DE102021212479A1 - Vapor cell, sensor with vapor cell and method of manufacturing a vapor cell - Google Patents

Vapor cell, sensor with vapor cell and method of manufacturing a vapor cell Download PDF

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DE102021212479A1 DE102021212479.8A DE102021212479A DE102021212479A1 DE 102021212479 A1 DE102021212479 A1 DE 102021212479A1 DE 102021212479 A DE102021212479 A DE 102021212479A DE 102021212479 A1 DE102021212479 A1 DE 102021212479A1
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Dampfzelle aufweisend ein Substrat mit einer Substratebene, wobei in dem Substrat ein Substratboden und eine sich vom Substratboden erstreckende, einen Dampfzellenhohlraum ausbildende Substratwand gebildet sind, wobei die Substratwand wenigstens zwei Öffnungen zum Durchstrahlen mit Licht aufweist, und eine Glasabdeckung zum Einschließen des Dampfzellenhohlraums. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Dampfzelle und einen Sensor mit einer solchen Dampfzelle, einer Lichtquellenanordnung zum Einstrahlen von Licht in eine der wenigstens zwei Öffnungen in der Substratwand und eine Photodetektoranordnung zum Empfangen von Licht aus einer anderen der wenigstens zwei Öffnungen in der Substratwand.The invention relates to a vapor cell having a substrate with a substrate plane, a substrate base and a substrate wall extending from the substrate base and forming a vapor cell cavity being formed in the substrate, the substrate wall having at least two openings for light to shine through, and a glass cover for enclosing the vapor cell cavity. The invention further relates to a method for producing such a vapor cell and a sensor with such a vapor cell, a light source arrangement for radiating light into one of the at least two openings in the substrate wall and a photodetector arrangement for receiving light from another of the at least two openings in the substrate wall.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dampfzelle, einen Sensor mit einer solchen Dampfzelle und ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Dampfzelle.The present invention relates to a vapor cell, a sensor with such a vapor cell and a method for producing such a vapor cell.

Hintergrund der ErfindungBackground of the Invention

Man kann Quantensensoren unter anderem für Atom-Uhren, -Magnetometer, - Gyroskope, -Quantenspeicher, -Lichtquellen, -Präzisionsmessgeräte und - Bildgebung verwenden. Diese Quantensensoren beruhen auf der präzisen Kontrolle eines präparierten atomaren Gases in einem abgeschlossenen Probenvolumen. Dieses Probenvolumen kann durch Dampfzellen realisiert werden. In diesen können Alkaliatome wie Kalium (K), Cäsium (Cs) oder Rubidium (Rb) gasförmig vorliegen und unter einem definierten Druck stehen.Quantum sensors can be used for atomic clocks, magnetometers, gyroscopes, quantum memories, light sources, precision measuring devices and imaging, among other things. These quantum sensors are based on the precise control of a prepared atomic gas in a closed sample volume. This sample volume can be realized by steam cells. In these, alkali atoms such as potassium (K), cesium (Cs) or rubidium (Rb) can be present in gaseous form and under a defined pressure.

CN 108 844 532 A offenbart ein Mikro-Miniatur-NMR-Gyroskop. Es weist eine 2-Fenster-Atomgaskammer auf, die mittels MEMS-Technologie hergestellt ist. Die zwei Glasfenster sind derart angeordnet, dass eine Fensterebene in den beiden längeren Erstreckungsrichtungen angeordnet ist. Ein Normalenvektor der beiden Fensterebenen erstreckt sich in der kürzesten Erstreckungsrichtung. Zwischen den beiden Glasfensterebenen befindet sich eine Waferebene, die einen geätzten Mittenbereich bildet, der von Kammerwänden in Richtung der Waferebene umgrenzt ist. Wenn Licht den Mittenbereich der Waferebene passieren soll, ist dies nur in Richtung des Normalenvektors von einer Glasfensterebene zur anderen Glasfensterebene möglich. Dadurch ist eine Erstreckung eines Lichtstrahls im Mittenbereich zwischen den Kammerwänden sehr kurz. Die Strecke, die ein Lichtstrahl einem Gasvolumen ausgesetzt ist, ist entsprechend kurz. CN 108 844 532 A discloses a micro-miniature NMR gyroscope. It features a 2-window nuclear gas chamber manufactured using MEMS technology. The two glass windows are arranged in such a way that a window plane is arranged in the two longer directions of extension. A normal vector of the two window planes extends in the shortest extension direction. A wafer plane is located between the two glass window planes, which forms an etched central area which is bounded by chamber walls in the direction of the wafer plane. If light is to pass through the central area of the wafer plane, this is only possible in the direction of the normal vector from one glass window plane to the other glass window plane. As a result, an extension of a light beam in the center area between the chamber walls is very short. The distance that a light beam is exposed to a volume of gas is correspondingly short.

US 2005/0 046 851 A1 offenbart eine Dampfzelle, die einen verlängerten Durchgang eines Lichtstrahls erlaubt. Jedoch ist diese Dampfelle keine MEMS-Dampfzelle und dementsprechend kompliziert und kostenintensiv in der Herstellung. US 2005/0 046 851 A1 discloses a vapor cell that allows prolonged passage of a light beam. However, this vapor cell is not a MEMS vapor cell and is accordingly complicated and expensive to manufacture.

Die DE 10 2019 219 061 A1 offenbart eine Möglichkeit zur Messung von drei Rotationsrichtungen mittels eines NMR-Gyroskops.The DE 10 2019 219 061 A1 discloses a way of measuring three directions of rotation using an NMR gyroscope.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention

Erfindungsgemäß werden eine Dampfzelle, ein Sensor mit einer solchen Dampfzelle und ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Dampfzelle mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.According to the invention, a steam cell, a sensor with such a steam cell and a method for producing such a steam cell with the features of the independent patent claims are proposed. Advantageous configurations are the subject of the dependent claims and the following description.

Im Einzelnen weist die erfindungsgemäße Dampfzelle ein Substrat, insbesondere Silizium-Substrat, mit einer Substratebene auf, wobei in dem Substrat ein Substratboden und eine sich vom Substratboden erstreckende, einen Dampfzellenhohlraum ausbildende Substratwand gebildet sind, wobei die Substratwand wenigstens zwei Öffnungen zum Durchstrahlen mit Licht aufweist. Zusätzlich weist die Dampfzelle eine Glasabdeckung zum Einschließen des Dampfzellenhohlraums auf, die vorzugsweise durch ein Glas-Reflow-Verfahren, d.h. ein thermisches Erweichen und „Fließen“ des Glases, gebildet ist. Als Glas eignet sich dafür vorzugsweise Borosilikatglas, Phosphorsilikatglas oder Borphosphorsilikatglas.In detail, the vapor cell according to the invention has a substrate, in particular a silicon substrate, with a substrate plane, with a substrate base and a substrate wall extending from the substrate base and forming a vapor cell cavity being formed in the substrate, the substrate wall having at least two openings for light to pass through . In addition, the vapor cell includes a glass cover for enclosing the vapor cell cavity, which is preferably formed by a glass reflow process, i.e., thermally softening and "flowing" the glass. Borosilicate glass, phosphorus silicate glass or borophosphorus silicate glass is preferably suitable as the glass.

Dadurch lassen sich die vorteilhaften und erprobten Herstellungsmöglichkeiten von Wafer- bzw. Halbleiterstrukturen mit den optischen Vorteilen einer Glasschicht für die Durchlässigkeit von Licht verbinden.As a result, the advantageous and tried-and-tested production options for wafer or semiconductor structures can be combined with the optical advantages of a glass layer for light transmission.

Durch das Reflow-Verfahren umgibt die Glasabdeckung die Substratwand (bzw. schließt diese ein) und verbindet sich mit dem Substratboden. Es wird also ein gasdichtes Volumen gebildet. Insbesondere lassen sich auch in Bezug auf die Substratebene schräge Glaswände (und nicht nur parallele) herstellen, so dass eine Durchstrahlung der Dampfzelle parallel zur Substratebene möglich wird. Dazu weist die Substratwand die wenigstens zwei Öffnung auf, die jedoch auch innerhalb des von der Glasabdeckung eingeschlossen Volumens liegen. Insbesondere kann die Glasabdeckung mit der Substratebene einen Winkel kleiner 90° und/oder größer 45° einschließen. Schräge Glaswände verhindern auch ein Rückstrahlen von Anregungslicht, üblicherweise Laserlicht, in die Lichtquelle und eine daraus resultierende Beschädigung der Lichtquelle.Due to the reflow process, the glass cover surrounds (or encloses) the substrate wall and connects to the substrate base. A gas-tight volume is thus formed. In particular, inclined glass walls (and not just parallel ones) can also be produced in relation to the substrate plane, so that radiation through the vapor cell is possible parallel to the substrate plane. For this purpose, the substrate wall has the at least two openings, which, however, also lie within the volume enclosed by the glass cover. In particular, the glass cover can enclose an angle of less than 90° and/or greater than 45° with the substrate plane. Sloping glass walls also prevent excitation light, usually laser light, from reflecting back into the light source and resulting damage to the light source.

Bei herkömmlichen Dampfzellen mit Glasböden und Glasdeckeln ist nur eine Durchstrahlung senkrecht zur Substratebene möglich, so dass die Wechselwirkungslänge sehr klein ist. Bei der Erfindung ist die Wechselwirkungslänge nur durch die „horizontale“ Ausdehnung der Dampfzelle begrenzt, die mehr oder weniger beliebig groß gewählt werden kann. Um, insbesondere bei großer Ausdehnung, ein Eindringen des erweichten Glases in die Dampfzelle beim Reflow-Verfahren zu verhindern, können Stützstrukturen, wie z.B. Säulen, horizontale Balken o.ä., in der Dampfzelle ausgebildet sein.In conventional vapor cells with glass bottoms and glass lids, only radiation perpendicular to the substrate plane is possible, so that the interaction length is very small. In the case of the invention, the interaction length is limited only by the “horizontal” expansion of the vapor cell, which can be chosen more or less as large as desired. In order to prevent the softened glass from penetrating into the vapor cell during the reflow process, particularly in the case of large expansions, supporting structures such as columns, horizontal bars or the like can be formed in the vapor cell.

Vorzugsweise ist die Glasabdeckung (vor dem Erhitzen) auf die Substratwand gebondet. Damit kann eine noch bessere Abdichtung erzielt werden.Preferably the glass cover is bonded (prior to heating) to the substrate wall. An even better seal can thus be achieved.

Um eine größtmögliche Wechselwirkungslänge zu erzielen, weist die Substratwand vorzugsweise zwei ein Paar bildende Öffnungen zum Durchstrahlen mit Licht auf, die so in der Substratwand platziert sind, dass sie einen größtmöglichen Abstand voneinander aufweisen. Verläuft die Substratwand zylinderförmig, befinden sich die beiden Öffnungen eines Paars gegenüberliegend an einem Durchmesser, d.h. die Verbindungsgerade des Paares ist ein Durchmesser. Es versteht sich, dass die Substratwand auch polygonal, z.B. rechteckig, oder elliptisch oder in anderer beliebiger Form verlaufen kann.In order to achieve the greatest possible interaction length, the substrate wall preferably has have two pair of openings for light transmission, which are placed in the substrate wall so that they are as far away from each other as possible. If the substrate wall is cylindrical, the two openings of a pair are located opposite one another at a diameter, ie the straight line connecting the pair is a diameter. It goes without saying that the substrate wall can also run polygonally, for example rectangularly, or elliptically or in any other shape.

Um eine Messung mehrerer Richtungen möglich zu machen, weist die Substratwand vorzugsweise zwei solche Paare von Öffnungen zum Durchstrahlen mit Licht auf. Die Verbindungsgeraden der zwei Paare stehen dann in bevorzugter Ausgestaltung zweckmäßigerweise senkrecht aufeinander.In order to make it possible to measure in several directions, the substrate wall preferably has two such pairs of openings for the passage of light. In a preferred embodiment, the straight lines connecting the two pairs are then expediently perpendicular to one another.

Zur Bildung eines Sensors enthält die Dampfzelle vorzugsweise ein Edelgas und Alkalimetall. Das Edelgas kann insbesondere Xenon, Helium, Krypton oder Neon oder ein spezielles Isotopengemisch der Gase sein, zum Beispiel Xe-129 und Xe-131. Auch eine Edelgasmischung mit speziell eingestelltem Isotopengemisch von zum Beispiel Xenon mit mindestens einem anderen Gas wie z.B. Helium, Neon oder Krypton ist denkbar. Auch die Befüllung mit weiteren Gasen ist denkbar. Insbesondere Stickstoff ist als weiteres Füllgas für NMR-Gyroskop-Dampfzellen vorteilhaft. Dieser dient als Puffergas und sorgt dafür, dass die Alkalimetall-Atome und die Edelgas-Atome nicht durch Wandstöße ihre Spin-Polarisation verlieren. Bevorzugt ist das Alkalimetall Rubidium. Dies ist besonders vorteilhaft, da es bei etwa 110 bis 120° C gasförmig ist und Rubidium-Elektronenspins gut mit Xenon-Kernspins koppeln.The vapor cell preferably contains an inert gas and alkali metal to form a sensor. In particular, the noble gas can be xenon, helium, krypton or neon or a special isotope mixture of the gases, for example Xe-129 and Xe-131. A noble gas mixture with a specially adjusted isotope mixture of, for example, xenon with at least one other gas such as helium, neon or krypton is also conceivable. Filling with other gases is also conceivable. Nitrogen in particular is advantageous as a further filling gas for NMR gyroscope vapor cells. This serves as a buffer gas and ensures that the alkali metal atoms and the noble gas atoms do not lose their spin polarization due to wall collisions. The alkali metal is preferably rubidium. This is particularly advantageous as it is gaseous at around 110 to 120°C and rubidium electron spins couple well with xenon nuclear spins.

Ein erfindungsgemäßer Sensor weist eine erfindungsgemäße Dampfzelle, eine Lichtquellenanordnung zum Einstrahlen von Licht, insbesondere Pump- bzw. Anregungslicht und/oder Proben- bzw. Auswertelicht, in eine der wenigstens zwei Öffnungen in der Substratwand, und eine Photodetektoranordnung zum Empfangen von Licht aus einer anderen der wenigstens zwei Öffnungen in der Substratwand auf. Damit wird ein kompakter und robuster und insbesondere einfach herzustellender Sensor vorgestellt. Ein solcher Sensor kann insbesondere ein NMR-Gyroskop oder ein Zeitsensor sein.A sensor according to the invention has a vapor cell according to the invention, a light source arrangement for radiating light, in particular pump or excitation light and/or sample or evaluation light, into one of the at least two openings in the substrate wall, and a photodetector arrangement for receiving light from another of the at least two openings in the substrate wall. A compact and robust sensor that is particularly easy to produce is thus presented. Such a sensor can in particular be an NMR gyroscope or a time sensor.

Vorzugsweise sind Lichtquellenanordnung und Photodetektoranordnung auf einem gemeinsamen Sensorsubstrat angeordnet und können so einen Elektronikteil des Sensors bilden. Auf dem gemeinsamen Sensorsubstrat können auch alle weiteren nötigen elektrischen Bauteile zur Kontaktierung (insbesondere auch durch das Sensorsubstrat hindurch mittels elektrischer Durchführungen), Stromversorgung usw. angeordnet werden. Auch optische Bauteile z.B. zur Strahlformung oder Strahlumlenkung, wie z.B. Polarisationsfilter, Spiegel, Prismen, Linsen, Blenden usw. können dort einfach platziert werden. So können einerseits eine Vielzahl von Dampfzellen und andererseits eine Vielzahl von Elektronikteilen separat hergestellt und dann einfach zu einem Sensor zusammengefügt werden.The light source arrangement and the photodetector arrangement are preferably arranged on a common sensor substrate and can thus form an electronic part of the sensor. All other necessary electrical components for contacting (in particular also through the sensor substrate by means of electrical feedthroughs), power supply, etc. can also be arranged on the common sensor substrate. Optical components, e.g. for beam shaping or beam deflection, such as polarization filters, mirrors, prisms, lenses, screens, etc. can also be easily placed there. On the one hand, a large number of vapor cells and, on the other hand, a large number of electronic parts can be manufactured separately and then simply assembled to form a sensor.

Bevorzugt liegt im Detektionspfad ein polarisationstrennendes Element wie ein Wollaston-Prisma mit zwei Detektoren. Auf diese Weise können Intensitäten für zueinander orthogonal liegende Polarisationsrichtungen ermittelt werden.A polarization-separating element such as a Wollaston prism with two detectors is preferably located in the detection path. Intensities for mutually orthogonal polarization directions can be determined in this way.

Vorzugsweise ist der Elektronikteil in einer Einkapselung eingeschlossen, welche vorzugsweise gasdicht ist, so dass dort insbesondere eine erwünschte Atmosphäre, z.B. Schutzgasatmosphäre (mit Edelgas und/oder Stickstoff usw.), herrschen kann. Die Einkapselung kann zumindest teilweise durch Substratwände und/oder die Glasabdeckung und/oder weitere Dichtungselemente wie z.B. Kunststoff oder Kunstharz gebildet sein.The electronics part is preferably enclosed in an encapsulation, which is preferably gas-tight, so that in particular a desired atmosphere, e.g. protective gas atmosphere (with inert gas and/or nitrogen, etc.), can prevail there. The encapsulation can be at least partially formed by substrate walls and/or the glass cover and/or other sealing elements such as plastic or synthetic resin.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.Further advantages and refinements of the invention result from the description and the attached drawing.

Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.The invention is shown schematically in the drawings using an exemplary embodiment and is described below with reference to the drawings.

Figurenlistecharacter list

  • 1a zeigt eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Dampfzelle in einer schematischen Schnittansicht, 1a shows a preferred embodiment of a vapor cell according to the invention in a schematic sectional view,
  • 1b in einer Draufsicht. 1b in a top view.
  • 2a zeigt einen Elektronikteil einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Sensors in einer schematischen Schnittansicht, 2a shows an electronic part of a preferred embodiment of a sensor according to the invention in a schematic sectional view,
  • 2b in einer Draufsicht. 2 B in a top view.
  • 3 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Sensors mit einer Dampfzelle gemäß 1 und Elektronik gemäß 2. 3 shows a preferred embodiment of a sensor according to the invention with a vapor cell according to 1 and electronics according to 2 .
  • 4 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemä-ßen Sensors mit einer Dampfzelle gemäß 1 und Elektronik gemäß 2. 4 shows a further preferred embodiment of a sensor according to the invention with a vapor cell according to FIG 1 and electronics according to 2 .
  • 5 zeigt die bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sensors aus 3 in einer Draufsicht. 5 shows the preferred embodiment of the sensor according to the invention 3 in a top view.
  • 6 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Sensors in einer Draufsicht. 6 shows a further preferred embodiment of a sensor according to the invention in a plan view.
  • 7a zeigt Schritte einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer Dampfzelle in einer schematischen Schnittansicht, 7a shows steps of a preferred embodiment of a method according to the invention for producing a vapor cell in a schematic sectional view,
  • 7b in einer Draufsicht. 7b in a top view.
  • 8a zeigt Schritte einer alternativen bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer Dampfzelle in einer schematischen Schnittansicht, 8a shows steps of an alternative preferred embodiment of a method according to the invention for producing a vapor cell in a schematic sectional view,
  • 8b in einer Draufsicht. 8b in a top view.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

1 zeigt in Ansichten a und b eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Dampfzelle 110 in einer schematischen Schnittansicht (1a) und einer Draufsicht (1b). 1 shows in views a and b a preferred embodiment of a vapor cell 110 according to the invention in a schematic sectional view ( 1a ) and a plan view ( 1b ).

Die Dampfzelle 110 weist ein Substrat 11 mit einer in der Figur horizontal verlaufenden Substratebene bzw. Haupterstreckungsebene 10 auf. In dem Substrat 11 ist ein Substratboden 11a gebildet, der sich vorliegend entlang der Substratebene 10 erstreckt. Aus dem Substratboden 11a erstreckt sich - hier im Wesentlichen senkrecht - eine Substratwand 11b, die, wie in der Draufsicht in 1b deutlich wird, kreis- bzw. zylinderförmig verläuft und einen Dampfzellenhohlraum 9 ausbildet bzw. umgibt. In dem Dampfzellenhohlraum 9 befindet sich ein Edelgas, insbesondere Xenon, mit Alkaliatomen, insbesondere Rubidium.The vapor cell 110 has a substrate 11 with a substrate plane or main extension plane 10 running horizontally in the figure. A substrate base 11a is formed in the substrate 11 and extends along the substrate plane 10 in the present case. A substrate wall 11b, which, as shown in the top view in FIG 1b becomes clear, is circular or cylindrical and forms or surrounds a vapor cell cavity 9 . In the vapor cell cavity 9 there is an inert gas, in particular xenon, with alkali atoms, in particular rubidium.

In der Seitenwand 11b sind auf einem Durchmesser gegenüberliegend zwei Öffnungen 13 ausgebildet, die vorliegend in Form von Schlitzen bzw. Spalten in der Seitenwand 11b ausgeführt sind.In the side wall 11b, two openings 13 are formed opposite one another on a diameter, which are presently in the form of slots or gaps in the side wall 11b.

Oberhalb des Substrats 11 ist eine Glasabdeckung 12 zum Einschließen des Dampfzellenhohlraums 9 angeordnet, die durch ein Glas-Reflow-Verfahren gebildet ist, sodass ein Bereich 12a der Abdeckung 12 außerhalb des Dampfzellenhohlraums mit dem Substratboden 11a verbunden ist, ein Bereich 12b der Abdeckung 12 den Dampfzellenhohlraum 9 nach oben abschließt und ein Bereich 12c der Abdeckung 12 schräge Wände bildet, die mit dem Substratboden 11a und der Substratebene 10 einen Winkel von hier ca. 75-80° einschließen. Wie später in 3 zu sehen, vermeidet dies einen senkrechten Einfall von Licht und sich daraus potentiell ergebende störende Reflexionen in die Lichtquelle.A glass cover 12 for enclosing the vapor cell cavity 9 is arranged above the substrate 11 and is formed by a glass reflow process such that a region 12a of the cover 12 outside the vapor cell cavity is connected to the substrate bottom 11a, a region 12b of the cover 12 den Vapor cell cavity 9 terminates at the top and a region 12c of the cover 12 forms sloping walls which enclose an angle of approximately 75-80° here with the substrate base 11a and the substrate plane 10. As later in 3 to see, this avoids a vertical incidence of light and the resulting potentially disruptive reflections into the light source.

2 zeigt in Ansichten a und b einen Elektronikteil 200 einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Sensors (siehe 3) in einer schematischen Schnittansicht (2a) und einer Draufsicht (2b). 2 shows in views a and b an electronics part 200 of a preferred embodiment of a sensor according to the invention (see 3 ) in a schematic sectional view ( 2a ) and a plan view ( 2 B ).

Der Elektronikteil 200 weist eine Lichtquellenanordnung 201 zum Erzeugen eines polarisierten Pump-Laserstrahls und/oder polarisierten Auswerte-Laserstrahls 8b auf. Die Lichtquellenanordnung 201 kann somit ein oder zwei Laserlichtquellen aufweisen. Beispielsweise soll ein Pumplaser zirkular polarisiertes Licht in einer Frequenz, die dazu geeignet ist, die Elektronenspins der Rubidiumatome zu polarisieren, ausstrahlen. Ein Auswerte-Laserstrahl soll aufgrund des Faraday-Effekts mit den Elektronenspins des Rubidiums wechselwirken.The electronics part 200 has a light source arrangement 201 for generating a polarized pump laser beam and/or polarized evaluation laser beam 8b. The light source arrangement 201 can thus have one or two laser light sources. For example, a pump laser should emit circularly polarized light at a frequency that is suitable for polarizing the electron spins of the rubidium atoms. An evaluation laser beam should interact with the electron spins of the rubidium due to the Faraday effect.

Weiterhin weist der Elektronikteil 200 eine Photodetektoranordnung 205 auf, die vorliegend neben einem oder zwei Photodetektoren z.B. in Form von Photodioden einen Strahlumlenker 203, hier in Form eines Strahlteilerprismas, beispielsweise in Form eines Wollaston-Prismas, aufweist, in der Folge steht eine Sensorebene nicht senkrecht zu der Richtung des einfallenden Lichts, sondern verläuft in der Figur im Wesentlichen parallel dazu und parallel zum Sensorsubstrat. Dadurch kann die Sensorebene vergrößert werden. Auch wirkt das Strahlteilerprisma hier als polarisierender Strahlteiler, so dass ein Differenzsignal zwischen den beiden Polarisationsrichtungen gebildet werden kann, um das Signal/Rausch-Verhältnis zu erhöhen.Furthermore, the electronics part 200 has a photodetector arrangement 205, which in the present case, in addition to one or two photodetectors, e.g. in the form of photodiodes, has a beam deflector 203, here in the form of a beam splitter prism, e.g. in the form of a Wollaston prism, as a result a sensor plane is not vertical to the direction of the incident light, but is substantially parallel thereto and parallel to the sensor substrate in the figure. This allows the sensor plane to be enlarged. The beam splitter prism also acts here as a polarizing beam splitter, so that a differential signal can be formed between the two directions of polarization in order to increase the signal-to-noise ratio.

Die Lichtquellenanordnung 201 und die Photodetektoranordnung 205 sind auf einem gemeinsamen Sensorsubstrat 202 angeordnet. Sowohl die Lichtquellenanordnung 201 als auch die Photodetektoranordnung 205 können mittels Durchführungen 204 (Vias) im Sensorsubstrat 202 kontaktiert werden, sodass eine elektrische Kontaktierung von der Oberseite in 2a bzw. von der den Anordnungen abgewandten Seite des Sensorsubstrats 202 möglich ist.The light source arrangement 201 and the photodetector arrangement 205 are arranged on a common sensor substrate 202 . Both the light source arrangement 201 and the photodetector arrangement 205 can be contacted by means of feedthroughs 204 (vias) in the sensor substrate 202, so that electrical contact can be made from the top in 2a or from the side of sensor substrate 202 facing away from the arrangements.

In 3 ist eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Sensors gezeigt, der eine Dampfzelle 110 gemäß 1 und ein Elektronikteil 200 gemäß 2 aufweist. Das Elektronikteil 200 ist über dem Dampfzellenhohlraum 9 der Dampfzelle 110 oberhalb oder, in bevorzugter Ausgestaltung auf der Glasabdeckung 12 angeordnet. Dampfzelle 110 und Elektronikteil 200 sind so zueinander orientiert, dass der Licht- bzw. Laserstrahl 8b durch die Bereiche 12c der Glasabdeckung 12 und die Öffnungen 13 in der Substratwand 11b verläuft.In 3 1 shows a preferred embodiment of a sensor according to the invention, comprising a vapor cell 110 according to FIG 1 and an electronic part 200 according to FIG 2 having. The electronics part 200 is arranged above the vapor cell cavity 9 of the vapor cell 110 or, in a preferred embodiment, on the glass cover 12 . Vapor cell 110 and electronics part 200 are oriented to one another in such a way that the light or laser beam 8b runs through the areas 12c of the glass cover 12 and the openings 13 in the substrate wall 11b.

4 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemä-ßen Sensors mit einer Dampfzelle 110 gemäß 1 und einem Elektronikteil 200 gemäß 2, der im Wesentlichen der Ausführungsform gemäß 3 entspricht, bei dem jedoch der Elektronikteil ebenfalls durch die Glasabdeckung 12 gegenüber der Umgebung (hermetisch bzw. gasdicht) abgeschlossen ist. Zu diesem Zweck werden in dem Substrat 11 beispielsweise weitere vom Substratboden 11a abstehende Seitenwände 11c strukturiert, die an ihrem in der Figur oberen Ende die Glasabdeckung 12 stützen. Sie können insbesondere dort auch mir der Glasabdeckung 12 verbunden sein bzw. werden. Um eine Einkapselung für die Elektronik zu bilden, wird die Glasabdeckung schließlich an ihrer Oberseite mit dem Sensorsubstrat 202 fest verbunden, z.B. verklebt. 4 shows a further preferred embodiment of a sensor according to the invention with a vapor cell 110 according to FIG 1 and an electronic part 200 according to FIG 2 , Which is essentially according to the embodiment 3 corresponds, in which, however, the electronics part also through the Glasab cover 12 from the environment (hermetically or gas-tight) is completed. For this purpose, for example, further side walls 11c protruding from the substrate base 11a are structured in the substrate 11 and support the glass cover 12 at their upper end in the figure. In particular, they can also be connected to the glass cover 12 there. In order to form an encapsulation for the electronics, the glass cover is finally firmly connected at its top to the sensor substrate 202, eg glued.

Die Seitenwände 11c können beispielsweise zylinderförmig, polygonal (insbesondere rechteckig) usw. um die in 3 gezeigte Anordnung ganz oder teilweise herumverlaufen. Der so gebildete, den Dampfzellenholraum 9 umgebende weitere Hohlraum dient der Aufnahme der Baugruppen des Elektronikteils 200, das kopfüber oberhalb der Dampfzelle 110 angeordnet oder auf diese aufgesetzt wird. Alternativ zu den Seitenwänden 11c oder zusätzlich (z.B. an Seiten ohne Wände 11c) kann zwischen Substrat 12 und Sensorsubstrat 202 auch eine andere Abdichtung, beispielsweise durch Kunststoff bzw. Kunstharz, vorgesehen sein. Innerhalb der Einkapselung kann eine erwünschte Atmosphäre herrschen, z.B. eine Schutzgasatmosphäre.The side walls 11c can, for example, be cylindrical, polygonal (in particular rectangular), etc. around the in 3 shown arrangement completely or partially run around. The further cavity formed in this way, surrounding the vapor cell cavity 9, serves to accommodate the assemblies of the electronic part 200, which is arranged upside down above the vapor cell 110 or placed on it. As an alternative to the side walls 11c or in addition (for example on sides without walls 11c), another seal can also be provided between the substrate 12 and the sensor substrate 202, for example using plastic or synthetic resin. A desired atmosphere can prevail within the encapsulation, for example a protective gas atmosphere.

In 5 ist die bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sensors aus 3 in einer Draufsicht dargestellt. 6 zeigt eine alternative Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Sensors in einer Draufsicht, bei dem zwei im gezeigten Beispiel senkrecht aufeinander stehende Laserstrahlen 8a, 8b durch jeweils zwei zugehörige Öffnungen 13 in der Substratwand 11b verlaufen. Für jeden der Laserstrahlen 8a, 8b ist eine Lichtquellenanordnung 201 a, 201 b und ein Fotodetektor 202a, 202b vorgesehen.In 5 is the preferred embodiment of the sensor according to the invention 3 shown in a plan view. 6 shows an alternative embodiment of a sensor according to the invention in a plan view, in which two laser beams 8a, 8b, which are perpendicular to one another in the example shown, each pass through two associated openings 13 in the substrate wall 11b. A light source arrangement 201a, 201b and a photodetector 202a, 202b are provided for each of the laser beams 8a, 8b.

Auf den in den 5 und 6 dargestellten rechteckigen Umrandungen können vollständig oder teilweise Seitenwände 11c, wie in 4 gezeigt, oder andere Abdichtungen vorgesehen sein, um eingekapselte bzw. hermetisch abgeschlossene Sensoren zu bilden.On the in the 5 and 6 The rectangular borders shown can have full or partial side walls 11c, as in 4 as shown, or other seals may be provided to form encapsulated or hermetically sealed sensors.

Aus den 3 bis 6 wird deutlich, dass die Wechselwirkungslänge von Licht und Gas bei der Erfindung vorteilhaft durch die in den Figuren horizontale Erstreckung der Dampfzelle bestimmt wird, die insbesondere deutlich länger als eine (durch Waferdicken bestimmte) vertikale Erstreckung ist. Dadurch sind die Sensitivität und das Signal/Rausch-Verhältnis deutlich verbessert.From the 3 until 6 it becomes clear that the interaction length of light and gas in the invention is advantageously determined by the horizontal extent of the vapor cell in the figures, which is in particular significantly longer than a vertical extent (determined by wafer thicknesses). This significantly improves the sensitivity and the signal-to-noise ratio.

In 7 ist in Ansichten a und b schematisch eine erste bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Dampfzelle in einer schematischen Schnittansicht (7a) und einer Draufsicht (7b) dargestellt. Die Schritte verlaufen in den Figuren jeweils von oben nach unten.In 7 is in views a and b schematically a first preferred embodiment of a method according to the invention for producing a vapor cell according to the invention in a schematic sectional view ( 7a ) and a plan view ( 7b ) shown. The steps run from top to bottom in the figures.

In einem ersten Schritt wird ein Substrat 11 bereitgestellt und Substratmaterial so entfernt, dass ein Substratboden 11a und eine sich vom Substratboden, hier im Wesentlichen senkrecht, erstreckende, einen Dampfzellenhohlraum 9 ausbildende Substratwand 11b mit zwei Öffnungen 13, und im Falle der Ausführungsform gemäß 4 zusätzlich Seitenwände 11c) gebildet werden. Insbesondere wird hierzu ein Silizium-Substrat bereitgestellt und durch anschließende Materialabtragschritte so bearbeitet, dass die gezeigte und beschriebene Form erhalten wird. Insbesondere können dazu bekannte Ätzverfahren, insbesondere Nassätzverfahren eingesetzt werden.In a first step, a substrate 11 is provided and substrate material is removed in such a way that a substrate bottom 11a and a substrate wall 11b extending from the substrate bottom, here essentially vertically, forming a vapor cell cavity 9, have two openings 13, and in the case of the embodiment according to 4 additional side walls 11c) are formed. In particular, a silicon substrate is provided for this purpose and processed by subsequent material removal steps in such a way that the shape shown and described is obtained. In particular, known etching methods, in particular wet etching methods, can be used for this purpose.

In einem späteren Schritt wird unter Bereitstellung einer erwünschten Atmosphäre, welche das in dem Dampfzellenhohlraum 9 vorzusehende Gasgemisch enthält, eine Glasschicht 12, beispielsweise Borosilikatglas, in Form einer Scheibe auf die Substratwand 11b aufgebracht. Insbesondere kann die Glasschicht 12 dann auf die Substratwand 11b und gegebenenfalls Seitenwände 11c gebondet werden, um an dieser Stelle bereits eine feste Verbindung herzustellen.In a later step, to provide a desired atmosphere containing the gas mixture to be provided in the vapor cell cavity 9, a layer of glass 12, such as borosilicate glass, is applied in the form of a disc to the substrate wall 11b. In particular, the glass layer 12 can then be bonded to the substrate wall 11b and optionally to the side walls 11c, in order to create a permanent connection at this point.

Schließlich wird die Glasschicht 12 in einem Glas-Reflow-Verfahren so erhitzt, dass diese erweicht und an nicht abgestützten Stellen nach unten, das heißt in Richtung Substratboden fließt und dadurch die Glasabdeckung 12 zum Einschließen des Dampfzellenhohlraums 9 bildet. Abstützungen können insbesondere durch Substratsäulen bzw. Substratbalken, die bei der Herstellung innerhalb des Dampfzellenhohlraums stehengelassen werden, bewirkt werden.Finally, the glass layer 12 is heated in a glass reflow process in such a way that it softens and flows down at unsupported points, ie towards the bottom of the substrate, thereby forming the glass cover 12 for enclosing the vapor cell cavity 9 . Supports can be brought about in particular by substrate columns or substrate beams, which are left standing within the vapor cell cavity during manufacture.

Die Glasabdeckung 12 verbindet sich in Bereichen 12a mit dem Substratboden 11a gasdicht, sodass der Dampfzellenhohlraum 9 gasdicht eingeschlossen ist. The glass cover 12 is connected in a gas-tight manner to the substrate base 11a in regions 12a, so that the vapor cell cavity 9 is enclosed in a gas-tight manner.

In 8 ist in Ansichten a und b eine weitere bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer Dampfzelle 110 in einer schematischen Schnittansicht (8a) und einer Draufsicht (8b) gezeigt. Die Ausführungsform gemäß 8 unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäß 7 im Wesentlichen dadurch, dass der Inhalt der Dampfzelle nachträglich nach Bilden der Abdeckung eingebracht wird. In diesem Fall wird wie im Zusammenhang mit 7 beschrieben, eine Dampfzelle erhalten, bei der jedoch der Dampfzellenhohlraum 9 noch unbefüllt ist.In 8th is in views a and b another preferred embodiment of a method according to the invention for producing a vapor cell 110 in a schematic sectional view ( 8a ) and a plan view ( 8b ) shown. The embodiment according to 8th differs from the embodiment according to 7 essentially in that the contents of the vapor cell are subsequently introduced after the cover has been formed. In this case, as related to 7 described, obtained a steam cell, but in which the steam cell cavity 9 is not yet filled.

In einem späteren Schritt wird eine Öffnung 14 in den Deckelbereich 12b der Glasabdeckung 12 eingebracht, durch welche das gewünschte Gasgemisch in den Dampfzellenhohlraum 9 eingebracht wird. Die Öffnung kann beispielsweise gebohrt oder durch einen Laser, der dazu eingerichtet ist, eine Öffnung durch Aufschmelzen des Glases zu erzeugen, gebildet werden.In a later step, an opening 14 is made in the lid area 12b of the glass cover 12, through which the desired gas mixture is introduced into the vapor cell cavity 9. For example, the opening may be drilled or formed by a laser configured to create an opening by melting the glass.

Anschließend wird die Öffnung 14 wieder verschlossen, beispielsweise durch Verschmelzen. Beispielsweise kann dazu eine Glaskugel auf die Öffnung 14 aufgelegt und durch Aufschmelzen mittels eines Lasers die Öffnung verschlossen werden.The opening 14 is then closed again, for example by fusing. For example, a glass ball can be placed on the opening 14 and the opening can be closed by melting it using a laser.

Zur Bildung eines Sensors wird dann noch, in den Figuren nicht gezeigt, der Elektronikteil 200 auf die Dampfzelle aufgebracht und zweckmäßigerweise fest mit der Dampfzelle bzw. deren Glasabdeckung verbunden, beispielsweise verklebt. Dies erfolgt zweckmäßigerweise in einer gewünschten Gasatmosphäre, die damit für den Elektronikteil in dessen Einkapselung konserviert wird.In order to form a sensor, the electronics part 200 (not shown in the figures) is then applied to the vapor cell and expediently firmly connected to the vapor cell or its glass cover, for example glued. This is expediently done in a desired gas atmosphere, which is thus preserved for the electronic part in its encapsulation.

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

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Claims (18)

Dampfzelle (110) aufweisend ein Substrat (11) mit einer Substratebene (10), wobei in dem Substrat (11) ein Substratboden (11a) und eine sich vom Substratboden erstreckende, einen Dampfzellenhohlraum (9) ausbildende Substratwand (11 b) gebildet sind, wobei die Substratwand (11b) wenigstens zwei Öffnungen (13) zum Durchstrahlen mit Licht (8, 8a, 8b) aufweist, und eine Glasabdeckung (12) zum Einschließen des Dampfzellenhohlraums (9).Having a vapor cell (110). a substrate (11) with a substrate plane (10), a substrate base (11a) and a substrate wall (11b) extending from the substrate base and forming a vapor cell cavity (9) being formed in the substrate (11), the substrate wall (11b ) has at least two openings (13) for light (8, 8a, 8b) to pass through, and a glass cover (12) for enclosing the vapor cell cavity (9). Dampfzelle (110) nach Anspruch 1, wobei die Glasabdeckung (12) durch ein Glas-Reflow-Verfahren gebildet ist.Vapor cell (110) after claim 1 , wherein the glass cover (12) is formed by a glass reflow process. Dampfzelle (110) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Glasabdeckung (12) die Substratwand (11b) umgibt und außerhalb des Dampfzellenhohlraums (9) mit dem Substratboden (11a) verbunden ist.Vapor cell (110) after claim 1 or 2 , wherein the glass cover (12) surrounds the substrate wall (11b) and is connected to the substrate bottom (11a) outside of the vapor cell cavity (9). Dampfzelle (110) nach Anspruch 3, wobei die Glasabdeckung (12) mit der Substratebene einen Winkel kleiner 90° und/oder größer 45° einschließt.Vapor cell (110) after claim 3 , wherein the glass cover (12) encloses an angle of less than 90° and/or greater than 45° with the plane of the substrate. Dampfzelle (110) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Glasabdeckung (12) auf die Substratwand (11b) gebondet ist.A vapor cell (110) as claimed in any preceding claim, wherein the glass cover (12) is bonded to the substrate wall (11b). Dampfzelle (110) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Substratwand (11b) zwei ein Paar bildende Öffnungen (13) zum Durchstrahlen mit Licht (8, 8a, 8b) aufweist, die so in der Substratwand (11b) platziert sind, dass sie einen größtmöglichen Abstand voneinander aufweisen.Vapor cell (110) according to any one of the preceding claims, wherein the substrate wall (11b) has two pair of openings (13) for transmission of light (8, 8a, 8b) which are placed in the substrate wall (11b) so that they have the greatest possible distance from each other. Dampfzelle (110) nach Anspruch 6, wobei die Substratwand (11b) zwei solche Paare von Öffnungen (13) zum Durchstrahlen mit Licht (8, 8a, 8b) aufweist.Vapor cell (110) after claim 6 , wherein the substrate wall (11b) has two such pairs of openings (13) for the passage of light (8, 8a, 8b). Dampfzelle (110) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Substratwand (11b) einen zylinderförmigen, rechteckigen oder elliptischen Dampfzellenhohlraum (9) ausbildet und/oder wobei in dem Dampfzellenhohlraum (9) Stützstrukturen zum Abstützen der Glasabdeckung (12) ausgebildet sind.Vapor cell (110) according to one of the preceding claims, wherein the substrate wall (11b) forms a cylindrical, rectangular or elliptical vapor cell cavity (9) and/or wherein support structures for supporting the glass cover (12) are formed in the vapor cell cavity (9). Dampfzelle (110) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Substrat (11) ein Silizium-Substrat ist und/oder wobei die Glasabdeckung (12) Borosilikatglas, Phosphorsilikatglas oder Borphosphorsilikatglas enthält, und/oder wobei der Dampfzellenhohlraum (9) ein Edelgas und Alkalimetall enthält.A vapor cell (110) according to any one of the preceding claims, wherein the substrate (11) is a silicon substrate and/or wherein the glass cover (12) contains borosilicate glass, phosphosilicate glass or borophosphosilicate glass, and/or wherein the vapor cell cavity (9) contains an inert gas and alkali metal contains. Sensor mit einer Dampfzelle (110) nach einem der vorstehenden Ansprüche, einer Lichtquellenanordnung (201) zum Einstrahlen von Licht (8) in eine der wenigstens zwei Öffnungen (13) in der Substratwand (11 b), einer Photodetektoranordnung (203) zum Empfangen von Licht (8) aus einer anderen der wenigstens zwei Öffnungen (13) in der Substratwand (11b).sensor with a vapor cell (110) according to any one of the preceding claims, a light source arrangement (201) for radiating light (8) into one of the at least two openings (13) in the substrate wall (11b), a photodetector arrangement (203) for receiving light (8) from another of the at least two openings (13) in the substrate wall (11b). Sensor nach Anspruch 10, wobei die Lichtquellenanordnung (201) und die Photodetektoranordnung (203) auf einem gemeinsamen Sensorsubstrat (202) angeordnet sind.sensor after claim 10 , wherein the light source arrangement (201) and the photodetector arrangement (203) are arranged on a common sensor substrate (202). Sensor nach Anspruch 11, wobei zwischen dem Sensorsubstrat (202) und der Glasabdeckung (12) eine Einkapselung für die Lichtquellenanordnung (201) und/oder die Photodetektoranordnung (203) ausgebildet ist.sensor after claim 11 wherein an encapsulation for the light source assembly (201) and/or the photodetector assembly (203) is formed between the sensor substrate (202) and the glass cover (12). Sensor nach Anspruch 12, wobei die Einkapselung zumindest teilweise durch Substratwände (11c) und/oder die Glasabdeckung (12) und/oder weitere Dichtungselemente gebildet ist.sensor after claim 12 , wherein the encapsulation is formed at least partially by substrate walls (11c) and/or the glass cover (12) and/or other sealing elements. Sensor nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei die Lichtquellenanordnung (201) und die Photodetektoranordnung (203) mittels elektrischer Durchführungen durch das gemeinsame Sensorsubstrat (202) hindurch kontaktiert sind.Sensor after one of Claims 11 until 13 , wherein the light source arrangement (201) and the photodetector arrangement (203) are contacted by means of electrical feedthroughs through the common sensor substrate (202). Sensor nach einem der Ansprüche 10 bis 14, wobei die Photodetektoranordnung (203) einen Strahlumlenker (204) und eine Sensorebene (205), die nicht senkrecht zu der Richtung des aus der anderen der wenigstens zwei Öffnungen (13) in der Substratwand (11b) austretenden Lichts ist, aufweist.Sensor after one of Claims 10 until 14 , wherein the photodetector arrangement (203) has a beam deflector (204) and a sensor plane (205) which is not perpendicular to the direction of the light emerging from the other of the at least two openings (13) in the substrate wall (11b). Verfahren zur Herstellung einer Dampfzelle (110) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, umfassend die Schritte: - Bereitstellen eines Substrats (11, 11a, 11b), - Entfernen von Substratmaterial so, dass der Substratboden (11a) und die sich vom Substratboden erstreckende, einen Dampfzellenhohlraum (9) ausbildende Substratwand (11b) mit wenigstens zwei Öffnungen (13) zum Durchstrahlen mit Licht (8, 8a, 8b) gebildet wird, - Aufbringen einer Glasschicht (12) auf die Substratwand (11b), - Erhitzen der Glasschicht so, dass diese erweicht und die Glasabdeckung (12) zum Einschließen des Dampfzellenhohlraums (9) bildet.A method of manufacturing a vapor cell (110) according to any one of Claims 1 until 9 , comprising the steps: - providing a substrate (11, 11a, 11b), - removing substrate material such that the substrate bottom (11a) and the substrate wall (11b) extending from the substrate bottom and forming a vapor cell cavity (9) have at least two openings (13) for transmission of light (8, 8a, 8b), - applying a glass layer (12) to the substrate wall (11b), - heating the glass layer so that it softens and the glass cover (12) to enclose the vapor cell cavity (9) forms. Verfahren nach Anspruch 16, mit dem zusätzlichen Schritt: - Bonden der Glasschicht auf die Substratwand (11 b) vor dem Erhitzen und/oder - Bereitstellen einer Gasatmosphäre in dem Dampfzellenhohlraum (9) vor dem Erhitzen oder Einbringen einer Gasatmosphäre in den Dampfzellenhohlraum (9) nach dem Erhitzen.procedure after Claim 16 , with the additional step: - bonding the glass layer to the substrate wall (11b) before heating and/or - providing a gaseous atmosphere in the vapor cell cavity (9) prior to heating or introducing a gaseous atmosphere into the vapor cell cavity (9) after heating. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, mit dem zusätzlichen Schritt: - Aufbringen eines Elektronikteils (200) auf die Dampfzelle (110) zum Bilden eines Sensors.procedure after Claim 16 or 17 , with the additional step: - applying an electronic part (200) to the vapor cell (110) to form a sensor.
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