原子室及其制造方法、量子干涉裝置、原子振蕩器、電子設(shè)備和移動(dòng)體的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供原子室及其制造方法、量子干涉裝置、原子振蕩器、電子設(shè)備和移動(dòng)體。關(guān)于所述原子室，能夠提高頻率穩(wěn)定度，此外，所述量子干涉裝置、原子振蕩器、電子設(shè)備和移動(dòng)體具備上述原子室。本發(fā)明的原子室(2)具備內(nèi)部空間(S)，該內(nèi)部空間(S)具有：貫通孔(211)的空間，其收納氣體狀的堿金屬；貫通孔(212)的空間，其收納作為堿金屬釋放材料的化合物(P)；以及貫通孔(213)的空間，其收納液體狀或固體狀的堿金屬(M)。
【專利說(shuō)明】
原子室及其制造方法、量子干涉裝置、原子振蕩器、電子設(shè)備和移動(dòng)體
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及原子室、原子室的制造方法、量子干涉裝置、原子振蕩器、電子設(shè)備和移動(dòng)體。
【背景技術(shù)】
[0002]作為長(zhǎng)期具有高精度的振蕩特性的振蕩器，公知有基于銣、銫等堿金屬的原子的能量躍迀而進(jìn)行振蕩的原子振蕩器。
[0003]通常，原子振蕩器的工作原理大致分為利用光與微波的雙重共振現(xiàn)象的方式和利用基于波長(zhǎng)不同的兩種光的量子干涉效應(yīng)(CPT:Coherent Populat1n Trapping(相干布居俘獲))的方式。任意一種原子振蕩器一般均具有封入堿金屬的原子室(氣室)。
[0004]作為制造這樣的原子室的方法，公知有如專利文獻(xiàn)I所公開(kāi)那樣將收納有含有堿金屬物的化合物的空腔部密封之后、使該化合物加熱反應(yīng)而在空腔部?jī)?nèi)產(chǎn)生堿金屬氣體的方法。根據(jù)上述方法，能夠減輕空腔部?jī)?nèi)的多余氣體。
[0005]但是，在通過(guò)專利文獻(xiàn)I記載的方法得到的氣室中，存在密封的空腔部?jī)?nèi)的堿金屬氣體的量隨時(shí)間減少、結(jié)果導(dǎo)致頻率穩(wěn)定度降低這樣的問(wèn)題。
[0006]專利文獻(xiàn)I:日本特開(kāi)2013-007720號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供能夠提高頻率穩(wěn)定度的原子室及其制造方法，此外，提供具備這樣的原子室的量子干涉裝置、原子振蕩器、電子設(shè)備和移動(dòng)體。
[0008]本發(fā)明是為了解決上述技術(shù)問(wèn)題中的至少一部分而作出的，本發(fā)明通過(guò)以下的方式或應(yīng)用例得以實(shí)現(xiàn)。
[0009][應(yīng)用例I]
[0010]本發(fā)明的原子室的特征在于具備:堿金屬原子;堿金屬釋放材料，其釋放出所述堿金屬原子；以及內(nèi)部空間，其收納所述堿金屬原子和所述堿金屬釋放材料，所述內(nèi)部空間具有:第I區(qū)域，其收納氣體狀的所述堿金屬原子;第2區(qū)域，其收納所述堿金屬釋放材料；以及第3區(qū)域，其收納液體狀或固體狀的所述堿金屬原子。
[0011]根據(jù)這樣的原子室，液體狀或固體狀的堿金屬原子作為殘留的量存在于內(nèi)部空間的第3區(qū)域內(nèi)，因此，能夠減輕被密封的內(nèi)部空間的第I區(qū)域內(nèi)的氣體狀的堿金屬原子的量減少(分壓降低)的情況。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)長(zhǎng)期保持優(yōu)異的頻率穩(wěn)定度。
[0012][應(yīng)用例2]
[0013]在本發(fā)明的原子室中，優(yōu)選的是，在所述第I區(qū)域與所述第2區(qū)域之間存在所述第3區(qū)域。
[0014]由此，即使將第2區(qū)域分離并去除，也能夠使第I區(qū)域與第2區(qū)域連通，能夠減輕存在于第I區(qū)域的氣體狀的堿金屬原子的量減少的情況。
[0015][應(yīng)用例3]
[0016]在本發(fā)明的原子室中，優(yōu)選的是，在所述第2區(qū)域與所述第3區(qū)域之間存在所述第I區(qū)域。
[0017]由此，在對(duì)第2區(qū)域進(jìn)行加熱而使堿金屬原子從堿金屬釋放材料中釋放出來(lái)時(shí)，能夠容易地使第3區(qū)域的溫度比第2區(qū)域的溫度低。因此，能夠容易地將液體狀或固體狀的堿金屬原子收納于第3區(qū)域。
[0018][應(yīng)用例4]
[0019]在本發(fā)明的原子室中，優(yōu)選的是，具備將所述第I區(qū)域和所述第2區(qū)域之間連通的連通孔，所述連通孔的寬度比所述堿金屬釋放材料的寬度小。
[0020]由此，能夠減輕堿金屬釋放材料從第2區(qū)域移動(dòng)至第I區(qū)域的情況。
[0021][應(yīng)用例5]
[0022]在本發(fā)明的原子室中，優(yōu)選的是，所述原子室具具備配置在所述第2區(qū)域的吸氣材料。
[0023]由此，能夠使吸氣材料吸附存在于內(nèi)部空間的多余氣體，能夠使原子室的特性優(yōu)升。
[0024][應(yīng)用例6]
[0025]在本發(fā)明的原子室中，優(yōu)選的是，所述內(nèi)部空間中的除氣體狀的所述堿金屬原子之外的氣體的分壓為10—4Pa以下。
[0026]這樣的多余氣體的量較少的原子室具有優(yōu)異特性。
[0027][應(yīng)用例7]
[0028]本發(fā)明的原子室的制造方法的特征在于，包括以下工序:準(zhǔn)備工序，準(zhǔn)備室容器，該室容器具有內(nèi)部空間，該內(nèi)部空間具有第I區(qū)域、第2區(qū)域以及第3區(qū)域，在所述內(nèi)部空間的所述第2區(qū)域收納含有堿金屬的固體狀的化合物;釋放工序，通過(guò)對(duì)所述第2區(qū)域進(jìn)行加熱而使所述堿金屬?gòu)乃龌衔镏嗅尫懦鰜?lái)；以及調(diào)溫工序，使所述第3區(qū)域的溫度比所述第I區(qū)域的溫度低。
[0029]根據(jù)這種原子室的制造方法，能夠得到下述這樣的原子室:液體狀或固體狀的堿金屬原子作為殘留的量存在于內(nèi)部空間的第3區(qū)域。在所得到的原子室，能夠防止存在于被密封的內(nèi)部空間的第I區(qū)域的氣體狀的堿金屬原子的量(分壓)減少的情況，能夠?qū)崿F(xiàn)長(zhǎng)期保持優(yōu)異的頻率穩(wěn)定度。
[0030][應(yīng)用例8]
[0031]在本發(fā)明的原子室的制造方法中，優(yōu)選的是，所述準(zhǔn)備工序包括密封所述內(nèi)部空間的步驟。
[0032]由此，能夠減少所得到的原子室的內(nèi)部空間中的多余氣體的量。
[0033][應(yīng)用例9]
[0034]在本發(fā)明的原子室的制造方法中，優(yōu)選的是，在所述釋放工序之后還包括將所述第2區(qū)域去除的去除工序。
[0035]由此，能夠在所得到的原子室中將釋放出堿金屬之后的化合物去除，能夠減輕該化合物的影響并提高頻率穩(wěn)定度。
[0036][應(yīng)用例10]
[0037]在本發(fā)明的原子室的制造方法中，優(yōu)選的是，比所述調(diào)溫工序靠后地進(jìn)行所述去除工序。
[0038]由此，能夠在所得到的原子室中將釋放出堿金屬之后的化合物去除。
[0039][應(yīng)用例11]
[0040]在本發(fā)明的原子室的制造方法中，優(yōu)選的是，在所述準(zhǔn)備工序中，所述第I區(qū)域和所述第2區(qū)域經(jīng)由連通孔連通，所述去除工序包括封閉所述連通孔的步驟。
[0041]由此，能夠容易地密封將第2區(qū)域去除之后的內(nèi)部空間。
[0042][應(yīng)用例12]
[0043]在本發(fā)明的原子室的制造方法中，優(yōu)選的是，在所述準(zhǔn)備工序中，多個(gè)所述室容器相連接。
[0044]由此，能夠高效地制造出多個(gè)原子室。
[0045][應(yīng)用例13]
[0046]本發(fā)明的量子干涉裝置的特征在于具備本發(fā)明的原子室。
[0047]根據(jù)這樣的量子干涉裝置，能夠發(fā)揮優(yōu)異的頻率穩(wěn)定度。
[0048][應(yīng)用例14]
[0049]在本發(fā)明的量子干涉裝置中，優(yōu)選的是，所述第I區(qū)域的溫度比所述第3區(qū)域的溫度高。
[0050]由此，能夠使氣體狀的堿金屬原子穩(wěn)定地存在于第I區(qū)域，并使液體狀或固體狀的堿金屬穩(wěn)定地存在于第3區(qū)域。
[0051][應(yīng)用例15]
[0052]本發(fā)明的原子振蕩器的特征在于具備本發(fā)明的原子室。
[0053]根據(jù)這樣的原子振蕩器，能夠發(fā)揮優(yōu)異的頻率穩(wěn)定度。
[0054][應(yīng)用例16]
[0055]本發(fā)明的電子設(shè)備的特征在于具備本發(fā)明的原子室。
[0056]根據(jù)這樣的電子設(shè)備，能夠使原子室的頻率穩(wěn)定度優(yōu)異。
[0057][應(yīng)用例H]
[0058]本發(fā)明的移動(dòng)體的特征在于具備本發(fā)明的原子室。
[0059]根據(jù)這樣的移動(dòng)體，能夠使原子室的頻率穩(wěn)定度優(yōu)異。
【附圖說(shuō)明】
[0060]圖1是示出本發(fā)明的第I實(shí)施方式的原子振蕩器(量子干涉裝置)的概略圖。
[0061]圖2是用于說(shuō)明堿金屬的能量狀態(tài)的圖。
[0062]圖3是示出從光射出部射出的兩種光的頻率差與由光檢測(cè)部檢測(cè)出的光的強(qiáng)度之間的關(guān)系的曲線圖。
[0063]圖4的(a)是圖1所示的原子振蕩器具有的原子室的縱剖視圖，圖4的(b)是圖4的
(a)中的A-A線的剖視圖(橫剖視圖)。
[0064]圖5是示出圖4所示的原子室的制造方法的準(zhǔn)備工序中使用的部件的圖。
[0065]圖6是用于說(shuō)明圖4所示的原子室的制造方法的準(zhǔn)備工序、釋放工序、調(diào)溫工序和單片化工序的圖。
[0066]圖7是用于說(shuō)明本發(fā)明的第I實(shí)施方式的原子室的變形例的圖。
[0067]圖8的(a)是本發(fā)明的第2實(shí)施方式的原子振蕩器具有的原子室的縱剖視圖，圖8的
(b)是圖8的(a)中的A-A線的剖視圖(橫剖視圖)。
[0068]圖9是用于說(shuō)明本發(fā)明的第2實(shí)施方式的原子室的變形例的圖。
[0069]圖10是示出本發(fā)明的第3實(shí)施方式的原子振蕩器具有的原子室的橫剖視圖。
[0070]圖11是示出在利用GPS衛(wèi)星的定位系統(tǒng)中使用了本發(fā)明的原子振蕩器的情況下的概略結(jié)構(gòu)的圖。
[0071 ]圖12是不出本發(fā)明的移動(dòng)體的一個(gè)例子的圖。
[0072]標(biāo)號(hào)說(shuō)明
[0073]I:原子振湯器;2:原子室；2A:原子室；2B:原子室；2C:原子室；2D:原子室；3:光射出部；5:光檢測(cè)部;6:加熱器;7:溫度傳感器;8:磁場(chǎng)產(chǎn)生部；10:控制部；11:溫度控制部；12:激勵(lì)光fe制部；13:磁場(chǎng)fe制部；21:王體部；2IA:王體部；21D:王體部;22:窗部;22A:窗部;23:窗部;23A:窗部;24:切槽;41:光學(xué)部件;42:光學(xué)部件;43:光學(xué)部件;44:光學(xué)部件；100:定位系統(tǒng)；200:GPS衛(wèi)星;210:主體部形成用基板;211:貫通孔;212:貫通孔;213:貫通孔;214:槽;215:槽;216:密封部;217:密封部;218:槽;219:槽;220:窗部形成用基板;230:窗部形成用基板;300:基站裝置;301:天線；302:接收裝置;303:天線；304:發(fā)送裝置;400:GPS接收裝置;401:天線;402:衛(wèi)星接收部;403:天線;404:基站接收部；1500:移動(dòng)體；1501:車體；1502:車輪G:吸氣材料;LL:激勵(lì)光;M:堿金屬;P:化合物;Pl:金屬化合物；S:內(nèi)部空間。
【具體實(shí)施方式】
[0074]以下，基于附圖中示出的實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明的原子室、原子室的制造方法、量子干涉裝置、原子振蕩器、電子設(shè)備和移動(dòng)體詳細(xì)地進(jìn)行說(shuō)明。
[0075]1.原子振蕩器(量子干涉裝置)
[0076]首先，對(duì)本發(fā)明的原子振蕩器(具備本發(fā)明的原子室的原子振蕩器)進(jìn)行說(shuō)明。另夕卜，在以下內(nèi)容中，雖然對(duì)將本發(fā)明的量子干涉裝置應(yīng)用于原子振蕩器的示例進(jìn)行說(shuō)明，但本發(fā)明的量子干涉裝置并不限定于此，除原子振蕩器之外，例如還可以應(yīng)用于磁傳感器、量子存儲(chǔ)器等。
[0077]〈第丨實(shí)施方式>
[0078]圖1是示出本發(fā)明的第I實(shí)施方式的原子振蕩器(量子干涉裝置)的概略圖。此外，圖2是用于說(shuō)明堿金屬的能量狀態(tài)的圖，圖3是示出從光射出部射出的兩種光的頻率差與由光檢測(cè)部檢測(cè)的光強(qiáng)度之間的關(guān)系的曲線圖。
[0079]圖1所示的原子振蕩器I是利用量子干涉效應(yīng)的原子振蕩器。如圖1所示，該原子振蕩器I具備原子室2(氣室)、光射出部3、光學(xué)部件41、42、43、44、光檢測(cè)部5、加熱器6、溫度傳感器7、磁場(chǎng)產(chǎn)生部8以及控制部10。
[0080]首先，簡(jiǎn)單說(shuō)明原子振蕩器I的原理。
[0081]如圖1所示，在原子振蕩器I中，光射出部3朝向原子室2射出激勵(lì)光LL，光檢測(cè)部5對(duì)透過(guò)原子室2的激勵(lì)光LL進(jìn)行檢測(cè)。
[0082]在原子室2內(nèi)，封入有氣態(tài)的堿金屬(金屬原子)，如圖2所示，堿金屬具有三能級(jí)系統(tǒng)的能級(jí)，可得到能級(jí)不同的兩個(gè)基態(tài)(基態(tài)1、2)和激發(fā)態(tài)這3個(gè)狀態(tài)。在此，基態(tài)I是比基態(tài)2低的能量狀態(tài)。
[0083]從光射出部3射出的激勵(lì)光LL包含頻率不同的兩種共振光1、2，在對(duì)上述那樣的氣態(tài)的堿金屬照射這兩種共振光1、2時(shí)，共振光1、2在堿金屬中的光吸收率(透光率)隨著共振光I的頻率ω I與共振光2的頻率ω 2之差(ω ι_ω 2)而發(fā)生變化。
[0084]并且，在共振光I的頻率ω工與共振光2的頻率ω2之差(ω ^ ω 2)和相當(dāng)于基態(tài)I與基態(tài)2之間的能量差的頻率一致時(shí)，從基態(tài)1、2向激發(fā)態(tài)的激勵(lì)分別停止。此時(shí)，共振光1、2均不被堿金屬吸收而透過(guò)。將這樣的現(xiàn)象稱作CPT現(xiàn)象或者電磁感應(yīng)透明現(xiàn)象(EIT:Electromagnetically Induced Transparency)。
[0085]例如，如果光射出部3將共振光I的頻率ω!固定而使共振光2的頻率ω 2變化，則在共振光I的頻率《工與共振光2的頻率ω2之差(ω ^co2)和相當(dāng)于基態(tài)I與基態(tài)2之間的能量差的頻率ωο—致時(shí)，光檢測(cè)部5的檢測(cè)強(qiáng)度如圖3所示那樣，陡峭地上升。將這樣的陡峭的信號(hào)檢測(cè)為EIT信號(hào)。該EIT信號(hào)具有由堿金屬的種類決定的固有值。因此，能夠使用這樣的EIT信號(hào)來(lái)構(gòu)成振蕩器。
[0086]以下，對(duì)原子振蕩器I的各部件簡(jiǎn)單進(jìn)行說(shuō)明。
[0087][原子室]
[0088]在原子室2內(nèi)，封入有氣態(tài)的銣、銫、鈉等堿金屬。此外，在原子室2內(nèi)，也可以根據(jù)需要，與堿金屬氣體一并封入有氬、氖等稀有氣體、氮等惰性氣體作為緩沖氣體。
[0089]此外，在原子室2內(nèi)，除上述氣體之外，還配置有堿金屬化合物、吸氣(getter)材料等。另外，對(duì)于這方面，之后將與原子室2的結(jié)構(gòu)一并詳細(xì)敘述。
[0090][光射出部]
[0091]光射出部3(光源)具有射出對(duì)原子室2中的堿金屬原子進(jìn)行激勵(lì)的激勵(lì)光LL的功會(huì)K。
[0092]更具體而言，光射出部3射出上述那樣的頻率不同的兩種光(共振光I以及共振光2)作為激勵(lì)光LL。共振光I能夠?qū)⒃邮?內(nèi)的堿金屬?gòu)纳鲜龌鶓B(tài)I激勵(lì)(共振)成激發(fā)態(tài)。另一方面，共振光2能夠?qū)⒃邮?內(nèi)的堿金屬?gòu)纳鲜龌鶓B(tài)2激勵(lì)(共振)成激發(fā)態(tài)。
[0093]作為該光射出部3，只要能夠射出上述那樣的激勵(lì)光，則沒(méi)有特別限定，例如，能夠使用垂直腔面發(fā)射激光器(VCSEL)等半導(dǎo)體激光器等。
[0094]另外，光射出部3利用未圖示的調(diào)溫元件(發(fā)熱電阻體、帕爾貼元件等)被調(diào)溫到規(guī)走溫度O
[0095][光學(xué)部件]
[0096]多個(gè)光學(xué)部件41、42、43、44分別被設(shè)置在上述光射出部3與原子室2之間的激勵(lì)光LL的光路上。在此，從光射出部3側(cè)到原子室2側(cè)，依次配置有光學(xué)部件41、光學(xué)部件42、光學(xué)部件43、光學(xué)部件44。
[0097]光學(xué)部件41是透鏡。由此，能夠無(wú)浪費(fèi)地向原子室2照射激勵(lì)光LL。
[0098]此外，光學(xué)部件41具有使激勵(lì)光LL成為平行光的功能。由此，能夠簡(jiǎn)單且可靠地防止激勵(lì)光LL在氣室2的內(nèi)壁發(fā)生反射。因此，能夠適當(dāng)?shù)禺a(chǎn)生氣室2內(nèi)的激勵(lì)光的共振，其結(jié)果是，能夠提高原子振蕩器I的振蕩特性。
[0099]光學(xué)部件42是偏振片。由此，能夠?qū)?lái)自光射出部3的激勵(lì)光LL的偏振調(diào)整為規(guī)定方向。
[0100]光學(xué)部件43為減光濾光器(ND濾光器)。由此，能夠調(diào)整(減小)入射到原子室2的激勵(lì)光LL的強(qiáng)度。因此，即使在光射出部3的輸出較大的情況下，也能夠使入射到原子室2的激勵(lì)光成為期望的光量。在本實(shí)施方式中，利用光學(xué)部件43調(diào)整通過(guò)了上述光學(xué)部件42后的具有規(guī)定方向的偏振的激勵(lì)光LL的強(qiáng)度。
[0101]光學(xué)部件44為λ/4波長(zhǎng)板。由此，能夠?qū)?lái)自光射出部3的激勵(lì)光LL從線偏振光轉(zhuǎn)換為圓偏振光(右旋圓偏振光或者左旋圓偏振光)。
[0102]如后所述，在原子室2內(nèi)的堿金屬原子因磁場(chǎng)產(chǎn)生部8的磁場(chǎng)而發(fā)生了塞曼分裂的狀態(tài)下，如果向堿金屬原子照射線偏振光的激勵(lì)光，則由于激勵(lì)光與堿金屬原子的相互作用，堿金屬原子均勻地分散存在于塞曼分裂后的多個(gè)能級(jí)。其結(jié)果是，由于期望能級(jí)的堿金屬原子的數(shù)量與其它能級(jí)的堿金屬原子的數(shù)量相比，相對(duì)較少，因此顯現(xiàn)期望的EIT現(xiàn)象的原子數(shù)減少，期望的EIT信號(hào)的強(qiáng)度減小，結(jié)果導(dǎo)致原子振蕩器I的振蕩特性的下降。
[0103]與此相對(duì)，如后所述，在原子室2內(nèi)的堿金屬原子因磁場(chǎng)產(chǎn)生部8的磁場(chǎng)而發(fā)生了塞曼分裂的狀態(tài)下，如果向堿金屬原子照射圓偏振光的激勵(lì)光，則由于激勵(lì)光與堿金屬原子的相互作用，能夠使堿金屬原子進(jìn)行塞曼分裂后的多個(gè)能級(jí)中的、期望能級(jí)的堿金屬原子的數(shù)量與其它能級(jí)的堿金屬原子的數(shù)量相比，相對(duì)較多。因此，顯現(xiàn)期望的EIT現(xiàn)象的原子數(shù)增加，期望的EIT信號(hào)的強(qiáng)度增大，其結(jié)果是，能夠提高原子振蕩器I的振蕩特性。
[0104][光檢測(cè)部]
[0105]光檢測(cè)部5具有對(duì)透過(guò)原子室2內(nèi)的激勵(lì)光LL(共振光1、2)的強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)的功會(huì)K。
[0106]作為該光檢測(cè)部5，只要能夠檢測(cè)上述那樣的激勵(lì)光，則沒(méi)有特別限定，例如，能夠使用太陽(yáng)能電池、光電二極管等光檢測(cè)器(受光元件)。
[0107][加熱器]
[0108]加熱器6(加熱部)具有對(duì)上述原子室2(更具體而言，原子室2中的堿金屬)進(jìn)行加熱的功能。由此，能夠?qū)⒃邮?中的堿金屬維持成適當(dāng)濃度的氣態(tài)。
[0109]該加熱器6例如構(gòu)成為包含因通電而發(fā)熱的發(fā)熱電阻體。該發(fā)熱電阻體可以設(shè)置成與原子室2接觸，也可以設(shè)置成不與原子室2接觸。
[0110]例如，在將發(fā)熱電阻體設(shè)置成與原子室2接觸的情況下，在原子室2的一對(duì)窗部分別設(shè)置發(fā)熱電阻體。由此，能夠防止堿金屬原子在原子室2的窗部上發(fā)生結(jié)露。其結(jié)果是，能夠使原子振蕩器I的特性(振蕩特性)長(zhǎng)期保持優(yōu)異。這樣的發(fā)熱電阻體由對(duì)于激勵(lì)光具有透過(guò)性的材料構(gòu)成，具體而言，例如由I TO (Indium Tin Oxide，氧化銦錫)、IZO (IndiumZinc Oxide，氧化銦鋅)、In303、Sn02、含Sb的Sn02、含Al的ZnO等氧化物等的透明電極材料構(gòu)成。此外，發(fā)熱電阻體例如能夠使用等離子CVD、熱CVD那樣的化學(xué)蒸鍍法(CVD)、真空蒸鍍等干式鍍敷法、溶膠-凝膠法等來(lái)形成。
[0111]此外，在將發(fā)熱電阻體設(shè)置成不與原子室2接觸的情況下，經(jīng)由熱傳導(dǎo)性優(yōu)異的金屬等、陶瓷等部件從發(fā)熱電阻體向原子室2導(dǎo)熱即可。
[0112]另外，加熱器6只要能夠?qū)υ邮?進(jìn)行加熱，則不限定于上述的方式，能夠使用各種加熱器。此外，也可以代替加熱器6，或者與加熱器6—起地使用珀?duì)柼?lái)對(duì)原子室2進(jìn)行加熱。
[0113][溫度傳感器]
[0114]溫度傳感器7對(duì)加熱器6或者原子室2的溫度進(jìn)行檢測(cè)。進(jìn)而，根據(jù)該溫度傳感器7的檢測(cè)結(jié)果，控制上述加熱器6的發(fā)熱量。由此，能夠?qū)⒃邮?內(nèi)的堿金屬原子維持在期望的溫度。
[0115]另外，溫度傳感器7的設(shè)置位置沒(méi)有特別限定，例如可以在加熱器6上，也可以在原子室2的外表面上。
[0116]作為溫度傳感器7，沒(méi)有特別限定，能夠分別使用熱敏電阻、熱電偶等公知的各種溫度傳感器。
[0117][磁場(chǎng)產(chǎn)生部]
[0118]磁場(chǎng)產(chǎn)生部8具有產(chǎn)生磁場(chǎng)的功能，該磁場(chǎng)使原子室2內(nèi)的堿金屬的簡(jiǎn)并后的多個(gè)能級(jí)發(fā)生塞曼分裂。由此，通過(guò)塞曼分裂，能夠擴(kuò)大堿金屬的正在簡(jiǎn)并的不同能級(jí)之間的間隙，從而提高分辨率。其結(jié)果是，能夠提高原子振蕩器I的振蕩頻率的精度。
[0119]該磁場(chǎng)產(chǎn)生部8例如由以?shī)A著原子室2的方式配置的亥姆霍茲線圈(Helmholtzcoil)或者以覆蓋原子室2的方式配置的電磁線圈構(gòu)成。由此，能夠在原子室2內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)方向的均勻的磁場(chǎng)。
[0120]此外，磁場(chǎng)產(chǎn)生部8產(chǎn)生的磁場(chǎng)是恒定磁場(chǎng)(直流磁場(chǎng))，但是也可以疊加交變磁場(chǎng)。
[0121][控制部]
[0122]控制部10具有分別控制光射出部3、加熱器6以及磁場(chǎng)產(chǎn)生部8的功能。
[0123]該控制部10具有:激勵(lì)光控制部12，其控制光射出部3的共振光1、2的頻率;溫度控制部11，其控制原子室2中的堿金屬的溫度；以及磁場(chǎng)控制部13，其控制來(lái)自磁場(chǎng)產(chǎn)生部8的磁場(chǎng)。
[0124]激勵(lì)光控制部12根據(jù)上述光檢測(cè)部5的檢測(cè)結(jié)果，控制從光射出部3射出的共振光
1、2的頻率。更具體而言，激勵(lì)光控制部12以上述頻率差(ω ω 2)成為上述堿金屬的固有頻率ω Q的方式，控制從光射出部3射出的共振光1、2的頻率。
[0125]在此，雖然未圖示，但激勵(lì)光控制部12具備壓控型石英振蕩器(振蕩電路)，其根據(jù)光檢測(cè)部5的檢測(cè)結(jié)果，對(duì)該壓控型石英振蕩器的振蕩頻率進(jìn)行同步/調(diào)整，并將該壓控型石英振蕩器的輸出信號(hào)作為原子振蕩器I的輸出信號(hào)進(jìn)行輸出。
[0126]例如，雖然未圖示，但激勵(lì)光控制部12具備對(duì)來(lái)自該壓控型石英振蕩器的輸出信號(hào)進(jìn)行倍頻的倍頻器，將利用該倍頻器進(jìn)行了倍頻后的信號(hào)(高頻信號(hào))疊加到直流偏置電流，作為驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸入到光射出部3。由此，以在光檢測(cè)部5中能檢測(cè)到EIT信號(hào)的方式對(duì)壓控型石英振蕩器進(jìn)行控制，從而從壓控型石英振蕩器輸出期望的頻率的信號(hào)。例如，當(dāng)設(shè)來(lái)自原子振蕩器I的輸出信號(hào)的期望的頻率為f時(shí)，該倍頻器的倍頻率為《Q/(2Xf)。由此，當(dāng)壓控型石英振蕩器的振蕩頻率為f時(shí)，能夠使用來(lái)自倍頻器的信號(hào)，對(duì)包含于光射出部3的半導(dǎo)體激光器等發(fā)光元件進(jìn)行調(diào)制，使其射出頻率差(ω ^ ω 2)為ω ο的兩種光。
[0127]此外，溫度控制部11根據(jù)溫度傳感器7的檢測(cè)結(jié)果控制對(duì)加熱器6的通電。由此，能夠?qū)⒃邮?維持在期望的溫度范圍內(nèi)。例如，原子室2借助加熱器6被調(diào)溫到例如70°C左右。
[0128]此外，磁場(chǎng)控制部13以使磁場(chǎng)產(chǎn)生部8產(chǎn)生的磁場(chǎng)恒定的方式控制對(duì)磁場(chǎng)產(chǎn)生部8的通電。
[0129]這樣的控制部10例如設(shè)置在基板上安裝的IC芯片上。以上，簡(jiǎn)單說(shuō)明了原子振蕩器I的結(jié)構(gòu)。
[0130](原子室的詳細(xì)說(shuō)明)
[0131]圖4的(a)是圖1所示的原子振蕩器具備的原子室的縱剖視圖，圖4的(b)是圖4的
(a)中的A-A線剖視圖(橫剖視圖)。
[0132]并且，在以下內(nèi)容中，為了便于說(shuō)明，將圖4的(a)中的上側(cè)稱作“上”，將下側(cè)稱作“下”。
[0133]如圖4的(a)所示，原子室2具有主體部21和夾著主體部21設(shè)置的一對(duì)窗部22、23。在該原子室2中，主體部21配置在一對(duì)窗部22、23之間，主體部21和一對(duì)窗部22、23劃分形成(構(gòu)成)了封入有氣體狀的堿金屬的內(nèi)部空間S。
[0134]主體部21呈以上下方向?yàn)楹穸确较虻陌鍫?，在該主體部21中形成有:貫通孔211、212、213，該貫通孔211、212、213在主體部21的厚度方向(上下方向)上貫通;槽214，該槽214朝主體部21的上表面開(kāi)口，使貫通孔211與貫通孔213連通；以及槽215，該槽215朝主體部21的上表面開(kāi)口，使貫通孔212與貫通孔213連通。另外，也可以代替貫通孔212，形成朝主體部21的上表面開(kāi)口的凹部。相同地，也可以代替貫通孔213，形成朝主體部21的上表面開(kāi)口的凹部。
[0135]作為該主體部21的構(gòu)成材料，沒(méi)有特別限定，可舉出玻璃材料、石英、金屬材料、樹(shù)脂材料、硅材料等，但其中優(yōu)選使用玻璃材料、石英、硅材料中的任意一種，更優(yōu)選使用硅材料。由此，即使在形成寬度和高度為1mm以下這樣的小的原子室2的情況下，也能夠使用蝕刻等微細(xì)加工技術(shù)來(lái)容易地形成高精度的主體部21。特別是，硅能夠進(jìn)行基于蝕刻的微細(xì)加工。因此，通過(guò)使用硅構(gòu)成主體部21，即使實(shí)現(xiàn)了原子室2的小型化，也能夠簡(jiǎn)單且高精度地形成主體部21。此外，在窗部22、23由玻璃構(gòu)成的情況下，能夠通過(guò)陽(yáng)極接合簡(jiǎn)單地將主體部21和窗部22、23氣密地接合，能夠使原子室2的可靠性優(yōu)異。
[0136]在這樣的主體部21的下表面接合有板狀的窗部22，另一方面，在主體部21的上表面接合有板狀的窗部23。由此，貫通孔211、212、213的下端側(cè)開(kāi)口被窗部22封閉，并且，貫通孔211、212、213的上端側(cè)開(kāi)口和槽214、215的開(kāi)口被窗部23封閉。并且，由貫通孔211、212、213和槽214、215構(gòu)成的內(nèi)部空間S形成為氣密空間。
[0137]作為主體部21和窗部22、23的接合方法，可根據(jù)它們的構(gòu)成材料來(lái)確定，只要能夠氣密地接合，則沒(méi)有特別限定，例如，能夠使用基于粘接劑的接合方法、直接接合法、陽(yáng)極接合法、表面活性化接合法等，但優(yōu)選使用直接接合法或者陽(yáng)極接合法。由此，能夠簡(jiǎn)單地將主體部21和窗部22、23氣密地接合，能夠使原子室2的可靠性優(yōu)異。
[0138]與這樣的主體部21接合的各窗部22、23對(duì)于來(lái)自上述光射出部3的激勵(lì)光具有透過(guò)性。而且，一個(gè)窗部22是供激勵(lì)光LL入射到原子室2的內(nèi)部空間S內(nèi)的入射側(cè)窗部，另一個(gè)窗部23是供激勵(lì)光LL從原子室2的內(nèi)部空間S內(nèi)射出的射出側(cè)窗部。
[0139]作為窗部22、23的構(gòu)成材料，只要對(duì)于上述那樣的激勵(lì)光具有透過(guò)性，則沒(méi)有特別限定，例如可舉出玻璃材料、石英等，優(yōu)選使用玻璃材料。由此能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于激勵(lì)光具有透過(guò)性的窗部22、23。此外，在由硅構(gòu)成主體部21的情況下，通過(guò)使用玻璃構(gòu)成窗部22、23，能夠通過(guò)陽(yáng)極接合簡(jiǎn)單地將主體部21和窗部22、23氣密地接合，能夠使原子室2的可靠性優(yōu)異。另外，根據(jù)窗部22、23的厚度和激勵(lì)光的強(qiáng)度，還能夠由硅構(gòu)成窗部22、23。在該情況下，能夠?qū)⒅黧w部21和窗部22、23直接接合。
[0140]在由這樣的主體部21和窗部22、23劃分形成的內(nèi)部空間S中，收納有氣體狀的堿金屬。收納在該內(nèi)部空間S內(nèi)的氣體狀的堿金屬在貫通孔211內(nèi)被激勵(lì)光LL激勵(lì)。即，貫通孔211內(nèi)的空間的至少一部分構(gòu)成供激勵(lì)光LL通過(guò)的“光通過(guò)空間”(第I區(qū)域)。在本實(shí)施方式中，貫通孔211的橫截面呈圓形，另一方面，雖然未圖示，但光通過(guò)空間的橫截面呈與貫通孔211的橫截面相似的形狀(即圓形)，并且被設(shè)定成比貫通孔211的橫截面稍小。另外，貫通孔211的橫截面形狀不限于圓形，例如也可以是四邊形、五邊形等多邊形、橢圓形等。
[0141]此外，內(nèi)部空間S的貫通孔213內(nèi)的空間經(jīng)由槽214內(nèi)的空間與貫通孔211內(nèi)的空間連通，并且，經(jīng)由槽215內(nèi)的空間與貫通孔212內(nèi)的空間連通。在本實(shí)施方式中，貫通孔212、213的橫截面分別呈矩形。另外，貫通孔212、213的橫截面形狀不限于矩形，例如也可以是五邊形等其他多邊形、圓形、橢圓形等。
[0142]在該貫通孔213內(nèi)的空間中收納有液體狀或固體狀的堿金屬M(fèi)。即，貫通孔213內(nèi)的空間是構(gòu)成內(nèi)部空間S的一部分或與內(nèi)部空間S連通的空間，構(gòu)成了配置有液體狀或固體狀的堿金屬M(fèi)的“金屬存留部”(第3區(qū)域)。該液體狀或固體狀堿金屬M(fèi)在飽和蒸汽壓力下與內(nèi)部空間S內(nèi)的氣體狀的堿金屬形成平衡狀態(tài)，由此，能夠?qū)?nèi)部空間S內(nèi)的氣體狀的堿金屬保持成規(guī)定濃度。此外，通過(guò)將堿金屬M(fèi)配置在與貫通孔211內(nèi)的空間分離的貫通孔213內(nèi)的空間中，能夠減輕堿金屬M(fèi)對(duì)頻率特性帶來(lái)影響的情況。
[0143 ]另外，在貫通孔212內(nèi)的空間中配置有化合物P和吸氣材料G。
[0144]化合物P是釋放出上述氣體狀的堿金屬和固體狀的堿金屬M(fèi)的“堿金屬釋放材料”，是在后述的原子室2的制造中使用的金屬化合物Pl發(fā)生分解反應(yīng)后的殘?jiān)鐬槲捶磻?yīng)的金屬化合物Pl。另外，化合物P有時(shí)還含有經(jīng)金屬化合物Pl的分解反應(yīng)而生成的堿金屬之外的生成物。此外，通過(guò)將化合物P配置在與貫通孔211內(nèi)的空間分離的貫通孔212內(nèi)的空間中，能夠減輕化合物P對(duì)頻率特性帶來(lái)影響的情況。
[0145]另外，在經(jīng)金屬化合物Pl的分解反應(yīng)而產(chǎn)生的堿金屬之外的生成物為氮等惰性氣體的情況下，可以將上述生成物作為緩沖氣體的一部分使用。
[0146]吸氣材料G具有吸附或吸收除了期望的堿金屬氣體以及緩沖氣體之外的氣體的功能。由此，能夠使吸氣材料G吸附或吸收存在于內(nèi)部空間S中的除堿金屬原子之外的多余物質(zhì)的至少一部分。因此，能夠減少在原子室2內(nèi)浮游的多余物質(zhì)的量，其結(jié)果是，能夠防止或者減輕下述情況:由于原子室2內(nèi)的多余物質(zhì)使堿金屬原子的運(yùn)動(dòng)(挙動(dòng))發(fā)生變化，對(duì)EIT信號(hào)帶來(lái)影響而導(dǎo)致頻率穩(wěn)定度降低。因此，能夠使頻率穩(wěn)定度提高。此外，通過(guò)將吸氣材料G配置在與貫通孔211內(nèi)的空間遠(yuǎn)離的貫通孔212內(nèi)的空間中，能夠減輕吸氣材料G對(duì)頻率特性帶來(lái)影響的情況。
[0147]另外，關(guān)于化合物P、金屬化合物Pl以及吸氣材料G，將與后述的原子室2的制造方法一并詳細(xì)敘述。
[0148]如上所述，原子室2的內(nèi)部空間S具有:第I區(qū)域(貫通孔211的空間)，其收納氣體狀的堿金屬(堿金屬原子)；第2區(qū)域(貫通孔212的空間)，其收納作為堿金屬釋放材料的化合物P;以及第3區(qū)域(貫通孔213的空間)，其收納液體狀或固體狀的堿金屬M(fèi)。根據(jù)這樣的原子室2，由于液體狀或固體狀的堿金屬M(fèi)作為殘留的量存在于內(nèi)部空間S的第3區(qū)域內(nèi)，因此，能夠防止被密封的內(nèi)部空間S的第I區(qū)域內(nèi)的氣體狀的堿金屬原子的量(分壓)降低的情況。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)長(zhǎng)期保持優(yōu)異的頻率穩(wěn)定度。
[0149]在此，貫通孔211內(nèi)的溫度比貫通孔213內(nèi)的溫度高。由此，能夠使氣體狀的堿金屬原子穩(wěn)定地存在于貫通孔211中，并使液體狀或固體狀的堿金屬穩(wěn)定地存在于貫通孔213內(nèi)。
[0150]另外，在本實(shí)施方式中，在貫通孔211的空間與貫通孔212的空間之間存在貫通孔213的空間。由此，如后述那樣，即使將貫通孔212的空間分離并去除，也能夠使貫通孔211的空間與貫通孔213的空間連通，能夠防止存在于貫通孔211的空間內(nèi)的氣體狀的堿金屬原子的量降低。
[0151]此外，構(gòu)成使貫通孔211的空間與貫通孔212的空間之間連通的連通孔的槽214、215的寬度比化合物P的寬度小。由此，能夠防止化合物P從貫通孔212內(nèi)移動(dòng)至貫通孔211內(nèi)。
[0152]以上所說(shuō)明的原子振蕩器I所具備的原子室2能夠如下進(jìn)行制造。由此，能夠使內(nèi)部空間S中的除氣體狀的堿金屬原子之外的氣體的分壓為10—4Pa以下。這樣的多余氣體的量較少的原子室2具有優(yōu)異特性。
[0153](原子室的制造方法)
[0154]以下，以制造上述原子室2的情況為例，對(duì)本發(fā)明的原子室的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。另外，在以下內(nèi)容中，以主體部21由硅構(gòu)成、窗部22、23由玻璃構(gòu)成的情況為例進(jìn)行說(shuō)明。
[0155]圖5是示出圖4所示的原子室的制造方法的準(zhǔn)備工序中使用的部件的圖。圖6是用于說(shuō)明圖4所示的原子室的制造方法的準(zhǔn)備工序、釋放工序、調(diào)溫工序和單片化工序的圖。
[0156]原子室2的制造方法具有:[I]準(zhǔn)備工序、[2]釋放工序、[3]調(diào)溫工序、以及[4]單片化工序。以下，依次說(shuō)明各工序。
[0157][I]準(zhǔn)備工序
[0158]1-1
[0159]首先，如圖5所示，準(zhǔn)備主體部形成用基板210和窗部形成用基板220、230。
[0160]主體部形成用基板210是用于形成上述主體部21的硅基板，具有貫通孔211、212、213和槽214、215。此外，窗部形成用基板220是用于形成上述窗部22的玻璃基板。相同地，窗部形成用基板230是用于形成上述窗部23的玻璃基板。
[0161]這樣，主體部形成用基板210含有硅，窗部形成用基板220、230分別含有玻璃，由此，使用蝕刻技術(shù)和光刻技術(shù)能夠制造出小型且高精度的原子室2。
[0162]在本實(shí)施方式中，主體部形成用基板210具有多組貫通孔211、212、213和槽214、215，通過(guò)后述的[4]單片化工序被單片化，成為主體部21。此外，窗部形成用基板220、230通過(guò)后述的[4]單片化工序被單片化，成為窗部22、23。
[0163]1-2
[0164]然后，如圖6的(a)所示，在將金屬化合物Pl和吸氣材料G配置在內(nèi)部空間S中的狀態(tài)下，將主體部形成用基板210與窗部形成用基板220、230接合(第I接合工序)。
[0165]詳細(xì)地進(jìn)行說(shuō)明，首先，將主體部形成用基板210與窗部形成用基板220接合。由此，能夠得到將主體部形成用基板210和窗部形成用基板220接合而成的接合體(層疊體)。
[0166]優(yōu)選利用作為加熱接合的一種的陽(yáng)極接合，進(jìn)行主體部形成用基板210與窗部形成用基板220的接合。由此，能夠比較簡(jiǎn)單地將主體部形成用基板210和窗部形成用基板220氣密地接合。
[0167]另外，也可以將主體部形成用基板210與窗部形成用基板230接合。該情況下，可以在后述的配置金屬化合物Pl和吸氣材料G之后、釋放工序[2]之前將主體部形成用基板210與窗部形成用基板220接合。
[0168]接著，在由貫通孔212形成的凹部?jī)?nèi)配置金屬化合物Pl和吸氣材料G(配置工序)。此外，此時(shí)，雖然未圖示，但根據(jù)需要在上述凹部?jī)?nèi)配置金屬化合物Pl的分解反應(yīng)所需的還原劑。
[0169]金屬化合物Pl使含有堿金屬的化合物，并且，是通過(guò)分解反應(yīng)(還原)而生成(釋放)單質(zhì)的堿金屬的化合物(堿金屬釋放材料)。作為該金屬化合物Pl，只要是通過(guò)分解反應(yīng)(還原)而生成單質(zhì)的堿金屬的化合物，則沒(méi)有特別限定，例如可舉出氯化銫(CsCL)、疊氮化銫(CsN3)、鉻酸銫(CsCr2O7)等。在此，關(guān)于金屬化合物Pl，優(yōu)選的是，在后述的主體部形成用基板210與窗部形成用基板230接合(第2接合工序)時(shí)的加熱條件下不會(huì)實(shí)質(zhì)上發(fā)生分解反應(yīng)，即發(fā)生分解反應(yīng)的溫度比上述基板接合時(shí)的加熱溫度高。由此，能夠防止或者減輕堿金屬附著于主體部形成用基板210與窗部形成用基板230的接合面上的情況。
[0170]此外，用于使金屬化合物Pl發(fā)生分解反應(yīng)的還原劑沒(méi)有特別限定，例如在金屬化合物Pl為氯化銫的情況下，使用鈣。另外，該還原劑可以與金屬化合物Pl分體，也可以與金屬化合物Pl —體地形成混合物或聚合物。
[0171]此外，吸氣材料G具有吸附或吸收除了期望的堿金屬氣體以及緩沖氣體之外的氣體的功能。作為該吸氣材料G，只要是具有上述功能的材料，沒(méi)有特別限定，例如可以例舉出含有鈦、鋇、鉭、鋯、鋁、釩、銦、鈣中的至少一種的合金、或AL-Zr-V-Fe系合金。通過(guò)使用這樣的吸氣材料G，能夠在后述的第2接合工序之后，使吸氣材料G吸附或吸收內(nèi)部空間S的氣體狀的多余物質(zhì)。另外，吸氣材料G可以與金屬化合物Pl分體，也可以與金屬化合物PI—體地形成混合物或聚合物。
[0172]接著，將主體部形成用基板210(第I基板的一個(gè)面?zhèn)?與窗部形成用基板230接合(第2接合工序:密封工序)。由此，對(duì)由貫通孔211、212、213和槽214、215構(gòu)成的凹部進(jìn)行密封，形成內(nèi)部空間S。
[0173]作為主體部形成用基板210與窗部形成用基板230的接合方法，能夠使用和上述的主體部形成用基板210與窗部形成用基板220的接合方法同樣的方法。
[0174]在陽(yáng)極接合中主體部形成用基板210和窗部形成用基板220、230變得高溫，另一方面，例如堿金屬單質(zhì)的融點(diǎn)和沸點(diǎn)比較低。因此，在加熱接合時(shí)如果存在堿金屬單質(zhì)，則堿金屬會(huì)附著于主體部形成用基板210與窗部形成用基板230的接合面上，從而導(dǎo)致接合強(qiáng)度的降低。對(duì)此，在第2接合工序(密封工序)中，配置在由貫通孔212構(gòu)成的凹部?jī)?nèi)的金屬化合物Pl即使在陽(yáng)極接合時(shí)的熱的條件下也維持固體狀，因此，能夠防止或者減輕堿金屬附著于主體部形成用基板210與窗部形成用基板230的接合面上。
[0175]如上所述，在準(zhǔn)備工序[I]中，準(zhǔn)備由主體部形成用基板210和窗部形成用基板220、230構(gòu)成的接合體。該接合體形成為下述這樣的多個(gè)“室容器”:具有內(nèi)部空間S，該內(nèi)部空間S具有互相連通的貫通孔211、212、213，并在內(nèi)部空間S的貫通孔212內(nèi)收納有含有堿金屬的固體狀的化合物。
[0176]在此，由于多個(gè)室容器相連接，因此，能夠經(jīng)過(guò)后述的單片化工序[4]，高效地制造出多個(gè)原子室2。
[0177]此外，如前所述，由于準(zhǔn)備工序[I]包括對(duì)內(nèi)部空間S進(jìn)行密封的步驟，因此，能夠減少所得到的原子室2的內(nèi)部空間S中的多余氣體的量。
[0178][2]釋放工序(化合物分解工序)
[0179]接著，如圖6的(b)所示，對(duì)金屬化合物Pl照射激光(能量線)。由此，使金屬化合物Pl發(fā)生分解反應(yīng)，從而提取出堿金屬單質(zhì)。
[0180]此時(shí)，由于金屬化合物Pl的分解反應(yīng)，會(huì)產(chǎn)生除堿金屬之外的反應(yīng)生成物，并且，未反應(yīng)的金屬化合物Pl作為殘?jiān)蔀闅埩艋衔颬。
[0181]具體地進(jìn)行說(shuō)明，金屬化合物Pl例如為氯化銫，在使用鈣作為還原劑的情況下，在本工序中，會(huì)發(fā)生2CsCl+Ca—2Cs丨+CaCl2反應(yīng)。這樣，通過(guò)將鈣作為還原劑使氯化銫還原，能夠以單質(zhì)的方式提取出銫。因此，能夠?qū)C原子封入原子室2內(nèi)。
[0182]另外，在金屬化合物Pl為疊氮化銫的情況下，在本工序中，會(huì)發(fā)生2CsN342Cs+3N2反應(yīng)。這樣，通過(guò)使疊氮化銫還原，能夠以單質(zhì)的方式提取出銫。因此，能夠?qū)C原子封入原子室2內(nèi)。
[0183]在本工序中，通過(guò)對(duì)金屬化合物Pl照射能量線而使金屬化合物Pl發(fā)生分解反應(yīng)，因此，能夠使配置在密封的內(nèi)部空間S中的金屬化合物Pl發(fā)生分解反應(yīng)。另外，在圖6的(b)中，以使用激光使金屬化合物Pl發(fā)生分解反應(yīng)的情況為例進(jìn)行了圖示，但只要能夠使金屬化合物Pi發(fā)生分解反應(yīng)，則不限于激光，例如，可以列舉出除激光之外的光、X射線、γ射線那樣的電磁波、電子束、離子束那樣的粒子束等、或者兩種以上的上述能量線的組合。此外，也可以利用電磁感應(yīng)對(duì)金屬化合物Pl進(jìn)行加熱，使金屬化合物Pl發(fā)生分解反應(yīng)。
[0184]如上所述，實(shí)施通過(guò)對(duì)貫通孔212內(nèi)進(jìn)行加熱而使堿金屬?gòu)慕饘倩衔颬l中釋放出來(lái)的釋放工序。
[0185][3]調(diào)溫工序
[0186]與釋放工序[2]同時(shí)、或者在釋放工序[2]之后，使貫通孔213附近的溫度比貫通孔211附近的溫度低。在上述的釋放工序[2]中，從金屬化合物Pl中釋放出飽和量以上的氣體狀的堿金屬。因此，通過(guò)使貫通孔213附近的溫度比貫通孔211附近的溫度低，能夠使液體狀或固定狀的堿金屬M(fèi)在貫通孔213內(nèi)凝結(jié)。
[0187]另外，在圖6中，以與釋放工序[2]同時(shí)(具有重復(fù)的時(shí)間)進(jìn)行調(diào)溫工序[3]的情況為例進(jìn)行了圖示，但調(diào)溫工序[3]可以在釋放工序[2]之后進(jìn)行，也可以在后述的單片化工序[4]之后進(jìn)行。此外，在圖6中，以對(duì)貫通孔213附近進(jìn)行冷卻的情況為例進(jìn)行了圖示，但只要具有貫通孔213附近的溫度比貫通孔211、212附近的溫度低的關(guān)系，則不限于此，例如也可以對(duì)貫通孔211附近進(jìn)行加熱。
[0188]如上所述，進(jìn)行使貫通孔211內(nèi)的溫度比貫通孔213內(nèi)的溫度低的調(diào)溫工序。
[0189][4]單片化工序
[0190]接著，例如通過(guò)切割，對(duì)由主體部形成用基板210和窗部形成用基板220、230構(gòu)成的層疊構(gòu)造體(接合體)進(jìn)行單片化。由此，如圖6的(c)所示，得到原子室2。
[0191]根據(jù)以上所說(shuō)明的原子室2的制造方法，能夠得到起到上述那樣的效果的原子室
2。即，能夠得到下述這樣的原子室2:液體狀或固體狀的堿金屬M(fèi)作為殘留的量存在于內(nèi)部空間S的貫通孔213內(nèi)。在所得到的原子室2，能夠防止存在于被密封的內(nèi)部空間S的貫通孔211內(nèi)的氣體狀的堿金屬原子的量(分壓)降低，能夠?qū)崿F(xiàn)長(zhǎng)期保持優(yōu)異的頻率穩(wěn)定度。
[0192]此外，由于使用固體狀的金屬化合物Pl將堿金屬原子封入內(nèi)部空間S中，因此，能夠防止堿金屬原子附著于主體部形成用基板210與窗部形成用基板230的接合面上。因此，能夠簡(jiǎn)單且牢固地將主體部形成用基板210和窗部形成用基板230接合。其結(jié)果是，能夠提高原子室2的可靠性。
[0193](變形例)
[0194]圖7是用于說(shuō)明本發(fā)明的第I實(shí)施方式的原子室的變形例的圖。
[0195]上述的原子室2雖然可以直接組裝至原子振蕩器I來(lái)使用，但也可以以封閉槽215的空間(連通孔)的方式來(lái)使用，或者也可以以封閉槽215的空間(連通孔)的同時(shí)切掉并去除貫通孔212的空間的方式來(lái)使用。
[0196]在這種方式的情況下，例如，如圖7的(a)所示，在上述的原子室2的制造方法中，在調(diào)溫工序[3]之后、并在單片化工序[4]之前，使窗部形成用基板230的槽215附近熔融，并利用通過(guò)該溶融形成的密封部216來(lái)將槽215內(nèi)部封閉。然后，例如通過(guò)切割來(lái)進(jìn)行單片化并將貫通孔212部分去除。由此，如圖7的(b)所示，能夠得到由主體部21A和窗部22A、23A接合而成的原子室2A。該原子室2A形成為下述這樣的形態(tài):在上述的原子室2的基礎(chǔ)上，封閉槽215的空間(連通孔)的同時(shí)切掉并去除貫通孔212的空間。
[0197]根據(jù)以上所說(shuō)明的原子室2A，由于在內(nèi)部空間S中不存在化合物P或吸氣材料G，因此，例如，化合物P或吸氣材料G不會(huì)吸附存在于內(nèi)部空間S中的必要的氣體，能夠減少內(nèi)部空間S的氣體組成的變動(dòng)。
[0198]在此，在釋放工序[2]之后，由于具有將貫通孔212去除的去除工序，從而能夠在所得到的原子室2A中將釋放出堿金屬之后的化合物P去除，能夠減少該化合物P的影響，提高頻率穩(wěn)定度。
[0199]此外，比調(diào)溫工序[3]靠后地進(jìn)行上述去除工序，由此能夠在所得到的原子室2A中將釋放出堿金屬之后的化合物P去除。
[0200]如前所述，在準(zhǔn)備工序[I]中，經(jīng)由槽214、215將貫通孔211內(nèi)和貫通孔212內(nèi)連通，并且，去除工序包括封閉槽215的步驟。由此，能夠容易地密封將貫通孔212去除之后的內(nèi)部空間S。
[0201]〈第2實(shí)施方式〉
[0202]接著，對(duì)本發(fā)明的第2實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。
[0203]圖8的(a)是本發(fā)明的第2實(shí)施方式的原子振蕩器具有的原子室的縱剖視圖，圖8的
(b)是圖8的(a)中的A-A線的剖視圖(橫剖視圖)。圖9是用于說(shuō)明本發(fā)明的第2實(shí)施方式的原子室的變形例的圖。
[0204]本實(shí)施方式中，除了在原子室中設(shè)置用于使去除第2區(qū)域變得容易的切槽(切込辦)之外，與上述第I實(shí)施方式相同。
[0205]另外，在以下的說(shuō)明中，關(guān)于第2實(shí)施方式，以與上述實(shí)施方式的不同之處為中心進(jìn)行說(shuō)明，關(guān)于相同事項(xiàng)省略其說(shuō)明。
[0206]在圖8所示的原子室2B(氣室)中，在槽215的周圍形成有切槽24。換而言之，槽215的周圍形成為比其他部分脆弱的脆弱部。由此，封閉槽215的空間(連通孔)的同時(shí)切掉貫通孔212的空間這一操作變得容易。
[0207]例如，如圖9的(a)所示，使窗部23的槽215附近熔融，并利用通過(guò)該溶融形成的密封部217來(lái)將槽215內(nèi)封閉。此時(shí)，由于槽215的周圍形成為上述那樣的脆弱部，因此，能夠與該溶融一起將貫通孔212部分去除。由此，如圖9的(b)所示，能夠得到原子室2C。該原子室2C形成為下述這樣的形態(tài):在上述的原子室2B的基礎(chǔ)上，封閉槽215的空間(連通孔)的同時(shí)切掉并去除貫通孔212的空間。
[0208]<第3實(shí)施方式>
[0209]接著，對(duì)本發(fā)明的第3實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。
[0210]圖10是示出本發(fā)明的第3實(shí)施方式的原子振蕩器具有的原子室的橫剖視圖。
[0211]本實(shí)施方式中，除了第2區(qū)域和第3區(qū)域相對(duì)于第I區(qū)域的位置關(guān)系不同以外，與上述第I實(shí)施方式相同。
[0212]另外，在以下的說(shuō)明中，關(guān)于第3實(shí)施方式，以與上述實(shí)施方式的不同之處為中心進(jìn)行說(shuō)明，關(guān)于相同事項(xiàng)省略其說(shuō)明。
[0213]在圖10所示的原子室2D的主體部21D中，在貫通孔212與貫通孔213之間配置有貫通孔211。即，相對(duì)于貫通孔211，在一側(cè)配置有貫通孔212，在另一側(cè)配置有貫通孔213。并且，貫通孔212經(jīng)由槽218與貫通孔211連通，此外，貫通孔213經(jīng)由槽219與貫通孔211連通。
[0214]根據(jù)這樣的原子室2D，由于在貫通孔212的空間(第2區(qū)域)與貫通孔213的空間(第3區(qū)域)之間存在貫通孔211的空間(第I區(qū)域)，因此，在對(duì)貫通孔212內(nèi)進(jìn)行加熱使堿金屬原子從堿金屬釋放材料中釋放出來(lái)時(shí)，能夠容易使貫通孔213內(nèi)的溫度比貫通孔212內(nèi)的溫度低。因此，能夠容易將液體狀或固體狀的堿金屬M(fèi)收納于貫通孔213內(nèi)。另外，貫通孔211的周向上的貫通孔212、213的位置關(guān)系并不限于圖示的位置關(guān)系，例如也可以相對(duì)于貫通孔211將貫通孔212配置在圖10中的上側(cè)或下側(cè)。
[0215]2.電子設(shè)備
[0216]以上所說(shuō)明的原子振蕩器能夠組裝到各種電子設(shè)備中。
[0217]以下，對(duì)本發(fā)明的電子設(shè)備進(jìn)行說(shuō)明。
[0218]圖11是示出在利用GPS衛(wèi)星的定位系統(tǒng)中使用本發(fā)明的原子振蕩器的情況下的概略結(jié)構(gòu)的圖。
[0219]圖11所示的定位系統(tǒng)100由GPS衛(wèi)星200、基站裝置300和GPS接收裝置400構(gòu)成。
[0220]GPS衛(wèi)星200發(fā)送定位信息(GPS信號(hào))。
[0221]基站裝置300具備:接收裝置302，其例如經(jīng)由設(shè)置于電子基準(zhǔn)點(diǎn)(GPS連續(xù)觀測(cè)站)的天線301，高精度地接收來(lái)自GPS衛(wèi)星200的定位信息；以及發(fā)送裝置304，其經(jīng)由天線303發(fā)送由該接收裝置302接收到的定位信息。
[0222]在此，接收裝置302是具備上述本發(fā)明的原子振蕩器I作為其基準(zhǔn)頻率振蕩源的電子裝置。這樣的接收裝置302具有優(yōu)異的可靠性。此外，由接收裝置302接收到的定位信息被發(fā)送裝置304實(shí)時(shí)地發(fā)送。
[0223]GPS接收裝置400具備:衛(wèi)星接收部402，其經(jīng)由天線401接收來(lái)自GPS衛(wèi)星200的定位信息；以及基站接收部404，其經(jīng)由天線403接收來(lái)自基站裝置300的定位信息。
[0224]3.移動(dòng)體
[0225]圖12是不出本發(fā)明的移動(dòng)體的一個(gè)例子的圖。
[0226]在該圖中，移動(dòng)體1500構(gòu)成為具有車體1501和4個(gè)車輪1502，通過(guò)設(shè)置于車體1501的未圖示的動(dòng)力源(發(fā)動(dòng)機(jī))使車輪1502旋轉(zhuǎn)。在這樣的移動(dòng)體1500中內(nèi)置有原子振蕩器I。
[0227]另外，本發(fā)明的電子設(shè)備不限于上述電子設(shè)備或移動(dòng)體，例如還能夠應(yīng)用于移動(dòng)電話機(jī)、智能手機(jī)、平板電腦終端、鐘表、數(shù)字靜態(tài)照相機(jī)、噴墨式排出裝置(例如噴墨打印機(jī))、個(gè)人計(jì)算機(jī)(移動(dòng)型個(gè)人計(jì)算機(jī)、膝上型個(gè)人計(jì)算機(jī))、電視、攝像機(jī)、錄像機(jī)、車載導(dǎo)航裝置、尋呼機(jī)、電子記事本(還包含帶通信功能的)、電子辭典、計(jì)算器、電子游戲設(shè)備、文字處理器、工作站、視頻電話、防盜用電視監(jiān)視器、電子望遠(yuǎn)鏡、POS終端、醫(yī)療設(shè)備(例如電子體溫計(jì)、血壓計(jì)、血糖計(jì)、心電圖計(jì)測(cè)裝置、超聲波診斷裝置、電子內(nèi)窺鏡)、魚(yú)群探測(cè)器、各種測(cè)量設(shè)備、計(jì)量?jī)x器類(例如車輛、飛機(jī)、船舶的計(jì)量?jī)x器類)、飛行模擬器、地面數(shù)字廣播、移動(dòng)電話基站、GPS模塊等。
[0228]以上，根據(jù)圖示的實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明的原子室、原子室的制造方法、量子干涉裝置、原子振蕩器、電子設(shè)備以及移動(dòng)體進(jìn)行了說(shuō)明，但是本發(fā)明不限于此。
[0229]此外，本發(fā)明的各個(gè)部分的結(jié)構(gòu)能夠置換為發(fā)揮與上述實(shí)施方式相同功能的任意結(jié)構(gòu)，此外，還能夠附加任意結(jié)構(gòu)。
[0230]此外，本發(fā)明也可以將上述各實(shí)施方式的任意結(jié)構(gòu)彼此組合起來(lái)。
[0231]此外，在上述實(shí)施方式中，以如下情況為例子進(jìn)行了說(shuō)明:在利用基于波長(zhǎng)不同的兩種光的量子干涉效應(yīng)來(lái)使銫等進(jìn)行共振躍迀的量子干涉裝置中使用了本發(fā)明的原子室，但本發(fā)明的原子室不限定于此，還能夠應(yīng)用于利用基于光和微波的雙重共振現(xiàn)象來(lái)使銣等進(jìn)行共振躍迀的雙重共振裝置。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種原子室，其特征在于， 所述原子室具備: 堿金屬原子； 堿金屬釋放材料，其釋放出所述堿金屬原子；以及 內(nèi)部空間，其收納所述堿金屬原子和所述堿金屬釋放材料， 所述內(nèi)部空間具有: 第I區(qū)域，其收納氣體狀的所述堿金屬原子； 第2區(qū)域，其收納所述堿金屬釋放材料；以及 第3區(qū)域，其收納液體狀或固體狀的所述堿金屬原子。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的原子室，其中， 在所述第I區(qū)域與所述第2區(qū)域之間存在所述第3區(qū)域。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的原子室，其中， 在所述第2區(qū)域與所述第3區(qū)域之間存在所述第I區(qū)域。4.根據(jù)權(quán)利要求1?3中的任意一項(xiàng)所述的原子室，其中， 所述原子室具備將所述第I區(qū)域和所述第2區(qū)域之間連通的連通孔， 所述連通孔的寬度比所述堿金屬釋放材料的寬度小。5.根據(jù)權(quán)利要求1?4中的任意一項(xiàng)所述的原子室，其中， 所述原子室具備配置在所述第2區(qū)域的吸氣材料。6.根據(jù)權(quán)利要求1?5中的任意一項(xiàng)所述的原子室，其中， 所述內(nèi)部空間中的除氣體狀的所述堿金屬原子之外的氣體的分壓為10—4Pa以下。7.一種原子室的制造方法，其特征在于， 所述制造方法包括以下工序: 準(zhǔn)備工序，準(zhǔn)備室容器，該室容器具有內(nèi)部空間，該內(nèi)部空間具有第I區(qū)域、第2區(qū)域以及第3區(qū)域，在所述內(nèi)部空間的所述第2區(qū)域收納含有堿金屬的固體狀的化合物； 釋放工序，通過(guò)對(duì)所述第2區(qū)域進(jìn)行加熱而使所述堿金屬?gòu)乃龌衔镏嗅尫懦鰜?lái)；以及 調(diào)溫工序，使所述第3區(qū)域的溫度比所述第I區(qū)域的溫度低。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的原子室的制造方法，其中， 所述準(zhǔn)備工序包括密封所述內(nèi)部空間的步驟。9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的原子室的制造方法，其中， 在所述釋放工序之后還包括將所述第2區(qū)域去除的去除工序。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的原子室的制造方法，其中， 比所述調(diào)溫工序靠后地進(jìn)行所述去除工序。11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的原子室的制造方法，其中， 在所述準(zhǔn)備工序中，所述第I區(qū)域和所述第2區(qū)域經(jīng)由連通孔連通， 所述去除工序包括封閉所述連通孔的步驟。12.根據(jù)權(quán)利要求7?11中的任意一項(xiàng)所述的原子室的制造方法，其中， 在所述準(zhǔn)備工序中，多個(gè)所述室容器相連接。13.一種量子干涉裝置，其特征在于，所述量子干涉裝置具備權(quán)利要求1?6中的任意一項(xiàng)所述的原子室。14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的量子干涉裝置，其中，所述第I區(qū)域的溫度比所述第3區(qū)域的溫度高。15.一種原子振蕩器，其特征在于，所述原子振蕩器具備權(quán)利要求1?6中的任意一項(xiàng)所述的原子室。16.一種電子設(shè)備，其特征在于，所述電子設(shè)備具備權(quán)利要求1?6中的任意一項(xiàng)所述的原子室。17.—種移動(dòng)體，其特征在于，所述移動(dòng)體具備權(quán)利要求1?6中的任意一項(xiàng)所述的原子室。
【文檔編號(hào)】H03L7/26GK106059580SQ201610220612
【公開(kāi)日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年4月11日 公開(kāi)號(hào)201610220612.0, CN 106059580 A, CN 106059580A, CN 201610220612, CN-A-106059580, CN106059580 A, CN106059580A, CN201610220612, CN201610220612.0
【發(fā)明人】石原直樹(shù)
【申請(qǐng)人】精工愛(ài)普生株式會(huì)社