JP2011199329A - Heating device, gas cell unit and atomic oscillator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、加熱装置、ガスセルユニットおよび原子発振器に関するものである。 The present invention relates to a heating device, a gas cell unit, and an atomic oscillator.
ルビジウム、セシウム等のアルカリ金属の原子のエネルギー遷移に基づいて発振する原
子発振器は、一般に、光およびマイクロ波による二重共鳴現象を利用したもの(例えば、
特許文献1参照)と、波長の異なる2種類の光による量子干渉効果(CPT:Coherent P
opulation Trapping)を利用したもの(例えば、特許文献2参照)とに大別される。
いずれの原子発振器においても、アルカリ金属をガスセル内に緩衝ガスとともに封入し
、そのアルカリ金属をガス状に保つために、ガスセルを所定温度に加熱する必要がある。
An atomic oscillator that oscillates based on the energy transition of alkali metal atoms such as rubidium and cesium generally uses a double resonance phenomenon caused by light and microwaves (for example,
Patent Reference 1) and quantum interference effect (CPT: Coherent P) by two types of light having different wavelengths
opulation Trapping) (for example, see Patent Document 2).
In any atomic oscillator, it is necessary to heat the gas cell to a predetermined temperature in order to enclose the alkali metal together with the buffer gas in the gas cell and keep the alkali metal in a gaseous state.
例えば、特許文献3に記載の原子発振器では、ガス状の金属原子を封入したガスセルの
外表面上にITO等の透明電極材料で構成された膜状の発熱体が設けられ、この発熱体を
通電により発熱させる。これにより、ガスセルを加熱して、ガスセル内の金属原子をガス
状に保つことができる。また、このような膜状の発熱体を用いることにより、ガスセルを
加熱する構造の小型化を図ることができる。
For example, in the atomic oscillator described in Patent Document 3, a film-like heating element made of a transparent electrode material such as ITO is provided on the outer surface of a gas cell in which gaseous metal atoms are sealed, and this heating element is energized. To generate heat. Thereby, a gas cell can be heated and the metal atom in a gas cell can be kept gaseous. Further, by using such a film-like heating element, the structure for heating the gas cell can be reduced.
しかしながら、特許文献3に記載の原子発振器では、ガスセルの外表面上に前述したよ
うな透明電極材料を成膜するに際し、その膜厚の制御が難しいと言う問題があった。その
ため、膜状の発熱体の厚さにバラツキが生じやすく、その結果、ガスセル内を安定して加
熱することができない場合があった。
また、透明電極材料で構成された発熱体に対してボンディングワイヤーにより配線を形
成しなければならず、製造工程が複雑化したり、実装性が悪くなったりすると言う問題が
あった。
However, the atomic oscillator described in Patent Document 3 has a problem that it is difficult to control the thickness of the transparent electrode material as described above on the outer surface of the gas cell. For this reason, the thickness of the film-shaped heating element is likely to vary, and as a result, the inside of the gas cell may not be stably heated.
In addition, there is a problem that a wiring must be formed with a bonding wire for a heating element made of a transparent electrode material, which complicates the manufacturing process and deteriorates the mountability.
本発明の目的は、小型化を図りつつ、容易に製造することができる加熱装置、ガスセル
ユニットおよび原子発振器を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a heating device, a gas cell unit, and an atomic oscillator that can be easily manufactured while downsizing.
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の
形態または適用例として実現することが可能である。
[適用例1]
本発明の加熱装置は、ガス状のアルカリ金属原子を封入したガスセルを加熱する加熱装
置であって、
基板と、
前記基板上に設けられ、通電により発熱する発熱体とを有することを特徴とする。
これにより、小型な加熱装置を実現することができる。また、このような加熱装置は、
基板上に発熱体を実装すると言う比較的簡単な方法により製造することができる。
SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.
[Application Example 1]
The heating device of the present invention is a heating device for heating a gas cell in which gaseous alkali metal atoms are enclosed,
A substrate,
And a heating element that is provided on the substrate and generates heat when energized.
Thereby, a small heating device can be realized. Also, such a heating device
It can be manufactured by a relatively simple method of mounting a heating element on a substrate.
[適用例2]
本発明の加熱装置では、前記基板は、プリント配線基板であることが好ましい。
プリント配線基板は、各種電子部品を容易に実装することができる。また、プリント配
線基板は、入手が容易であり、そして、安価である。
[適用例3]
本発明の加熱装置では、前記発熱体は、前記基板上に実装された抵抗器であることが好
ましい。
抵抗器は、通電により発熱する。したがって、抵抗器を発熱体として用いることができ
る。また、抵抗器は、プリント配線基板上に容易に実装することができる。また、抵抗器
は、入手が容易であり、そして、安価である。
[Application Example 2]
In the heating apparatus of the present invention, the substrate is preferably a printed wiring board.
Various electronic components can be easily mounted on the printed wiring board. Moreover, the printed wiring board is easily available and inexpensive.
[Application Example 3]
In the heating device of the present invention, it is preferable that the heating element is a resistor mounted on the substrate.
The resistor generates heat when energized. Therefore, the resistor can be used as a heating element. In addition, the resistor can be easily mounted on the printed wiring board. Resistors are also readily available and inexpensive.
[適用例4]
本発明の加熱装置では、前記基板には、磁界を発生させるコイルが設けられていること
が好ましい。
これにより、ガスセル中のアルカリ金属に磁界を印加することにより、アルカリ金属の
縮退していた異なるエネルギー状態間のギャップを拡げて、分解能を向上させることがで
きる。その結果、原子発振器の発振周波数の精度を高めることができる。また、このよう
なコイルは、加熱装置の小型化を図りつつ、基板に簡単に設けることができる。
[Application Example 4]
In the heating apparatus of the present invention, the substrate is preferably provided with a coil for generating a magnetic field.
Thereby, by applying a magnetic field to the alkali metal in the gas cell, the gap between different energy states in which the alkali metal is degenerated can be widened to improve the resolution. As a result, the accuracy of the oscillation frequency of the atomic oscillator can be improved. Further, such a coil can be easily provided on the substrate while reducing the size of the heating device.
[適用例5]
本発明の加熱装置では、前記コイルは、前記基板に設けられた配線パターンで構成され
ていることが好ましい。
これにより、加熱装置の小型化を図りつつ、コイルを基板に簡単に設けることができる
。
[Application Example 5]
In the heating device of the present invention, it is preferable that the coil is configured by a wiring pattern provided on the substrate.
Thereby, a coil can be easily provided in a board | substrate, aiming at size reduction of a heating apparatus.
[適用例6]
本発明の加熱装置では、前記基板は、複数の層を有する多層基板であり、
前記コイルは、前記基板内に設けられた複数層の配線パターンで構成されていることが
好ましい。
これにより、コイルの巻数を簡単に増やすことができる。
[Application Example 6]
In the heating apparatus of the present invention, the substrate is a multilayer substrate having a plurality of layers,
The coil is preferably composed of a plurality of wiring patterns provided in the substrate.
Thereby, the winding number of a coil can be increased easily.
[適用例7]
本発明の加熱装置では、前記配線パターンは、スパイラル状をなしていることが好まし
い。
これにより、コイルの巻数を簡単に増やすことができる。
[適用例8]
本発明の加熱装置では、前記基板は、前記ガスセル中の前記アルカリ金属原子を励起す
る励起光に対する光透過性を有する窓部を有することが好ましい。
これにより、ガスセルの光が入射または出射する部位近傍を効率的に加熱することがで
きる。
[Application Example 7]
In the heating apparatus of the present invention, it is preferable that the wiring pattern has a spiral shape.
Thereby, the winding number of a coil can be increased easily.
[Application Example 8]
In the heating apparatus according to the aspect of the invention, it is preferable that the substrate has a window portion having optical transparency to excitation light that excites the alkali metal atom in the gas cell.
Thereby, the vicinity of the part where the light of the gas cell enters or exits can be efficiently heated.
[適用例9]
本発明の加熱装置では、前記窓部は、前記基板に形成された貫通孔であることが好まし
い。
これにより、基板に窓部を簡単に形成することができる。
[適用例10]
本発明の加熱装置では、前記基板上には、前記貫通孔を覆い、前記励起光に対する光透
過性を有する透明基板が設けられていることが好ましい。
これにより、ガスセルに対する励起光の入射および出射を許容しつつ、発熱体の熱を透
明基板を介してガスセルの光が入射または出射する部位に効率的に伝達させることができ
る。
[Application Example 9]
In the heating apparatus of the present invention, it is preferable that the window portion is a through hole formed in the substrate.
Thereby, a window part can be easily formed in a board | substrate.
[Application Example 10]
In the heating apparatus according to the aspect of the invention, it is preferable that a transparent substrate that covers the through hole and has optical transparency with respect to the excitation light is provided on the substrate.
Thereby, the heat of the heating element can be efficiently transmitted to the portion where the light of the gas cell enters or exits through the transparent substrate while allowing the excitation light to enter and exit the gas cell.
[適用例11]
本発明の加熱装置では、前記基板には、前記基板の温度を検知する温度センサが設けら
れ、該温度センサの検知結果に基づいて、前記発熱体への通電が制御されることが好まし
い。
これにより、ガスセル内のアルカリ金属原子を所望の温度に維持することができる。ま
た、このような温度センサは、基板上に簡単に実装することができる。
[Application Example 11]
In the heating apparatus of the present invention, it is preferable that the substrate is provided with a temperature sensor for detecting the temperature of the substrate, and energization to the heating element is controlled based on a detection result of the temperature sensor.
Thereby, the alkali metal atom in a gas cell can be maintained at desired temperature. Moreover, such a temperature sensor can be easily mounted on a substrate.
[適用例12]
本発明のガスセルユニットは、本発明の加熱装置と、
前記加熱装置により加熱され、ガス状のアルカリ金属原子を封入したガスセルとを備え
ることを特徴とする。
これにより、小型化で、かつ、製造が容易なガスセルユニットを提供することができる
。
[Application Example 12]
The gas cell unit of the present invention comprises the heating device of the present invention,
And a gas cell heated by the heating device and encapsulating gaseous alkali metal atoms.
As a result, a gas cell unit that is small in size and easy to manufacture can be provided.
[適用例13]
本発明の原子発振器は、本発明の加熱装置と、
前記加熱装置により加熱され、ガス状のアルカリ金属原子を封入したガスセルと、
前記ガスセル中の前記アルカリ金属原子を励起する励起光を出射する光出射部と、
前記ガスセルを透過した前記励起光の強度を検出する光検出部とを備えることを特徴と
する。
これにより、小型化で、かつ、製造が容易な原子発振器を提供することができる。
[Application Example 13]
The atomic oscillator of the present invention includes the heating device of the present invention,
A gas cell heated by the heating device and encapsulating gaseous alkali metal atoms;
A light emitting portion for emitting excitation light for exciting the alkali metal atoms in the gas cell;
And a light detection unit that detects the intensity of the excitation light transmitted through the gas cell.
Thereby, it is possible to provide an atomic oscillator that is small in size and easy to manufacture.
以下、本発明の加熱装置、ガスセルユニットおよび原子発振器を添付図面に示す実施形
態に基づいて詳細に説明する。
<第1実施形態>
図1は、本発明の第1実施形態に係る原子発振器の概略構成を示すブロック図、図2は
、図1に示す原子発振器に備えられたガスセル内のアルカリ金属のエネルギー状態を説明
するための図、図3は、図1に示す原子発振器に備えられた光出射部および光検出部につ
いて、光出射部からの2つの光の周波数差と、光検出部の検出強度との関係を示すグラフ
、図4は、図1に示す原子発振器に備えられたガスセルユニットの概略構成を示す斜視図
、図5は、図4に示すガスセルユニットを示す断面図、図6は、図4、5に示すガスセル
ユニットに備えられた加熱装置のガスセル側の構成を示す図、図7は、図4、5に示すガ
スセルユニットに備えられた加熱装置のガスセルとは反対側の構成を示す図である。なお
、説明の便宜上、図1については、後述する絶縁層236の図示を省略し、図7について
は、後述する絶縁層226の図示を省略している。
Hereinafter, a heating device, a gas cell unit, and an atomic oscillator of the present invention will be described in detail based on embodiments shown in the accompanying drawings.
<First Embodiment>
1 is a block diagram showing a schematic configuration of an atomic oscillator according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram for explaining an energy state of an alkali metal in a gas cell provided in the atomic oscillator shown in FIG. FIGS. 3A and 3B are graphs showing the relationship between the frequency difference between two lights from the light emitting portion and the detection intensity of the light detecting portion for the light emitting portion and the light detecting portion provided in the atomic oscillator shown in FIG. 4 is a perspective view showing a schematic configuration of the gas cell unit provided in the atomic oscillator shown in FIG. 1, FIG. 5 is a sectional view showing the gas cell unit shown in FIG. 4, and FIG. 6 is shown in FIGS. The figure which shows the structure by the side of the gas cell of the heating apparatus with which the gas cell unit was equipped, FIG. 7 is a figure which shows the structure on the opposite side to the gas cell of the heating apparatus with which the gas cell unit shown to FIG. For convenience of explanation, the illustration of an insulating
(原子発振器)
まず、原子発振器の全体構成を簡単に説明する。なお、以下では、量子干渉効果を利用
した原子発振器に本発明を適用した場合を一例として説明するが、本発明は、これに限定
されるものでななく、二重共鳴効果を利用した原子発振器にも適用可能である。
図1に示す原子発振器1は、ガス状のアルカリ金属を封入したガスセル21および加熱
装置22、23を備えるガスセルユニット2と、光出射部3と、光検出部4と、制御部5
とを有している。
(Atomic oscillator)
First, the overall configuration of the atomic oscillator will be briefly described. In the following, the case where the present invention is applied to an atomic oscillator using the quantum interference effect will be described as an example. However, the present invention is not limited to this, and the atomic oscillator using the double resonance effect is described. It is also applicable to.
An
And have.
ガスセル21の内部には、ガス状のルビジウム、セシウム、ナトリウム等のアルカリ金
属が封入されている。なお、ガスセルユニット2については、後に詳述する。
アルカリ金属は、図2に示すように、3準位系のエネルギー準位を有しており、エネル
ギー準位の異なる2つの基底状態(基底状態1、2)と、励起状態との3つの状態をとり
得る。ここで、基底状態1は、基底状態2よりも低いエネルギー状態である。
The
As shown in FIG. 2, the alkali metal has a three-level energy level, and has three ground states (ground states 1 and 2) having different energy levels and an excited state. Can take. Here, the
このようなガス状のアルカリ金属に対して 周波数の異なる2種の共鳴光1、2を前述
したようなガス状のアルカリ金属に照射すると、共鳴光1の周波数ω1と共鳴光2の周波
数ω2との差(ω1−ω2)に応じて、共鳴光1、2のアルカリ金属における光吸収率(
光透過率)が変化する。
そして、共鳴光1の周波数ω1と共鳴光2の周波数ω2との差(ω1−ω2)が基底状
態1と基底状態2とのエネルギー差に一致したとき、基底状態1、2から励起状態への励
起がそれぞれ停止する。このとき、共鳴光1、2は、いずれも、アルカリ金属に吸収され
ずに透過する。このような現象をCPT現象または電磁誘起透明化現象(EIT:Electr
omagnetically Induced Transparency)と呼ぶ。
When such a gaseous alkali metal is irradiated with two kinds of
Light transmittance) changes.
When the difference (ω1−ω2) between the frequency ω1 of the
omagnetically Induced Transparency).
光出射部3は、ガスセル21中のアルカリ金属原子を励起する励起光を出射するもので
ある。
より具体的には、光出射部3は、周波数の異なる2種の光(共鳴光1および共鳴光2)
を出射するものである。
共鳴光1の周波数ω1は、ガスセル21中のアルカリ金属を前述した基底状態1から励
起状態に励起し得るものである。
The light emitting unit 3 emits excitation light that excites alkali metal atoms in the
More specifically, the light emitting unit 3 includes two types of light having different frequencies (
Is emitted.
The frequency ω1 of the
また、共鳴光2の周波数ω2は、ガスセル21中のアルカリ金属を前述した基底状態2
から励起状態に励起し得るものである。
光検出部4は、ガスセル21を透過した共鳴光1、2の強度を検出するものである。
例えば、前述した光出射部3が共鳴光1の周波数ω1を固定し、共鳴光2の周波数ω2
を変化させていくと、共鳴光1の周波数ω1と共鳴光2の周波数ω2との差(ω1−ω2
)が基底状態1と基底状態2とのエネルギー差に相当する周波数ω0に一致したとき、光
検出部4の検出強度は、図3に示すように、急峻に上昇する。このような急峻な信号をE
IT信号として検出する。このEIT信号は、アルカリ金属の種類によって決まった固有
値をもっている。したがって、このようなEIT信号を用いることにより、発振器を構成
することができる。
The frequency ω2 of the resonant light 2 is the ground state 2 described above for the alkali metal in the
Can be excited to an excited state.
The light detection unit 4 detects the intensities of the resonance lights 1 and 2 transmitted through the
For example, the above-described light emitting unit 3 fixes the frequency ω1 of the
Is changed, the difference between the frequency ω1 of the
) Coincides with the frequency ω 0 corresponding to the energy difference between the
Detect as IT signal. This EIT signal has an eigenvalue determined by the type of alkali metal. Therefore, an oscillator can be configured by using such an EIT signal.
制御部5は、加熱装置22、23および光出射部3を制御する機能を有する。
このような制御部5は、光出射部3の共鳴光1、2の周波数を制御する周波数制御回路
51と、ガスセル21中のアルカリ金属の温度を制御する温度制御回路52と、ガスセル
21に印加する磁界を制御する磁界用電源回路53とを有する。
周波数制御回路51は、前述した光検出部4の検出結果に基づいて、光出射部3から出
射される共鳴光1、2の周波数を制御する。より具体的には、周波数制御回路51は、前
述した光検出部4によって検出された(ω1−ω2)が前述したアルカリ金属固有の周波
数ω0となるように、光出射部3から出射される共鳴光1、2の周波数を制御する。
The control unit 5 has a function of controlling the
Such a control unit 5 is applied to the frequency control circuit 51 that controls the frequencies of the
The frequency control circuit 51 controls the frequencies of the
また、温度制御回路52は、後述する加熱装置22、23のセンサ部223、233の
検出結果に基づいて、後述する加熱装置22、23の発熱部222、232への通電を制
御する。
また、磁界用電源回路53は、ガスセル21中のアルカリ金属に印加される磁界が一定
となるように、後述する加熱装置22、23のコイル部225、235への通電を制御す
る。
Further, the
Further, the magnetic field
(ガスセルユニット)
ここで、ガスセルユニット2について詳述する。
ガスセルユニット2は、ガスセル21と、ガスセル21を挟持するように設けられた1
対の加熱装置22、23とを有している。本実施形態では、ガスセルユニット2は、図5
に示すように、ガスセル21を中心として、励起光の入射側と出射側とで対称となるよう
に構成されている。
(Gas cell unit)
Here, the gas cell unit 2 will be described in detail.
The gas cell unit 2 is provided so as to sandwich the
It has a pair of
As shown in FIG. 4, the
[ガスセル]
ガスセル21は、1対の板状部211、212と、これらの間に設けられたスペーサ2
13とを有している。
板状部211、212は、それぞれ、前述した光出射部3からの励起光に対する透過性
を有している。
[Gas cell]
The
13.
Each of the plate-
本実施形態では、板状部211、212は、それぞれ、円板状をなしている。なお、板
状部211、212の形状は、前述したものに限定されず、例えば、四角板状をなしてい
てもよい。
このような板状部211、212を構成する材料は、前述したような励起光に対する透
過性を有していれば、特に限定されないが、ガラス材料、水晶等が挙げられる。
また、スペーサ213は、前述した1対の板状部211、212間に空間Sを形成する
ものである。
In the present embodiment, the plate-
Although the material which comprises such plate-shaped
The
本実施形態では、スペーサ213は、円筒状をなしている。また、スペーサ213の直
径は、前述した板状部211、212の直径と等しくなっている。なお、スペーサ213
の形状は、前述したものに限定されず、例えば、横断面が四角筒状をなしていてもよい。
また、スペーサ213は、各板状部211、212に対して気密的に接合されている。
これにより、1対の板状部211、212間の空間Sを気密空間とすることができる。
このようなスペーサ213を構成する材料は、特に限定されず、金属材料、樹脂材料等
であってもよく、板状部211、212と同様にガラス材料、水晶等であってもよい。
In the present embodiment, the
The shape is not limited to those described above, and for example, the cross section may be a square tube.
The
Thereby, the space S between the pair of plate-
The material constituting such a
[加熱装置]
加熱装置22、23は、それぞれ、前述したガスセル21(より具体的にはガスセル2
1中のアルカリ金属)を加熱する機能を有する。これにより、ガスセル21中のアルカリ
金属をガス状に維持することができる。
また、本実施形態では、加熱装置22、23は、それぞれ、前述したガスセル21(よ
り具体的にはガスセル21中のアルカリ金属)に磁界を印加する機能をも有する。これに
より、ガスセル21中のアルカリ金属のエネルギー準位間(特に、前述した基底状態1や
基底状態2の縮退)のエネルギーギャップを拡げることができる。
[Heating device]
The
1 (alkaline metal in 1). Thereby, the alkali metal in the
In the present embodiment, each of the
本実施形態では、加熱装置22、23は、ガスセル21を挟むように設けられ、ガスセ
ル21を介して対称となるように配置されている。
このような加熱装置22は、基板221と、基板221の一方の面(図5にて右側の面
)上に設けられた発熱部222、センサ部223および透明基板224と、基板221の
他方の面(図5にて左側の面)上に設けられたコイル部225と、コイル部225を覆う
絶縁層226とを有している。
In the present embodiment, the
Such a
このような加熱装置22は、小型なものとなり、また、基板221上に発熱体を実装す
ると言う比較的簡単な方法により製造することができる。
同様に、加熱装置23は、基板231と、基板231の一方の面(図5にて左側の面)
上に設けられた発熱部232、センサ部233および透明基板234と、基板231の他
方の面(図5にて右側の面)上に設けられたコイル部235と、コイル部235を覆う絶
縁層236とを有している。
このような加熱装置23も、小型なものとなり、また、基板231上に発熱体を実装す
ると言う比較的簡単な方法により製造することができる。
Such a
Similarly, the
Heat generating
Such a
以下、加熱装置22の各部を詳細に説明する。なお、加熱装置23の構成については、
加熱装置22の構成と同様であるため、その説明を省略する。
基板221は、樹脂材料、ガラス材料、金属材料等のうち1種または2種以上を組み合
わせて構成されている。
特に、基板221は、プリント配線基板であるのが好ましい。プリント配線基板は、各
種電子部品を容易に実装することができる。また、プリント配線基板は、入手が容易であ
り、そして、安価である。
Hereinafter, each part of the
Since it is the same as that of the structure of the
The
In particular, the
かかるプリント基板としては、特に限定されず、リジット基板、フレキシブル基板のい
ずれであってもよいが、紙繊維、ガラス繊維等の繊維基材に、エポキシ樹脂、フェノール
樹脂等の樹脂材料(特に硬化性樹脂)を含浸してなるリジット基板を用いるのが好ましい
。このようなリジット基板は、一般に、耐熱性に優れている。したがって、このようなリ
ジット基板を用いた基板221は、耐久性に優れたものとなる。また、リジット基板は一
般に剛性が比較的高く変形しづらいため、加熱装置22の不本意な変形を防止し、その結
果、ガスセル21を安定的に加熱することができる。
Such a printed circuit board is not particularly limited and may be either a rigid board or a flexible board. However, a resin material (particularly curable) such as an epoxy resin or a phenol resin is used for a fiber base material such as paper fiber or glass fiber. It is preferable to use a rigid substrate impregnated with a resin. Such a rigid substrate is generally excellent in heat resistance. Therefore, the
また、かかるプリント配線基板は、単層であってもよいし、多層であってもよい。
このような基板221には、その中央部に、厚さ方向に貫通する貫通孔2211が形成
されている。
この貫通孔2211は、前述した光出射部3からの励起光に対する光透過性を有する窓
部を構成する。また、この貫通孔2211は、ガスセル21に入射する励起光が透過する
ものである。これにより、基板221がガスセル21の板状部211に対面する場合であ
っても、励起光に対する光透過性を有する材料で基板221を構成する必要がないため、
前述したようなプリント配線基板を用いて基板221を構成することができる。
Such a printed wiring board may be a single layer or a multilayer.
In such a
This through-
The
このような窓部(貫通孔2211)を基板221に設けることにより、ガスセル21の
板状部211に基板221を対面させても、光出射部3からガスセル21に励起光を照射
することができる。そのため、ガスセル21の光が入射する部位近傍を効率的に加熱する
ことができる。
なお、加熱装置23の基板231にも、その中央部に、厚さ方向に貫通する貫通孔23
11が形成され、この貫通孔2311は、前述した光出射部3からの励起光に対する光透
過性を有する窓部を構成するが、この貫通孔2311は、ガスセル21から出射(ガスセ
ル21を透過)した励起光が透過するものである。
By providing such a window portion (through hole 2211) in the
Note that the
11, and this through
また、このような窓部を貫通孔2211で構成することにより、基板221に窓部を簡
単に形成することができる。
また、基板221上(より具体的には、基板221のガスセル21側の面上)には、貫
通孔2211を覆い、光出射部3からの励起光に対する光透過性を有する透明基板224
が設けられている。これにより、ガスセル21に対する励起光の入射を許容しつつ、発熱
部222の熱を透明基板224を介してガスセル21の光が入射する部位に効率的に伝達
させることができる。
In addition, by configuring such a window portion with the through
Further, on the substrate 221 (more specifically, on the surface of the
Is provided. Thereby, it is possible to efficiently transmit the heat of the
この透明基板224は、ガスセル21の板状部211に密着している。これにより、ガ
スセル21の板状部211を均一に加熱することができる。
また、透明基板224のガスセル21側の面には、ガスセル21との密着性を向上させ
る処理が施されているのが好ましい。このような処理としては、例えば、平滑化処理、シ
リコーンオイル、フッ素系オイル等の耐光性および耐熱性に優れた液体を塗布する処理等
が挙げられる。
The
Further, it is preferable that the surface of the
また、本実施形態では、透明基板224が平面視にて四角形(より具体的には長方形)
をなしている。なお、透明基板224の平面視形状は、四角形に限定されず、例えば、円
形であってもよい。
また、透明基板224は、その中心が前述した貫通孔2211の中心と一致するように
配置されている。これにより、発熱部222からの熱をガスセル21に均一に伝達するこ
とができる。
In the present embodiment, the
I am doing. In addition, the planar view shape of the
Further, the
このような透明基板224の構成材料としては、前述したような光透過性を有するとと
もに発熱部222からの熱に対する耐熱性を有するものであれば、特に限定されないが、
ガラス材料、水晶等が挙げられる。
また、透明基板224の厚さは、ガスセル21の板状部211の厚さや発熱部222の
発熱量等によって異なり、特に限定されないが、発熱部222からの熱をガスセル21の
板状部211に均一化して伝達し得るように、ある程度厚いことが好ましい。
The constituent material of the
Examples thereof include glass materials and crystal.
The thickness of the
このような透明基板224の周囲には、発熱部222が設けられている。
発熱部222は、基板221のガスセル21側の面上に設けられている。これにより、
発熱部222の熱をガスセル21に効率的に伝達することができる。
このような発熱部222は、4つの発熱体222a、222b、222c、222dで
構成されている。
A
The
The heat of the
Such a
この4つの発熱体222a、222b、222c、222dは、平面視したときに、前
述した基板221の貫通孔2211に対して対称となるように配置されている。具体的に
は、4つの発熱体222a、222b、222c、222dは、前述した基板221の4
つの角部に対応して配置されている。これにより、発熱体222a、222b、222c
、222dからの熱を均一にガスセル21に伝達することができる。
The four
It is arranged corresponding to one corner. As a result, the
, 222d can be uniformly transferred to the
本実施形態では、発熱体222a、222b、222c、222dは、それぞれ、基板
221上に実装(より具体的には、表面実装)された抵抗器(チップ部品)である。抵抗
器は、通電により発熱する。したがって、抵抗器を発熱体として用いることができる。ま
た、抵抗器は、プリント配線基板上に容易に実装することができる。また、抵抗器は、入
手が容易であり、そして、安価である。
In the present embodiment, the
より具体的に説明すると、図6に示すように、発熱体222aは、基板221上に設け
られた1対の端子2291a、2292aに電気的に接続されている。ここで、発熱体2
22aと1対の端子2291a、2292aとは、導電性接着剤、半田等を介して接合さ
れている。
同様に、発熱体222bは、基板221上に設けられた1対の端子2291b、229
2bに電気的に接続されている。また、発熱体222cは、基板221上に設けられた1
対の端子2291c、2292cに電気的に接続されている。また、発熱体222dは、
基板221上に設けられた1対の端子2291d、2292dに電気的に接続されている
。
More specifically, as shown in FIG. 6, the
22a and the pair of
Similarly, the
2b is electrically connected. Further, the
The pair of
A pair of
このような端子2291a、2291bは、基板221上に設けられた電極227aに
配線を介して電気的に接続され、また、端子2292a、2292bは、基板221上に
設けられた電極227bに配線を介して電気的に接続されている。これにより、1対の電
極227a、227b間に電圧を印加することにより、発熱体222a、222bをそれ
ぞれ発熱させることができる。
同様に、端子2291c、2291dは、基板221上に設けられた電極227eに配
線を介して電気的に接続され、また、端子2292c、2292dは、基板221上に設
けられた電極227fに配線を介して電気的に接続されている。これにより、1対の電極
227e、227f間に電圧を印加することにより、発熱体222c、222dをそれぞ
れ発熱させることができる。
Similarly, the
このような電極227a、227b、227e、227fは、図示しない配線を介して
、前述した温度制御回路52に電気的に接続されている。
このようなことから、本実施形態では、発熱体222a、222bと発熱体222c、
222dとを別々の通電により発熱させることができる。
なお、発熱体222a、222b、222c、222dは、前述したようなチップ部品
に限定されず、例えば、基板221上に設けられた配線パターンで構成することもできる
。その場合、発熱体を構成する配線パターンは、特に限定されないが、例えば、インジウ
ムティンオキサイド(ITO)、カーボン系材料、チタン酸バリウム系セラミック(Ba
TiO3)、Fe−Cr−Al系合金、Ni−Cr系合金等が挙げられる。
Therefore, in the present embodiment, the
222d can be heated by separate energization.
The
TiO 3 ), Fe—Cr—Al alloys, Ni—Cr alloys and the like.
中でも、発熱体を構成する配線パターン(抵抗パターン)の構成材料としては、Fe−
Cr−Al系合金が好ましい。これにより、発熱体を構成する配線パターンをその発熱に
必要な電気抵抗とすることができる。また、発熱体を構成する配線パターンをFe−Cr
−Al系合金を主材料として構成すると、かかる配線パターンを熱処理するだけで、その
外表面に絶縁層を比較的簡単に形成することができる。
また、発熱体を構成する配線パターンの構成材料として、ITO、カーボン系材料、B
aTiO3等、自己温度調節機能(PTC)を有する材料を用いると、例えばサーモスタ
ット等の温度制御装置等を介することなく温度調節が可能である。また、温度制御装置を
省略することができ、よって、加熱装置の小型化、省電力化を図ることが可能になる。
Among them, as a constituent material of the wiring pattern (resistance pattern) constituting the heating element, Fe-
A Cr—Al alloy is preferred. Thereby, the wiring pattern which comprises a heat generating body can be made into the electrical resistance required for the heat_generation | fever. Also, the wiring pattern constituting the heating element is Fe-Cr.
When an Al-based alloy is used as the main material, an insulating layer can be formed relatively easily on the outer surface of the wiring pattern simply by heat treatment.
In addition, as a constituent material of the wiring pattern constituting the heating element, ITO, carbon-based material, B
When a material having a self-temperature adjusting function (PTC) such as aTiO 3 is used, the temperature can be adjusted without using a temperature control device such as a thermostat. Further, the temperature control device can be omitted, and thus the heating device can be reduced in size and power can be saved.
また、自己温度調節機能を有する材料は、電圧を印加すると、ジュール熱により、当該
材料自体の温度が上昇するが、一旦所定温度に到達すると電気抵抗が急激に高くなり、す
なわち、電流が抑えられ、前記所定温度を維持することができる。このように、自己温度
調節機能を有する材料は、所定温度以上に発熱することが防止され、安全性にも優れてい
る。
In addition, when a voltage is applied to a material having a self-temperature adjusting function, the temperature of the material itself rises due to Joule heat, but once the temperature reaches a predetermined temperature, the electrical resistance increases rapidly, that is, the current is suppressed. The predetermined temperature can be maintained. Thus, the material having the self-temperature adjusting function is prevented from generating heat above a predetermined temperature, and is excellent in safety.
このような発熱部222の発熱量は、センサ部223の検出結果に基づいて制御される
。
センサ部223は、2つの温度センサ223a、223bで構成されている。
温度センサ223aは、発熱体222aと発熱体222bとの間に設けられ、また、温
度センサ223bは、発熱体222cと発熱体222dとの間に設けられている。
このような温度センサ223a、223bは、それぞれ、基板221の温度を検知する
機能を有する。このような温度センサ223a、223bの検知結果に基づいて、発熱体
222a、222b、222c、222dへの通電が制御される。これにより、ガスセル
21内のアルカリ金属原子を所望の温度に維持することができる。
The amount of heat generated by the
The
The
温度センサ223a、223bとしては、それぞれ、特に限定されず、サーミスタ、熱
電対等の公知の各種温度センサを用いることができる。このような温度センサは、基板2
21上に簡単に実装することができる。なお、温度センサは、基板221上に設けなくて
もよい。
このような端子2293aは、基板221上に設けられた電極227cに配線を介して
電気的に接続され、また、端子2294aは、基板221上に設けられた電極227dに
配線を介して電気的に接続されている。これにより、1対の電極227c、227cを介
して温度センサ223aによる温度検知を行うことができる。
The
21 can be easily mounted. Note that the temperature sensor is not necessarily provided on the
Such a terminal 2293a is electrically connected to an
同様に、温度センサ223bは、基板221上に設けられた1対の端子2293b、2
294bに電気的に接続されている。
より具体的に説明すると、図6に示すように、温度センサ223aは、基板221上に
設けられた1対の端子2293a、2294aに電気的に接続されている。ここで、温度
センサ223aと1対の端子2293a、2294aとは、導電性接着剤、半田等を介し
て接合されている。
Similarly, the
294b is electrically connected.
More specifically, as shown in FIG. 6, the
同様に、端子2293bは、基板221上に設けられた電極227gに配線を介して電
気的に接続され、また、端子2294bは、基板221上に設けられた電極227hに配
線を介して電気的に接続されている。これにより、1対の電極227g、227hを介し
て温度センサ223bによる温度検知を行うことができる。
このような電極227c、227d、227g、227hは、図示しない配線を介して
、前述した温度制御回路52に電気的に接続されている。
Similarly, the
そして、温度制御回路52は、温度センサ223aの検知結果に基づいて、前述した発
熱体222a、222bへの通電量を制御する。また、温度制御回路52は、温度センサ
223bの検知結果に基づいて、前述した発熱体222c、222dへの通電量を制御す
る。
このように2つの温度センサ223a、223bを用いて、発熱体222a、222b
、222c、222dへの通電量を制御することにより、より高精度な温度制御が可能と
なる。また、ガスセル21内の温度のバラツキを防止することができる。
Then, the
In this way, the two
, 222c and 222d can be controlled by controlling the energization amount to higher accuracy. Moreover, the temperature variation in the
一方、図7に示すように、基板221のガスセル21とは反対の面側には、貫通孔22
11を囲むようにコイル部225が設けられている。
このコイル部225は、基板221上に設けられたコイルで構成されている。
このようなコイル部225は、通電により、磁界を発生させる。これにより、ガスセル
21中のアルカリ金属に磁界を印加することにより、アルカリ金属の縮退している異なる
エネルギー状態間のギャップを拡げて、分解能を向上させることができる。その結果、原
子発振器1の発振周波数の精度を高めることができる。また、このようなコイル部225
を構成するコイルは、加熱装置22の小型化を図りつつ、基板221に簡単に設けること
ができる。
On the other hand, as shown in FIG. 7, a through-
A
The
Such a
Can be easily provided on the
また、コイル部225を構成するコイルは、基板221に設けられた配線パターンで構
成されている。これにより、加熱装置22の小型化を図りつつ、コイル部225を構成す
るコイルを基板221に簡単に設けることができる。
また、かかる配線パターンは、スパイラル状をなしている。これにより、コイル部22
5を構成するコイルの巻数を簡単に増やすことができる。その結果、コイル部225から
効率的に磁界を発生させることができる。
In addition, the coil constituting the
Further, such a wiring pattern has a spiral shape. Thus, the
5 can be easily increased. As a result, a magnetic field can be efficiently generated from the
本実施形態では、加熱装置22のコイル部225と加熱装置23のコイル部235とが
、ガスセル21を介して対向するように配置されている。これにより、ガスセルユニット
2では、これらのコイル部225、235がヘルムホルツ型のコイルを構成する。
また、このようなコイル部225は、通電により発熱する機能をも有する。すなわち、
コイル部225は、通電により発熱する発熱体としての機能をも有する。
In the present embodiment, the
Moreover, such a
The
また、コイル部225を構成するコイルの一端は、配線を介して、基板221上に設け
られた電極228aに電気的に接続され、また、コイル部225を構成するコイルの他端
は、配線を介して、基板221上に設けられた電極228bに電気的に接続されている。
このような1対の電極228a、228bは、図示しない配線を介して、前述した、磁
界用電源回路53に電気的に接続されている。これにより、コイル部225を構成するコ
イルに通電を行うことができる。
In addition, one end of the coil constituting the
Such a pair of
このようなコイル部225を構成するコイルの構成材料としては、導電性を有し、基板
221上にパターンニングできるものであれば、特に限定されないが、例えば、銀、銅、
パラジウム、白金、金、または、これらの合金等が挙げられ、これらのうち1種または2
種以上を組み合わせて用いることができる。
このようなコイル部225は、絶縁層226により覆われている。これにより、コイル
部225を構成するコイルの各部が不本意に短絡するのを防止することができる。また、
加熱装置22の安全性を高めることができる。
The coil constituting the
Examples thereof include palladium, platinum, gold, and alloys thereof.
A combination of more than one species can be used.
Such a
The safety of the
絶縁層226の構成材料としては、絶縁性を有し、基板221上に成膜することができ
るものであれば、特に限定されないが、例えば、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等の樹脂
材料を用いることができる。
以上説明したような加熱装置22によれば、小型化を図りつつ、容易に製造することが
できる。
また、このような加熱装置22を備えるガスセルユニット2によれば、小型化で、かつ
、製造が容易なものとなる。
また、このようなガスセルユニット2を備える原子発振器1によれば、小型化で、かつ
、製造が容易なものとなる。
The constituent material of the insulating
According to the
Moreover, according to the gas cell unit 2 provided with such a
In addition, according to the
<第2実施形態>
次に、本発明の第2実施形態について説明する。
図8は、本発明の第2実施形態に係るガスセルユニットを示す断面図である。
本実施形態にかかるガスセルユニットは、コイルの構成が異なる以外は、前述した第1
実施形態にかかるガスセルユニットと同様である。
Second Embodiment
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
FIG. 8 is a sectional view showing a gas cell unit according to the second embodiment of the present invention.
The gas cell unit according to the present embodiment is the first described above except that the configuration of the coil is different.
It is the same as that of the gas cell unit concerning embodiment.
なお、以下の説明では、第2実施形態のガスセルユニットに関し、第1実施形態との相
違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図8において、
前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。
図8に示すガスセルユニット2Aは、ガスセル21と、ガスセル21を挟持するように
設けられた1対の加熱装置22A、23Aとを有している。
In the following description, the gas cell unit of the second embodiment will be described with a focus on differences from the first embodiment, and the description of the same matters will be omitted. In FIG.
The same reference numerals are given to the same configurations as those in the above-described embodiment.
A
本実施形態では、ガスセルユニット2Aは、図8に示すように、ガスセル21を中心と
して、励起光の入射側と出射側とで対称となるように構成されている。すなわち、本実施
形態では、加熱装置22A、23Aは、ガスセル21を挟むように設けられ、ガスセル2
1を介して対称となるように配置されている。
以下、加熱装置22Aについて説明する。なお、加熱装置23Aの構成については、加
熱装置22Aの構成と同様であるため、その説明を省略する。
In the present embodiment, as shown in FIG. 8, the
1 are arranged symmetrically with respect to each other.
Hereinafter, the
加熱装置22Aは、基板221Aと、基板221Aの一方の面(図8にて右側の面)上
に設けられた発熱部222、センサ部223および透明基板224と、基板221A内に
埋設されたコイル部225Aとを有している。
基板221Aは、複数の層221a、221b、221c、221dを有する多層基板
(多層配線プリント基板)である。
The
The
より具体的には、基板221Aは、層221a、絶縁層226a、層221b、絶縁層
226b、層221c、絶縁層226c、層221d、絶縁層226dがこの順で積層さ
れている。
層221a、221b、221c、221dは、それぞれ、例えば、紙繊維、ガラス繊
維等の繊維基材に、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等の樹脂材料(特に硬化性樹脂)を含
浸してなるものである。
More specifically, in the
Each of the
また、絶縁層226a、226b、226c、226dの構成材料としては、それぞれ
、特に限定されないが、例えば、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等の樹脂材料を用いるこ
とができる。
そして、層221aと絶縁層226aとの間には、コイル225aが設けられ、層22
1bと絶縁層226bとの間には、コイル225bが設けられ、層221cと絶縁層22
6cとの間には、コイル225cが設けられ、層221dと絶縁層226dとの間には、
コイル225dが設けられている。
In addition, a constituent material of the insulating
A
A
6c is provided with a
A
このような基板221Aの中央部には、その厚さ方向に貫通する貫通孔2211Aが形
成されている。そして、この貫通孔2211Aを塞ぐように、透明基板224が設けられ
ている。
コイル225a、225b、225c、225dは、それぞれ、基板221A内に設け
られた配線パターンで構成されている。
A through
The
図示しないが、コイル225aとコイル225bとは、層221bを貫通する電極を介
して電気的に接続され、コイル225bとコイル225cとは、層221cを貫通する電
極を介して電気的に接続され、コイル225cとコイル225dとは、層221cを貫通
する電極を介して電気的に接続されている。これにより、コイル225a、225b、2
25c、225dは、前述した貫通孔2211Aの周囲を巻回するコイルと同様の機能を
発揮することができる。
Although not shown, the
25c and 225d can exhibit the same function as the coil wound around the through
このようなコイル225a、225b、225c、225dによりコイル部225Aが
構成されている。このようなコイル部225Aは、図示しない配線を介して、磁界用電源
回路53に電気的に接続され、通電により、磁界を発生させる。これにより、ガスセル2
1中のアルカリ金属に磁界を印加する。
このように、コイル部225が基板221A内に設けられた複数層の配線パターンで構
成されていることにより、コイル部225のコイルの巻数を簡単に増やすことができる。
Such a
A magnetic field is applied to the alkali metal in 1.
Thus, the number of turns of the coil of the
なお、図8では、各コイル225a、225b、225c、225dは、ループ状に形
成されているが、前述した第1実施形態のコイル部225と同様、スパイラル状に巻回さ
れていてもよい。
以上説明したような第2実施形態に係るガスセルユニット2Aによっても、前述した第
1実施形態のガスセルユニット2と同様の効果を発揮することができる。
In FIG. 8, each of the
Even with the
<第3実施形態>
次に、本発明の第3実施形態について説明する。
図9は、本発明の第3実施形態に係るガスセルユニットを示す断面図である。
本実施形態にかかるガスセルユニットは、コイルの構成が異なる以外は、前述した第1
実施形態にかかるガスセルユニットと同様である。
<Third Embodiment>
Next, a third embodiment of the present invention will be described.
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a gas cell unit according to the third embodiment of the present invention.
The gas cell unit according to the present embodiment is the first described above except that the configuration of the coil is different.
It is the same as that of the gas cell unit concerning embodiment.
なお、以下の説明では、第3実施形態のガスセルユニットに関し、第1実施形態との相
違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図9において、
前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。
図9に示すガスセルユニット2Bは、ガスセル21と、ガスセル21を挟持するように
設けられた1対の加熱装置22B、23Bと、磁界発生装置24とを有している。
In the following description, the gas cell unit of the third embodiment will be described with a focus on differences from the first embodiment, and description of similar matters will be omitted. In FIG.
The same reference numerals are given to the same configurations as those in the above-described embodiment.
A gas cell unit 2B shown in FIG. 9 includes a
本実施形態では、ガスセルユニット2Bは、図9に示すように、ガスセル21を中心と
して、励起光の入射側と出射側とで対称となるように構成されている。すなわち、本実施
形態では、加熱装置22B、23Bは、ガスセル21を挟むように設けられ、ガスセル2
1を介して対称となるように配置され、また、磁界発生装置24は、ガスセル21のスペ
ーサ213の外周面を囲むように設けられている。
In the present embodiment, as shown in FIG. 9, the gas cell unit 2B is configured to be symmetrical between the excitation light incident side and the emission side with the
The
以下、加熱装置22Bについて説明する。なお、加熱装置23Bの構成については、加
熱装置22Bの構成と同様であるため、その説明を省略する。
加熱装置22Bは、基板221Bと、基板221Bの一方の面(図9にて右側の面)上
に設けられた発熱部222、センサ部223および透明基板224とを有している。
基板221Bは、樹脂材料、ガラス材料、金属材料等のうち1種または2種以上を組み
合わせて構成されている。また、基板221Bとしては、紙繊維、ガラス繊維等の繊維基
材に、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等の樹脂材料(特に硬化性樹脂)を含浸してなる基
板を用いることができる。
Hereinafter, the
The
The
このような基板221Bの中央部には、その厚さ方向に貫通する貫通孔2211Bが形
成されている。そして、この貫通孔2211Bを塞ぐように、透明基板224が設けられ
ている。
このような1対の加熱装置22B、23Bの間には、磁界発生装置24が設けられてい
る。
A through hole 2211B penetrating in the thickness direction is formed at the center of the
A
この磁界発生装置24は、基板241を有している。
この基板241は、複数の層241a、241b、241c、241d、241e、2
41fを有する多層基板(多層配線プリント基板)である。
より具体的には、基板241は、層241a、絶縁層243a、層241b、絶縁層2
43b、層241c、絶縁層243c、層241d、絶縁層243d、層241e、絶縁
層243e、層241f、絶縁層243fがこの順で積層されている。
The
The
This is a multilayer board (multilayer wiring printed board) having 41f.
More specifically, the
43b,
層241a、241b、241c、241d、241e、241fは、それぞれ、例え
ば、紙繊維、ガラス繊維等の繊維基材に、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等の樹脂材料(
特に硬化性樹脂)を含浸してなるものである。
また、絶縁層243a、243b、243c、243d、243e、243fの構成材
料としては、それぞれ、特に限定されないが、例えば、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等
の樹脂材料を用いることができる。
Each of the
In particular, it is impregnated with a curable resin).
In addition, the constituent materials of the insulating
そして、層241aと絶縁層243aとの間には、コイル242aが設けられ、層24
1bと絶縁層243bとの間には、コイル242bが設けられ、層241cと絶縁層24
3cとの間には、コイル242cが設けられ、層241dと絶縁層243dとの間には、
コイル242dが設けられ、層241eと絶縁層243eとの間には、コイル242eが
設けられ、層241fと絶縁層243fとの間には、コイル242fが設けられている。
このような基板241の中央部には、その厚さ方向に貫通する貫通孔2411が形成さ
れている。そして、この貫通孔2411内にガスセル21が設けられている。
A
A
3c is provided with a
A
A through
コイル242a、242b、242c、242d、242e、242fは、それぞれ、
基板241内に設けられた配線パターンで構成されている。
図示しないが、コイル242aとコイル242bとは、層241bを貫通する電極を介
して電気的に接続され、コイル242bとコイル242cとは、層241cを貫通する電
極を介して電気的に接続され、コイル242cとコイル242dとは、層241dを貫通
する電極を介して電気的に接続され、コイル242dとコイル242eとは、層241e
を貫通する電極を介して電気的に接続され、コイル242eとコイル242fとは、層2
41fを貫通する電極を介して電気的に接続されている。これにより、コイル242a、
242b、242c、242d、242e、242fは、前述した貫通孔2411の周囲
を巻回するコイルと同様の機能を発揮することができる。
The
The wiring pattern is provided in the
Although not shown, the
The
It is electrically connected through an electrode penetrating 41f. Thereby, the
242b, 242c, 242d, 242e, and 242f can exhibit the same function as the coil wound around the through-
このようなコイル242a、242b、242c、242d、242e、242fによ
りコイル部242が構成されている。特に、コイル部242は、ソレノイド型のコイルを
構成する。このようなコイル部242は、図示しない配線を介して、磁界用電源回路53
に電気的に接続され、通電により、磁界を発生させる。これにより、ガスセル21中のア
ルカリ金属に磁界を印加する。
The
Are electrically connected to each other and generate a magnetic field when energized. Thereby, a magnetic field is applied to the alkali metal in the
以上説明したような第3実施形態に係るガスセルユニット2Bによっても、前述した第
1実施形態のガスセルユニット2と同様の効果を発揮することができる。
以上、本発明の加熱装置、ガスセルユニットおよび原子発振器について、図示の実施形
態に基づいて説明したが、本発明は、これらに限定されるものではない。
また、本発明の加熱装置、ガスセルユニットおよび原子発振器では、各部の構成は、同
様の機能を発揮する任意の構成のものに置換することができ、また、任意の構成を付加す
ることもできる。
Also by the gas cell unit 2B according to the third embodiment as described above, the same effects as those of the gas cell unit 2 of the first embodiment described above can be exhibited.
As mentioned above, although the heating apparatus of this invention, the gas cell unit, and the atomic oscillator were demonstrated based on embodiment of illustration, this invention is not limited to these.
In the heating device, gas cell unit, and atomic oscillator of the present invention, the configuration of each part can be replaced with any configuration that exhibits the same function, and any configuration can be added.
また、本発明の加熱装置、ガスセルユニットおよび原子発振器は、前述した各実施形態
の任意の構成同士を組み合わせるようにしてもよい。
例えば、前述した実施形態では、ガスセルユニットに備えられた2つの加熱装置は互い
に同じ構成である場合を説明したが、ガスセルユニットが2つの加熱装置を有する場合、
一方の加熱装置と他方の加熱装置とが異なる構成であってもよい。
Moreover, you may make it combine the arbitrary structures of each embodiment mentioned above for the heating apparatus of this invention, a gas cell unit, and an atomic oscillator.
For example, in the above-described embodiment, the case where the two heating devices provided in the gas cell unit have the same configuration has been described, but when the gas cell unit includes two heating devices,
One heating device and the other heating device may have different configurations.
また、ガスセル21の大きさ、用いるアルカリ金属の種類、加熱装置の発熱量等によっ
ては、加熱装置22、23のいずれか一方の加熱装置を省略してもよい。また、ガスセル
ユニットが備える加熱装置の数は、3つ以上であってもよい。
また、前述した実施形態では、加熱装置の基板に貫通孔を設け、その貫通孔を覆うよう
に透明基板を設けた場合を説明したが、これに限定されず、例えば、透明基板を省略して
もよい。この場合、ガスセル21内を均一に加熱するため、省略した透明基板の厚さ分だ
けガスセル21の板状部211、212の厚さを厚くするのが好ましい。
Depending on the size of the
Further, in the above-described embodiment, the case where the through hole is provided in the substrate of the heating device and the transparent substrate is provided so as to cover the through hole has been described. However, the present invention is not limited to this, and for example, the transparent substrate is omitted. Also good. In this case, in order to heat the inside of the
また、加熱装置の基板が励起光に対する光透過性を有する材料で構成されている場合に
は、加熱装置の基板に貫通孔を形成しなくてもよい。
また、前述した実施形態では、ガスセル21の板状部211、212に対面するように
加熱装置を配置した構成を説明したが、ガスセルの形状や大きさ等によっては、ガスセル
の側面(例えば、前述したガスセル21のスペーサ213の外周面)に対面するように加
熱装置を配置してもよい。
Further, in the case where the substrate of the heating device is made of a material having optical transparency to excitation light, it is not necessary to form a through hole in the substrate of the heating device.
In the above-described embodiment, the configuration in which the heating device is disposed so as to face the plate-
また、前述した実施形態では、加熱装置が4つの発熱体を備える場合を説明したが、加
熱装置の発熱体の数は、これに限定されず、1〜3つであってもよいし、5つ以上であっ
てもよい。また、ガスセルユニット2が複数の加熱装置を備える場合、加熱装置が備える
発熱体の数、大きさ、種類、形状、位置等は、互いに同じであっても異なっていてもよい
。
また、前述した実施形態では、加熱装置の1つの基板上に2つの温度センサを設けた場
合を説明したが、加熱装置の基板上に設ける温度センサの数は1つであってもよいし、3
つ以上であってもよい。
Moreover, although embodiment mentioned above demonstrated the case where a heating apparatus was provided with four heat generating bodies, the number of the heat generating bodies of a heating apparatus is not limited to this, 1-3 may be sufficient, 5 There may be more than one. When the gas cell unit 2 includes a plurality of heating devices, the number, size, type, shape, position, etc. of the heating elements included in the heating device may be the same or different.
In the above-described embodiment, the case where two temperature sensors are provided on one substrate of the heating device has been described. However, the number of temperature sensors provided on the substrate of the heating device may be one, 3
There may be more than one.
1‥‥原子発振器 2‥‥ガスセルユニット 2A‥‥ガスセルユニット 2B‥‥ガ
スセルユニット 3‥‥光出射部 4‥‥光検出部 5‥‥制御部 21‥‥ガスセル
22‥‥加熱装置 22A‥‥加熱装置 22B‥‥加熱装置 23‥‥加熱装置 23
A‥‥加熱装置 23B‥‥加熱装置 24‥‥磁界発生装置 51‥‥周波数制御回路
52‥‥温度制御回路 53‥‥磁界用電源回路 211‥‥板状部 212‥‥板状
部 213‥‥スペーサ 221‥‥基板 221A‥‥基板 221B‥‥基板 22
1a‥‥層 221b‥‥層 221c‥‥層 221d‥‥層 222‥‥発熱部 2
22a‥‥発熱体 222b‥‥発熱体 222c‥‥発熱体 222d‥‥発熱体 2
23‥‥センサ部 223a‥‥温度センサ 223b‥‥温度センサ 224‥‥透明
基板 225‥‥コイル部 225A‥‥コイル部 225a‥‥コイル 225b‥‥
コイル 225c‥‥コイル 225d‥‥コイル 226‥‥絶縁層 226a‥‥絶
縁層 226b‥‥絶縁層 226c‥‥絶縁層 226d‥‥絶縁層 227a‥‥電
極 227b‥‥電極 227c‥‥電極 227d‥‥電極 227e‥‥電極 22
7f‥‥電極 227g‥‥電極 227h‥‥電極 228a‥‥電極 228b‥‥
電極 231‥‥基板 232‥‥発熱部 233‥‥センサ部 234‥‥透明基板
235‥‥コイル部 236‥‥絶縁層 241‥‥基板 241a‥‥層 241b‥
‥層 241c‥‥層 241d‥‥層 241e‥‥層 241f‥‥層 242‥‥
コイル部 242a‥‥コイル 242b‥‥コイル 242c‥‥コイル 242d‥
‥コイル 242e‥‥コイル 242f‥‥コイル 243a‥‥絶縁層 243b‥
‥絶縁層 243c‥‥絶縁層 243d‥‥絶縁層 243e‥‥絶縁層 243f‥
‥絶縁層 2211‥‥貫通孔 2211A‥‥貫通孔 2211B‥‥貫通孔 229
1a‥‥端子 2291b‥‥端子 2291c‥‥端子 2291d‥‥端子 229
2a‥‥端子 2292b‥‥端子 2292c‥‥端子 2292d‥‥端子 229
3a‥‥端子 2293b‥‥端子 2294a‥‥端子 2294b‥‥端子 231
1‥‥貫通孔 2411‥‥貫通孔 S‥‥空間 ω0‥‥周波数 ω1‥‥周波数 ω
2‥‥周波数
DESCRIPTION OF
22 ...
A ...
1a ...
22a ...
23 ...
7f ...
235 ...
Insulating layer 243c Insulating layer
Insulating
1a ... terminal 2291b ... terminal 2291c ... terminal 2291d ... terminal 229
2a ... terminal 2292b ... terminal 2292c ... terminal 2292d ... terminal 229
3a ... terminal 2293b ... terminal 2294a ... terminal 2294b ... terminal 231
1 ... Through
2 ... Frequency
Claims (13)
基板と、
前記基板上に設けられ、通電により発熱する発熱体とを有することを特徴とする加熱装
置。 A heating device for heating a gas cell in which gaseous alkali metal atoms are enclosed,
A substrate,
A heating device comprising a heating element provided on the substrate and generating heat when energized.
に記載の加熱装置。 The heating apparatus according to claim 1, wherein the substrate is provided with a coil that generates a magnetic field.
加熱装置。 The heating device according to claim 4, wherein the coil is configured by a wiring pattern provided on the substrate.
前記コイルは、前記基板内に設けられた複数層の配線パターンで構成されている請求項
5に記載の加熱装置。 The substrate is a multilayer substrate having a plurality of layers,
The heating device according to claim 5, wherein the coil includes a plurality of wiring patterns provided in the substrate.
性を有する窓部を有する請求項1ないし7のいずれかに記載の加熱装置。 The heating device according to any one of claims 1 to 7, wherein the substrate has a window portion having optical transparency to excitation light that excites the alkali metal atoms in the gas cell.
設けられている請求項9に記載の加熱装置。 The heating apparatus according to claim 9, wherein a transparent substrate that covers the through-hole and has a light transmittance with respect to the excitation light is provided on the substrate.
結果に基づいて、前記発熱体への通電が制御される請求項1ないし10のいずれかに記載
の加熱装置。 The heating according to any one of claims 1 to 10, wherein a temperature sensor that detects a temperature of the substrate is provided on the substrate, and energization to the heating element is controlled based on a detection result of the temperature sensor. apparatus.
前記加熱装置により加熱され、ガス状のアルカリ金属原子を封入したガスセルとを備え
ることを特徴とするガスセルユニット。 A heating device according to any one of claims 1 to 11,
A gas cell unit comprising: a gas cell heated by the heating device and encapsulating gaseous alkali metal atoms.
前記加熱装置により加熱され、ガス状のアルカリ金属原子を封入したガスセルと、
前記ガスセル中の前記アルカリ金属原子を励起する励起光を出射する光出射部と、
前記ガスセルを透過した前記励起光の強度を検出する光検出部とを備えることを特徴と
する原子発振器。 A heating device according to any one of claims 1 to 11,
A gas cell heated by the heating device and encapsulating gaseous alkali metal atoms;
A light emitting portion for emitting excitation light for exciting the alkali metal atoms in the gas cell;
An atomic oscillator comprising: a light detection unit configured to detect an intensity of the excitation light transmitted through the gas cell.
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Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013236268A (en) * | 2012-05-09 | 2013-11-21 | Seiko Epson Corp | Oscillation device and electronic device |
JP2014039180A (en) * | 2012-08-17 | 2014-02-27 | Seiko Epson Corp | Gas cell unit, atomic oscillator and electronic apparatus |
JP2014053841A (en) * | 2012-09-10 | 2014-03-20 | Seiko Epson Corp | Atom cell module, quantum interference device, electronic apparatus, and method of controlling magnetic field in atom cell |
US9276595B2 (en) | 2013-10-15 | 2016-03-01 | Seiko Epson Corporation | Quantum interference device, atomic oscillator, electronic apparatus, and moving object |
US10432204B2 (en) | 2016-09-07 | 2019-10-01 | Seiko Epson Corporation | Atomic oscillator |
CN112414390A (en) * | 2020-11-18 | 2021-02-26 | 北京自动化控制设备研究所 | Micro atomic air chamber packaging device |
-
2010
- 2010-03-17 JP JP2010060322A patent/JP2011199329A/en not_active Withdrawn
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