DE2857173A1

DE2857173A1 - Atomic beam instrument

Info

Publication number: DE2857173A1
Application number: DE782857173A
Authority: DE
Inventors: K Kariya; H Takaoka; J Toyama
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1977-11-08
Filing date: 1978-11-02
Publication date: 1980-12-11
Also published as: JPS5738193B2; DE2857173C1; JPS5467396A; WO1979000281A1

Description

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BESCHREIBUNG ^ O J / IDESCRIPTION ^ O J / I

AtomstrahlvorrichtungAtomic beam device

TECHNISCHES GEBIET:TECHNICAL AREA:

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbesserung einer Atomstrahlvorrichtung für ein Frequenznormal unter Verwendung eines Atom- oder Molekularstrahls, und insbesondere auf eine neuentwickelte, kompakte, starre und billige Cäsiumstrahlröhre mit zusätzlich der Eigenschaft der leichten Wartung.The invention relates to an improvement in an atom beam device for a frequency standard below Use of an atomic or molecular beam, and in particular to a newly developed, compact, rigid and cheap cesium ray tube with the additional property easy maintenance.

STAND DER TECHNIK:STATE OF THE ART:

Eine Atomströihlröhre, die das Atomspektrum von Cäsium (Cs) für ein Frequenznormal verwendet, ist im allgemeinen mit einer Grundstruktur versehen, wie sie in Fig. 1 gezeigtAn atomic tube that shows the atomic spectrum of cesium (Cs) used for a frequency standard is generally provided with a basic structure as shown in FIG

In Fig. 1 erhitzt der Cäsiumofen 1, der als Cäsiumstrahlquelle verwendet wird, das Cäsium Cs bis zu einer Temperatur von 80° bis 100° C auf, so daß es verd* Cs-Strahl durch den Kollimator erzeugt.In Fig. 1, the cesium furnace 1, which acts as a cesium beam source is used, the cesium Cs up to a temperature of 80 ° to 100 ° C, so that it dil * Cs beam generated by the collimator.

von 80° bis 100° C auf, so daß es verdampft und dadurch denfrom 80 ° to 100 ° C, so that it evaporates and thereby the

Dieser Cs-Strahl tritt in den Detektor 7 über den Auswahlmagnet 2 für einen ersten Zustand, als Magnetfeld A bezeichnet , einen Hochfrequenz-Übergangsteil 3 mit dem Mikrowellenhohlraum 5, der in dem mit Magnetfeld C bezeichneten Feld angeordnet ist, und den Auswahlmagnet für einen zweiten Zustand, der als Magnetfeld B bezeichnet ist, ein. Andererseits wird ein Mikrowellensignal einem RF-Eingangskreis 8 zugeführt. Wenn die Frequenz des Mikrowellensignals mit der Übergangsfrequenz des Cs-Atoms übereinstimmt, tritt eine Resonanz des Cs-Atoms in dem Hohlraum 5 auf, was zu der maximalen Ausgangsgröße des Detektors führt. Deshalb kann eine hochstabilisierte Schwingungsfrequenz erhalten werden, indem eine geschlossene Regelschleife für die Schwingungsfrequenz des Mikrowellenoszillators, beispielsweise eines kristallgesteuertenThis Cs beam enters the detector 7 via the selection magnet 2 for a first state, referred to as magnetic field A. , a high frequency transition part 3 with the Microwave cavity 5, which is arranged in the field labeled magnetic field C, and the selection magnet for a second state called magnetic field B. On the other hand, a microwave signal becomes a RF input circuit 8 supplied. When the frequency of the microwave signal coincides with the transition frequency of the Cs atom, a resonance of the Cs atom occurs in the cavity 5, resulting in the maximum output of the detector. Therefore, a highly stabilized oscillation frequency can be obtained by using a closed loop control for the oscillation frequency of the microwave oscillator, for example a crystal-controlled one

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Oszillators, geschaffen wird, so daß die Mikrowellensignalfrequenz in der Mitte des Resonanzspektrums des Cs-Atoms gehalten wird. Dabei ist die Ubergangsfrequenz des Cs-Atoms im Grundzustand 9192,651770 MHz.Oscillator, is created so that the microwave signal frequency is held in the middle of the resonance spectrum of the Cs atom. Where is the transition frequency of the Cs atom in the basic state 9192.651770 MHz.

Ein Beispiel der üblichen Cäsiumstrahlröhre, die durch Kombinieren der oben erwähnten Grundelemente gebildet ist, ist in der japanischen Patentveröffentlichung No. Toko-Ko-Sho 42-27517 (entsprechend US-Patent No. 3,323,008) gezeigt. Ein Beispiel der anderen üblichen Cäsiumstrahlröhre ist darüber hinaus auch in der japanischen Patent-Auslegung No.Toku-Kai-Sho 51-64-895 (entsprechend US-Patent No. 3,967,115) offenbart. Der Aufbau der Cäsiumstrahlröhre in Übereinstimmung mit diesem Stand der Technik ist in Fig. 2 in Form eines Querschnitts gezeigt.An example of the usual cesium ray tube that goes through Combining the above-mentioned basic elements is disclosed in Japanese Patent Publication No. Toko-Ko-Sho 42-27517 (corresponding to US Patent No. 3,323,008) shown. Furthermore, an example of the other conventional cesium ray tube is also in the Japanese patent specification No.Toku-Kai-Sho 51-64-895 (corresponding to U.S. Patent No. 3,967,115). The construction of the cesium ray tube in accordance with this prior art is shown in Figure 2 in cross-section.

In Fig. 2 ist jedes der Elemente, nämlich der Atomstrahlgenerator 1, ein A-Magnetfeld 2, ein Hochfrequenzübergangsteil 3, ein B-Magnetfeld 2, ein Detektor 7, eine C-Magnetfeldeinheit 4 und eine magnetische Abschirmung 10,auf dem Gestell 9 mit ausreichender Festigkeit und einem Standardniveau in einer solchen Lagebeziehung, wie sie in Fig. 2 gezeigt ist, befestigt. Jedes Element ist an dem Gestell 9 so angeordnet, daß der von dem Atomstrahlgenerator 1 erzeugte Atomstrahl den Detektor über den angegebenen Weg G erreicht. Das Gestell 9» das jedes oben erwähnte Element hält, ist an der Innenseite des Gehäuses 11 vorgesehen, was einen hermetisch abgedichteten Aufbau in Kombination mit der Abdeckung 13 sicherstellt. Der Hochfrequenzeingangskreis steht mit dem Gehäuse 11 in Verbindung und ragt nach der Außenseite vor und ist darüber hinaus an dem Gestell 9 an dem Absatz D gehalten, wodurch ein ausreichend dichter Zustand erreicht wird. Zusätzlich ist an dem oben erwähnten Hochfrequenzsignaleingangskreis 8, auf den das Mikrowellensignal gekoppelt wird, das von dem Außenkreis zugeführt wird, ein Dichtungsmaterial 14- vorgesehen, durch welches das Mikrowellensignal wirksam läuft. Um jedes in demIn Fig. 2, each of the elements, namely, the atomic beam generator 1, an A magnetic field 2, is a high frequency transition part 3, a B magnetic field 2, a detector 7, a C magnetic field unit 4 and a magnetic shield 10 on which Frame 9 with sufficient strength and a standard level fixed in such a positional relationship as shown in FIG. Each element is on the frame 9 arranged so that the atom beam generated by the atom beam generator 1 reaches the detector via the path G indicated. The frame 9 'which holds each of the above-mentioned elements is provided on the inside of the housing 11, which provides a hermetically sealed structure in combination with the Cover 13 ensures. The high-frequency input circuit is connected to the housing 11 and protrudes after the Outside in front and is also on the frame 9 the paragraph D held, whereby a sufficiently tight state is achieved. In addition to that mentioned above High-frequency signal input circuit 8, to which the microwave signal is coupled, which is fed from the external circuit a sealing material 14- is provided through which the microwave signal effectively passes. To each in that

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Gehäuse 11 untergebrachte Element hermetisch abzudichten, ist die Abdeckung 13 an dem Gehäuse 11 befestigt und der Bereich um die Verbindung mit der Abdeckung 13, nämlich der Teil E, ist durch ein Mittel, wie eine Schweißung, abgedichtet. Bei dem oben erwähnten Aufbau der Atomstrahlvorrichtung sind das Luftabsaugsystem und eine Vakuumionenpumpe mit der Luftabsaugöffnung verbunden, die an dem entsprechenden Bereich des Gehäuses 11, was in Fig. 2 nicht dargestellt ist, vorgesehen ist, wodurch die Innenseite der Atomstrahlvorrichtung in den Vakuumzustand gebracht wird. In diesem Fall wird die Ionenpumpe vorher in den entsprechenden Bereich an der Innenseite der Vorrichtung vorher eingebaut oder in der Form einer zusätzlichen Einheit an der Außenseite der Vorrichtung vorgesehen. Nachdem die Luft in der Atomstrahlvorrichtung abgesaugt ist, bis der Vakuumzustand erreicht ist, wird das Luftabsaugsystem entfernt. Durch Abdichten der Luftabsaugöffnung kann dann die Atomstrahlvorrichtung in dem Zustand vervollständigt werden, der einen vollkommenen Betrieb erlaubt. Der Teil 12 ist ein elektrischer Verbindungsanschluß, der mit dem Gehäuse 11 in dem abgedichteten Zustand in Eingriff steht, und ist vorher mit den entsprechenden Teilen der Atomstrahlvorrichtung verbunden.Housing 11 housed member to hermetically seal, the cover 13 is attached to the housing 11 and the The area around the connection with the cover 13, namely the part E, is made by a means such as a weld, sealed. In the above-mentioned structure of the atom beam device, there are the air exhaust system and a vacuum ion pump connected to the air suction opening, which is located on the corresponding area of the housing 11, which is shown in FIG not shown, is provided, whereby the inside of the atom beam device in the vacuum state is brought. In this case, the ion pump is previously in the appropriate area on the inside of the device pre-installed or provided in the form of an additional unit on the outside of the device. After the air in the atomic beam device is evacuated until the vacuum state is reached, the air evacuation system removed. Then, by sealing the air suction port, the atom beam device can be completed in the state which allows perfect operation. The part 12 is an electrical connection terminal, the engages with the housing 11 in the sealed state, and is previously with the corresponding parts of the Atom beam device connected.

Bei der obigen Atomstrahlvorrichtung mit dem oben erwähnten vorhandenen Aufbau sind jedoch immer folgende verschiedene Probleme aufgetreten, da die erforderlichen Elemente alle in der Vakuumumhüllung eingeschlossen sind. Die Magnete, welche die Magnetfelder A und B bilden, sind Permanentmagnete und diese Permanentmagnete sind im allgemeinen durch ein Verfahren, wie Gießen oder Sintern, hergestellt. Diese Magnete haben deshalb viele feine freie Räume, die mit verschiedenen Gasarten gefüllt sind. Da es schwierig ist, Gas ausreichend abzusaugen, wenn die Atomstrahlvorrichtung in dem Vakuumzustand gedichtet wird, kann das Gas allmählich im Inneren der AtomstrahlvorrichtungIn the above atom beam device having the above-mentioned existing structure, however, the following are always various Problems have arisen as the required elements are all enclosed in the vacuum envelope. The magnets which form the magnetic fields A and B are permanent magnets, and these are permanent magnets in general by a method such as casting or sintering. These magnets therefore have many fine free spaces, which are filled with different types of gas. Since it is difficult to sufficiently exhaust gas when the atomic beam device is sealed in the vacuum state, the gas can gradually inside the atomic beam device

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freigegeben werden, nachdem diese einmal vervollständigt worden ist. Wenn dieses Gas in der Atomstrahlvorrichtung freigegeben wird, wird der Vakuumzustand verschlechtert und es ist noch nachteilig, daß die Cs-Quelle oder andere Teile durch das Element des Gases verunreinigt werden können. Die für das Magnetfeld C verwendete Erregungsspule oder eine andere innere Verdrahtung mit Isolationsbelagsmaterialien absorbieren des weiteren auch verschiedene Gasarten und es tritt die Ursache für die oben erwähnten Nachteile auf, da ein solches Gas nicht ausreichend freigegeben wird, wenn die Luft in der Atomstrahlvorrichtung abgesaugt wird.be released after this has been completed once has been. When this gas in the atom beam device is released, the vacuum condition is deteriorated and it is still disadvantageous that the Cs source or other parts can be contaminated by the element of gas. The one used for the magnetic field C. Excitation coil or other internal wiring with Insulation covering materials also absorb various types of gas and the cause of the occurs disadvantages mentioned above because such a gas is not sufficiently released when the air in the atomic beam device is sucked off.

Beim Absaugen der Luft aus der Atomstrahlvorrichtung ist es notwendig, die Luft unter der Bedingung abzusaugen, daß die Röhre bis zu der angegebenen Brenntemperatur erhitzt wird, um das oben erwähnte absorbierte Gas abzusaugen. Diese Brenntemperatur wird üblicherweise bei 300⁰C oder mehr gehalten und diese Temperatur verschlechtert oder entmagnetisiert die magnetische Leistung der Permanentmagnete, die für die Magnetfelder A und B vorgesehen sind. Darüber hinaus muß als Erregerspule für das Magnetfeld C und die Isolierung zum Überziehen anderer Drähte ein solches Material ausgewählt werden, das der hohen Temperatur während des oben erwähnten Brennens standhält. Da zusätzlichIn exhausting the air from the atomic beam device, it is necessary to exhaust the air under the condition that the tube is heated up to the specified firing temperature in order to exhaust the above-mentioned absorbed gas. This firing temperature is usually kept at 300 ^° C. or more and this temperature worsens or demagnetizes the magnetic performance of the permanent magnets that are provided for the magnetic fields A and B. In addition, as the exciting coil for the magnetic field C and the insulation for covering other wires, it is necessary to select a material capable of withstanding the high temperature during the above-mentioned firing. There in addition

das hochpermeable magnetische Material, das als Joch für das Magnetfeld C verwendet wird, beispielsweise eine Ausbildung hat, bei der.es mechanisch zusammen mit anderen inneren Materialien der Atomstrahlvorrichtung mittels kleiner Schrauben gehalten wird, kann eine Beanspruchung im Inneren des Jochmaterials aufgrund einer Differenz der thermischen Expansionskoeffizienten zwischen dem magnetischen Material des Jochs und dem magnetischen Material zum Halten des Jochs während dem Brennen erzeugt werden, wodurch manchmal ein Verziehen erzeugt werden kann. Wenn ein solches Verziehen auftritt, bewirkt es den Nachteil, daß das gleichförmige Magnetfeld C nicht an den Atomstrahlweg desthe highly permeable magnetic material used as a yoke for the magnetic field C, for example a Has training in der.es mechanically together with other internal materials of the atom beam device by means of small screws is held, a stress inside the yoke material due to a difference in thermal expansion coefficient between the magnetic material of the yoke and the magnetic material for Holding the yoke during firing, which can sometimes cause warping. If such a Warping occurs, it causes the disadvantage that the uniform magnetic field C does not affect the atomic beam path of the

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Hochfrequenzübergangsteils angelegt werden kann. Aus diesem Grund ist es schwierig, die Luft unter der Bedingung abzusaugen, daß die Atomstrahlvorrichtung auf ausreichender Brenntemperatur gehalten wird.High frequency transition part can be applied. Because of this, it is difficult to aspirate the air under the condition that the atom beam device on sufficient Firing temperature is maintained.

Um die Luft zum Zwecke der Anordnung des gesamten Teils innerhalb des Außengehäuses, das alle Bauteile der Atomstrahlvorrichtung aufnimmt, abzusaugen, sollte darüber hinaus die Luft abgesaugt werden, indem die Atomstrahlvorrichtung auf Brenntemperatur für eine ausreichende Zeitdauer gehalten wird. Andererseits verschlechtert, wie vorstehend beschrieben, das Gas, das allmählich von dem Magnet, der Spule, dem Verdrahtungsmaterial und den Materialien anderer Bauelemente auch nach der Beendigung der Luftabsaugung freigegeben wird, den Vakuumzustand der Atomstrahlvorrichtung oder verschmutzt die Umgebung. Um diese Erscheinung zu verhindern, ist es auch notwendig, den Grad des Vakuumzustands durch zusätzliches Anordnen der Ionenpumpe aufrechtzuerhalten. Die Ionenpumpe ist an der Außenseite der Atomstrahlvorrichtung oder an der Innenseite der Vorrichtung angebracht. Die erstere Art erhöht die körperliche Ausdehung der Vorrichtung aufgrund einer Vergrößerung der äußeren Abmessungen, während die letztere Art unvermeidlich zu einer komplizierten Gestaltung der Vorrichtung führt, da der die Ionenpumpe bildende Magnet durch die Ausbildung im Inneren der Vorrichtung beschränkt ist. Wenn eine dieser Arten eingeführt wird, ist eine Hochspannungsquelle erforderlich, um die Ionenpumpe zu betätigen, was den Aufbau der Vorrichtung noch komplizierter macht. Dafür sind eine besondere Spannungsquelle und Einrichtungen erforderlich, um die Atomstrahlvorrichtung zu betätigen, was zusätzlich zu einem Kostenanstieg als Ganzes führt. .To the air for the purpose of arranging the entire part inside the outer housing that contains all of the components of the atomic beam device In addition, the air should be aspirated by the atom beam device is kept at firing temperature for a sufficient period of time. On the other hand worsened how described above, the gas gradually released from the magnet, the coil, the wiring material and the Materials of other components is released even after the air suction has ended, the vacuum state the atomic beam device or pollutes the environment. To prevent this phenomenon it is also necessary the degree of vacuum state by additional arranging to maintain the ion pump. The ion pump is on the outside of the atom beam device or on the Mounted inside the device. The former type due to increases the physical expansion of the device an increase in external dimensions, while the latter type inevitably leads to a complicated design of the device, because the magnet forming the ion pump is created inside the device is limited. When either of these species is introduced, a high voltage source is required to power the ion pump to operate, which makes the structure of the device even more complicated. A special voltage source and facilities are required for this in order to operate the atom beam device to operate, which additionally leads to an increase in costs as a whole. .

Da die vorhandene Atomstrahlvorrichtung einen solchen Aufbau vorsieht, daß jedes Bauelement auf dem Standardniveau FSince the existing atom beam device is such that each component is at the standard level F

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des Gestells 9 angebracht ist und deshalb die Befestigungsfläche F in großem Abstand von dem Atomstrahlweg G angeordnet ist, tritt, falls die Befestigungsfläche jedes Bauelements beispielsweise eine geringe Verschiebung aufweist, eine Verdrehung oder Neigung zwischen jeweiligen Elementen auf und die Anordnung des Atomstrahlwegs G wird in großem Umfang beeinflußt, was auch ein unerwünschter Nachteil ist. Um diesen Nachteil zu vermeiden, ist es notwendig, eine ausreichende Festigkeit des Gestells 9 sicherzustellen, die für die mechanische Flachheit ausreichend ist, was dazu führt, daß das verwendete Material einen starren Aufbau und eine ausreichende Festigkeit haben muß, wofür ein geeignetes Herstellungsverfahren eingeführt werden muß. Insbesondere in dem Fall, in dem die Vorrichtung an einer Transporteinrichtung, wie einem Kraftfahrzeug, Schiff oder Flugkörper angebracht wird, muß jedoch nicht nur die besonders ausgebildete Puffereinheit hinzugefügt werden, sondern folglich wird auch das Gewicht unvermeidbar erhöht, was eine Vergrößerung der Abmessung bewirkt, und zwar unter Berücksichtigung der Erlangung eines festen Aufbaus der Vorrichtung, der ausreichend widerstandsfähig gegen gegebene äußere Kräfte, wie Schwingung, Stoß und Trägheitskraft usw., ist.of the frame 9 is attached and therefore the fastening surface F is arranged at a great distance from the atomic beam path G occurs if the mounting surface of each structural element has a slight displacement, for example, a twist or inclination between respective elements and the arrangement of the atomic beam path G becomes largely affected, which is also an undesirable disadvantage. To avoid this disadvantage, it is necessary to ensure sufficient strength of the frame 9, which is sufficient for the mechanical flatness is what makes the material used have a rigid structure and sufficient strength must, for which a suitable manufacturing process must be introduced. Especially in the case where the device is attached to a transport device, such as a motor vehicle, ship or missile, but does not have to only the specially designed buffer unit must be added, but consequently the weight also becomes inevitable increases, causing the size to increase, taking into account the attainment of a solid one Structure of the device that is sufficiently resistant against given external forces, such as vibration, shock and inertial force, etc.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNGDISCLOSURE OF THE INVENTION

Es ist ein Hauptzweck der vorliegenden Erfindung, eine neue Ausführung der Atomstrahlvorrichtung anzubieten, welche die Nachteile der vorhandenen Atomstrahlvorrichtung, insbesondere einer Cäsiumstrahlröhre, überwindet.It is a primary purpose of the present invention to offer a new embodiment of the atom beam device which utilizes the Disadvantages of the existing atom beam device, in particular a cesium beam tube, overcomes.

Ein anderer Zweck der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine verbesserte Atomstrahlvorrichtung für ein Frequenznormal mit verschiedenen Eigenschaften in kompakter Konstruktion und mit leichtem Gewicht und festem Aufbau anzubieten.Another purpose of the present invention is to an improved atom beam device for a frequency standard with various properties in a compact manner Construction and with light weight and solid structure to offer.

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Darüber hinaus besteht ein anderer Zweck der vorliegenden Erfindung darin, eine Atomstrahlvorrichtung anzubieten, die einen koaxialen tragenden Aufbau mit ausgezeichneter mechanischer Festigkeit aufweist, die leicht zusammengebaut werden kann und die gegen einen Fehler in der Anordnung der Teile wenig anfällig ist.Moreover, another purpose of the present invention is to provide an atomic beam device which has a coaxial supporting structure with excellent mechanical strength, which is easily assembled and which is not very susceptible to an error in the arrangement of the parts.

Es ist des weiteren ein Zweck der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Atomstrahlvorrichtung anzubieten, bei der die Notwendigkeit einer Vakuumionenpumpe vermieden ist und die eine geringe Verschlechterung des Grads des Vakuumzustands ermöglicht.It is a further purpose of the present invention to provide an improved atom beam device in which the need for a vacuum ion pump is avoided and there is little degradation in the degree of the Allows vacuum state.

Zusammengefaßt ist die vorliegende Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß in einer Atomstrahlvorrichtung ein Atomstrahlgenerator, ein Auswahlmagnetteil für einen ersten Zustand, ein Hochfrequenzübergangsteil, ein Auswahlmagnetteil für einen zweiten Zustand und ein Detektor in einem solchen Aufbau vorgesehen sind, daß der Strahlweg jedes oben erwähnten Elements in hermetischer Abdichtung auf einer gemeinsamen Achse gekoppelt wird.In summary, the present invention is characterized in that in an atom beam device a Atomic beam generator, a selection magnet part for a first State, a high frequency transition part, a selection magnet part for a second state and a detector are provided in such a structure that the beam path each above-mentioned element is coupled in a hermetic seal on a common axis.

Gemäß anderen Merkmalen der vorliegenden Erfindung besteht zusätzlich der Hochfrequenzübertragungsteil aus einem Metallblock, der einen Mikrowellenhohlraum bildet,und der Aufbau unter Verwendung des Metallblocks ist als tragender Grundkörper der Atomstrahlvorrichtung vorgesehen. An dem einen Ende des Metallblocks, der einen festen Hohlraum bildet, sind der Auswahlmagnetteil für einen ersten Zustand und die Cs-Kammer zum Erzeugen der Atomstrahls koaxial in abgedichtetem Zustand gekoppelt, während an dem anderen Ende des Metallblocks der Auswahlmagnetteil für einen zweiten Zustand und der Detektor koaxial auch im abgedichteten Zustand gekoppelt sind. Die Permanentmagnete für die Magnetfelder A und B und die Spule für das Magnetfeld C sind außerhalb des Vakuumstrahlwegs vorgesehen.In addition, according to other features of the present invention, the high frequency transmission part is made up of one Metal block that forms a microwave cavity and the structure using the metal block is as a supporting one Basic body of the atom beam device provided. To the one end of the metal block forming a fixed cavity is the first state selection magnet part and the Cs chamber for generating the atom beam coaxially coupled in a sealed state while at the other End of the metal block of the selection magnet part for a second state and the detector coaxial also in the sealed state are coupled. The permanent magnets for the magnetic fields A and B and the coil for the magnetic field C are provided outside the vacuum jet path.

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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN:BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS:

Fig. 1 zeigt einen Prinzipaufbau einer Atomstrahlvorrichtung. Fig. 2 zeigt ei'aen Querschnitt des Aufbaus einer vorhandenen Cäsiumstrahlvorrichtung. Fig. 3 zeigt einen Querschnitt einer Ausführungsform der Cäsiumstrahlvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung. Fig. 4 zeigt eine perspektivische Ansicht des Metallblocks, der den Hochfrequenzübergangsteil· bildet, der mit einem MikroWe^enhoiLLraum versehen ist. Fig. 5 zeigt eine perspektivische Ansicht des Aufbaus der Magneteinheit, die für die Magnetfelder A und B verwendet wird. Fig. 6 zeigt eine Ansicht des Cäsiumstrahlofens und Fig. 7 zeigt einen Querschnitt des Aufbaus zum Erzeugen des Magnetfelds C.Fig. 1 shows a basic structure of an atom beam device. Fig. 2 shows a cross-section of the structure of an existing cesium beam device. Fig. 3 shows a cross section an embodiment of the cesium beam device according to the present invention. Fig. 4 shows a perspective View of the metal block forming the high frequency transition part that forms with a micro-tissue space is provided. Fig. 5 shows a perspective view the structure of the magnet unit used for magnetic fields A and B. Fig. 6 shows a view of the Cesium blast furnace and Fig. 7 shows a cross section of the Setup for generating the magnetic field C.

AUSFUHRUNGSFORM DER ERFINDUNG:EMBODIMENT OF THE INVENTION:

Eine bevorzugte Ausführungsform einer Cäsiumstrahlvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 3 erläutert.A preferred embodiment of a cesium beam device according to the present invention is explained below with reference to FIG.

In Fig. 3 sind der Mikrowellen-Abzweigwellenleiter 301 und der Hochfrequenzeingangskreis 8 des Hochfrequenzübergangsteils 3 durch den in Fig. 4 gezeigten Metallblock gebildet. Dieser Metallblock ist beispielsweise ais sauerstoffreiem Kupfer hergestellt. Eine Hälfte des Abzweigwellenleiters 302 und der Hochfrequenzableitungssperre 303, die gemeinsam als Einlaß- und Auslaßöffnung des Atomstrahls verwendet wird, sind an einer Seite des einen Blocks 301 unter denjenigen gebildet, die in zwei Teile an der Fläche geteilt sind, die parallel zu dem Atomstrahlweg in Fig. 4 ist. Die Kammer 304, die den AtomstrahlwegIn FIG. 3, the branching microwave waveguide 301 is shown and the high frequency input circuit 8 of the high frequency transition part 3 through the metal block shown in FIG educated. This metal block is made of, for example, oxygen-free copper. One half of the branch waveguide 302 and the high frequency leakage barrier 303, which are used in common as the inlet and outlet ports of the atomic beam are on one side of the one block 301 formed among those divided into two parts on the face parallel to the atomic beam path in Fig. 4 is. The chamber 304 showing the atomic beam path

gibt, ist auch gleichzeitig durch Schneiden oder Pressen zwichen den Einlaß- und Auslaßöffnungen 303 des Atomstrahlwegs gebildet. Diese Kammer 304 wird auch als Getterraum zum Absorbieren von Cs oder anderen Gasen durch den Überzug beispielsweise aus Graphit an deren Innenwand verwendet. Für den Fall, daß es notwendig ist, den Zustand des verteilten Magnetfelds zu messen, ist es des weiterenthere is also at the same time by cutting or pressing formed between the inlet and outlet ports 303 of the atomic beam path. This chamber 304 is also called Getter space for absorbing Cs or other gases through the coating, for example made of graphite, on the inner wall used. Furthermore, in the event that it is necessary to measure the state of the distributed magnetic field, it is

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auch möglich, eine Zeemann-Spule in dieser Kammer 304 anzuordnen. Dieser eine Block 301 ist mit dem anderen Block 301' (in Fig. 4 durch die strichpunktierte Linie erläutert) kombiniert, der genau symmetrisch bearbeitet und durch Löten an der Verbindungsstelle hermetisch abgedichtet ist, wo die wechselseitigen Wellenleiter Fläche an Fläche angeordnet sind. An der Hochfrequenzeingangsöffnung 8 sind der Kopplungsflansch 801 und der Hochfrequenzwellenleiter 802 an der angegebenen Stelle durch Löten hermetisch abgedichtet, so daß sie in einen Block integriert sind. An der Hochfrequenzeingangsöffnung 8 ist das abdichtende Fenster 803, das aus dielektrischem Material hergestellt ist, angeschweißt, um den Wellenleiter 302 in abgedichtetem Zustand zu halten. Dieses Fenster ist im allgemeinen bekannt. Die Fläche H-H¹ der geteilten zwei Blöcke 301, 301', die parallel zu dem Atomstrahlweg ist, wird als Standardniveau zum Befestigen des Jochs zum Erzeugen des Magnetfelds C in einem konstanten Abstand verwendet, wie später beschrieben wird. Beide Enden I-I', die den Atomstrahlweg senkrecht kreuzen, werden jeweils als Verbindungsstelle zum Anlöten des Flanschs 305 verwendet undalso possible to arrange a Zeemann coil in this chamber 304. This one block 301 is combined with the other block 301 '(explained by the dash-dotted line in FIG. 4), which is machined precisely symmetrically and hermetically sealed by soldering at the junction where the reciprocal waveguides are arranged face to face. At the high-frequency input opening 8, the coupling flange 801 and the high-frequency waveguide 802 are hermetically sealed at the specified location by soldering, so that they are integrated into one block. The sealing window 803 made of a dielectric material is welded to the high frequency input port 8 to keep the waveguide 302 in a sealed state. This window is generally known. The area HH ^{1 of} the divided two blocks 301, 301 'which is parallel to the atomic beam path is used as a standard level for fixing the yoke for generating the magnetic field C at a constant interval, as will be described later. Both ends I-I ', which perpendicularly cross the atomic beam path, are each used as a connection point for soldering the flange 305 and

werden darüber hinaus die Normalfläche zum Anordnen der Einheiten 2, 6 für die Magnetfelder A, B, des Cs-Atomstrahlgenerators 1 und des Detektors an der angegebenen Stelle. Dieser Flansch 305 ergibt in seiner Mitte hohle Bereiche, die jeweils in die Fläche I der Blöcke 301, 301' eingreifen, während er an der gegenüberliegenden Seite die hohlen Bereiche ergibt, die mit den Magneteinheiten einschließlich der Joche für ein ungleichförmiges Magnetfeld der Magnetfelder A2 und B6 in Eingriff und dann gelötet sind. Der Flansch 305 ergibt in seiner Mitte das Loch, das erforderlich ist, um den Weg des Atomstrahls zu bilden.also become the normal surface for arranging the units 2, 6 for the magnetic fields A, B, of the Cs atomic beam generator 1 and the detector at the specified location. This flange 305 is hollow in its center Areas that each engage in the face I of the blocks 301, 301 ', while he is on the opposite side which gives the hollow areas with the magnet units including the yokes for a non-uniform magnetic field the magnetic fields A2 and B6 are engaged and then soldered. The flange 305 results in the hole in its center, which is required to form the path of the atomic beam.

Die Magneteinheiten, welche die Pole der Magnetfelder A2 und B6 bilden, sind symmetrisch an beiden Seiten des Hochfrequenzübergangsteils 3 niit einem solchen AufbauThe magnet units that form the poles of the magnetic fields A2 and B6 are symmetrical on both sides of the High frequency transition part 3 having such a structure

0 3 0 6 0 3/0 3 0 6 0 3 /

angeordnet, wie er in der perspektivischen Ansicht der Fig* 5 gezeigt ist. An dem Atomstrahlweg sind die Pole 201 und 202 Fläche an Fläche angeordnet, um einen ungleichförmigen Magnetspalt zu bilden, und die Abstandshalter zum Aufrechterhalten des Spaltes zwischen den Polen sind an beiden Seiten angeordnet. Die Abstandshalter 203 sind aus nichtmagnetischem Material hergestellt. An beiden Enden der Magneteinheit, welche die Pole 201, 202 und die Abstandshalter 203 enthält, sind die metallischen Zylinder 204-, mit jeweils dem Flansch an einem Ende in hermetisch abgedichtetem Zustand in solcher Weise angebracht, daß die Flansche die Enden bedecken, um den Atomstrahlweg zu bilden. Die Pole 201, 202, die Abstandshalter 203 und die Zylinder 204 und 205 sind an beiden Enden des Metallblocks 301 in der angegebenen Lagebeziehung zusammengebaut und dann an jedem Verbindungsbereich durch ein Lötverfahren abgedichtet.arranged as shown in the perspective view of Fig * 5. The poles are on the atomic beam path 201 and 202 arranged face to face to form a non-uniform magnetic gap, and the spacers to maintain the gap between the poles are arranged on both sides. The spacers 203 are made of non-magnetic material. At both ends of the magnet unit, which has the poles 201, 202 and the spacers 203 contains the metallic cylinders 204-, each with the flange attached at one end in a hermetically sealed state in such a manner that the Flanges cover the ends to form the atomic beam path. The poles 201, 202, the spacers 203 and the cylinders 204 and 205 are assembled at both ends of the metal block 301 in the specified positional relationship, and then sealed at each connection area by a soldering process.

Der Metallzylinder 205 ist aus sauerstroffreiem Kupfer hergestellt, das eine plastische Deformation erlaubt, so daß die Einstellung der Strahlachse leicht ausgeführt werden kann, wie später beschrieben wird, und ist durch Löten abgedichtet, nachdem er mit dem hohlen Bereich des Flanschs 305 in Eingriff gebracht worden ist. Vor der oben erwähnten Lötung werden hier die Flansche 206A und 206B an den Kragen J angeschweißt, der an der Außenseite der Zylinder 205A und 205B vorgesehen ist, wie Fig. 3 zeigt. Das Ende des Zylinders 204 der Magnetfeldeinheit in dem Magnetfeld A2 ist gegenüber dem Atomstrahlgenerator 1 abgedichtet. Das Ende des Zylinders 204 der Magnetfeldeinheit in dem Magnetfeld B6 ist darüber hinaus gegenüber dem Detektor 7 abgedichtet.The metal cylinder 205 is made of oxygen-free copper made that allows plastic deformation, so that the adjustment of the beam axis is easily carried out as will be described later, and is sealed by soldering after being connected to the hollow portion of the Flange 305 has been engaged. Before the above-mentioned soldering are here the flanges 206A and 206B is welded to the collar J provided on the outside of the cylinders 205A and 205B as shown in FIG. The end of the cylinder 204 of the magnetic field unit in the magnetic field A2 is sealed off from the atom beam generator 1. The end of the cylinder 204 of the magnetic field unit in the magnetic field B6 is also sealed off from the detector 7.

Fig. 6 zeigt eine perspektivische Ansicht des Atomstrahlgenerators, 1. Der Flansch 101 besteht aus einem Stück mit dem Zylinder 204 der Einheit des Magnetfelds A in dem Aufbau An dem vorragenden Teil an der Mitte des Flanschs 101 ist die Kammer 102, die mit einer Membran in dem Boden gebildet6 shows a perspective view of the atomic beam generator, 1. The flange 101 is made in one piece with the cylinder 204 of the unit of magnetic field A in the structure On the protruding part at the center of the flange 101 is the chamber 102 formed with a membrane in the bottom

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- Al- - Al-

ist und eine Nadel zum öffnen des Cs-Dichtbehälters an der Mitte seiner Innenseite ergibt, mechanisch gekoppelt und mittels eines Metallhalters 103 befestigt, der aus einem Material hergestellt ist, das eine geringe Wärmeausbreitung ermöglicht. Als Metallhalter 103 wird ein Material verwendet, daß fast keine Wärmeausbreitung erlaubt, und darüber hinaus wird versucht, eine Wärmeausbreitung unter dem Gesichtspunkt der Form zu eliminieren. Der Wärmeausbreitungsbereich wird nämlich in der Weise verringert, daß die Verbindung über mehrere Füße ausgeführt wird, die übrig bleiben, nachdem die von dem Flansch 101 weggeschnittenen Teile entfernt worden sind.is and a needle to open the Cs sealing container on the Center of its inside results, mechanically coupled and fastened by means of a metal holder 103, which consists of a Material is made that allows low heat propagation. A material is used as the metal holder 103 that almost no heat propagation allowed, and In addition, attempts are made to prevent heat from spreading below from the point of view of form. The heat propagation area is namely reduced in such a way that the connection is carried out over several feet, the remain after the parts cut away from the flange 101 have been removed.

Der Aufbau und die Funktionen des Atomstrahlgenerators 1 werden im einzelnen unter erneuter Bezugnahme auf Fig. 3 erläutert. In Fig. 3 ist am Ende des Cs-Dichtbehälters 104, der im Inneren der Kammer 102 angebracht ist, die Entdichtungsnadel für den abgedichteten Behälter, der an der Innenseite der Membran vorgesehen ist, die im Boden der Kammer 102 angeordnet ist, dem abgedichteten Behälter gegenüber vorgesehen.The structure and functions of the atom beam generator 1 will be described in detail with reference again to FIG. 3 explained. In Fig. 3, at the end of the Cs sealing container 104, which is attached in the interior of the chamber 102, the desealing needle for the sealed container, which is provided on the inside of the membrane, which is in the bottom of the Chamber 102 is arranged, provided opposite the sealed container.

Der Umfang des Endes des Flanschs 101 ist durch Anschweißen der Entdichtungseinrichtung 107 für den Cs-Dichtbehälter mittels des Abstandsrings 106 abgedichtet. Die Entdichtungseinrichtung für den Cs-Dichtbehälter enthält den Balg 108, der nach der Innenseite von dem Boden des Endes des Gehäuses 107 erstreckt werden kann, und den Endanschlag 109, der ein Innengewinde aufweist und am Ende des Balgs 108 angebracht ist. Der Abstandsring 106, das Gehäuse 107, der Balg 108 und der Anschlag 109 sind jeweils durch ein Lötverfahren an den Berührungsflächen abgedichtet. Das Loch in der Mitte des Endes des Gehäuses 107 steht in Verbindung mit dem Anschlag 109 über den Schraubteil 110 und greift dicht ein. Wenn die Schraube 110 in der Lockerungsrichtung gedreht wird, nimmt der Balg 108 einen Außenluftdruck an der Fläche des Anschlags 109 auf und erstreckt sich The periphery of the end of the flange 101 is by welding the sealing device 107 for the Cs sealing container is sealed by means of the spacer ring 106. The sealing device for the Cs sealing container contains the bellows 108 which extends inwards from the bottom of the end of the housing 107 can be extended, and the end stop 109, which has an internal thread and at the end of the Bellows 108 is attached. The spacer ring 106, the housing 107, the bellows 108 and the stop 109 are each through a soldering process sealed on the contact surfaces. The hole in the middle of the end of the housing 107 communicates with the stop 109 over the screw part 110 and engages tightly. When the screw 110 is rotated in the loosening direction, the bellows 108 receives outside air pressure on the surface of the stopper 109 and extends

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-λ/- 43 -λ / - 43

bis zu der Membranfläche der Kammer 102. Wenn die Schraube mehr gedreht wird, kommt der Anschlag 109 in Berührung mit der Membranfläche der Kammer 102 und durchstößt letztlich die Membran der Kammer 102, was bewirkt, daß die Nadel 105 den Cs-Dichtbehälter 104 aufstößt und dadurch den Cs-Dichtbehälter 104- Öffnet. Wenn die Schraube 110 daraufhin in der entgegengesetzten Richtung gedreht wird, wird der Anschlag 109 zu dem Boden des Gehäuses 107 gezogen und wird der Balg 108 zusammengepreßt, wodurch er in seinen ursprünglichen Zustand zurückkehrt. In diesem Falle werden auch die Membran und die Nadel der Kammer 102 in ihren Anfangszustand zurückgeführt und somit der Kontakt mit dem Cs-Behälter unterbrochen. Dadurch wird eine Wärmeausbreitung zu dem Cs-Behälter von der Außenseite unterbrochen. Das Cs strömt nun von dem aufgebrochenen Loch des Cs-Dichtbehälters aus und dieses Cs wird mit einem Druck verdampft, der durch die Temperatur bestimmt wird, die durch den Cs-Dampfgenerator 1 gegeben ist. Auf diese Weise wird die Kammer 102 allmählich mit diesem Dampf gefüllt und dann wird der Cs-Atomstrahl zu dem Magnetfeld A von dem Kollimator in dem Behälter 1 mit einer Geschwindigkeit ausgestoßen, die in Übereinstimmung mit der Temperatur gegeben ist. Der Cs-Atomstrahlgenerator 1 enthält andere nicht dargestellte Teile, wie eine Heizeinrichtung, die das Cs auf einer bestimmten Temperatur und einen Grad des Vakuumzustands hält, einen Temperaturmeßthermistor, der die Temperatur auf einem konstanten Wert hält und regelt, und das Getter, das unerwünschtes Gas absorbiert und den Grad des Vakuumzustands aufrechterhält. Der elektrische Anschluß 111 für diese Teile ist an dem Abstandsring 106 vorgesehen und dieser Anschluß erstreckt sich nach außen in abgedichtetem Zustand.up to the membrane surface of the chamber 102. When the screw is turned more, the stop 109 comes into contact with the membrane surface of chamber 102 and ultimately punctures the membrane of chamber 102, causing the needle 105 pushes open the Cs sealing container 104 and thereby opens the Cs sealing container 104-. If the screw 110 then is rotated in the opposite direction, the stopper 109 is pulled towards the bottom of the housing 107 and the bellows 108 is compressed, thereby returning it to its original state. In this case it will be also the membrane and the needle of the chamber 102 are returned to their initial state and thus the contact with the Cs container interrupted. Thereby, heat propagation to the Cs container from the outside is interrupted. The Cs now flows out of the opened hole of the Cs sealing container and this Cs is evaporated with a pressure, which is determined by the temperature given by the Cs steam generator 1. In this way, the Chamber 102 is gradually filled with this vapor and then the Cs atom beam becomes the magnetic field A from the collimator ejected into the container 1 at a rate which is given in accordance with the temperature is. The Cs atomic beam generator 1 does not include others Parts shown, such as a heater, keep the Cs at a certain temperature and a degree of vacuum holds, a temperature measuring thermistor, which keeps the temperature at a constant value and regulates, and the getter that absorbs unwanted gas and maintains the degree of vacuum state. The electrical connection 111 for these parts is provided on the spacer ring 106 and this connector extends outwardly in a sealed manner Status.

Der Zylinder 204 der in Fig. 5 gezeigten Magnetfeldeinheit ist in integrierter Form mit dem Detektorbehälter 701 des Detektors 7, der in Fig. 3 gezeigt ist, an der Seite desThe cylinder 204 of the magnetic field unit shown in FIG. 5 is integrated with the detector container 701 of the Detector 7 shown in Fig. 3 on the side of the

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Magnetfelds B 6 gebildet. Der Detektor 702 ist in der Verlängerungslinie des Atomstrahlwegs in dem Detektorbehälter 701 vorgesehen, wo der gewünschte Cs-Atomstrahl ankommt. Der Detektor 702 ist auf dem keramischen Fuß 703 aufgebaut, der in das Ende des Behälters 701 dicht eingesetzt ist, der nicht dargestellte Teile, wie einen Hitzdrahtionisierer, einen Kollektor und ein Getter, enthält. Die Anschlußstifte dieser Teile erstrecken sich durch den Fuß 703.Magnetic field B 6 formed. The detector 702 is in the extension line of the atomic beam path in the detector container 701 is provided where the desired Cs atom beam arrives. The detector 702 is on the ceramic foot 703 constructed, which is tightly inserted into the end of the container 701, the parts not shown, such as a Includes a hot wire ionizer, a collector and a getter. The connecting pins of these parts extend through the foot 703.

Zum Absaugen der Luft aus der Atomstrahlvorrichtung bis zu dem Vakuumzustand ist das Absaugrohr 704- an der Seite des Seitendetektorbehälters 701 vorgesehen und wird nach Beendigung der Luftabsaugung abgequetscht. Die Lage des Absaugrohrs 704- ist nicht auf den Detektor beschränkt und kann sich an einer anderen geeigneten Stelle befinden, beispielsweise an dem Metallblock des Hochfrequenzübergangsteils. To suck the air out of the atomic beam device up to the vacuum state, the suction tube 704- is on the side of the side detector container 701 is provided and is squeezed off after the end of the air suction. The location of the Suction tube 704- is not limited to the detector and may be in any other suitable location, for example on the metal block of the high frequency transition part.

Die vorangehende Detailbeschreibung bezieht sich hauptsächlich auf den Aufbau zum Aufrechterhalten des Vakuumzustands des Atomstrahlwegs, nämlich auf den Cs-Atomstrahlgenerator, den Magnetpolaufbau des Magnetfelds A, den Hochfrequenzübergangsblock, den Magnetpolaufbau des Magnetfelds B, den Detektor und die Umhüllung des Strahlwegs, der diese Teile verbindet. Als Material zum Bilden der Vakuumumhüllung können solche Materialien leicht ausgewählt werden, die stabil im Hochvakuumzustand und bei hoher Temperatur sind und die eine hohe Zuverlässigkeit aufweisen. Andere Teile oder Elemente, wie Permanentmagnet, Spule, Joch für das Magnetfeld C, die durch hohe Temperatur· beeinflußt sind, oder diejenigen, die Gas nach der Luftabsaugung freigeben können, sind nicht in der Vakuumumhüllung enthalten. Wenn deshalb die Umhüllung auf den Vakuumzustand abgesaugt wird, nachdem die Teile zusammengebaut worden sind, könnet! diese auf einer Brenntemperatur für eine ausreichendeThe preceding detailed description mainly relates to the structure for maintaining the vacuum state the atomic beam path, namely on the Cs atomic beam generator, the magnetic pole structure of the magnetic field A, the high frequency transition block, the magnetic pole structure of the magnetic field B, the detector and the envelope of the beam path that this Parts connects. As the material for forming the vacuum envelope, such materials can be easily selected which are stable in the high vacuum state and at high temperature and which have high reliability. Other parts or elements, such as permanent magnet, coil, yoke for the magnetic field C, which are influenced by high temperature or those that can release gas after air evacuation are not included in the vacuum envelope. Therefore, if the envelope is sucked off to the vacuum state after the parts have been assembled, you can! this at a firing temperature for sufficient

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Zeitdauer gehalten werden. Bei der obigen Beschreibung sind Löten und Schweißen zum Verbinden jedes Teils unabhängig entsprechend der jeweiligen Folge erläutert, jedoch kann diese Folge auch in Übereinstimmung mit einem leichten Zusammenbau frei verwendet werden. Insbesondere ist es empfehlenswert, die Ausrichtung des Strahlwegs unter der Bedingung sichtbar herzustellen, daß der in dem Detektor 702 enthaltene Hitzdrahtionisierer nach dem Zusammenbau der Elemente gebrannt wird, die an der rechten Seite des Cs-Behälters 104- angeordnet sind. Nachdem die Ausrichtung ausgeführt worden ist, werden der Cs-Behälter 104 und die Elemente links von ihm zusammengebaut, wie in Fig. 3 gezeigt ist. Das Verbindungsverfahren ist nicht nur auf Löten beschränkt und es kann jeweils ein geeignetes Verfahren, beispielsweise Elektronenstrahlschweißen und -löten in Wasserstoffumgebung ausgeführt werden.Can be held for a period of time. In the above description, soldering and welding for joining each part are independent explained according to the respective episode, however, this episode can also be in accordance with a slight Assembly can be used freely. In particular, it is recommended to align the beam path under the Condition visible to establish that of the detector 702 included hot wire ionizer after assembling the Items burned to the right of the Cs container 104- are arranged. After the alignment is performed, the Cs container 104 and the Elements assembled to the left of it as shown in Fig. 3. The connection process isn't just based on soldering limited and a suitable method, for example electron beam welding and soldering in Hydrogen environment.

Die in Fig. 3 gezeigten äußeren Hilfsmittel sind darüber hinaus zu dem Hauptkörper der Gs-Atomstrahlvorrichtung, die in der oben "beschriebenen Weise erhalten wird, hinzugefügt. An der Seite der Flächen H-H der Blöcke 301, 301' des Hochfrequenzübergangsteils 3 ist das Joch 401, das aus einem Material mit hoher Permeabilität hergestellt ist, angebracht und befestigt, wie in Fig. 7 gezeigt, entsprechend dem Querschnitt K-K der Fig. 3· Auf den unteren Bereich dieses Jochs 401 ist die Spule 402 für das Magnetfeld C gewickelt. Am Umfang des Flanschs 305> der an den entsprechenden Endflächen I-I der Blöcke 301, 301* vorgesehen ist, sind die magnetischen Abschirmungen 1001, 1002 zum Schutz des Magnetfelds C kombiniert und doppelt angebracht.The external aids shown in Fig. 3 are moreover to the main body of the Gs atom beam device, obtained in the manner described above. On the side of the faces H-H of the blocks 301, 301 ' of the high frequency transition part 3 is the yoke 401 that is made of made of a high permeability material, attached and fixed as shown in Fig. 7, respectively the cross-section K-K of Fig. 3. On the lower area of this yoke 401 is the coil 402 for the magnetic field C wrapped. At the periphery of the flange 305> the one at the corresponding end faces I-I of the blocks 301, 301 * is provided, the magnetic shields 1001, 1002 for protecting the magnetic field C are combined and double appropriate.

Die magnetischen Abschirmungen 1001 und 1002 sind durch die Abstandsscheibe 1003 im Abstand gehalten und dann an dem Flansch 305 mittels nicht dargestellter Schrauben befestigt. An der Endfläche der Abschirmung 1002 in axialer RichtungThe magnetic shields 1001 and 1002 are spaced apart by the spacer washer 1003 and then attached to the Flange 305 fastened by means of screws, not shown. At the end face of the shield 1002 in the axial direction

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ist darüber hinaus der Rahmen 1505 über den Flansch 305 gehalten und die Gehäuse 1502, 1503 und 1504· sind an diesemis also the frame 1505 via the flange 305 held and the housings 1502, 1503 and 1504 · are on this

Rahmen gehalten. Die Scheiben 1003 und der Rahmen 1505» die erforderlichenfalls an der gewünschten Stelle geteilt sind, sind kombiniert in Radiusrichtung angebracht. Für die Magnetpole 201, 202 der Einheiten der Magnetfelder A und B sind die angegebenen Permanentmagneten 207A und 207B von außen angebracht. Für die Flansche 206A, 206B sind die magnetischen Abschirmungen 208A, 208B zum magnetischen Schutz der Magnetfelder A und B vorgesehen. Die magnetischen Abschirmungen 208A, 208B sind auch in der gewünschten Form geteilt und zum Befestigen in Radiusrichtung kombiniert. Da die Zylinder 205A, 205B, welche die Einheiten der Magnetfelder A, B stützen, auch das Gewicht des Cs-Atomstrahlgenerators 1 und des Detektors halten müssen, ist die Außenseite der Flansche 206A, 206B durch ein solches Verfahren verstärkt, daß der Umfang der Flansche an der Seite des Rahmens 1505 unter Verwendung mehrerer Schrauben 209 befestigt ist. Die Verwendung einer solchen Ausgestaltung ist sehr zweckmäßig, da, wenn die Schrauben 209 wahlweise um den Flansch 206 eingestellt werden und der Raum zwischen dem Flansch 206 und dem Rahmen 1505 geändert wird, die Neigung des Cs-Atomstrahls in dem Magnetfeld A oder B für den Cs-Atomstrahlweg in dem Magnetfeld C in dem Zylinder 205 eingestellt werden kann. Die Atomstrahlvorrichtung ist vervollständigt, wenn die Gehäuse 1502, 1503 und 1504 an dem Rahmen I505 angebracht sind. Die Gehäuse 1502, 1504 sind mit Durchgangslöchern für Kabel versehen, die zum Anschließen der Atomstrahlvorrichtung verwendet werden.Frame held. The discs 1003 and the frame 1505 » which are divided at the desired point if necessary, are combined in the direction of the radius. for the magnetic poles 201, 202 of the units of the magnetic fields A and B are the indicated permanent magnets 207A and 207B attached from the outside. For the flanges 206A, 206B the magnetic shields 208A, 208B are provided for magnetic protection of the magnetic fields A and B. The magnetic shields 208A, 208B are also split in the desired shape and for fastening in the radius direction combined. Since the cylinders 205A, 205B, which support the units of the magnetic fields A, B, also do that The weight of the Cs atomic beam generator 1 and the detector must be supported by the outside of the flanges 206A, 206B reinforced by such a procedure that the scope of the Flanges on the side of the frame 1505 using a plurality of screws 209 is attached. The use of such a configuration is very useful because if the Screws 209 can optionally be adjusted around flange 206 and the space between flange 206 and frame 1505 is changed, the inclination of the Cs atom beam in the magnetic field A or B for the Cs atom beam path in the Magnetic field C in the cylinder 205 can be adjusted. The atom beam device is completed when the Housings 1502, 1503 and 1504 attached to frame I505 are. The housings 1502, 1504 have through holes for cables used to connect the atom beam device.

Wie oben im einzelnen erläutert worden ist, besteht ein charakteristisches Merkmal der Atomstrahlvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung darin, daß der die Vakuumumhüllung bildende Teil auf den Teil beschränkt ist, der sich direkt auf den Weg des Atomstrahls bezieht. DieAs explained in detail above, there is a characteristic feature of the atom beam device according to the present invention in that the vacuum envelope The constituent part is limited to the part directly related to the path of the atomic beam. the

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Vakuumumhüllung kann deshalb unter Verwendung von Materialien oder Teilen gebildet werden, die gegenüber Hitze und einem Grad des Vakuumzustands sehr stabil sind. Da ein Magnet, eine Spule für das Magnetfeld C und Verdrahtungen nicht innerhalb der Vakuumumhüllung vorgesehen sind, ergeben sich zusätzlich Probleme dadurch, daß diese einer hohen Temperatur während der Bearbeitung ausgesetzt sind und daß keine Luftabsaugung stattfindet. Aus diesem Grund kann die Luftabsaugung innerhalb einer kurzen Zeitdauer ausgeführt werden und eine geringe Freigabe von Gas nach der Luftabsaugung stellt die Aufrechterhaltung des Vakuumzustands für eine lange Zeitdauer sicher. Des weiteren sind ein komplizierter Aufbau und eine komplizierte Behandlung zum Verhindern einer Entmagnetisierung der Permanentmagnete aufgrund der Brenntemperatur nicht erforderlich. Da ein ausreichender Vakuumzustand für eine ausreichende Zeitdauer bei dem üblichen Betrieb der Atomstrahlvorrichtung aufrechterhalten wird, ist eine Vakuumionenpumpe in der Praxis nicht erforderlich. Wenn jedoch eine noch höhere Zuverlässigkeit erforderlich ist, ist es selbstverständlich möglich, eine Ionenpumpe hinzuzufügen.Vacuum envelope can therefore be formed using materials or parts that are resistant to heat and a Degree of vacuum state are very stable. As a magnet, a coil for the magnetic field C and wiring not are provided within the vacuum envelope, there are additional problems due to the fact that this is a high Temperature during processing and that no air extraction takes place. For this reason can air suction within a short period of time run and a low release of gas after the air evacuation represents the maintenance of the Vacuum condition for a long period of time. Further are a complicated structure and treatment for preventing demagnetization of the permanent magnets not necessary due to the firing temperature. Because a sufficient vacuum condition for sufficient Period of time is maintained in the ordinary operation of the atom beam device, a vacuum ion pump is in the Practice not required. However, when even higher reliability is required, it goes without saying possible to add an ion pump.

Ein weiteres bedeutendes charakteristisches Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß der Hochfrequenzübergangsteil durch eine feste Einheit des Metallblocks gebildet ist und diese Einheit als Grundhaltekörper der anderen Teile verwendet wird. Dadurch, daß die Vorrichtung einen koaxialen Aufbau mit dem Atomstrahlweg als Achse hat, ist eine Halterung einer Formalbefestigung nicht erforderlich, ist eine sehr hohe Starrheit sichergestellt und wird nur eine geringe Deformation aufgrund der thermischen Verformung und äußerer mechanischer Kräfte erhalten. Da die Vorrichtung in bezug auf den Atomstrahlweg aufgebaut ist, kann zusätzlich eine Einstellung zum Bestimmen des Atomstrahls nach dem Zusammenbau drastisch vereinfacht werden. Wenn eine solche ZusammenbaufolgeAnother important characteristic feature of the present invention is that the high frequency transition part is formed by a fixed unit of the metal block and this unit as the basic holding body of the other parts is used. In that the device has a coaxial structure with the atomic beam path as an axis has a mounting of a formal fastener is not required, a very high rigidity is ensured and becomes little deformation due to thermal deformation and external mechanical forces receive. In addition, since the device is constructed with respect to the atomic beam path, adjustment can be made for determining the atomic beam after assembly can be drastically simplified. If such an assembly sequence

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ausgeführt wird, daß der Atomstrahlgenerator 1 als letztes angebracht wird, kann insbesondere die Anordnung des Strahlwegs an jedem Element leicht und sichtbar von der Seite des Magnetfelds A unter der Bedingung eingestellt werden, daß der Ionisierer des Detektors aktiviert ist. Da die Spule für das Magnetfeld G in der Atmosphäre angeordnet werden kann, können übliche Drähte verwendet werden und eine Spule mit der gewünschten Leistung kann frei bestimmt wird. Erforderlichenfalls kann eine Einstellung der Spule leicht ausgeführt werden. Da das Joch für das Magnetfeld C an der Seite des starren Metallblocks angebracht und befestigt ist, ist keine Änderung des Abstands zwischen den Polen vorhanden. Ein gleichförmiges Magnetfeld kann deshalb für den gesamten Übergangsteil vorgesehen werden.it is carried out that the atomic beam generator 1 is the last is attached, in particular, the arrangement of the beam path on each element can be easily and visibly from the Side of the magnetic field A on the condition that the ionizer of the detector is activated. Since the coil for the magnetic field G can be placed in the atmosphere, ordinary wires can be used and a coil with the desired power can be freely is determined. If necessary, adjustment of the spool can be easily carried out. As the yoke for that Magnetic field C attached and fixed to the side of the rigid metal block is not a change in the distance present between the poles. A uniform magnetic field can therefore be provided for the entire transition part will.

Das Abschirmungsgehäuse und das Joch haben einen Aufbau, daß eine Beanspruchung aufgrund thermischer Deformation und Restmagnetisierung, die sich aus einer Verformung bei der Befestigung ergibt, nur in geringem Umfang erzeugt wird. Auch wenn eine ßestmagnetisierung auftritt, kann diese durch Anlegen eines Wechselfeldes von der Außenseite während der Befestigung gelöscht werden. Da die Permanentmagnete für die Magnetfelder A und B unter atmosphärischem Zustand vorgesehen sind, kann ein Magnet mit geringer Abmessung und geringem Gewicht und mit hervorragender Leistungsfähigkeit verwendet werden, wobei das Material frei gewählt werden kann. Eine Einstellung des Magnetfelds kann frei ausgeführt werden, indem der Betriebszustand der Atomstrah.lvorrich.tung beobachtet wird und indem deren Leistung gemessen wird, wodurch die Vorrichtung nach der Erfindung ausgzeichnete Wirkungen zeigen kann, wenn sie als Atom-, Molekül- oder andere Partikel-Strahlvorrichtung verwendet wird.The shield case and the yoke have a structure that stress due to thermal deformation and residual magnetization resulting from deformation during attachment is generated only to a small extent. Even if a residual magnetization occurs, this can be prevented by applying an alternating field from the outside deleted during attachment. Because the permanent magnets for the magnetic fields A and B are under atmospheric State provided, a magnet can be small in size and light in weight and with excellent Efficiency can be used, whereby the material can be chosen freely. A setting of the magnetic field can be freely carried out by observing the operational state of the atomic jet device and by observing its Power is measured, whereby the device according to the invention can show excellent effects when as atom, molecule or other particle blasting device is used.

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Die obige Erläuterung beabsichtigt ein leichtes Verständnis einer Ausführungsform der Erfindung, die Erfindung erfaßt aber auch verschiedene andere Anwendungen und
Abänderungen.The above discussion is intended to provide an easy understanding of one embodiment of the invention, but the invention also includes various other uses and applications
Amendments.

Der Metallblock, der den Hochfrequenzübergangsteil bildet, kann beispielsweise so gebildet werden, daß er in zwei oder mehr Blöcke aufgeteilt ist. Wenn beispielsweise
die Lage des Hochfrequenzdichtungsfensters nicht nur auf den Bereich vor dem Abzweigpunkt beschränkt ist und in dem Bereich nahe dem Übergangsteil nach dem Abzweigteil vorgesehen ist, kann zusätzlich der Vakuumteil für den Mikrowellenleiter darüber hinaus verringert werden und folglich kann auch der Blockteil verringert werden. In dem Fall einer Auswahl einer geeigneten Entwurfsbedingung für das Abschirmungsgehäuse usw. kann dieses wirksam ohne Aufteilung in mehrere Teile angebracht werden. Darüber hinaus können auch andere Arten von Abänderungen in
Betracht gezogen werden.For example, the metal block constituting the high frequency junction part can be formed so that it is divided into two or more blocks. For example, if
In addition, the location of the high-frequency sealing window is not limited only to the area before the branch point and is provided in the area near the transition part after the branch part, in addition, the vacuum part for the microwave guide can be further reduced, and consequently the block part can also be reduced. In the case of selecting an appropriate design condition for the shield case, etc., it can be effectively attached without dividing it into plural parts. In addition, other types of modifications may be made in
To be considered.

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Claims

REINLÄNDER & BERNHARDT

PATENT LAWYERS? 8 S 7 1 7 3

-2.0--2.0-

6/376 Orthstrasse 12

D-8000 Munich 60

FUJITSU LIMITED

1015 »Kamikodanaka Nakahara-ku, Kawasaki-shi KANAGAWA 211, Japan

EXPECTATIONS

ij atom beam device with a selection magnetic part for a first state, with a high frequency transition part and with a selection magnetic part for a second state, which are arranged successively along an atomic beam path extending from an atomic beam generator to a detector, characterized in that a vacuum envelope by mutually connecting the Components (101, 201A to 205A, 301, 201B to 205B) in a sealed state for forming the beam path. Each part is constructed and that the magnets (207A, 402, 207B) for generating the magnetic fields are provided on the outside of the vacuum envelope .

2. Atomstrahlvorrxchtung according to claim 1, characterized in that that the beam path of the high frequency transition part forming elements from a rigid metal block (301, 301 ') as the basic holding unit of the vacuum envelope exist and that other elements are held coaxially at both ends of the metal block.

3-atom beam device according to claim 2, characterized in, that the pole units of the selection magnet parts for the first and the second state in each case in sealed State with the end of the beam path of the metal block

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are coupled, which forms the high frequency transition part over the metallic cylinders (205A, 205B), and that over In addition, mechanical adjustment devices (206A, 209A-, 206B, 2093) are provided on the metallic cylinder to adjust the Set the alignment state of the beam path.

4. Atom beam device according to claim 1, characterized in that that the elements for forming the beam path of the high frequency transition part are at least two hermetically sealed sealed metal blocks (301, 301 ') including a space for forming the beam paths (303, 304) and a high frequency waveguide (302) included on its inside.

5. Atomic beam device according to claim 4, characterized in that that a hermetically sealed unit which gives the beam path of the high frequency transition part from two metallic blocks (301, 301 '), which are divided in the plane parallel to the beam path and one have a symmetrical structure.

6. Atom beam device according to claim 4 or 5i, characterized in that the yoke for the magnetic field C on both sides (HH ¹ ) is attached parallel to the beam path of the hermetically sealed unit.

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1. Atomic beam device with a selection magnetic part for a first state, with a high frequency transition part and with a selection magnetic part for a second state, which are successively arranged along an atomic beam path formed in a vacuum envelope to extend from an atomic beam generator to a detector, thereby characterized in that a component which forms the atomic beam of the high-frequency transition part consists of a rigid metal block (301, 301 V). is formed as a basic holder of the .Vakuumumhüllung and. that other members (201A to 205A, 201B to 205B) which form the beam path of the other parts are coaxially held on the two end faces of the metal block.

2. Atom beam device according to claim 1, characterized in that each component, which the beam path of the selection magnet parts for the first and second states, from a pole piece unit including a pair of pole pieces (201, 202) which is hermetically assembled to form part of the vacuum envelope.

3. Atom beam device according to claim 1 or 2, characterized in that the pole units of the selection magnet parts for the first and the second state, each in a sealed state with the end of the beam path of the metal block

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are coupled, which forms the high frequency transition part over the metallic cylinders (205A, 205B), and that over In addition, mechanical adjustment devices (206A, 209A, 206B, 2O9B) are provided on the metallic cylinder to adjust the Adjust the alignment state of the beam path.

4. Atom beam device according to claim 1, characterized in that that the elements for forming the beam path of the high frequency transition part are at least two hermetically sealed sealed metal blocks (301, 301 ') including a Space for forming the beam paths (303, 304) and a high frequency waveguide (302) on their inside.

5 «Atom beam device according to claim 4, characterized in that that a hermetically sealed unit which gives the beam path of the high frequency transition part from two metallic blocks (301, 301 '), which are divided in the plane parallel to the beam path and one have a symmetrical structure.

6. Atom beam device according to claim 4 or 5 »characterized in that the yoke for the magnetic field C on both sides (HH ¹ ) is attached parallel to the beam path of the hermetically sealed unit.

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ρ ο τ / j ρ 78/00018 -X ^ -? 8 S 7 Ί 7

1. File number of the international application: PCT / JP78 / 00018

2. Representative: < Name: Patent Attorney Koshiro Matsuoka Address: c / o FUJITSU LIMITED

1015, Kamikodanaka, Nakahara-ku, Kawasaki-shi KANAGAWA 211, Japan

3. Improvement of claims: '

The improved claims on the following pages differ from the original claims with regard to claims 1 and 2.

The original claim 1 is combined with the features of the original claim 2 to the to form new claim 1.

The new claim 2 is newly added.

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