CN116647235A - 原子室、原子室的制造方法以及量子干涉装置 - Google Patents
原子室、原子室的制造方法以及量子干涉装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116647235A CN116647235A CN202310128774.1A CN202310128774A CN116647235A CN 116647235 A CN116647235 A CN 116647235A CN 202310128774 A CN202310128774 A CN 202310128774A CN 116647235 A CN116647235 A CN 116647235A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- coating layer
- molecule
- atomic
- coating
- alkali metal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 claims abstract description 195
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 claims abstract description 64
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 56
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 19
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 77
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 73
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 33
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 32
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 21
- 239000012188 paraffin wax Substances 0.000 claims description 20
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 claims description 19
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 18
- 239000007822 coupling agent Substances 0.000 claims description 15
- LLCSWKVOHICRDD-UHFFFAOYSA-N buta-1,3-diyne Chemical group C#CC#C LLCSWKVOHICRDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 125000000391 vinyl group Chemical group [H]C([*])=C([H])[H] 0.000 claims description 11
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 claims description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910000449 hafnium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 4
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- WIHZLLGSGQNAGK-UHFFFAOYSA-N hafnium(4+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[Hf+4] WIHZLLGSGQNAGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);tantalum(5+) Chemical group [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ta+5].[Ta+5] BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910001936 tantalum oxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 claims description 3
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 16
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 21
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 description 12
- 230000005283 ground state Effects 0.000 description 11
- 239000002585 base Substances 0.000 description 9
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 9
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 9
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 8
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 8
- 125000005843 halogen group Chemical group 0.000 description 8
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 8
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 7
- 239000006087 Silane Coupling Agent Substances 0.000 description 6
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 6
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 6
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- 239000003566 sealing material Substances 0.000 description 6
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 6
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 5
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 5
- 229920000015 polydiacetylene Polymers 0.000 description 5
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 5
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 5
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 4
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 4
- 125000003545 alkoxy group Chemical group 0.000 description 4
- 230000005281 excited state Effects 0.000 description 4
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 4
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 4
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 4
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 4
- -1 polypropylene Polymers 0.000 description 4
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 4
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000000231 atomic layer deposition Methods 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 3
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 3
- 239000011116 polymethylpentene Substances 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910006404 SnO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 150000004703 alkoxides Chemical class 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 2
- MWKFXSUHUHTGQN-UHFFFAOYSA-N decan-1-ol Chemical compound CCCCCCCCCCO MWKFXSUHUHTGQN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 239000002612 dispersion medium Substances 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- GLDOVTGHNKAZLK-UHFFFAOYSA-N octadecan-1-ol Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCCO GLDOVTGHNKAZLK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- SLYCYWCVSGPDFR-UHFFFAOYSA-N octadecyltrimethoxysilane Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCC[Si](OC)(OC)OC SLYCYWCVSGPDFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920000306 polymethylpentene Polymers 0.000 description 2
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 2
- 229930195734 saturated hydrocarbon Natural products 0.000 description 2
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 description 2
- 230000005641 tunneling Effects 0.000 description 2
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 2
- YVTHLONGBIQYBO-UHFFFAOYSA-N zinc indium(3+) oxygen(2-) Chemical compound [O--].[Zn++].[In+3] YVTHLONGBIQYBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000251468 Actinopterygii Species 0.000 description 1
- 229910001020 Au alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 1
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001128 Sn alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 150000001335 aliphatic alkanes Chemical class 0.000 description 1
- 125000003342 alkenyl group Chemical group 0.000 description 1
- 150000001343 alkyl silanes Chemical class 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 description 1
- 238000004630 atomic force microscopy Methods 0.000 description 1
- 239000005388 borosilicate glass Substances 0.000 description 1
- 229910052792 caesium Inorganic materials 0.000 description 1
- TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N caesium atom Chemical compound [Cs] TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 1
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 1
- 125000000753 cycloalkyl group Chemical group 0.000 description 1
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001993 dienes Chemical class 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- 230000005674 electromagnetic induction Effects 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 1
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007733 ion plating Methods 0.000 description 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 1
- GOQYKNQRPGWPLP-UHFFFAOYSA-N n-heptadecyl alcohol Natural products CCCCCCCCCCCCCCCCCO GOQYKNQRPGWPLP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052754 neon Inorganic materials 0.000 description 1
- GKAOGPIIYCISHV-UHFFFAOYSA-N neon atom Chemical compound [Ne] GKAOGPIIYCISHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 238000005268 plasma chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000000379 polymerizing effect Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 229910052701 rubidium Inorganic materials 0.000 description 1
- IGLNJRXAVVLDKE-UHFFFAOYSA-N rubidium atom Chemical compound [Rb] IGLNJRXAVVLDKE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 125000001424 substituent group Chemical group 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical group [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002230 thermal chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
- PYJJCSYBSYXGQQ-UHFFFAOYSA-N trichloro(octadecyl)silane Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCC[Si](Cl)(Cl)Cl PYJJCSYBSYXGQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G04—HOROLOGY
- G04F—TIME-INTERVAL MEASURING
- G04F5/00—Apparatus for producing preselected time intervals for use as timing standards
- G04F5/14—Apparatus for producing preselected time intervals for use as timing standards using atomic clocks
- G04F5/145—Apparatus for producing preselected time intervals for use as timing standards using atomic clocks using Coherent Population Trapping
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03L—AUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
- H03L7/00—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation
- H03L7/26—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation using energy levels of molecules, atoms, or subatomic particles as a frequency reference
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Ecology (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
Abstract
本发明提供一种对碱金属的电子自旋状态发生弛豫的情况进行抑制的效果较高的原子室及其制造方法、以及具备所述原子室的量子干涉装置。本发明的原子室为，在内部被填充有碱金属的原子室，其包括：基材；第一涂层，其被设置在所述基材的内壁上，并源自第一分子；第二涂层，其被设置在所述第一涂层上，并源自具有与所述第一分子发生消去反应的反应基团以及非极性基团的第二分子；第三涂层，其被设置在所述第二涂层上，并源自非极性的第三分子，所述第三涂层的结晶度为70％以上。
Description
技术领域
本发明涉及一种原子室、原子室的制造方法以及量子干涉装置。
背景技术
虽然原子振荡器的工作原理被大致分为利用了由光与微波产生的双重共振现象的方式、和利用了由波长不同的两种光产生的量子干涉效应(CPT：Coherent PopulationTrapping)的方式，但是任意一种原子振荡器均具备封入了碱金属的气室。在气室的内壁上，为了抑制碱金属的电子自旋状态发生弛豫的情况，从而设置有涂层。
在专利文献1中，公开了一种包括在内壁上涂敷的第一涂层、在第一涂层上涂敷的第二涂层、和在第二涂层上涂敷的第三涂层的原子室。此外，在专利文献1中，公开了如下内容，即：第一涂层由与碱金属不发生置换反应的金属氧化物所形成；第二涂层由与金属氧化物发生反应的烷基硅烷所形成；以及第三涂层由作为第三分子的聚丙烯、聚乙烯或者聚甲基戊烯所形成。
根据包括这样的三层涂层的原子室，即使碱金属进入到涂层中，也能够抑制涂层的剥离。由此，能够得到对碱金属的电子自旋状态发生弛豫的情况进行抑制的效果。
虽然专利文献1中所记载的原子室包含源自第三分子的结构的第三涂层，但是该第三涂层的结晶性并不高。因此，存在有对碱金属的电子自旋状态发生弛豫的情况进行抑制的效果不充分这样的课题。
专利文献1：日本特开2017-152676号公报
发明内容
本发明的应用例所涉及的原子室，其特征在于，其为在内部被填充有碱金属的原子室，所述原子室包括：
基材；
第一涂层，其被设置在所述基材的内壁上，并源自第一分子；
第二涂层，其被设置在所述第一涂层上，并源自具有与所述第一分子发生消去反应的反应基团以及非极性基团的第二分子；
第三涂层，其被设置在所述第二涂层上，并源自非极性的第三分子，
所述第三涂层的结晶度为70％以上。
本发明的应用例所涉及的原子室的制造方法，其特征在于，其为在内部被填充有碱金属的原子室的制造方法，所述原子室的制造方法包括：
通过向基材的内壁供给第一分子，从而形成第一涂层的工序；
通过向所述第一涂层供给具有与所述第一涂层发生消去反应的反应基团以及非极性基团的第二分子，从而形成第二涂层的工序；
通过向所述第二涂层供给非极性的第三分子，从而形成第三涂层的工序，
所述第三涂层的结晶度为70％以上。
本发明的应用例所涉及的量子干涉装置，其特征在于，包括：
本发明的应用例所涉及的原子室；
光出射部，其出射出激发所述碱金属的激发光；
光检测部，其对透过了所述原子室的所述激发光进行检测。
附图说明
图1为表示实施方式所涉及的量子干涉装置即原子振荡器的功能框图。
图2为用于对图1所示的原子振荡器的原子室内的碱金属的能量状态进行说明的图。
图3为表示在图1所示的原子振荡器中从光出射部被出射的两束光的频率差与由光检测部所检测出的检测强度的关系的曲线图。
图4为示意性地表示图1所示的原子室的剖视图。
图5为图4所示的区域A的放大图。
图6为示意性地表示实施方式所涉及的原子室的立体图。
图7为示意性地表示形成图5的涂层之前的基材的内壁的剖视图。
图8为示意性地表示被形成在图7所示的内壁上的第一涂层以及第二涂层的剖视图。
图9为表示在作为第二分子而使用包含长链烷基的硅烷偶联剂、作为第三分子而使用石蜡的情况下，第三分子物理吸附在第二分子上的状态的示意图。
图10为用于对制造图4所示的原子的方法进行说明的工序图。
图11为用于对图10所示的原子室的制造方法进行说明的剖视图。
图12为用于对图10所示的原子室的制造方法进行说明的剖视图。
图13为用于对具备原子振荡器的、利用了GPS(Global Positioning System：全球定位系统)卫星的定位系统进行说明的图。
图14为用于对具备原子振荡器的汽车进行说明的图。
具体实施方式
以下，基于说明书附图，从而对本发明的原子室、原子室的制造方法以及量子干涉装置的优选的实施方式进行详细地说明。
1.量子干涉装置
首先，对实施方式所涉及的量子干涉装置即原子振荡器200进行说明。另外，对于本发明所涉及的量子干涉装置而言，除了能够应用于原子振荡器200中以外，还能够应用于例如磁传感器、量子存储器、原子陀螺仪等中。
图1为，表示实施方式所涉及的量子干涉装置即原子振荡器200的功能框图。图2为，用于对图1所示的原子振荡器200的原子室100内的碱金属的能量状态进行说明的图。图3为，表示在图1所示的原子振荡器200中从光出射部被出射的两束光的频率差、与由光检测部所检测出的检测强度之间的关系的曲线图。图4为，示意性地表示图1所示的原子室100的剖视图。
1.1.原子振荡器
原子振荡器200为，利用了量子干涉效应的原子振荡器。利用了量子干涉效应的原子振荡器200与利用了双重共振效应的原子振荡器相比，能够实现小型化。
如图1所示那样，原子振荡器200包括：原子室100、光出射部210、光学部件220、222、224、226、光检测部230、加热器240、温度传感器250、磁场产生部260、和控制部270。
在原子室100内，被封入有气体状态的碱金属。作为碱金属，例如可列举出铷、铯、钠等。
如图2所示那样，碱金属具有三能级系统的能级，能够取得能级不同的两个基态(基态1、2)、和激发态这三个状态。在此，基态1为低于基态2的能量状态。
对于这样的气体状态的碱金属而言，在向气体状态的碱金属照射频率不同的两种共振光L1、L2时，共振光L1、L2在碱金属中的光吸收率(光透过率)会根据共振光L1的频率ω1与共振光L2的频率ω2之差(ω1-ω2)而发生变化。而且，在共振光L1的频率ω1与共振光L2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，从基态1、2向激发态的激发会分别停止。此时，共振光L1、L2均在未被碱金属吸收的情况下透过。将这样现象称为CPT现象或者电磁感应透明化现象(EIT：Electromagnetically InducedTransparency)。
在此，例如，如果将共振光L1的频率ω1固定并使共振光L2的频率ω2变化下去，则在共振光L1的频率ω1与共振光L2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230的检测强度就会如图3所示那样急剧上升。将这样的急剧的信号称为EIT信号。EIT信号具有根据碱金属的种类而决定的特性值。因此，通过将EIT信号作为基准来使用，从而能够实现高精度的原子振荡器200。以下，依次对原子振荡器200的各部进行说明。
1.1.1.光出射部
光出射部210出射出使原子室100内的碱金属激发的激发光L。具体而言，在光出射部210中，作为激发光L而出射出像上述那样的频率不同的两种光(共振光L1以及共振光L2)。
共振光L1将原子室100内的碱金属从上述的基态1向激发态激发。另一方面，共振光L2将原子室100内的碱金属从上述的基态2向激发态激发。
虽然作为光出射部210，只要能够出射出上述那样的激发光即可，并没有被特别限定，但是可使用例如垂直腔面发射激光器(VCSEL)等的半导体激光器等。
光出射部210与后文叙述的控制部270的激发光控制部272相连接，并基于光检测部230的检测结果从而被实施驱动控制。光出射部210通过未图示的温度调节元件、例如发热电阻体、帕尔贴(Peltier)元件等，从而被温度调节至预定温度。
1.1.2.光学部件
光学部件220、222、224、226被设置在光出射部210与原子室100之间的激发光L的光路上。在图1所示的示例中，从光出射部210朝向原子室100，依次配置有第一光学部件220、第二光学部件222、第三光学部件224以及第四光学部件226。
第一光学部件220为准直透镜。第一光学部件220能够使激发光L无浪费地照射向原子室100。第一光学部件220具有将激发光L设为平行光的功能。因此，能够简单地防止激发光L被原子室100的内壁反射的情况。由此，适当地产生了原子室100内的激发光的共振，其结果为，能够提高原子振荡器200的振荡特性。
第二光学部件222为偏光板。第二光学部件222能够将来自光出射部210的激发光L的偏振光调整为预定方向。
第三光学部件224为减光滤光器(ND滤光器)。第三光学部件224能够调整(减少)入射至原子室100的激发光L的强度。因此，即使在光出射部210的输出较大的情况下，也能够将入射至原子室100的激发光设为所需要的光量。
第四光学部件226为λ/4波长板。第四光学部件226能够将来自光出射部210的激发光L从直线偏振光转换为圆偏振光(右旋圆偏振光或左旋圆偏振光)。
1.1.3.光检测部
光检测部230对透过了原子室100的激发光L(共振光L1、L2)的强度进行检测。虽然作为光检测部230，只要能够检测激发光L即可，并没有被特别限定，但是可使用例如太阳能电池、光电二极管等光检测器(受光元件)。光检测部230与后文叙述的控制部270的激发光控制部272相连接。
1.1.4.加热器
加热器240对原子室100进行加热。由此，能够将原子室100内的碱金属维持在适当浓度的气体状态。加热器240是通过通电而进行发热的器件，例如，由被设置在原子室100的外表面上的未图示的两个发热电阻体构成。加热器240与后文叙述的控制部270的温度控制部274电连接。
如后文叙述的那样，图4所示的原子室100具有供激发光L透过的窗部14、16。一个发热电阻体被设置在作为入射侧窗部的窗部14上。另一个发热电阻体被设置在作为出射侧窗部的窗部16上。这样的发热电阻体由具有针对激发光L的透过性的材料、例如ITO(IndiumTin Oxide：铟锡氧化物)、IZO(Indium Zinc Oxide：铟锌氧化物)、In3O3、SnO2、含有Sb的SnO2、含有Al的ZnO等氧化物等的透明电极材料构成。
发热电阻体能够使用例如等离子体CVD(Chemical Vapor Deposition：化学气相沉积)、热CVD这样的CVD法、真空蒸镀等干式镀覆法、溶胶凝胶法等而形成。
另外，加热器240只要为能够对原子室100进行加热的部件即可，并未被限定于上述的形态，能够使用各种加热器。此外，加热器240也可以是相对于原子室100而非接触的。此外，也可以使用帕尔贴元件来代替加热器240、或者与加热器240并用，从而对原子室100进行加热。
1.1.5.温度传感器
温度传感器250对加热器240或者原子室100的温度进行检测。然后，基于该温度传感器250的检测结果，从而控制加热器240的发热量。由此，能够将原子室100内的碱金属维持在所需的温度。另外，温度传感器250的设置位置并未被特别限定，例如，既可以在加热器240上，也可以在原子室100的外表面上。
作为温度传感器250，并未被特别限定，能够使热敏电阻、热电偶等公知的各种温度传感器。温度传感器250经由未图示的配线，从而与后文叙述的控制部270的温度控制部274电连接。
1.1.6.磁场产生部
磁场产生部260产生使原子室100内的碱金属的简并的多个能级发生塞曼分裂的磁场。由此，能够扩大了碱金属的简并的不同能级间的间隙，从而提高分辨率。其结果为，能够提高原子振荡器200的振荡频率的精度。
磁场产生部260例如由以夹着原子室100的方式被配置的亥姆霍兹线圈、或者以覆盖原子室100的方式被配置的螺线管线圈构成。由此，能够在原子室100内产生一个方向的均匀的磁场。另外，虽然磁场产生部260所产生的磁场为恒定磁场(直流磁场)，但也可以叠加有交流磁场。磁场产生部260与后文叙述的控制部270的磁场控制部276电连接，从而被通电控制。
1.1.7.控制部
控制部270对光出射部210、加热器240以及磁场产生部260的动作进行控制。控制部270具有对光出射部210的共振光L1、L2的频率进行控制的激发光控制部272、对原子室100内的碱金属的温度进行控制的温度控制部274、和对来自磁场产生部260的磁场进行控制的磁场控制部276。
激发光控制部272基于光检测部230的检测结果，从而对从光出射部210出射的共振光L1、L2的频率进行控制。具体而言，激发光控制部272以使通过光检测部230而检测到的频率ω1与频率ω2之差(ω1-ω2)成为上述的碱金属固有的频率ω0的方式，对从光出射部210出射的共振光L1、L2的频率进行控制。此外，激发光控制部272对从光出射部210出射的共振光L1、L2的中心频率进行控制。进一步地，虽然没有进行图示，但是激发光控制部272具备电压控制型水晶振荡器(振荡电路)，并且在基于光检测部230的检测结果而对该电压控制型水晶振荡器的振荡频率进行同步与调整的同时，作为原子振荡器200的输出信号而进行输出。
温度控制部274基于温度传感器250的检测结果，从而对向加热器240的通电进行控制。由此，能够将原子室100的温度维持在所需要的范围内。
磁场控制部276以使在磁场产生部260中产生的磁场成为固定的方式来对向磁场产生部260的通电进行控制。
这样的控制部270例如被设置在安装于基板上的IC(Integrated Circuit：集成电路)芯片上。
2.原子室
接下来，对实施方式所涉及的原子室100进行说明。
图4为，示意性地表示实施方式所涉及的原子室100的剖视图。图5为，图4所示的区域A的放大图。图6为，示意性地表示实施方式所涉及的原子室100的立体图。另外，在本申请的各附图中，作为相互正交的三个轴而设定了X轴、Y轴以及Z轴。各轴以箭头标记来表示，并将顶端侧设为“正侧”，将基端侧设为“负侧”。此外，将X轴的正侧以及负侧这两个方向称为“X轴方向”。Y轴方向以及Z轴方向也分别是同样的。
图4所示的原子室100包括基材10和涂层20。如图5所示那样，涂层20具有：第一涂层22、第二涂层24和第三涂层26。
2.1.基材
基材10具有主体部12和隔着主体部12而被设置的一对窗部14、16。如图4所示那样，主体部12具有圆柱状的贯穿孔13，贯穿孔13具有在Z轴方向上延伸的轴。贯穿孔13构成原子室100的内部空间S的内壁的一部分。另外，贯穿孔13的截面形状并未被限定为圆形，例如也可以为四边形或五边形等多边形、椭圆等。作为主体部12的结构材料，例如可列举出玻璃、水晶、金属、树脂、硅等。
窗部14、16以封堵贯穿孔13的方式隔着主体部12而被设置。窗部14、16呈沿着X-Y面而扩展的板状。窗部14、16构成内部空间S的内壁的其他部分。也就是说，通过主体部12所具有的贯穿孔13以及窗部14、16，从而构成了内部空间S的内壁。在内部空间S中，被填充有气体状态的碱金属。另外，对于被填充在内部空间S中的碱金属而言，也可以是一部分以气体的形式存在，而剩余部分作为其余部分而以液体或固体的形式存在。此外，在内部空间S中，也可以根据需要而使氩气或氖气等稀有气体、氮气等惰性气体作为缓冲气体而与碱金属一起被封入。
窗部14、16具有与内部空间S连通的贯穿孔17。贯穿孔17通过密封材料18而被密封。由此，能够将内部空间S以气密的方式进行密封。作为密封材料18的构成材料，例如可列举出银焊料、Au/Sn合金这样的金属材料、钒类玻璃这样的低熔点玻璃等。另外，贯穿孔17也可以仅被设置在窗部14、16的任意一个中。
窗部14、16的构成材料为，使从原子振荡器200的光出射部210出射的激发光L透过的材料。激发光L对气体状的碱金属进行激发。此外，窗部14、16的构成材料包含具有极性基团的化合物。具体而言，作为窗部14、16的构成材料，可列举出石英玻璃、硼硅酸盐玻璃等。作为极性基团，例如可列举出羟基。
2.2.涂层
图7为，示意性地表示形成图5的涂层20之前的基材10的内壁10a的剖视图。图8为，示意性地表示被形成在图7所示的内壁10a上的第一涂层22以及第二涂层24的剖视图。
如图7所示那样，由包含具有前述的极性基团的化合物的材料所构成的内壁10a例如具有羟基。由于前述的窗部14、16的构成材料包含硅和氧，因此易于使这样的羟基存在于内壁10a中，这在涂层20的形成上是较为有用的。
虽然涂层20的膜厚并未被特别限定，但是优选为，10nm以上且3000nm以下，更加优选为，50nm以上且1000nm以下。当涂层20的膜厚低于所述下限值时，则有可能因涂层20的组分等而无法充分地抑制碱金属的电子自旋状态的弛豫。另一方面，当涂层20的膜厚超出所述上限值时，则有可能因涂层20的组分等而使涂层20的长期稳定性降低。
另外，涂层20的膜厚能够基于例如透射型电子显微镜(Transmission electronmicroscope，TEM)、扫描型隧道显微镜(Scanning Tunneling Microscope，STM，)、原子力显微镜(Atomic Force Microscopy，AFM)等显微镜的观察结果来测定。
2.2.1.第一涂层
第一涂层22被设置在基材10的内壁10a的表面上。虽然第一涂层22只要被设置在内壁10a中的至少窗部14、16的内壁上即可，但是如图4所示那样，优选为，被设置在窗部14、16的内壁以及主体部12的内壁上。此外，虽然没有进行图示，但是第一涂层22也可以被设置在密封材料18的内壁上。第一涂层22的厚度例如优选为1nm以上且1000nm以下，更加优选为，10nm以上且100nm以下。
第一涂层22由作为金属氧化物的第一分子形成。也就是说，第一涂层22由源自第一分子的化合物构成。虽然作为金属氧化物可列举任意的金属的氧化物，但是特别优选地使用钽氧化物(TaOx)、锆氧化物(ZrOx)、铪氧化物(HfOx)或者钛氧化物(TiOx)。如图8所示那样，第一分子的氧与存在于内壁10a中的羟基进行置换，从而使第一分子的金属原子和存在于内壁10a中的硅结合。另外，在图8中，作为金属原子的示例而图示了钽原子。
上述的金属氧化物为，与碱金属几乎不发生化学反应的金属氧化物。即，使第一分子的金属原子和内壁10a的构成材料的硅进行结合的第一分子的氧并未被碱金属置换。由此，能够减小涂层20从内壁10a上剥离的可能性。
2.2.2.第二涂层
第二涂层24被设置在第一涂层22的表面上(被层叠在第一涂层22上)。第二涂层24的厚度例如优选为，1nm以上且1000nm以下，更加优选为，5nm以上且500nm以下，进一步优选为，10nm以上且300nm以下。
第二涂层24由具有与第一涂层22发生消去反应(Elimination Reaction)的反应基团、以及非极性基团的第二分子形成。具体而言，第二涂层24通使第二分子的反应基团与第一涂层22发生化学反应从而被形成。也就是说，第二涂层24由源自第二分子的化合物构成。
作为形成第二涂层24的第二分子，例如可列举出偶联剂、金属醇盐、醇类、聚酰亚胺等。
作为第二分子，优选使用各种偶联剂，更加优选使用硅烷偶联剂。偶联剂一般具有反应基团和官能团，并且以将官能团导入到被处理物中为目的而被使用。作为第二分子而被使用的偶联剂，作为官能基团而具有非极性基团。通过使用偶联剂，从而能够将各种各样的非极性基团高密度地导入到第二涂层24中。由此，能够在第二涂层24与第三涂层26之间产生化学性的结合或者物理性的吸附，尤其是能够抑制第二涂层24与第三涂层26之间的剥离。其结果为，能够提高原子室100的耐热性，例如即使在面对直射阳光那样的高温环境下，也能够在不使用昂贵的散热机构的情况下实现稳定地进行动作的原子振荡器200。
此外，在偶联剂中，反应基团以及非极性基团位于分子链的彼此相反的端部处。因此，在使反应基团与第一涂层22结合时，非极性基团向与第一涂层22相反侧取向的概率变高。由此，在向第二涂层24的表面供给了第三分子时，能够很容易地提高第三分子的取向性以及紧贴性。其结果为，最终能够获得结晶度以及紧贴力较高的第三涂层26。
在第二分子为例如硅烷偶联剂的情况下，第二分子可由下述通式(I)来表示。其他的偶联剂也与下述的硅烷偶联剂同样。
化学式1
在上述通式(I)中，R1、R2以及R3分别独立地为氢原子、烷氧基或卤素原子、或者烷基。R1、R2以及R3中的至少一个为，作为反应基团的烷氧基或者卤素原子。R1、R2以及R3既可以彼此相同，也可以互不相同。N为，例如1以上且20以下的整数，优选为，4以上且18以下，更加优选为，6以上且12以下。另外，在本说明书中，将-(CH2)n-键称为间隔基团。此外，X为非极性基团。
在反应基团为例如烷氧基的情况下，通过脱水反应或脱醇反应等消去反应，从而使烷氧基被置换为源自第一分子的氧。其结果为，如图8所示那样，源自第一分子的氧与例如源自第一分子的金属原子、以及第二分子的硅原子结合。此外，在反应基团为例如卤素原子的情况下，卤素原子被置换为源自第一分子的氧。
存在于一个分子中的反应基团的数量优选为2或3，更加优选为3。反应基团的数量越多，则第二分子与第一涂层22结合时的紧贴力越高。由此，第二涂层24更难以剥离。
作为非极性基团X，例如可列举出直链烷基、环烷基、乙烯基、烯基、苯基等。其中，偶联剂所具有的非极性基团优选为直链烷基、乙烯基或者苯基。这些基团在与源自非极性的第三分子的第三涂层26之间产生特别强的分子间引力。由此，能够特别提高第二涂层24和第三涂层26的紧贴力。
在非极性基团X为长链烷基的情况下，能够将非极性基团X和间隔基团视为长链烷基。在该情况下，长链烷基的碳数优选为，6以上且24以下，更加优选为，10以上且20以下。由此，第二涂层24的非极化变得特别显著，由于第二涂层24能够对第三分子赋予较高的取向性，因此能够特别提高第三涂层26的结晶性。其结果为，能够有效地抑制被填充在原子室100内的碱金属的电子自旋状态被弛豫的情况。图8所示的第二涂层24图示出了非极性基团X为长链烷基的示例。
作为包含这样的长链烷基的硅烷偶联剂，例如可列举出十八烷基三甲氧基硅烷(ODS：octadecyltrimethoxysilane，CH3(CH2)17Si(OCH3)3)、或者十八烷基三氯硅烷(OTS：octadecyltrichlorosilane，CH3(CH2)17SiCl3)。
在非极性基团X为长链烷基的情况下，形成第三涂层26的第三分子物理吸附在形成第二涂层24的第二分子上。图9为，表示在作为第二分子而使用包含长链烷基的硅烷偶联剂、作为第三分子而使用例如石蜡的情况下，第三分子物理吸附在第二分子上的状态的示意图。虽然石蜡为非极性分子，但是由于分子量较大，因此会在与第二分子的长链烷基之间产生较强的分子间引力。由此，如图9所示那样，作为第三分子的石蜡会物理吸附在第二分子的长链烷基上。
在非极性基团X为乙烯基的情况下，第二涂层24的非极化变得尤其显著。由此，第二涂层24能够对第三分子赋予较高的取向性，从而能够特别提高第三涂层26的结晶性。而且，形成第三涂层26的第三分子会物理吸附在形成第二涂层24的第二分子上。
此外，在非极性基团X为乙烯基的情况下，通过例如乙烯基的接枝反应，从而形成第三涂层26的第三分子的至少一部也能够与形成第二涂层24的第二分子化学结合。通过第二分子与第三分子之间化学性地结合，从而能够进一步提高第二涂层24和第三涂层26的紧贴力。
另外，在非极性基团X为乙烯基的情况下，间隔基团的碳数优选为2以上且14以下，更加优选为，6以上且12以下。由此，由于提高了乙烯基的自由度，因此乙烯基的反应性变得特别高，能够特别提高第三涂层26的结晶度以及紧贴力。
在非极性基团X为苯基的情况下，第二涂层24的非极化变得特别显著。由此，第二涂层24能够对第三分子赋予较高的取向性，能够特别提高第三涂层26的结晶性。而且，形成第三涂层26的第三分子会物理吸附在形成第二涂层24的第二分子上。
此外，在非极性基团X为苯基的情况下，通过例如CH/π相互作用或π/π相互作用，从而形成第三涂层26的第三分子的至少一部分也能够与形成第二涂层24的第二分子化学结合。由此，能够进一步提高第二涂层24和第三涂层26的紧贴力。
另外，在非极性基团X为苯基的情况下，间隔基团的碳数优选为，2以上且14以下，更加优选为，6以上且12以下。由此，由于提高了苯基的自由度，因此苯基的反应性变得特别高，能够特别提高第三涂层26的结晶度以及紧贴力。
在形成第二涂层24的第二分子为金属醇盐的情况下，作为第二分子，例如可列举出钛偶联剂、铝偶联剂、锆偶联剂等。
在形成第二涂层24的第二分子为乙醇的情况下，作为第二分子，例如可以列举出癸醇、十八醇这样的直链醇等。
2.2.3.第三涂层
第三涂层26被设置在第二涂层24的表面上(被层叠在第二涂层24上)。第三涂层26由非极性的第三分子形成。也就是说，第三涂层26由源自第三分子的化合物构成。第三涂层26的厚度例如优选为，1nm以上且1000nm以下，更加优选为，5nm以上且500nm以下，进一步优选为，10nm以上且300nm以下。
通过第二涂层24的作用，从而第三涂层26的结晶度成为70％以上。根据具有这样的结晶度的第三涂层26，能够得到特别不易吸附碱金属原子的涂层20。其结果为，能够充分地提高对被填充在原子室100内的碱金属的电子自旋状态发生弛豫的情况进行抑制的效果。
此外，虽然第三涂层26的结晶度只要为70％以上即可，但是优选为，被设为75％以上，更加优选为，被设为80％以上。
第三涂层26的结晶度能够根据由X射线衍射法取得的第三涂层26的X射线衍射光谱从而求出。具体而言，首先，关于涂层20，通过X射线衍射法而取得X射线衍射光谱。在X射线衍射光谱中，源自第三涂层26中所包含的结晶成分的衍射峰、和源自非晶质成分的光晕图案混合存在。因此，基于标准样品的数据或数据库来对衍射峰或光晕图案实施轮廓拟合。由此，能够使衍射峰及光晕图案分离，从而能够分别求出源自结晶成分的衍射峰的面积、和源自非晶质成分的光晕图案的面积。然后，通过下述计算式，从而求出结晶度[％]。
数学式1
另外，存在有因X射线衍射法中的X射线的入射角度而使X射线衍射光谱受到第二涂层24或第一涂层22的影响的情况。在这样的情况下，能够通过减小X射线相对于涂层20的表面的入射角度，从而降低它们的影响。
作为形成第三涂层26的第三分子，例如可列举出聚丙烯(PP：polypropylene)、聚乙烯(PE：polyethylene)、聚甲基戊烯(PMP：polymethylpentene)、石蜡、联乙炔、二烯等。由于这些物质为非极性的分子，因此相对于非极性基团朝向外侧而取向的第二涂层24来说变得容易排列。其结果为，能够获得结晶度较高的第三涂层26。此外，第三分子所排列的方向为，与内壁10a交叉的方向。也就是说，第三分子在其长轴与内壁10a的表面交叉的方向上排列。所谓在交叉的方向上排列，是指第三分子的长轴的延伸方向与内壁10a的表面所成的角度为45°以上且90°以下的状态。此外，该角度优选为，被设为60°以上且90°以下。
第三分子特别优选为石蜡或者联乙炔。这些物质通过第二涂层24的作用，从而与作为第三分子而使用PP、PE、PMP等的情况相比，能够特别形成结晶性较高的第三涂层26。因此，通过使用这些第三分子，从而能够形成特别难以吸附碱金属原子的第三涂层26。
在本说明书中，将碳数为20以上的烷烃设为石蜡。石蜡可由下述通式(II)来表示。
CnH2n+2 (II)
虽然在上述通式(II)中，n被设为20以上，但更加优选为，25以上且100以下。
如上述通式(II)所表示的那样，由于石蜡为非极性且惰性的长链饱和烃，因此相对于第二涂层24的非极性基团而特别容易致密地排列。因此，通过作为第三分子而使用石蜡，从而能够获得特别难以吸附碱金属原子的第三涂层26。因此，通过作为第三分子而使用石蜡，从而使对碱金属的电子自旋状态发生弛豫的情况进行抑制的效果变得更加显著。
此外，在第三涂层26源自石蜡的情况下，能够根据第三涂层26的X射线衍射光谱而取得石蜡(110)面的摇摆曲线(rocking curve)。该摇摆曲线的半值宽度，优选为10°以下，更加优选为5°以下。此时，可以说是，第三涂层26中的石蜡的取向的程度较高。因此，满足上述情况的第三涂层26有助于特别难以吸附碱金属原子的涂层20的实现。
联乙炔可由通式(III)来表示。
化学式2
R4C≡C-C≡CR5 (III)
在上述通式(III)中，优选为，R4以及R5分别为烷基。R4以及R5既可以为彼此相同的烷基，也可以为互不相同的烷基。虽然烷基是分枝状的，但从进一步减小涂层20的表面自由能量的观点出发，优选为，设为直链状。烷基的碳数优选为，设为6以上且24以下，更加优选为，设为8以上且20以下，进一步优选为，设为10以上且18以下。通过将碳数设定在该范围内，从而能够易于提高第三涂层26的结晶度。
联乙炔所包含的三重键通过加热等能量的赋予而开裂，从而产生固相聚合。由此，能够获得聚联乙炔化合物。聚联乙炔化合物为，相邻的联乙炔单体彼此聚合并交联而成的聚合体。在聚联乙炔化合物中，源自联乙炔的取代基的部位成为从交联部起延伸的侧链。该侧链相对于第二涂层24的非极性基团而特别容易致密排列。由此，能够获得具有因交联部而产生的优异的膜强度、并且表面自由能量特别小的第三涂层26。其结果为，能够实现难以剥离且对碱金属的电子自旋状态发生弛豫的情况进行抑制的效果特别显著的涂层20。
此外，源自联乙炔的第三涂层26的耐热性也较为优异。也就是说，通过利用固相聚合而进行膜化，从而能够获得即使在高温下也难以从第二涂层24上剥离的第三涂层26。由此，能够实现高温下的耐热性优异的原子室100以及原子振荡器200。
2.3.本实施方式所起到的效果
像以上那样，本实施方式所涉及的原子室100在内部被填充有碱金属，并且包括基材10、第一涂层22、第二涂层24、和第三涂层26。第一涂层22被设置在基材10的内壁10a上，并源自第一分子。第二涂层24被设置在第一涂层22上，并源自具有与第一分子发生消去反应的反应基团以及非极性基团的第二分子。第三涂层26被设置在第二涂层24上，并源自非极性的第三分子。而且，第三涂层26的结晶度为70％以上。
根据这样的结构，由于第三涂层26的结晶度较高，因此碱金属原子特别难以吸附在第三涂层26上。因此，能够获得对被填充于内部的碱金属的电子自旋状态发生弛豫的情况进行抑制的效果足够高的原子室100。而且，通过使用这样的原子室100，从而能够在例如原子振荡器200中增大EIT信号的强度，并且能够减小EIT信号的线宽(EIT信号的半值宽度)。其结果为，能够获得具有优异的频率稳定性的原子振荡器200。
此外，如前文所述那样，优选为，第三分子为石蜡或者联乙炔。石蜡是非极性且惰性的长链饱和烃，且相对于第二涂层24的非极性基团特别容易致密地排列。因此，如果第三分子为石蜡，则能够获得特别难以吸附碱金属原子的第三涂层26。联乙炔通过固相聚合而形成优异的膜强度的第三涂层26，并且相对于第二涂层24的非极性基团特别容易致密地排列。因此，如果第三分子为联乙炔，则能够获得特别难以吸附碱金属原子并且难以剥离的第三涂层26。
此外，如前文所述那样，优选为，第一分子为钽氧化物、锆氧化物、铪氧化物或者钛氧化物。由于这些金属氧化物与碱金属几乎不发生化学反应，因此能够减小涂层20从内壁10a上剥离的可能性。
此外，如前文所述那样，优选为，第二分子为偶联剂。通过使用偶联剂来作为第二分子，从而能够将各种各样的非极性基团高密度地导入到第二涂层24中。由此，能够特别抑制第二涂层24与第三涂层26之间的剥离。此外，由于能够利用偶联剂的自组织化而使非极性基团向与第一涂层22相反侧取向，因此能够容易使第三分子排列。由此，能够获得结晶度特别高的第三涂层26。
此外，优选为，第二分子所具有的非极性基团为直链烷基。由此，第二涂层24的非极性化变得特别显著。其结果为，第二涂层24能够给第三分子赋予较高的取向性，并且能够特别提高第三涂层26的结晶性。
此外，优选为，第二分子所具有的非极性基团为乙烯基。由此，第二涂层24的非极化变得特别显著。其结果为，第二涂层24能够给第三分子赋予较高的取向性，并且能够特别提高第三涂层26的结晶性。此外，通过乙烯基的接枝反应，从而能够使形成第三涂层26的第三分子与形成第二涂层24的第二分子结合。
此外，优选为，第二分子所具有的非极性基团为苯基。由此，第二涂层24的非极化变得特别显著。其结果为，第二涂层24能够给第三分子赋予较高的取向性，并且能够特别提高第三涂层26的结晶性。此外，通过苯基的CH/π相互作用或π/π相互作用，从而使形成第三涂层26的第三分子能够与形成第二涂层24的第二分子结合。
3.原子室的制造方法
接下来，对原子室100的制造方法进行说明。
图10为，用于对制造图4所示的原子室100的方法进行说明的工序图。图11以及图12分别为，用于对图10所示的原子室100的制造方法进行说明的剖视图。
图10所示的原子室100的制造方法包括：第一涂层形成工序S102、第二涂层形成工序S104、第三涂层形成工序S106、碱金属填充工序S108、和贯穿孔密封工序S110。以下，对各个工序进行说明。
3.1.第一涂层形成工序
在第一涂层形成工序S102中，向图11所示的基材10的内壁10a供给第一分子。由此，形成图12所示的第一涂层22。作为第一分子的供给方法，例如，可列举出CVD(ChemicalVapor Deposition：化学气相沉积)法、ALD(Atomic Layer Deposition：原子层沉积)法、溅射法、离子镀法、溶胶凝胶法等。其中，在利用CVD法形成第一涂层22的情况下，使气体状态的第一分子通过贯穿孔17而堆积在内壁10a的表面上。
3.2.第二涂层形成工序
在第二涂层形成工序S104中，向第一涂层22供给第二分子。第二分子具有与第一分子发生消去反应的反应基团以及非极性基团。由此，形成图12所示的第二涂层24。作为第二分子的供给方法，例如，可列举出涂布法、CVD法等。其中，在利用涂布法形成第二涂层24的情况下，使第二分子分散在预定的分散介质中，并且在使所获得的分散液通过贯穿孔17而涂布在第一涂层22的表面上之后，进行干燥。此外，在利用CVD法形成第二涂层24的情况下，使气体状态的第二分子通过贯穿孔17而堆积在第一涂层22的表面上。
3.3.第三涂层形成工序
在第三涂层形成工序S106中，向第二涂层24供给第三分子。由此，形成图12所示的第三涂层26。作为第三分子的供给方法，例如，可列举出涂布法、真空蒸镀法等。其中，在利用涂布法形成第三涂层26的情况下，使第三分子分散在预定的分散介质中，并且在使所得到的分散液通过贯穿孔17而涂布在第二涂层24的表面上之后，进行干燥。此外，在利用真空蒸镀法形成第三涂层26的情况下，使气体状态的第三分子通过贯穿孔17而堆积在第二涂层24的表面上。通过采用以上的方式，从而能够获得图12所示的涂层20。
另外，根据需要，以第三分子的熔点以上的温度来对被供给的第三分子进行加热。由此，被供给的第三分子发生移动并取向，从而进行自己组织化。由此，能够更加提高所得到的第三涂层26的结晶度。例如，在第三分子为石蜡的情况下，石蜡的熔点为80至100℃左右。因此，优选为，以超100℃的温度、优选为高于熔点10℃以上的温度来对第三分子进行加热。另外，虽然上限值因加热时间等其他条件而有所不同，但只要设定在第三分子不会因加热而改性的温度、例如200℃左右即可。
此外，虽然加热时间根据加热温度而被适当地设定，而且，只要在对取向的状况进行确认的同时实施设定即可，但是作为一个示例可设为30秒钟以上且60分钟以下程度。此外，虽然加热气氛可以为大气气氛，但是考虑到第三分子的氧化等，优选为惰性气体气氛。
另一方面，在第三分子为联乙炔的情况下，优选为，在向第二涂层24供给了第三分子之后，实施以100℃以上且120℃以下的温度来对第三分子进行加热的加热处理。通过这样的加热处理，从而能够使第三分子固相聚合，并能够在结晶性较高的状态下很容易地实现聚合物化。由于所获得的聚联乙炔的结晶度特别高，因此能够得到特别高品质的第三涂层26。
另外，当加热温度低于所述下限值时，有可能会使第三分子的固相聚合不充分进行，从而没有充分提高第三涂层26的结晶度。另一方面，当加热温度高于所述上限值时，结晶化了的第三分子有可能发生改性，从而使结晶度降低。
此外，虽然加热处理的时间并未被特别限定，但是优选为，1分钟以上且180分钟以下，更加优选为，5分钟以上且120分钟以下。
进一步地，虽然加热处理的气氛没有被特别限定，但是优选为，如氮气气氛、氩气气氛这样的惰性气体气氛。由此，能够更加提高第三涂层26的结晶度。
3.4.碱金属填充工序
在碱金属填充工序S108中，将气体状态的碱金属通过贯穿孔17而填充到内部空间S中。碱金属的填充在涂层20未熔解的条件下被实施。
3.5.贯穿孔密封工序
在贯穿孔密封工序S110中，利用密封材料18来密封贯穿孔17。具体而言，在将球状的密封材料用部件填塞进贯穿孔17中后，利用激光等使之熔融。由此，能够形成对贯穿孔17进行密封的密封材料18。其结果为，能够以气密的方式密封被填充了碱金属的内部空间S。
通过采用以上的方式，从而能够制造出原子室100。
3.6.本实施方式所实现的效果
如以上那样，本实施方式所涉及的原子室100的制造方法为，在内部被填充有碱金属的原子室的制造方法，且该原子室的制造方法包括第一涂层形成工序S102、第二涂层形成工序S104和第三涂层形成工序S106。在第一涂层形成工序S102中，通过向基材10的内壁10a供给第一分子，从而形成第一涂层22。在第二涂层形成工序S104中，通过向第一涂层22供给具有与第一涂层22发生消去反应的反应基团以及非极性基团的第二分子，从而形成第二涂层24。在第三涂层形成工序S106中，通过向第二涂层24供给非极性的第三分子，从而形成第三涂层26。第三涂层26的结晶度为70％以上。
根据这样的结构，由于第三涂层26的结晶度较高，因此碱金属原子特别难以吸附在第三涂层26上。因此，能够制造出对被填充于内部的碱金属的电子自旋状态发生弛豫的情况进行抑制的效果足够高的原子室100。
此外，对于第二涂层24而言，水的接触角优选为70°以上且120°以下，更优选为80°以上且120°以下。第二涂层24的水的接触角在所述范围内，证明了第二分子的非极性基团以更加致密且更高度地排列的状态而取向了。因此，如果第二涂层24的水的接触角在所述范围内，则能够特别提高第三涂层26的结晶度。
另外，当水的接触角低于所述下限值时，第三涂层26的结晶度有可能降低。另一方面，在水的接触角高于所述上限值的情况下，有可能难以有效地形成第二涂层24，从而使形成难易度变高。
第二涂层24的水的接触角通过θ/2法来进行测定。测定条件设为，气温25℃、相对湿度50％±5％。水的滴落量设为3μL，滴落5秒钟后进行测定。作为接触角的测定装置，例如可列举出协和界面科学株式会社制的接触角测量装置DropMaster500等。
此外，在第三分子为联乙炔的情况下，优选为，第三涂层形成工序S106包括在向第二涂层24供给了第三分子之后以100℃以上且120℃以下的温度对第三分子进行加热的加热处理。
根据这样的第三涂层形成工序S106，能够使第三分子固相聚合，从而能够在结晶性较高的状态下很容易地实现聚合物化。由于所得到的聚联乙炔的结晶度特别高，因此能够得到特别高品质的第三涂层26。
此外，如前文所述那样，原子振荡器200(实施方式所涉及的量子干涉装置)包括：原子室100、光出射部210、光检测部230。光出射部210出射出对碱金属进行激发的激发光L。光检测部230对透过了原子室100的激发光L进行检测。
根据这样的结构，能够得到可以享有原子室100所具有的效果的原子振荡器200等量子干涉装置。此外，在光检测部230中，能够对强度更大且线宽(EIT信号的半值宽度)较小的EIT信号进行检测。由此，能够得到具有优异的频率稳定性的原子振荡器200(量子干涉装置)。
4.电子设备
接下来，对具备原子振荡器200的电子设备进行说明。在下文中，作为电子设备而对具备原子振荡器200的定位系统进行说明。图13为，用于对具备原子振荡器200的、利用了GPS(Global Positioning System：全球定位系统)卫星的定位系统300进行说明的图。
如图13所示那样，定位系统300具有GPS卫星310、基站装置320和GPS接收装置330。
GPS卫星310发送定位信息(GPS信号)。
基站装置320具有经由被设置在例如电子基准点(GPS连续观测站)上的天线322从而高精度地接收来自GPS卫星310的定位信息的接收装置324、和经由天线326从而对接收装置324中接收到的定位信息进行发送的发送装置328。在接收装置324中，作为基准频率振荡源而具有原子振荡器200。由接收装置324所接收到的定位信息实时地通过发送装置328而被发送。
GPS接收装置330具有经由天线332而接收来自GPS卫星310的定位信息的卫星接收部334、和经由天线336而接收来自基站装置320的定位信息的基站接收部338。
以上那样的定位系统300由于具备原子振荡器200，因此成为具有优异的精度以及可靠性的系统。
另外，电子设备并不限定于定位系统，例如，也可以为手机、数码相机、喷墨式喷出装置、个人计算机、电视机、摄像机、录影机、录像机、汽车导航装置、寻呼机、电子记事本、电子词典、计算器、电子游戏机、文字处理器、工作站、可视电话、防盗用视频监控器、电子双筒望远镜、POS(Point of Sale：销售点)终端、医疗设备、鱼群探测器、各种测量设备、计量设备类、飞行模拟器、数字地面广播、移动电话基站等。
5.移动体
接下来，对具备原子振荡器200的移动体进行说明。在下文中，对作为移动体而具备原子振荡器200的汽车进行说明。图14为，用于对具备原子振荡器200的汽车400进行说明的图。
如图14所示那样，汽车400具有车身410和四个车轮420，并且被构成为，通过被设置在车身410上的未图示的动力源(发动机)从而使车轮420旋转。汽车400具备原子振荡器200。
由于汽车400具备原子振荡器200，因此成为具有优异的精度以及可靠性的汽车。
另外，移动体并不限定于汽车，例如，也可以为喷气飞机或直升机等飞机、船舶、火箭、人造卫星等。
虽然以上基于图示的实施方式而对本发明的原子室、原子室的制造方法以及量子干涉装置进行了说明，但本发明并不限定于此。
例如，本发明的原子室以及量子干涉装置也可以将所述实施方式的各部的结构置换为具有同样功能的任意的结构，还可以是在所述实施方式中附加了任意的结构物的结构。
此外，本发明的原子室的制造方法也可以是在所述实施方式中追加了任意目的的工序的制造方法。
符号说明
10…基材；10a…内壁；12…主体部；13…贯穿孔；14…窗部；16…窗部；17…贯穿孔；18…密封材料；20…涂层；22…第一涂层；24…第二涂层；26…第三涂层；100…原子室；200…原子振荡器；210…光出射部；220…第一光学部件；222…第二光学部件；224…第三光学部件；226…第四光学部件；230…光检测部；240…加热器；250…温度传感器；260…磁场产生部；270…控制部；272…激发光控制部；274…温度控制部；276…磁场控制部；300…定位系统；310…GPS卫星；320…基站装置；322…天线；324…接收装置；326…天线；328…发送装置；330…GPS接收装置；332…天线；334…卫星接收部；336…天线；338…基站接收部；400…汽车；410…车身；420…车轮；L……激发光；L1…共振光；L2…共振光；S…内部空间；S102…第一涂层形成工序；S104…第二涂层形成工序；S106…第三涂层形成工序；S108…碱金属填充工序；S110…贯穿孔密封工序；ω0…频率；ω1…频率；ω2…频率。
Claims (11)
1.一种原子室，其特征在于，其为在内部被填充有碱金属的原子室，所述原子室包括：
基材；
第一涂层，其被设置在所述基材的内壁上，并源自第一分子；
第二涂层，其被设置在所述第一涂层上，并源自具有与所述第一分子发生消去反应的反应基团以及非极性基团的第二分子；
第三涂层，其被设置在所述第二涂层上，并源自非极性的第三分子，
所述第三涂层的结晶度为70％以上。
2.如权利要求1所述的原子室，其中，
所述第三分子为石蜡或者联乙炔。
3.如权利要求1或2所述的原子室，其中，
所述第一分子为钽氧化物、锆氧化物、铪氧化物或者钛氧化物。
4.如权利要求1所述的原子室，其中，
所述第二分子为偶联剂。
5.如权利要求4所述的原子室，其中，
所述非极性基团为直链烷基。
6.如权利要求4所述的原子室，其中，
所述非极性基团为乙烯基。
7.如权利要求4所述的原子室，其中，
所述非极性基团为苯基。
8.一种原子室的制造方法，其特征在于，其为在内部被填充有碱金属的原子室的制造方法，所述原子室的制造方法包括：
通过向基材的内壁供给第一分子，从而形成第一涂层的工序；
通过向所述第一涂层供给具有与所述第一涂层发生消去反应的反应基团以及非极性基团的第二分子，从而形成第二涂层的工序；
通过向所述第二涂层供给非极性的第三分子，从而形成第三涂层的工序，
所述第三涂层的结晶度为70％以上。
9.如权利要求8所述的原子室的制造方法，其中，
所述第二涂层的水的接触角为70°以上且120°以下。
10.如权利要求8或9所述的原子室的制造方法，其中，
所述第三分子为联乙炔，
形成所述第三涂层的工序包括如下处理，即，在向所述第二涂层供给了所述第三分子之后，以100℃以上且120℃以下的温度对所述第三分子进行加热的加热处理。
11.一种量子干涉装置，其特征在于，包括：
权利要求1至7中的任意一项所述的原子室；
光出射部，其出射出激发所述碱金属的激发光；
光检测部，其对透过了所述原子室的所述激发光进行检测。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2022-025385 | 2022-02-22 | ||
| JP2022025385A JP2023121985A (ja) | 2022-02-22 | 2022-02-22 | 原子セル、原子セルの製造方法および量子干渉装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116647235A true CN116647235A (zh) | 2023-08-25 |
Family
ID=87573941
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310128774.1A Pending CN116647235A (zh) | 2022-02-22 | 2023-02-17 | 原子室、原子室的制造方法以及量子干涉装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20230266716A1 (zh) |
| JP (1) | JP2023121985A (zh) |
| CN (1) | CN116647235A (zh) |
-
2022
- 2022-02-22 JP JP2022025385A patent/JP2023121985A/ja active Pending
-
2023
- 2023-02-17 CN CN202310128774.1A patent/CN116647235A/zh active Pending
- 2023-02-21 US US18/111,915 patent/US20230266716A1/en active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20230266716A1 (en) | 2023-08-24 |
| JP2023121985A (ja) | 2023-09-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6375637B2 (ja) | 原子セル、量子干渉装置、原子発振器、電子機器および移動体 | |
| JP6572528B2 (ja) | 原子セルの製造方法 | |
| US9692432B2 (en) | Gas cell, quantum interference device, atomic oscillator, electronic device, and moving object | |
| JP2015053304A (ja) | 原子セル、量子干渉装置、原子発振器、電子機器および移動体 | |
| JP2016207695A (ja) | 原子セル、原子セルの製造方法、量子干渉装置、原子発振器、電子機器および移動体 | |
| US10393825B2 (en) | Manufacturing method for gas cell, manufacturing method for magnetic field measurement apparatus, and gas cell | |
| CN104811196A (zh) | 量子干涉单元及装置、原子振荡器、电子设备及移动体 | |
| JP6217261B2 (ja) | 原子セルの製造方法 | |
| US20180241407A1 (en) | Quantum interference device, atomic oscillator, and electronic apparatus | |
| JP6565307B2 (ja) | 原子セル、量子干渉装置、原子発振器、および電子機器 | |
| US9503110B2 (en) | Gas cell, quantum interference device, atomic oscillator, electronic device, and moving object | |
| CN107104667B (zh) | 原子室及其制法、干涉装置、振荡器、电子设备及移动体 | |
| CN116647235A (zh) | 原子室、原子室的制造方法以及量子干涉装置 | |
| US20180241408A1 (en) | Quantum interference device, atomic oscillator, and electronic apparatus | |
| JP6787065B2 (ja) | 原子セルおよび量子干渉装置 | |
| US20210063970A1 (en) | Quantum Interference Device | |
| JP2017147402A (ja) | 原子セルおよびその製造方法、量子干渉装置、原子発振器、電子機器、ならびに移動体 | |
| JP6237096B2 (ja) | 量子干渉装置、原子発振器、および電子機器 | |
| JP6447678B2 (ja) | 原子セルの製造方法、原子セル、量子干渉装置、原子発振器および電子機器 | |
| US20150091661A1 (en) | Atomic oscillator, frequency adjusting method of atomic oscillator, electronic apparatus, and moving object | |
| Montereali | Colour centres in thin alkali halide films for optical microsystems | |
| JP2019149749A (ja) | 原子発振器 | |
| JP2016092465A (ja) | 原子セルの製造方法、原子セル、量子干渉装置、原子発振器、電子機器および移動体 | |
| JP2014160978A (ja) | 量子干渉装置、原子発振器、電子機器および移動体 | |
| JP2017208559A (ja) | 原子セル、量子干渉装置、原子発振器、電子機器および移動体 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |