原子室及制造方法、量子干涉裝置、振蕩器、設(shè)備和移動體的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及原子室及其制造方法、量子干涉裝置、原子振蕩器、電子設(shè)備和移動體。
【背景技術(shù)】
[0002]作為長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基于光與微波的雙重共振現(xiàn)象的方式和利用基于波長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均具有封入堿金屬的氣室(原子室)(例如參照專利文獻(xiàn)I)。
[0004]作為這樣的原子室，公知有如專利文獻(xiàn)I所公開那樣利用玻璃將貫通內(nèi)外的孔密封而成的原子室。此外，在專利文獻(xiàn)I的原子室中，在內(nèi)壁面上施加涂覆，該涂覆防止堿金屬相對于構(gòu)成內(nèi)壁面的玻璃的反應(yīng)或擴(kuò)散。
[0005]但是，在專利文獻(xiàn)I的原子室中，在密封用的孔的內(nèi)側(cè)開口中未施加涂覆，因此，堿金屬的動作變得不穩(wěn)定，其結(jié)果是，存在頻率穩(wěn)定度劣化的問題。此處，密封用的孔由于在將堿金屬導(dǎo)入到內(nèi)部空間時等使用，因此，必須確保一定程度的大小。另一方面，近年來，伴隨原子振蕩器的小型化的需求，需要小型的原子室，密封用的孔的開口的面積相對于原子室的內(nèi)壁面的面積的比例變大，因而，該問題變得顯著。
[0006]專利文獻(xiàn)1:美國專利申請公開第2005/0184815號說明書

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于，提供能夠使金屬原子的動作穩(wěn)定化、提高頻率穩(wěn)定度的原子室、原子室的制造方法、量子干涉裝置以及原子振蕩器，此外，提供具有該量子干涉裝置的可靠性優(yōu)異的電子設(shè)備以及移動體。
[0008]本發(fā)明是為了解決上述的問題的至少一部分而完成的，其能夠作為以下的方式或者應(yīng)用例來實現(xiàn)。
[0009][應(yīng)用例I]
[0010]本發(fā)明的原子室的特征在于，該原子室具有:壁部，其構(gòu)成封入有金屬原子的內(nèi)部空間；涂覆膜，其配置在所述壁部；貫通孔，其連通所述內(nèi)部空間與外部，貫通所述壁部；以及涂覆部件，在從所述內(nèi)部空間側(cè)俯視時，該涂覆部件在所述貫通孔的開口內(nèi)包含具有與所述涂覆膜相同或相似的特性的材料。
[0011]根據(jù)這樣的原子室，在貫通孔的內(nèi)部空間側(cè)的開口附近也設(shè)置有由具有與涂覆膜相同或相似的特性的涂覆材料構(gòu)成的面，因此使金屬原子的動作穩(wěn)定化，其結(jié)果是，能夠提高頻率穩(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，所述涂覆部件的至少一部分配置在所述貫通孔內(nèi)。
[0014]由此，能夠比較簡單地在貫通孔的內(nèi)部空間側(cè)的開口附近配置由具有與涂覆膜相同或相似的特性的材料構(gòu)成的面。
[0015][應(yīng)用例3]
[0016]在本發(fā)明的原子室中，優(yōu)選的是，該原子室具有密封部件，該密封部件在所述貫通孔內(nèi)相對于所述涂覆部件配置在外部側(cè)而密封所述內(nèi)部空間。
[0017]由此，能夠在貫通孔的內(nèi)部空間側(cè)的開口附近設(shè)置由具有與涂覆膜相同或相似的特性的材料構(gòu)成的面，并密封貫通孔。
[0018][應(yīng)用例4]
[0019]在本發(fā)明的原子室中，優(yōu)選的是，所述密封部件包含玻璃。
[0020]由此，能夠以相對較低的溫度使密封部件熔化而密封貫通孔。因此，能夠防止或降低涂覆部件的涂覆材料因密封時的熱而熔化，能夠簡單且可靠地在貫通孔的內(nèi)部空間側(cè)的開口附近設(shè)置由具有與涂覆膜相同或相似的特性的材料構(gòu)成的面。
[0021][應(yīng)用例5]
[0022]在本發(fā)明的原子室中，優(yōu)選的是，該原子室具有配置在所述密封部件與所述涂覆部件之間的緩沖部件。
[0023]由此，在密封時，能夠防止或降低密封部件的熱傳遞到涂覆部件。因此，能夠防止或降低涂覆部件的涂覆材料因密封時的熱而熔化，能夠簡單且可靠地在貫通孔的內(nèi)部空間側(cè)的開口附近設(shè)置由具有與涂覆膜相同或相似的特性的材料構(gòu)成的面。
[0024][應(yīng)用例6]
[0025]在本發(fā)明的原子室中，優(yōu)選的是，所述緩沖部件的熔點低于所述密封部件的熔點。
[0026]由此，能夠使緩沖部件也熔化而密封貫通孔，提高氣密性。此外，使緩沖部件的熔點低于密封部件的熔點，由此，即便緩沖部件熔化，也能夠防止或降低涂覆部件的涂覆材料因此時的熱而熔化。
[0027][應(yīng)用例7]
[0028]在本發(fā)明的原子室中，優(yōu)選的是，所述涂覆膜包含氟類樹脂、硅氧烷類化合物或鏈?zhǔn)斤柡蜔N中的至少任意一種。
[0029]由此，能夠有效地降低金屬原子與涂覆膜撞擊時的動作的變化，并使化學(xué)穩(wěn)定性優(yōu)異。此外，能夠使涂覆材料的沸點高于金屬原子的沸點。
[0030][應(yīng)用例8]
[0031]在本發(fā)明的原子室中，優(yōu)選的是，所述涂覆部件包含氟類樹脂、硅氧烷類化合物或鏈?zhǔn)斤柡蜔N中的至少任意一種。
[0032]由此，能夠有效地降低金屬原子與同一涂覆部件撞擊時的動作的變化，并使化學(xué)穩(wěn)定性優(yōu)異。此外，能夠使涂覆材料的沸點高于金屬原子的沸點。
[0033][應(yīng)用例9]
[0034]本發(fā)明的原子室的制造方法的特征在于該原子室的制造方法包含如下工序:準(zhǔn)備這樣的結(jié)構(gòu)體，其中，該結(jié)構(gòu)體具有內(nèi)部空間以及連通所述內(nèi)部空間與外部的貫通孔，在內(nèi)部空間中配置有金屬原子，并且，在所述內(nèi)部空間的壁部上配置有涂覆膜；在所述貫通孔內(nèi)配置涂覆部件以及密封部件；以及在使所述涂覆部件面向所述內(nèi)部空間的狀態(tài)下，使所述密封部件熔化而密封所述貫通孔。
[0035]根據(jù)這樣的原子室的制造方法能夠得到如下原子室:使封入有金屬原子的內(nèi)部空間氣密密封，并且，在貫通孔的內(nèi)部空間側(cè)的開口附近設(shè)置由具有與涂覆膜相同或相似的特性的涂覆材料構(gòu)成的面。
[0036][應(yīng)用例10]
[0037]本發(fā)明的量子干涉裝置的特征在于具有:本發(fā)明的原子室；光出射部，其射出激勵所述金屬原子的激勵光；以及光檢測部，其檢測透過所述原子室的所述激勵光。
[0038]由此，能夠提供具有優(yōu)異的頻率穩(wěn)定度的量子干涉裝置。
[0039][應(yīng)用例11]
[0040]在本發(fā)明的量子干涉裝置中，優(yōu)選的是，所述原子室具有:所述激勵光透過的I對窗部；和配置在所述I對窗部之間的主體部，所述貫通孔的所述內(nèi)部空間側(cè)的開口配置在所述窗部。
[0041]由此，貫通孔的密封部件的密封以及對貫通孔的涂覆部件的配置變得容易。
[0042][應(yīng)用例12]
[0043]在本發(fā)明的量子干涉裝置中，優(yōu)選的是，所述原子室具有:所述激勵光透過的I對窗部；和配置在所述I對窗部之間的主體部，所述貫通孔的所述內(nèi)部空間側(cè)的開口配置在所述主體部。
[0044]由此，在從內(nèi)部空間中的激勵光的透過方向觀察時，能夠?qū)⒇炌着渲迷谂c內(nèi)部空間不重合的位置。因此，能夠擴(kuò)大內(nèi)部空間內(nèi)的激勵光的透過區(qū)域。
[0045][應(yīng)用例13]
[0046]本發(fā)明的原子振蕩器的特征在于具有本發(fā)明的原子室。
[0047]由此，能夠提供具有優(yōu)異的頻率穩(wěn)定度的原子振蕩器。
[0048][應(yīng)用例14]
[0049]本發(fā)明的電子設(shè)備的特征在于具有本發(fā)明的原子室。
[0050]由此，能夠提供具有優(yōu)異的可靠性的電子設(shè)備。
[0051][應(yīng)用例15]
[0052]本發(fā)明的移動體的特征在于具有本發(fā)明的原子室。
[0053]由此，能夠提供具有優(yōu)異的可靠性的移動體。
【附圖說明】
[0054]圖1是示出本發(fā)明第I實施方式的原子振蕩器(量子干涉裝置)的概略圖。
[0055]圖2是用于說明圖1所示的原子振蕩器的氣室內(nèi)的堿金屬的能量狀態(tài)的圖。
[0056]圖3是針對圖1所示的原子振蕩器的光射出部以及光檢測部示出來自光射出部的兩種光的頻率差與光檢測部的檢測強度之間的關(guān)系的曲線圖。
[0057]圖4是圖1所示的原子振蕩器具有的氣室的立體圖。
[0058]圖5是圖4所示的氣室的剖視圖。
[0059]圖6是用于在圖5所示的氣室的制造中送入金屬原子以及涂覆材料的裝置的示意圖。
[0060]圖7是用于說明圖5所示的氣室的制造方法(涂覆材料送入步驟)的圖。
[0061]圖8是用于說明圖5所示的氣室的制造方法(金屬原子送入步驟)的圖。
[0062]圖9是用于說明圖8的(b)所示的密封工序的圖。
[0063]圖10是示出本發(fā)明第2實施方式的氣室的剖視圖。
[0064]圖11是用于在圖10所示的氣室的制造中送入金屬原子以及涂覆材料的裝置的示意圖。
[0065]圖12是用于說明圖10所示的氣室的制造方法(涂覆材料送入步驟)的圖。
[0066]圖13是用于說明圖10所示的氣室的制造方法(金屬原子送入步驟)的圖。
[0067]圖14是示出本發(fā)明第3實施方式的氣室的剖視圖。
[0068]圖15是示出本發(fā)明第4實施方式的氣室的俯視圖。
[0069]圖16是示出本發(fā)明第5實施方式的氣室的俯視圖。
[0070]圖17是圖16中的A-A線剖視圖。
[0071]圖18是示出是在利用了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。
[0072]圖19是示出本發(fā)明的移動體的一例的圖。
[0073]標(biāo)號說明
[0074]I原子振蕩器；2氣室'2k氣室；2B氣室；2C氣室；2D氣室；3光出射部；5光檢測部；6加熱器；7溫度傳感器；8磁場產(chǎn)生部；10控制部；11溫度控制部；12激勵光控制部；13磁場控制部；20結(jié)構(gòu)體；20A結(jié)構(gòu)體；21主體部；21C主體部；21D主體部；22窗部'22k窗部；23窗部；23C窗部；23D窗部；24涂覆膜；24A涂覆膜；24D涂覆膜；26金屬膜；26A金屬膜；27緩沖部件；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)；200GPS衛(wèi)星；201基板；202基板；202A基板；203基板；211貫通孔；211C貫通孔；212槽；221孔；231孔；231C孔；231D孔；251密封部件；252密封部件；252X密封部件；261涂覆部件；261a基材；261b涂覆層；262涂覆部件；262a基材；262b涂覆層；263涂覆部件；263a基材；263b涂覆層；300基站裝置；301天線；302接收裝置；303天線；304發(fā)送裝置；400GPS接收裝置；401天線；402衛(wèi)星接收部；403天線；404基站接收部；600裝置；600A裝置；601臺；602冷卻部；603腔室；604加熱器；605金屬提供部；605a容器；605b加熱器；606涂覆材料提供部；606a容器；606b加熱器；607緩沖氣體提供部；608配管；609泵；610閥；611閥；612閥；613加熱器；614泵；1500移動體；1501車體；1502車輪；LL激勵光；S內(nèi)部空間。
【具體實施方式】
[0075]以下，根據(jù)附圖所示的實施方式，對本發(fā)明的原子室、原子室的制造方法、量子干涉裝置