專利名稱：一種測量單原子氣體永久電偶極矩的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于一種測量單原子氣體永久電偶極矩的裝置。
背景技術(shù)：
原子是否具有永久電偶極矩是物理學(xué)的基本問題之一。一方面，科學(xué)界普遍認(rèn)為，原子由于正負電荷中心重合，它不具有永久電偶極矩，因而所有單原子氣體都是非極性電介質(zhì)。另一方面，自從1964年發(fā)現(xiàn)微觀粒子領(lǐng)域宇稱和時間反演對稱破壞后，為了探究其原因，很多新理論都以少數(shù)原子可能具有微弱的永久電偶極矩為前提。因此，對于如何測量原子的永久電偶極矩，國際物理學(xué)界極為重視，但此問題自上世紀(jì)七十年代以來一直未得到解決。比如一個典型的例子是，已報道測量銫原子永久電偶極矩的最好結(jié)果為(-1.8±6.7±1.8)×10-24e.cm(見phys.Rev.Lett，1989，63，965-968)，先不討論大小是否正確，單從這個表達式看，測量誤差(第二項)比測量平均值(第一項)還大幾倍，誤差本身又含誤差(第三項)，因此，這個結(jié)果對于判斷銫原子到底有沒有永久電偶極矩是沒有科學(xué)價值的。因為絕大多數(shù)單原子氣體都不具有永久電偶極矩，所以在測量大小之前，首先要判定這種單原子氣體是否具有永久電偶極矩。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是提供一種測量單原子氣體永久電偶極矩的裝置，為此設(shè)計了兩個相互連通的可充氣體電容器，中間裝有兩個電極，在兩個電極上加直流電壓，使兩個電極形成一非均勻電場，如果氣體中原子具有非零的永久電偶極矩，在非均勻電場中它將受力并向電場較強的方向運動。它將引起氣體濃度變化，兩邊電容也同時變化。反之則濃度和電容都不變化，由此就可判定并測量原子永久電偶極矩，效果十分明顯。
本實用新型由電容器和電極組成，A1、B1為兩個相互連通外形象杜瓦瓶式的可充氣體圓柱玻璃電容器，中間是漏斗形的連通區(qū)，連通區(qū)內(nèi)裝有兩個電極Q1和Q2，電極Q1和Q2為兩片帶有若干小孔的抗氧化金屬片，其中一個電極位于連通區(qū)最狹窄處，金屬圓筒P1、P2為電容器A1的內(nèi)外電極，金屬圓筒P3、P4為電容器B1的內(nèi)外電極。
本實用新型設(shè)計合理，結(jié)構(gòu)簡單，因為絕大多數(shù)單原子氣體都不具有永久電偶極矩，且一直沒有可靠的判定與測量方法，本實用新型提供的兩種不同形式裝置很有科學(xué)價值。


圖1是本實用新型的1型裝置縱剖面圖；圖2是本實用新型的2型裝置縱剖面圖。
具體實施方式
如圖1所示，A1、B1為兩個相互連通外形象杜瓦瓶式的可充氣體圓柱玻璃電容器，中間是漏斗形的連通區(qū)，連通區(qū)內(nèi)裝有兩個電極Q1和Q2，電極Q1和Q2為兩片帶有若干小孔的抗氧化金屬片，其中電極Q1位于連通區(qū)最狹窄處，P1、P2為電容器A1的內(nèi)外電極，P3、P4為電容器B1的內(nèi)外電極。首先不加電場測出兩邊電容的大小，然后在電極Q1和Q2上加直流電壓，使電極Q1和Q2形成一非均勻電場。在電極Q1和Q2間的原子如果具有永久電偶極矩，則它們除了轉(zhuǎn)動外，還受到一個平動的力，這力將使原子朝場強較強的方向運動。平衡時A1、B1容器中氣體濃度不一樣，它表現(xiàn)在電容值上有變化。未加電場時氣體均勻分布，一加電場馬上氣體濃度變化，兩邊電容也同時變化，效果十分明顯。
如圖2所示，是另一種密閉容器中間不插入電極的裝置，A2、B2為兩個相互連通外形象杜瓦瓶的可充氣體圓柱玻璃電容器，內(nèi)壁由玻璃管F、外壁由玻璃筒H連接，中間有一帶圓孔的玻璃隔板C，玻璃管F由玻璃隔板C的圓孔中穿過，玻璃管F在玻璃隔板C兩邊不對稱，上短下長。金屬圓筒G1、G2為電容器A2的內(nèi)外電極，金屬圓筒G3、G4為電容器B2的內(nèi)外電極。中間的金屬直導(dǎo)線D為產(chǎn)生非均勻電場的內(nèi)電極，G2、G4為產(chǎn)生非均勻電場的外電極，在金屬直導(dǎo)線D和金屬圓筒之間加直流高壓，兩電容器的連通區(qū)域Q3和Q4之間產(chǎn)生非均勻電場。這個裝置的效果也非常好。如果氣體中原子具有非零的永久電偶極矩，在此非均勻電場中除了轉(zhuǎn)動外，還將受一大小與電場梯度成正比的電偶極矩，在此非均勻電場中除了轉(zhuǎn)動外，還將受一大小與電場梯度成正比的平動方向的力，此力將使氣體原子朝場強較強的方向運動。可表示為F＝(P·E)。式中P為永久電偶極矩，E為電場強度，F(xiàn)為所受平動力，為梯度算符。上式表明，在此情況下，原子電偶極子受力的方向指向場強絕對值較大的區(qū)域。這個力將改變原有氣體濃度的均勻分布，并最終由氣體濃度梯度所產(chǎn)生的擴散力來平衡。測出這一濃度梯度可算出氣體原子永久電偶極矩。反之，如果氣體原子沒有永久電偶極矩，加非均勻電場濃度和電容值都不發(fā)生變化，這是一個最具說服力的判決性實驗。此外，不測電容值，也可用原子特有譜線的激光來監(jiān)測這一濃度梯度，同樣可算出原子永久電偶極矩的大小。
權(quán)利要求1.一種測量單原子氣體永久電偶極矩的裝置，由電容器和電極組成，其特征是A1、B1為兩個相互連通外形象杜瓦瓶的可充氣體圓柱玻璃電容器，中間是漏斗形的連通區(qū)，連通區(qū)內(nèi)裝有兩個電極Q1和Q2，電極Q1和Q2為兩片帶有若干小孔的抗氧化金屬片，其中一個電極位于連通區(qū)最狹窄處，金屬圓筒P1、P2為電容器A1的內(nèi)外電極，金屬圓筒P3、P4為電容器B1的內(nèi)外電極。
2.據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測量單原子氣體永久電偶極矩的裝置，其特征是A2、B2為兩個相互連通外形象杜瓦瓶的可充氣體圓柱玻璃電容器，兩個電容器內(nèi)壁由玻璃管F、外壁由玻璃筒H連接，中間有一帶圓孔的玻璃隔板C，玻璃管F由玻璃隔板C的圓孔中穿過，玻璃管F在玻璃隔板C兩邊不對稱，上短下長，金屬圓筒G1、G2為電容器A2的內(nèi)外電極，金屬圓筒G3、G4為電容器B2的內(nèi)外電極，中間的金屬直導(dǎo)線D為產(chǎn)生非均勻電場的內(nèi)電極，G2、G4為產(chǎn)生非均勻電場的外電極，兩電容器的連通區(qū)域Q3和Q4之間產(chǎn)生非均勻電場。
專利摘要一種測量單原子氣體永久電偶極矩的裝置，由電容器和電極組成，為此設(shè)計了兩個相互連通的可充氣體電容器，中間裝有兩個電極，在兩個電極上加直流電壓，使兩個電極形成一非均勻電場，如果氣體中原子具有非零的永久電偶極矩，在非均勻電場中它將受力并向電場較強的方向運動。它將引起氣體濃度變化，兩邊電容也同時變化。反之則濃度和電容都不變化，由此就可判定并測量原子永久電偶極矩，效果十分明顯。本實用新型設(shè)計合理，結(jié)構(gòu)簡單，因為絕大多數(shù)單原子氣體都不具有永久電偶極矩，且一直沒有可靠的判定與測量方法，本實用新型提供的兩種不同形式裝置很有科學(xué)價值。
文檔編號G01R31/00GK2720455SQ20042007245
公開日2005年8月24日 申請日期2004年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月6日
發(fā)明者游佩林 申請人:湛江海洋大學(xué)