氣室的制造方法及氣室、磁測(cè)定裝置的制造方法及磁測(cè)定裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種氣室的制造方法及氣室，其提高了氣室的特性的均一性。氣室的制造方法具有：以形成由形成有所述涂層的面圍成的氣室單元的方式，組裝形成有所述涂層的多個(gè)所述板材的組裝工序；向形成的所述氣室單元內(nèi)填充堿金屬氣體的填充工序。
【專(zhuān)利說(shuō)明】氣室的制造方法及氣室、磁測(cè)定裝置的制造方法及磁測(cè)定 裝置
[0001] 本申請(qǐng)是申請(qǐng)?zhí)枮?01210031156. 7、申請(qǐng)日為2012年2月13日、發(fā)明名稱(chēng)為"充 氣光電池的制造方法及充氣光電池"的分案申請(qǐng)。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002] 本發(fā)明涉及氣室的制造方法及氣室。

【背景技術(shù)】
[0003] 作為檢測(cè)由生物體的心臟等發(fā)出的磁場(chǎng)的生物體磁測(cè)定裝置，使用光泵式磁敏 傳感器。專(zhuān)利文獻(xiàn)1公開(kāi)了使用氣室（cas cell)、泵浦光（pump light)、探針光（probe light)的磁敏傳感器。在該磁敏傳感器中，封入氣室內(nèi)的原子被泵浦光激勵(lì)，產(chǎn)生自旋的偏 極。由于透過(guò)氣室的探針光的偏光面按照磁場(chǎng)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，所以使用探針光的偏光面的旋轉(zhuǎn) 角來(lái)測(cè)定磁場(chǎng)。
[0004] 專(zhuān)利文獻(xiàn)2、專(zhuān)利文獻(xiàn)3及非專(zhuān)利文獻(xiàn)1公開(kāi)了向氣室單元中填充氣體的技術(shù)。
[0005] 專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0006] 專(zhuān)利文獻(xiàn)1 :(日本）特開(kāi)2009-236599號(hào)公報(bào)
[0007] 專(zhuān)利文獻(xiàn)2 :(日本）特開(kāi)平11-238469號(hào)公報(bào)
[0008] 專(zhuān)利文獻(xiàn)3 :美國(guó)專(zhuān)利第7666485號(hào)說(shuō)明書(shū)
[0009] 非專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0010] 非專(zhuān)利文獻(xiàn) 1 :Grbax Singh，Philip Diavore，and Carrol 0· Alley，"A Technique for preparing Wall Coated Cesium Vapor Cells，',The Review of Scientific Instruments, Vol. 43, No. 9, pp.1388-1389(1972)
[0011] 在制造多個(gè)氣室的時(shí)候，當(dāng)氣室的特性上存在差異時(shí)，這些差異就會(huì)作為磁敏傳 感器的靈敏度的偏差反映出來(lái)。
[0012] 本發(fā)明提供一種提高氣室的特性的均一性的技術(shù)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0013] 本發(fā)明提供一種氣室的制造方法，其具有：在板材的第一面上形成涂層的涂敷工 序；以形成由形成有所述涂層的面圍成的氣室單元的方式，組裝形成有所述涂層的多個(gè)所 述板材的組裝工序；向形成的所述氣室單元內(nèi)填充堿金屬原子的填充工序。
[0014] 根據(jù)該制造方法，與組裝后形成涂層的情況相比較，能夠提高氣室內(nèi)壁的涂層厚 度的均一·丨生。
[0015] 在優(yōu)選的方式中，所述板材在所述第一面的背面具有第二面，在所述涂敷工序中， 在所述板材的所述第一面及所述第二面上形成所述涂層，在所述組裝工序中，可以形成包 括第一氣室單元和第二氣室單元的多個(gè)所述氣室單元，其中，所述第一氣室單元由包括所 述第一面的多個(gè)面圍成，所述第二氣室單元由包括所述第二面的多個(gè)面圍成。
[0016] 根據(jù)該制造方法，在具有多個(gè)氣室單元的氣室單元陣列中，能夠提高氣室內(nèi)壁的 涂層厚度的均一性。
[0017] 在另一優(yōu)選的方式中，多個(gè)所述氣室單元具有在內(nèi)部放置有堿金屬固體的第三氣 室單元，在所述第一氣室單元和所述第三氣室單元之間的所述板材上及所述第二氣室單元 和所述第三氣室單元之間的所述板材上設(shè)有貫通孔，所述填充工序可以包括：將所述第三 氣室單元內(nèi)的所述堿金屬固體氣化而產(chǎn)生所述堿金屬氣體的氣化工序；使產(chǎn)生的所述堿金 屬氣體經(jīng)由所述貫通孔自所述第三氣室單元向所述第一氣室單元及所述第二氣室單元擴(kuò) 散的擴(kuò)散工序。
[0018] 根據(jù)該制造方法，在具有多個(gè)氣室單元的氣室單元陣列中，與分別向各個(gè)氣室單 元中封入堿金屬氣體的情況相比較，能夠提高堿金屬氣體的濃度的均一性。
[0019] 在另一優(yōu)選的方式中，多個(gè)所述氣室單元可以具有第四氣室單元及第五氣室單 元，包括所述第一氣室單元、所述第二氣室單元、所述第四氣室單元及所述第五氣室單元的 氣室單元組在平面上二維配置，所述第三氣室單元位于所述平面上。
[0020] 根據(jù)該制造方法，能夠制造第三氣室單元相對(duì)于氣室單元組二維配置的氣室。
[0021] 在另一優(yōu)選的方式中，多個(gè)所述氣室單元可以具有第四氣室單元及第五氣室單 元，包括所述第一氣室單元、所述第二氣室單元、所述第四氣室單元及所述第五氣室單元的 氣室單元組在平面上二維配置，所述第三氣室單元相對(duì)于所述氣室單元組，在與所述平面 垂直的方向上堆積。
[0022] 根據(jù)該制造方法，能夠制造相對(duì)于氣室單元組立體地配置第三氣室單元的氣室。
[0023] 在另一優(yōu)選的方式中，所述制造方法可以具有將形成有所述涂層的所述板材切斷 為多個(gè)的切斷工序，在所述組裝工序中，組裝通過(guò)所述切斷工序而得到的多個(gè)板材。
[0024] 根據(jù)該制造方法，由于在涂敷工序中處理的板材數(shù)量變少，因而與切斷后進(jìn)行涂 敷工序的情況相比較，板材的處理變得簡(jiǎn)便。
[0025] 另外，本發(fā)明提供一種氣室，其具有：形成封閉空間的外壁；將所述封閉空間分隔 成多個(gè)氣室單元的內(nèi)壁；形成于所述內(nèi)壁、連結(jié)相鄰的氣室單元中至少一個(gè)氣室單元的貫 通孔；封入所述氣室單元內(nèi)的堿金屬原子。
[0026] 根據(jù)該氣室，在具有多個(gè)氣室單元的氣室單元陣列中，能夠提高氣室的特性的均 一性。
[0027] 此外，本發(fā)明提供一種具有形成封閉空間的壁面和容納于所述封閉空間且內(nèi)包有 堿金屬的第一安瓿的氣室。
[0028] 根據(jù)該氣室的制造方法，能夠不依靠作業(yè)者的技能而穩(wěn)定地制造氣室。
[0029] 在優(yōu)選的方式中，該氣室也可以具有形成于所述封閉空間的壁面的涂層，該涂層 抑制所述堿金屬原子的自旋偏極狀態(tài)的緩和。
[0030] 根據(jù)該氣室，能夠不依靠作業(yè)者的技能而穩(wěn)定地制造。
[0031] 在另一優(yōu)選的方式中，所述封閉空間可以具有填充有所述堿金屬的原子的第一主 室、容納所述第一安瓿的容納室、連結(jié)所述第一主室和所述容納室的第一孔。
[0032] 根據(jù)該氣室，在將第一安瓿容納于容納室的情況下，也能夠不依靠作業(yè)者的技能 而穩(wěn)定地制造。
[0033] 在另一優(yōu)選的方式中，所述第一安瓿可以?xún)?nèi)包用于抑制所述堿金屬原子的移動(dòng)速 度的緩沖氣體。
[0034] 根據(jù)該氣室，在第一安瓿中內(nèi)包有緩沖氣體的情況下，也能夠不依靠作業(yè)者的技 能而穩(wěn)定地制造。
[0035] 在另一優(yōu)選的方式中，所述緩沖氣體可以為稀有氣體。
[0036] 根據(jù)該氣室，在第一安瓿中內(nèi)包有稀有氣體的情況下，也能夠不依靠作業(yè)者的技 能而穩(wěn)定地制造。
[0037] 在另一優(yōu)選的方式中，所述第一安瓿可以具有使所述緩沖氣體向所述第一安瓿的 外部擴(kuò)散的貫通孔。
[0038] 根據(jù)該氣室，能夠使緩沖氣體向封閉空間擴(kuò)散。
[0039] 在另一優(yōu)選的方式中，所述封閉空間可以具有填充所述堿金屬原子且不同于所述 第一主室的第二主室以及連結(jié)所述第一主室和所述第二主室的第二孔。
[0040] 根據(jù)該氣室，能夠不依靠作業(yè)者的機(jī)能而穩(wěn)定地制造具有多個(gè)主室的氣室單元。
[0041] 在另一優(yōu)選的方式中，所述第一安瓿可以具有用于形成所述貫通孔的、吸收光的 吸收材料。
[0042] 根據(jù)該氣室，在第一安瓿被光照射的情況下，也能夠不依靠作業(yè)者的技能而穩(wěn)定 地制造。
[0043] 在另一優(yōu)選的方式中，該氣室可以具有內(nèi)包用于形成所述涂層的涂敷材料的第二 安咅瓦。
[0044] 根據(jù)該氣室，在第二安瓿被容納在容納室的情況下，也能夠不依靠作業(yè)者的技能 而穩(wěn)定地制造。
[0045] 在另一優(yōu)選的方式中，所述堿金屬可以為固體或者液體。
[0046] 根據(jù)該氣室，即使容納于第一安瓿的堿金屬為固體或者液體，也能夠不依靠作業(yè) 者的技能而穩(wěn)定地制造。
[0047] 此外，本發(fā)明提供一種氣室的制造方法，在具有形成封閉空間的壁面及容納于所 述封閉空間且內(nèi)包有堿金屬的第一安瓿的氣室單元中，具有進(jìn)行所述第一安瓿的破壞的工 序；和在將所述第一安瓿破壞后，使所述堿金屬向所述封閉空間擴(kuò)散的工序。
[0048] 根據(jù)該氣室的制造方法，能夠不依靠作業(yè)者的技能而穩(wěn)定地制造氣室。
[0049] 在優(yōu)選的方式中，所述第一安瓿的破壞可以包含通過(guò)向所述第一安瓿照射光而形 成貫通孔的工序。
[0050] 根據(jù)該氣室的制造方法，能夠使用光照射穩(wěn)定地制造氣室。
[0051] 在另一優(yōu)選的方式中，所述光照射可以使用以1微妙以下的脈沖寬度進(jìn)行光照射 的脈沖激光來(lái)進(jìn)行。
[0052] 根據(jù)該氣室的制造方法，能夠使用脈沖激光穩(wěn)定地制造氣室。
[0053] 在再一優(yōu)選的方式中，所述第一安瓿的破壞可以包含通過(guò)向所述第一安瓿照射光 來(lái)割斷所述第一安瓿的工序。
[0054] 根據(jù)該氣室的制造方法，與通過(guò)使用光照射形成貫通孔來(lái)進(jìn)行破壞的情況相比 較，脫氣變少。
[0055] 在再一優(yōu)選的方式中，所述光照射可以使用以1納秒以下的脈沖寬度進(jìn)行光照射 的脈沖激光來(lái)進(jìn)行。
[0056] 根據(jù)該氣室的制造方法，能夠使用脈沖激光穩(wěn)定地制造氣室。
[0057] 在再一優(yōu)選的方式中，該氣室的制造方法可以具有在所述第一安瓿上形成應(yīng)力集 中部的工序。
[0058] 根據(jù)該氣室的制造方法，與沒(méi)有設(shè)置應(yīng)力集中部的情況相比較，能夠穩(wěn)定地制造 氣室。
[0059] 在再一優(yōu)選的方式中，所述第一安瓿的破壞可以含有對(duì)所述氣室單元施加加速度 的工序。
[0060] 根據(jù)該氣室的制造方法，能夠使用力學(xué)上給予加速度的工序，穩(wěn)定地制造氣室。
[0061] 在再一優(yōu)選的方式中，所述第一安瓿的破壞可以包括給予所述第一安瓿以使其產(chǎn) 生熱應(yīng)力的熱的工序。
[0062] 根據(jù)該氣室的制造方法，能夠使用給予熱的工序來(lái)穩(wěn)定地制造氣室。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0063] 圖1為表示磁測(cè)定裝置1的構(gòu)成的框圖；
[0064] 圖2為氣室陣列10的外觀(guān)圖；
[0065] 圖3為氣室陣列10的III-III剖面圖；
[0066] 圖4為氣室陣列10的IV-IV剖面圖；
[0067] 圖5為表示氣室陣列10的制造工序的流程圖；
[0068] 圖6為表示切斷后的板材的圖；
[0069] 圖7表示容納安瓿的氣室陣列10的示意圖；
[0070] 圖8為表不擴(kuò)散有堿金屬氣體的氣室陣列10的不意圖；
[0071] 圖9為表示比較例的構(gòu)成的圖；
[0072] 圖10為變形例1的氣室陣列15的外觀(guān)圖；
[0073] 圖11為氣室陣列15的XI-XI剖面圖；
[0074] 圖12為表示變形例2的貫通孔的配置的示意圖；
[0075] 圖13為表示變形例3的貫通孔的配置的示意圖；
[0076] 圖14為表示變形例8的氣室陣列的制造工序的流程圖；
[0077] 圖15為表示變形例9的氣室陣列的制造工序的流程圖；
[0078] 圖16為表示變形例10的氣室的制造方法的流程圖；
[0079] 圖17為封裝件的剖面圖；
[0080] 圖18為封裝件及蓋罩的剖面圖；
[0081] 圖19為例示安瓿200被破壞后的狀態(tài)的圖；
[0082] 圖20為變形例11的氣室陣列70的剖面圖；
[0083] 圖21為變形例12的氣室的剖面圖；
[0084] 圖22為變形例13的氣室的剖面圖；
[0085] 圖23為變形例15的氣室的剖面圖；
[0086] 圖24為表示變形例15的氣室的制造方法的流程圖。
[0087] 符號(hào)說(shuō)明
[0088] 10 :氣室陣列，11 :板材，12 :板材，15 :氣室陣列，20 :泵浦光照射單元，21 :板材， 22 :板材，23 :板材，24 :板材，30 :探針光照射單元，31 :板材，32 :板材，33 :板材，34 :板材， 35板材，40 :檢測(cè)單元，41 :板材，42 :板材，50 :封裝件，51 :主室，52 :狹窄孔，53 :安瓿容納 室，54 :堿金屬容納室，60 :蓋罩，70 :氣室陣列，71 :封裝件，72 :蓋罩，110 :氣室，111 :貫通 孔，112 :貫通孔，120 :氣室，121 :貫通孔，122 :貫通孔，130 :虛擬氣室單元，140 :氣室，141 : 貫通孔，150 :氣室，151 :貫通孔，160 :虛擬氣室單元，200 :安瓿，250 :安瓿，300 :堿金屬固 體，711 :主室，712 :狹窄孔，713 :安瓿容納室

【具體實(shí)施方式】
[0089] 1、構(gòu)成
[0090] 圖1為表示一實(shí)施方式的磁測(cè)定裝置1的構(gòu)成的框圖。磁測(cè)定裝置1是將由心臟 產(chǎn)生的磁場(chǎng)（心磁）或者由大腦產(chǎn)生的磁場(chǎng)（腦磁）等由生物體產(chǎn)生的磁場(chǎng)作為生物體的 狀態(tài)的指標(biāo)來(lái)進(jìn)行測(cè)定的生物體狀態(tài)測(cè)定裝置。磁測(cè)定裝置1具有氣室陣列10、泵浦光照 射單元20、探針光照射單元30、檢測(cè)單元40。氣室陣列10具有多個(gè)氣室。在氣室內(nèi)封入 有堿金屬氣體（例如，絶（Cs))。泵浦光照射單元20輸出與堿金屬原子相互作用的泵浦光 (例如，相當(dāng)于絶的D1線(xiàn)的波長(zhǎng)894nm的光）。泵浦光具有圓偏振光成分。當(dāng)被照射泵浦 光時(shí)，堿金屬原子的最外層電子被激勵(lì)，產(chǎn)生自旋偏極。自旋偏極的堿金屬原子在被測(cè)定物 產(chǎn)生的磁場(chǎng)B的作用下做旋進(jìn)運(yùn)動(dòng)（歳差運(yùn)動(dòng)）。一個(gè)堿金屬原子的自旋偏極雖然隨著時(shí) 間的推移而緩和，但由于泵浦光為CW(Continuous Wave)光，所以自旋偏極的形成和緩和同 時(shí)平行且連續(xù)地重復(fù)。其結(jié)果是，從原子的集團(tuán)整體來(lái)看，形成穩(wěn)定正常的自旋偏極。
[0091] 探針光照射單元30輸出具有直線(xiàn)偏振光成分的探針光。在氣室的透射前后，探針 光的偏振光面由于法拉第效應(yīng)而旋轉(zhuǎn)。偏振光面的旋轉(zhuǎn)角為磁場(chǎng)B的函數(shù)。檢測(cè)單元40 檢測(cè)探針光的旋轉(zhuǎn)角。檢測(cè)單元40具有輸出對(duì)應(yīng)入射光的光量的信號(hào)的光檢測(cè)器、處理信 號(hào)的處理器以及存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器。處理器使用從光檢測(cè)器輸出的信號(hào)，計(jì)算磁場(chǎng)B的大 小。處理器將表示算出的結(jié)果的數(shù)據(jù)寫(xiě)入存儲(chǔ)器。這樣，用戶(hù)就能夠得到由被測(cè)定物體產(chǎn) 生的磁場(chǎng)B的信息。
[0092] 圖2為氣室陣列10的外觀(guān)圖。在該例中，氣室陣列10具有在xy平面上二維配置 的多個(gè)（2x2個(gè)）氣室。氣室為內(nèi)部封入有堿金屬氣體的氣室單元（箱）。氣室使用石英玻 璃或者硼硅酸鹽玻璃等具有透光性的材料而形成。另外，氣室陣列10具有在xy平面上以 包圍2x2個(gè)氣室的方式而設(shè)的虛擬氣室單元。中央的2x2個(gè)氣室為有助于磁場(chǎng)測(cè)定的氣室 單元，而虛擬氣室單元為無(wú)助于磁場(chǎng)測(cè)定的氣室單元。
[0093] 圖3為氣室陣列10的III-III剖面圖。該剖面與xz平面平行。在該剖面上，示 出氣室110、氣室120和虛擬氣室單元130。在氣室110和虛擬氣室單元130之間設(shè)有貫通 孔111。在氣室120和虛擬氣室單元130之間設(shè)有貫通孔121。
[0094] 圖4為氣室陣列10的IV-IV剖面圖。該剖面與xy平面平行。在該剖面上，示出 氣室110、氣室120、氣室140、氣室150和虛擬氣室單元130。在氣室140和虛擬氣室單元 130之間設(shè)有貫通孔141。在氣室150和虛擬氣室單元130之間設(shè)有貫通孔151。之后敘述 貫通孔111、貫通孔121、貫通孔141及貫通孔151的功能。
[0095] 2、制造方法
[0096] 圖5為表示氣室陣列10的制造工序的流程圖。在步驟S100 (涂敷工序）中，在用 于形成氣室的板材上形成涂層。涂層使用例如石蠟。涂層通過(guò)干式法或濕式法來(lái)涂敷。涂 層涂敷在板材的表面和背面兩面上。
[0097] 在步驟S110 (切斷工序）中，切斷形成有涂層的板材。
[0098] 圖6是表示被切斷的板材的圖。板材11及板材12為形成氣室陣列10的上面及 下面的部件。這里所謂"上"指圖1的z軸正方向，所謂"下"指z軸負(fù)方向。板材21、板材 22、板材23及板材24為形成氣室陣列10的外部側(cè)面的部件。所謂"外部側(cè)面"指垂直于 xy平面、且在外部露出的面。板材31、板材32、板材33、板材34、板材35、板材41及板材42 為形成氣室的部件。在板材34及板材35上，設(shè)有成為貫通孔（貫通孔111、貫通孔121、貫 通孔141及貫通孔151)的槽（凹部）。在該例中，板材31、板材32及板材33形成與xz平 面平行的壁面。板材31、板材32、及板材33沿y軸坐標(biāo)變大的朝向依次配置。板材34、板 材35、板材41及板材42形成與yz平面平行的壁面。
[0099] 再參照?qǐng)D5。在步驟S120(組裝工序）中，組裝切斷的板材。在此刻，為了接下來(lái) 容納安瓿，組裝成至少一面為開(kāi)放的狀態(tài)。例如，組裝除形成氣室陣列10的上面的板材11 以外的全部部件。在組裝中，板材彼此通過(guò)例如焊接或粘接材料的粘接而接合在一起。
[0100] 在步驟S130(安瓿容納工序）中，向氣室陣列10內(nèi)的虛擬氣室單元130中容納安 瓿。從開(kāi)放的面容納安瓿。
[0101] 圖7為表示容納有安瓿的氣室陣列10的示意圖。圖7表示與圖4同樣的剖面。在 安瓿200的內(nèi)部封入有堿金屬固體300。
[0102] 再參照?qǐng)D5。在步驟S140(密封工序）中，氣室陣列10被密封。在該例中，除堿金 屬氣體以外，向氣室內(nèi)封入稀有氣體等惰性氣體（緩沖氣體）。因此，氣室陣列10的密封是 在惰性氣體氣氛中進(jìn)行。具體地說(shuō)，在惰性氣氛中，接合開(kāi)放的面的部件（例如，構(gòu)成上面 的板材11)。
[0103] 在步驟S150 (安瓶破壞工序）中，破壞安f瓦200。具體地說(shuō)，向安f瓦200照射在安 瓿200上聚焦的激光，在安瓿上開(kāi)孔。
[0104] 在步驟S160(氣化工序）中，安瓿200內(nèi)的堿金屬固體氣化。具體地說(shuō)，通過(guò)對(duì)氣 室陣列10進(jìn)行加熱來(lái)加熱堿金屬固體，使其氣化。
[0105] 在步驟S170(擴(kuò)散工序）中，擴(kuò)散堿金屬氣體。具體地說(shuō)，通過(guò)在某溫度（期望較 之室溫高的溫度）下保持一定時(shí)間，擴(kuò)散堿金屬氣體。
[0106] 圖8為表不擴(kuò)散有堿金屬氣體的氣室陣列10的不意圖。圖8表不與圖4同樣的 剖面。在圖8中，白圓圈示意地表示堿金屬氣體的原子。在擴(kuò)散工序中，堿金屬氣體從虛擬 氣室單元130經(jīng)由貫通孔111、貫通孔121、貫通孔141及貫通孔151，向氣室110、氣室120、 氣室140及氣室150擴(kuò)散。如果充分地設(shè)置擴(kuò)散工序的時(shí)間，堿金屬氣體就會(huì)對(duì)所有的氣 室基本均一地?cái)U(kuò)散。
[0107] 綜合以上，氣室陣列10的制造工序具有：在板材的面上形成涂層的涂敷工序（步 驟S100);將形成有涂層的板材切斷為多個(gè)的切斷工序（步驟S110);以形成由形成有涂層 的面圍成的氣室單元的方式組裝形成有涂層的多個(gè)板材的組裝工序（步驟S120);向形成 的氣室單元內(nèi)填充堿金屬氣體的填充工序。板材具有第一面和位于第一面的背面的第二 面。在涂敷工序中，在板材的第一面及第二面上形成涂層。在組裝工序中，形成包括由包括 第一面的多個(gè)面圍成的第一氣室單元（氣室110)及由包括第二面的多個(gè)面圍成的第二氣 室單元（氣室120)的多個(gè)氣室單元。氣室陣列10具有在內(nèi)部放置堿金屬固體的第三氣室 單元（虛擬氣室單元130)。在第一氣室單元和第三氣室單元之間的板材上及第二氣室單元 和第三氣室單元之間的板材上設(shè)有貫通孔。填充工序包括安瓿破壞工序（步驟S150)、氣化 工序（步驟S160)、擴(kuò)散工序（步驟S170)。堿金屬固體在封入安瓿的狀態(tài)下放置于第三氣 室單元內(nèi)。破壞工序?yàn)樵跀U(kuò)散工序之前破壞安瓿的工序。氣化工序?yàn)閷⒌谌龤馐覇卧獌?nèi)的 堿金屬固體氣化，產(chǎn)生堿金屬氣體的工序。擴(kuò)散工序?yàn)閷a(chǎn)生的堿金屬氣體經(jīng)由貫通孔從 第三氣室單元向第一氣室單元及第二氣室單元擴(kuò)散的工序。
[0108] 另外，氣室陣列10具有形成封閉空間的外壁、將封閉空間分隔成多個(gè)氣室單元的 內(nèi)壁、形成于內(nèi)壁且連結(jié)相鄰的氣室單元中至少一個(gè)氣室單元彼此的貫通孔以及封入氣室 單元內(nèi)的堿金屬氣體。另外，這里所說(shuō)的"氣室單元"也可以不是完全的封閉空間，而是通 過(guò)貫通孔與其他氣室單元連結(jié)的空間。
[0109] 圖9為表示比較例的構(gòu)成的圖。圖9表示在組裝工序之后進(jìn)行涂敷工序的例子。 在該情況下，有時(shí)在氣室單元的角部分或者面和面的邊界部分等特定的場(chǎng)所，涂層會(huì)形成 得較厚。這樣，若涂層厚度不均一，則當(dāng)在氣室內(nèi)部運(yùn)動(dòng)的堿金屬原子撞擊到壁面時(shí)，撞擊 后的原子的移動(dòng)有時(shí)就會(huì)局部性地變成其他的樣子。這有時(shí)就會(huì)成為產(chǎn)生測(cè)定誤差的原 因。
[0110] 與之相對(duì)，根據(jù)本實(shí)施方式，由于是在組裝工序之前形成涂層，因此，與組裝工序 之后形成涂層的情況相比較，形成了更均一的涂層。即，根據(jù)本實(shí)施方式，與在組裝工序之 后形成涂層的情況相比較，提高了氣室間的特性的均一性（差異被抑制）。
[0111] 3、其他的實(shí)施方式
[0112] 本發(fā)明并非限定于上述的實(shí)施方式，可以實(shí)施各種變形。下面，說(shuō)明幾個(gè)變形例。 在下面的變形例之中，可以組合兩個(gè)以上的例子使用。
[0113] 3-1、變形例 1
[0114] 圖10為變形例1的氣室陣列15的外觀(guān)圖。氣室陣列的形狀并非限定于實(shí)施方式 中說(shuō)明的形狀。氣室陣列15代替虛擬氣室單元130而具有虛擬氣室單元160。虛擬氣室 單元160與氣室組的位置關(guān)系，不同于氣室陣列10的虛擬氣室單元130。需要說(shuō)明的是， 所謂虛擬氣室單元是指無(wú)助于磁場(chǎng)測(cè)定、用于容納安瓿的氣室單元。氣室陣列10具有氣室 110 (第一氣室單元之一例）、氣室120 (第二氣室單元之一例）、氣室140 (第四氣室單元之 一例）、氣室150 (第五氣室單元之一例）及虛擬氣室單元130 (第三氣室單元之一例）。包 含氣室110、氣室120、氣室140及氣室150的氣室單元組，在xy平面上二維地配置（矩陣 狀地配置）。相對(duì)于該氣室單元組，虛擬氣室單元130位于與氣室單元組相同的xy平面上。 與此相對(duì)應(yīng)，在氣室陣列15中，虛擬氣室單元160 (第三氣室單元的其他的例子）堆積在氣 室單元組上（z軸正方向，S卩，與氣室單元組所屬的平面垂直的方向）。根據(jù)氣室陣列15,與 氣室陣列10相比較，能夠縮小 xy平面上的尺寸。另外，與氣室陣列10相比較，在使具有與 xy平面平行的成分的光入射時(shí)，沒(méi)有通過(guò)虛擬氣室單元的部分，光的與xy平面平行的成分 的衰減量變少。
[0115] 圖11為氣室陣列15的X1-X1剖面圖。在該例中，氣室110及氣室120具有與虛 擬氣室單元160連接的貫通孔112及貫通孔122。雖然在該剖面圖上未表示出來(lái)，但氣室 140及氣室150也具有與虛擬氣室單元160連接的貫通孔。
[0116] 3-2、變形例 2
[0117] 圖12為表示變形例2的貫通孔的配置的示意圖。圖12表示與圖4同樣的剖面。 在實(shí)施方式中，說(shuō)明了氣室陣列10具有2行2列地配置的氣室的例子，但是氣室的數(shù)量不 限定于此。圖12表示具有3行3列地配置的氣室的氣室陣列。如氣室陣列10那樣，在與 氣室組相同的面上于氣室組的周邊配置虛擬氣室單元的結(jié)構(gòu)中，當(dāng)氣室的數(shù)為3行3列以 上時(shí)，存在與虛擬氣室單元不相鄰的氣室。在圖12的例子中，3行3列的氣室中的中央的氣 室與虛擬氣室單元不相鄰。在此情況下，中央的氣室具有與相鄰的其他的氣室連接的貫通 孔。在擴(kuò)散工序中，堿金屬氣體經(jīng)由該貫通孔及相鄰的其他的氣室進(jìn)行擴(kuò)散。
[0118] 3-3、變形例 3
[0119] 圖13為表不變形例3的貫通孔的配置的不意圖。圖13表不在具有3行3列的氣 室的氣室陣列中，與變形例1同樣地，虛擬氣室單元在Z方向上積層的例子。圖13表示與 圖10同樣的剖面。在該例中，3行3列的氣室中除中央的氣室以外的氣室，與虛擬氣室單元 不相鄰。在此情況下，中央的氣室以外的氣室具有與中央的氣室連接的貫通孔。在擴(kuò)散工 序中，堿金屬氣體經(jīng)由該貫通孔及中央的氣室進(jìn)行擴(kuò)散。
[0120] 3-4、變形例 4
[0121] 安瓿破壞工序的具體的內(nèi)容并非限定于在實(shí)施方式中說(shuō)明的內(nèi)容。安瓿200可以 具有熱膨脹系數(shù)不同的兩種材料互相粘在一起的部分。在該情況下，在安瓿破壞工序中，代 之激光照射，加熱安瓿200 (容納安瓿200的氣室陣列整體）。加熱時(shí)，施加因熱膨脹系數(shù)的 不同安瓿200發(fā)生破壞的程度的熱。
[0122] 3-5、變形例 5
[0123] 氣室陣列的制造方法并非限定于在圖5中舉例說(shuō)明的內(nèi)容。也可以在圖5中所示 的工序上增加其他的工序。另外，可以交換工序的順序，或省略工序中的一部分。例如，可 以交換涂敷工序和切斷工序的順序。在此情況下，首先切斷板材，在切斷后，形成涂層。在 其他的例子中，在形成涂層后，可以導(dǎo)入將其一部分剝離的工序。在此情況下，板材中與其 他板材的接合部分的涂層被剝離。或者，也可以剝離板材中在外部露出的面的涂層。
[0124] 在其他的例子中，可以在真空下進(jìn)行密封工序。在此情況下，氣室在內(nèi)部不具有惰 性氣體，僅具有堿金屬氣體。
[0125] 3-6、變形例 6
[0126] 虛擬氣室單元的形狀并非限定于在實(shí)施方式中說(shuō)明的內(nèi)容。虛擬氣室單元可以具 有用于保持安瓿破片的凹部。為了將對(duì)磁場(chǎng)測(cè)定的影響最小化，凹部例如可以設(shè)在角部分。 凹部可以在組裝之前形成于板材上，也可以通過(guò)在開(kāi)孔的板材上接合成為凹部的部分來(lái)形 成。另外，可以在凹部中積存粘附性的物質(zhì)，以使在移動(dòng)（搬運(yùn)）時(shí)安瓿的破片不動(dòng)。
[0127] 3-7、變形例 7
[0128] 氣室的形狀并非限定于在實(shí)施方式中說(shuō)明的內(nèi)容。在實(shí)施方式中，說(shuō)明了氣室的 形狀為立方體的例子，但氣室的形狀也可以為立方體以外的多面體或者圓柱等一部分具有 曲面的形狀。例如，氣室可以具有當(dāng)溫度降低到堿金屬原子凝固的溫度以下時(shí)，用于積存堿 金屬固體的儲(chǔ)存槽（金屬積存處）。另外，堿金屬只要至少在測(cè)定時(shí)氣化即可，無(wú)需一直為 氣體狀態(tài)。3-8、變形例8
[0129] 圖14為表示變形例8的氣室陣列的制造工序的流程圖。在該例中，氣室的內(nèi)壁不 具有涂層。因此，圖14的流程為自圖5的流程中省略涂敷工序的流程。在此情況下，與一 個(gè)一個(gè)地向封閉的氣室單元（與其他的氣室單元不連結(jié)的氣室單元）中容納堿金屬固體的 例子相比較，能夠使氣室單元內(nèi)的堿金屬氣體的濃度更加均一。即，能夠進(jìn)一步地提高多個(gè) 氣室的特性的均一性。另外，氣室陣列具有用2片平板（上面和下面）夾住多個(gè)隔壁的構(gòu) 造。與使用單獨(dú)的板材來(lái)制造非陣列狀的單體氣室相比較，通過(guò)使用兩片平板，能夠提高形 狀的均一性。
[0130] 3-9、變形例 9
[0131] 圖15為表示變形例9的氣室陣列的制造工序的流程圖。在該例中，氣室陣列不具 有虛擬氣室單元。氣室陣列的一部分通過(guò)玻璃管與儲(chǔ)存槽連接。在儲(chǔ)存槽中放有堿金屬化 合物的固體。在步驟S210(氣化工序）中，儲(chǔ)存槽被加熱。通過(guò)儲(chǔ)存槽的加熱，堿金屬化合 物發(fā)生分解，產(chǎn)生堿金屬氣體。在步驟S220(擴(kuò)散工序）中，堿金屬氣體經(jīng)由玻璃管向氣室 擴(kuò)散。到達(dá)氣室的堿金屬氣體經(jīng)由貫通孔向各氣室單元擴(kuò)散。經(jīng)過(guò)充足的時(shí)間后，對(duì)玻璃 管進(jìn)行加熱并切斷，將氣室密封。即便在此情況下，與一個(gè)一個(gè)地向封閉的氣室單元（不與 其他氣室單元連結(jié)的氣室單元）中封入堿金屬氣體的例子相比較，也能夠使氣室單元內(nèi)的 堿金屬氣體的濃度均一。即，更能夠提高多個(gè)氣室的特性的均一性。另外，氣室陣列具有用 兩片平板（上面和下面）夾住多個(gè)隔壁的構(gòu)造。與使用單獨(dú)的板材制造非陣列狀的單體氣 室相比，通過(guò)使用兩片平板更能夠提高形狀的均一性。另外，在圖15的流程中，可以省略涂 敷工序。另外，該氣室陣列可以具有虛擬氣室單元。
[0132] 在再一例中，本制造方法并非用于氣室陣列，而是用于單體氣室的制造。在此情況 下，不形成虛擬氣室單元，可以將堿金屬固體直接容納于氣室內(nèi)（不用安瓿）。
[0133] 3-10、變形例 10
[0134] 圖16為表示變形例10的氣室的制造方法的流程圖。在步驟S300(接合工序）中， 封裝件和蓋罩被接合在一起。封裝件及蓋罩由硼硅酸鹽玻璃或石英玻璃等對(duì)堿金屬有耐性 的材料形成。
[0135] 圖17為封裝件的剖面圖。圖17表示xy平面中的剖面。封裝件50具有主室51、 狹窄孔52和安瓿容納室53。主室51為填充氣體的空間。安瓿容納室53為容納安瓿200 的空間。狹窄孔52為連接主室51和安瓿容納室53的（使其連通）孔。在實(shí)施方式中說(shuō)明 的涂層具有抑制自旋偏極狀態(tài)緩和的效果，但當(dāng)加大狹窄孔52的直徑時(shí)，就會(huì)損害涂層的 非緩和效果。相反，當(dāng)狹窄孔52的直徑變小時(shí)，后述的涂敷劑的流入需要花時(shí)間。因此，考 慮兩者的平衡而設(shè)計(jì)狹窄孔52的直徑。即，該氣室單元具有在內(nèi)部形成封閉空間的壁面。 這里安瓿中的堿金屬固體省略圖示。
[0136] 圖18為封裝件及蓋罩的剖面圖。圖18表示XZ平面的剖面（圖17表示圖18的 XVII-XVII剖面）。蓋罩60為密封封裝件50的主室51、狹窄孔52及安瓿容納室53的蓋 子。安瓿容納室53具有能夠容納安瓿200的程度的大小及形狀即可。在該例中，安瓿容納 室53的剖面具有V字形狀（楔形）。封裝件50和蓋罩60使用低融點(diǎn)玻璃進(jìn)行接合，或者 通過(guò)光學(xué)粘接來(lái)接合。封裝件50和蓋罩60的接合在使用真空泵等將系統(tǒng)整體抽為真空 (減壓氣氛）的狀態(tài)下進(jìn)行。
[0137] 再參照?qǐng)D16。在步驟S310(涂敷工序）中進(jìn)行涂敷。即，在主室51的內(nèi)壁上形成 涂層。涂層由石蠟等烴類(lèi)或者0TS(十八烷基三氯硅烷）等有機(jī)硅化合物形成。這些涂敷 材料在液體或者氣體的狀態(tài)下，經(jīng)由未圖示的流路流入主室51。根據(jù)制造裝置的構(gòu)成等，可 以設(shè)有多個(gè)流路。
[0138] 在步驟S320 (安瓶破壞工序）中破壞安瓶200。安瓶200的破壞在真空環(huán)境下進(jìn) 行。安瓿的破壞例如使用激光來(lái)進(jìn)行。在此情況下，以越過(guò)蓋罩使焦點(diǎn)聚焦在安瓿200上 的方式照射激光。在安瓿200中，在照射激光的位置上開(kāi)設(shè)孔。為了提高激光的吸收率，可 以在安瓿200上形成光吸收材料的膜。在其他的例子中，可以使用超短脈沖激光（照射具 有1納秒以下的脈沖寬度的光的激光，例如微微秒激光或者飛秒激光等）。另外，安瓿200 除內(nèi)包有堿金屬以外，也可以?xún)?nèi)包用于抑制堿金屬原子的移動(dòng)速度的緩沖氣體（例如稀有 氣體）。
[0139] 圖19為舉例說(shuō)明安瓿200被破壞后的狀態(tài)的圖。通過(guò)激光的照射，在安瓿200上 開(kāi)設(shè)貫通孔201。在安瓿200內(nèi)包有緩沖氣體的情況下，緩沖氣體經(jīng)由貫通孔201向安瓿 200的外部擴(kuò)散。
[0140] 再參照?qǐng)D16。在步驟S330(擴(kuò)散工序）中堿金屬擴(kuò)散。通過(guò)在某溫度（希望為較 之室溫高的溫度）下保持氣室單兀一定時(shí)間，堿金屬氣體擴(kuò)散。
[0141] 在步驟S340(氣密密封工序）中，氣室單元?dú)饷苊芊?。氣密密封是在真空環(huán)境下 進(jìn)行。氣密密封指涂敷材料的流路的密封。氣密密封使用焊錫或低熔點(diǎn)玻璃等密封材料進(jìn) 行?；蛘呖梢匀廴跇?gòu)成氣室單元（封裝件50及蓋罩60)的玻璃自身而進(jìn)行氣密密封。密 封材料的加熱或者氣室單元的加熱可以使用激光。
[0142] 在步驟S350(飽和工序）中，使涂層吸收堿金屬氣體直到成為飽和狀態(tài)為止。這 是由于當(dāng)氣室單元內(nèi)的堿金屬原子的數(shù)量減少時(shí)（即氣室單元內(nèi)的堿金屬原子密度下降 時(shí)），有可能給測(cè)定結(jié)果帶來(lái)影響。此時(shí)，可以對(duì)氣室單元進(jìn)行加熱。例如，在將氣室單元加 熱到85°C的狀態(tài)下，保管10小時(shí)。
[0143] 在例如非專(zhuān)利文獻(xiàn)1的技術(shù)中，作業(yè)者需要具有熟練的玻璃工藝技術(shù)，存在不適 于工業(yè)上穩(wěn)定制造的問(wèn)題。但是，根據(jù)變形例10的制造方法，能夠不依靠作業(yè)者的技能而 穩(wěn)定地制造氣室。此外，在非專(zhuān)利文獻(xiàn)1的技術(shù)中，需要將用于向氣室單元中導(dǎo)入堿金屬的 配管接合到氣室單元上，由于要兼顧配管的大小，有時(shí)難以制造小型的氣室單元，但根據(jù)變 形例10的制造方法，也能夠制造小型的氣室單元。
[0144] 3-11、變形例 11
[0145] 圖20為變形例11的氣室陣列70的剖面圖。圖20表示xz平面上的剖面。用變 形例10說(shuō)明了制造單一的氣室單元的例子，但利用變形例10的方法可以形成具有多個(gè)氣 室單元的氣室單元陣列。氣室陣列70具有封裝件71和蓋罩72。封裝件71具有多個(gè)主室 711、狹窄孔712、安瓿容納室713。鄰接的兩個(gè)主室711通過(guò)狹窄孔712連接。安瓿容納室 713和與其相鄰的主室711通過(guò)狹窄孔712連接。需要說(shuō)明的是，在圖20中，表示出僅設(shè)有 一個(gè)安瓿容納室713的例子，但安瓿容納室713也可以設(shè)有多個(gè)。除封裝件及蓋罩的形狀 不同以外，制造方法與變形例10通用。
[0146] 3-12、變形例 12
[0147] 圖21為變形例12的氣室的剖面圖。圖21表示xy平面的剖面。變形例12的氣 室與變形例10的氣室不同，不具有安瓿容納室。該氣室具有主室51。安瓿200容納于主室 51。除封裝件及蓋罩的形狀不同以外，制造方法與變形例10通用。
[0148] 3-13、變形例 13
[0149] 圖22為變形例13的氣室的剖面圖。該氣室具有主室51、狹窄孔52及安瓿容納室 53。在安瓿容納室53中容納有安瓿200及安瓿250。安瓿250為封入有涂敷材料的安瓿。 在該例中，在涂敷工序中破壞安瓶250。安瓶250的破壞與安瓶200的情況相同地進(jìn)行。除 此以外的方面，與變形例10是一樣的。
[0150] 3-14、變形例 14
[0151] 安瓿的破壞并非限定于激光的照射。也可以通過(guò)給予力學(xué)上的沖擊或振動(dòng)，使安 瓿200沖擊安瓿容納室53的內(nèi)壁，將安瓿破壞。在其他的例子中，給安瓿200供給以使其 產(chǎn)生熱應(yīng)力的熱，通過(guò)該熱應(yīng)力將安瓿200破壞。
[0152] 3-15、變形例 15
[0153] 圖23為變形例15的氣室的剖面圖。圖23表示xz平面的剖面。該氣室具有主室 51及堿金屬容納室54。在變形例15中，不使用安瓿200。堿金屬容納室54為設(shè)于封裝件 50的空間（室）。在氣室的制造時(shí)刻關(guān)閉該空間。在堿金屬容納室54中放置有堿金屬固 體。
[0154] 圖24為表示變形例15的氣室的制造方法的流程圖。在步驟S300(接合工序）中， 封裝件和蓋罩被接合在一起。在步驟S310(涂敷工序）中進(jìn)行涂敷。在步驟S420(容納室 破壞工序）中，破壞堿金屬容納室54,更具體地說(shuō)，破壞主室51和堿金屬容納室54之間的 壁面。堿金屬容納室54的破壞與安瓿200的破壞同樣，通過(guò)例如激光的照射進(jìn)行。在步驟 S330(擴(kuò)散工序）中，堿金屬擴(kuò)散。在步驟S340(氣密密封工序）中，氣密密封氣室單元。 在步驟S350(飽和工序）中，使涂層吸收堿金屬氣體直到成為飽和狀態(tài)為止。需要說(shuō)明的 是，在該例中，可以在封裝件上設(shè)有容納涂敷材料用的涂敷材料容納室。在此情況下，在涂 敷工序中，破壞涂敷材料容納室。
[0155] 3-16、變形例 16
[0156] 代之基于激光照射進(jìn)行的貫通孔形成，可以使用通過(guò)光照射產(chǎn)生熱應(yīng)力，利用該 熱應(yīng)力來(lái)割斷安瓿200的工藝。根據(jù)該方法，與通過(guò)光照射形成貫通孔的情況相比較，有時(shí) 脫氣體（在工序中從玻璃等中放出的氣體）減少，傳感器的特性提高。在此情況下，可以使 用具有納秒以下的脈沖寬度的激光。進(jìn)而，由于使安瓿200的割斷變得容易，因而可以在安 瓿200上形成應(yīng)力集中部（例如，傷）。
[0157] 在上述實(shí)施方式及變形例中，說(shuō)明了向氣室導(dǎo)入堿金屬原子時(shí)，主要在氣體（氣 態(tài)）狀態(tài)下導(dǎo)入的例子。但是，向氣室導(dǎo)入堿金屬原子時(shí)的狀態(tài)并非限于氣體。堿金屬原 子在固體、液體或氣體中的任意狀態(tài)下導(dǎo)入氣室都是可以的。另外，可以代之安瓿而使用密 封容器。
【權(quán)利要求】
1. 一種氣室的制造方法，其特征在于，具有： 將封裝件和蓋罩接合而形成主室的接合工序； 在所述主室的內(nèi)壁形成涂層的涂敷工序； 向所述主室內(nèi)填充堿金屬氣體的填充工序。
2. 如權(quán)利要求1所述的氣室的制造方法，其特征在于， 在所述接合工序中，還形成狹窄孔以及經(jīng)由所述狹窄孔與所述主室連通的安瓿容納 室。
3. 如權(quán)利要求2所述的氣室的制造方法，其特征在于， 在所述接合工序和所述涂敷工序之間，將在內(nèi)部封入有堿金屬固體的安瓿配置于安瓿 容納室。
4. 如權(quán)利要求3所述的氣室的制造方法，其特征在于， 所述填充工序包括破壞所述安瓶的安瓶破壞工序。
5. 如權(quán)利要求4所述的氣室的制造方法，其特征在于， 所述填充工序在安瓿破壞工序之后包括擴(kuò)散堿金屬氣體的擴(kuò)散工序。
6. -種磁測(cè)定裝置的制造方法，其特征在于，具有： 將封裝件和蓋罩接合而形成主室的接合工序； 在所述主室的內(nèi)壁形成涂層的涂敷工序； 向所述主室內(nèi)填充堿金屬氣體的填充工序。
7. -種氣室，其特征在于，具有： 主室； 狹窄孔； 經(jīng)由所述狹窄孔與所述主室連通的安瓿容納室； 被氣密封閉于所述主室內(nèi)的堿金屬氣體。
8. 如權(quán)利要求7所述的氣室，其特征在于， 在所述主室的內(nèi)壁形成有涂層。
9. 一種磁測(cè)定裝置，其特征在于， 具有權(quán)利要求7或8所述的氣室。
【文檔編號(hào)】A61B5/00GK104188626SQ201410439248
【公開(kāi)日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2012年2月13日 優(yōu)先權(quán)日:2011年2月16日
【發(fā)明者】長(zhǎng)坂公夫, 菊原和通 申請(qǐng)人:精工愛(ài)普生株式會(huì)社