JP2024503992A - 原子物理センサ用の蒸気セル - Google Patents

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Abstract

一実施形態は、原子物理学に基づくセンサシステムのための蒸気セルを含む。蒸気セルは、ほぼ透明な材料から形成されたセル壁を含む。セル壁は、アルカリ金属蒸気を封入することができ、かつ内面及び外面を含むことができる。また、蒸気セルは、セル壁の内面および外面のうちの少なくとも１つに設けられ、内面および外面のうちの対応する１つの一部に沿って延在する少なくとも１つの構造的特徴を含むことができる。

Description

本発明は、概して、センサシステムに関し、詳しくは、原子物理センサ用の蒸気セルに関する。
種々の高精度センサシステムは、時間、慣性パラメータ、磁場、および電場等の種々のパラメータのいずれかを測定するために、原子物理学を具体化する。そのような高精度センサシステムは、典型的には、蒸気セル内の蒸気物質状態で提供される原子（例えば、アルカリ金属原子）と相互作用する光信号および／または無線周波数（ＲＦ）信号を含む。そのようなセンサシステムの例は、核磁気共鳴（ＮＭＲ：ｎｕｃｌｅａｒ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）センサ、電子常磁性共鳴（ＥＰＲ：ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｐａｒａｍａｇｎｅｔｉｃ ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）センサ、干渉計センサ、および／またはエレクトロメータセンサを含む。センサシステムは、典型的には、蒸気セルから出射する検出ビームの特性がモニタリングされるように、蒸気セルを通過するように提供される１つまたは複数の光ビームを含む。光ビームおよび何らかの外部刺激（例えば、磁場、ＲＦ信号など）と蒸気セルに含まれる原子との相互作用は、測定可能なパラメータ（例えば、回転、加速度、磁場、電場、および／または時間）の測定を可能にするために、モニタリングされる検出ビームの測定可能なパラメータを提供することができる。
一実施形態は、原子物理学に基づくセンサシステムのための蒸気セルを含む。蒸気セルは、ほぼ透明な材料から形成されたセル壁を含む。セル壁は、アルカリ金属蒸気を封入することができ、かつ内面及び外面を含むことができる。また、蒸気セルは、セル壁の内面および外面のうちの少なくとも１つに設けられ、内面および外面のうちの対応する１つの一部に沿って延在する少なくとも１つの構造的特徴を含むことができる。
別の例は、原子物理学に基づくセンサシステムのための蒸気セルを形成する方法を含む。方法は、ほぼ透明な材料からセル壁を形成するステップを含む。セル壁は、内面及び外面を含む。また、方法は、セル壁の内面および外面のうちの少なくとも１つの上に、内面および外面のうちの対応する少なくとも１つの一部に沿って延在する少なくとも１つの構造的特徴を形成するステップを含む。方法は、蒸気セル内にアルカリ金属蒸気を封入するように蒸気セルを密封するステップをさらに含む。
別の例は、原子物理学に基づくセンサシステムを含む。システムは、蒸気セルを含む。蒸気セルは、ほぼ透明な材料から形成されたセル壁を含む。セル壁は、アルカリ金属蒸気を封入することができ、かつ内面及び外面を含むことができる。また、蒸気セルは、セル壁の内面および外面のうちの少なくとも１つに設けられ、内面および外面のうちの対応する１つの一部に沿って延在する少なくとも１つの構造的特徴を含むことができる。また、システムは、個々の少なくとも１つの光ビームを蒸気セルを通過するように提供するように構成された少なくとも１つのレーザと、ＲＦ信号を蒸気セルを通過するように提供するように構成された少なくとも１つの無線周波数（ＲＦ）信号生成器とを含む。システムは、蒸気セルを出射する少なくとも１つの光ビームのうちの１つに対応する検出ビームをモニタリングして、測定可能なパラメータを決定するように構成された検出システムをさらに含む。
蒸気セルの例示的なブロック図を示す図である。 蒸気セルの例示的な略図を示す図である。 原子物理学に基づくセンサの一例を示す図である。 原子物理学に基づくセンサのための蒸気セルを製造する方法の一例を示す図である。
本発明は、概して、センサシステムに関し、詳しくは、原子物理センサ用の蒸気セルに関する。例えば、蒸気セルは、核磁気共鳴（ＮＭＲ）センサ、電子常磁性共鳴（ＥＰＲ）センサ、干渉計センサ、および／またはエレクトロメータセンサにおいて実施され得る。蒸気セルは、ほぼ透明な材料（例えば、ガラス材料の一種、透明セラミックス、石英等の水晶）で形成されたセル壁を有する。セル壁は、アルカリ金属蒸気（例えば、ルビジウム（Ｒｂ）またはセシウム（Ｃｓ））を、例えば、別の方法で真空容積（ｅｖａｃｕａｔｅｄ ｖｏｌｕｍｅ）内に封入することができ、かつ内面および外面を含むことができる。また、蒸気セルは、セル壁の内面および外面のうちの少なくとも１つに設けられた少なくとも１つの構造的特徴を含むことができる。
構造的特徴（単数または複数）は、蒸気セルの内面及び外面のうちの対応する少なくとも１つの一部に沿って延在することができ、かつ様々な異なる方法（例えば、リング、リブ（ｒｉｂ）、バー（ｂａｒ）、アーチ（ａｒｃｈ）、フィン（ｆｉｎ）、及びこれらの組み合わせなど）で形成することができる。一例として、構造的特徴（単数または複数）は、蒸気セルの構造的完全性（ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ）を提供することができ、蒸気セルのセル壁を非常に薄く製造して、セル壁を通過する信号（例えば、ＲＦ信号）のより高い透過を提供し、従って信号に近似するような透過性（ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅ ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｃｙ ｔｏ ｔｈｅ ｓｉｇｎａｌｓ）を提供することを可能にしつつ、内面と外面との間の圧力勾配に基づく破壊を軽減するのに十分な構造的完全性を常に維持する。別の例として、構造的特徴（単数または複数）は、センサ性能を向上させるために信号伝搬を変更するように選択することができる。例えば、構造的特徴（単数または複数）は、蒸気セル内の電場、ＲＦ場、及び光場の特性を変更することができる誘電率が変化する領域を生じさせることができる。さらに別の例では、構造的特徴（単数または複数）は、透磁率が変化する領域を生じさせることができ、これは、セル内の磁場特性を変更することができる。
構造的特徴（単数または複数）は、設計目標に基づいて様々な方法のいずれかで提供または形成することができる。第１の例として、構造的特徴（単数または複数）は、蒸気セルのセル壁と一体として実施することができる。例えば、構造的特徴（単数または複数）を形成するために、セル壁の一部は、内面と外面との間の第１の厚さまでエッチングされ得る。従って、エッチングされた部分の間のセル壁の領域は、第１の厚さよりも大きい厚さを有する構造的特徴（単数または複数）に対応することができる。第２の例として、構造的特徴（単数または複数）は、セル壁の内面及び外面のうちの少なくとも１つに結合された別個のコンポーネントとすることができる。一例として、そのような別個のコンポーネントは、セル壁が形成されるほぼ透明な材料よりも高い引張強度を有することができ、かつ／またはより厚い材料から形成することができる。いずれの例においても、セル壁は、構造的特徴（単数または複数）が存在しない部分の全表面積よりも構造的特徴（単数または複数）が設けられるか、又は形成される部分の全表面積に充てられる表面積を小さくすることができる。従って、セル壁のより薄い部分は、セル壁を通過し、かつアルカリ金属蒸気を閉じ込める蒸気セルの容積内に入射する信号（例えば、ＲＦ信号）の近似的な透過性を促進するのにより有効となり得る。
図１は、蒸気セル１００の例示的なブロック図を示す。蒸気セル１００は、核磁気共鳴（ＮＭＲ）センサ、電子常磁性共鳴（ＥＰＲ）センサ、干渉計センサ、および／またはエレクトロメータセンサなど、様々な原子物理ベースのセンサのいずれかにおいて実施され得る。蒸気セル１００は、ルビジウム（Ｒｂ）またはセシウム（Ｃｓ）などのアルカリ金属蒸気を、例えば、別の方法で真空容積内に封入するように構成され得る。
図１の例では、蒸気セル１００は、ほぼ透明な材料（例えば、石英などのガラス材料の一種）から形成されたセル壁１０２を含む。本明細書に記載されるように、ほぼ透明な材料は、セル壁１０２を通過する、例えば、約９５％以上の高い透過率の信号（例えば、光信号または無線周波数（ＲＦ）信号）を提供するのに十分であり得る。従って、光ビームおよびＲＦ信号は、蒸気セル１００内のアルカリ金属蒸気と相互作用することができる。一例として、蒸気セル１００を出射する光ビーム（例えば、プローブビーム）に対応する検出ビームを（例えば、検出システムにより）モニタリングして、検出ビームの特性を決定することができる。検出ビームの特性は、測定可能なパラメータ（例えば、時間、回転、加速度、磁場、および／または電場）の測定を可能にするように、信号とアルカリ金属原子との相互作用によって変更することができる。
セル壁１０２は、蒸気セル１００の容積を包囲する内面と、蒸気セル１００の外部に露出された外面とを含む。図１の例では、蒸気セル１００は、セル壁１０２の内面及び外面のうちの少なくとも１つに設けられた少なくとも１つの構造的特徴１０４を含む。構造的特徴（単数または複数）１０４は、蒸気セル１００の内面及び外面のうちの少なくとも１つの一部に沿って延在され得る。例えば、構造的特徴（単数または複数）１０４の各々は、セル壁１０２の長さに沿って延在され得、セル壁１０２の周りに延在され得る（例えば、周回され得る）か、または様々な方法のいずれかで提供され得る。
一例として、構造的特徴（単数または複数）１０４は、セル壁１０２の構造的完全性を高めるように構成され得る。従って、構造的特徴（単数または複数）１０４が存在しないセル壁１０２の部分は、セル壁１０２を通過する信号（例えば、ＲＦ信号）のより高い透過を提供し、従って信号に近似するような透過性を提供するように、非常に薄くなるように製造され得る。しかしながら、構造的特徴（単数または複数）１０４の存在は、セル壁１０２の内面と外面との間の圧力勾配に基づく破壊を軽減するのに十分な構造的完全性を維持することができる。構造的特徴（単数または複数）１０４は、セル壁１０２を通過して蒸気セル１００に入射する入射信号（例えば、光信号及びＲＦ信号の両方）に近似するような透過性を維持しながら、十分な構造的完全性を提供する様々な方法のいずれかで提供又は形成され得る。
第１の例として、構造的特徴（単数または複数）１０４は、セル壁１０２を形成するほぼ透明な材料と同じ材料から形成され得る。さらなる例として、構造的特徴（単数または複数）１０４は、蒸気セル１００のセル壁１０２と一体化され得る。例えば、構造的特徴（単数または複数）１０４を形成するために、セル壁１０２の一部は、内面と外面との間の第１の厚さまで化学的にエッチングされ得る。従って、エッチングされた部分の間のセル壁１０２の領域は、第１の厚さよりも大きい厚さを有する構造的特徴（単数または複数）に対応することができる。第２の例として、構造的特徴（単数または複数）１０４は、セル壁１０２の内面及び外面のうちの少なくとも１つに接合された別個のコンポーネントであり得る。一例として、そのような個別のコンポーネントは、セル壁１０２が形成されるほぼ透明な材料よりも高い引張強度を有することができ、かつ／またはより厚い材料から形成することができる。
セル壁１０２は、構造的特徴（単数または複数）１０４が存在しない部分の全表面積よりも構造的特徴（単数または複数）１０４が設けられるか、又は形成される部分の全表面積に充てられる表面積を小さくすることができる。従って、より薄くより高度にほぼ透明な材料を含むセル壁１０２の総表面積は、セル壁１０２を通過するように提供される信号のより大きい透過率を可能にして、蒸気セル１００内に封入されたアルカリ金属蒸気と相互作用するのにより有効となり得る。従って、セル壁１０２は、（例えば、セル壁１０２の内面と外面との間の圧力勾配に基づいてセル壁１０２の破損を軽減するのに十分な構造的完全性を維持しながら）セル壁１０２を通過し、かつアルカリ金属蒸気を閉じ込める蒸気セル１００の容積内に入射する信号（例えば、ＲＦ信号）に近似するような透過性を促進することができる。例えば、セル壁１０２によって包囲された容積がアルカリ金属蒸気以外で真空にされると仮定すると、外圧によってセル壁１０２が内破する可能性がある。あるいは、宇宙空間で使用されるセンサシステムでは、大気圧が不足すると、セル壁１０２が破裂する可能性がある。いずれにしても、振動および／または慣性衝撃は、セル壁１０２の破壊を引き起こす可能性がある。しかしながら、構造的特徴（単数または複数）１０４を実装することによって、蒸気セル１００は、非常に薄いセル壁１０２に基づいて優れた透過率を提供しながら、環境応力に耐えるのに十分な構造的完全性を示すことができる。
別の例として、構造的特徴（単数または複数）１０４は、セル壁１０２の構造的完全性以外の様々な他の理由のために、代替的にまたは追加的に実装され得る。一例として、構造的特徴（単数または複数）１０４は、様々な異なる方法で蒸気セル１００内の容積に入射する信号及び／または場に影響を及ぼすように実装され得る。一例として、構造的特徴（単数または複数）１０４をセル壁１０２の空間的に変化する壁厚として実装することによって、セル壁１０２の材料の誘電率も同様に空間的に変化させることができる。従って、ＲＦ信号の伝搬方向、回折、および／または反射特性は、構造的特徴（単数または複数）１０４によって影響を受け得る。別の例として、構造的特徴（単数または複数）１０４をセル壁１０２の空間的に変化する壁厚として実装することによって、セル壁１０２の透磁率は、上述の誘電率と同様に影響を受け得る。従って、セル壁１０２を通過する磁場を操作することができる。一例として、透磁率は、セル壁１０２の容積内の磁場の近似的な均一性を提供するように、またはセル壁１０２内の容積に入るスプリアス磁場を遮断して、関連するセンサまたはシステムに対するノイズ効果を軽減するように影響を受け得る。従って、構造的特徴（単数または複数）１０４は、様々な目的のために設けることができる。
図２は、蒸気セル２００の例示的な図を示す。蒸気セル２００は、ＮＭＲセンサ、ＥＰＲセンサ、干渉計センサ、および／またはエレクトロメータセンサなど、様々な原子物理学に基づくセンサのいずれかにおいて実施され得る。蒸気セル２００は、ＲｂまたはＣｓなどのアルカリ金属蒸気を、例えば、別の方法で真空容積内に封入するように構成され得る。図２の例では、蒸気セル２００の一部分（例えば、一端）をより拡大して説明するための分解図２０２を示す。蒸気セル２００は、図２の例における蒸気セル１００に対応し得る。従って、図２の例の以下の説明では、図１の例を参照する。
図２の例では、蒸気セル２００は、円筒形であり、従って管状形状を有するものとして示されている。図２の特定の例は円筒形として示されているが、他の管状構成（例えば、長方形、正方形、または三角形断面の角柱）も可能である。蒸気セル２００は、ほぼ透明な材料（例えば、石英などのガラス材料の一種）から形成されたセル壁２０４を含む。従って、光ビームおよびＲＦ信号は、蒸気セル１００内のアルカリ金属蒸気と相互作用することができる。図２の例において上述したのと同様に、セル壁２０４は、蒸気セル２００の容積を包囲する内面と、蒸気セル２００の外部に露出された外面とを含む。
図２の例では、また、蒸気セル２００は、セル壁２０４の外面に設けられた複数の構造的特徴２０６を含む。構造的特徴２０６は、蒸気セル１００の管状形状の長さに沿って周期的に設けられた複数のリングの配列として示されている。構造的特徴２０６を構成する複数のリングは、互いに対して平行であり、かつリングがセル壁１０２を周回するように、蒸気セル１００の断面の周りに延在する。従って、構造的特徴２０６が存在しないセル壁２０４の部分は、セル壁２０４を通過する信号（例えば、ＲＦ信号）のより高い透過を提供し、従って、信号に近似するような透過性を提供するように、非常に薄くなるように製造され得る。しかしながら、一例として、構造的特徴２０６の存在は、セル壁２０４の十分な構造的完全性を維持することができる。別の例として、構造的特徴２０６は、セル壁２０４の誘電透過率および／または透磁率などに関して、セル壁２０４の特性に影響を及ぼし得る。従って、構造的特徴２０６は、さらにまたは代わりに、セル壁２０４を通過するＲＦ信号および／または磁場に影響を及ぼすように実装され得る。
上述したように、構造的特徴２０６は、セル壁２０４を通過して蒸気セル２００に入射する入射信号（例えば、光及びＲＦの両方）に近似するような透過性を維持しながら、十分な構造的完全性を提供するために、様々な方法のいずれかで提供又は形成され得る。第１の例として、構造的特徴２０６は、蒸気セル２００のセル壁２０４と一体化され得る。例えば、構造的特徴２０６を形成するために、蒸気セル１００を形成する材料は、周期的な部分において断面の外縁部の周りがエッチングされ得る。従って、材料のエッチングされていない部分は、単にエッチングされず、従って、蒸気セル２００の断面に対してより厚く残ることによって、構造的特徴２０６を形成することができる。従って、エッチングされた部分は、構造的特徴２０６の各々の間のセル壁２０４に対応することができる。従って、セル壁２０４に対応するエッチングされた部分は、蒸気セル２００の断面に対して、構造的特徴２０６よりもはるかに薄くすることができる。
構造的特徴２０６が存在しないセル壁２０４の部分は、構造的特徴２０６が存在するセル壁２０４の部分よりもセル壁２０４の全表面積のはるかに大きい全体部分を構成することができる。別の言い方をすれば、構造的特徴２０６及びセル壁２０４が互いに対して一体である場合、セル壁２０４は、構造的特徴２０６よりも蒸気セル２００の外面の総表面積のはるかに大きな全体部分を構成し得る。従って、一例として、セル壁２０４のはるかに薄い材料と、構造的特徴２０６に対するセル壁２０４のより大きな表面積との組み合わせに基づいて、蒸気セル２００は、セル壁２０４を通過するように提供される信号のより大きな透過性を示して、蒸気セル２００内に封入されたアルカリ金属蒸気と相互作用することができる。従って、セル壁２０４は、例えば、セル壁２０４の内面と外面との間の圧力勾配に基づいてセル壁２０４の破損を軽減するのに十分な構造的完全性を維持しながら、セル壁２０４を通過し、かつアルカリ金属蒸気を閉じ込める蒸気セル２００の容積内に入射する信号（例えば、ＲＦ信号）に近似するような透過性を促進することができる。
蒸気セル２００は例として提供されており、他の構成も可能である。例えば、構造的特徴２０６は、図２の例に示されるリング構造以外の様々な方法のいずれかで実施され得る。例としては、蒸気セル２００の管状長さに沿って延在する１つまたは複数の細長い部分、蒸気セル２００の管状長さに沿った螺旋状パターン又は十字状パターン、シェブロン（山形紋（ｃｈｅｖｒｏｎ））、パッチ（ｐａｔｃｈ）、又は他のタイプの配置の構造的特徴２０６が挙げられる。従って、蒸気セル２００は、様々な方法のいずれかで実施され得る。
図３は、原子物理学に基づくセンサシステム３００の一例を示す。センサシステム３００は、ＮＭＲセンサ、ＥＰＲセンサ、干渉計センサ、またはエレクトロメータセンサに対応することができる。従って、センサシステム３００は、時間、回転、加速度、磁場、および／または電場等の種々の測定可能なパラメータのうちのいずれかを測定するように実施され得る。
センサシステム３００は、アルカリ金属原子の蒸気を含む密封ガラス容器として構成することができる蒸気セル３０２を含む。蒸気セル３０２は、例えば、図１および図２の個々の例において上述した蒸気セル１００および／または２００に対応することができる。また、センサシステム３００は、図３の例において信号ＯＰＴとして示される少なくとも１つの光ビームを生成するように構成された光信号システム３０４を含む。一例として、光信号システム３０４は、プローブビームおよび少なくとも１つの結合ビームをそれぞれ生成するためのプローブレーザおよび少なくとも１つの結合レーザを含み得る。別の例として、光信号システム３０４は、別個の対応するポンプビームおよびプローブビームを生成するためのポンプレーザおよびプローブレーザを含み得る。光学ビームＯＰＴの各々は、例えば、蒸気セル３０２内のアルカリ金属蒸気との相互作用を提供するために（例えば、光ポンピングおよび／またはエネルギー状態遷移を提供するために）、光学系（図示せず）を介して蒸気セル３０２を通過するように提供され得る。図３の例では、光ビームＯＰＴのうちの１つは、検出ビームＯＰＴＤＥＴとして蒸気セル３０２を出射し得る。
センサシステム３００はまた、図３の例において信号ＳＩＧとして示される様々な信号または場のいずれかを生成するように構成された信号システム３０６を含む。一例として、信号システム３０６は、アルカリ金属原子の第１のリュードベリ（Ｒｙｄｂｅｒｇ）エネルギー状態に対応する周波数スペクトル透過性ピークを、アルカリ金属原子に関連する一対のアウトラー・タウンズ（Ａｕｔｌｅｒ－Ｔｏｗｎｅｓ）の周波数スペクトル透過性ピークに分割するために、信号ＳＩＧを、所定の周波数および所定の振幅で蒸気セル３０２を通過するように供給される分割信号として生成するように構成された分割信号生成器を含み得る。別の例として、信号システム３０６は、アルカリ金属原子のリュードベリエネルギー状態間のエネルギー差を調整するためにチューニングＲＦ信号を生成することができるチューニング信号生成器を含み得る。信号システム３０６は、さらにまたは代わりに、蒸気セル３０２に含まれるアルカリ金属蒸気の歳差運動を生じさせるなどのために、蒸気セル３０２を通過するように提供される１つまたは複数の磁場を発生させるように構成された磁場発生器を含み得る。本明細書に記載されるように、蒸気セル３０２のセル壁および構造的特徴（単数または複数）の配置は、蒸気セル３０２のセル壁が信号ＲＦに対してほぼ透過的とすることができ、例えば、蒸気セル３０２の破損を軽減するのに十分な構造的完全性を維持しながら、アルカリ金属蒸気と信号ＳＩＧとのより大きな相互作用を提供することができるようになっている。別の例として、蒸気セル３０２の構造的特徴（単数または複数）は、信号ＳＩＧ（例えば、ＲＦ信号（単数または複数）及び／または磁場（単数または複数））が蒸気セル３０２のセル壁を通過する際に信号ＳＩＧを操作することができるようになっている。
センサシステム３００は、検出ビームＯＰＴＤＥＴをモニタリングするように構成された検出システム３０８をさらに含む。例えば、検出システム３０８は、アルカリ金属原子と光ビーム（単数または複数）ＯＰＴ及び信号ＲＦ並びに外部刺激（例えば、加速、回転、外部ＲＦ信号、外部磁場など）との相互作用に基づく検出ビームＯＰＴＤＥＴの特性をモニタリングすることができる。一例として、検出ビームＯＰＴＤＥＴの特性は、強度、位相、ファラデー回転、または様々な他の光ビーム特性のいずれかであり得る。検出システム３０８は、特性をモニタリングすることができる光検出器を含み得る。従って、モニタリングされた特性に基づいて測定可能なパラメータを測定するために、関連するプロセッサ（図示せず）が実装され得る。
従って、本明細書で説明されるような蒸気セル３０２のセル壁および構造的特徴（単数または複数）に基づいて、センサシステム３００は、蒸気セル３０２のセル壁の十分な構造的完全性を維持しながら、測定可能なパラメータの正確な決定を提供するために、様々な過酷な環境のいずれかにおいて実施され得る。
上記で説明した上記の構造的特徴および機能的特徴に考慮して、本開示の様々な態様による方法は、図４を参照してより良く理解されるであろう。いくつかの態様は、本開示によれば、本明細書で示され説明されるものとは異なる順序で、および／または他の態様と同時に発生し得るため、図４の方法は、図示された順序によって限定されないことを理解および諒解されたい。さらに、本実施例の一態様による方法を実施するために、図示された全ての特徴が必要とされるわけではない。
図４は、原子物理ベースのセンサシステム（例えば、センサシステム３００）のための蒸気セル（例えば、蒸気セル１００）を形成するための方法４００の一例を示す。４０２において、セル壁（例えば、セル壁１０２）が、ほぼ透明な材料から形成される。セル壁は、内面及び外面を含み得る。４０４において、少なくとも１つの構造的特徴（例えば、構造的特徴（単数または複数）１０４）が、セル壁の内面及び外面のうちの少なくとも１つの上に、内面及び外面のうちの対応する少なくとも１つの一部に沿って延在するように形成される。４０６において、蒸気セルがアルカリ金属蒸気（例えば、ＲｂまたはＣｓ）を蒸気セル内に封入するように密閉される。
上記に記載されているのは、本発明の例である。もちろん、本発明を説明する目的で構成要素または方法の考えられるすべての組み合わせを説明することは可能ではないが、当業者は、本発明のさらに多くの組み合わせおよび置換が可能であることを認識するであろう。従って、本発明は、添付の特許請求の範囲の技術思想および範囲内に含まれるそのような全ての変更、修正および変形を包含することが意図されている。加えて、本開示または特許請求の範囲が「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」、「第１の（ａ ｆｉｒｓｔ）」、もしくは「別の（ａｎｏｔｈｅｒ）」構成要素、またはそれらの均等物を列挙する場合、それは、１つまたは２つ以上のそのような構成要素を含むと解釈されるべきであり、２つ以上のそのような構成要素を必要とするわけでも、除外するわけでもない。本明細書で使用される場合、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」という用語は、含むがそれに限定されないことを意味し、「含んでいる（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」という用語は、含んでいるがそれに限定されないことを意味する。「に基づく」という用語は、少なくとも部分的に基づくことを意味する。
上記に記載されているのは、本発明の例である。もちろん、本発明を説明する目的で構成要素または方法の考えられるすべての組み合わせを説明することは可能ではないが、当業者は、本発明のさらに多くの組み合わせおよび置換が可能であることを認識するであろう。従って、本発明は、添付の特許請求の範囲の技術思想および範囲内に含まれるそのような全ての変更、修正および変形を包含することが意図されている。加えて、本開示または特許請求の範囲が「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」、「第１の（ａ ｆｉｒｓｔ）」、もしくは「別の（ａｎｏｔｈｅｒ）」構成要素、またはそれらの均等物を列挙する場合、それは、１つまたは２つ以上のそのような構成要素を含むと解釈されるべきであり、２つ以上のそのような構成要素を必要とするわけでも、除外するわけでもない。本明細書で使用される場合、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」という用語は、含むがそれに限定されないことを意味し、「含んでいる（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」という用語は、含んでいるがそれに限定されないことを意味する。「に基づく」という用語は、少なくとも部分的に基づくことを意味する。
以下に、上記実施形態から把握できる技術思想を付記として記載する。
［付記１］
原子物理学に基づくセンサシステムのための蒸気セルであって、
ほぼ透明な材料から形成されたセル壁と、前記セル壁は、アルカリ金属蒸気を封入するとともに、内面および外面を備えており、
前記セル壁の前記内面及び前記外面のうちの少なくとも１つに設けられ、前記内面及び前記外面のうちの対応する前記少なくとも１つの一部に沿って延在する少なくとも１つの構造的特徴と、を備えるセル。
［付記２］
前記少なくとも１つの構造的特徴が設けられた前記セル壁の前記内面及び前記外面のうちの対応する１つは、前記少なくとも１つの構造的特徴が設けられた第１の部分の全表面積と、前記少なくとも１つの構造的特徴が存在しない第２の部分の全表面積とを含む全表面積を有し、前記第２の部分の全表面積は、前記第１の部分の全表面積よりも大きい、付記１に記載のセル。
［付記３］
前記少なくとも１つの構造的特徴は、前記ほぼ透明な材料から形成される、付記１に記載のセル。
［付記４］
前記少なくとも１つの構造的特徴は、前記セル壁と一体的に形成される、付記１に記載のセル。
［付記５］
前記セル壁が、前記内面と前記外面との間に第１の厚さを有し、前記少なくとも１つの構造的特徴の各々が、前記第１の厚さよりも大きい厚さを有する前記セル壁の一部として配置される、付記４に記載のセル。
［付記６］
前記少なくとも１つの構造的特徴が、前記セル壁の前記外面の化学エッチング部分により前記セル壁の前記外面のエッチング部分の間に前記少なくとも１つの構造的特徴を形成するように形成されている、付記４に記載のセル。
［付記７］
前記セル壁は、管状蒸気セルとして構成され、前記少なくとも１つの構造的特徴は、前記セル壁の前記外面及び前記内面のうちの対応する一つを周回し、かつ前記管状蒸気セルの長さに沿って互いに対して平行に配置された複数のリングとして形成される、付記１に記載のセル。
［付記８］
前記少なくとも１つの構造的特徴は、前記外面および前記内面のうちの前記少なくとも１つに接合される個々の少なくとも１つの個別のコンポーネントとして配置される、付記１に記載のセル。
［付記９］
物理学に基づくセンサシステムであって、付記１に記載の蒸気セルを備える物理学に基づくセンサシステム。
［付記１０］
原子物理学に基づくセンサシステムのための蒸気セルを形成する方法であって、
ほぼ透明な材料からセル壁を形成するステップと、前記セル壁が内面および外面を備えており、
前記セル壁の前記内面および前記外面のうちの少なくとも１つの上に、前記内面および前記外面のうちの対応する少なくとも１つの一部に沿って延在するように少なくとも１つの構造的特徴を形成するステップと、
前記蒸気セル内にアルカリ金属蒸気を封入するように前記蒸気セルを密封するステップと、を含む方法。
［付記１１］
前記少なくとも１つの構造的特徴が形成される前記セル壁の前記内面および前記外面のうちの対応する１つが、前記少なくとも１つの構造的特徴が形成された第１の部分の全表面積と、前記少なくとも１つの構造的特徴が存在しない第２の部分の全表面積とを含む全表面積を有し、前記第２の部分の全表面積は、前記第１の部分の全表面積よりも大きい、付記１０に記載の方法。
［付記１２］
前記少なくとも１つの構造的特徴を形成するステップが、前記セル壁と一体化された前記少なくとも１つの構造的特徴を形成することを含む、付記１０に記載の方法。
［付記１３］
前記セル壁と一体化された前記少なくとも１つの構造的特徴を形成することが、前記セル壁の前記外面の一部を化学エッチングして、前記セル壁の前記外面のエッチングされた部分の間に前記少なくとも１つの構造的特徴を形成することを含む、付記１２に記載の方法。
［付記１４］
前記セル壁を形成するステップは、前記内面と前記外面との間に第１の厚さを有するように前記セル壁を形成することを含み、前記少なくとも１つの構造的特徴を形成するステップは、前記第１の厚さよりも大きい厚さを有する前記セル壁の一部として前記少なくとも１つの構造的特徴を形成することを含む、付記１０に記載の方法。
［付記１５］
前記セル壁を形成するステップは、前記セル壁を管状蒸気セルとして形成することを含み、前記少なくとも１つの構造的特徴を形成するステップは、前記少なくとも１つの構造的特徴を、前記セル壁の前記外面および前記内面のうちの対応する一つを周回し、かつ前記管状蒸気セルの長さに沿って互いに対して平行に配置された複数のリングとして形成することを含む、付記１０に記載の方法。
［付記１６］
物理学ベースのセンサシステムであって、
蒸気セルであって、
ほぼ透明な材料から形成されたセル壁と、前記セル壁は、アルカリ金属蒸気を封入するとともに、内面および外面を備えており、
前記セル壁の前記内面及び前記外面のうちの少なくとも１つに設けられ、前記内面及び前記外面のうちの対応する前記少なくとも１つの一部に沿って延在する少なくとも１つの構造的特徴と、を含む前記蒸気セルと、
個々の少なくとも１つの光ビームを前記蒸気セルを通過するように提供するように構成された少なくとも１つのレーザと、
ＲＦ信号を前記蒸気セルを通過するように提供するように構成された少なくとも１つの無線周波数（ＲＦ）信号生成器と、
前記蒸気セルを出射する前記少なくとも１つの光ビームのうちの１つに対応する検出ビームをモニタリングして、測定可能なパラメータを決定するように構成された検出システムと、を備えるシステム。
［付記１７］
前記少なくとも１つの構造的特徴が提供される前記セル壁の前記内面および前記外面のうちの対応する１つは、前記少なくとも１つの構造的特徴が提供される第１の部分の全表面積と、前記少なくとも１つの構造的特徴が存在しない第２の部分の全表面積とを含む全表面積を有し、前記第２の部分の全表面積は、前記第１の部分の全表面積よりも大きい、付記１６に記載のシステム。
［付記１８］
前記少なくとも１つの構造的特徴は、前記セル壁と一体的に形成される、付記１６に記載のシステム。
［付記１９］
前記セル壁は、前記内面と前記外面との間に第１の厚さを有し、前記少なくとも１つの構造的特徴の各々は、前記第１の厚さよりも大きい厚さを有する前記セル壁の一部として配置される、付記１８に記載のシステム。
［付記２０］
前記少なくとも１つの構造的特徴が、前記セル壁の前記外面の化学エッチング部分により前記セル壁の前記外面のエッチング部分の間に前記少なくとも１つの構造的特徴を形成するように形成されている、付記１８に記載のシステム。

Claims (20)

  1. 原子物理学に基づくセンサシステムのための蒸気セルであって、
    ほぼ透明な材料から形成されたセル壁と、前記セル壁は、アルカリ金属蒸気を封入するとともに、内面および外面を備えており、
    前記セル壁の前記内面及び前記外面のうちの少なくとも１つに設けられ、前記内面及び前記外面のうちの対応する前記少なくとも１つの一部に沿って延在する少なくとも１つの構造的特徴と、を備えるセル。
  2. 前記少なくとも１つの構造的特徴が設けられた前記セル壁の前記内面及び前記外面のうちの対応する１つは、前記少なくとも１つの構造的特徴が設けられた第１の部分の全表面積と、前記少なくとも１つの構造的特徴が存在しない第２の部分の全表面積とを含む全表面積を有し、前記第２の部分の全表面積は、前記第１の部分の全表面積よりも大きい、請求項１に記載のセル。
  3. 前記少なくとも１つの構造的特徴は、前記ほぼ透明な材料から形成される、請求項１に記載のセル。
  4. 前記少なくとも１つの構造的特徴は、前記セル壁と一体的に形成される、請求項１に記載のセル。
  5. 前記セル壁が、前記内面と前記外面との間に第１の厚さを有し、前記少なくとも１つの構造的特徴の各々が、前記第１の厚さよりも大きい厚さを有する前記セル壁の一部として配置される、請求項４に記載のセル。
  6. 前記少なくとも１つの構造的特徴が、前記セル壁の前記外面の化学エッチング部分により前記セル壁の前記外面のエッチング部分の間に前記少なくとも１つの構造的特徴を形成するように形成されている、請求項４に記載のセル。
  7. 前記セル壁は、管状蒸気セルとして構成され、前記少なくとも１つの構造的特徴は、前記セル壁の前記外面及び前記内面のうちの対応する一つを周回し、かつ前記管状蒸気セルの長さに沿って互いに対して平行に配置された複数のリングとして形成される、請求項１に記載のセル。
  8. 前記少なくとも１つの構造的特徴は、前記外面および前記内面のうちの前記少なくとも１つに接合される個々の少なくとも１つの個別のコンポーネントとして配置される、請求項１に記載のセル。
  9. 物理学に基づくセンサシステムであって、請求項１に記載の蒸気セルを備える物理学に基づくセンサシステム。
  10. 原子物理学に基づくセンサシステムのための蒸気セルを形成する方法であって、
    ほぼ透明な材料からセル壁を形成するステップと、前記セル壁が内面および外面を備えており、
    前記セル壁の前記内面および前記外面のうちの少なくとも１つの上に、前記内面および前記外面のうちの対応する少なくとも１つの一部に沿って延在するように少なくとも１つの構造的特徴を形成するステップと、
    前記蒸気セル内にアルカリ金属蒸気を封入するように前記蒸気セルを密封するステップと、を含む方法。
  11. 前記少なくとも１つの構造的特徴が形成される前記セル壁の前記内面および前記外面のうちの対応する１つが、前記少なくとも１つの構造的特徴が形成された第１の部分の全表面積と、前記少なくとも１つの構造的特徴が存在しない第２の部分の全表面積とを含む全表面積を有し、前記第２の部分の全表面積は、前記第１の部分の全表面積よりも大きい、請求項１０に記載の方法。
  12. 前記少なくとも１つの構造的特徴を形成するステップが、前記セル壁と一体化された前記少なくとも１つの構造的特徴を形成することを含む、請求項１０に記載の方法。
  13. 前記セル壁と一体化された前記少なくとも１つの構造的特徴を形成することが、前記セル壁の前記外面の一部を化学エッチングして、前記セル壁の前記外面のエッチングされた部分の間に前記少なくとも１つの構造的特徴を形成することを含む、請求項１２に記載の方法。
  14. 前記セル壁を形成するステップは、前記内面と前記外面との間に第１の厚さを有するように前記セル壁を形成することを含み、前記少なくとも１つの構造的特徴を形成するステップは、前記第１の厚さよりも大きい厚さを有する前記セル壁の一部として前記少なくとも１つの構造的特徴を形成することを含む、請求項１０に記載の方法。
  15. 前記セル壁を形成するステップは、前記セル壁を管状蒸気セルとして形成することを含み、前記少なくとも１つの構造的特徴を形成するステップは、前記少なくとも１つの構造的特徴を、前記セル壁の前記外面および前記内面のうちの対応する一つを周回し、かつ前記管状蒸気セルの長さに沿って互いに対して平行に配置された複数のリングとして形成することを含む、請求項１０に記載の方法。
  16. 物理学ベースのセンサシステムであって、
    蒸気セルであって、
    ほぼ透明な材料から形成されたセル壁と、前記セル壁は、アルカリ金属蒸気を封入するとともに、内面および外面を備えており、
    前記セル壁の前記内面及び前記外面のうちの少なくとも１つに設けられ、前記内面及び前記外面のうちの対応する前記少なくとも１つの一部に沿って延在する少なくとも１つの構造的特徴と、を含む前記蒸気セルと、
    個々の少なくとも１つの光ビームを前記蒸気セルを通過するように提供するように構成された少なくとも１つのレーザと、
    ＲＦ信号を前記蒸気セルを通過するように提供するように構成された少なくとも１つの無線周波数（ＲＦ）信号生成器と、
    前記蒸気セルを出射する前記少なくとも１つの光ビームのうちの１つに対応する検出ビームをモニタリングして、測定可能なパラメータを決定するように構成された検出システムと、を備えるシステム。
  17. 前記少なくとも１つの構造的特徴が提供される前記セル壁の前記内面および前記外面のうちの対応する１つは、前記少なくとも１つの構造的特徴が提供される第１の部分の全表面積と、前記少なくとも１つの構造的特徴が存在しない第２の部分の全表面積とを含む全表面積を有し、前記第２の部分の全表面積は、前記第１の部分の全表面積よりも大きい、請求項１６に記載のシステム。
  18. 前記少なくとも１つの構造的特徴は、前記セル壁と一体的に形成される、請求項１６に記載のシステム。
  19. 前記セル壁は、前記内面と前記外面との間に第１の厚さを有し、前記少なくとも１つの構造的特徴の各々は、前記第１の厚さよりも大きい厚さを有する前記セル壁の一部として配置される、請求項１８に記載のシステム。
  20. 前記少なくとも１つの構造的特徴が、前記セル壁の前記外面の化学エッチング部分により前記セル壁の前記外面のエッチング部分の間に前記少なくとも１つの構造的特徴を形成するように形成されている、請求項１８に記載のシステム。
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