原子室及制造方法、量子干涉装置、振荡器、设备和移动体的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及原子室及其制造方法、量子干涉装置、原子振荡器、电子设备和移动体。
【背景技术】
[0002]作为长期具有高精度的振荡特性的振荡器，公知有基于铷、铯等碱金属的原子的能量跃迀而进行振荡的原子振荡器。
[0003]通常，原子振荡器的工作原理大致分为利用基于光与微波的双重共振现象的方式和利用基于波长不同的两种光的量子干涉效应(CPT:Coherent Populat1n Trapping(相干布居俘获))的方式，任意一种原子振荡器均具有封入碱金属的气室(原子室)(例如参照专利文献I)。
[0004]作为这样的原子室，公知有如专利文献I所公开那样利用玻璃将贯通内外的孔密封而成的原子室。此外，在专利文献I的原子室中，在内壁面上施加涂覆，该涂覆防止碱金属相对于构成内壁面的玻璃的反应或扩散。
[0005]但是，在专利文献I的原子室中，在密封用的孔的内侧开口中未施加涂覆，因此，碱金属的动作变得不稳定，其结果是，存在频率稳定度劣化的问题。此处，密封用的孔由于在将碱金属导入到内部空间时等使用，因此，必须确保一定程度的大小。另一方面，近年来，伴随原子振荡器的小型化的需求，需要小型的原子室，密封用的孔的开口的面积相对于原子室的内壁面的面积的比例变大，因而，该问题变得显著。
[0006]专利文献1:美国专利申请公开第2005/0184815号说明书
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于，提供能够使金属原子的动作稳定化、提高频率稳定度的原子室、原子室的制造方法、量子干涉装置以及原子振荡器，此外，提供具有该量子干涉装置的可靠性优异的电子设备以及移动体。
[0008]本发明是为了解决上述的问题的至少一部分而完成的，其能够作为以下的方式或者应用例来实现。
[0009][应用例I]
[0010]本发明的原子室的特征在于，该原子室具有:壁部，其构成封入有金属原子的内部空间；涂覆膜，其配置在所述壁部；贯通孔，其连通所述内部空间与外部，贯通所述壁部；以及涂覆部件，在从所述内部空间侧俯视时，该涂覆部件在所述贯通孔的开口内包含具有与所述涂覆膜相同或相似的特性的材料。
[0011]根据这样的原子室，在贯通孔的内部空间侧的开口附近也设置有由具有与涂覆膜相同或相似的特性的涂覆材料构成的面，因此使金属原子的动作稳定化，其结果是，能够提高频率稳定度。
[0012][应用例2]
[0013]在本发明的原子室中，优选的是，所述涂覆部件的至少一部分配置在所述贯通孔内。
[0014]由此，能够比较简单地在贯通孔的内部空间侧的开口附近配置由具有与涂覆膜相同或相似的特性的材料构成的面。
[0015][应用例3]
[0016]在本发明的原子室中，优选的是，该原子室具有密封部件，该密封部件在所述贯通孔内相对于所述涂覆部件配置在外部侧而密封所述内部空间。
[0017]由此，能够在贯通孔的内部空间侧的开口附近设置由具有与涂覆膜相同或相似的特性的材料构成的面，并密封贯通孔。
[0018][应用例4]
[0019]在本发明的原子室中，优选的是，所述密封部件包含玻璃。
[0020]由此，能够以相对较低的温度使密封部件熔化而密封贯通孔。因此，能够防止或降低涂覆部件的涂覆材料因密封时的热而熔化，能够简单且可靠地在贯通孔的内部空间侧的开口附近设置由具有与涂覆膜相同或相似的特性的材料构成的面。
[0021][应用例5]
[0022]在本发明的原子室中，优选的是，该原子室具有配置在所述密封部件与所述涂覆部件之间的缓冲部件。
[0023]由此，在密封时，能够防止或降低密封部件的热传递到涂覆部件。因此，能够防止或降低涂覆部件的涂覆材料因密封时的热而熔化，能够简单且可靠地在贯通孔的内部空间侧的开口附近设置由具有与涂覆膜相同或相似的特性的材料构成的面。
[0024][应用例6]
[0025]在本发明的原子室中，优选的是，所述缓冲部件的熔点低于所述密封部件的熔点。
[0026]由此，能够使缓冲部件也熔化而密封贯通孔，提高气密性。此外，使缓冲部件的熔点低于密封部件的熔点，由此，即便缓冲部件熔化，也能够防止或降低涂覆部件的涂覆材料因此时的热而熔化。
[0027][应用例7]
[0028]在本发明的原子室中，优选的是，所述涂覆膜包含氟类树脂、硅氧烷类化合物或链式饱和烃中的至少任意一种。
[0029]由此，能够有效地降低金属原子与涂覆膜撞击时的动作的变化，并使化学稳定性优异。此外，能够使涂覆材料的沸点高于金属原子的沸点。
[0030][应用例8]
[0031]在本发明的原子室中，优选的是，所述涂覆部件包含氟类树脂、硅氧烷类化合物或链式饱和烃中的至少任意一种。
[0032]由此，能够有效地降低金属原子与同一涂覆部件撞击时的动作的变化，并使化学稳定性优异。此外，能够使涂覆材料的沸点高于金属原子的沸点。
[0033][应用例9]
[0034]本发明的原子室的制造方法的特征在于该原子室的制造方法包含如下工序:准备这样的结构体，其中，该结构体具有内部空间以及连通所述内部空间与外部的贯通孔，在内部空间中配置有金属原子，并且，在所述内部空间的壁部上配置有涂覆膜；在所述贯通孔内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内部空间的状态下，使所述密封部件熔化而密封所述贯通孔。
[0035]根据这样的原子室的制造方法能够得到如下原子室:使封入有金属原子的内部空间气密密封，并且，在贯通孔的内部空间侧的开口附近设置由具有与涂覆膜相同或相似的特性的涂覆材料构成的面。
[0036][应用例10]
[0037]本发明的量子干涉装置的特征在于具有:本发明的原子室；光出射部，其射出激励所述金属原子的激励光；以及光检测部，其检测透过所述原子室的所述激励光。
[0038]由此，能够提供具有优异的频率稳定度的量子干涉装置。
[0039][应用例11]
[0040]在本发明的量子干涉装置中，优选的是，所述原子室具有:所述激励光透过的I对窗部；和配置在所述I对窗部之间的主体部，所述贯通孔的所述内部空间侧的开口配置在所述窗部。
[0041]由此，贯通孔的密封部件的密封以及对贯通孔的涂覆部件的配置变得容易。
[0042][应用例12]
[0043]在本发明的量子干涉装置中，优选的是，所述原子室具有:所述激励光透过的I对窗部；和配置在所述I对窗部之间的主体部，所述贯通孔的所述内部空间侧的开口配置在所述主体部。
[0044]由此，在从内部空间中的激励光的透过方向观察时，能够将贯通孔配置在与内部空间不重合的位置。因此，能够扩大内部空间内的激励光的透过区域。
[0045][应用例13]
[0046]本发明的原子振荡器的特征在于具有本发明的原子室。
[0047]由此，能够提供具有优异的频率稳定度的原子振荡器。
[0048][应用例14]
[0049]本发明的电子设备的特征在于具有本发明的原子室。
[0050]由此，能够提供具有优异的可靠性的电子设备。
[0051][应用例15]
[0052]本发明的移动体的特征在于具有本发明的原子室。
[0053]由此，能够提供具有优异的可靠性的移动体。
【附图说明】
[0054]图1是示出本发明第I实施方式的原子振荡器(量子干涉装置)的概略图。
[0055]图2是用于说明图1所示的原子振荡器的气室内的碱金属的能量状态的图。
[0056]图3是针对图1所示的原子振荡器的光射出部以及光检测部示出来自光射出部的两种光的频率差与光检测部的检测强度之间的关系的曲线图。
[0057]图4是图1所示的原子振荡器具有的气室的立体图。
[0058]图5是图4所示的气室的剖视图。
[0059]图6是用于在图5所示的气室的制造中送入金属原子以及涂覆材料的装置的示意图。
[0060]图7是用于说明图5所示的气室的制造方法(涂覆材料送入步骤)的图。
[0061]图8是用于说明图5所示的气室的制造方法(金属原子送入步骤)的图。
[0062]图9是用于说明图8的(b)所示的密封工序的图。
[0063]图10是示出本发明第2实施方式的气室的剖视图。
[0064]图11是用于在图10所示的气室的制造中送入金属原子以及涂覆材料的装置的示意图。
[0065]图12是用于说明图10所示的气室的制造方法(涂覆材料送入步骤)的图。
[0066]图13是用于说明图10所示的气室的制造方法(金属原子送入步骤)的图。
[0067]图14是示出本发明第3实施方式的气室的剖视图。
[0068]图15是示出本发明第4实施方式的气室的俯视图。
[0069]图16是示出本发明第5实施方式的气室的俯视图。
[0070]图17是图16中的A-A线剖视图。
[0071]图18是示出是在利用了GPS卫星的定位系统中使用本发明的原子振荡器的情况下的概略结构的图。
[0072]图19是示出本发明的移动体的一例的图。
[0073]标号说明
[0074]I原子振荡器；2气室'2k气室；2B气室；2C气室；2D气室；3光出射部；5光检测部；6加热器；7温度传感器；8磁场产生部；10控制部；11温度控制部；12激励光控制部；13磁场控制部；20结构体；20A结构体；21主体部；21C主体部；21D主体部；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金属膜；26A金属膜；27缓冲部件；41光学部件；42光学部件；43光学部件；44光学部件；100定位系统；200GPS卫星；201基板；202基板；202A基板；203基板；211贯通孔；211C贯通孔；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涂覆层；262涂覆部件；262a基材；262b涂覆层；263涂覆部件；263a基材；263b涂覆层；300基站装置；301天线；302接收装置；303天线；304发送装置；400GPS接收装置；401天线；402卫星接收部；403天线；404基站接收部；600装置；600A装置；601台；602冷却部；603腔室；604加热器；605金属提供部；605a容器；605b加热器；606涂覆材料提供部；606a容器；606b加热器；607缓冲气体提供部；608配管；609泵；610阀；611阀；612阀；613加热器；614泵；1500移动体；1501车体；1502车轮；LL激励光；S内部空间。
【具体实施方式】
[0075]以下，根据附图所示的实施方式，对本发明的原子室、原子室的制造方法、量子干涉装置