CN104734707B

CN104734707B - 气室、量子干涉装置、原子振荡器、电子设备以及移动体

Info

Publication number: CN104734707B
Application number: CN201410789535.1A
Authority: CN
Inventors: 吉田启之
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Microcore Technology Co
Priority date: 2013-12-20
Filing date: 2014-12-18
Publication date: 2019-02-12
Anticipated expiration: 2034-12-18
Also published as: US20150180487A1; JP2015122596A; US9503110B2; CN104734707A; JP6361129B2

Abstract

本发明提供气室、量子干涉装置、原子振荡器、电子设备以及移动体。本发明的课题是提供即便使气室小型化也能够实现优异的频率稳定性的气室、量子干涉装置和原子振荡器，并且提供具有该气室的可靠性优异的电子设备和移动体。本发明的气室(2)具有封入有金属原子和缓冲气体的内部空间，缓冲气体包含氮气，内部空间中的氮气的分压为30Torr以上。此外，气室(2)具有一对窗部(22、23)以及主体部(21)，内部空间的沿着一对窗部(22、23)的排列方向的长度为10mm以下，内部空间的沿着与一对窗部(22、23)的排列方向垂直的方向的宽度为10mm以下。

Description

气室、量子干涉装置、原子振荡器、电子设备以及移动体

技术领域

本发明涉及气室、量子干涉装置、原子振荡器、电子设备以及移动体。

背景技术

作为频率长期稳定性优异的振荡器，公知有基于铷、铯等碱金属的原子的能量跃迁而进行振荡的原子振荡器。

原子振荡器的工作原理一般大致分为利用光与微波的双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 Population Trapping(相干布居俘获))的方式。

在任意一种方式的原子振荡器中，通常，将碱金属与缓冲气体一并封入到气室内(例如，参照专利文献1)。

然而，近年来，伴随原子振荡器的小型化的需求，要求气室实现小型化。在小型的气室中，出于提高频率短期稳定性的目的，需要提高缓冲气体的压力。

但是，在提高了缓冲气体的压力(例如为30Torr以上)的情况下，在使用氖作为缓冲气体时，存在频率长期稳定性下降这样的问题。该问题被认为是由于氖具有容易朝气室的内壁扩散的趋势，在气室内的压力升高时，该趋势变得显著。

专利文献1：日本特开2010-245805号公报

发明内容

本发明的目的在于，提供一种即便使气室小型化也能够实现优异的频率稳定性的气室、量子干涉装置以及原子振荡器，并且，提供具有该气室的可靠性优异的电子设备以及移动体。

本发明是为了解决上述问题的至少一部分而完成的，可以作为以下的方式或者应用例来实现。

[应用例1]

本发明的气室的特征在于，该气室具有：被封入到内部空间中的金属原子；以及被封入到所述内部空间中且包含氮气的缓冲气体，所述内部空间中的所述氮气的分压为30Torr以上。

根据这样的气室，由于氮气不易朝内部空间的壁面扩散，因此，能够长期实现内部空间中的缓冲气体的压力的稳定化。因此，能够实现优异的频率长期稳定性。特别地，由于氮气的分压为30Torr以上，与使用氖气作为缓冲气体的情况相比，频率长期稳定性提高，这样的效果变得显著。

此外，由于氮气的分压为30Torr以上这样的高压，因此，即便使气室小型化，也能够适当地发挥气室内的缓冲气体的作用，从而实现优异的频率短期稳定性。

[应用例2]

在本发明的气室中，优选的是，所述缓冲气体还包含氩气。

氩气具有与氮气相反的温度特性。因此，在缓冲气体中包含氮气和氩气时，能够使温度特性相互抵消。因此，能够实现优异的温度特性(使频率相对于温度变化的变动减小)。

[应用例3]

在本发明的气室中，优选的是，所述缓冲气体还包含氪气。

氪气具有与氮气相反的温度特性。因此，在缓冲气体包含氮气和氪气时，能够使温度特性相互抵消。因此，能够实现优异的温度特性(使频率相对于温度变化的变动减小)。

[应用例4]

在本发明的气室中，优选的是，所述金属原子是铯原子。

由此，能够比较容易地实现可应用于利用了双共振现象的方式和利用了量子干涉效应的方式的量子干涉装置的气室。

[应用例5]

在本发明的气室中，优选的是，所述金属原子是铷原子。

[应用例6]

在本发明的气室中，优选的是，该气室具有：

一对窗部；以及

主体部，其配置在所述一对窗部之间，与所述一对窗部一起构成所述内部空间，

所述一对窗部的距离为10mm以下。

由此，能够提供小型的气室。并且，在这样的小型的气室中，为了发挥优异的特性，需要提高缓冲气体的分压。因此，通过将本发明应用于这样的小型的气室，效果变得显著。

[应用例7]

在本发明的气室中，优选的是，所述主体部的沿着与所述一对窗部的排列方向垂直的方向的宽度为10mm以下。

[应用例8]

在本发明的气室中，优选的是，所述缓冲气体实质上不包含氖气。

由此，能够长期实现缓冲气体的分压的稳定化。

[应用例9]

本发明的量子干涉装置的特征在于具有本发明的气室。

由此，即便使气室小型化也能够实现优异的频率稳定性。

[应用例10]

本发明的原子振荡器的特征在于具有本发明的气室。

由此，即便使气室小型化也能够实现优异的频率稳定性。

[应用例11]

本发明的电子设备的特征在于具有本发明的气室。

由此，能够提供具有优异的可靠性的电子设备。

[应用例12]

本发明的移动体的特征在于具有本发明的气室。

由此，能够提供具有优异的可靠性的移动体。

附图说明

图1是示出本发明的实施方式的原子振荡器(量子干涉装置)的概略图。

图2是用于说明碱金属的能量状态的图。

图3是示出从光射出部射出的两种光的频率差与由光检测部检测出的光的强度之间的关系的曲线图。

图4是图1所示的原子振荡器具有的气室的纵剖视图。

图5是图4所示的气室的横剖视图。

图6是按缓冲气体的种类(氖、氮、氩)示出缓冲气体的分压与长期频率稳定性之间的关系的曲线图。

图7是示出在利用了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。

图8是示出本发明的移动体的一例的图。

标号说明

1：原子振荡器

2：气室

3：光射出部

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

21：主体部

22：窗部

23：窗部

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

200：GPS卫星

211：贯通孔

212：凹部

213：槽

300：基站装置

301：天线

302：接收装置

303：天线

304：发送装置

400：GPS接收装置

401：天线

402：卫星接收部

403：天线

404：基站接收部

1500：移动体

1501：车体

1502：车轮

Gb：缓冲气体

Gm：碱金属(金属原子)

LL：激励光

M：碱金属

S1：空间

S2：空间

S3：空间。

具体实施方式

以下，根据附图所示的实施方式，对本发明的气室、量子干涉装置、原子振荡器、电子设备以及移动体进行详细说明。

1.原子振荡器(量子干涉装置)

首先，对本发明的原子振荡器(具有本发明的量子干涉装置的原子振荡器)进行说明。此外，以下，对将本发明的量子干涉装置应用于原子振荡器的例子进行说明，但本发明的量子干涉装置不限于此，除了原子振荡器以外，例如还可以应用于磁传感器、量子存储器等。

图1是示出本发明的实施方式的原子振荡器(量子干涉装置)的概略图。此外，图2是用于说明碱金属的能量状态的图。此外，图3是示出从光射出部射出的两种光的频率差与由光检测部检测出的光的强度之间的关系的曲线图。

图1所示的原子振荡器1是利用量子干涉效应的原子振荡器。

如图1所示，该原子振荡器1具有气室2(gas cell)、光射出部3、光学部件41、42、43、44、光检测部5、加热器6、温度传感器7、磁场产生部8以及控制部10。

首先，简单说明原子振荡器1的原理。

如图1所示，在原子振荡器1中，光射出部3向气室2射出激励光LL，光检测部5检测透过气室2的激励光LL。

在气室2内，封入有气体状的碱金属(金属原子)，如图2所示，碱金属具有三能级体系的能级，可得到能级不同的两个基态(基态1、2)和激发态这3个状态。此处，基态1是比基态2低的能量状态。

从光射出部3射出的激励光LL包含频率不同的2种共振光1、2，在将这2种共振光1、2照射于上述那样的气体状的碱金属时，共振光1、2在碱金属中的光吸收率(透光率)随着共振光1的频率ω1与共振光2的频率ω2之差(ω1-ω2)而变化。

并且，在共振光1的频率ω1与共振光2的频率ω2之差(ω1-ω2)和相当于基态1与基态2的能量差的频率一致时，分别停止从基态1、2向激发态的激励。此时，共振光1、2均不被碱金属吸收而透过。这样的现象称作CPT现象或者电磁诱导透明现象(EIT：Electromagnetically Induced Transparency)。

例如，如果光射出部3将共振光1的频率ω1固定并使共振光2的频率ω2变化，则在共振光1的频率ω1与共振光2的频率ω2之差(ω1-ω2)和相当于基态1与基态2的能量差的频率ω0一致时，光检测部5的检测强度如图3所示那样陡峭地上升。这样的陡峭的信号作为EIT信号被检测出。该EIT信号具有由碱金属的种类决定的固有值。因此，通过利用这样的EIT信号，能够构成振荡器。

以下，依次说明原子振荡器1的各部分。

[气室]

在气室2内，封入有气体状的铷、铯、钠等碱金属。此外，在气室2内，还与碱金属气体一并封入有缓冲气体。

特别地，在气室2中，使用高压的氮气作为缓冲气体。由此，既实现了气室2的小型化，又实现了原子振荡器1的优异的频率稳定性。此外，关于气室2的详细情况，后面将进行详细记述。

[光射出部]

光射出部3(光源)具有射出对气室2中的碱金属原子进行激励的激励光LL的功能。

更具体而言，光射出部3射出上述那样的频率不同的两种光(共振光1和共振光2)来作为激励光LL。

共振光1能够将气室2内的碱金属从上述基态1激励(共振)成激发态。另一方面，共振光2能够将气室2内的碱金属从上述基态2激发(共振)成激发态。

作为该光射出部3，只要能够射出上述那样的激励光，则没有特别限定，例如，可以使用垂直谐振器面发光激光器(VCSEL)等半导体激光器等。

此外，光射出部3被未图示的温度调节元件(发热电阻体、帕尔贴元件等)调温到规定温度(例如，40℃左右)。

[光学部件]

多个光学部件41、42、43、44分别被设置在上述光射出部3与气室2之间的激励光LL的光路上。

此处，从光射出部3侧到气室2侧，依次配置有光学部件41、光学部件42、光学部件43、光学部件44。

光学部件41是透镜。由此，能够无浪费地向气室2照射激励光LL。

此外，光学部件41具有使激励光LL成为平行光的功能。由此，能够简单且可靠地防止激励光LL在气室2的内壁发生反射。因此，适宜产生气室2内的激励光的共振，其结果是，能够提高原子振荡器1的振荡特性。

光学部件42是偏光板。由此，能够将来自光射出部3的激励光LL的偏振调整为规定方向。

光学部件43是减光滤光器(ND滤光器)。由此，能够调整(减小)入射到气室2的激励光LL的强度。因此，即使在光射出部3的输出较大的情况下，也能够使入射到气室2的激励光成为期望的光量。在本实施方式中，利用光学部件43来调整通过了上述光学部件42的具有规定方向的偏振的激励光LL的强度。

光学部件44是λ/4波长板。由此，能够将来自光射出部3的激励光LL从线偏振光转换为圆偏振光(右圆偏振光或者左圆偏振光)。

如后所述，在气室2内的碱金属原子因磁场产生部8的磁场而发生塞曼分裂的状态下，如果向碱金属原子照射线偏振的激励光，则由于激励光与碱金属原子的相互作用，碱金属原子均匀地分散存在于塞曼分裂后的多个能级。其结果是，由于期望的能级的碱金属原子的数量相对于其它能级的碱金属原子的数量相对地变少，因此显现期望的EIT现象的原子数减少，期望的EIT信号的强度减小，结果导致原子振荡器1的振荡特性的下降。

与此相对，如后所述，在气室2内的碱金属原子因磁场产生部8的磁场而发生塞曼分裂的状态下，如果向碱金属原子照射圆偏振光的激励光，则由于激励光与碱金属原子的相互作用，能够使碱金属原子塞曼分裂后的多个能级中的期望的能级的碱金属原子的数量相对于其它能级的碱金属原子的数量相对多。因此，显现期望的EIT现象的原子数增加，期望的EIT信号的强度增大，其结果是，能够提高原子振荡器1的振荡特性。

[光检测部]

光检测部5具有检测透过气室2内的激励光LL(共振光1、2)的强度的功能。

该光检测部5只要能够检测上述那样的激励光，则没有特别限定，例如，可以使用太阳能电池、光电二极管等光检测器(受光元件)。

[加热器]

加热器6(加热部)具有对上述气室2(更具体而言是气室2中的碱金属)进行加热的功能。由此，能够使气室2中的碱金属维持为适当浓度的气体状。

该加热器6通过通电(直流)来发热，例如包含发热电阻体。

此外，加热器6只要能够对气室2进行加热，则也可以不与气室2接触，在该情况下，将加热器6配置为经由热传导性优异的部件(例如，由金属构成的部件)与气室2连接。此外，也可以使用帕尔贴元件替代加热器6或者与加热器6并用，来对气室2进行加热。

[温度传感器]

温度传感器7检测加热器6或者气室2的温度。进而，根据该温度传感器7的检测结果，控制上述加热器6的发热量。由此，能够使气室2内的碱金属原子维持期望的温度。

该温度传感器7的设置位置没有特别限定，例如可以在加热器6上，也可以在气室2的外表面上。

温度传感器7没有特别限定，可以使用热敏电阻、热电偶等公知的各种温度传感器。

[磁场产生部]

磁场产生部8具有产生磁场的功能，该磁场使气室2内的碱金属的简并后的多个能级发生塞曼分裂。由此，通过塞曼分裂，能够扩大碱金属的简并的不同能级之间的差距，提高分辨率。其结果是，能够提高原子振荡器1的振荡频率的精度。

该磁场产生部8例如由以夹着气室2的方式配置的亥姆霍兹线圈(Helmholtzcoil)或者以覆盖气室2的方式配置的电磁线圈构成。由此，能够在气室2内产生一个方向的均匀的磁场。

此外，磁场产生部8产生的磁场是恒定磁场(直流磁场)，但是也可以叠加交变磁场。

[控制部]

控制部10具有分别控制光射出部3、加热器6以及磁场产生部8的功能。

该控制部10具有：激励光控制部12，其控制光射出部3的共振光1、2的频率；温度控制部11，其控制气室2中的碱金属的温度；以及磁场控制部13，其控制来自磁场产生部8的磁场。

激励光控制部12根据上述光检测部5的检测结果，控制从光射出部3射出的共振光1、2的频率。更具体而言，激励光控制部12控制从光射出部3射出的共振光1、2的频率，使得上述(ω1-ω2)成为上述碱金属的固有频率ω0。

此外，虽然未图示，但激励光控制部12具有电压控制型石英振荡器(振荡电路)，其根据光检测部5的检测结果，对该电压控制型石英振荡器的振荡频率进行同步/调整，并作为原子振荡器1的输出信号进行输出。

此外，温度控制部11根据温度传感器7的检测结果，控制对加热器6的通电。由此，能够将气室2维持在期望的温度范围内(例如，70℃左右)。

此外，磁场控制部13控制对磁场产生部8的通电，使得磁场产生部8产生的磁场恒定。

这样的控制部10例如被设置在安装于基板上的IC芯片中。

在如上所述构成的原子振荡器1中，采用了利用量子干涉效应的方式，不需要利用了双共振现象的方式的原子振荡器那样的用于使微波进行共振的腔室。因此，与利用了双共振现象的原子振荡器相比，原子振荡器1能够容易地实现小型化。

另一方面，为了提高短期频率稳定性，上述EIT信号需要线宽(半值宽度)较小且强度较高。

但是，在为了使原子振荡器1整体小型化而单纯地使气室2小型化时，对上述那样的EIT现象有贡献的碱金属的原子数变少，因此，上述EIT信号的强度变低，信噪比(S/N)变差。此外，在要提高EIT信号的强度时，碱金属的原子彼此之间的相互作用的影响变大，EIT信号的线宽变大。因此，单纯地使气室2小型化，不能实现优异的频率短期稳定性。

因此，在原子振荡器1中，在气室2内封入有高压的缓冲气体。在提高了缓冲气体的压力后，能够利用缓冲气体有效地抑制碱金属的原子彼此之间的相互作用。因此，能够实现优异的短期频率稳定性。

基于这样的前提，本发明人进行了深入研究，结果得到如下发现：根据缓冲气体的压力或种类，频率长期稳定性不同。进而，原子振荡器1具有的气室2具有基于该发现的结构。以下，对该点进行详细记述。

(气室的详细说明)

图4是图1所示的原子振荡器具有的气室的纵剖视图，图5是图4所示的气室的横剖视图。此外，图6是按缓冲气体的种类(氖、氮、氩)示出缓冲气体的分压与长期频率稳定性之间的关系的曲线图。

此外，在图4和图5中，为了便于说明，图示了X轴、Y轴以及Z轴作为彼此垂直的3个轴，将该图示的各箭头的前端侧称作“+(正)”，将基端侧称作“-(负)”。此外，以下，为了便于说明，将与X轴平行的方向称作“X轴方向”，将与Y轴平行的方向称作“Y轴方向”，将与Z轴平行的方向称作“Z轴方向”。

首先，对作为气室2的封入有碱金属和缓冲气体的容器的部分进行说明。

如图4和图5所示，气室2具有主体部21和隔着主体部21设置的一对窗部22、23。

在主体部21中，形成有沿Z轴方向贯通的柱状的贯通孔211、朝+Z轴方向侧开口的凹部212、朝-Z轴方向侧开口并使贯通孔211与凹部212连通的槽213。

而且，主体部21的-Z轴方向侧的端面与窗部22接合，另一方面，主体部21的+Z轴方向侧的端面与窗部23接合。由此，形成了由贯通孔211形成的空间S1、由凹部212形成的空间S2以及由槽213形成的空间S3。即，气室2具有连通的空间S1、S2、S3，空间S1、S2经由空间S3彼此连通。

在空间S1、S2、S3中，封入有气体状的碱金属Gm和缓冲气体Gb。此外，在空间S2中，收纳有液体状或固体状的碱金属M。

收纳在空间S1内的气体状的碱金属Gm被激励光LL激励。

空间S2被调温成温度低于空间S1。由此，能够使多余的碱金属Gm成为液体状或固体状的碱金属M而蓄积在空间S2中。此外，能够防止液体状或固体状的碱金属在空间S1中析出(凝结)。

此外，由于空间S2经由空间S3与空间S1连通，因此，在空间S1内的气体状的碱金属Gm因与气室2的内壁面之间的反应等而减少的情况下，能够使空间S2内的碱金属M气化而使空间S1内的气体状的碱金属Gm的浓度保持恒定。

作为构成这样的气室2的窗部22、23的材料，只要对上述那样的激励光的具有透过性即可，没有特别限定，例如可举出玻璃材料、石英等。此外，根据窗部22、23的厚度或激励光的强度，也可以用硅来构成窗部22、23。

另一方面，构成气室2的主体部21的材料没有特别限定，可以与窗部22、23同样地为玻璃材料、石英等，但也可以是金属材料、树脂材料、硅材料等。其中，作为主体部21的构成材料，优选使用玻璃材料、石英、硅材料中的任意一种，更优选使用硅材料。由此，即使在形成宽度或高度为10mm以下那样小的气室2的情况下，也能够容易地使用蚀刻等精细加工技术来形成高精度的主体部21。此外，由硅材料构成的主体部21与由玻璃材料构成的窗部22、23能够利用阳极接合法而简单地气密接合。

此外，作为气室2的主体部21与窗部22、23的接合方法，可根据它们构成材料来决定，只要能够气密接合即可，则没有特别限定，例如可以使用基于粘接剂的接合方法、直接接合法、阳极接合法等。

如上所述，在气室2的由空间S1、S2、S3构成的内部空间(以下，简称作“内部空间”)中，封入有气体状的碱金属Gm与缓冲气体Gb的混合气体。此外，也可以省略空间S2、S3，使液体状或固体状的碱金属M在空间S1中析出。在该情况下，管理气室2的温度分布，使得碱金属M不在激励光LL的通过区域中析出即可。

接下来，对碱金属和缓冲气体进行说明。

如上所述，作为封入到气室2中的碱金属，可以使用例如铷、铯、钠等碱金属。

特别地，作为碱金属的原子，优选使用铯原子或铷原子。由此，能够比较容易地实现可应用于利用了双共振现象的方式和利用了量子干涉效应的方式的原子振荡器1的气室2。

此外，作为封入到气室2中的缓冲气体，例如，可以使用氦、氖、氮、氩、氪等。此处，在使用铯原子或铷原子作为碱金属的原子的情况下，如果单独使用氦、氖、氮来作为缓冲气体，则在忽略原子振荡器1的其它温度特性的情况下，表现出频率随着温度上升而上升的正的温度特性。另一方面，如果单独使用氩、氪作为缓冲气体，则在忽略原子振荡器1的其它温度特性的情况下，表现出频率随着温度上升而下降的负的温度特性。

在使用了表现出正的温度特性的氦、氖、氮中的氖气来作为缓冲气体的情况下，如图6所示，在缓冲气体的分压变大时，频率长期稳定性下降。尤其是，在缓冲气体的分压为30Torr以下时，频率长期稳定性急剧下降。这被认为是因为，氖具有容易朝气室的内壁(玻璃)扩散的趋势，在气室内的压力变高时，该趋势变得显著。此外，在使用氦作为缓冲气体的情况下，同样地也是在缓冲气体的分压变大时，频率长期稳定性下降。

另一方面，在使用氮气作为缓冲气体的情况下，即使缓冲气体的分压变大，频率长期稳定性也不会下降。

因此，在气室2中使用的缓冲气体包含氮气，该氮气的分压为30Torr以上。

由于氮气不易朝气室2的内部空间的壁面(玻璃)扩散，因此能够长期实现气室2的内部空间中的缓冲气体的压力的稳定化。因此，能够实现优异的频率长期稳定性。特别地，由于氮气的分压为30Torr以上，因此，与使用氖气作为缓冲气体的情况相比，频率长期稳定性提高，这样的效果变得显著。

此外，由于氮气的分压为30Torr以上这样的高压，因此，即便使气室2小型化，也能够适当地发挥气室2内的缓冲气体的作用，从而实现优异的频率短期稳定性。

此处，在缓冲气体为混合气体的情况下，“氮气的分压”为该混合气体的分压。此外，在气室2内封入有由缓冲气体和碱金属气体构成的混合气体，但碱金属气体的分压与碱金属的蒸气压相等，因此，与缓冲气体的分压相比，碱金属气体的分压极小。因此，缓冲气体的分压可以近似为由缓冲气体和碱金属气体构成的混合气体的压力、即气室内的压力。因此，在使用高压的缓冲气体的情况下，碱金属气体的分压可以忽略。

此外，氮气的分压为30Torr以上即可，但优选为30Torr以上且100Torr以下，更优选为30Torr以上且80Torr以下。由此，能够有效地发挥抑制上述那样的碱金属的原子彼此之间的相互作用这样的缓冲气体的作用。基于相同的观点，缓冲气体的分压优选为30Torr以上且100Torr以下，更优选为30Torr以上且80Torr以下。与此相对，在氮气或缓冲气体的分压过小时，表现出EIT信号的线宽变大的趋势。另一方面，在氮气或缓冲气体的分压过大时，表现出EIT信号的强度变小的趋势，此外，不得不使气室2变得坚固，难以进行小型化。

此外，根据图6所示的结果，优选的是，缓冲气体实质上不包含氖气。由此，能够长期实现缓冲气体的分压的稳定化。此处，“实质上不包含氖气”包括如下两种情况：缓冲气体完全不包含氖气；以及即使包含氖气，也是不对频率稳定性带来影响的程度的极微量。

此外，在缓冲气体中，也可以包含氮气以外的气体，在该情况下，优选的是，缓冲气体还包含氩气和氪气中的至少一方。

如上所述，氩气和氪气具有与氮气相反的温度特性。因此，在缓冲气体包含氮气和氩气时，能够使温度特性相互抵消。因此，能够实现优异的温度特性(使频率相对于温度变化的变动减小)。

此处，如图6所示，在使用氩气作为缓冲气体的情况下，即使缓冲气体的分压变大，频率长期稳定性也不会下降。这被认为是因为氩原子不易朝气室2的内壁扩散。同样地，在使用氪气作为缓冲气体的情况下，即使缓冲气体的分压变大，频率长期稳定性也不会下降。

在以上说明那样的封入有缓冲气体的气室2中，优选的是，内部空间的沿着一对窗部22、23的排列方向(Z轴方向)的长度为10mm以下。由此，能够提供小型的气室2。此外，在这样的小型的气室2中，为了发挥优异的特性，需要提高缓冲气体的分压。因此，通过将本发明应用于这样的小型的气室2，上述那样的效果变得显著。基于相同的观点，优选的是，气室2的内部空间的沿着与一对窗部22、23的排列方向垂直的方向的宽度为10mm以下。

2.电子设备

以上说明的原子振荡器能够组装到各种电子设备中。这样的电子设备具有优异的可靠性。

以下，对本发明的电子设备进行说明。

图7所示的定位系统100由GPS卫星200、基站装置300以及GPS接收装置400构成。

GPS卫星200发送定位信息(GPS信号)。

基站装置300例如具有：接收装置302，其经由设置在电子基准点(GPS连续观测站)的天线301，高精度地接收来自GPS卫星200的定位信息；以及发送装置304，其经由天线303发送由该接收装置302接收到的定位信息。

此处，接收装置302是具有上述本发明的原子振荡器1来作为其基准频率振荡源的电子装置。这样的接收装置302具有优异的可靠性。此外，由接收装置302接收到的定位信息被发送装置304实时地发送。

GPS接收装置400具有：卫星接收部402，其经由天线401接收来自GPS卫星200的定位信息；以及基站接收部404，其经由天线403接收来自基站装置300的定位信息。

3.移动体

图8是示出本发明的移动体的一例的图。

在该图中，移动体1500具有车体1501和4个车轮1502，并构成为通过设置在车体1501上的未图示的动力源(发动机)来使车轮1502旋转。在这样的移动体1500中内置有原子振荡器1。

根据这样的移动体，能够发挥优异的可靠性。

此外，具有本发明的原子振荡器的电子设备不限于上述设备，例如也可以应用于：移动电话、数字照相机、喷射式喷出装置(例如喷墨打印机)、个人计算机(移动型个人计算机、笔记本型个人计算机)、电视机、摄像机、录像机、汽车导航装置、寻呼机、电子记事本(包含带通信功能的)、电子词典、计算器、电子游戏设备、文字处理器、工作站、视频电话、防盗用电视监视器、电子望远镜、POS终端、医疗设备(例如电子体温计、血压计、血糖仪、心电图测量装置、超声波诊断装置、电子内窥镜)、鱼群探测器、各种测量设备、计量仪器类(例如，车辆、飞机、船舶的计量仪器类)、飞行模拟器、地面数字广播、移动电话基站等。

以上，根据图示的实施方式，对本发明的气室、量子干涉装置、原子振荡器、电子设备以及移动体进行了说明，但本发明不限于此。

此外，本发明的各部分的结构可以置换为发挥与上述实施方式相同功能的任意结构，此外，还可以附加任意结构。

此外，在上述实施方式中，将利用波长不同的两种光的量子干涉效应来使铯等进行共振跃迁的量子干涉装置作为本发明的原子干涉装置的例子进行了说明，但本发明的原子干涉装置不限于此，也可以应用于利用基于光和微波的双共振现象来使铷等进行共振跃迁的双共振装置。

Claims

1.一种气室，其特征在于，该气室具有：

被封入到内部空间中的金属原子；以及

被封入到所述内部空间中且包含氮气的缓冲气体，

所述内部空间中的所述氮气的分压为30Torr以上且100Torr以下，

所述气室具有：

一对窗部；以及

所述一对窗部的距离为10mm以下。

2.根据权利要求1所述的气室，其中，

所述缓冲气体还包含氩气。

3.根据权利要求1所述的气室，其中，

所述缓冲气体还包含氪气。

4.根据权利要求1所述的气室，其中，

所述金属原子是铯原子。

5.根据权利要求1所述的气室，其中，

所述金属原子是铷原子。

6.根据权利要求1所述的气室，其中，

所述主体部的沿着与所述一对窗部的排列方向垂直的方向的宽度为10mm以下。

7.根据权利要求1所述的气室，其中，

所述缓冲气体实质上不包含氖气。

8.一种量子干涉装置，其特征在于，所述量子干涉装置具有权利要求1所述的气室。

9.一种原子振荡器，其特征在于，所述原子振荡器具有权利要求1所述的气室。

10.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备具有权利要求1所述的气室。

11.一种移动体，其特征在于，所述移动体具有权利要求1所述的气室。