CN116941145A - 原子束生成装置、物理封装、光晶格钟用物理封装、原子钟用物理封装、原子干涉仪用物理封装、量子信息处理设备用物理封装以及物理封装系统 - Google Patents
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Abstract
原子炉(40)包含盒(200)和主体(220)。盒(200)包含：保持器(202)，其收纳原子源；以及毛细管喷嘴(204)。主体(220)包含：外壳(226)，其设置盒(200)；按钮加热器(228)；出入口(222a)，其设置在作为主体(220)的外部的大气侧，用于向主体(220)放入盒(200)或从主体(220)取出盒(200)；以及通路，其从出入口(222a)至外壳(226)。盒(200)从出入口(222a)插入到主体(220)内并设置于外壳(226)。通过由按钮加热器(228)加热原子源，从原子源产生的原子气体作为原子束出射到作为主体(220)的外部的真空侧。
Description
技术领域
本发明涉及原子束生成装置、物理封装、光晶格钟用物理封装、原子钟用物理封装、原子干涉仪用物理封装、量子信息处理设备用物理封装以及物理封装系统。
背景技术
光晶格钟是本申请的发明人之一香取秀俊在2001年提出的原子钟。在光晶格钟中，将原子集团封闭在由激光形成的光晶格内，计测可见光区域的谐振频率，因此，能进行18位的精度的计测，远远超过现行的铯钟的精度。光晶格钟不仅由发明人团体进行了锐意研究开发，国内外的各种团体也进行了研究开发，正在发展为下一代原子钟。
关于最近的光晶格钟的技术，例如可举出下述专利文献1～3。在专利文献1中记载有在具有中空的通道的光波导的内部形成一维的移动光晶格。在专利文献2中记载有设定有效魔法频率的方案。另外，在专利文献3中记载有降低来自于从周围的壁放射出的黑体辐射的影响的辐射屏蔽件。
在光晶格钟中，由于以高精度进行时间计测，因此，能够将基于重力的广义相对论效应的地球上的1cm的高度差检测为时间进程上的偏离。因此，如果能够使光晶格钟小型化、便携化而在研究室外的现场使用，则可应用性会扩展到地下资源探测、地下洞穴、岩浆房检测等新的大地测量技术。通过将光晶格钟进行量产并配置在各地，连续监视重力势的时间变动，地壳变动检测、重力场的空间测绘等应用也成为可能。这样，光晶格钟被期待超出高精度的时间计测的界限而作为新的基础技术对社会做出贡献。
此外，作为生成光晶格钟用的原子束的装置，已知原子炉。一般来说，原子炉被设计为，使得出射的原子以小的开口角尽可能直线前进，并且必要且足够数量的原子具有目标速度分布。
通常，能搭载于原子炉的原子源的量是有限的。若其量过多，则原子炉的尺寸会变大，另外，加热器要加热的原子炉的体积增大，加热器的电力变得过多。其结果是，会违背原子炉的小型化和省电力化。
向原子炉填充或再填充原子源所需的作业简便这一点，不仅在启动光晶格钟时有效，在原子源枯竭等情况下的维护时也是有效的。
在非专利文献1中记载有能再填充原子源的原子炉。该原子炉包含：ICF70凸缘，其用于将原子炉装配到原子钟主体；以及ICF34凸缘，其具有镍制垫圈，能进入试样室。该ICF34凸缘是能更换或再填充原子源的凸缘。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第6206973号公报
专利文献2：特表2018-510494号公报
专利文献3：特开2019-129166号公报
非专利文献
非专利文献1：M.Schioppo et.al.REVIEW OF SCIENTIFIC INSTRUMENTS 83,103101(2012)
发明内容
发明要解决的问题
在此，考虑一旦原子钟运转后，例如在维护时对原子源进行再填充的情况。在非专利文献1所记载的原子炉中，由于在其结构上ICF34凸缘存在于原子炉的真空侧，因此，无法从大气侧直接接近ICF34凸缘。因此，为了再填充原子源，就要暂且取下ICF70凸缘，将原子炉从原子钟拆卸掉，将真空容器的一部分部件解体，然后接近ICF34凸缘，对原子源进行再填充。这样，在现有技术中，需要将原子炉的真空容器的内部分解，用于更换或填充原子源的作业繁琐。
本发明的目的在于，提供不将真空侧的部件解体就能以简便的作业更换或填充原子源的原子束生成装置。
用于解决问题的方案
本发明的1个方案是一种原子束生成装置，其特征在于，包含：盒，其包含收纳原子源的保持器；以及主体，其设置所述盒，所述主体包含：设置部，其设置所述盒；温度调整机构，其对收纳于设置在所述设置部的所述盒的所述原子源的温度进行调整；出入口，其设置在作为所述主体的外部的大气侧，用于向所述主体放入所述盒或从所述主体取出所述盒；以及通路，其从所述出入口至所述设置部，使通过由所述温度调整机构调整所述原子源的温度而从所述原子源产生的原子气体作为原子束从所述主体出射到作为所述主体的外部的真空侧。
根据上述构成，能经由大气侧的出入口向原子束生成装置的主体的设置部放入盒或从设置部取出盒。例如，通过将收纳有使用完毕的原子源的盒从出入口取出至作为主体的外部的大气侧，将收纳有原子源的别的盒从出入口插入到主体内并设置于设置部，能更换原子源。能以这种简便的作业进行原子源的更换或填充等。
也可以是，原子束生成装置还包含弹性机构，所述弹性机构将设置在所述设置部的所述盒从所述出入口侧推压到所述设置部侧。通过利用弹性机构将盒推压到设置部侧，能将盒稳定地设置于设置部。
也可以是，所述弹性机构利用弹簧的弹力将所述盒推压到所述设置部侧。作为弹簧，例如使用螺旋弹簧。当然，也可以使用螺旋弹簧以外的弹簧，还可以使用弹簧以外的弹性构件。
也可以是，所述保持器的外表面朝向所述保持器的前端具有锥形的形状，所述设置部中设置所述盒的面具有与所述保持器的外周面的形状对应的锥形的形状。通过将保持器的外周面和设置部的面形成为锥形，这些面的加工变得容易，另外，能将盒稳定地设置于设置部。
也可以是，在所述设置部中设置所述盒的面形成有螺纹槽，在所述保持器的外表面形成有与所述设置部的螺纹槽啮合的螺纹槽。通过使保持器的外周面的螺纹槽与设置部的螺纹槽啮合，能将盒稳定地设置于设置部。
也可以是，所述盒还包含与所述保持器一体化的喷嘴，从所述原子源产生的原子气体通过所述喷嘴内出射到真空侧。
也可以是，所述温度调整机构设置在所述喷嘴的前端的周围。根据该构成，在喷嘴的前端与保持器的内部的试样室之间形成温度梯度。例如，如果温度调整机构是加热器，则喷嘴的前端的温度比试样室内的温度高。从而，能抑制或防止因加热器的加热而从原子源产生的原子气体吸附到喷嘴的前端等。
也可以是，所述原子源是通过被加热而产生原子气体的原子源，所述温度调整机构是加热所述原子源的加热器，所述喷嘴是被密封材料封住的，所述密封材料是通过被所述加热器加热而蒸发的材料。根据该构成，在密封材料蒸发之前，保持器的内部不会暴露于大气，因此能抑制或防止收纳于保持器的原子源的氧化或劣化。作为原子源，例如使用锶或镱等。作为密封材料，例如使用铟。
也可以是，所述原子源是通过被冷却而产生原子气体的原子源，所述温度调整机构是冷却所述原子源的冷却机构。作为原子源，例如使用汞等。
本发明的1个方案是一种物理封装，其特征在于，包含：上述的原子束生成装置；以及真空腔，其包围配置原子的时钟跃迁空间。
本发明的1个方案是一种光晶格钟用物理封装，其特征在于，包含上述的物理封装。
本发明的1个方案是一种原子钟用物理封装，其特征在于，包含上述的物理封装。
本发明的1个方案是一种原子干涉仪用物理封装，其特征在于，包含上述的物理封装。
本发明的1个方案是一种针对原子或离子化的原子的量子信息处理设备用物理封装，其特征在于，包含上述的物理封装。
本发明的1个方案是一种物理封装系统，其特征在于，包含上述的物理封装。
发明效果
根据本发明，能够提供不将真空侧的部件解体就能以简便的作业更换或填充原子源的原子束生成装置。
附图说明
图1是示出本实施方式的光晶格钟的整体构成的框图。
图2是示意性地示出本实施方式的光晶格钟的物理封装的图。
图3是实施例1的原子炉的截面图。
图4是实施例1的原子炉的截面图。
图5是实施例1的原子炉的分解立体图。
图6是实施例2的原子炉的截面图。
图7是实施例2的原子炉的截面图。
图8是实施例3的原子束生成装置的截面图。
图9是实施例3的原子束生成装置的截面图。
图10是盒的立体图。
具体实施方式
＜光晶格钟的构成＞
参照图1来说明使用本实施方式的原子束生成装置的光晶格钟(optical latticeclock)10的概略构成。图1是示出光晶格钟10的整体构成的框图。在此，作为对原子束生成装置进行使用的装置的一个例子，以光晶格钟10为例进行说明，但本实施方式的原子束生成装置当然也可以用于光晶格钟10以外的装置。
光晶格钟10例如包含：物理封装(physics package)12、光学系统装置14、控制装置16以及PC(Personal computer；个人计算机)18。
物理封装12是捕获原子集团并将其封闭在光晶格中引起时钟跃迁(clocktransition)的装置。光学系统装置14是具备原子捕获用激光源、时钟跃迁激发激光源、激光频率控制装置等光学设备的装置。光学系统装置14除了将激光发送到物理封装12之外，还进行接收在物理封装12中由原子集团释放出的荧光信号并将其转换为电信号且向激光源进行反馈以匹配原子的共振频率等的处理。控制装置16是控制物理封装12和光学系统装置14的装置。控制装置16例如进行物理封装12的动作控制、光学系统装置14的动作控制、以及通过计测而得到的时钟跃迁的频率解析等解析处理。通过物理封装12、光学系统装置14以及控制装置16相互协作，实现光晶格钟10的功能。
PC18是包含处理器和存储器的通用计算机。通过由包含处理器和存储器的硬件执行软件，实现PC18的功能。在PC18中安装有控制光晶格钟10的应用程序。PC18连接到控制装置16，可以不仅对控制装置16进行控制，还对包含物理封装12和光学系统装置14在内的整个光晶格钟10进行控制。另外，PC18提供光晶格钟10的UI(User Interface；用户接口)。用户能够经由PC18来进行光晶格钟10的启动、时间计测以及结果确认等。
此外，有时将包含物理封装12以及物理封装12的控制所需的构成的系统称为“物理封装系统”。控制所需的构成可以包含在控制装置16或PC18中，也可以包含在物理封装12中。另外，控制装置16的功能的一部分或全部也可以包含在物理封装12中。
以下，参照图2来说明物理封装12。图2是示意性地示出实施方式的光晶格钟的物理封装12的图。
物理封装12包含：真空腔20、原子炉(atomic oven)40、塞曼减速器(ZeemanSlower)用线圈44、光学谐振器46、MOT(磁光阱)装置用线圈48、低温槽54、热联接构件56、冷冻机58、真空泵主体60以及真空泵盒(pump cartridge)62。原子炉40是原子束生成装置的一个例子。
真空腔20是将物理封装12的主要部分保持为真空的容器，形成为大致圆柱形。详细地说，真空腔20包含：主体部22，其形成为大的大致圆柱形状；以及突起部30，其形成为从主体部22突起的小的大致圆柱形状。主体部22是在内部容纳有光学谐振器46等的部位。主体部22包含：圆筒壁24，其构成圆柱的侧面；以及前部圆形壁26和后部圆形壁28，其构成圆柱的圆形的面。前部圆形壁26是设置有突起部30的壁。后部圆形壁28是与突起部30相反的一侧的壁，形成为与圆筒壁24相比扩大了直径的形状。
突起部30包含：圆筒壁32，其构成圆柱的侧面；以及前部圆形壁34。前部圆形壁34是远离主体部22的一侧的圆形的面。突起部30的主体部22侧为大部分开口的形状，与主体部22连接，不具有壁部。
真空腔20以主体部22的圆柱的中心轴(将该轴称为Z轴)成为大致水平的方式配置。另外，突起部30的圆柱的中心轴(该轴为射束轴)在Z轴的竖直方向下方与Z轴平行延伸。
真空腔20使用SUS(不锈钢)等金属制作得足够坚固以能承受内部变为真空的情况下的气压差。真空腔20的后部圆形壁28和前部圆形壁34以可拆卸的方式形成，在保养检查时等被拆卸掉。
原子炉40是原子束生成装置的一个例子的装置，并且是设置在突起部30的前端附近的装置。
本实施方式的原子束生成装置包含调整作为样本的原子源的温度的温度调整机构，通过由该温度调整机构调整原子源的温度，从原子源产生原子气体，通过从细孔中释放出所产生的原子气体来形成原子束42。温度调整机构是作为加热原子源的加热机构的加热器或者是冷却原子源的冷却机构(例如珀耳帖元件)。在使用通过进行加热来产生原子气体的原子源(例如锶或镱等)的情况下，使用加热器作为温度调整机构，在使用通过进行冷却来产生原子气体的原子源(例如汞)的情况下，使用冷却机构作为温度调整机构。此处例示的原子源不过是一个例子，原子源不限于这些。
在图2所示的例子中，作为原子束生成装置的一个例子，使用原子炉40来进行说明。
原子炉40通过用加热器加热原子源，从细孔中释放出由于热运动而从原子源中迸发的原子，从而形成原子束42。原子束42所通过的射束轴设定为与Z轴平行，并设定为在稍微离开原点的位置与X轴交叉。交叉的位置相当于作为原子被捕获的微小空间的捕获空间50。原子炉40基本上设置在真空腔20的内部，但为了冷却，散热部延伸至真空腔20外。在原子炉40中，例如原子源被加热到750K的程度。
在本实施方式中，原子炉40包含：盒(cartridge)200，其包含收纳原子源的保持器(holder)；以及主体，其设置该盒200。盒200是相对于主体可装卸的单元。通过将盒200从原子炉40的主体拆卸掉，能更换或填充原子源。关于盒200，将在后面详细说明。
塞曼减速器用线圈44在原子炉40的射束轴的下游侧从真空腔20的突起部30一直配置到主体部22。塞曼减速器用线圈44是将使原子束42的原子减速的塞曼减速器与捕获减速后的原子的MOT装置融合而成的装置。塞曼减速器和MOT装置都是基于原子激光冷却技术的装置。在塞曼减速器用线圈44中，设置有塞曼减速器中使用的塞曼线圈、以及MOT装置中使用的1对MOT线圈中的一方作为一系列的线圈。虽然无法明确区分，但大致来说，从上游侧到下游侧的大部分相当于产生有助于塞曼减速法的磁场的塞曼线圈，最下游侧相当于生成有助于MOT法的梯度磁场的MOT线圈。
例如，塞曼线圈是越往上游侧则匝数越多、越往下游侧则匝数越少的减少型。塞曼减速器用线圈44轴对称地配置在射束轴的周围，以使原子束42在塞曼线圈和MOT线圈的内侧通过。在塞曼线圈的内侧，形成在空间上带有梯度的磁场，并照射塞曼减速光束82，从而进行原子的减速。
光学谐振器46是绕Z轴配置的圆筒形的部件，内侧形成有光晶格。在光学谐振器46设置有多个光学部件。通过具备X轴上的1对光学镜以及与其平行的另1对光学镜，在总计4枚镜(mirror)之间使光晶格光进行多重反射，来生成领结(bowtie)型的光晶格谐振器。捕获空间50中捕获到的原子集团被封闭在该光晶格的内部。另外，在光学谐振器46中，在使入射到谐振器的2个(右旋、左旋)光晶格光的相对频率进行了移位的情况下，形成光晶格的驻波发生移动的移动光晶格。通过移动光晶格，原子集团被移动到时钟跃迁空间52。在实施方式中，设定为在X轴上形成包含移动光晶格的光晶格。此外，作为光晶格，也能采用晶格不仅排列在X轴上，也排列在Y轴和Z轴中的一方或双方的二维或三维光晶格。这样，光学谐振器46能够被称为形成光晶格的光晶格形成部。光学谐振器46也是基于原子激光冷却技术的装置。
MOT装置用线圈48对捕获空间50生成梯度磁场。在MOT装置中，在形成有梯度磁场的空间沿着XYZ这3个轴照射MOT光。从而，MOT装置将原子捕获到捕获空间50。捕获空间50设定在X轴上。在塞曼减速器用线圈44中，设置有塞曼减速器中使用的塞曼线圈、以及MOT装置中使用的1对MOT线圈中的一方作为一系列线圈。在图2所示的例子中，有助于MOT法的梯度磁场是由MOT装置用线圈48、以及塞曼减速器用线圈44的一部分一起生成的。
低温槽54以包围时钟跃迁空间52的方式形成，将内侧的空间保持为低温。从而，在内侧的空间，黑体辐射减少。在低温槽54装配有兼作支撑结构的热联接构件56。热联接构件56从低温槽54向冷冻机58传导热。冷冻机58是经由热联接构件56使低温槽54低温化的装置。冷冻机58具备珀耳帖元件，将低温槽54冷却到例如190K的程度。
真空泵主体60和真空泵盒62是用于使真空腔20真空化的装置。真空泵主体60设置在真空腔20的外侧，真空泵盒62设置在真空腔20的内侧。真空泵盒62在启动开始时由设置在真空泵主体60的加热器加热来进行活性化。从而，真空泵盒62被活性化，通过吸附原子来进行真空化。
在物理封装12中，作为光学系统的部件，设置有：光晶格光用耐真空光学窗口64、66；MOT光用耐真空光学窗口68；塞曼减速光和MOT光用耐真空光学窗口70、72；以及光学镜74、76。
光晶格光用耐真空光学窗口64、66是为了使光晶格光入射和出射而设置的。
MOT光用耐真空光学窗口68是为了使MOT装置中使用的3个轴的MOT光中的2个轴的MOT光入射和出射而设置的。
塞曼减速光和MOT光用耐真空光学窗口70、72是为了使塞曼减速光和1个轴的MOT光入射和出射而设置的。
光学镜74、76是为了改变塞曼减速光和1个轴的MOT光的方向而设置的。
另外，在物理封装12中，作为冷却用的部件，设置有：原子炉用冷却器90、塞曼减速器用冷却器92以及MOT装置用冷却器94。
原子炉用冷却器90是冷却原子炉40的水冷装置。原子炉用冷却器90设置在真空腔20外，对原子炉40中的延伸到真空腔20外的散热部进行冷却。原子炉用冷却器90具备作为冷却用的管的金属制的水冷管，通过使作为液体制冷剂的冷却水在内部流通，对真空腔20进行冷却。
塞曼减速器用冷却器92是设置在真空腔20的壁部并对塞曼减速器用线圈44进行冷却的装置。塞曼减速器用冷却器92具备金属制的管道，通过使冷却水在内部流通，带走塞曼减速器用线圈44的线圈中产生的焦耳热。
MOT装置用冷却器94是设置在真空腔20的圆壁部的散热部。在MOT装置用线圈48中，线圈会产生焦耳热，虽然其焦耳热比塞曼减速器用冷却器92中的小(例如是1/10的程度)。因此，MOT装置用冷却器94的金属从MOT装置用线圈48延伸至真空腔20外，向大气中释放热。
另外，在物理封装12中，作为用于校正磁场的部件，设置有：3轴磁场校正线圈96、耐真空电连接器98、冷冻机用独立磁场补偿线圈102、以及原子炉用独立磁场补偿线圈104。
3轴磁场校正线圈96是用于使时钟跃迁空间52中的磁场均匀地归零的线圈。3轴磁场校正线圈96形成为立体形状以校正XYZ这3个轴的方向的磁场。例如，3轴磁场校正线圈96整体上形成为大致圆筒形状。构成3轴磁场校正线圈96的各线圈在各个轴的方向上形成为以时钟跃迁空间52为中心而点对称的形状。
耐真空电连接器98是用于向真空腔20内供应电力的连接器，设置在真空腔20的圆壁部。从耐真空电连接器98向塞曼减速器用线圈44、MOT装置用线圈48以及3轴磁场校正线圈96供应电力。
冷冻机用独立磁场补偿线圈102是用于补偿来自于对低温槽54进行冷却的冷冻机58的漏磁场的线圈。冷冻机58所具备的珀耳帖元件是被流通相对大的电流的大电流设备，产生大的磁场。珀耳帖元件的周围虽然被高导磁率材料遮蔽了磁场，但不能完全遮蔽，一部分磁场会泄漏。因此，冷冻机用独立磁场补偿线圈102被设定为补偿时钟跃迁空间52中的该漏磁场。
原子炉用独立磁场补偿线圈104是用于补偿来自于原子炉40的加热器的漏磁场的线圈。原子炉40的加热器也是大电流设备，尽管有高导磁率材料的遮蔽，漏磁场有时也无法忽略。例如，即使通过无感绕组布线来构成加热器电路，在经由布线终端或绝缘层的布线等当中，实际上有时也会残留感应成分。另外，例如，即使是在用高导磁率材料覆盖原子炉40来实现磁遮蔽的情况下，有时也会存在原子束开口部等实际上无法覆盖的部分。因此，原子炉用独立磁场补偿线圈104被设定为补偿时钟跃迁空间52中的该漏磁场。
以下，说明物理封装12的动作。在物理封装12中，真空腔20的内部所具备的真空泵盒62吸附原子，从而真空腔20的内部被真空化。由此，真空腔20的内部例如成为10-8Pa的程度的真空状态，氮、氧等空气成分的影响被排除。
在原子炉40中，原子源通过被加热器加热而生成原子气体，原子气体逐个穿过细孔，会聚并平移。从而，形成原子束42。原子炉40以使原子束42形成在与Z轴平行的射束轴上的方式设置。此外，在原子炉40中，原子炉40的主体由加热器加热，但原子炉40的主体与支撑它的接头通过热绝缘体而被隔热，而且，连接到物理封装12的接头被原子炉用冷却器90冷却，防止或降低了高温化对物理封装12造成影响。
此外，在使用通过被冷却而产生原子气体的原子源(例如汞)的情况下，通过由冷却机构(例如珀耳帖元件)冷却原子源而产生原子气体，原子气体会聚并平移。从而，形成原子束42。
塞曼减速器用线圈44设置为相对于射束轴而轴对称。在塞曼减速器用线圈44的内部照射有塞曼减速光束82和1个轴的MOT光束84。塞曼减速光束82从塞曼减速光和MOT光用耐真空光学窗口70入射，并被与MOT装置用线圈48相比设置在射束(beam)的下游的光学镜74反射。从而，塞曼减速光束82与原子束42重叠，并且与射束轴大致平行地去往射束轴的上游。在该过程中，由于与磁场的强度成比例的塞曼分裂效应以及多普勒频移效应，原子束42中的原子吸收塞曼减速光，在减速方向上被赋予运动量而减速。塞曼减速光在塞曼减速器用线圈44的上游被放置在射束轴旁边的光学镜76反射，并从塞曼减速光和MOT光用耐真空光学窗口72出射。此外，在塞曼减速器用线圈44中，虽然会产生焦耳热，但会被塞曼减速器用冷却器92冷却，因而防止了高温化。
充分减速后的原子束42到达由塞曼减速器用线圈44的最下游侧的MOT线圈、以及MOT装置用线圈48形成的MOT装置。在MOT装置内，以捕获空间50为中心形成有具有线性空间梯度的磁场。另外，对MOT装置在3个轴的方向上从正侧和负侧照射有MOT光。
Z轴方向的MOT光束84朝向Z轴的负方向照射，进而在塞曼减速光和MOT光用耐真空光学窗口72外被反射，从而也朝向Z轴的正方向照射。剩余的2个轴的MOT光束利用MOT光用耐真空光学窗口68以及省略了图示的光学镜而被照射到MOT装置内。
在MOT装置内，由于磁场梯度，原子束以捕获空间50为中心受到复原力而减速。从而，原子集团被捕获到捕获空间50。此外，捕获空间50的位置的微调能够通过调整3轴磁场校正线圈96的产生磁场的偏移值来进行。另外，MOT装置用线圈48中产生的焦耳热通过MOT装置用冷却器94排出到真空腔20外。
光晶格光束80在X轴上从光晶格光用耐真空光学窗口64朝向光晶格光用耐真空光学窗口66入射。在X轴上设置有具备2个光学镜的光学谐振器46来引起反射。因此，在X轴上，在光学谐振器46的内部形成驻波在X轴方向上绵延而成的光晶格势。原子集团被光晶格势捕获。
通过使波长略微变化，能够使光晶格沿着X轴移动。通过由该移动光晶格形成的移动单元，原子集团被移动至时钟跃迁空间52。其结果是，时钟跃迁空间52从原子束42的射束轴偏离，因此，能够除去高温的原子炉40所发出的黑体辐射的影响。另外，时钟跃迁空间52被低温槽54包围，遮蔽其免受周围的常温的物质发出的黑体辐射。一般来说，由于黑体辐射与物质的绝对温度的4次方成比例，因此，低温槽54所带来的低温化对除去黑体辐射的影响有大的效果。
在时钟跃迁空间52中，对原子照射光频受控的激光，进行时钟跃迁(即成为时钟的基准的原子的共振跃迁)的高精度分光，计测原子固有且不变的频率。从而，实现准确的原子钟。要想提高原子钟的精度，需要排除围绕着原子的扰动，准确读出频率。特别重要的是，除去由原子的热运动导致的多普勒效应所引起的频移。在光晶格钟中，通过利用由激光的干涉产生的光晶格将原子封闭在远比时钟激光的波长小的空间内，来使原子的运动冻结。另一方面，在光晶格内，原子的频率会由于形成光晶格的激光而发生偏离。因此，作为光晶格光束80，通过选择被称为“魔法波长”或者“魔法频率”的特定的波长、频率，来除去光晶格对共振频率造成的影响。
时钟跃迁还受到磁场的影响。由于磁场中的原子会引起与磁场的强度相应的塞曼分裂，因此，无法准确地计测时钟跃迁。因此，在时钟跃迁空间52中，进行磁场的校正，以使磁场均匀化并且使其为零。首先，冷冻机58的珀耳帖元件所致的漏磁场由产生与漏磁场的大小相应的补偿磁场的冷冻机用独立磁场补偿线圈102进行动态补偿。同样地，原子炉40的加热器所致的漏磁场被设定为能够由原子炉用独立磁场补偿线圈104进行动态补偿。此外，关于塞曼减速器用线圈44和MOT装置用线圈48，在计测时钟跃迁的频率的定时，关断电流信号，不通电，使得免受磁场的影响。时钟跃迁空间52的磁场进一步被3轴磁场校正线圈96校正。3轴磁场校正线圈96在各个轴的方向上设置有多个，不仅能够除去磁场的一样的成分，还能够除去在空间上发生变化的成分。
这样一来，在除去了干扰的状态下，由激光促使原子集团进行时钟跃迁。作为时钟跃迁的结果而发出的光被光学系统装置接收，并由控制装置进行分光处理等，求出频率。
以下，详细说明原子束生成装置。
＜实施例1的原子束生成装置＞
参照图3至图5来说明实施例1的原子束生成装置。在图3至图5中示出了作为原子束生成装置的一个例子的原子炉40。图3是原子炉40的截面图。图4是原子炉40的截面图。图5是原子炉40的分解立体图。此外，在图5中示出了原子炉40的仅一部分(例如，盒200和凸缘222)。
原子炉40包含：盒200；以及主体220，其设置盒200。
盒200包含：保持器202、毛细管喷嘴204以及罩206。
保持器202例如是具有圆筒状的形状的构件。在保持器202的内部形成有作为空间的试样室208，在该试样室208内设置作为样本的原子源。这样，原子源被收纳在保持器202内。在保持器202的外表面形成有螺纹槽202a。螺纹槽202a是与形成在后述的外壳226的内周面的螺纹槽226a啮合的槽。如后所述，通过螺纹槽202a与螺纹槽226a啮合，盒200被固定于外壳226。
毛细管喷嘴204是具有比保持器202的直径细的直径的圆筒状的构件。毛细管喷嘴204是设置在保持器202的一端并从该一端延伸的构件。例如，保持器202与毛细管喷嘴204是一体化的构件。试样室208是与毛细管喷嘴204的内部连通的，在试样室208内从原子源产生的原子气体通过毛细管喷嘴204作为原子束42出射到原子炉40的外部。
罩206是通过螺丝可装卸地设置在保持器202的另一端的构件。通过将罩206从保持器202拆卸掉，能够打开试样室208，在试样室208内设置原子源。
作为原子源，例如使用如锶或镱等这样通过进行加热来产生原子气体的原子源。当然，也可以使用它们以外的原子源。
在罩206的表面形成有槽212。槽212例如具有能插入一字螺丝刀的形状。具体来说，槽212是直线状的槽或十字型的槽(例如，2个直线状的槽交叉而成的槽)。
主体220包含：凸缘(flange；法兰)222、热辐射屏蔽件224、外壳226、按钮加热器(button heater)228、罩230、热绝缘性管232、杆234、热辐射屏蔽件236、以及计测保持器202内的试样室208的温度的温度传感器。这些构件在物理封装12内配置于真空的部分(真空侧)。
凸缘222是用于将原子炉40装配到物理封装12的真空凸缘(例如ICF70凸缘)。以凸缘222为界，一侧是真空侧，另一侧是大气侧。也就是说，在凸缘222装配于物理封装12的情况下，上述各构件(热辐射屏蔽件224等)配置在真空侧。
在凸缘222形成有作为在凸缘222的厚度方向上贯通的孔的出入口222a。出入口222a是用于由作为凸缘222的外侧的大气侧向主体220内放入盒200或从主体220内取出盒200的孔，具有比保持器202的直径大的直径。
另外，在凸缘222适当设置供冷却液流动的流路222b、以及能够将真空侧与大气侧电连接的真空气密密封连接器222c、222d。连接器222c是按钮加热器228用的连接器，连接按钮加热器228用的导线的一端。导线的另一端连接到按钮加热器228。连接器222d是连接到温度传感器的连接器。
以凸缘222的位置为基准，从凸缘222侧起按顺序配置有热辐射屏蔽件224、外壳226以及按钮加热器228。
热辐射屏蔽件224例如具有圆筒状的形状，设置在凸缘222。热辐射屏蔽件224例如是包括SUS(不锈钢)的构件。热辐射屏蔽件224与凸缘222的出入口222a的位置相匹配地设置于凸缘222。在筒状的热辐射屏蔽件224的内部形成有作为空间的通路238。通路238是供从出入口222a插入到主体220内的盒200通过的空间。通路238具有与保持器202的外形对应的形状，通路238的大小(例如直径)比保持器202的大小(例如直径)略大。这样，通路238具有能使保持器202插入的形状和大小。盒200通过通路238插入至外壳226，被外壳226支撑。
外壳226是在一侧(热辐射屏蔽件224侧)支撑盒200、在另一侧(热辐射屏蔽件224的相反侧)支撑按钮加热器228的构件。外壳226相当于设置部的一个例子。外壳226例如是包括SUS的构件。外壳226的一侧具有与盒200的保持器202的形状对应的形状(例如圆筒状的形状)，在具有该形状的部分设置保持器202的一部分或全部。在图4所示的例子中，保持器202的一部分设置在外壳226的一侧，被外壳226支撑。
另外，在外壳226的一侧的内表面形成有螺纹槽226a。螺纹槽226a具有与形成在保持器202的外周面的螺纹槽202a啮合的形状。
另外，在外壳226的底部形成有从一侧到另一侧贯通该底部的孔226b。盒200的毛细管喷嘴204插入到该孔226b，贯通外壳226的底部。
按钮加热器228是温度调整机构的一个例子，是加热保持器202内的试样室208的加热机构。在图4所示的例子中，按钮加热器228以不覆盖毛细管喷嘴204的前端的开口部的方式配置在毛细管喷嘴204的前端的周围。从而，与试样室208的温度相比，毛细管喷嘴204的前端侧的温度更高。这样，按钮加热器228的设置位置被确定为使得从毛细管喷嘴204到试样室208形成温度梯度。
另外，以覆盖按钮加热器228的方式设置有罩230。在罩230上，在与外壳226的孔226b的位置对应的位置形成有孔230a。在该孔230a插入毛细管喷嘴204的前端。
在比热辐射屏蔽件224和外壳226靠外侧的位置，从按钮加热器228的设置位置到凸缘222设置有热绝缘性管232和杆234。热绝缘性管232和杆234的一端连接(例如固定)于按钮加热器228的罩230，热绝缘性管232和杆234的另一端连接(例如固定)于凸缘222。热绝缘性管232具有圆筒状的形状，在其内部设置有杆234。热绝缘性管232例如是氧化镁，杆234例如是钢制的构件。利用热绝缘性管232和杆234，能够对加热部分(例如按钮加热器228和罩230)进行机械支撑，另外防止加热部分的热流出到外部。
热辐射屏蔽件236是覆盖热辐射屏蔽件224、外壳226、按钮加热器228、罩230、热绝缘性管232以及杆234的构件。热辐射屏蔽件236例如是包括铝的构件。在热辐射屏蔽件236的底部，在与外壳226的孔226b和罩230的孔230a对应的位置，也就是说，在与设置于外壳226的盒200的毛细管喷嘴204的前端对应的位置形成有贯通该底部的孔236a。
另外，在凸缘222的大气侧(即，与设置热辐射屏蔽件224等的真空侧相反的一侧)设置凸缘240(例如，ICF34凸缘)。凸缘240以覆盖凸缘222的出入口222a的方式装配在凸缘222的大气侧。通过将凸缘240装配于凸缘222，出入口222a被堵塞。
在凸缘240的一个面(即，与凸缘222相对的面)固定有具有柱状的形状的杆244。在该杆244的前端固定有具有圆盘状的形状的热辐射屏蔽件242。热辐射屏蔽件242的直径小于出入口222a的直径和通路238的直径。热辐射屏蔽件242和杆244例如是包括SUS的构件。
以下，说明将盒200设置到原子炉40的主体220时的作业。
在原子炉40的主体220装配于物理封装12的状态下，使原子炉40的真空侧返回至大气，将凸缘240从凸缘222拆卸掉。从而，通路238内经由出入口222a暴露于大气。
接下来，将在试样室208内收纳有原子源的盒200经由出入口222a插入到通路238内，并通过通路238插入至外壳226。例如，将一字螺丝刀抵于盒200的槽212，一边利用一字螺丝刀使盒200旋转一边将盒200插入至外壳226。通过该旋转，形成在保持器202的外周面的螺纹槽202a与形成在外壳226的内周面的螺纹槽226a啮合，从而，盒200固定于外壳226，被外壳226支撑。
盒200的毛细管喷嘴204贯通外壳226的孔226b，进而被插入到按钮加热器228的罩230的孔230a中。从而，毛细管喷嘴204的前端被设置在与热辐射屏蔽件236的孔236a对应的位置。
接下来，将凸缘240装配到凸缘222。从而，出入口222a被凸缘240堵塞。通过将物理封装12内设为真空，通路238和试样室208内被维持为真空。
收纳在试样室208内的原子源被按钮加热器228加热，从而从原子源产生原子气体。原子气体在毛细管喷嘴204内穿过，会聚并平移，从热辐射屏蔽件236的孔236a出射到作为原子炉40的外部的真空侧。从而，形成原子束42(参照图2)。
由于按钮加热器228设置在毛细管喷嘴204的前端的周围，因此，毛细管喷嘴204的前端的温度比试样室208内的温度高。这样，能够抑制或防止在试样室208内产生的原子气体吸附到毛细管喷嘴204内。
在从原子炉40的主体220拆卸盒200的情况下，使原子炉40的真空部返回至大气，将凸缘240从凸缘222拆卸掉。接下来，将一字螺丝刀从出入口222a插入到通路238内，抵于盒200的槽212并使其旋转，从而使盒200旋转，从出入口222a取出盒200。
通过上述作业，能进行原子源的更换等。盒200是与构成原子炉40的主体220的部件独立的部件。因此，在将原子炉40的主体220装配到物理封装12后，仅通过将设置在大气侧的凸缘240拆卸掉，就能向主体220放入盒200或从主体220取出盒200。也就是说，无需将凸缘222从物理封装12拆卸掉并将主体220从物理封装12拆卸掉，就能进行原子源的更换等。由于无需将凸缘222从物理封装12拆卸掉，因此，能通过焊接等将凸缘222固定于物理封装12，其结果是，有利于原子炉40的小型化、低成本化和量产化。
此外，按钮加热器228的隔热性能除了依赖于各热辐射屏蔽件的防止热流出的效果之外，还依赖于将高温侧与室温侧相连的热绝缘性管232和杆234的热传导率、直径以及长度。例如，各构件被设计为，使热绝缘性管232和杆234中支撑加热部分的部分与室温侧分离，并尽可能延长它们的长度。
保持器202的外周面和外壳226的内周面也可以被施以银或钼等金属的镀敷。例如，螺纹槽202a、226a被施以镀敷。从而，即使保持器202和外壳226被按钮加热器228加热，也能够使盒200顺畅地旋转而装配到外壳226或从外壳226拆卸。
此外，在上述的实施例1中，说明了使用按钮加热器228作为温度调整机构、使用通过进行加热来产生原子气体的原子源(例如，锶或镱等)作为原子源的情况。作为与此不同的例子，也可以是使用珀耳帖元件等冷却机构作为温度调整机构，使用通过进行冷却来产生原子气体的原子源(例如汞等)作为原子源。在这种情况下，也能通过上述作业来更换原子源。
＜实施例2的原子束生成装置＞
参照图6和图7来说明实施例2的原子束生成装置。在图6和图7中示出了作为原子束生成装置的一个例子的原子炉40A。图6是原子炉40A的截面图。图7是原子炉40A的截面图。在实施例2中，原子炉40A代替原子炉40，被设置于物理封装12。
原子炉40A包含：盒260；以及主体220A，其设置盒260。在实施例2中，使用盒260来代替实施例1的盒200，使用主体220A来代替实施例1的主体220。
主体220A包含外壳250来代替实施例1的外壳226。主体220A除了外壳250之外，具有与实施例1的主体220的构成相同的构成。此外，在外壳250的底部，与外壳226的孔226b同样地形成有孔250b。
盒260包含保持器262和毛细管喷嘴264。
与实施例1同样地，在保持器262的内部形成有作为空间的试样室266，在该试样室266内设置作为样本的原子源。
与实施例1同样地，毛细管喷嘴264设置在保持器262的一端。在实施例2中，保持器262的外表面的一部分的面262a朝向毛细管喷嘴264的设置位置形成为锥形。与保持器262的外周面的形状对应地，设置保持器262的外壳250的内周面250a形成为锥形。考虑到机械加工精度，这些面优选形成为锥形，但与实施例1同样地，保持器262的面262a和外壳250的内周面250a当然也可以不形成为锥形。
在实施例2中，使用将设置于外壳250的盒260从出入口222a侧推压到外壳250侧的弹性机构。例如，弹性机构通过使用螺旋弹簧等弹簧来将盒260推压到外壳250侧，将盒260压按于外壳250并将盒260固定于外壳250。以下，说明弹性机构。
弹性机构例如由螺旋弹簧270、柱塞272以及凸缘278构成。
柱塞272包含：杆272a；以及圆盘部272b，其固定于该杆272a的一端，具有圆盘状的形状。圆盘部272b是热辐射屏蔽件，是被压按到保持器262的底面262b的构件。在杆272a的另一端配置收纳到形成于凸缘278的槽内的螺旋弹簧270。
以下，说明将盒260设置到原子炉40A的主体220A时的作业。
在原子炉40A的主体220A装配于物理封装12的状态下，使原子炉40A的真空侧返回至大气，将凸缘278从凸缘222拆卸掉。
接下来，将在试样室266内收纳有作为原子源的样本的盒260经由出入口222a插入到通路238内。另外，在螺旋弹簧270收纳于凸缘278的槽内、杆272a的另一端插入到该槽内的状态下，将凸缘278装配到凸缘222。从而，柱塞272的圆盘部272b与盒260的保持器262的底面262b接触，进而，利用螺旋弹簧270的弹力，圆盘部272b被压按于保持器262的底面262b。利用该弹力，盒260被压按向外壳250侧，并固定于外壳250。
此外，当暴露于高温时，螺旋弹簧270的自然长度可能会缩短，因此，螺旋弹簧270优选尽可能装设在能维持室温的部位。
保持器262被按钮加热器228加热，柱塞272的圆盘部272b与该被加热的保持器262的底面262b接触。为了尽可能减少从保持器262向柱塞272的热流入，优选圆盘部272b与保持器262的底面262b的接触面积小。例如，可以将柱塞272构成为，在圆盘部272b中与底面262b接触的面上设置3个突起部，这3个突起部与底面262b接触。通过像这样减少接点的数量，接触面积减小，因此，能够减少从保持器262向柱塞272的热流量。
在实施例2中，与实施例1同样地，无需将凸缘222从物理封装12拆卸掉并将主体220A从物理封装12拆卸掉，就能进行原子源的更换等。
另外，也可以使用珀耳帖元件等冷却机构作为温度调整机构，使用通过进行冷却来产生原子气体的原子源作为原子源。在这种情况下，也无需将主体220A从物理封装12拆卸掉，就能够进行原子源的更换等。
在上述的实施例1、2的原子炉中，对在向按钮加热器228通以9W的电力后变为稳定状态时的原子炉的温度分布进行了模拟。作为边界条件，设为在凸缘222侧面卷绕有冷却水的配管，凸缘222被维持为室温。由于热绝缘性管或各热辐射屏蔽件发挥功能，在外壳或试样室中，得以在期望的温度下达成了热梯度小的一样的高温空间。
另外，对在与原子炉的长度方向的轴(图2中的Z轴)正交的方向上被施加了地球表面的重力的8倍的力时的原子炉的位移量进行了模拟。假如位移大，则原子束会弯曲，可能无法向期望的方向和位置出射原子束。根据模拟的结果能够确认，即使是在与Z轴正交的方向被加以上述力的情况下，由于热绝缘性管232或杆234等的强度，位移量也停留在1μ米以下，在原子炉的使用上没有问题。
＜实施例3的原子束生成装置＞
参照图8和图9来说明实施例3的原子束生成装置。在图8和图9中示出了原子束生成装置的一个例子。图8是原子束生成装置40B的截面图。图9是原子束生成装置40B的截面图。在实施例3中，原子炉40代替原子束生成装置40B，被设置于物理封装12。
原子束生成装置40B包含：与实施例1相同的盒200；以及主体220B，其设置盒200。
主体220B包含外壳226B来代替实施例1的外壳226。在实施例1中，在主体220设置有按钮加热器228，而在实施例3中，在主体220设置有冷却装置300来代替按钮加热器228。另外，热联接构件302从外壳226B延伸到冷却装置300，外壳226B与冷却装置300由热联接构件302连接。从而，外壳226B经由热联接构件302被冷却装置300冷却。主体220B除了外壳226B和冷却装置300之外，具有与实施例1的主体220的构成相同的构成。
与实施例1同样地，在盒200的保持器202的内部形成有作为空间的试样室208，在该试样室208内设置作为样本的原子源。在实施例3中，例如，汞原子(例如液体的汞)作为原子源设置在试样室208内。
在实施例1中，热从按钮加热器228经由外壳226或保持器流向原子源，原子源被加热。在实施例3中，由冷却装置300经由外壳226或热联接构件302从原子源吸热，原子源被冷却。
例如，汞原子与前述的锶原子或镱原子相比，由黑体辐射带来的影响小，因此有望实现光晶格钟的高精度化。汞的熔点低至摄氏-40度，在常压室温时为液体。另外，即使在真空下，室温时的蒸气压也比较高。因此，在使用汞作为原子源的情况下，在真空下，为了将从原子束生成装置40B出射的原子流量抑制为适量，优选冷却并固化原子源，使蒸气压下降。
原子源能够简便地装卸，运转时能够降低原子源的温度，实施例3适合作为如汞原子这样的室温时蒸气压高的原子的原子束生成装置。
冷却装置300的一个具体例子是珀耳帖元件。珀耳帖元件通过使电流流过构成的两种以上的金属的接合部，促进热从接合面的一个面向相反面流动，其结果是，能够冷却与单面接触的物体。具体来说，通过将珀耳帖元件的冷却面连接到热联接构件302，将另一个面连接到凸缘222，能够经由热联接构件302和外壳226B冷却原子源。电流经由连接器来供应。在凸缘222所具备的流路222b中流动有冷却水，能够对珀耳帖元件的发热进行排热。优选珀耳帖元件的冷却能力高到能够经由热联接构件302将整个外壳226B冷却的程度。另外，即使在远离珀耳帖元件的毛细管喷嘴204处冷却有些不充分，只要是连靠近珀耳帖元件的原子源都能够冷却，能够适当地抑制原子源的蒸气压，就也会抑制原子源的不必要的消耗，且不用担心毛细管喷嘴204被堵塞，而不会成为问题。
优选外壳226B与盒200的保持器202的热接触在对原子源进行冷却的情况下比对原子源进行加热的情况下更强。这是因为，在高温下，能够期待由比较大的热辐射带来的热传导，但在低温下，无法期待热辐射，经由接触面的热传导占支配地位。因此，例如若是螺纹式的接触，则与普通螺纹相比，优选如细牙螺纹等那样增大接触面积的连结。另外，例如若是实施例2那样的面接触和使用弹性弹簧的接触，则优选强连结，诸如使面的表面粗糙度变细、增强弹簧常数等。
在原子束生成装置40B中将汞当作原子源的情况下，要注意的一点是，将其量设为适量，以使得容纳在盒200的试样室208的处于液体的汞不堵塞毛细管喷嘴204。另外，在盒200的装卸作业或盒200的保管时等，需要注意盒200的姿势，例如将毛细管喷嘴204朝上进行取放等。
＜盒200、260的管理方法＞
以下，说明盒200、260的管理方法。以下，作为一个例子，说明盒260的管理方法，但盒200也能通过同样的方法来管理。
参照图10来说明盒260的管理方法。图10是盒260的立体图。
在使用锶等作为原子源的情况下，当原子源长时间暴露在大气下时，会氧化、劣化。为了防止这一情况，将原子源填充到盒260的保持器262内的试样室266，关闭保持器262的底盖，将盒260收纳在玻璃管280内。玻璃管280内被抽真空。抽真空后，也可以用惰性气体对玻璃管280内进行吹扫。此外，也可以将盒260收纳于使用了塑料袋等的真空袋等而不是玻璃管280中。这样，收纳有原子源的盒260自身被保管在真空中或惰性气体气氛中。
此外，盒260未设想被重复使用的情况，是以一次性使用为前提的。构成盒260的部件一般比构成主体220A的部件廉价。从制作产品的观点或维护的观点出发，永久使用由昂贵且加工困难的部件构成的主体220A、将要消耗的原子源与作为廉价的部件的盒260一同更换是有优势的。
在使用盒260的情况下，在光晶格钟10的准备完成的阶段，将凸缘278从凸缘222拆卸掉，将盒260从玻璃管280中取出，并将该盒260搭载到原子炉40A的主体220A，将凸缘278装配到凸缘222，开始物理封装12的抽真空。
如上所述，由于收纳原子源的盒260自身被保管在真空中或惰性气体气氛中，因此，能抑制或防止原子源的氧化。
另外，也可以是，毛细管喷嘴264被密封材料282封住，密封材料282是通过被按钮加热器228加热而蒸发的材料。例如，通过在毛细管喷嘴264内填充密封材料282，毛细管喷嘴264被封住。
作为密封材料282，例如使用铟。当然，只要是通过被按钮加热器228加热而蒸发的材料即可，铟以外的材料也可以用作密封材料282。
通过利用密封材料282封住毛细管喷嘴264，保持器262内的试样室266暴露于大气的可能性变得更低，其结果是，能抑制或防止原子源的氧化。
在光晶格钟10启动时，如果对按钮加热器228通电，则密封材料282会由于按钮加热器228的加热而蒸发，从原子源产生的原子气体会通过毛细管喷嘴264。
在以上的说明中，举了光晶格钟作为例子。但是，本领域技术人员也能将本实施方式的技术应用于光晶格钟以外。具体来说，也能应用于光晶格钟以外的原子钟或者是作为使用了原子的干涉仪的原子干涉仪(atom interferometer)。例如，也可以构成包含本实施方式的原子束生成装置和真空腔的原子钟用的物理封装或者原子干涉仪用的物理封装。而且，本实施方式也能应用于针对原子或离子化的原子的各种量子信息处理设备。量子信息处理设备是指使用原子或光的量子状态来进行计测、传感以及信息处理的装置，除了原子钟、原子干涉仪之外，还能够例示出磁场仪、电场仪、量子计算机、量子模拟器、量子中继器等。在量子信息处理设备的物理封装中，通过使用本实施方式的技术，与光晶格钟的物理封装同样地，能够达成小型化或便携化。此外，需要注意的是，在这样的设备中，时钟跃迁空间有时不是被当作以时钟计测为目的的空间，而是仅仅被当作引起时钟跃迁分光的空间。
在这些设备中，通过使用本实施方式的原子束生成装置，不用将真空容器的内部分解，就能以非常简便的作业来进行原子源的更换等。另外，能实现这些设备的小型化和便携化。
在以上的说明中，为了容易理解，示出了具体的方案。但是，这些是例示出了实施方式，还可以采用其他各种实施方式。
附图标记说明
10光晶格钟，12物理封装，40、40A原子炉，200、260盒，202、262保持器，204、264毛细管喷嘴，208、266试样室，220、220A主体，226、250外壳，228按钮加热器，270螺旋弹簧，272柱塞。
Claims (15)
1.一种原子束生成装置，其特征在于，
包含：
盒，其包含收纳原子源的保持器；以及
主体，其设置所述盒，
所述主体包含：
设置部，其设置所述盒；
温度调整机构，其对收纳于设置在所述设置部的所述盒的所述原子源的温度进行调整；
出入口，其设置在作为所述主体的外部的大气侧，用于向所述主体放入所述盒或从所述主体取出所述盒；以及
通路，其从所述出入口至所述设置部，
使通过由所述温度调整机构调整所述原子源的温度而从所述原子源产生的原子气体作为原子束从所述主体出射到作为所述主体的外部的真空侧。
2.根据权利要求1所述的原子束生成装置，其特征在于，
还包含弹性机构，所述弹性机构将设置在所述设置部的所述盒从所述出入口侧推压到所述设置部侧。
3.根据权利要求2所述的原子束生成装置，其特征在于，
所述弹性机构利用弹簧的弹力将所述盒推压到所述设置部侧。
4.根据权利要求2或权利要求3所述的原子束生成装置，其特征在于，
所述保持器的外表面朝向所述保持器的前端具有锥形的形状，
所述设置部中设置所述盒的面具有与所述保持器的外周面的形状对应的锥形的形状。
5.根据权利要求1所述的原子束生成装置，其特征在于，
在所述设置部中设置所述盒的面形成有螺纹槽，
在所述保持器的外表面形成有与所述设置部的螺纹槽啮合的螺纹槽。
6.根据权利要求1至权利要求5中的任意一项所述的原子束生成装置，其特征在于，
所述盒还包含与所述保持器一体化的喷嘴，
从所述原子源产生的原子气体通过所述喷嘴内出射到真空侧。
7.根据权利要求6所述的原子束生成装置，其特征在于，
所述温度调整机构设置在所述喷嘴的前端的周围。
8.根据权利要求6或权利要求7所述的原子束生成装置，其特征在于，
所述原子源是通过被加热而产生原子气体的原子源，
所述温度调整机构是加热所述原子源的加热器，
所述喷嘴是被密封材料封住的，所述密封材料是通过被所述加热器加热而蒸发的材料。
9.根据权利要求1至权利要求7中的任意一项所述的原子束生成装置，其特征在于，
所述原子源是通过被冷却而产生原子气体的原子源，
所述温度调整机构是冷却所述原子源的冷却机构。
10.一种物理封装，其特征在于，包含：
权利要求1至权利要求9中的任意一项所述的原子束生成装置；以及
真空腔，其包围配置原子的时钟跃迁空间。
11.一种光晶格钟用物理封装，其特征在于，
包含权利要求10所述的物理封装。
12.一种原子钟用物理封装，其特征在于，
包含权利要求10所述的物理封装。
13.一种原子干涉仪用物理封装，其特征在于，
包含权利要求10所述的物理封装。
14.一种针对原子或离子化的原子的量子信息处理设备用物理封装，其特征在于，
包含权利要求10所述的物理封装。
15.一种物理封装系统，其特征在于，
包含权利要求10所述的物理封装。
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