分子发光温度计

　　本文描述了一种温度计，它利用发光发射的分子传感器测量20K以下低温温区的温度。借助光致激发，分子传感器将从两个具有光学上能够分辨的支能级受激自旋态上发出光来。由于迅速的自旋一点阵弛豫，则两个支能级处在热平衡状态下。因此，我们可把它当作一个双能级的辐射器，其相对发光强度按玻耳兹曼粒子数方程隋温度变化。文中还描述了一种　　装置，它使用光子计数法，可测量这两个能级的发光强度比。然后再用此比值算出传感器及其环境的温度。该装置采用远距离光导纤维传感读数。由于它监测的是两个发射带的强度比，所以，与激发源的起伏或者检侧系统效率的起伏没有关系。这种温度测量技太是以确定系统的光子物理学及热力学性质为基础的，所用分子传感器无需单独进行校准，只需确定装置的响应曲线。

　　实验方法

　　1.低温温度计装置

　　用于实验和标定分子低温温度计的实验装置方框图如图1所示。用液氦杜瓦瓶获得低温条件。液氦的温度用具有一个远距离检测孔的真空调节阀控制，该孔可把冷冻剂上的蒸汽压控制在所要求的范围内。这就允许温度在1。2一4。2K范围内变化，并将任意温度保持在士lmK内。包围着分子传感器的低温冷冻剂的温度，用标定过的锗电阻传感器进行监测，所报道的锗电阻的精度优于士0。4mK。

　　把100W高压汞弧灯的365nm窄带光聚焦在杜瓦瓶的石英窗上，分子传感器受到连续地激励。激发的光首先经过一种含水的CuSO4溶液滤光器(它既可截断红外辐射，又可阻挡检测波长范围内的光)，然后再经过一个窄带通单色仪，最后被聚焦到位于QFO末端的分子传感器上。传感器的发射沿QFO传播进入柔软的纤维光缆，然后再用分子发光检测器(MLD)组件进行处理和准直化，可将传感器的两个0，0一发射带分解为两个独立的可分析的分量，如图2所示。目前，这种结构的MLD组件是由一个双峰偏振干涉滤光器组成_的，为与黄质

　酮传感器的发射重迭，我们测得了滤光器的带通。把滤光器装在一个温度可调的沪中，允许的细调带通频率为士1.0A。在通过该滤光器后，两个发射带(T，z和T，x，y)被平面偏振变为两条线性光束A和B，其偏振平面是相互垂直的。图3表示迭加在XS传感器发射带上的Daystar滤光器的带通。该滤光器在短波区域完全阻挡了X射线的波长，在长波区域阻挡了90onm的波长。通过干涉滤光器后，发射光被握拉斯顿(Wollaston)方解石双束偏振器分束器(供研究用的光学部件PW一10一20型，其特征是具有105:1的高消光率)在空间分解成两束光，发散角为20°然后，分离的两条光束A和B被透镜聚焦在它们各自的光电倍增管(PMT)上。各光学元件安装在可调的基座上，从而，装置的两个通道可以平衡，而且对于传感器发射的最大透射是最佳的。一组由自动联锁装置控制的光闸可防止PMT偶然的过度曝光，而且可确定检测器的暗电流。PMT在光子计数模式下工作，检测器的电流脉冲，首先被前置放大，再由一组平行的、全同的鉴频器，将本底计数减至最小，然后再把此信号放大，并在独立的光子计数器通道中计数。在预先确定的计数已收集到标准通道B内后，计数器即可确定出A、B通道内的计数之比。