DE2857173C1

DE2857173C1 - Atomic beam device

Info

Publication number: DE2857173C1
Application number: DE2857173A
Authority: DE
Inventors: Kyoji Dipl.-Ing. Kakogawa Hyogo Kariya; Hiromi Dipl.-Ing. Kobe Hyogo Takaoka; Jiro Dipl.-Ing. Akashi Hyogo Toyama
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1977-11-08
Filing date: 1978-11-02
Publication date: 1982-12-23
Also published as: JPS5738193B2; DE2857173A1; WO1979000281A1; JPS5467396A

Abstract

A caesium beam tube used as a frequency standard has an evacuated beam path leading from the caesium beam generator to the detector. The tube contains a rigid case with a cavity (301) oscillating at high frequency composed of a metal block used as a basic support of the tube. The rigid case has at one end, a coaxial connection to a caesium beam generator (1) and a first condition selective magnet (2) and, at the other end a coaxial connection to a second condition selective magnet (6) and a detector (7). The cavity (301), magnetic poles (201A, 201B) of the first and second magnets, the caesium beam generator (1), and the detector (7) define together an evacuated enclosure by themselves. Permanent magnets (207A, 207B) and other related parts (401, 402) are situated outside the enclosure.

Description

F i g. 4 zeigt eine perspektivische Ansicht des Aufbaus der Magneteinheit, die für die Magnetfelder A und B verwendet wird. F i g. 4 shows a perspective view of the structure of the magnet unit; which is used for the magnetic fields A and B.

F i g. 5 zeigt einen Querschnitt des Aufbaus zum Erzeugen des Magnetfelds C. F i g. 5 shows a cross section of the structure for generating the magnetic field C.

Eine bevorzugte Ausführungsform einer Cäsiumstrahlvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf F i g. 2 erläutert In F i g. 2 sind der Mikrowellen-Abzweigwellenleiter 302 und der Hochfrequenzeingangskreis 8 des Mochfrequenzübergangsteils 3 durch den in Fig.3 gezeigten Metallblock gebildet, der entlang einer parallel zum Atomstrahlweg verlaufenden Fläche in zwei symmetrische Blockhälften 201, 201' geteilt ist. Dieser Metallblock ist beispielsweise aus sauerstofffreiem Kupfer hergestellt. Die Kammer 304, die den Atomstrahlweg gibt, ist durch Schneiden oder Pressen zwischen den Einlaß-und Auslaßöffnungen 303 des Atomstrahlwegs gebildet. Diese Kammer 304 wird auch als Getterraum zum Absorbieren von Cs oder anderen Gasen durch einen Überzug aus Graphit an deren Innenwand verwendet. A preferred embodiment of a cesium beam device according to of the present invention is described below with reference to FIG. 2 explained In Fig. 2 are the drop microwave waveguide 302 and the high frequency input circuit 8 of the high frequency transition part 3 formed by the metal block shown in Figure 3, that along a surface running parallel to the atomic beam path into two symmetrical ones Block halves 201, 201 'is divided. This metal block is made of, for example, oxygen-free Made of copper. The chamber 304 giving the atomic beam path is by cutting or presses are formed between the inlet and outlet ports 303 of the atomic beam path. This chamber 304 is also used as a getter space for absorbing Cs or other gases used by a graphite coating on its inner wall.

Die eine Blockhälfte 301 ist mit der anderen 301' (in F i g. 3 durch die strichpunktierte Linie erläutert) durch Löten an der Verbindungsstelle verbunden und zu einem hermetisch abgedichteten Block vereinigt. 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-H der zwei Blockhälften 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 14, die den Atomstrahlweg senkrecht kreuzen, werden jeweils als Verbindungsstelle zum Anlöten des Flanschs 305 verwendet und 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 1-1 der Blockhälften 301, 301' eingreifen, während er an der gegenüberliegenden Seite die hohlen Bereiche ergibt, die mit den Magneteinheiten einschließlich der Joche 2 und 6 für ein ungleichförmiges Magnetfeld der Magnetfelder A und Bin Eingriff und dann gelötet sind. One block half 301 is connected to the other 301 '(in FIG the dash-dotted line explained) connected by soldering at the junction and combined into a hermetically sealed block. At the high frequency entrance opening 8, the coupling flange 801 and the radio frequency waveguide 802 are at the indicated Place hermetically sealed by soldering so that it is integrated into one block are. At the high-frequency input opening 8 is the sealing window 803, the made of dielectric material, welded to the waveguide 302 keep in sealed condition. This window is generally known. the Area H-H of the two block halves 301, 301 ', which is parallel to the atomic beam path, is used as the standard level for fixing the yoke for generating the magnetic field C. used at a constant interval as will be described later. Both ends 14, which cross the atomic beam path perpendicularly, are each used as a junction used for soldering the flange 305 and 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 results in his Middle hollow areas, which each engage in the area 1-1 of the block halves 301, 301 ', while on the opposite side it gives the hollow areas that connect with the Magnet units including yokes 2 and 6 for a non-uniform magnetic field the magnetic fields A and Bin are engaged and then soldered.

Der Flansch 305 ergibt in seiner Mitte das Loch, das erforderlich ist, um den Weg des Atomstrahls zu bilden.The flange 305 provides the hole that is required in its center is to form the path of the atomic beam.

Die Magneteinheiten 2 und 6, welche die Pole der Magnetfelder A und B bilden, sind symmetrisch an beiden Seiten des Hochfrequenzübergangsteils 3 mit einem solchen Aufbau angeordnet, wie er in der perspektivischen Ansicht der F i g. 4 gezeigt ist. An dem Atomstrahlweg sind die Pole 201 und 202 Fläche an Fläche angeordnet, um einen ungleichförmigen Magnetspalt zu bilden, und die Abstandshalter 203 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, 205 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. The magnet units 2 and 6, which are the poles of the magnetic fields A and B are symmetrical on both sides of the high frequency transition part 3 with arranged such a structure as shown in the perspective view of F i G. 4 is shown. On the atomic beam path, poles 201 and 202 are face to face arranged to form a non-uniform magnetic gap, and the spacers 203 for maintaining 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 contains the poles 201, 202 and the spacers 203, are the metallic cylinders 204, 205 each with the flange at one end in hermetically sealed condition attached in such a way that the flanges the Cover ends to form the atomic beam path. The poles 201, 202, the spacers 203 and the cylinders 204 and 205 are at both ends of the metal block 301 in the the specified positional relationship and then carried out at each connection area a soldering process sealed.

Der Metallzylinder 205 ist aus sauerstofffreiem 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 obenerwähnten 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 2 in dem Magnetfeld A ist gegenüber dem Atomstrahlgenerator 1 abgedichtet. Das Ende des Zylinders 204 der Magnetfeldeinheit 6 in dem Magnetfeld B ist darüber hinaus gegenüber dem Detektor 7 abgedichtet. The metal cylinder 205 is made of oxygen-free copper, which allows a plastic deformation, so that the adjustment of the beam axis can be easily carried out, as will be described later, and is by soldering sealed after being engaged with the hollow portion of the flange 305 has been. Before the above-mentioned soldering, the flanges 206A and 206B welded to the collar J provided on the outside of the cylinders 205A and 205B as shown in FIG. 3. The end of the cylinder 204 of the magnetic field unit 2 in the Magnetic field A is sealed off from atomic beam generator 1. The end of the cylinder 204 of the magnetic field unit 6 in the magnetic field B is also opposite to the Detector 7 sealed.

Der Aufbau und die Funktionen des Atomstrahlgenerators 1 werden im einzelnen unter erneuter Bezugnahme auf Fig.3 erläutert. In F i g. 2 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 are in each explained with renewed reference to Fig.3. In Fig. 2 is at the end of the Cs sealing container 104, which is mounted inside the chamber 102, the decontamination needle for the sealed container provided on the inside of the membrane, which is arranged in the bottom of the chamber 102, opposite the sealed container intended.

Der Umfang des Endes des Flanschs 101 ist durch Anschweißen des Gehäuses 107 für den Cs-Dichtbehälter 104 mittels des Abstandsrings 106 abgedichtet. Das Gehäuse für den Cs-Dichtbehälter 104 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 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. The periphery of the end of the flange 101 is welded to the housing 107 for the Cs sealing container 104 is sealed by means of the spacer ring 106. That Housing for the Cs sealing container 104 contains the bellows 108, which faces the inside from the bottom of the end of the housing 107, and the end stop 109, which has an internal thread and is attached to the end of the bellows 108. Of the Spacer ring 106, housing 107, bellows 108 and stop 109 are each sealed by a soldering process on the contact surfaces. The hole in the middle of the end of the housing 107 is in communication with the stop 109 via the screw part 110 and intervenes tightly. When the screw 110 is turned in the loosening direction becomes, the bellows 108 receives an outside air pressure on the surface of the stopper 109 and extends up to the membrane surface of the chamber 102. If the screw is longer is rotated, the stop 109 comes into contact with the membrane surface of the 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 is then turned in the opposite direction, the stop 109 is pulled toward the bottom of the housing 107 and becomes the bellows 108 compressed, whereby it returns to its original state. In this The membrane and needle of the chamber 102 are also trapped in their initial state fed back and thus interrupted the contact with the Cs container. This will interrupted heat propagation to the Cs container from the outside. The Cs now flows out of the ruptured hole of the Cs sealing container and this becomes Cs evaporated at a pressure determined by the temperature generated by the Cs steam generator 1 is given. In this way, the chamber 102 becomes gradual filled with this vapor and then the Cs atom beam becomes the magnetic field A of to the Collimator in the container 1 ejected at a speed that is consistent is given with the temperature. The Cs atomic beam generator 1 does not include others Parts shown, such as a heating device, which keep the Cs at a certain temperature and holding a degree of vacuum state, a temperature measuring thermistor that the temperature at a constant value and regulates, and the getter, the unwanted gas absorbs and maintains the degree of vacuum state. The electrical connection 111 for these parts is provided on the spacer ring 106 and this connection extends to the outside in a sealed state.

Der Zylinder 204 der in F i g. 4 gezeigten Magnetfeldeinheit ist in integrierter Form mit dem Detektorbehälter 701 des Detektors 7, der in Fig. 2 gezeigt ist, an der Seite des 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. The cylinder 204 of FIG. 4 is the magnetic field unit shown in integrated form with the detector container 701 of the detector 7, which is shown in FIG is formed on the side of the magnetic field B 6. The detector 702 is in the extension line of the atomic beam path is provided in the detector container 701, where the desired Cs atom beam arrives. The detector 702 is on top of the ceramic Built foot 703, which is tightly inserted into the end of the container 701, which is not parts shown, such as a hot wire ionizer, a collector and a getter, contains. The connector pins of these parts extend through 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. For sucking the air from the atomic beam device up to the vacuum state the suction pipe 704 is provided on the side of the side detector tank 701 and is squeezed off after the air suction has ended. The location of the suction tube 704 is not limited to the detector and may refer to another suitable one Place, 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, können diese auf einer Brenntemperatur für eine ausreichende 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 enthaltende Hitzdrahtionisierer nach dem Zusammenbau der Elemente gebrannt wird, die an der rechten Seite des Cs-Behälters 104 angeordnet sind. The preceding detailed description mainly relates to the structure for maintaining the vacuum state of 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 connects these parts. As the material for forming the vacuum envelope, such Materials are easily selected that are stable in the high vacuum condition and at high Temperature and which have high reliability. Other parts or elements such as permanent magnet, coil, yoke for the magnetic field C; due to high temperature are affected, or those who can release gas after air evacuation, are not included in the vacuum envelope. Therefore, if the wrapping on the Vacuum condition is sucked after the parts have been assembled, can these are kept at a firing temperature for a sufficient period of time. In the above description, soldering and welding for joining each part are independent explained according to the respective sequence, but this sequence can also be in accordance can be freely used with an easy assembly. In particular, it is recommended make the alignment of the beam path visible under the condition that the hot wire ionizers contained in detector 702 after assembly of the elements which are arranged on the right side of the Cs container 104 is fired.

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.After the alignment is done, the Cs container 104 and the elements to the left of it assembled as shown in Figure 3. That Connection method is not just limited to soldering and there can be one at a time suitable process, for example electron beam welding and soldering in a hydrogen environment are executed.

Die in Fig.2 gezeigten äußeren Hilfsmittel sind darüber hinaus zu dem Hauptkörper der Cs-Atomstrahlvorrichtung, die in der oben beschriebenen Weise erhalten wird, hinzugefügt. An der Seite der Flächen H-H der Blockhälften 301, 301' des Hochfrequenzübergangsteils 3 ist das Joch 401, das aus einem Material mit hoher Permeabilität hergestellt ist, angebracht und befestigt, wie in F i g. 5 gezeigt, entsprechend dem Querschnitt K-K der F i g. 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 l-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.2 are also to the main body of the Cs atomic beam device produced in the manner described above is obtained. On the side of the surfaces H-H of the block halves 301, 301 ' of the high frequency transition part 3 is the yoke 401 made of a material with high Permeability is established, attached and attached as shown in Fig. 5 shown corresponding to the cross-section K-K of FIG. 3. On the lower part of this yoke 401, the coil 402 for the magnetic field C is wound. At the periphery of the flange 305, which is provided on the respective end faces-I of the blocks 301, 301 ' the magnetic shields 1001, 1002 for protecting the magnetic field C are combined and attached twice.

Die magnetischen Abschirmungen 1001 und 1002 sind durch die Abstandsscheibe 1003 im Abstand gehalten. The magnetic shields 1001 and 1002 are through the spacer washer 1003 kept at a distance.

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 7 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 209A, B befestigt ist. Die Verwendung einer solchen Ausgestaltung ist sehr zweckmäßig, da, wenn die Schrauben 209A, B 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 C in dem Zylinder 205 eingestellt werden kann. Die Atomstrahlvorrichtung ist vervollständigt, wenn die Gehäuse 1502, 1503 und 1504 an dem Rahmen 1505 angebracht sind. For the magnetic poles 201, 202 of the units of the magnetic fields A and B, the indicated permanent magnets 207A and 207B are attached from the outside. For the flanges 206A, 206B are the magnetic shields 208A, 208B for magnetic Protection - the magnetic fields A and B provided. The magnetic shields 208A, 208B are also split in the desired shape and for attachment in the radius direction combined. Since the cylinders 205A, 205B, which are the units of the magnetic fields A, B support, also hold the weight of the Cs atomic beam generator 1 and the detector 7 the outside of the flanges 206A, 206B is reinforced by such a process, that the circumference of the flanges on the side of the frame 1505 using several Screws 209A, B is attached. The use of such a design is very useful because when the screws 209A, B are optionally set around the flange 206 and the space between the flange 206 and the frame 1505 is changed, the inclination of the Cs atomic beam in the magnetic field C in the cylinder 205 is set can be. The atom beam device is completed when the housings 1502, 1503 and 1504 are attached to the frame 1505.

Das charakteristische Merkmal der Atomstrahlvorrichtung gemäß den F i g. 2 bis 5 besteht darin, daß das Hochfrequenzübergangsteil aus einem starren Metallblock besteht und dieser als Grundhalter dient, an dem die Auswahlmagnetteile koaxial befestigt sind. Dadurch, daß die Vorrichtung einen koaxialen Aufbau mit dem Atomstrahlweg als Achse hat, ist eine Halterung einer Normalbefestigung 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 Zusammenbaufolge 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 lonisierer des Detektors aktiviert ist. Da die Spule für das Magnetfeld C in der Atmosphäre angeordnet werden kann, können übliche Drähte verwendet werden und eine Spule mit der gewünschten Leistung kann frei bestimmt wird. The characteristic feature of the atom beam device according to FIGS F i g. 2 to 5 is that the high frequency transition part is made of a rigid Metal block and this serves as a base holder on which the selection magnet parts are attached coaxially. The fact that the device has a coaxial structure has the atomic beam path as its axis, a bracket for a normal attachment is not required, a very high rigidity is ensured and becomes only a low one Deformation due to thermal deformation and external mechanical forces obtain. Since the device is constructed with respect to the atomic beam path, can In addition, a setting for determining the atomic beam after assembly is drastic be simplified. When such an assembly sequence is carried out that the atomic beam generator 1 is attached last, the arrangement of the beam path can in particular each element easily and visible from the side of the magnetic field A under the condition can be set. that the detector's ionizer is activated. As the coil for the magnetic field C can be placed in the atmosphere, ordinary wires can be used can be used and a coil with the desired power can be freely determined will.

Erforderlichenfalls kann eine Einstellung der Spule leicht ausgeführt werden. Da dos Joch für das Magnetfeld C an der Seite der 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. If necessary, the coil can be adjusted easy are executed. Da dos yoke for the magnetic field C on the side of the rigid metal blocks is attached and fixed, there is no change in the distance between the poles available. A uniform magnetic field can therefore be used for the entire transition part are provided.

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 Restmagnetisierung 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 Atomstrahlvorrichtung beobachtet wird und indem deren Leistung gemessen wird. Auf folgende mögliche Abweichungen von dem anhand der Fig.2 bis 5 erläuterten Ausführungsbeispiel wird hingewiesen: Der Metallblock, der den Hochfrequenzübergangsteil bildet, kann auch so gebildet werden, daß er in mehr als zwei Blockteile 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. Das Abschirmungsgehäuse kann auch ohne Aufteilung in mehrere Teile angebracht werden. The shield case and the yoke have a structure that one Stress due to thermal deformation and residual magnetization, which resulting from a deformation during attachment, generated only to a small extent will. Even if a residual magnetization occurs, this can be removed by applying a Alternating field can be deleted from the outside during attachment. Since the Permanent magnets intended for magnetic fields A and B under atmospheric conditions can be a magnet small in size and light in weight and with excellent Efficiency can be used, whereby the material can be chosen freely. Adjustment of the magnetic field can be carried out freely by changing the operating state of the atom beam device is observed and by measuring its power. The following possible deviations from the exemplary embodiment explained with reference to FIGS Attention is drawn to the fact that the metal block that forms the high frequency junction part can also be formed so that it is divided into more than two block parts. if for example, the location of the high frequency sealing window not just on the area in front of the branch point and in the area near the transition part after the branch part is provided, the vacuum part for the microwave guide can also be used moreover, the block portion can also be decreased will. The shield case can also be attached without being divided into several parts will.

Claims

Claims: 1. Atomic beam device having one of a first Component (atomic beam generator) extending to a last component (detector) Atomic beam path, in which along this atomic beam successively between atomic beam generators (1) and detector (7) as further components - a first selection magnet part (2) for Selection of a certain energy level for those leaving the atomic beam generator Atoms, - one also containing a magnet and with a microwave cavity provided high-frequency transition part (3) for the excitation of resonance transitions of some Atoms of the atomic beam and - a second selection magnet part (6) for selecting one arranged certain energy state of the atoms leaving the high-frequency transition part are, these components are joined together that inside this Components results in a hermetically sealed volume, and where the selection magnet parts belonging magnets (207A, 207B) lie outside this volume, characterized in that that the high-frequency transition part consists of a rigid metal block (301, 301 ') and this metal block serves as a base holder on which the selection magnet parts (2,6) are attached coaxially.

2. Atom beam device according to claim 1, characterized in that that the selection magnet parts each contain a pair of poles (201, 202).

3. Atom beam device according to claim 1 or 2, characterized in that that the selection magnet parts contain metallic cylinders (204, 205) with mechanical Adjustment devices (206A, 209A, 206B, 209B) for the alignment of the atomic beam are provided.

4. Atom beam device according to one of claims 1 to 3, characterized characterized in that the high frequency transmission part comprises a yoke (401) which is arranged on both sides parallel to the atomic beam.

The invention relates to an atom beam device according to the preamble of claim 1.

An atomic ray tube showing the atomic spectrum of cesium (Cs) for a Frequency normal used is generally provided with a basic structure such as they in Fig. 1 is shown in FIG. 1 is heated by the cesium furnace 1, which acts as a cesium beam source is used, the cesium Cs up to a temperature of 800 to 1000 C, so that it vaporizes and thereby generates the Cs-ray through the collimator.

This Cs beam enters the detector 7 via the selection magnet 2 for a first state (magnetic field A), a high-frequency transition part 3 with the microwave cavity 5 in which the magnetic field C of the magnetic field unit 4 is applied Area is arranged, and the selection magnet 6 for a second state (magnetic field B) a. On the other hand, a microwave signal is fed to an RF input circuit 8. When the frequency of the microwave signal coincides with the transition frequency of the Cs atom coincides, a resonance of the Cs atom occurs in the cavity 5, resulting in the maximum output of the detector 7 leads. Therefore, a highly stabilized Oscillation frequency can be obtained by creating a closed loop control for the Oscillation frequency of the microwave oscillator, for example a crystal-controlled one Oscillator, is created so that the microwave signal frequency is in the middle of the resonance spectrum of the Cs atom is maintained. Where is the crossover frequency of the Cs atom in the ground state 9192.631770 MHz.

Examples of common cesium ray tubes made by combining the above-mentioned basic elements are formed from US Patents 3323 008 and 3967 115 known.

In conventional atomic beam devices, each component is on one attached as a mounting surface serving standard level of a frame, wherein the mounting surface is arranged at a relatively large distance from the atomic beam path is. If now the mounting surface of each component has a slight displacement has, a twist or inclination occurs between respective elements and the arrangement of the atomic beam path is largely affected, which is an undesirable one Disadvantage is. To avoid this disadvantage, it is necessary to have a sufficient Ensure strength of the frame, resulting in a large rigid structure and leads to a complex manufacturing process. Especially in the case where the device on a transport device, such as a motor vehicle, ship or Missile is attached, not only has to have a specially designed buffer unit be added, but is also used to obtain a solid structure of the device, which is sufficiently resistant to given external forces such as vibration and shock and inertia, which inevitably increases weight and size.

It is also an atomic beam tube according to the preamble of the claim 1 known (US-PS 3328633). In this known arrangement, the magnet is the high frequency transmission part arranged within the volume traversed by the atomic beam.

The object of the invention is now to provide the atom beam device to improve according to the preamble of claim 1 so that they have a coaxial has supporting structure with excellent mechanical strength, easily assembled and which are not very susceptible to an error in the arrangement of the parts is.

This problem is solved by the characterizing part of the claim 1 specified features.

Further developments of the invention are given in the subclaims.

Embodiments of the invention are described below (FIG. 2 to 5).

Fig. 2 shows a cross section of an embodiment of the atom beam device according to the present invention.

Fig.3 shows a perspective view of the metal block that the Forms high frequency transition part provided with a microwave cavity.