 440. ФИГ. 35А изображает состояние до прикрепления кожуха 440 к катушке 420 для зеемановского замедлителя. ФИГ. 35В изображает состояние после прикрепления. Катушка 420 для зеемановского замедлителя представляет собой катушку убывающего типа, в которой число витков катушки постепенно убывает в направлении оси пучка.

[0179] Остов 422 катушки 420 для зеемановского замедлителя снабжен фланцем 424 на конце верхней по ходу оси пучка стороны, а также фланцем 426 в серединном положении на нижней по ходу стороне. Как и в раскрытом выше примере, остов 422 и фланцы 424 и 426 выполнены из меди или аналогичного вещества, обеспечивающего высокую теплопроводность. Наружные периферийные участки фланцев 424 и 426 снабжены уплотнительными элементами 428 и 430 соответственно, выполненными из индия. Уплотнительные элементы 428 и 430 выполнены в форме кольцеобразной относительно тонкой пластины или толстого кольца. Индий обладает свойством, позволяющим обеспечить стабильное вакуумное уплотнение даже при больших перепадах температуры. Фланец 426 снабжен герметичным соединителем 432, представляющим собой стойкий к вакууму соединитель.

[0180] Катушка 434 намотана на остов 422 между фланцем 424 и фланцем 426. Катушка 436 намотана на нижней по ходу стороне фланца 426. Катушки 434 и 436, каждая по отдельности, сформированы из провода с изолированной жилой, содержащего медь, изолированную смолой. Катушка 434 и катушка 436 электрически связаны посредством герметичного соединителя 432.

[0181] Кожух 440 выполнен в форме цилиндра. Кожух 440 выполнен из меди, аналогично остову 422, фланцам 424 и 426 и катушкам 434 и 436, что предотвращает деформацию из-за термического расширения.

[0182] Кожух 440 установлен с возможностью создания укрытия от фланца 424 до фланца 426. То есть часть внутреннего периферийного участка верхнего по ходу конца кожуха 440 заключает в себе часть наружного периферийного участка фланца 424 и герметизирована уплотнительным элементом 428. Часть внутреннего периферийного участка нижнего по ходу конца кожуха 440 заключает в себе часть наружного периферийного участка фланца 426 и герметизирована уплотнительным элементом 430. Кожух 440 выполнен с возможностью наличия плюсового допуска по длине от фланца 424 до фланца 426, благодаря чему он может гарантированно заключать в себе оба фланца.

[0183] Беспрепятственное установление атмосферного давления в кожухе 440 возможно только в том случае, если уплотнительные элементы 428 и 430 могут гарантировать защиту. Например, в кожух может быть заключен воздух под атмосферным давлением, или возможно применение откачки до предварительного вакуума. Откачка до предварительного вакуума - это состояние создания разрежения с помощью турбонасоса или чего-либо подобного с заданным значением приблизительно 1-0,1 Па, например. В случае откачки внутреннего пространства кожуха 440 до предварительного вакуума, перепад давлений между пространствами внутри и снаружи кожуха 440 является малым в ситуации, когда вакуумная камера 20 находится в состоянии вакуума. Это позволяет надежно предотвратить отсоединение друг от друга поверхностей, уплотненных уплотнительными элементами 428 и 430.

[0184] Внутри кожуха 440 может быть заключен инертный газ, в частности азот или гелий. В качестве инертного газа выбирают газ с низкой способность вступать в реакцию со смолой, применяемой для катушки, когда температура катушки 434 является высокой. Давление инертного газа не ограничено какими-либо частными значениями и может представлять собой атмосферное давление или давление откачки до предварительного вакуума. Внутреннее пространство кожуха 440 может быть наполнено, например, легкой смолой, в частности - пеноуретаном. Это позволяет повысить прочность кожуха 440.

[0185] Температура катушки 420 для зеемановского замедлителя становится высокой под действием джоулева тепла во время подачи напряжения. Катушка 434 с большим числом витков генерирует больше джоулева тепла, чем катушка 436 с меньшим числом витков. Поэтому катушка 434 склонна к образованию высокой температуры. Когда температура возрастает, происходит выброс малого количества газа (именуемого «выделяющийся газ»), содержащегося в смоле провода с изолированной жилой в составе катушки 434. При этом, в катушке 420 для зеемановского замедлителя катушка 434 герметизирована остовом 422, фланцами 424 и 426 и кожухом 440. Поэтому никакое количество выделяющегося газа не утекает в вакуумную камеру 20. Это предотвращает возникновение ошибки часового перехода, которая в противном случае была бы спровоцирована выделяющимся газом. Следовательно, катушка 420 для зеемановского замедлителя, герметизированная кожухом 440, функционирует как катушка вакуумной установки с высокой пригодностью для применения в случае установки в вакууме.

[0186] Кожух 440 также образует среду теплопередачи между фланцем 424 и фланцем 426. То есть теплопередача между фланцем 424 и фланцем 426 происходит не только через остов 422, но и через кожух 440. Это также обеспечивает полезный эффект, состоящий в охлаждении катушек 434 и 436.

[0187] В приведенном выше описании предполагается, что кожух 440 укрывает наружные периферийные участки фланцев 424 и 426, но не находится в соприкосновении с катушкой 434. При этом кожух 440 может находиться в соприкосновении с частью наружной периферийной поверхности катушки 434 или со всей указанной поверхностью. В этом случае происходит передача тепла от катушки 434 непосредственно кожуху 440, что повышает эффективность теплоизлучения. В частности, если катушка 414 имеет постоянный наружный диаметр, как в случае катушки 414 на ФИГ. 34, можно без труда обеспечить непосредственное соприкосновение с внутренним периферийным участком кожуха 440. Если кожуху 440 трудно придать форму, обеспечивающую соприкосновение с наружной периферийной поверхностью катушки 434, между кожухом 440 и катушкой 434 может быть вставлен теплопроводящий элемент.

[0188] В варианте осуществления на ФИГ. 35А и 35 В катушка 434 не укрыта кожухом 440. Это обусловлено тем, что число витков катушки 434 мало, и необходимость борьбы с выбросом выделяющегося газа незначительна. Катушка 434 представляет собой участок, включающий в себя катушку МОЛ в составе устройства МОЛ, при этом оптический резонатор 46 и т.п. расположены в непосредственной близости от данного участка. Это позволяет избежать увеличения в диаметре из-за укрытия катушки 434 кожухом. При этом, если сопряжения с окружающими устройствами и компонентами можно избежать, вся часть, включающая в себя катушку 434, может быть укрыта кожухом и заключена в оболочку.

[0189] На ФИГ. 35А и 35 В приведен пример катушки убывающего типа 420 для зеемановского замедлителя. При этом, даже в случае катушки возрастающего типа, часть, включающая в себя участок с большим числом витков, может быть частично или полностью заключена в оболочку.

[0190] Следует отметить, что в приведенном выше описании предполагается, что кожух 440 находится в непосредственном соприкосновении с фланцами 424 и 426, снабженными индиевыми уплотнительными элементами 428 и 430, а его внутреннее пространство герметизировано. В качестве альтернативы, возможно применение уплотнительных элементов, выполненных не из индия, а из другого вещества. В случае применения уплотнительных элементов, кожух 440 может быть разъемно прикреплен к фланцам 424 и 426 с помощью крепежных винтов, например. В качестве альтернативы, например, кожух 440 и фланцы 424 и 426 могут быть приведены в непосредственное соприкосновение друг с другом способом создания полупостоянного уплотнения, например, сваркой или пайкой в вакууме, при этом внутреннее пространство может быть герметизировано.

[0191] В приведенных выше примерах речь идет о часах на оптической решетке. При этом специалисты в данной области техники смогут применить каждое из технических решений данного варианта осуществления к устройствам, не являющимся часами на оптической решетке. В частности, указанное техническое решение может найти применение в атомных часах, не являющихся часами на оптической решетке, и в атомном интерферометре, представляющем собой интерферометр с применением атомов. Кроме того, данный вариант осуществления может найти применение в разнообразных устройствах обработки квантовой информации для атомов (в том числе - ионизированных атомов). В данном случае, устройства обработки квантовой информации - это устройства, осуществляющие измерение, обнаружение и обработку информации на основе квантовых состояний атомов и света и могущие представлять собой, например, измеритель магнитного поля, измеритель электрического поля, квантовый компьютер, эмулятор квантового компьютера, квантовый повторитель и т.п., помимо атомных часов и атомного интерферометра. Применение технического решения согласно данному варианту осуществления позволяет обеспечить миниатюризацию или транспортабельность физической части устройства обработки квантовой информации по аналогии с физической частью часов на оптической решетке. Следует отметить, что пространство часового перехода в подобных устройствах в некоторых случаях является не пространством для измерения времени, а служит просто в качестве пространства для спектроскопии часового перехода.

[0192] Например, обеспечение катушки коррекции магнитного поля в трех осях согласно данному варианту осуществления в таком устройстве позволяет повысить точность устройства. Обеспечение трех осей согласно данному варианту осуществления в вакуумной камере позволяет обеспечить миниатюризацию, транспортабельность или повышение точности физической части. Кроме того, введение модуля компенсации магнитного поля позволяет регулировать распределение магнитного поля с высокой точностью. В физической части с применением вакуумной камеры эффективно применение катушки вакуумной установки.

[0193] Для облегчения понимания, выше были раскрыты частные аспекты. Они являются примерами вариантов осуществления изобретения, которое может быть осуществлено в разнообразных других вариантах.

[0194] Ниже раскрыты дополнения к вариантам осуществления.

(Дополнение 1)

Модуль компенсации магнитного поля, содержащий:

токовое устройство, предусмотренное в вакуумной камере, заключающей в себе пространство часового перехода, в котором находятся атомы, с возможностью протекания через него тока для устройства и генерирующее паразитное магнитное поле;

катушку компенсации, установленную в непосредственной близости от токового устройства с возможностью протекания через него тока для катушки; и

средство регулирования для динамического изменения тока для катушки, который должен течь через катушку компенсации, и компенсации паразитного магнитного поля применительно к пространству часового перехода.

(Дополнение 2)

Модуль компенсации магнитного поля по дополнению 1, в котором токовое устройство представляет собой элемент Пельтье, охлаждающий изотермический резервуар-криостат, поддерживающий заранее заданную низкую температуру пространства часового перехода, причем

средство регулирования выполнено с возможностью изменения тока для катушки в зависимости от температуры изотермического резервуара-криостата или тока для устройства, который должен протечь через элемент Пельтье.

(Дополнение 3)

Модуль компенсации магнитного поля по дополнению 1, в котором вблизи токового устройства установлен магнитный экран, выполненный из материала с высокой магнитной проницаемостью, и

катушка компенсации компенсирует паразитное магнитное поле, создаваемое магнитным экраном.

(Дополнение 4)

Модуль компенсации магнитного поля по дополнению 1, в котором средство регулирования включает в себя распределительный провод, выполненный с возможностью отделения тока для катушки от тока для устройства и распределения тока для катушки в зависимости от тока для устройства.

(Дополнение 5)

Система физической части для часов на оптической решетке, содержащая модуль компенсации магнитного поля по дополнению 1.

(Дополнение 6)

Система физической части для атомных часов, содержащая модуль компенсации магнитного поля по дополнению 1.

(Дополнение 7)

Система физической части для атомного интерферометра, содержащая модуль компенсации магнитного поля по дополнению 1.

(Дополнение 8)

Система физической части для устройства обработки квантовой информации для атомов или ионизированных атомов, содержащая модуль компенсации магнитного поля по дополнению 1.

(Дополнение 9)

Система физической части, содержащая: модуль компенсации магнитного поля по дополнению 1; и по меньшей мере одно устройство на основе технологии лазерного охлаждения атомов из числа зеемановского замедлителя, магнитооптической ловушки и ловушки на оптической решетке, направляющих атомы в пространство часового перехода.

(Дополнение 10)

Физическая часть, содержащая: вакуумную камеру; и

зеемановский замедлитель, включающий в себя остов, выполненный в форме цилиндра с возможностью обеспечения протекания атомного пучка вдоль оси пучка в цилиндре, и набор катушек, намотанных на остов и выполненных с возможностью формирования магнитного поля с пространственным градиентом в цилиндре,

причем остов снабжен фланцем, на котором наружная поверхность цилиндра радиально увеличена в промежуточном положении в направлении оси пучка,

причем катушки из набора катушек намотаны на остов за пределами

фланца, и

при этом зеемановский замедлитель установлен в вакуумной камере с возможностью непосредственного или опосредованного прикрепления фланца к вакуумной камере.

(Дополнение 11)

Физическая часть по дополнению 10,

в которой набор катушек представляет собой катушки возрастающего типа, в которых число витков на нижней по ходу атомного пучка стороне больше, чем на верхней по ходу атомного пучка стороне, и

фланец расположен на нижней по ходу стороне остова.

(Дополнение 12)

Физическая часть по дополнению 11,

в которой вакуумная камера выполнена по существу в форме цилиндра с центральной осью, параллельной оси пучка, и

фланец прикреплен к цилиндрической стенке на нижней по ходу атомного пучка стороне в вакуумной камере опосредованно с помощью опорного элемента.

(Дополнение 13)

Физическая часть по дополнению 12,

в которой фланец выполнен по существу круглой формы,

опорный элемент включает в себя по существу круглую кольцеобразную опору, на которую оперт наружный край фланца, и

по существу круглая кольцеобразная опора снабжена схемой охлаждения с возможностью протекания жидкого хладагента по трубке и охлаждения фланца.

(Дополнение 14)

Физическая часть по дополнению 12,

в которой фланец выполнен по существу в форме сектора и увеличен в размере вдоль одного из направлений, включающего направленный вертикально вниз компонент,

опорный элемент включает в себя по существу U-образную опору, на которую оперт наружный край фланца, причем

по существу U-образная опора снабжена схемой охлаждения с

возможностью протекания жидкого хладагента по трубке и охлаждения фланца.

(Дополнение 15)

Физическая часть по дополнению 10,

в которой остов и фланец выполнены из металла, и

физическая часть снабжена схемой охлаждения с возможностью непосредственного или опосредованного охлаждения фланца.

(Дополнение 16)

Физическая часть по дополнению 10, дополнительно содержащая:

противоположную катушку, намотанную вокруг оси пучка в положении, отстоящем на нижней по ходу атомного пучка стороне от зеемановского замедлителя,

причем набор катушек и противоположная катушка создают магнитное поле МОЛ между набором катушек и противоположной катушкой.

(Дополнение 17)

Физическая часть для часов на оптической решетке, включающая в себя физическую часть по дополнению 10.

(Дополнение 18)

Физическая часть для атомных часов, включающая в себя физическую часть по дополнению 10.

(Дополнение 19)

Физическая часть для атомного интерферометра, включающая в себя физическую часть по дополнению 10.

(Дополнение 20)

Физическая часть для устройства обработки квантовой информации для атомов или ионизированных атомов, включающая в себя физическую часть по дополнению 10.

(Дополнение 21)

Катушка вакуумной установки, включающая в себя:

катушку, установленную в вакуумной камере, намотанную вокруг оси пучка, по которой течет атомный пучок, и формирующую магнитное поле с пространственным градиентом; и

уплотнительный элемент, герметично заключающий в себе катушку

частично или полностью.

(Дополнение 22)

Катушка вакуумной установки по дополнению 21, в которой уплотнительный элемент выполнен из металла.

(Дополнение 23)

Катушка вакуумной установки по дополнению 21, в которой уплотнительный элемент включает в себя:

цилиндрический остов, расположенный на внутренней периферийной стороне катушки, на который намотана катушка;

два фланца, представляющие собой увеличенные наружные поверхности цилиндра остова и ограждающие торцевые поверхности катушки в направлении оси пучка; и

кожух, ограждающий наружную периферийную сторону катушки между двумя фланцами.

(Дополнение 24)

Катушка вакуумной установки по дополнению 23, в которой кожух заключает в себе по меньшей мере часть наружных периферийных участков указанных двух фланцев.

(Дополнение 25)

Катушка вакуумной установки по дополнению 23,

в которой кожух находится в непосредственном соприкосновении с частью наружной периферийной стороны катушки или со всей наружной периферийной стороной катушки или в опосредованном контакте с ней через теплопроводящий элемент, вставленный в пространство, заключенное в пределах уплотнительного элемента.

(Дополнение 26)

Катушка вакуумной установки по дополнению 21, имеющая переменное число витков в направлении оси пучка, причем протяженность, заключенная в пределах уплотнительного элемента, включает в себя участок с максимальным числом витков в катушке.

(Дополнение 27)

Катушка вакуумной установки по дополнению 21, в которой в пространстве, заключенном в пределах уплотнительного элемента, поддерживают разрежение ниже атмосферного давления.

(Дополнение 28)

Катушка вакуумной установки по дополнению 21, в которой в пространстве, заключенном в пределах уплотнительного элемента, заключен инертный газ.

(Дополнение 29)

Катушка вакуумной установки по дополнению 21, в которой пространство, заключенное в пределах уплотнительного элемента, наполнено пеносмолой.

(Дополнение 30)

Катушка вакуумной установки для часов на оптической решетке по дополнению 21, в которой уплотнительный элемент включает в себя стойкий к вакууму соединитель,

причем участок катушки, герметично заключенный в пределах уплотнительного элемента, и не заключенный в его пределах участок электрически связаны через стойкий к вакууму соединитель.

(Дополнение 31)

Физическая часть, содержащая: катушку вакуумной установки по дополнению 21; и вакуумную камеру.

(Дополнение 32)

Физическая часть по дополнению 31,

в которой катушка представляет собой катушку убывающего типа с относительно малым числом витков на нижней по ходу атомного пучка стороне,

физическая часть включает в себя противоположную катушку, намотанную вокруг оси пучка в положении, отстоящем на нижней по ходу атомного пучка стороне от катушки убывающего типа,

катушка убывающего типа и противоположная катушка формирует градиентное магнитное поле для устройства МОЛ между катушкой убывающего типа и противоположной катушкой, и

уплотнительный элемент герметично заключает в себе участок, включающий в себя самую верхнюю по ходу оси пучка сторону в катушке, и не заключает в себе участок, включающий в себя самую нижнюю по ходу сторону.

(Дополнение 33)

Физическая часть по дополнению 31,

в которой катушка представляет собой катушку возрастающего типа с относительно большим числом витков на нижней по ходу атомного пучка стороне,

причем физическая часть включает в себя противоположную катушку, намотанную вокруг оси пучка в положении, отстоящем на нижней по ходу атомного пучка стороне от катушки возрастающего типа,

причем катушка возрастающего типа и противоположная катушка формируют градиентное магнитное поле для устройства МОЛ между катушкой возрастающего типа и противоположной катушкой, и

при этом уплотнительный элемент герметично заключает в себе участок, включающий в себя самую нижнюю по ходу оси пучка сторону в катушке.

(Дополнение 34)

Физическая часть для часов на оптической решетке, включающая в себя физическую часть по дополнению 31.

(Дополнение 35)

Физическая часть для атомных часов, включающая в себя физическую часть по дополнению 31.

(Дополнение 36)

Физическая часть для атомного интерферометра, включающая в себя физическую часть по дополнению 31.

(Дополнение 37)

Физическая часть для устройства обработки квантовой информации для атомов или ионизированных атомов, включающая в себя физическую часть по дополнению 31.

(Дополнение 38)

Уплотнительный элемент, герметизирующий катушку, установленную в вакуумной камере, намотанную вокруг оси пучка, по которой течет атомный пучок, и формирующую магнитное поле с пространственным градиентом,

в котором зона между уплотнительным элементом и стороной катушки уплотнена индием, сформированным в виде кольцеобразной пластины или толстого кольца и герметично ограждающим часть катушки или всю катушку.

Список ссылочных обозначений

[0195] 10 - часы на оптической решетке, 12 - физическая часть, 14 - устройство оптической системы, 16 - управляющее устройство, 18 - ПК, 20 - вакуумная камера, 22 - основной корпус, 24 - цилиндрическая стенка, 26 - передняя круговая стенка, 28 - задняя круговая стенка, 30 - выступающая часть, 32 - цилиндрическая стенка, 34 - передняя круговая стенка, 38 - ножка, 40 - атомная печь, 42 - атомный пучок, 44 - катушка для зеемановского замедлителя, 44 - фланец, 46 - оптический резонатор, 48 - катушка для устройства МОЛ, 48а - фланец, 50 - пространство улавливания, 52 - пространство часового перехода, 54 - резервуар-криостат, 56 - тепловой соединительный элемент, 58 - холодильное устройство, 58а - элемент Пельтье, 58b - панель радиатора, 58 с - теплоизоляционный элемент, 58d, 58е - пермаллоевый магнитный экран, 60 - основной корпус вакуумного насоса, 62 - картридж вакуумного насоса, 64, 66 -стойкое к вакууму оптическое окно для оптической решетки, 68 - стойкое к вакууму оптическое окно для света МОЛ, 70, 72 - стойкое к вакууму оптическое окно для света МОЛ, 74, 76 - оптическое зеркало, 80 - оптическая решетка оптический пучок, 82 - оптический пучок зеемановского замедлителя, 84, 86а, 86b - оптический пучок МОЛ, 90 - охладитель для атомной печи, 92 - охладитель для зеемановского замедлителя, 94 - охладитель для устройства МОЛ, 96 - катушка коррекции магнитного поля в трех осях, 98 - стойкий к вакууму электрический соединитель, 102 - индивидуальная катушка компенсации магнитного поля для холодильного устройства, 104 - индивидуальная катушка компенсации магнитного поля для атомной печи, 120 - первая группа катушек, 122, 124 - катушка, 130 - вторая группа катушек, 132, 134 - катушка, 136, 138 - стрелка, 140 - первая группа катушек, 142 -составная катушка, 143, 144 - катушка, 145 - составная катушка, 146, 147 - катушка, 150 - вторая группа катушек, 152, 154 - катушка, 160 - первая группа катушек, 162 -составная катушка, 163, 164 - катушка, 165 - составная катушка, 166, 167 - катушка, 170 - вторая группа катушек, 172, 174 - катушка, 180 - держатель, 182, 184, 186 -рамка, 190 - катушка коррекции, 192 - токопроводящая дорожка, 194 - изолятор, 196 - пространство межсоединений, 198 - концевой зажим, 199 - граничная часть, 200, 202, 203, 204, 206, 208 - токопроводящая дорожка, 210 - катушка коррекции, 212, 214 - токопроводящая дорожка, 218 - физическая часть, 220 - вакуумная камера, 222 - основной корпус, 224, 230 - катушка коррекции магнитного поля в трех осях, 240 - популяция атомов, 242 - пространство коррекции, 243 - пространство наблюдения флуоресценции, 244 - флуоресцентное излучение, 246 - оптический приемник, 250 - популяция атомов, 252а, 252b, 252 с, 252d, 252е - флуоресцентное излучение, 254 - ПЗС-камера, 260 - датчик температуры, 262 - управляющее устройство, 264 - датчик температуры, 266 - токопроводящая дорожка, 268 -токопроводящая дорожка, 270 - паразитное магнитное поле, 272 - компенсирующее магнитное поле, 280 - остов, 282 - катушка, 284 - образующий катушку Зеемана участок, 286 - образующий катушку МОЛ участок, 288 - верхний по ходу фланец, 290, 292 - нижний по ходу фланец, 300 - остов, 302 - катушка МОЛ, 304, 306 -фланец, 312 - верхний опорный элемент, 314 - нижний опорный элемент, 320 -катушка Зеемана, 322 - участок, 330 - катушка Зеемана, 332 - участок, 340 -катушка для зеемановского замедлителя, 342 - катушка, 344 - образующий катушку Зеемана участок, 346 - образующий катушку МОЛ участок, 350, 352, 354 - фланец, 370 - круглая кольцевая опора, 372 - трубка водяного охлаждения, 374, 376 - балка, 380 - катушка для устройства МОЛ, 390 - катушка для зеемановского замедлителя, 392 - катушка, 394, 396, 398 - фланец, 400 - полукруглая кольцевая опора, 402 - трубка водяного охлаждения, 410 - катушка для зеемановского замедлителя, 412 -остов, 414 - катушка, 420 - катушка для зеемановского замедлителя, 422 - остов, 424, 426 - фланец, 428, 430 - уплотнительный элемент, 432 - герметичный соединитель, 434, 436 - катушка, 440 - кожух.

Предложена физическая часть для часов на оптической решетке, конструкция которой обеспечивает возможность уменьшения размера и возможность транспортировки. Физическая часть (12) содержит: зеемановский замедлитель (44) с участком, представляющим собой часть магнитооптической ловушки, и устройство (48), представляющее собой часть МОЛ, образующие устройство магнитооптической ловушки (МОЛ); оптическую камеру (46), образующую участок формирования оптической решетки; и вакуумную камеру (20), охватывающую указанные компоненты и выполненную по существу в форме цилиндра. Устройство МОЛ расположено вдоль оси атомного пучка (42) и улавливает группу атомов. На участке формирования оптической решетки применяют свет оптической решетки, поступающий в него с образованием оптической решетки в резонаторе, удерживающий группу атомов, уловленных устройством МОЛ, в оптической решетке и перемещающий вдоль оси X, представляющей собой ось перемещения, перпендикулярную оси пучка, указанную группу атомов в пространство (52) часового перехода, облегчающее возникновение часового перехода. Центральная ось цилиндра основного корпуса (22) вакуумной камеры (20) проходит через пространство (52) часового перехода и задана так, что она является по существу параллельной оси пучка. 5 з.п. ф-лы, 39 ил.

1. Физическая часть для часов на оптической решетке, содержащая:

устройство магнитооптической ловушки (МОЛ), расположенное вдоль оси атомного пучка и выполненное с возможностью улавливания популяции атомов;

участок формирования оптической решетки, выполненный с возможностью формирования оптической решетки с помощью падающего света оптической решетки, удержания уловленной устройством МОЛ популяции атомов в оптической решетке и перемещения популяции атомов в пространство часового перехода для возбуждения часового перехода вдоль оси перемещения, перпендикулярной оси пучка; и

вакуумную камеру, включающую в себя по существу призмовидный основной корпус, заключающий в себе устройство МОЛ и участок формирования оптической решетки,

причем центральная ось вакуумной камеры проходит через пространство часового перехода и по существу параллельна оси пучка.

2. Физическая часть для часов на оптической решетке по п. 1,

в которой вакуумная камера включает в себя выступающую часть, которая выступает из основного корпуса вдоль оси пучка,

причем физическая часть дополнительно содержит замедлитель, выполненный с возможностью замедления популяции атомов, на верхней по ходу оси пучка стороне устройства МОЛ, и

при этом замедлитель расположен по обеим сторонам основного корпуса и выступающей части.

3. Физическая часть для часов на оптической решетке по п. 2,

в которой в устройстве МОЛ предусмотрена возможность испускания света МОЛ в обоих направлениях каждой из трех осей, в число которых входят ось пучка и две оси, перпендикулярные оси пучка и отличные от оси перемещения.

4. Физическая часть для часов на оптической решетке по п. 3, в которой у замедлителя:

предусмотрена возможность испускания замедляющего света на верхней по ходу стороне вдоль оси пучка, причем

основной корпус включает в себя: пару первых стойких к вакууму оптических окон, выполненных с возможностью прохождения через них света МОЛ и замедляющего света вдоль оси пучка; и пару вторых стойких к вакууму оптических окон, выполненных с возможностью прохождения через них света МОЛ вдоль указанных двух осей.

5. Физическая часть для часов на оптической решетке по п. 2, дополнительно содержащая:

картридж вакуумного насоса, выполненный с возможностью вакуумирования вакуумной камеры,

причем картридж вакуумного насоса размещен в основном корпусе так, что он расположен на одной линии с замедлителем, но со смещением от центра в направлении, отличном от направления замедлителя.

6. Физическая часть для часов на оптической решетке по п. 1,

в которой по существу призмовидный основной корпус выполнен в форме по существу четырехгранной призмы, по существу шестиугольной призмы, по существу восьмиугольной призмы или по существу в форме цилиндра.