JP6171748B2 - 原子セル、量子干渉装置、原子発振器、電子機器および移動体 - Google Patents

Description

本発明は、原子セル、量子干渉装置、原子発振器、電子機器および移動体に関するものである。

長期的に高精度な発振特性を有する発振器として、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が知られている。
一般に、原子発振器の動作原理は、光およびマイクロ波による二重共鳴現象を利用した方式と、波長の異なる２種類の光による量子干渉効果（ＣＰＴ：Coherent Population Trapping）を利用した方式とに大別される。

いずれの方式の原子発振器においても、通常、アルカリ金属をガスセル（原子セル）内に封入し、そのアルカリ金属を一定のガス状態に保つために、ガスセルをヒーターにより所定温度に加熱する。
ここで、一般に、ガスセル内のアルカリ金属は、そのすべてがガス化するのではなく、一部が余剰分として液体となる。このような余剰分のアルカリ金属原子は、ガスセルの温度の低い部分に析出（結露）することにより液体となるが、励起光の通過領域に存在すると、励起光を遮ってしまい、その結果、原子発振器の発振特性の低下を招くこととなる。

そこで、特許文献１に係るガスセルでは、アルカリ金属を析出させるための凹部がガスセルの内壁面に設けられている。
しかし、特許文献１に係るガスセルでは、凹部内に析出した余剰分のアルカリ金属が励起光の通過領域に面した状態となるため、励起されるガス状のアルカリ金属の一部が凹部内の余剰分のアルカリ金属と接触してしまい、それにより、励起されるガス状のアルカリ金属の状態が不均一となり、その結果、発振特性が低下（例えば周波数変動）するという問題があった。

特開２０１０−２０５８７５号公報

本発明の目的は、余剰分の金属原子による特性の低下を抑制することができる原子セル、量子干渉装置および原子発振器を提供すること、また、かかる量子干渉装置を備える信頼性に優れた電子機器および移動体を提供することにある。

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］
本発明の原子セルは、気体状の金属原子が収納されている気体収納部と、
液体状または固体状の金属原子が収納されている金属溜り部と、を備え、
前記気体収納部は、１対の窓部と、前記１対の窓部の間に配置されている壁部とを有し、
前記金属溜り部は、前記気体収納部に連通し、かつ、前記気体収納部との間に前記壁部が介在する位置に配置され、
前記金属溜り部は、幅が０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下である部分を有し、これにより、前記液体状の金属原子を毛細管現象により留めている、ことを特徴とする。

このような原子セルによれば、気体収納部と金属溜り部との間に壁部が介在しているため、気体収納部内の気体状の金属原子が液体状または固体状の金属原子と接触するのを抑制することができる。すなわち、液体状または固体状の金属原子が気体収納部内に面した状態となるのが防止されるため、気体収納部内の気体状の金属原子は、液体状または固体状の金属原子と接触し難くなる。その結果、気体収納部内の気体状の金属原子の状態が不均一となるのを防止または抑制し、余剰分の金属原子による特性の低下を抑制することができる。
特に、本発明の原子セルでは、金属溜り部は、幅が０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下である部分を有し、これにより、液体状の金属原子を金属溜り部に毛細管現象により留めているため、上記効果が顕著に発揮される。

［適用例２］
本発明の原子セルでは、前記金属溜り部は、前記壁部の内壁面に沿った方向に延びる部分を有していることが好ましい。
これにより、金属溜り部の必要な容積を確保しながら、原子セルの小型化を図ることができる。

［適用例３］
本発明の原子セルでは、前記金属溜り部は、前記１対の窓部が並ぶ方向に沿って延びる部分を有していることが好ましい。
これにより、金属溜り部の形成が容易となる。
［適用例４］
本発明の原子セルでは、前記金属溜り部は、幅が狭くなっている部分を有していることが好ましい。
これにより、金属溜り部の内壁面に対する液体状の金属原子の濡れ性が比較的低い場合には、液体状の金属原子を金属溜り部の幅が狭くなっている部分に毛細管現象により留まらせることができる。

［適用例５］
本発明の原子セルでは、前記金属溜り部は、幅が広くなっている部分を有していることが好ましい。
これにより、金属溜り部の内壁面に対する液体状の金属原子の濡れ性が比較的高い場合、液体状の金属原子を金属溜り部の幅が広くなっている部分に表面張力により留まらせることができる。

［適用例６］
本発明の原子セルでは、前記気体収納部と前記金属溜り部とを連通していて、前記１対の窓部のうち一方の前記窓部と繋がっている連通部を備えていることが好ましい。
これにより、金属溜り部の必要な容積を確保しながら、原子セルの小型化を図ることができる。

［適用例７］
本発明の原子セルでは、前記金属溜り部は、他方の前記窓部側に幅が広がっている部分を有することが好ましい。
これにより、金属溜り部の必要な容積を確保しながら、液体状の金属原子を金属溜り部に留まりやすくすることができる。

［適用例８］
本発明の原子セルでは、前記気体収納部と、前記金属溜り部の一方の前記窓部側にある端部とを接続し、前記気体収納部と前記金属溜り部とを連通させている第１連通部と、
前記気体収納部と、前記金属溜り部の他方の前記窓部側にある端部とを接続し、前記気体収納部と前記金属溜り部とを連通させている第２連通部と、
を備えていることが好ましい。
これにより、金属溜り部が２つの連通部を介して気体収納部に連通していることから、仮に気体収納部内に液体状の金属原子が析出してしまっても、その液体状の金属原子を連通部を介して金属溜り部に容易に移動させることができる。

［適用例９］
本発明の原子セルでは、前記１対の窓部が前記金属溜り部を封鎖していることが好ましい。
これにより、気体収納部および金属溜り部を有する小型な原子セルを高精度かつ簡単に形成することができる。

［適用例１０］
本発明の量子干渉装置は、本発明の原子セルを備えることを特徴とする。
このような量子干渉装置によれば、余剰分の金属原子による特性の低下を抑制することができる。
［適用例１１］
本発明の原子発振器は、本発明の原子セルを備えることを特徴とする。
このような原子発振器によれば、余剰分の金属原子による特性の低下を抑制することができる。

［適用例１２］
本発明の電子機器は、本発明の原子セルを備えることを特徴とする。
これにより、信頼性に優れる電子機器を提供することができる。
［適用例１３］
本発明の移動体は、本発明の原子セルを備えることを特徴とする。
これにより、信頼性に優れる移動体を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係る原子発振器（量子干渉装置）を示す概略図である。 図１に示す原子発振器のガスセル内におけるアルカリ金属のエネルギー状態を説明するための図である。 図１に示す原子発振器の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、光検出部での検出強度との関係を示すグラフである。 図１に示す原子発振器が備えるガスセルの斜視図である。 図４に示すガスセルの縦断面図である。 図４に示すガスセルの横断面図である。 本発明の第２実施形態に係るガスセルを示す縦断面図である。 本発明の第３実施形態に係るガスセルを示す縦断面図である。 本発明の第４実施形態に係るガスセルを示す縦断面図である。 本発明の第５実施形態に係るガスセルを示す縦断面図である。 本発明の第６実施形態に係るガスセルを示す縦断面図である。 本発明の第７実施形態に係るガスセルを示す横断面図である。 本発明の第８実施形態に係るガスセルを示す横断面図である。 本発明の第９実施形態に係るガスセルを示す横断面図である。 ＧＰＳ衛星を利用した測位システムに本発明の原子発振器を用いた場合の概略構成を示す図である。 本発明の移動体の一例を示す図である。

以下、本発明の量子干渉装置、原子発振器、電子機器および移動体を添付図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。
１．原子発振器
まず、本発明の原子発振器（本発明の量子干渉装置を備える原子発振器）について説明する。なお、以下では、本発明の量子干渉装置を原子発振器に適用した例を説明するが、本発明の量子干渉装置は、これに限定されず、原子発振器の他、例えば、磁気センサー、量子メモリー等にも適用可能である。

＜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（量子干渉装置）を示す概略図である。また、図２は、図１に示す原子発振器のガスセル内における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に示す原子発振器の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、光検出部での検出強度との関係を示すグラフである。また、図４は、図１に示す原子発振器が備えるガスセルの斜視図、図５は、図４に示すガスセルの縦断面図、図６は、図４に示すガスセルの横断面図である。

なお、図４〜図６では、説明の便宜上、互いに直交する３つの軸として、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸を図示しており、その図示された各矢印の先端側を「＋（プラス）」、基端側を「−（マイナス）」という。また、以下では、説明の便宜上、Ｘ軸に平行な方向を「Ｘ軸方向」、Ｙ軸に平行な方向を「Ｙ軸方向」、Ｚ軸に平行な方向を「Ｚ軸方向」という。
図１に示す原子発振器１は、量子干渉効果を利用した原子発振器である。

この原子発振器１は、図１に示すように、ガスセル２（原子セル）と、光出射部３と、光学部品４１、４２、４３、４４と、光検出部５と、ヒーター６と、温度センサー７と、磁場発生部８と、制御部１０とを備える。
まず、原子発振器１の原理を簡単に説明する。
原子発振器１では、ガスセル２内に、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（金属原子）が封入されている。

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。
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相当する周波数に一致したとき、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：Electromagnetically Induced Transparency）と呼ぶ。

光出射部３は、ガスセル２に向けて、前述したような周波数の異なる２種の光（共鳴光１および共鳴光２）を出射する。
ここで、例えば、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５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ＥＩＴ信号と呼ぶ。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信号を基準として用いることにより、高精度な発振器を実現することができる。

以下、原子発振器１の各部を順次詳細に説明する。
［ガスセル］
ガスセル２内には、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。
図４および図５に示すように、ガスセル２は、本体部２１と、本体部２１を挟んで設けられた１対の窓部２２、２３とを有している。
本体部２１には、Ｚ軸方向に貫通している柱状の貫通孔２１１、２１２と、−Ｚ軸方向側に開口し貫通孔２１１、２１２を連通させる溝２１３とが形成されている。

そして、本体部２１の−Ｚ軸方向側の端面には、窓部２２が接合され、一方、本体部２１の＋Ｚ軸方向側の端面には、窓部２３が接合されている。これにより、貫通孔２１１による空間Ｓ１と、貫通孔２１２および溝２１３による空間Ｓ２、Ｓ３とが形成されている。すなわち、ガスセル２は、連通している空間Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３を有し、空間Ｓ１、Ｓ２が空間Ｓ３を介して互いに連通している。

空間Ｓ１は、気体状のアルカリ金属が収納される気体収納部である。この空間Ｓ１は、１対の窓部２２、２３および壁部２１４により形成されている。ここで、壁部２１４は、１対の窓部２２、２３の間に配置されている本体部２１のうち貫通孔２１１の内壁面を構成する筒状の部分であって、本体部２１に含まれている。
このような空間Ｓ１内に収納されている気体状のアルカリ金属は、励起光ＬＬによって励起される。なお、以下では、励起光ＬＬが空間Ｓ１内を通過する領域を「励起光通過領域」という。本実施形態では、励起光通過領域の横断面は、空間Ｓ１の横断面と相似形状をなし、かつ、空間Ｓ１の横断面よりも若干小さく設定されている。

空間Ｓ２は、液体状または固体状のアルカリ金属Ｍが収納されている金属溜り部である。この空間Ｓ２は、空間Ｓ３を介して空間Ｓ１に連通し、空間Ｓ１との間に壁部２１４が介在する位置に配置されている。
このように金属溜り部である空間Ｓ２を配置することにより、空間Ｓ１内の気体状のアルカリ金属が液体状または固体状のアルカリ金属Ｍと接触するのを抑制することができる。すなわち、空間Ｓ１内から見たとき固体状のアルカリ金属Ｍが壁部２１４の陰となり、液体状または固体状のアルカリ金属Ｍが空間Ｓ１内に面した状態となるのが防止されるため、空間Ｓ１内の気体状のアルカリ金属は、液体状または固体状のアルカリ金属Ｍと接触し難くなる。その結果、空間Ｓ１内の気体状のアルカリ金属の状態が不均一となるのを防止または抑制し、余剰分の金属原子であるアルカリ金属Ｍによる特性の低下を抑制することができる。

また、前述したように、空間Ｓ１、Ｓ２は、それぞれ、本体部２１に形成されている貫通孔２１１、２１２の両端開口が１対の窓部２２、２３により封鎖されることにより形成されている。これにより、空間Ｓ１および空間Ｓ２を有する小型なガスセル２を高精度かつ簡単に形成することができる。具体的には、例えば、シリコン基板やガラス基板等の基板をエッチング等の微細加工技術を用いて加工することにより、小型でかつ高精度な本体部２１を容易かつ効率的に作成することができる。そのため、小型なガスセル２を高精度かつ簡単に形成することができる。特に、ＣＰＴを利用した方式の原子発振器は、二重共鳴現象を利用した方式の原子発振器に比し、小型化に向いており、近年、様々な機器への組み込みが期待され、さらなる小型化の要請も強いことから、小型なガスセル２を高精度かつ簡単に形成することができるという効果は、ＣＰＴを利用した方式の原子発振器１において重要となる。

また、空間Ｓ２が壁部２１４の内壁面に沿った方向に延びているので、空間Ｓ２の必要な容積を確保しながら、ガスセル２の小型化を図ることができる。特に、空間Ｓ２が１対の窓部２２、２３が並ぶ方向（すなわちＺ軸方向）に沿って延びているので、前述したようにエッチング等の微細加工技術を用いて基板を厚さ方向に加工することにより空間Ｓ２を形成することができ、空間Ｓ２の形成が容易となる。

このような空間Ｓ２の幅は、余剰分のアルカリ金属Ｍの体積やガスセル２全体の体積等に応じて決められるものであり、特に限定されないが、Ｘ軸方向に沿った幅について、空間Ｓ２の最小幅Ｗ１が０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下であることが好ましく、０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下であることがより好ましい。言い換えると、空間Ｓ２は、幅が０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下である部分を有することが好ましく、幅が０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下である部分を有することがより好ましい。これにより、液体状のアルカリ金属Ｍを空間Ｓ２に留まりやすくすることができる。例えば、空間Ｓ２の内壁面に対する液体状のアルカリ金属Ｍの濡れ性が比較的高い場合、毛細管現象により液体状のアルカリ金属Ｍを空間Ｓ２内に留めておくことができる。また、本実施形態では、空間Ｓ２の一端部のみが空間Ｓ３を介して空間Ｓ１に連通して解放され、空間Ｓ２の他端部に液体状のアルカリ金属Ｍが配置されている。したがって、空間Ｓ２の内壁面に対する液体状のアルカリ金属Ｍの濡れ性が比較的低い場合であっても、液柱温度計と同様の作用により、液体状のアルカリ金属Ｍを空間Ｓ２の他端部に留めておくことができる。

ここで、液体状態のセシウム、ルビジウム等は、表面張力が比較的小さいため（セシウム６７Ｎ／ｍ程度、ルビジウム８０Ｎ／ｍ程度）、本体部２１をガラス材料等で構成した場合、空間Ｓ２の内壁面に対する液体状のアルカリ金属Ｍの濡れ性が比較的高くなる。一方、表面張力の大きい金属原子を用いたり、空間Ｓ２の内壁面に撥液処理を施したりすることによって、空間Ｓ２の内壁面に対する液体状のアルカリ金属Ｍの濡れ性を比較的低くすることができる。

また、空間Ｓ２内に収納された液体状のアルカリ金属Ｍは、熱膨張、熱収縮、気体状のアルカリ金属の減少に伴う液体状のアルカリ金属Ｍの減少等により、体積が変化し得るが、液体状のアルカリ金属Ｍの体積が変化しても、液体状のアルカリ金属Ｍが納まるように空間Ｓ２が構成されている。したがって、液体状のアルカリ金属Ｍの体積変化が空間Ｓ１内の気体状のアルカリ金属の状態に対して影響するのを抑制することができる。

また、本実施形態では、図６に示すように、Ｚ軸方向から見たとき、空間Ｓ２が円形をなしている。したがって、空間Ｓ２のＹ軸方向に沿った幅は、空間Ｓ２のＸ軸方向に沿った幅と等しい。なお、空間Ｓ２のＹ軸方向に沿った幅は、空間Ｓ２のＸ軸方向に沿った幅と異なっていてもよい（例えば、後述する第７、８実施形態参照）。
また、図５に示すように、空間Ｓ１と空間Ｓ２とを連通させている空間Ｓ３は、空間Ｓ１と空間Ｓ２の一方の窓部２２側の端部とを接続している。言い換え得ると、空間Ｓ３は、空間Ｓ１と空間Ｓ２とを連通していて、１対の窓部２２、２３のうち一方の窓部２２と繋がっている。すなわち、空間Ｓ２は、一方の窓部２２側の端部のみが空間Ｓ３を介して空間Ｓ１に開放している。これにより、空間Ｓ２の他方の窓部２３側の端部に余剰のアルカリ金属Ｍを収納することができる。そのため、空間Ｓ２の必要な容積を確保しながら、ガスセル２の小型化を図ることができる。

このような空間Ｓ３の幅は、特に限定されず、前述した空間Ｓ２の幅と同じであっても異なっていてもよいが、Ｚ軸方向に沿った幅について、空間Ｓ３の最小幅Ｗ２は、前述した空間Ｓ２の最小幅Ｗ１と同等またはそれ以上であり、かつ、１対の窓部２２、２３間の距離に対して１／２以下であることが好ましく、１／３以下であることがより好ましく、１／４以下であることがさらに好ましい。これにより、空間Ｓ２の必要な容積を確保するとともに、空間Ｓ１内の気体状のアルカリ金属に対する空間Ｓ３の影響を抑制することができる。

また、本実施形態では、溝２１３の横断面形状が矩形であるため、図４に示すように、空間Ｓ３の横断面形状（Ｘ軸方向から見たときの形状）が矩形である。なお、溝２１３は、Ｕ字溝、Ｖ字溝等であってもよく、空間Ｓ３の横断面形状は、矩形に限定されない。
このような本体部２１に接合されている各窓部２２、２３は、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。そして、一方の窓部２２は、ガスセル２の空間Ｓ１内へ励起光ＬＬが入射する入射側窓部であり、他方の窓部２３は、ガスセル２の空間Ｓ１内から励起光ＬＬが出射する出射側窓部である。

また、窓部２２、２３は、それぞれ、板状をなし、その板面が励起光ＬＬの軸に対して垂直となるように設置されている。
このようなガスセル２の窓部２２、２３を構成する材料としては、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、例えば、ガラス材料、水晶等が挙げられる。なお、窓部２２、２３の厚さや励起光の強度によっては、窓部２２、２３をシリコンで構成することもできる。

一方、ガスセル２の本体部２１を構成する材料は、特に限定されず、窓部２２、２３と同様にガラス材料、水晶等であってもよいが、金属材料、樹脂材料、シリコン材料等であってもよい。中でも、本体部２１の構成材料としては、ガラス材料、水晶、シリコン材料のいずれかを用いることが好ましく、シリコン材料を用いることがより好ましい。これにより、幅や高さが１０ｍｍ以下となるような小さいガスセル２を形成する場合であっても、エッチング等の微細加工技術を用いて、高精度な本体部２１を容易に形成することができる。また、シリコン材料で構成された本体部２１は、ガラス材料で構成された窓部２２、２３と陽極接合法により簡単に気密的に接合することができる。

また、ガスセル２の本体部２１と窓部２２、２３との接合方法としては、これらの構成材料に応じて決められるものであり、気密的に接合できるものであれば、特に限定されないが、例えば、接着剤による接合方法、直接接合法、陽極接合法等を用いることができる。
また、このようなガスセル２は、ヒーター６により、例えば、７０℃程度に温度調節される。

［光源］
光出射部３（光源）は、ガスセル２中のアルカリ金属原子を励起する励起光ＬＬを出射する機能を有する。
より具体的には、光出射部３は、励起光ＬＬとして、前述したような周波数の異なる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は、ガスセル２内のアルカリ金属を前述した基底状態１から励起状態へ励起し得るものである。一方、共鳴光２は、ガスセル２内のアルカリ金属を前述した基底状態２から励起状態へ励起し得るものである。
この光出射部３としては、前述したような励起光を出射し得るものであれば、特に限定されないが、例えば、垂直共振器面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）等の半導体レーザー等を用いることができる。
このような光出射部３は、後述する制御部１０の励起光制御部１２に接続され、光検出部５の検出結果に基づいて駆動制御される（図１参照）。
また、このような光出射部３は、図示しない温度調節素子（発熱抵抗体、ペルチェ素子等）により、所定温度に温度調節される。

［光学部品］
複数の光学部品４１、４２、４３、４４は、それぞれ、前述した光出射部３とガスセル２との間における励起光ＬＬの光路上に設けられている。
ここで、光出射部３側からガスセル２側へ、光学部品４１、光学部品４２、光学部品４３、光学部品４４の順に配置されている。

光学部品４１は、レンズである。これにより、励起光ＬＬを無駄なくガスセル２へ照射することができる。
また、光学部品４１は、励起光ＬＬを平行光とする機能を有する。これにより、励起光ＬＬがガスセル２の内壁で反射するのを簡単かつ確実に防止することができる。そのため、ガスセル２内での励起光の共鳴を好適に生じさせ、その結果、原子発振器１の発振特性を高めることができる。
光学部品４２は、偏光板である。これにより、光出射部３からの励起光ＬＬの偏光を所定方向に調整することができる。

光学部品４３は、減光フィルター（ＮＤフィルター）である。これにより、ガスセル２に入射する励起光ＬＬの強度を調整（減少）させることができる。そのため、光出射部３の出力が大きい場合でも、ガスセル２に入射する励起光を所望の光量とすることができる。本実施形態では、前述した光学部品４２を通過した所定方向の偏光を有する励起光ＬＬの強度を光学部品４３により調整する。
光学部品４４は、λ／４波長板である。これにより、光出射部３からの励起光ＬＬを直線偏光から円偏光（右円偏光または左円偏光）に変換することができる。

後述するように磁場発生部８の磁場によりガスセル２内のアルカリ金属原子がゼーマン分裂した状態において、仮に直線偏光の励起光をアルカリ金属原子に照射すると、励起光とアルカリ金属原子との相互作用により、アルカリ金属原子がゼーマン分裂した複数の準位に均等に分散して存在することとなる。その結果、所望のエネルギー準位のアルカリ金属原子の数が他のエネルギー準位のアルカリ金属原子の数に対して相対的に少なくなるため、所望のＥＩＴ現象を発現する原子数が減少し、所望のＥＩＴ信号の強度が小さくなり、その結果、原子発振器１の発振特性の低下をもたらす。

これに対し、後述するように磁場発生部８の磁場によりガスセル２内のアルカリ金属原子がゼーマン分裂した状態において、円偏光の励起光をアルカリ金属原子に照射すると、励起光とアルカリ金属原子との相互作用により、アルカリ金属原子がゼーマン分裂した複数の準位のうち、所望のエネルギー準位のアルカリ金属原子の数を他のエネルギー準位のアルカリ金属原子の数に対して相対的に多くすることができる。そのため、所望のＥＩＴ現象を発現する原子数が増大し、所望のＥＩＴ信号の強度が大きくなり、その結果、原子発振器１の発振特性を向上させることができる。

［光検出部］
光検出部５は、ガスセル２内を透過した励起光ＬＬ（共鳴光１、２）の強度を検出する機能を有する。
この光検出部５としては、上述したような励起光を検出し得るものであれば、特に限定されないが、例えば、太陽電池、フォトダイオード等の光検出器（受光素子）を用いることができる。
このような光検出部５は、後述する制御部１０の励起光制御部１２に接続されている（図１参照）。

［ヒーター］
ヒーター６（加熱部）は、前述したガスセル２（より具体的にはガスセル２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２中のアルカリ金属を適切な濃度のガス状に維持することができる。
このヒーター６は、通電（直流）により発熱するものであり、例えば、図示しないが、ガスセル２の外表面上に設けられた２つの発熱抵抗体で構成されている。

ここで、一方の発熱抵抗体は、ガスセル２の窓部２２（入射側窓部）に設けられ、他方の発熱抵抗体は、ガスセル２の窓部２３（出射側窓部）上に設けられている。各窓部２２、２３のそれぞれに発熱抵抗体を配置することにより、ガスセル２の窓部２２、２３にアルカリ金属原子が結露するのを防止することができる。その結果、原子発振器１の特性（発振特性）を長期にわたり優れたものとすることができる。

また、窓部２３側の発熱抵抗体は、空間Ｓ２に対応する部分の温度が他の部分よりも低くなるように構成すること、例えば、空間Ｓ２に対応する部分が欠損していたり、空間Ｓ２に対応する部分の放熱性が高められていたりすることが好ましい。これにより、空間Ｓ２の＋Ｚ軸方向側の端部にアルカリ金属を析出させやすくすることができる。
このような発熱抵抗体は、励起光に対する透過性を有する材料、具体的には、例えば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、Ｉｎ_３Ｏ_３、ＳｎＯ_２、Ｓｂ含有ＳｎＯ_２、Ａｌ含有ＺｎＯ等の酸化物等の透明電極材料で構成される。

また、発熱抵抗体は、例えば、プラズマＣＶＤ、熱ＣＶＤのような化学蒸着法（ＣＶＤ）、真空蒸着等の乾式メッキ法、ゾル・ゲル法等を用いて形成することができる。
なお、ヒーター６は、ガスセル２を加熱することができるものであれば、前述した形態に限定されず、各種ヒーターを用いることができる。また、ヒーター６は、ガスセル２に対して非接触であってもよい。また、ヒーター６に代えて、または、ヒーター６と併用して、ペルチェ素子を用いて、ガスセル２を加熱してもよい。
このようなヒーター６は、後述する制御部１０の温度制御部１１に電気的に接続され、通電される（図１参照）。

［温度センサー］
温度センサー７は、ヒーター６またはガスセル２の温度を検出するものである。そして、この温度センサー７の検出結果に基づいて、前述したヒーター６の発熱量が制御される。これにより、ガスセル２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。
なお、温度センサー７の設置位置は、特に限定されず、例えば、ヒーター６上であってもよいし、ガスセル２の外表面上であってもよい。
温度センサー７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ーを用いることができる。
このような温度センサー７は、図示しない配線を介して、後述する制御部１０の温度制御部１１に電気的に接続されている（図１参照）。

［磁場発生部］
磁場発生部８は、ガスセル２内のアルカリ金属の縮退した複数のエネルギー準位をゼーマン分裂させる磁場を発生させる機能を有する。これにより、ゼーマン分裂により、アルカリ金属の縮退している異なるエネルギー準位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。

この磁場発生部８は、例えば、ガスセル２を挟むように配置されたヘルムホルツコイル、または、ガスセル２を覆うように配置されたソレノイドコイルで構成されている。これにより、ガスセル２内に一方向の均一な磁場を生じさせることができる。
また、磁場発生部８が発生する磁場は、定磁場（直流磁場）であるが、交流磁場が重畳されていてもよい。
このような磁場発生部８は、後述する制御部１０の磁場制御部１３に電気的に接続され、通電制御される（図１参照）。

［制御部］
図１に示す制御部１０は、光出射部３、ヒーター６および磁場発生部８をそれぞれ制御する機能を有する。
この制御部１０は、光出射部３の共鳴光１、２の周波数を制御する励起光制御部１２と、ガスセル２中のアルカリ金属の温度を制御する温度制御部１１と、磁場発生部８からの磁場を制御する磁場制御部１３とを有する。

励起光制御部１２は、前述した光検出部５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、励起光制御部１２は、前述した光検出部５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。また、励起光制御部１２は、光出射部３から出射される共鳴光１、２の中心周波数を制御する。

また、励起光制御部１２は、図示しないが、電圧制御型水晶発振器（発振回路）を備えており、その電圧制御型水晶発振器の発振周波数を光検出部５の検知結果に基づいて同期・調整しながら原子発振器１の出力信号として出力する。
また、温度制御部１１は、温度センサー７の検出結果に基づいて、ヒーター６への通電を制御する。これにより、ガスセル２を所望の温度範囲内に維持することができる。

また、磁場制御部１３は、磁場発生部８が発生する磁場が一定となるように、磁場発生部８への通電を制御する。
このような制御部１０は、例えば、基板上に実装されたＩＣチップに設けられている。
以上説明したような原子発振器１によれば、ガスセル２の空間Ｓ１と空間Ｓ２との間に壁部２１４が介在しているため、空間Ｓ１内の気体状のアルカリ金属が液体状または固体状のアルカリ金属Ｍと接触するのを抑制することができる。その結果、空間Ｓ１内の気体状のアルカリ金属の状態が不均一となるのを防止または抑制し、余剰分のアルカリ金属Ｍによる特性の低下を抑制することができる。

＜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７は、本発明の第２実施形態に係るガスセルを示す縦断面図である。
本実施形態は、原子セルの金属溜り部の構成が異なる以外は、前述した第１実施形態と同様である。

なお、以下の説明では、第２実施形態に関し、前述した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７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。
本実施形態のガスセル２Ａは、第１実施形態の本体部２１に代えて、本体部２１Ａを備えている。

本体部２１Ａには、−Ｚ軸方向側に開口する凹部２１２Ａが形成されている。この凹部２１２Ａにより、空間Ｓ１に空間Ｓ３を介して連通する金属溜り部である空間Ｓ２ａが形成されている。この空間Ｓ２ａは、空間Ｓ１との間に壁部２１４Ａが介在している。
また、空間Ｓ２ａは、空間Ｓ１よりもＺ軸方向に沿った長さが短い。そのため、空間Ｓ２ａの窓部２３側の端部は、窓部２３に対して離間している。したがって、ヒーター６を窓部２２、２３上に設けた２つの発熱抵抗体で構成した場合、空間Ｓ２ａの窓部２３側の端部の温度を低くすることができる。これにより、空間Ｓ２の＋Ｚ軸方向側の端部にアルカリ金属Ｍを析出させやすくすることができる。
以上説明したような第２実施形態によっても、余剰分のアルカリ金属Ｍによる特性の低下を抑制することができる。

＜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８は、本発明の第３実施形態に係るガスセルを示す縦断面図である。
本実施形態は、原子セルの金属溜り部の構成が異なる以外は、前述した第１実施形態と同様である。

なお、以下の説明では、第３実施形態に関し、前述した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。
本実施形態のガスセル２Ｂは、第１実施形態の本体部２１に代えて、本体部２１Ｂを備えている。

本体部２１Ｂには、貫通孔２１２Ｂが形成されている。この貫通孔２１２Ｂにより、空間Ｓ１に空間Ｓ３を介して連通する金属溜り部である空間Ｓ２ｂが形成されている。この空間Ｓ２ｂは、空間Ｓ１との間に壁部２１４Ｂが介在している。
また、空間Ｓ２ｂは、窓部２３側に幅が広がっている部分を有する。これにより、液柱温度計と同様の作用により、液体状のアルカリ金属Ｍを空間Ｓ２ｂの窓部２３側の端部に留めておくことができる。そのため、空間Ｓ２ｂの必要な容積を確保しながら、液体状のアルカリ金属Ｍを空間Ｓ２ｂに留まりやすくすることができる。
以上説明したような第３実施形態によっても、余剰分のアルカリ金属Ｍによる特性の低下を抑制することができる。

＜第４実施形態＞
次に、本発明の第４実施形態について説明する。
図９は、本発明の第４実施形態に係るガスセルを示す縦断面図である。
本実施形態は、原子セルの金属溜り部および連通部の構成が異なる以外は、前述した第１実施形態と同様である。

なお、以下の説明では、第４実施形態に関し、前述した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。
本実施形態のガスセル２Ｃは、第１実施形態の本体部２１に代えて、本体部２１Ｃを備えている。

本体部２１Ｃには、貫通孔２１２Ｃと、＋Ｚ軸方向側に開口する溝２１５とが形成されている。貫通孔２１２Ｃにより、金属溜り部である空間Ｓ２ｃが形成され、空間Ｓ２ｃは、溝２１３による空間Ｓ３（第１連通部）および溝２１５による空間Ｓ４（第２連通部）を介して空間Ｓ１に連通している。この空間Ｓ２ｃは、空間Ｓ１との間に壁部２１４Ｃが介在している。

ここで、空間Ｓ３は、空間Ｓ１と、空間Ｓ２ｃの一方の窓部２２側にある端部とを接続し、空間Ｓ４は、空間Ｓ１と、空間Ｓ２ｃの他方の窓部２３側にある端部とを接続している。これにより、空間Ｓ２ｃが２つの空間Ｓ３、Ｓ４を介して空間Ｓ１に連通していることから、仮に空間Ｓ１に液体状のアルカリ金属が析出してしまっても、その液体状のアルカリ金属を空間Ｓ３または空間Ｓ４を介して空間Ｓ２ｃに容易に移動させることができる。
なお、空間Ｓ４の幅Ｗ３は、特に限定されず、空間Ｓ３の幅Ｗ４と同じであってもよいし異なっていてもよい。
以上説明したような第４実施形態によっても、余剰分のアルカリ金属Ｍによる特性の低下を抑制することができる。

＜第５実施形態＞
次に、本発明の第５実施形態について説明する。
図１０は、本発明の第５実施形態に係るガスセルを示す縦断面図である。
本実施形態は、原子セルの金属溜り部および連通部の構成が異なる以外は、前述した第１実施形態と同様である。

なお、以下の説明では、第５実施形態に関し、前述した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１０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。
本実施形態のガスセル２Ｄは、第１実施形態の本体部２１に代えて、本体部２１Ｄを備えている。

本体部２１Ｄには、貫通孔２１２Ｄと、−Ｚ軸方向側に開口する溝２１３Ｄと、＋Ｚ軸方向側に開口する溝２１５Ｄとが形成されている。このような貫通孔２１２Ｄおよび溝２１３Ｄ、２１５Ｄにより、金属溜り部である空間Ｓ２ｄと、空間Ｓ２ｄおよび空間Ｓ１を連通させる空間Ｓ３ｄ、Ｓ４ｄとが形成されている。この空間Ｓ２ｄと空間Ｓ１との間には、壁部２１４Ｄが介在している。

ここで、空間Ｓ３ｄは、空間Ｓ１と空間Ｓ２ｄの一方の窓部２２側の端部とを接続し、空間Ｓ４ｄは、空間Ｓ１と空間Ｓ２ｄの他方の窓部２３側の端部とを接続している。
その上で、空間Ｓ２ｄは、その途中（Ｚ軸方向での途中）に幅（Ｘ軸方向に沿った幅）が狭くなっている部分を有している。これにより、空間Ｓ２ｄの内壁面に対する液体状のアルカリ金属Ｍの濡れ性が比較的低い場合には、液体状のアルカリ金属Ｍを空間Ｓ２ｄの幅が狭くなっている部分に毛細管現象により留まらせることができる。
以上説明したような第５実施形態によっても、余剰分のアルカリ金属Ｍによる特性の低下を抑制することができる。

＜第６実施形態＞
次に、本発明の第６実施形態について説明する。
図１１は、本発明の第６実施形態に係るガスセルを示す縦断面図である。
本実施形態は、原子セルの金属溜り部および連通部の構成が異なる以外は、前述した第１実施形態と同様である。

なお、以下の説明では、第６実施形態に関し、前述した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１１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。
本実施形態のガスセル２Ｅは、第１実施形態の本体部２１に代えて、本体部２１Ｅを備えている。

本体部２１Ｅには、貫通孔２１２Ｅが形成されている。このような貫通孔２１２Ｅにより、金属溜り部である空間Ｓ２ｅが形成されている。この空間Ｓ２ｅと空間Ｓ１との間には、壁部２１４Ｅが介在している。
ここで、空間Ｓ３は、空間Ｓ１と空間Ｓ２ｅの一方の窓部２２側の端部とを接続し、空間Ｓ４は、空間Ｓ１と空間Ｓ２ｅの他方の窓部２３側の端部とを接続している。

その上で、空間Ｓ２ｅは、その途中に幅が広くなっている部分２１６を有している。これにより、空間Ｓ２ｅの内壁面に対する液体状のアルカリ金属Ｍの濡れ性が比較的高い場合、液体状のアルカリ金属Ｍを空間Ｓ２ｅの幅が広くなっている部分２１６に表面張力により留まらせることができる。
以上説明したような第６実施形態によっても、余剰分のアルカリ金属Ｍによる特性の低下を抑制することができる。

＜第７実施形態＞
次に、本発明の第７実施形態について説明する。
図１２は、本発明の第７実施形態に係るガスセルを示す横断面図である。
本実施形態は、原子セルの金属溜り部および連通部の構成が異なる以外は、前述した第１実施形態と同様である。

なお、以下の説明では、第７実施形態に関し、前述した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１２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。
本実施形態のガスセル２Ｆは、第１実施形態の本体部２１に代えて、本体部２１Ｆを備えている。

本体部２１Ｆには、貫通孔２１２Ｆと、−Ｚ軸方向側に開口する溝２１３Ｆとが形成されている。このような貫通孔２１２Ｆおよび溝２１３Ｆにより、金属溜り部である空間Ｓ２ｆと、空間Ｓ２ｆおよび空間Ｓ１を連通させる空間Ｓ３ｆとが形成されている。
この空間Ｓ２ｆは、Ｙ軸方向に沿った幅がＸ軸方向に沿った幅よりも大きい。これにより、空間Ｓ２ｆの必要な容積を確保しながら、ガスセルの小型化を図ることができる。

また、空間Ｓ２ｆのＸ軸方向に沿った幅は、一定である。
また、本実施形態では、空間Ｓ３ｆのＹ軸方向の幅が空間Ｓ２ｆのＹ軸方向に沿った幅と等しくなっているが、空間Ｓ３ｆのＹ軸方向の幅が空間Ｓ２ｆのＹ軸方向に沿った幅よりも狭くなっていてもよい。
なお、空間Ｓ２ｆと空間Ｓ１とを連通させる連通部は、第１実施形態のように１つであってもよいし、第４実施形態のように２つであってもよい。
以上説明したような第７実施形態によっても、余剰分のアルカリ金属Ｍによる特性の低下を抑制することができる。

＜第８実施形態＞
次に、本発明の第８実施形態について説明する。
図１３は、本発明の第８実施形態に係るガスセルを示す横断面図である。
本実施形態は、原子セルの金属溜り部および連通部の構成が異なる以外は、前述した第１実施形態と同様である。

なお、以下の説明では、第８実施形態に関し、前述した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１３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。
本実施形態のガスセル２Ｇは、第１実施形態の本体部２１に代えて、本体部２１Ｇを備えている。

本体部２１Ｇには、貫通孔２１２Ｇと、−Ｚ軸方向側に開口する溝２１３Ｇとが形成されている。このような貫通孔２１２Ｇおよび溝２１３Ｇにより、金属溜り部である空間Ｓ２ｇと、空間Ｓ２ｇおよび空間Ｓ１を連通させる空間Ｓ３ｇとが形成されている。
この空間Ｓ２ｇは、Ｙ軸方向に沿った幅がＸ軸方向に沿った幅よりも大きい。
その上で、本実施形態では、空間Ｓ２ｇは、Ｙ軸方向での中央部側に、Ｘ軸方向に沿った幅が狭くなっている部分を有する。これにより、空間Ｓ２ｇの内壁面に対する液体状のアルカリ金属Ｍの濡れ性が比較的低い場合には、液体状のアルカリ金属Ｍを空間Ｓ２ｇの幅が狭くなっている部分に毛細管現象により留まらせることができる。
以上説明したような第８実施形態によっても、余剰分のアルカリ金属Ｍによる特性の低下を抑制することができる。

＜第９実施形態＞
次に、本発明の第９実施形態について説明する。
図１４は、本発明の第９実施形態に係るガスセルを示す横断面図である。
本実施形態は、原子セルの金属溜り部の構成が異なる以外は、前述した第１実施形態と同様である。

なお、以下の説明では、第９実施形態に関し、前述した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１４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。
本実施形態のガスセル２Ｈは、第１実施形態の本体部２１に代えて、本体部２１Ｈを備えている。

本体部２１Ｈには、貫通孔２１７および溝２１８が形成されている。この貫通孔２１７および溝２１８により、金属溜り部である空間Ｓ５と、空間Ｓ１および空間Ｓ５を連通させる空間Ｓ６とが形成されている。すなわち、ガスセル２Ｈは、２つの金属溜り部である空間Ｓ２、Ｓ５と、この空間Ｓ２、Ｓ５を空間Ｓ１に連通させる２つの連通部である空間Ｓ３、Ｓ６を有する。
以上説明したような第９実施形態によっても、余剰分のアルカリ金属Ｍによる特性の低下を抑制することができる。

２．電子機器
以上説明したような原子発振器は、各種電子機器に組み込むことができる。このような電子機器は、優れた信頼性を有する。
以下、本発明の電子機器について説明する。
図１５は、ＧＰＳ衛星を利用した測位システムに本発明の原子発振器を用いた場合の概略構成を示す図である。

図１５に示す測位システム１００は、ＧＰＳ衛星２００と、基地局装置３００と、ＧＰＳ受信装置４００とで構成されている。
ＧＰＳ衛星２００は、測位情報（ＧＰＳ信号）を送信する。
基地局装置３００は、例えば電子基準点（ＧＰＳ連続観測局）に設置されたアンテナ３０１を介してＧＰＳ衛星２００からの測位情報を高精度に受信する受信装置３０２と、この受信装置３０２で受信した測位情報をアンテナ３０３を介して送信する送信装置３０４とを備える。

ここで、受信装置３０２は、その基準周波数発振源として前述した本発明の原子発振器１を備える電子装置である。このような受信装置３０２は、優れた信頼性を有する。また、受信装置３０２で受信された測位情報は、リアルタイムで送信装置３０４により送信される。
ＧＰＳ受信装置４００は、ＧＰＳ衛星２００からの測位情報をアンテナ４０１を介して受信する衛星受信部４０２と、基地局装置３００からの測位情報をアンテナ４０３を介して受信する基地局受信部４０４とを備える。

３．移動体
図１６は、本発明の移動体の一例を示す図である。
この図において、移動体１５００は、車体１５０１と、４つの車輪１５０２とを有しており、車体１５０１に設けられた図示しない動力源（エンジン）によって車輪１５０２を回転させるように構成されている。このような移動体１５００には、原子発振器１が内蔵されている。
このような移動体によれば、優れた信頼性を発揮することができる。

なお、本発明の原子発振器を備える電子機器は、前述したものに限定されず、例えば、携帯電話機、ディジタルスチルカメラ、インクジェット式吐出装置（例えばインクジェットプリンター）、パーソナルコンピューター（モバイル型パーソナルコンピューター、ラップトップ型パーソナルコンピューター）、テレビ、ビデオカメラ、ビデオテープレコーダー、カーナビゲーション装置、ページャー、電子手帳（通信機能付も含む）、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニター、電子双眼鏡、ＰＯＳ端末、医療機器（例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡）、魚群探知機、各種測定機器、計器類（例えば、車両、航空機、船舶の計器類）、フライトシミュレーター等に適用することができる。

以上、本発明の原子セル、量子干渉装置、原子発振器、電子機器および移動体について、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、本発明の各部の構成は、前述した実施形態の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。
また、本発明は、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。

また、前述した実施形態では、ガスセル（原子セル）の本体部に気体収納部および金属溜り部の双方を形成した場合を例に説明したが、金属溜り部を形成する部分は、気体収納部を形成する部分（１対の窓部および本体部）と離間していてもよい。例えば、筒状の部材の両端に１対の窓部を接合して気体収納部として内部空間が形成された構造体と、金属溜り部として内部空間が形成された有底筒状の部材とを互いに内部空間が連通するように接合し、気体収納部および金属溜り部を有するガスセルを形成してもよい。

また、前述した実施形態では、連通部が金属溜り部の長手方向での端部に接続されている場合を例に説明したが、連通部が金属溜り部の長手方向での中央部に接続されていてもよい。ただし、連通部を金属溜り部の長手方向での端部に接続した方が、連通部を金属溜り部の長手方向での中央部に接続した場合に比し、１箇所あたりに配置できる液体状の金属原子の量を多くすることができる。

１‥‥原子発振器 ２‥‥ガスセル（原子セル） ２Ａ‥‥ガスセル（原子セル） ２Ｂ‥‥ガスセル（原子セル） ２Ｃ‥‥ガスセル（原子セル） ２Ｄ‥‥ガスセル（原子セル） ２Ｅ‥‥ガスセル（原子セル） ２Ｆ‥‥ガスセル（原子セル） ２Ｇ‥‥ガスセル（原子セル） ２Ｈ‥‥ガスセル（原子セル） ３‥‥光出射部 ５‥‥光検出部 ６‥‥ヒーター ７‥‥温度センサー ８‥‥磁場発生部 １０‥‥制御部 １１‥‥温度制御部 １２‥‥励起光制御部 １３‥‥磁場制御部 ２１‥‥本体部 ２１Ａ‥‥本体部 ２１Ｂ‥‥本体部 ２１Ｃ‥‥本体部 ２１Ｄ‥‥本体部 ２１Ｅ‥‥本体部 ２１Ｆ‥‥本体部 ２１Ｇ‥‥本体部 ２１Ｈ‥‥本体部 ２２‥‥窓部 ２３‥‥窓部 ４１‥‥光学部品 ４２‥‥光学部品 ４３‥‥光学部品 ４４‥‥光学部品 １００‥‥測位システム ２００‥‥ＧＰＳ衛星 ２１１‥‥貫通孔 ２１２‥‥貫通孔 ２１２Ａ‥‥凹部 ２１２Ｂ‥‥貫通孔 ２１２Ｃ‥‥貫通孔 ２１２Ｄ‥‥貫通孔 ２１２Ｅ‥‥貫通孔 ２１２Ｆ‥‥貫通孔 ２１２Ｇ‥‥貫通孔 ２１３‥‥溝 ２１３Ｄ‥‥溝 ２１３Ｆ‥‥溝 ２１３Ｇ‥‥溝 ２１４‥‥壁部 ２１４Ａ‥‥壁部 ２１４Ｂ‥‥壁部 ２１４Ｃ‥‥壁部 ２１４Ｄ‥‥壁部 ２１４Ｅ‥‥壁部 ２１５‥‥溝 ２１５Ｄ‥‥溝 ２１６‥‥部分 ２１７‥‥貫通孔 ２１８‥‥溝 ３００‥‥基地局装置 ３０１‥‥アンテナ ３０２‥‥受信装置 ３０３‥‥アンテナ ３０４‥‥送信装置 ４００‥‥ＧＰＳ受信装置 ４０１‥‥アンテナ ４０２‥‥衛星受信部 ４０３‥‥アンテナ ４０４‥‥基地局受信部 １５００‥‥移動体 １５０１‥‥車体 １５０２‥‥車輪 ＬＬ‥‥励起光 Ｍ‥‥固体状のアルカリ金属 Ｓ１‥‥空間（気体収納部） Ｓ２‥‥空間（金属溜り部） Ｓ２ａ‥‥空間（金属溜り部） Ｓ２ｂ‥‥空間（金属溜り部） Ｓ２ｃ‥‥空間（金属溜り部） Ｓ２ｄ‥‥空間（金属溜り部） Ｓ２ｅ‥‥空間（金属溜り部） Ｓ２ｆ‥‥空間（金属溜り部） Ｓ２ｇ‥‥空間（金属溜り部） Ｓ３‥‥空間（連結部） Ｓ３ｄ‥‥空間（連結部） Ｓ３ｆ‥‥空間（連結部） Ｓ３ｇ‥‥空間（連結部） Ｓ４‥‥空間（連結部） Ｓ４ｄ‥‥空間（連結部） Ｓ５‥‥空間（金属溜り部） Ｓ６‥‥空間（連結部）

Claims (13)

1. 気体状の金属原子が収納されている気体収納部と、
   液体状または固体状の金属原子が収納されている金属溜り部と、を備え、
   前記気体収納部は、１対の窓部と、前記１対の窓部の間に配置されている壁部とを有し、
   前記金属溜り部は、前記気体収納部に連通し、かつ、前記気体収納部との間に前記壁部が介在する位置に配置され、
   前記金属溜り部は、幅が０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下である部分を有し、これにより、前記液体状の金属原子を毛細管現象により留めている、ことを特徴とする原子セル。
2. 前記金属溜り部は、前記壁部の内壁面に沿った方向に延びる部分を有している請求項１に記載の原子セル。
3. 前記金属溜り部は、前記１対の窓部が並ぶ方向に沿って延びる部分を有している請求項１または２に記載の原子セル。
4. 前記金属溜り部は、幅が狭くなっている部分を有している請求項１ないし３のいずれか１項に記載の原子セル。
5. 前記金属溜り部は、幅が広くなっている部分を有している請求項１ないし３のいずれか１項に記載の原子セル。
6. 前記気体収納部と前記金属溜り部とを連通していて、前記１対の窓部のうち一方の前記窓部と繋がっている連通部を備えている請求項１ないし５のいずれか１項に記載の原子セル。
7. 前記金属溜り部は、他方の前記窓部側に幅が広がっている部分を有する請求項６に記載の原子セル。
8. 前記気体収納部と、前記金属溜り部の一方の前記窓部側にある端部とを接続し、前記気体収納部と前記金属溜り部とを連通させている第１連通部と、
   前記気体収納部と、前記金属溜り部の他方の前記窓部側にある端部とを接続し、前記気体収納部と前記金属溜り部とを連通させている第２連通部と、
   を備えている請求項１ないし７のいずれか１項に記載の原子セル。
9. 前記１対の窓部が前記金属溜り部を封鎖している請求項１ないし８のいずれか１項に記載の原子セル。
10. 請求項１ないし９のいずれか１項に記載の原子セルを備えることを特徴とする量子干渉装置。
11. 請求項１ないし９のいずれか１項に記載の原子セルを備えることを特徴とする原子発振器。
12. 請求項１ないし９のいずれか１項に記載の原子セルを備えることを特徴とする電子機器。
13. 請求項１ないし９のいずれか１項に記載の原子セルを備えることを特徴とする移動体。

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