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本发明公开了一种基于透射式堆叠原子芯片的冷原子捕获装置，包括：透射式堆叠原子芯片、透射式芯片固定架、透明超高真空腔体、芯片原子源和光路，其中，透射式堆叠原子芯片与透射式芯片固定架连接；透明超高真空腔体与透射式堆叠原子芯片连接；芯片原子源与透明超高真空腔体连接，并穿过透明超高真空腔体的侧壁进入其内部。本发明通过引入透射式堆叠原子芯片，能够降低制造成本、提高空间利用率、优化原子芯片能耗，并增强原子抓捕效率和纯度；本发明具有原子捕获和冷却效率高、空间利用率高、功耗低、噪声小、探测和耦合度好以及可扩展性高等优点，为原子芯片的工作和测试提供了一种更高效、更稳定的冷原子捕获装置和方法。