CN107850870B - 适用于原子传感器的气室以及填充气室的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及适用于原子传感器(1)的气室(2)，包括具有至少一个光学窗口(9)并且适合用气体填充的光学谐振腔(11)。室还包括密封池(13)，包括：腔体口(14)、通道口(15)和密封入口(16)，以及膜(18)，用于密封地封闭密封池的密封入口。通过加热所述膜(18)使之可塑性变形时，使膜(18)能够密封地封闭腔体口和/或通道口，其方式将光学谐振腔(11)与气体流入通道(17)密封地分隔开。

Description

适用于原子传感器的气室以及填充气室的方法
技术领域
本发明涉及到气室以及包括气室的原子传感器的领域。术语“气”一词可指任何气体、蒸汽或碱蒸汽，或者气体与蒸汽的混合物。
背景技术
原子传感器包括例如原子钟、微磁力仪或微陀螺仪。这种原子传感器可用于例如电信系统、导航系统和防御系统。
这种光学气室有时称之为“室”或“微型室”，相关传感器称之为“微原子钟”、“微磁力仪”和“微陀螺仪”。在本文中，术语“微”这个词应结合语境以及所表示的含义来理解。
典型用途是芯片级的原子钟，缩写为CSAC。
原子传感器是基于填充到室的腔体内的气体的原子光谱来运行的，所述室具有至少一个光学窗口。因此，将该腔体称之为“光学谐振腔”。气体通常是碱蒸汽，诸如铯或铷。该光谱使之能够测量一个或多个与传感器要观察的物理量相关的光谱值，例如，频率、磁场或加速度。
例如，在微原子钟的情况下，传感器的运行可以与气体原子的特定微波跃迁的频率的测量为基础，所述微波跃迁称为时钟跃迁。在该应用中，微原子钟通常运用相干布居囚禁(简称为CPT)的原子共振原理。
此外，由光谱所观察到的线的宽度以及在原子钟情况下的频率稳定性是由从相干态开始的碱金属原子的弛豫时间所决定的，将在相干态下的原子泵送到其基态，其时间主要取决于会导致相干性损失的原子与室壁的碰撞。
为了提高气体的光谱质量，并由此提高原子传感器的准确性和稳定性，众所周知可将气体加入碱蒸汽，称为缓冲气体或缓冲气氛，用于减缓碱金属原子向室壁扩散的速度并限制所述碱金属原子。
这种原子传感器所具有的优点是尺寸较小、节能并且测量精确度和稳定性非常好。
这种原子传感器的实例可通过MAC-TFC联盟的工作得到了解，在该联盟中的FEMTO-ST研究所(Franche-Comté ElectroniqueMécaniqueThermique et Optique-Sciences et Technologies的缩写)已经采用硅的MEMS(微机电系统的缩写)微加工以及阳极键合设计并构建了适用于原子钟的高度紧凑的铯原子气室(几毫米3)，(例如，参阅L.Nieradko，C.Gorecki，A.Douahi，V.Giordano，J.C.Beugnot，J.Dziuban和M.Moraja发表于2008年8月的《显微纳米刻蚀微电子机械系统与微光机电系统杂志》中的《制造和分配微机械铯原子气室的新方法》)。
光学气室以及这种原子传感器的生产通常依赖于通过阳极键合将硅和玻璃基片固定在一起的微加工堆叠的方法。
常用的室的微制造加工方法首先在硅基板中蚀刻出腔体。然后，通常通过阳极键合把第一个玻璃基板焊接在该基板的一侧。最后，在将缓冲气氛与碱金属相混合之后，把第二个玻璃基板焊接到相反侧，缓冲气氛与碱金属的混合可根据所使用的填充方法采用各种不同的形式。
为了将碱金属引入光学谐振腔中，在制造中，尤其是在阳极键合的步骤中，可以在含有铯和缓冲气体的气氛中或者通过把一定量的液态或固态碱金属沉积到室腔体中来制造。
然而，在有纯铯的情况下进行密封比较复杂。阳极键合必须在较低的温度下开始，以避免沉积在腔体中的金属的蒸发，并且随着温度的增加而扩展。这就会导致缓冲气体中的压力差，如文件US2012/0298295A1所述。
为了简化原子传感器的制造并且使得常规的阳极键合设备能够在最佳的条件下使用，众所周知可以采用被称之为分散剂的固体化合物，在密封步骤过程中，将所述分散剂引入到室内。例如，这种化合物由锆铝合金和铬酸铯制成，适合于在阳极键合的温度下保持稳定。然后对分散剂进行局部加热，例如，通过大功率激光器进行局部加热，以便在室中释放纯铯并形成饱和蒸汽。在激活之后，大部分铯原子根据温度处于液相或固相。这种方法例如在Nieradko，Lukasz等人于2007年发表于《固态传感器杂志》第45-48页的《MEMS原子钟的微加工光学碱蒸汽室的实施以及特征和组装》文章中进行了详细说明。
虽然简化了传感器的制造，但是分散剂存在于每个室中也是一项约束。它限制了在薄片上可以实现的室的密度，由此增加了每个室的生产成本。还增加了室的尺寸，并由此增加了与之集成为一体的原子传感器的尺寸。室还要承受较强的散热(散热面较大)。此外，每个室使用一个分散剂也增加了每个室产生大量的固定成本。在热激活过程中所释放的铯的量也难以控制。因此，碱金属的量在同一批的各室之间可有明显的变化。于是，会有铯的过度凝结，由此遮蔽光学窗口，或者相反，铯的量不足以确保令人满意的使用寿命。此外，研究已经表明：分散剂会导致气氛的变化，并且影响与之集成为一体的钟的性能(详见Abdullah，Salman等人于2014年在欧洲频率和时间论坛发表的《关于用于原子钟的微加工Cs缓冲气室老化的研究》)。最后，分散剂通常并非固定在腔体中，而且，如果室经受撞击或振动，就会敲击壁。分散剂的成份粒子由此会碎落并遮蔽光学窗口。
发明内容
因此，本发明的一个目的旨在消除分散剂在最终室中的存在或者避免在分散剂与光学谐振腔的气氛之间的相互作用。
室中的辅助缓冲气体可由一种或多种原子或分子种类所构成。
然而，存在缓冲气氛的缺点是引起分光测定对室温度的依赖(例如，时钟跃迁的频率对温度的二次依赖)。
因此，室的温度变化会导致测量光谱值的变化，并因此引起原子传感器的测量值的变化。
所以，有必要使用缓冲气氛，所述缓冲气氛对光谱值的诱导热依赖呈现于在室操作温度周围的转化点。
众所周知，尤其是通过Miletic，Danijela等人于2010年在电子信件杂志第46卷中所发表《单氖缓冲气体微加工蒸汽室中Cs0-0超精细共振频率对温度的二次依赖》文章已知，仅由氖所构成的缓冲气氛可以抵消大约80℃的时钟跃迁的频率对温度的依赖。
这种缓冲气氛允许原子传感器能够在一定温度范围内运行，所述温度范围限于比室的操作温度低几度，例如，对于纯氖的缓冲气氛而言，限于70-75℃，因为能量约束条件通常只允许加热室，而不能使其冷却，相关的电子设备也会散发像热能一样的能量。
但是，为了符合当前的工业标准，这些系统必须能够在-40℃至+85℃之间的温度范围内运行，乃至对于某些用途而言，希望能在更宽的温度范围内运行。
还已知缓冲气氛可由双氮和氩所构成的，通过调整混合物的局部压力，使之能够获得高达120℃的可变转化点，如Braun、Alan M等人于2007年在第39届精确时间及时间间隔年会所发表的《RF询问最终状态的芯片级原子钟》文章所述。
但是，使用带有分散剂的双氮有缺点，因为双氮会被分散剂所吸收。
对于由不与分散剂反应的稀有气体所构成的其它缓冲气氛也进行了研究，但是，这些缓冲气氛也有缺点。这些混合物难以以稳定的方式包含、强加不必要的频谱展宽，并且通常不如双氮有利于减轻辐射俘获效应，所述辐射俘获效应会降低信号质量以及传感器的性能。
因此，本发明的另一个目的旨在能够在蒸汽室中使用各种不同的缓冲气体，并且蒸汽室的运行或制造不存在上文详述的缺点。
最后，在阳极键合的工艺过程中，可生成由氧所组成的分子。现有的方法无法使其达到低于10-4毫巴的真空水平，对于原子的磁光捕获或离子捕获的用途而言，这是很有必要的。
因此，本发明的另一个目的旨在与通常通过阳极键合进行密封实现的真空相比，提高真空的质量。
因此，本发明的第一个目的是气室，尤其是将其包含在原子传感器中，诸如所述原子传感器是原子钟、原子磁力仪或原子陀螺仪，与至少一个激光器相关联，所述激光器发射入射的外部激光束，所述入射的外部激光束撞击室，还与光电探测器相关联，所述光电探测器用于接收来自室的外部激光束，激光束穿透室，室包括具有至少一个光学窗口并且适合用气体填充的腔体。
室进一步包括：
-密封池，包括：
·腔体口，适合供气体在密封池与光学谐振腔之间通过，
·通道口，将其设计为供气体经由气体流入通道进入密封池，以及，
·密封入口，以及，
-膜，密封地封闭密封池的密封入口。
对室进行设置，以便在通过加热使所述膜可塑性变形时，使膜能够密封地封闭在腔体口与通道口之中的至少一个口，其方式将光学谐振腔与气体流入通道密封地分隔开。
在一个实施例中，室进一步包括与膜相接触的加热器件，尤其是适合能流过电流的电阻元件，或者是一层能够吸收未被膜18充分吸收的至少一个光波长的材料。
在一个实施例中，室包括多层组件，所述多层组件包括：
可成型板-或薄片-其形状适合呈现具有至少一个开口的凹处，所述凹处适合用气体填充，以及，
至少一个玻璃板-或薄片-密封地封闭凹处的所述开口，以便形成具有至少一个光学窗口的光学谐振腔，玻璃板-或薄片-以及成形板-或薄片-所具有的凹处面对彼此设置并且彼此密封，尤其是通过阳极键合密封。
在一个实施例中，膜是玻璃板-或薄片的一部分，尤其是，光学窗口和膜由通过单个玻璃板-或薄片使其彼此分隔开的两部分构成。
在一个实施例中，可成型板-或薄片-所具有的形状适合呈现第二个凹处，所述第二个凹处形成密封池和通向形成密封入口的至少第二个开口。
在一个实施例中，在玻璃板-或薄片中形成密封池和膜，尤其是，玻璃板-或薄片-包括至少第一个玻璃子层和第二个玻璃子层，所述玻璃子层相互重叠并且整体固定，密封池是在第一个玻璃子层中形成的，膜是在第二个玻璃子层中形成的。
在一个实施例中，玻璃板-或薄片-包括第一个玻璃子层和第二个玻璃子层，多层组件进一步包括适用于阳极键合的中间层，尤其是由硅制成，设置在第一个玻璃子层与第二个玻璃子层之间，以便能够在第一个玻璃子层与第二个玻璃子层之间进行阳极键合，
尤其是：
膜是在第二个玻璃子层中形成的，
至少腔体口是在第一个玻璃子层中形成的，以及，
适用于阳极键合的中间层的形状适合至少保持光学窗口没有遮蔽。
在一个实施例中，气体流入通道是在可成型板-或薄片以及玻璃板-或薄片之中至少一个板或薄片中形成的，以便按照大体上垂直于所述板或薄片的延伸平面的方式整体上贯穿所述板-或薄片的整个厚度。
在一个实施例中，膜是玻璃，尤其是的玻璃板-或薄片的变薄部分。
在一个实施例中，膜包括面对密封池的突出部分，尤其是膜内表面上的突出部分延伸到密封池内。
在一个实施例中，密封池包括围绕通道口的密封区域，大致为平面，并且平行于不变形膜，并且适合与通过加热可塑性变形的膜形成密封接触，从而把光学谐振腔与气体流入通道密封地分隔开。
在一个实施例中，在非可塑性变形膜与密封区域之间的距离-垂直于所述非可塑性变形膜和所述密封区域进行测量的-小于几百微米。
在一个实施例中，密封池的密封区域的直径大于在非可塑性变形膜与密封区域之间所述距离的三倍。
在一个实施例中，膜的厚度小于500微米，最好小于200微米。
在一个实施例中，室包括连接着气体流入通道的气源，并且适合借助腔体口和通道口经过气体流入通道和密封池用气体填充光学谐振腔。
在一个实施例中，源包括连接着气体流入通道的源腔体以及容纳在源腔体中并且适合通过加热来产生碱蒸汽的碱金属分散剂。
在一个实施例中，除光学谐振腔外，室还包括附加腔体，所述附加腔体用附加气体填充，邻近光学谐振腔并且通过壁与之分隔开，以便能够穿透所述壁来混合所述附加气体与光学谐振腔中所包含的气体。
在一个实施例中，附加腔体的壁适合通过室2的外源性无接触操作穿透，尤其是通过脉冲激光束、连续激光束或放电与壁的相互作用穿透。
在一个实施例中，用气体填充光学谐振腔，膜处于可塑性变形状态，在所述可塑性变形状态下，膜密封地封闭在腔体口和通道口之中的至少一个口，把光学谐振腔与气体流入通道密封地分隔开。
本发明还涉及一组室，所述一组室包括多个上文所述的室，其中，把气体流入通道连接着单个气源，尤其是，其中，所述多个室形成整体的和刚性的组件，以适合于切割使得室相互彼此分隔开。
本发明进一步涉及用气体填充室的方法，其中：
-提供上文所述的室或上文所述的一组室，
-提供连接着室或一组室的气体流入通道的气源，
-借助腔体口和通道口，经过气体流入通道和密封池，用来自气源的气体填充光学谐振腔，以及，
-通过加热使膜可塑性变形，从而密封地封闭在腔体口和通道口之中的至少一个口，从而把光学谐振腔与气体流入通道密封地分隔开。
在一个实施例中，通过加热膜的外表面使膜可塑性变形，具体而言，所述外表面是室外部的表面。
在一个实施例中，通过利用指向膜的激光器加热，使膜可塑性变形。
在一个实施例中，通过使电流流过与膜相接触的电阻元件，通过加热使膜可塑性变形。
在一个实施例中，源是容纳在源腔体中的碱金属分散剂，所述源腔体连接着室或一组室的气体流入通道，通过加热所述分散剂来填充光学谐振腔。
在一个实施例中，在使膜可塑性变形之后，为了把光学谐振腔与气体流入通道密封地分隔开，将室与气源相分离开。
在一个实施例中，在使膜可塑性变形之后，为了把光学谐振腔与气体流入通道密封地分隔开，穿透把光学谐振腔与附加腔体分隔开用附加气体填充的壁，从而混合所述附加气体与容纳在光学谐振腔中的气体。
在一个实施例中，提供上文所述的一组室，以及，在用来自气源的气体填充光学谐振腔之后，
-使至少一组室中某些室的气腔达到高于第一个预定温度的温度，所述第一个预定温度大于一组室的室操作温度，并且使一组室的冷区达到严格低于第一个预定温度的第二个预定温度，
-通过加热使一组室中每个室的膜都可塑性变形，与此同时保持室的气腔温度与一组室的冷区温度，以及，
-把一组室中某些室的气腔冷却到所述室的操作温度。
本发明进一步涉及在室中形成真空的方法，其中：
-提供上文所述的室或上文所述的一组室，
-提供连接着室或一组室的气体流入通道的泵站，
-操作泵站，以便借助腔体口和通道口经过气体流入通道和密封池抽吸光学谐振腔中所包含的气体，以及，
-通过加热使膜可塑性变形，以便密封地封闭在腔体口和通道口之中的至少一个口，从而把光学谐振腔与气体流入通道密封地分隔开。
本发明进一步涉及微加工上文所述的室的方法，其中：
-提供可成型板-或薄片以及至少一个玻璃板-或薄片，
-使可成型板-或薄片成一定的形状，尤其是将其蚀刻，以便形成通向至少一个开口的凹处，
-使在可成型板-或薄片和玻璃板-或薄片之中的至少一个板或薄片成一定的形状，尤其是将其蚀刻，以便形成气体流入通道和密封池，包括：
·腔体口，适合供气体在密封池和光学谐振腔之间通过，
·通道口，将其设计为使气体能够经由气体流入通道进入密封池，
以及，
·密封入口，
-多层组件，包括可成型板-或薄片，并且使所述至少一个玻璃板-或薄片成形，以便
·密封地封闭凹处的开口，以便形成具有至少一个光学窗口并且适合用气体填充的光学谐振腔，以及，
·通过膜密封地封闭密封入口，能够通过加热使所述膜可塑性变形，从而密封地封闭在腔体口和通道口之中的至少一个口，从而把光学谐振腔与气体流入通道密封地分隔开。
最后，本发明涉及包括上文所述的室的原子传感器，以紧凑的方式与发射撞击室的入射外部激光束的激光器相关联并且与接收离开室的外部激光束的光电探测器相关联。
附图说明
在各图中：
-图1是根据本发明的一个实施例的原子传感器的截面的示意性透视图，包括根据本发明的一个实施例的气室，所述气室与发射撞击室的入射激光束的激光器以及接收离开室的外部激光束的光电探测器相关联，
-图2A至图2F阐释了用于生产图1所示的室的连续步骤，图2A至图2E通过横截面显示，图2F通过顶视图显示；具体而言，图2A至图2C阐释了可成型板-或薄片的形状，图2D阐释了可成型板-或薄片和玻璃板-或薄片的组件，以便形成多层组件并形成实际的室，图2E阐释了通过膜的变形在用气体填充室之后的室的密封，图2F阐释了图2E所示的室的顶视图，
-图3A至图3C阐释了用气体填充诸如图1和图2A至图2E所示的室的方法的连续步骤；具体而言，图3A阐释了用气体填充光学谐振腔，图3B阐释了在填充之后通过膜的变形进行室的密封，图3C阐释了将室与碱金属源相分离开，
-图3D阐释了图3B所示的室的顶视图，
-图3E阐释了包括多个诸如图3A至图3D所示的室的一组室的顶视图，
-图4A至图4I阐释了生产根据本发明第二个实施例的室的连续步骤，其中，在玻璃板-或薄片中界定密封池和膜，图4A至4H通过横截面显示，图4I通过顶视图显示；具体而言，图4A至图4F阐释了在玻璃板-或薄片的第一个玻璃子层和第二个玻璃子层中界定密封池和膜，图4G阐释了可成型板-或薄片和玻璃板-或薄片的组装，以便形成多层组件并形成实际的室，图4H阐释了在用气体填充之后，通过膜的变形进行的室的密封，图4I阐释了图4H所示的室的顶视图，
-图5A阐释了根据图4A至图4I所示实施例的室的替换实施例的截面图，其中，光学谐振腔不是直通形腔体，并且呈现角锥形，
-图5B阐释了包括多个诸如图5A所示的室的一组室的顶视图，
-图6显示了根据图1和图2A至图2E所示实施例的室的替换实施例的截面图，其中，膜是玻璃板-或薄片的变薄部分，
-图7A至图7C阐释了根据诸如图1和图2A至图2E所示的室的替换实施例在用气体填充室的方法的连续步骤，其中，室包括用附加气体填充的附加腔体；具体而言，图7A阐释了用气体填充光学谐振腔，图7B阐释了在填充之后通过膜的变形进行的室的密封，图7C阐释了把附加腔体与光学谐振腔分隔开的壁的穿透，从而混合附加气体与光学谐振腔的气体，
-图7D阐释了包括多个诸如图7A至7C所示的室的一组室的顶视图，
-图8A至图8C显示了在根据本发明的一个实施例的室中形成真空的方法的连续步骤；具体而言，图8A阐释了泵站的启动，以便抽吸在光学谐振腔中所容纳的气体，图8B阐释了在形成真空之后通过膜的变形形成的室的密封，图8C阐释了将室与泵站相分离开；
-图9阐释了在执行根据本发明的气体填充方法的一个实施例的过程中包括多个诸如图3A至图3D所示的室的一组室的顶视图，
-图10A至图10C阐释了根据室的两个相结合的变体实施例用气体填充室的方法的连续步骤，其中，室膜包括突出部分，室包括多层组件，所述多层组件包括第一个玻璃子层、中间层和第二个玻璃子层；具体而言，图10A阐释了用气体填充光学谐振腔，图10B和图10C阐释了在填充之后通过膜的变形进行的室的密封。
在各图中，相同标号指代相同或相似的元件。
具体实施方式
图1阐释了根据本发明的原子传感器1的实例，包括室2。
原子传感器1是例如基于通过相干布居囚禁(CPT)的原子共振原理的芯片级原子钟(CSAC)。原子传感器1包括碱蒸汽(铯)室2，与以下部分相关联：激光器3，用于发射撞击室2的入射外部激光束，例如，垂直腔体表面发射的激光器(VCSEL)；以及光电探测器4，用于接收离开室2的外部激光束。激光束标为5。
室2包括光学谐振腔11，所述光学谐振腔具有至少一个光学窗口9并且适合用气体填充。
气体包括例如铯或铷这样的碱蒸汽，并且有可能包括缓冲气体。
为此目的，室2包括多层组件6，所述多层组件的形式为例如外壳6。该多层组件6首先包括板-或薄片-7，称为″可成型板-或薄片-7″或者″其形状具有凹处的板-或薄片-7″，这取决于考虑原始未成形状态或成形状态，假设最终使其形状具有上文所述的凹处。
板-或薄片-7在第一表面7a与第二表面7b之间延伸的平面H中延伸，所述第一表面7a与第二表面7b彼此相反并且大体平行于延伸平面H。
如图2A至2C所示，板-或薄片-7的形状在其至少一个表面7a、7b具有凹处25，在其至少一个表面7a、7b上，通向至少一个开口25a。
凹处25理解为相对于板-或薄片-7的前基准面而言，例如，把玻璃板-或薄片-8附加于第一表面7a。
要形成凹处25，可以蚀刻可成型板-或薄片-7，尤其是，通过凹处25的开口25a蚀刻。凹处25可以通过例如深反应离子刻蚀或者KOH各向异性刻蚀形成。
凹处25适合用气体填充，以便形成光学谐振腔11的一部分。
多层组件6其次包括至少一个玻璃板-或薄片-8，所述玻璃板-或薄片是由单独一块板或由多个堆叠的板构成的，如下文详细所述。
把玻璃板-或薄片-8设置为密封地封闭凹处25的开口25a，从而通过所述凹处25来形成具有至少一个光学窗口的光学谐振腔11。
为此目的，把形状具有凹处的板-或薄片-7以及玻璃板-或薄片-8相互面对彼此设置，一个靠在另一个上。
例如，玻璃板-或薄片-8也在第一表面8a和第二表面8b之间延伸的平面H延伸，所述第一表面8a和第二表面8b相互彼此相对并且大体平行于延伸平面H。
玻璃板-或薄片-8的一个表面8a、8b因此面对并接触板-或薄片-7的一个表面7a、7b。
板7、8以固定且密封的方式彼此相键合，尤其是通过其相对边之间的阳极键合。
多层组件6(以及相关的室2)的外部形状可呈现圆柱形或平行六面体形或某些气体形状。通常是扁平且紧凑的，其体积为几立方毫米或几十立方毫米。具有延伸平面H和两个垂直横向平面，即图2A至图2E所示的第一个横向平面(和光学谐振腔11的中面)以及垂直的第二个横向中面。
室2因此包括由一部分玻璃板-或薄片-8所构成的至少一个光学窗口9。
室2还可以包括第二个光学窗口10，设置在室2的光学窗口9的同一侧，两个光学窗口例如由玻璃板-或薄片-8的两个分隔开部分形成。
作为选择，第二个光学窗口10可设置在室2的与光学窗口9那侧相对的另一侧，两个光学窗口由两个单独玻璃板-或薄片-8形成，位于板-或薄片-7的各自相对面7a、7b上，所述板-或薄片-7具有形成凹处的一定形状。
室2进一步包括密封池13。
密封池13具有腔体口14、通道口15以及密封入口16。
腔体口14适合供气体在密封池13和光学谐振腔11之间通过。
把通道口15设计为使气体能够经过气体流入通道17进入密封池13。
最后，通过膜18密封地封闭密封端口16(如图2D所示)。
膜18适合通过加热而可塑性变形，从而密封地封闭在腔体口14和通道口15之中的至少一个口，从而把光学谐振腔11与气体流入通道17密封地分隔开。
膜18尤其是可由玻璃制成，使之容易可塑性变形并确保在腔体口14和通道口15之中的至少一个口的气密密封。
更具体而言，膜18适合首先处于初始状态-或非变形状态-如图2D、图3A、图4G、图7A和图8A所示。
在这种初始状态下，膜18大致为平面并且不遮蔽腔体口14或通道口15。在膜18的这种状态下，光学谐振腔11与气体流入通道17之间因此借助于密封池13而连通。
因此，有可能借助于腔体口和通道口，用经由气体流入通道17和密封池所提供的气体来填充光学谐振腔11。
例如，可将源腔体19连接着气体流入通道17。
这种源腔体19可以不同形式接收诸如铯或铷这样的碱金属的源。
碱金属的源可以是固态或液态的纯碱金属。
碱金属的源可以是包含碱金属原子的化学化合物，通过随后的热处理或辐射处理释放所述碱金属原子。
碱金属的源可以是诸如铯或铷这样的碱金属的分散剂19a，通过加热分散剂19a生成碱蒸汽，尤其是在密封室2之后以及在膜18塑性变形之前。
源腔体19可在可成型板-或薄片-7中形成，例如，通过在可成型板-或薄片-7中使凹处成形，以便按照上文关于光学谐振腔11所述的方式提供凹处。因此，可以通过离子和/或化学蚀刻对可成型板-或薄片-7进行蚀刻。
因此，源腔体19可邻近光学谐振腔11，并且经过气体流入通道17和密封池13连接着所述光学谐振腔11。
这种源腔体19也可以用气体填充并连接着气体流入通道17。
这种源腔体19也可以连接着室2或多层组件6的外源性气源或碱金属源。
如图3E、图5B、图7D所示，可以设置多个室2，以便把室2的气体流入通道17连接着单个源腔体19。
因此，这些多个室2形成一组20室。
尤其是，这组20室可以是单个的刚性组件。室2的气体流入通道17可连接着一组20共用气体流入通道21。共用气体流入通道21可连接着源腔体19，如上文针对单个室2所详细说明的。
例如，可以通过单个多层组件6来制造一组20室2。因此，一组20可包括可成型板-或薄片-7以及至少一个玻璃板-或薄片-8，以便一组20光学蒸汽室2共享所述可成型板-或薄片-7和所述至少一个玻璃板-或薄片-8。
一组20还可以包括在一组20室2之间的切割部分22，适合于切割，以便在制造并用气体填充之后，将一组20室2分隔开。
因此，一组20的室2可以进行单独密封并且可以控制每个室2中铯的量。这就缩小了室的尺寸并降低了室的制造成本，而且可以提高钟的性能。
图9阐释了根据本发明的方法的一个特殊实施例，该实施例确保多个室中的所有室的铯冷凝量都相等并且能很好的控制所述铯冷凝量。
该方法可针对本专利申请书中所述的每个室的实施例实施，尤其是针对在图3E、图5B或图7D中所阐释的多个室实施。
按照该方法，在用气体填充光学谐振腔11之后(如图3A、图4G或图7A所示步骤)，例如，通过由分散剂19a来释放碱蒸汽，把一组20室加热到高于第一个预定温度的温度。
尤其是，把包括一组20室2的每个室的每个气腔11的至少一个腔体区域41加热到第一个预定温度。
该第一个预定温度具体可以是相对于目标操作温度的升高温度，例如，对于包括室或一组20室2的原子传感器1而言，所述温度比目标操作温度高20℃。
如图8所示，使一组20室的有限区域40达到第二个预定温度。
第二个预定温度严格低于第一个预定温度。例如，第二个预定温度比第一个预定温度低5℃。
因此，与一组20室的其余部分相比，区域40是冷区。
例如，区域40可位于源腔体19附近。
区域40是一组20室的区域，但不是室2的气腔11的一部分。
例如，区域40是位于源腔体19附近的一部分玻璃板-或薄片-8。
区域40的冷却尤其是通过与区域40相接触来实现，例如，通过冷却臂与一部分玻璃板-或薄片-8之间的接触，有可能通过例如脂肪类的导热剂来调节。
因为其温度低于一组20室其余部分的温度，通过一组20室的共用气体流入通道21供应气体所产生的大部分冷凝物仍暂留在区域40。
在适当的情况下，该步骤之后是室2表面的稳定化和钝化处理，如其它部分所述。
由于存在处于第二个温度的冷区40并且由于其温度高于第一个温度，所以一组20室2的气腔11不包含或者包含非常少的冷凝物，更确切地说，仅包含饱和碱蒸汽，或者在绝大多数情况下，尤其是其原子密度高于室的操作温度。
然后密封一组20室2。
然后，可将一组20冷却到室2的操作温度。饱和蒸汽压力因此下降，在气腔11中捕获的过多蒸汽凝结在每个室2中。
适当地确定由此捕获的冷凝物的量，而且所述冷凝物的量仅取决于气体腔体11的体积以及在密封气腔11过程中区域40的第二个预定温度与室2的操作温度之间的温差。
这样，可以得到较低的冷凝物的量，从而在原子传感器1中室2的操作过程中避免光学障碍的风险，但是通过更换损失的碱金属，充分冷凝以确保原子传感器1的较长使用寿命。值得注意的是，在钝化处理之后，少量碱金属就足以确保原子传感器1的较长使用寿命。
其次，膜18适合处于变形状态，更具体而言，处于通过加热可塑性变形的状态。图1、图2E、图3B、图3C、图4H、图5A、图6、图7B、图7C、图8B和图8C阐释了膜18的这种变形状态。
在这种变形状态下，膜18密封地封闭在腔体口14和通道口15之中的至少一个口。这样，膜18把光学谐振腔11与气体流入通道17密封地分隔开。
在膜18的变形状态下，把光学谐振腔11与气体流入通道17分隔开，尤其是与室2的外部分隔开。
因此，在根据本发明的气体填充方法过程中，一旦用气体经由气体流入通道17填充光学谐振腔11，便通过加热使膜18可塑性变形，使之密封地封闭在腔体口14与通道口15之中的至少一个口，从而密封地把光学谐振腔11与气体流入通道17分隔开。
在本发明的一个实施例中，通过用指向膜18的激光器来加热使膜18可塑性变形。
为此目的，膜18的材料可吸收至少一个光波长，以便指向膜18的所述激光器加热。
更具体而言，膜可包括膜18的外表面18a，与覆盖密封池13的密封入口16的膜18的内表面18b相对。
例如，膜18的外表面18a因此是室2的外表面并且因此特别容易接近。
可以通过加热膜18的外表面18a使膜18变形。
例如，激光器可以指向膜18的外表面18a。
这种激光器可以是例如CO2激光器，其波长适合激发SiO2玻璃分子，例如，所述波长为10.6微米。
作为选择，膜18可具有一定结构，特别耐受激光器的照射，尤其是耐受可变功率激光器的照射。例如，对于CO2激光器，就是这种情况，通常其功率变换约为+/-5％。
为此目的，膜18可包括面对密封池13的突出部分18c，如图10A至图10C所示。例如，突出部分18c位于膜18的中心。突出部分18c具体可位于膜18的内表面18b上，并且因此延伸到密封池13中。
突出部分18c构成膜中的玻璃储备物，由此增加热容。围绕突出部分18c的膜的侧部18d确保一定程度的变形，以适合图10C所阐释的膜18。
在一个特殊实施例中，调整突出部分18c的尺寸，以便突出部分至少局部地穿透在腔体口14和通道口15之中的至少一个口。
图10B和图10C阐释了膜18在变形过程中所述膜的连续状态，换言之，图10B中的一部分膜的熔化，尤其是出现这种情况时的突出部分18c，以及图10C中的膜的整体变形。
作为选择，膜18可具有加热器件23，所述加热器件能够加热膜18并使之可塑性变形。
加热器件23可设置在与膜18的内表面18b相对的膜18的外表面18a上，所述膜18的内表面18b覆盖密封池13的密封入口16。在一个实施例中，加热器件23可以是一层能够吸收未被膜18充分吸收的至少一个光波长的材料，其方式使能量局部集中，从而局部加热膜。
“未被膜充分吸收”意指在所述光波长，在不需要非常高功率的激光器的情况下，膜18对光的吸收不足以通过加热而使膜18可塑性变形。
这样，指向膜18的激光器可以通过加热而使膜18可塑性变形。
在本发明的另一个实施例中，膜18可以利用焦耳效应通过加热而可塑性变形。
为此目的，与膜18加热器件相接触的加热器件23可以是电阻元件23，所述电阻元件适合供电流流过，以便利用焦耳效应来加热膜18。
所述电阻元件23可以是例如一层电阻材料。
密封池13和膜18可以通过不同的方式来实施，现在对此进行进一步详细描述。
参考图2A至图2E、图3A至图3C、图6、图7A至图7C以及图8A至图8C，密封池13可由可成型板-或薄片-7制成。
更具体而言，可成型板-或薄片-7的形状可呈现通向至少一个第二个开口26a的第二个凹处26。于是，第二个凹处26可形成密封池13以及第二个开口26a可形成密封池13的密封入口16。
为了形成第二个凹处26，可以通过例如离子和/或化学蚀刻，尤其是通过经由第二个凹处26的第二个开口26a蚀刻，对可成型板-或薄片-7进行蚀刻。
在本发明的一个实施例中，在可成型板-或薄片-7的相同表面，例如，在第一表面7a蚀刻形成一部分光学谐振腔11的凹处25和第二个凹处26。
在该实施例中，腔体口14通过第一表面7a上的凹处25和第二个凹处26以及可成型板-或薄片-7的重叠来形成。
在另一个实施例中，一部分光学谐振腔11的凹处25和第二个凹处26可在可成型板-或薄片-7的相对侧，分别蚀刻第一表面7a和第二表面7b来形成。
在该实施例中，腔体口14可通过连接在可成型板-或薄片-7中界定的通道以及连接形成一部分光学谐振腔11的凹处25与第二个凹处26来形成。尤其是可以通过使凹处成形，例如通过蚀刻，来界定连接通道。
在最后一个实施例中，形成一部分光学谐振腔11的凹处25可以是通向可成型板-或薄片-7的两个相对面7a、7b的通孔。
在该实施例中，然后可以通过在可成型板-或薄片-7的其中一个表面7a、7b上重叠凹处25和第二个凹处26形成腔体口14。
此外，还可以在可成型板-或薄片-7中，尤其是通过从密封池13开始蚀刻来界定气体流入通道17。
气体流入通道17一方面可通向密封池13通道口15的位置，另一方面至少通向第二个通道口24，例如，位于源腔体19的附近。
在图1、图2A至图2E、图3A至图3C、图6、图7A至图7C以及图8A至图8C所阐释的本发明的一个实施例中，气体流入通道17形成在可成型板-或薄片-7中，以便按照大体垂直于所述可成型板-或薄片-7的延伸平面H的方式大致贯穿所述可成型板-或薄片-7的整个厚度。
在可成型板-或薄片-7中形成的气体流入通道17还可以具有适合到达源19的弯曲或形状。
图2D、图2E和图2F阐释了密封池13，而且所述密封池13可包括平行于处于未变形状态的膜18大体扁平的密封区域28。
密封区域28包围通道口15并将其设计为与处于变形状态的膜18形成气密的接触。
在本发明的一个特殊实施例中，通道口15和密封区域28大致呈圆形或冠状而且是同心的，并且形成在可成型板-或薄片-7中成形的密封池13的底部。
在处于非可塑性变形状态的膜18与密封区域28之间的距离，以垂直于处于非变形状态的膜18和所述密封区域28进行测量，具体可小于一百微米，最好小于几十微米。
这样，处于变形状态的膜18就特别容易密封通道口15，从而把光学谐振腔11与气体流入通道17密封地分隔开。
更具体而言，密封池13可大体呈圆柱形，例如，直径可为几十微米或几百微米，最好大于在处于非可塑性变形状态的膜18与密封区域28之间所述距离的三倍。
密封区域28的直径因此可大于几十微米，例如大于一百微米。
在图4A至4I、图5A至5B所示的一个实施例中，膜18可由一部分玻璃板-或薄片-8构成。
尤其是，在该实施例中，可以通过由单个玻璃板-或薄片-8分隔开的两部分来形成光学窗口9和膜18。
作为选择，膜18可由第二个玻璃板-或薄片-8的一部分构成。两个不同玻璃板-或薄片-8因此可分别设置在具有凹处的板-或薄片-7的各个相对面7a、7b上。
在图4A至4I、图5A和图5B所具体阐释的本发明的替换实施例中，可在玻璃板-或薄片-8中形成密封池13和膜18。
这样，密封池13和膜18具体可位于光学谐振腔11的上方，意即位于凹处25的开口25a的位置，如图5A所示。
这样就进一步缩小了室2的尺寸。
具体而言，玻璃板-或薄片-8可至少包括第一个玻璃子层27a和第二个玻璃子层27b。
第一个玻璃子层27a和第二个玻璃子层27b可以堆叠并结合在一起，从而以固定的液密方式彼此密封，尤其是通过相对边之间的直接键合密封。要接合两个玻璃基板，可以在加热的同时施加足够的力量，而且无需进行放电。然后，可以在第一个玻璃子层27a中形成密封池13，与上文关于可成型板-或薄片-7所述一样。
因此，第一个玻璃子层27a的形状可呈现至少通向第二个开口26a的第二个凹处26。第二个凹处26于是可以形成密封池13，第二个开口26a可以形成密封池13的密封入口16。
在该实施例中，腔体口14可以是完全贯穿第一个玻璃子层27a的通道，其末端面对光学谐振腔11，尤其是位于形成一部分光学谐振腔11的凹处25的开口25a的位置。
还可以按照与上文针对可成型板-或薄片-7所述相似的方式在第一个玻璃子层27a中至少局部地界定气体流入通道17。
在第一个玻璃子层27a中界定的密封池13和/或气体流入通道17可具有与上文所述的在可成型板-或薄片-7中界定的密封池13和/或气体流入通道17相同的特征和尺寸。
要形成第二个凹处26，可以通过例如离子和/或化学蚀刻对第一个玻璃子层27a进行蚀刻，尤其是通过经由第二个凹处26的第二个开口26a。
于是，可以按照上文针对玻璃板-或薄片-8所述相似的方式在第二个玻璃子层27b中形成膜18。
于是，膜18可由第二个玻璃子层27b的一部分构成。
在该实施例中，可塑性变形膜18可以密封地封闭腔体口14，从而把光学谐振腔11与气体流入通道17密封地分隔开。
图10A至图10C阐释了该实施例的变体。
在该变体中，多层组件6进一步包括阳极键合的中间层27c。中间层27c设置在第一个玻璃子层27a与第二个玻璃子层27b之间。
中间层27c是例如硅层。
中间层27c适合使之能够在第一个玻璃子层27a与第二个玻璃子层27b之间进行阳极键合。这样，在第一个玻璃子层27a与第二个玻璃子层27b之间不再需要形成玻璃之间的接合。
中间层27c是例如厚度为100至200微米的一层。
可以形成中间层27c，以便不遮蔽室2的光学窗口9，从而不阻碍外部激光束5的通过。
中间层27c的形状还可以形成密封池13的一部分和/或气体流入通道17的一部分，例如，以便形成密封池13和/或一部分气体流入通道17的直壁，而第一个玻璃子层27a则形成密封池13和/或所述一部分气体流入通道17的底部。
作为选择，可以在中间层27c中形成整个密封池13和/或一部分气体流入通道17。第一个玻璃子层27a于是可以包括腔体口14和/或气体流入通道17的附加部分。
为了使膜18容易变形，膜18具体可以是玻璃板-或薄片-8的变薄部分，如图6所示。
“玻璃板-或薄片的变薄部分”的含义是指整个玻璃板-或薄片-8的变薄部分或者玻璃板-或薄片-8的第二个玻璃子层27b的变薄部分。
例如，膜18的厚度因此小于几百微米，例如，500微米，或者小于200微米，乃至小于100微米。
如图7A至图7D所示，室2可进一步包括适合用附加气体填充的附加腔体29。
填充附加腔体29的附加气体可以是缓冲气体或者是含有上文所述的缓冲气体的成份。附加气体因此使碱金属原子缓慢地向室2的壁扩散并限制所述碱金属原子。附加气体还可以使取决于缓冲气体所产生的温度的光谱值具有约为室2的操作温度的转化点。
附加气体可以例如包含双氮和/或氩。
附加腔体29邻近光学谐振腔11。更具体而言，通过壁30使附加腔体29与光学谐振腔11分隔开，将所述壁30设计为能够穿透并且允许混合附加气体与光学谐振腔11所容纳的气体。
这样，能够借助于分散剂19a用碱性气体来填充光学谐振腔11，从而通过膜18的变形把光学谐振腔11与分散剂19a密封地分隔开，并且最终将附加腔体29与光学谐振腔11分隔开的壁30穿透，从而混合所述附加气体与容纳在光学谐振腔11中的气体。
这样，就能避免在附加气体与分散剂19a之间相互作用。
此外，如果采用碱金属的源来代替分散剂19a，例如，基于钡的化合物，诸如氯化铯与叠氮化钡的混合物，则可以避免通过钡再吸收光学谐振腔11的气体。
如果碱金属的源是叠氮化铯，则可以避免由于叠氮化铯的不必要分解在光学谐振腔11中所产生不必要的额外的双氮。
这样，更普遍而言，因此避免附加气体或容纳在光学谐振腔11中的气体与来自源腔体19的碱金属的源之间的相互作用。
在本发明的示例性实施例中，可移动的部件封装在附加腔体29中。可移动的部件适合借助外部的作用来移动，例如，借助于磁力，以便穿透附加腔体29的壁30。
在本发明的另一个实施例中，适合通过室20的外源性无接触操作来穿透附加腔体29的壁30，尤其是通过脉冲激光束、连续激光束或放电与壁30的相互作用。
可按照一定角度构成壁30，和/或所述壁可包括缺口，从而有助于穿透或突破所述壁。
此外，在穿透壁时，附加气体以及光学谐振腔11的气体所占据的体积增加以及其各自分压减少。
关于指定目标压力，在附加腔体29中要达到的附加气体的压力因此大于所述目标压力，并且取决于腔体29和11的体积。这样就能使多层组件6的板-或薄片之间能够在高于目标压力(通常为10kPa)的压力下进行阳极键合，这样有利地在没有形成气体两端放电的情况下增加可以施加的电压。
通过改变在两个不同室之间的附加腔体29的体积，可以得到相同基板上两个不同压力的室，尤其是同一组20室。
这有助于校正不均匀的压力，例如，所述不均匀压力是因为在阳极键合过程中的温度梯度所产生的，并且有助于增加产量。还可以快速进行优化。
此外，通过用与由源19供应的源气体不同的附加气体来密封附加腔体29，在穿透壁30之后，就能得到两种气体的混合物。通过改变同一个基板的室2，尤其是在同一组20室之间的腔体体积29、11的比率，就可以通过一个步骤来产生具有不同分压比的缓冲气氛。在相同基板中观察到附加气体与源气体的分压比变化的情况下，因此可以对此进行补偿，从而增加产量。这个方案也有利于确定缓冲气氛的最佳成份。
此外，可用防弛豫涂层覆盖光学谐振腔11的壁。设计这种防弛豫涂层，以便限制由原子与光学谐振腔11的壁碰撞所引起的相关性的损失。
某些防弛豫涂层无法承受阳极键合的高温。
在本发明中，这种防弛豫涂层可经过气体流入通道17和密封池13引入室2中，尤其是在阳极键合步骤之后。于是，在引入防弛豫涂层之后使膜18可塑性变形，从而在不损坏防弛豫涂层的情况下，使室2密封。
最后，在本发明的一个变体实施例中，室2的进气通道17可连接着能够抽吸容纳在光学谐振腔11中的气体的泵站31。
在室2中形成真空的方法因此包括泵站31的启动，从而抽吸容纳在光学谐振腔11中的气体。
所述泵站3的启动在光学谐振腔11中形成充分真空之后，气体流入通道17可以通过膜18的变形与光学谐振腔11分隔开。
“真空”的含义是指小于大气压力，最好小于10-4毫巴的压力。
尤其是，泵站31可在阳极键合步骤之后启动。
这样，就有可能达到原子或离子捕获的磁光捕获所需的条件。

Claims (29)

1.气室(2)，将其包含在原子传感器(1)中，与至少一个激光器相(3)关联，所述激光器发射入射的外部激光束(5)，所述入射的外部激光束撞击室，还与光电探测器(4)相关联，所述光电探测器用于接收离开室的外部激光束，激光束穿透室，室包括具有至少一个光学窗口(9)并且适合用气体填充的光学谐振腔(11)，
室包括：
-多层组件(6)，包括：
可成型板(7)，其形状适合呈现具有至少一个开口(25a)的凹处(25)，
所述凹处适合用气体填充，以及，
至少一个玻璃板(8)，密封地封闭凹处(25)的所述开口(25a)，
以便形成具有至少一个光学窗口(9)的光学谐振腔(11)，玻璃板(8)以及成形板(7)具有相互面对彼此设置并且彼此密封的凹处，通过阳极键合的密封；
-密封池(13)，包括：
·腔体口(14)，适合供气体在密封池(13)与光学谐振腔(11)之间通过，
·通道口(15)，将其设计为供气体经由气体流入通道(17)进入密封池(13)，以及，
·密封入口(16)，以及，
-膜(18)，所述膜(18)是玻璃板(8)的一部分，密封地封闭密封池的密封入口，
其特征在于，对室进行设置，以便通过加热使所述膜(18)可塑性变形时，使膜(18)能够密封地封闭在腔体口(14)与通道口(15)之中的至少一个口，其方式将光学谐振腔(11)与气体流入通道(17)密封地分隔开。
2.根据权利要求1所述的气室，进一步包括与膜(18)相接触的加热器件(23)，所述加热器件是适合供电流流过的电阻元件或者是一层能够吸收未被膜充分吸收的至少一个光波长的材料。
3.根据权利要求1所述的气室，其特征在于，光学窗口(9)和膜(18)由两部分构成，所述两个部分通过单个玻璃板(8)使其彼此分隔开。
4.根据权利要求1所述的气室，其特征在于，所述可成型板(7)的形状适合呈现第二个凹处(26)，所述第二个凹处形成密封池(13)，以及通向形成密封入口(16)的至少第二个开口(26a)。
5.根据权利要求1所述的气室，其特征在于，所述密封池(13)和膜(18)在玻璃板(8)中形成，其中，玻璃板至少包括第一个玻璃子层(27a)和第二个玻璃子层(27b)，所述玻璃子层相互重叠并且整体固定，密封池(13)是在第一个玻璃子层中形成的，膜(18)是在第二个玻璃子层中形成的。
6.根据权利要求1所述的气室，其特征在于，所述玻璃板包括第一个玻璃子层(27a)和第二个玻璃子层(27b)，而且，其中，多层组件(6)进一步包括适用于阳极键合的中间层(27c)，由硅制成，设置在第一个玻璃子层(27a)与第二个玻璃子层(27b)之间，以便第一个玻璃子层(27a)与第二个玻璃子层(27b)之间能够进行阳极键合，
其中：
-膜(18)是在第二个玻璃子层(27b)中形成的，
-至少腔体口(14)是在第一个玻璃子层(27a)中形成的，以及，
-适用于阳极键合的中间层(27c)的形状适合至少保持光学窗口(9)没有遮蔽。
7.根据权利要求1所述的气室，其特征在于，所述气体流入通道(17)是在可成型板(7)以及玻璃板(8)之中的至少一个板中形成的，以便按照大体上垂直于所述板延伸的平面的方式整体上贯穿所述板的整个厚度。
8.根据权利要求1所述的气室，其特征在于，所述膜(18)是玻璃，是玻璃板(8)的变薄部分。
9.根据权利要求1所述的气室，其特征在于，所述膜(18)包括面对密封池(13)的突出部分(18c)，膜(18)内表面(18b)上的突出部分(18c)延伸到密封池(13)内。
10.根据权利要求1所述的气室，其特征在于，所述密封池(13)包括围绕通道口(15)的密封区域(28)，大致为平面而且平行于不变形膜，并且适合与通过加热可塑性变形的膜来形成密封的接触，从而把光学谐振腔(11)与气体流入通道(17)密封地分隔开。
11.根据权利要求10所述的气室，其特征在于，垂直于非变形状态的膜和所述密封区域进行测量的在非变形状态的膜(18)与密封区域(28)之间的距离小于几百微米。
12.根据权利要求10和11中任一项所述的气室，其特征在于，所述密封池(13)的密封区域(28)的直径大于在非变形状态的膜(18)与密封区域(28)之间距离的三倍。
13.根据权利要求1所述的气室，其特征在于，所述膜(18)的厚度小于500微米。
14.根据权利要求1所述的气室，包括气源(19、19a)，所述气源连接着气体流入通道(17)，并且是适合借助于腔体口(14)和通道口(15)经过气体流入通道(17)和密封池(13)用气体来填充光学谐振腔(11)。
15.根据权利要求14所述的气室，其特征在于，所述源包括连接着气体流入通道(17)的源腔体(19)以及碱金属分散剂(19a)，所述碱金属分散剂容纳在源腔体中并且适合通过加热来产生碱蒸汽。
16.根据权利要求1所述的气室，除光学谐振腔(11)外，所述室还包括附加腔体(29)，所述附加腔体用附加气体填充，邻近光学谐振腔(11)并且通过壁(30)与之分隔开，以便能够穿透所述壁来混合所述附加气体与光学谐振腔所包含的气体。
17.根据权利要求16所述的气室，其特征在于，所述附加腔体(29)的壁(30)适合通过室(2)的外源性无接触操作穿透，所述操作是通过脉冲激光束、连续激光束或放电与壁的相互作用穿透。
18.一组室，包括多个根据权利要求1所述的室，其中，把气体流入通道(17)连接着单个气源(19)，其中，所述多个室(2)形成整体的和刚性的组件(20)，整体刚性组件适合切割，以便使室(2)相互彼此分隔开。
19.用气体填充室(2)的方法，其特征在于：
-提供权利要求1所述的室(2)或者根据权利要求18的一组室(20)，
-提供连接着室或一组室的气体流入通道(17)的气源(19、19a)，
-借助于腔体口(14)和通道口(15)，经过气体流入通道(17)和密封池(13)用来自气源的气体来填充光学谐振腔(11)，以及，
-通过加热使膜(18)可塑性变形，从而密封地封闭在腔体口(14)和通道口(15)之中的至少一个口，从而把光学谐振腔(11)与气体流入通道(17)密封地分隔开。
20.根据权利要求19所述的用气体填充室的方法，其特征在于，通过加热膜(18)的外表面(18a)使膜(18)可塑性变形，所述外表面(18a)具体而言是室(2)外部的表面。
21.根据权利要求19所述的用气体填充室的方法，其特征在于，通过利用指向膜的激光器来加热膜(18)，使之可塑性变形。
22.根据权利要求19所述的用气体填充室的方法，其特征在于，通过使电流流过与膜相接触的电阻元件(23)，以便通过加热膜(18)使之可塑性变形。
23.根据权利要求19至22中任一项所述的用气体填充室的方法，其特征在于，所述源是容纳在源腔体(19)中的碱金属分散剂(19a)，所述源腔体连接着室或一组室的气体流入通道(17)，而且，其中，通过加热所述分散剂来填充光学谐振腔(11)。
24.根据权利要求19所述的用气体填充室的方法，其特征在于，在使膜(18)可塑性变形之后，为了把光学谐振腔与气体流入通道密封地分隔开，将室(2)与气源相分离开。
25.根据权利要求19所述的用气体填充室的方法，其特征在于，在使膜(18)可塑性变形之后，为了把光学谐振腔(11)与气体流入通道(17)密封地分隔开，穿透将光学谐振腔(11)与附加腔体(29)分隔开且用附加气体填充的壁(30)，从而混合所述附加气体与容纳在光学谐振腔中的气体。
26.根据权利要求19所述的用气体填充室的方法，其特征在于，提供根据权利要求19的一组室(20)，而且，其中，在用来自气源的气体来填充光学谐振腔(11)之后，
-使至少一组室(20)中某些室(2)的气腔(11)达到高于第一个预定温度的温度，所述第一个预定温度高于一组室(20)的室操作温度(2)，使一组室(20)的冷区(40)达到严格低于第一个预定温度的第二个预定温度，
-通过加热使一组室(20)中的每个室(2)的膜(18)都可塑性变形，与此同时保持室(2)的气腔(11)温度与一组室(20)的冷区(40)温度，以及，
-把一组室(20)中某些室(2)的气腔(11)冷却到所述室(2)的操作温度。
27.在室中形成真空的方法，其特征在于：
-提供权利要求1所述的室(2)或者根据权利要求18的一组室(20)，
-提供连接着室或一组室的气体流入通道(17)的泵站(31)，
-操作泵站(31)，以便借助于腔体口(14)和通道口(15)经过气体流入通道(17)和密封池(13)来抽吸光学谐振腔(11)所包含的气体，以及，
-通过加热膜(18)使之可塑性变形，以便密封地封闭在腔体口(14)和通道口(15)之中的至少一个口，从而把光学谐振腔(11)与气体流入通道(17)密封地分隔开。
28.微加工根据权利要求1所述的室的方法，其特征在于
-提供可成型板(7)以及至少一个玻璃板(8)，
-使可成型板成一定形状，将其蚀刻，以便形成通向至少一个开口(25a)的凹处(25)，
-使可成型板(7)和玻璃板(8)之中的至少一个板成一定形状，将其蚀刻，从而形成气体流入通道(17)和密封池(13)，包括：
·腔体口(14)，适合供气体在密封池(13)和光学谐振腔(11)之间通过，
·通道口(15)，将其设计为使气体能够经由气体流入通道(17)进入密封池(13)，以及，
·密封入口(16)，
-多层组件(6)，包括可成型板(7)并且使所述至少一个玻璃板(8)成形，以便
·密封地封闭凹处(25)的开口(25a)，以便形成具有至少一个光学窗口(9)并且适合用气体填充的光学谐振腔(11)，以及，
·通过膜(18)密封地封闭密封入口(16)，能够通过加热使所述膜可塑性变形，从而密封地封闭在腔体口(14)和通道口(15)之中的至少一个口，从而把光学谐振腔(11)与气体流入通道(17)密封地分隔开。
29.包括根据权利要求1所述的室(2)的原子传感器(1)，以紧凑的方式与发射撞击室的入射外部激光束(5)的激光器(3)相关联并且与接收离开室的外部激光束的光电探测器(4)相关联。
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