JP6672615B2 - 電子デバイス、量子干渉装置、原子発振器および電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、電子デバイス、量子干渉装置、原子発振器および電子機器に関するものである。

気密封止したパッケージ内に機能部品を収納した電子デバイスが知られている（例えば、特許文献１参照）。

例えば、特許文献１に記載の蒸気セル原子時計物理パッケージは、セラミック本体と、セラミック本体に接合されるセラミック蓋部と、を有し、これらが、レーザー、波長板、蒸気セル、加熱器および光検出器等を収納する空洞部を画定する。一般に、このようなパッケージでは、空洞部を真空封止することにより、例えば加熱器の省電力化等の特性の向上を図ることが行われる。

しかし、特許文献１に記載のパッケージでは、空洞部に配置された部品等から封止時や封止後に経時的に放出した不要ガスにより空洞部の真空度が低下してしまい、その結果、特性の向上を十分に図ることができないという問題があった。

特開２０１３−３１３９号公報

本発明の目的は、長期にわたり優れた特性を発揮することができる電子デバイスを提供すること、また、かかる電子デバイスを備える量子干渉装置、原子発振器および電子機器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］
本発明の電子デバイスは、ベース部と、
前記ベース部上に配置されている機能部品と、
前記機能部品を収納している内部空間を前記ベース部とともに構成している蓋部と、
前記内部空間にて前記ベース部との間に空隙を有して前記ベース部上に配置されているゲッター材と、
を備えることを特徴とする。

このような電子デバイスによれば、機能部品を収納している内部空間の不要ガスをゲッター材により吸着除去して低減することができる。特に、ゲッター材がベース部に対して隙間をもって配置されているため、ゲッター材を加熱により活性化する際、その熱が他の部分に与える悪影響（例えば封止部や機能部品の損傷）を低減することができる。そのため、長期にわたり、内部空間の真空度を高く維持し、電子デバイスの特性を優れたものとすることができる。

なお、本明細書において、「ベース部上に配置」とは、ベース部の表面に直接取り付けられている場合のみならず、ベース部の表面に他の部材を介して取り付けられている場合をも含む。

［適用例２］
本発明の電子デバイスでは、前記内部空間にて前記ベース部との間に空隙を有して前記ベース部上に配置されていて、前記ゲッター材を加熱可能な発熱部を備えることが好ましい。

これにより、発熱部を用いてゲッター材を加熱することができる。また、発熱部がベース部に対して隙間をもって配置されているため、発熱部の熱が他の部分に与える悪影響（例えば封止部や機能部品の損傷）を低減することができる。

［適用例３］
本発明の電子デバイスでは、前記ゲッター材と前記発熱部とは、積層されていることが好ましい。

これにより、小型でベース部上に容易に形成することができるゲッター材および発熱部を実現することができる。

［適用例４］
本発明の電子デバイスでは、前記ゲッター材が２層あり、前記２層のゲッター材の間に前記発熱部があることが好ましい。

これにより、ゲッター材および発熱部を含む構造体の設置スペースを小さくしつつ、ゲッター材の表面積を大きくすることができる。

［適用例５］
本発明の電子デバイスでは、前記発熱部と前記ベース部とを接続している導電性端子を備えることが好ましい。

これにより、導電性端子を介して発熱部に電力を供給して発熱部を発熱させることができる。

［適用例６］
本発明の電子デバイスでは、前記導電性端子が銅を含むことが好ましい。

銅は、導電性に優れるとともに、金属の中では比較的やわらかい金属である。そのため、銅を用いて導電性端子を構成することにより、導電性端子を介して発熱部に効率的に電力を供給することができるとともに、発熱部が発熱に伴って熱膨張したとしても発熱部とベース部との間の応力を導電性端子により緩和することができる。

［適用例７］
本発明の電子デバイスでは、前記ベース部または前記蓋部は、前記内部空間の内外を貫通している孔を有し、
前記孔が封止材により塞がれていることが好ましい。

これにより、ゲッター材の活性化前において、内部空間の真空度を高くして、内部空間の不要ガスを低減することができる。そのため、ゲッター材の体積を小さくすることができ、それに伴って、電子デバイスの小型化を図ることができる。

［適用例８］
本発明の電子デバイスでは、前記機能部品の温度を調節する温度調節手段を備えることが好ましい。

これにより、機能部品を所望の温度に維持し、電子デバイスの特性を優れたものとすることができる。

［適用例９］
本発明の量子干渉装置は、本発明の電子デバイス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、長期にわたり、内部空間の真空度を高く維持し、特性を優れたものとすることができる。

［適用例１０］
本発明の量子干渉装置では、前記機能部品は、金属原子を収納している原子セル、前記金属原子に共鳴する光を出射する光源部、および、前記原子セルを通過した前記光を検出する受光部を有する原子セルユニットを含むことが好ましい。

これにより、原子セルや光源部等の温度制御を高精度に行うことができ、量子干渉装置の特性を優れたものとすることができる。

［適用例１１］
本発明の量子干渉装置では、前記原子セルユニットと前記ベース部との間に配置されている支持部を備えることが好ましい。

これにより、原子セルユニットと外部との間の熱伝達を低減し、原子セルや光源部等の温度制御を高精度に行うことができる。また、ゲッター材を加熱により活性化する際、原子セルユニットとゲッター材との間の熱伝達を低減し、その熱が原子セルユニットに与える悪影響を低減することができる。

［適用例１２］
本発明の量子干渉装置では、前記内部空間にて前記ベース部との間に空隙を有して前記ベース部上に配置されていて、前記ゲッター材を加熱可能な発熱部を備え、
前記ベース部と前記原子セルとの間の距離よりも前記ベース部と前記発熱部との間の距離の方が小さいことが好ましい。
これにより、発熱部から原子セルユニットへの熱伝達を低減することができる。

［適用例１３］
本発明の原子発振器は、本発明の量子干渉装置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、長期にわたり、内部空間の真空度を高く維持し、特性を優れたものとすることができる。

［適用例１４］
本発明の心磁計は、本発明の量子干渉装置を備えることを特徴とする。

このような心磁計によれば、長期にわたり、内部空間の真空度を高く維持し、特性を優れたものとすることができる。

［適用例１５］
本発明の発振器は、本発明の電子デバイスを備え、
前記機能部品が水晶振動子であることを特徴とする。

このような水晶発振器によれば、長期にわたり、内部空間の真空度を高く維持し、特性を優れたものとすることができる。

［適用例１６］
本発明の電子機器は、本発明の電子デバイスを備えることを特徴とする。

このような電子機器によれば、電子デバイスが長期にわたり優れた特性を有するため、優れた信頼性を発揮することができる。

［適用例１７］
本発明の移動体は、本発明の電子デバイスを備えることを特徴とする。

このような移動体によれば、電子デバイスが長期にわたり優れた特性を有するため、優れた信頼性を発揮することができる。

［適用例１８］
本発明の電子デバイスの製造方法は、ベース部および蓋部のうちの一方に貫通する孔が形成されているとともに、機能部品およびゲッター材を前記ベース部上に配置した状態で、前記機能部品および前記ゲッター材を収納する内部空間を前記ベース部および前記蓋部により形成する工程と、
前記孔を封止材により塞いで前記内部空間を封止する工程と、
前記ゲッター材を前記ベース部との間に空隙を有して配置した状態で加熱することにより活性化する工程と、
を含むことを特徴とする。

このような電子デバイスの製造方法によれば、機能部品を収納している内部空間の不要ガスをゲッター材により吸着除去して低減することができる。特に、ゲッター材がベース部に対して隙間をもって配置されているため、ゲッター材を加熱により活性化する際、その熱が他の部分に与える悪影響（例えば封止部や機能部品の損傷）を低減することができる。そのため、得られる電子デバイスにおいて、長期にわたり、内部空間の真空度を高く維持し、特性を優れたものとすることができる。

本発明の第１実施形態に係る電子デバイス（原子発振器）を示す概略図である。 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。 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に示す電子デバイスの概略構成を示す断面図である。 図４に示す機能部品およびゲッター材の配置を示す平面図である。 図５に示すゲッター材、発熱部および導電性端子を説明するための図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）中のＡ−Ａ線断面図である。 図４に示すゲッター材の使用方法（電子デバイスの製造方法）を説明するための図である。 図４に示すゲッター材の使用方法（電子デバイスの製造方法）を説明するための図である。 本発明の第２実施形態に係るゲッター材、発熱部および導電性端子を説明するための図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）中のＡ−Ａ線断面図である。 本発明の第３実施形態に係る電子デバイス（水晶発振器）の概略構成を示す断面図である。 本発明の第４実施形態に係る電子デバイス（心磁計）の概略構成を示す断面図である。 ＧＰＳ衛星を利用した測位システムに発振器を用いた場合の概略構成を示す図である。 発振器を備える移動体（自動車）の構成を示す斜視図である。

以下、本発明の電子デバイス、量子干渉装置、原子発振器および電子機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。

１．電子デバイス
＜第１実施形態（原子発振器）＞
まず、本発明の電子デバイスの第１実施形態について説明する。本実施形態では、本発明の電子デバイスを、量子干渉効果を利用した原子発振器（量子干渉装置）に適用した例を説明する。

図１は、本発明の第１実施形態に係る電子デバイス（原子発振器）を示す概略図である。図２は、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、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、原子セル２１と、光出射部２２と、光学部品２３１、２３２と、光検出部２４と、ヒーター２５（加熱部）と、温度センサー２６と、コイル２７と、原子発振器１の各部を制御する制御部５と、を備えている。

まず、原子発振器１の原理を簡単に説明する。
図１に示すように、原子発振器１では、光出射部２２が原子セル２１に向けて励起光ＬＬを出射し、原子セル２１を透過した励起光ＬＬを光検出部２４が検出する。

原子セル２１内には、ガス状のアルカリ金属（金属原子）が封入されており、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、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。

光出射部２２から出射された励起光ＬＬは、周波数の異なる２種の共鳴光１、２を含んでおり、この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したとき、共鳴光１の周波数ω_１と共鳴光２の周波数ω_２との差（ω_１−ω_２）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ω_１と共鳴光２の周波数ω_２との差（ω_１−ω_２）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。

例えば、光出射部２２が共鳴光１の周波数ω_１を固定し、共鳴光２の周波数ω_２を変化させていくと、共鳴光１の周波数ω_１と共鳴光２の周波数ω_２との差（ω_１−ω_２）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ω_０に一致したとき、光検出部２４の検出強度は、図３に示すように、前述したＥＩＴ現象に伴って急峻に上昇する。このような急峻な信号をＥＩＴ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。

以下、本実施形態の原子発振器１の各部の構成について説明する。
図４は、図１に示す電子デバイスの概略構成を示す断面図である。図５は、図４に示す機能部品およびゲッター材の配置を示す平面図である。図６は、図５に示すゲッター材、発熱部および導電性端子を説明するための図であって、図６（ａ）は平面図、図６（ｂ）は図６（ａ）中のＡ−Ａ線断面図である。なお、以下では、説明の便宜上、図４中の上側を「上」、下側を「下」という。

原子発振器１（電子デバイス）は、図４に示すように、前述したような量子干渉効果を生じさせる原子セルユニット２（機能部品）と、原子セルユニット２を収納するパッケージ３と、パッケージ３内に収納され、原子セルユニット２をパッケージ３に対して支持する支持部材４（支持部）と、パッケージ３内に収納されているゲッター部材６と、を備えている。なお、図示しないが、パッケージ３内またはパッケージ３外には、原子セルユニット２を囲むようにコイル２７が配置されている。また、パッケージ３の外側には、必要に応じて、磁気シールドが設けられていてもよい。

また、原子セルユニット２は、原子セル２１と、光出射部２２（光源部）と、光学部品２３１、２３２と、光検出部２４（受光部）と、ヒーター２５（温度調節手段）と、温度センサー２６と、基板２８と、接続部材２９と、を含み、これらがユニット化されている。具体的には、基板２８の上面に、光出射部２２、ヒーター２５、温度センサー２６および接続部材２９が搭載されており、原子セル２１および光学部品２３１、２３２が接続部材２９に保持されているとともに、光検出部２４が接続部材２９に接着剤３０を介して接合されている。

以下、原子発振器１の各部を説明する。
［原子セル］
原子セル２１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。また、原子セル２１内には、必要に応じて、アルゴン、ネオン等の希ガス、窒素等の不活性ガスが緩衝ガスとしてアルカリ金属ガスとともに封入されていてもよい。

図４に示すように、原子セル２１は、柱状の貫通孔を有する胴体部２１１と、その貫通孔の両側の開口を封鎖する１対の光透過部２１２、２１３と、を有する。これにより、前述したようなアルカリ金属が封入される内部空間Ｓが形成されている。

ここで、原子セル２１の各光透過部２１２、２１３は、光出射部２２からの励起光ＬＬ（共鳴光）に対する透過性を有している。そして、一方の光透過部２１２は、原子セル２１内へ入射する励起光が透過する「入射側光透過部」であり、他方の光透過部２１３は、原子セル２１内から出射した励起光が透過する「出射側光透過部」である。

この光透過部２１２、２１３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。

また、原子セル２１の胴体部２１１を構成する材料は、特に限定されず、シリコン材料、セラミックス材料、金属材料、樹脂材料等であってもよく、光透過部２１２、２１３と同様にガラス材料、水晶等であってもよい。

そして、各光透過部２１２、２１３は、胴体部２１１に対して気密的に接合されている。これにより、原子セル２１の内部空間Ｓを気密空間とすることができる。

原子セル２１の胴体部２１１と光透過部２１２、２１３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、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。

［光出射部］
光出射部２２は、原子セル２１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２２は、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）を励起光として出射するものである。共鳴光１の周波数ω_１は、原子セル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（共鳴）し得るものである。また、共鳴光２の周波数ω_２は、原子セル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（共鳴）し得るものである。

この光出射部２２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。

［光学部品］
図４に示すように、複数の光学部品２３１、２３２は、それぞれ、前述した光出射部２２と原子セル２１との間における励起光の光路上に設けられている。本実施形態では、光出射部２２側から原子セル２１側へ、光学部品２３１、光学部品２３２がこの順に配置されている。

光学部品２３１は、λ／４波長板である。これにより、光出射部２２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。

コイル２７の磁場により原子セル２１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、コイル２７の磁場により原子セル２１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。

なお、コイル２７は、ソレノイドコイルであってもよいし、ヘルムホルツコイルであってもよい。また、コイル２７が発生する磁場は、直流磁場または交流磁場のいずれかの磁場であってもよいし、直流磁場と交流磁場とを重畳させた磁場であってもよい。

光学部品２３２は、減光フィルター（ＮＤフィルター）である。これにより、原子セル２１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２２の出力が大きい場合でも、原子セル２１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２３１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２３２により調整する。

なお、光出射部２２と原子セル２１との間には、波長板および減光フィルターの他に、レンズ、偏光板等の他の光学部品が配置されていてもよい。また、光出射部２２からの励起光の強度によっては、光学部品２３２を省略することができる。

［光検出部］
光検出部２４は、原子セル２１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２４としては、上述したような励起光ＬＬ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。

［ヒーター］
ヒーター２５は、通電により発熱する発熱抵抗体（加熱部）を有する。このヒーター２５は、原子セル２１の温度を調節する「温度調節手段（温度調節素子）」である。これにより、機能部品である原子セルユニット２を所望の温度に維持し、原子発振器１の特性を優れたものとすることができる。

本実施形態では、前述したように、ヒーター２５は、基板２８上に設けられている。そして、ヒーター２５からの熱は、基板２８および接続部材２９を介して、原子セル２１に伝達される。これにより、原子セル２１（より具体的には原子セル２１中のアルカリ金属）が加熱され、原子セル２１中のアルカリ金属を所望の濃度のガス状に維持することができる。また、本実施形態では、ヒーター２５からの熱は、基板２８を介して光出射部２２にも伝達される。

このヒーター２５は、原子セル２１に対して離間している。これにより、ヒーター２５への通電により生じた不要磁場が原子セル２１内の金属原子に悪影響を与えるのを抑制することができる。

［温度センサー］
温度センサー２６は、ヒーター２５または原子セル２１の温度を検出するものである。そして、この温度センサー２６の検出結果に基づいて、前述したヒーター２５の発熱量が制御される。これにより、原子セル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。

本実施形態では、温度センサー２６は、基板２８上に設けられている。したがって、温度センサー２６は、基板２８を介してヒーター２５の温度を検出することとなる。あるいは、温度センサー２６は、基板２８および接続部材２９を介して原子セル２１の温度を検出することとなる。

なお、温度センサー２６の設置位置は、これに限定されず、例えば、接続部材２９上であってもよいし、ヒーター２５上であってもよいし、原子セル２１の外表面上であってもよい。

温度センサー２６としては、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。

［接続部材］
接続部材２９は、ヒーター２５と原子セル２１の各光透過部２１２、２１３とを熱的に接続している。これにより、ヒーター２５からの熱を接続部材２９による熱伝導により各光透過部２１２、２１３に伝達し、各光透過部２１２、２１３を加熱することができる。また、ヒーター２５と原子セル２１とを離間することができる。そのため、ヒーター２５への通電により生じた不要磁場が原子セル２１内のアルカリ金属原子に悪影響を与えるのを抑制することができる。また、ヒーター２５の数を少なくすることができるため、例えば、ヒーター２５への通電のための配線の数を少なくし、その結果、原子発振器１（量子干渉装置）の小型化を図ることができる。

図４に示すように、接続部材２９は、原子セル２１を挟んで設けられた１対の接続部材２９１、２９２で構成されている。これにより、原子セル２１に対する接続部材２９の設置を容易なものとしつつ、接続部材２９から原子セル２１の各光透過部２１２、２１３に均一に熱を伝達させることができる。

１対の接続部材２９１、２９２は、例えば、原子セル２１の互いに対向する１対の側面の両側から原子セル２１を挟むようにして嵌合している。そして、光透過部２１２、２１３と接続部材２９１、２９２とは、接触し熱的に接続されている。また、接続部材２９１、２９２は、それぞれ、励起光ＬＬの通過領域を避けるように形成されている。

なお、接続部材２９１、２９２と光透過部２１２との間、および、接続部材２９１、２９２と光透過部２１３との間の少なくとも一方に隙間が形成されていてもよく、この場合には、その隙間に、熱伝導性を有する接着剤が充填されていることが好ましい。これにより、光透過部２１２、２１３と接続部材２９１、２９２とを熱的に接続することができる。かかる接着剤としては、例えば、金属ペースト、伝熱性フィラーを含有した樹脂系接着剤、シリコーン樹脂系接着剤等が挙げられる。

また、接続部材２９１、２９２は、それぞれ、原子セル２１の胴体部２１１との間に隙間を形成して配置されている。これにより、接続部材２９１、２９２と原子セル２１の胴体部２１１との間の熱の伝達を抑制し、接続部材２９１、２９２から各光透過部２１２、２１３へ効率的に熱の伝達を行うことができる。

このような接続部材２９の構成材料としては、原子セル２１を構成する材料よりも熱伝導率が大きい材料であればよいが、熱伝導性に優れた材料、例えば、金属材料を用いることが好ましい。また、後述するパッケージ３と同様、コイル２７からの磁場を阻害しないよう、接続部材２９の構成材料としては、非磁性の材料を用いることが好ましい。

［基板］
基板２８は、前述した光出射部２２、ヒーター２５、温度センサー２６および接続部材２９等を支持する機能を有する。また、基板２８は、ヒーター２５からの熱を接続部材２９へ伝達する機能を有する。これにより、ヒーター２５が接続部材２９に対して離間していても、ヒーター２５からの熱を接続部材２９へ伝達することができる。

ここで、基板２８は、ヒーター２５と接続部材２９とを熱的に接続している。このようにヒーター２５および接続部材２９を基板２８に搭載することにより、ヒーター２５の設置の自由度を高めることができる。

また、光出射部２２が基板２８に搭載されていることにより、ヒーター２５からの熱により基板２８上の光出射部２２を温度調節することができる。

また、基板２８は、光出射部２２、ヒーター２５、温度センサー２６に電気的に接続される配線（図示せず）を有している。

このような基板２８の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、セラミックス材料、金属材料等が挙げられ、これらのうちの１種を単独でまたは２種以上を組み合わせて用いることができる。なお、基板２８の表面を金属材料で構成した場合、基板２８の表面の熱の反射率を高め、基板２８からの熱の輻射を抑制することもできる。また、基板２８を金属材料で構成した場合、基板２８の表面には、基板２８が有する配線の短絡防止等の目的で、必要に応じて、例えば、樹脂材料、金属酸化物、金属窒化物等で構成された絶縁層が設けられていてもよい。

また、後述するパッケージ３と同様、コイル２７からの磁場を阻害しないよう、基板２８の構成材料としては、非磁性の材料を用いることが好ましい。

なお、基板２８は、接続部材２９の形状、ヒーター２５の設置位置等によっては、省略することができる。この場合、ヒーター２５を接続部材２９に接触させる位置に設置すればよい。

［パッケージ］
図４に示すように、パッケージ３は、原子セルユニット２および支持部材４を収納する機能を有する。なお、パッケージ３内には、前述した部品以外の部品が収納されていてもよい。

このパッケージ３は、図４に示すように、板状の基体３１（ベース部）と、有底筒状の蓋体３２（蓋部）と、を備え、蓋体３２の開口が基体３１により封鎖されている。これにより、原子セルユニット２および支持部材４を収納する内部空間Ｓ１が形成されている。ここで、蓋体３２は、原子セルユニット２および支持部材４に対して離間している。すなわち、蓋体３２と原子セルユニット２および支持部材４との間には、空間が設けられている。これにより、かかる空間が断熱層として機能し、原子セルユニット２とパッケージ３の外部との間の熱干渉を低減することができる。

基体３１は、支持部材４を介して原子セルユニット２を支持している。
また、基体３１は、例えば配線基板であり、基体３１の下面には、複数の端子３４が設けられている。この複数の端子３４は、図示しないが、基体３１を貫通する配線を介して、基体３１の上面に設けられた後述の導電性端子６３を含む複数の端子に電気的に接続されている。そして、基体３１には、図示しない配線（例えば、フレキシブル配線基板やボンディングワイヤー等）を介して、前述した光出射部２２および基板２８等がそれぞれ電気的に接続されている。

また、基体３１には、その厚さ方向に貫通（内部空間Ｓ１の内外を貫通）する孔３１１（封止孔）が形成されている。この孔３１１は、例えばＡｕＧｅ等の金属で構成された封止材３３により気密的に塞がれている。これにより、後述するゲッター部材６のゲッター材６２の活性化前において、基体３１と蓋体３２との接合と同時に封止する場合に比べて、内部空間Ｓ１の真空度を高くして、内部空間Ｓ１の不要ガスを低減することができる。そのため、ゲッター材６２の体積を小さくすることができ、それに伴って、原子発振器１の小型化を図ることができる。なお、このような封止孔は、蓋体３２に設けてもよい。

この基体３１の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、樹脂材料、セラミックス材料等を用いることができるが、セラミック材料を用いることが好ましい。これにより、配線基板を構成する基体３１を実現しながら、内部空間Ｓ１の気密性を優れたものとすることができる。

このような基体３１には、蓋体３２が接合されている。基体３１と蓋体３２との接合方法としては、特に限定されないが、例えば、ろう接、シーム溶接、エネルギー線溶接（レーザー溶接、電子線溶接等）等を用いることができる。なお、基体３１と蓋体３２との間には、これらを接合するための接合部材が介在していてもよい。

また、基体３１と蓋体３２とは気密的に接合されているのが好ましい。すなわち、パッケージ３内が気密空間であることが好ましい。これにより、パッケージ３内を減圧状態とすることができ、その結果、原子発振器１の特性を向上させることができる。

特に、パッケージ３内は、減圧状態（真空）であることが好ましい。これにより、パッケージ３内の空間を介した熱の伝達を抑制することができる。そのため、接続部材２９とパッケージ３の外部との間の熱干渉を抑制することができる。また、原子セルユニット２とパッケージ３の外部との間の熱の伝達をより効果的に抑制することができる。また、前述したヒーター２５を用いて原子セル２１の温度を所定温度に維持するにあたって、ヒーター２５の消費電力を小さくすることができる。

このような蓋体３２の構成材料としては、特に限定されず、例えば、樹脂材料、セラミックス材料、金属材料等を用いることができるが、コバール、４２アロイ、ステンレス等の金属材料を用いることが好ましい。これにより、磁気シールド性を有する蓋体３２を実現しながら、内部空間Ｓ１の気密性を優れたものとすることができる。また、コイル２７をパッケージ３の外部に配置する場合は、蓋体３２の構成材料としてはＳＵＳ３０４等の非磁性材料を用いることができる。これにより、内部空間Ｓ１の容積を小さくすることができるので、内部空間Ｓ１の気密性を優れたものとすることができたり、ヒーター２５の消費電力を少なくすることができる。

［支持部材］
支持部材４（支持部）は、パッケージ３内に収納されており、パッケージ３（より具体的にはパッケージ３の一部を構成している基体３１）に対して原子セルユニット２を支持する機能を有する。

また、支持部材４は、原子セルユニット２とパッケージ３の外部との間の熱の伝達を抑制する機能を有する。これにより、原子セルユニット２の各部と外部との間の熱干渉を抑制することができる。

この支持部材４は、図５に示すように、複数（本実施形態では４つ）の脚部４１（柱部）および複数（本実施形態では４つ）の柱部４３と、複数の脚部４１間および複数の柱部４３間をそれぞれ互いに連結する連結部４２と、を有する。

この複数の脚部４１は、平面視にて、原子セルユニット２の外側に配置されている。
各脚部４１は、四角柱状をなし、基体３１の内側の面に対して垂直な方向に延びている。なお、脚部４１は、前述した形状に限定されず、例えば、筒状をなしていてもよいし、横断面形状が円形をなしていてもよい。

このような各脚部４１の下端部は、パッケージ３の基体３１に例えば接着剤により接合されている。一方、複数の脚部４１の上端部（他端部）間は、連結部４２を介して互いに連結されている。

連結部４２は、全体が板状をなし、連結部４２には、その厚さ方向に貫通する複数の貫通孔４２１および複数の貫通孔４２２が形成されている。これにより、連結部４２の剛性を確保しつつ、連結部４２における熱の伝達を抑制することができる。

複数の貫通孔４２１は、平面視で、脚部４１と柱部４３との間に位置する部分を有するように配置されている。これにより、連結部４２を介した脚部４１と柱部４３との間の熱抵抗を大きくすることができる。

また、複数の貫通孔４２２は、平面視で、原子セルユニット２に重なる位置に設けられている。これにより、連結部４２全体の熱抵抗をより大きくすることができる。

本実施形態では、各貫通孔４２１、４２２の平面視形状は、四角形をなしている。なお、かかる平面視形状は、これに限定されず、例えば、三角形、五角形等の他の多角形、円形状、異形状等であってもよい。

複数の柱部４３は、連結部４２の上面側に立設され、複数の柱部４３の下端部間が連結部４２により連結されている。

この複数の柱部４３は、平面視にて、原子セルユニット２の内側に配置されている。本実施形態では、柱部４３は、正方形をなす原子セル２１の角部に対応するように、４つ設けられている。柱部４３の横断面は、四角形をなしている。なお、柱部４３は、前述した形状に限定されず、例えば、筒状をなしていてもよいし、横断面形状が円形をなしていてもよい。

このような各柱部４３の上端部（連結部４２とは反対側の端部）には、原子セルユニット２（より具体的には基板２８）が接合（接続）されている。これにより、支持部材４により原子セルユニット２が支持されている。

このように構成された支持部材４では、原子セルユニット２からの熱が、柱部４３、連結部４２、脚部４１をこの順に通って、基体３１へ伝達される。これにより、支持部材４を介した原子セルユニット２から基体３１への熱の伝達経路を長くすることができる。

また、支持部材４の構成材料としては、熱伝導性が比較的低く、かつ、支持部材４が原子セルユニット２を支持する剛性を確保し得る材料であれば、特に限定されないが、例えば、樹脂材料、セラミックス材料等の非金属を用いることが好ましく、樹脂材料を用いることがより好ましい。支持部材４を主として樹脂材料で構成した場合、支持部材４の熱抵抗を高くすることができ、また、支持部材４の形状が複雑であっても、例えば射出成型等の公知の方法を用いて、支持部材４を容易に製造することができる。特に、支持部材４を主として樹脂材料で構成した場合、熱抵抗が大きい発泡体で構成された支持部材４を容易に形成することができる。

また、支持部材４の構成材料としては、コイル２７からの磁場を阻害しないよう、非磁性の材料を用いることが好ましい。

以上のような支持部材４によれば、原子セルユニット２と基体３１との間に配置されているため、原子セルユニット２と外部との間の熱伝達を低減し、原子セル２１や光出射部２２等の温度制御を高精度に行うことができる。また、後述するゲッター部材６のゲッター材６２を加熱により活性化する際、原子セルユニット２とゲッター材６２との間の熱伝達を低減し、その熱が原子セルユニット２に与える悪影響を低減することができる。

［制御部］
図１に示す制御部５は、ヒーター２５、コイル２７および光出射部２２をそれぞれ制御する機能を有する。

このような制御部５は、光出射部２２の共鳴光１、２の周波数を制御する励起光制御部５１と、原子セル２１中のアルカリ金属の温度を制御する温度制御部５２と、原子セル２１に印加する磁場を制御する磁場制御部５３と、を有する。

励起光制御部５１は、前述した光検出部２４の検出結果に基づいて、光出射部２２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５１は、周波数差（ω_１−ω_２）が前述したアルカリ金属固有の周波数ω_０となるように、光出射部２２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５１は、光出射部２２から出射される共鳴光１、２の中心周波数を制御する。

ここで、励起光制御部５１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２４の検知結果に基づいて同期・調整しながら、その電圧制御型水晶発振器の出力信号を原子発振器１の出力信号として出力する。

例えば、励起光制御部５１は、図示しないが、この電圧制御型水晶発振器からの出力信号を周波数逓倍する逓倍器を備えており、この逓倍器により逓倍された信号（高周波信号）を直流バイアス電流に重畳して駆動信号として光出射部２２に入力する。これにより、光検出部２４でＥＩＴ信号が検出されるように電圧制御型水晶発振器を制御することで、電圧制御型水晶発振器から所望の周波数の信号が出力されることとなる。この逓倍器の逓倍率は、例えば、原子発振器１からの出力信号の所望の周波数をｆとしたとき、ω_０／（２×ｆ）である。これにより、電圧制御型水晶発振器の発振周波数がｆであるとき、逓倍器からの信号を用いて半導体レーザー等の発光素子で構成された光出射部２２を変調して、周波数差（ω_１−ω_２）がω_０となる２つの光を出射させることができる。

また、温度制御部５２は、温度センサー２６の検出結果に基づいて、ヒーター２５への通電を制御する。これにより、原子セル２１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５３は、コイル２７が発生する磁場が一定となるように、コイル２７への通電を制御する。

このような制御部５は、例えば、パッケージ３が実装される基板上に実装されたＩＣチップに設けられている。なお、制御部５がパッケージ３内（例えば基体３１上）に設けられていてもよい。

［ゲッター部材］
ゲッター部材６は、パッケージ３の内部空間Ｓ１にて基体３１上に配置されている。本実施形態では、図５に示すように、ゲッター部材６は、平面視で、原子セルユニット２から離間した位置に配置されている。このゲッター部材６は、内部空間Ｓ１の不要ガスを吸着除去する機能を有する。

ゲッター部材６は、図６に示すように、発熱部６１と、発熱部６１上に設けられたゲッター材６２と、発熱部６１をゲッター材６２ごと支持する１対の導電性端子６３と、で構成されている。

発熱部６１は、帯状の発熱抵抗体で構成されており、通電により発熱する機能を有する。この発熱部６１は、その発熱によりゲッター材６２を加熱可能である。発熱部６１を構成する具体的な材料としては、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（ＢａＴｉＯ_３）、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ（Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金）、Ｎｉ−Ｃｒ（Ｎｉ−Ｃｒ合金）等が挙げられる。

また、基体３１と原子セル２１との間の距離よりも基体３１と発熱部６１との間の距離の方が小さいことが好ましい。これにより、発熱部６１から原子セルユニット２への熱伝達を低減することができる。

このような発熱部６１の一方の面（上面）には、ゲッター材６２が層状に設けられている。このゲッター材６２は、内部空間Ｓ１の不要ガス（例えば窒素ガス、酸素ガス等）を吸着または吸収する機能（吸着機能）を有する。本実施形態では、ゲッター材６２は、発熱部６１と同一の幅および長さであり、発熱部６１の一方の面（導電性端子６３とは反対側の面）の全域に亘って形成されている。これにより、ゲッター材６２の表面積をできるだけ大きくし、ゲッター材６２の吸着機能を高めることができる。

このゲッター材６２としては、かかる機能を有するものであれば特に限定されないが、例えば、チタン、バリウム、タンタル、ジルコニウム、アルミニウム、バナジウム、インジウム、カルシウムのうちの少なくとも１つを含む合金、または、Ａｌ−Ｚｒ−Ｖ−Ｆｅ系合金が挙げられる。

一方、発熱部６１の他方の面（下面）は、１対の導電性端子６３を介してパッケージ３の基体３１に支持されている。これにより、発熱部６１が基体３１に対して離間した状態で１対の導電性端子６３により支持されている。ここで、１対の導電性端子６３は、発熱部６１の両端部に接続され、パッケージ３の基体３１に対して発熱部６１の両端部を固定して支持している。これにより、発熱部６１およびゲッター材６２が基体３１との間に隙間（空隙）が形成されている。このように、発熱部６１およびゲッター材６２が内部空間Ｓ１にて基体３１との間に隙間（例えば０．１ｍｍ以上３ｍｍ以下程度）をもって基体３１上に配置されている。

各導電性端子６３の構成材料としては、導電性を有していれば、特に限定されず、例えば、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）、ＺｎＯ（酸化亜鉛）等の透明電極材料、金（Ａｕ）、金合金、白金（Ｐｔ）、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム合金、銀（Ａｇ）、銀合金、クロム（Ｃｒ）、クロム合金、銅（Ｃｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニオブ（Ｎｂ）、タングステン（Ｗ）、鉄（Ｆｅ）、チタン（Ｔｉ）、コバルト（Ｃｏ）、亜鉛（Ｚｎ）、ジルコニウム（Ｚｒ）等の金属材料、シリコン（Ｓｉ）等の半導体材料を用いることができるが、金属材料（特に銅）を用いることが好ましい。銅は、導電性に優れるとともに、金属の中では比較的やわらかい金属である。そのため、銅を用いて導電性端子６３を構成することにより、導電性端子６３を介して発熱部６１に効率的に電力を供給することができるとともに、発熱部６１が発熱に伴って熱膨張したとしても発熱部６１と基体３１との間の応力を導電性端子６３により緩和することができる。

以上説明したようなゲッター部材６によれば、原子セルユニット２を収納している内部空間Ｓ１の不要ガスをゲッター材６２により吸着除去して低減することができる。特に、ゲッター材６２が基体３１に対して隙間をもって配置されているため、ゲッター材６２を加熱により活性化する際、その熱が他の部分に与える悪影響（例えば基体３１と蓋体３２との封止部や原子セルユニット２の損傷等）を低減することができる。そのため、長期にわたり、内部空間Ｓ１の真空度を高く維持し、原子発振器１の特性を優れたものとすることができる。

本実施形態では、パッケージ内に収納されている機能部品が原子セルユニット２を含むため、原子セル２１や光出射部２２等の温度制御を高精度に行うことができ、原子発振器１（量子干渉装置）の特性を優れたものとすることができる。

特に、発熱部６１を用いてゲッター材６２を加熱することができる。また、発熱部６１が基体３１に対して隙間（空隙）をもって配置されているため、発熱部６１の熱が他の部分に与える悪影響（例えば基体３１と蓋体３２との封止部や原子セルユニット２の損傷等）を低減することができる。

また、ゲッター材６２および発熱部６１が、それぞれ層状をなしていて、積層されているため、小型で基体３１上に容易に形成することができるゲッター部材６（ゲッター材６２および発熱部６１）を実現することができる。

また、１対の導電性端子６３が発熱部６１と基体３１とを接続しているため、１対の導電性端子６３を介して発熱部６１に電力を供給して発熱部６１を発熱させることができる。そのため、パッケージ３を封止した後に、容易にゲッター材６２を活性化することができる。

以上説明したような原子発振器１によれば、長期にわたり、内部空間Ｓ１の真空度を高く維持し、特性を優れたものとすることができる。

（電子デバイスの製造方法）
以下、電子デバイスの製造方法について、前述した原子発振器１を製造する場合を例に説明する。

図７および図８は、図４に示すゲッター材の使用方法（電子デバイスの製造方法）を説明するための図である。

原子発振器１の製造方法は、［１］内部空間Ｓ１を形成する工程と、［２］孔３１１を封止材３３により塞ぐ工程と、［３］ゲッター材６２を活性化する工程と、を有する。以下、各工程を順次説明する。

［１］内部空間Ｓ１を形成する工程
まず、図７（ａ）に示すように、基体３１上に原子セルユニット２およびゲッター部材６を配置し、基体３１と蓋体３２とを接合して、原子セルユニット２およびゲッター部材６を収納する内部空間Ｓ１を基体３１および蓋体３２により形成する。ここで、基体３１には、貫通する孔３１１が形成されている。

ゲッター部材６の形成は、例えば、公知の配線形成プロセスと同様の方法を用いて形成することができる。

［２］孔３１１を封止材３３により塞ぐ工程
次に、図７（ｂ）に示すように、孔３１１を封止材３３により塞いで内部空間Ｓ１を封止する。

より詳細に説明すると、例えば、ＡｕＧｅ等の金属で構成された半田ボールを孔３１１内に載置し、その半田ボールをレーザーにより溶融することにより封止材３３を形成する。このとき、真空下（減圧下）で封止材３３の形成を行うことにより、真空封止された内部空間Ｓ１が得られる。

また、封止材３３の形成は、例えば、図７（ｂ）に示すように、ホットプレート５００により基体３１および蓋体３２を加熱しながら行う。これにより、孔３１１の内壁面を加熱し、孔３１１の内壁面に対する封止材３３の密着性を向上させ、封止特性を優れたものとすることができる。なお、孔３１１の内壁面には、封止材３３の密着性を向上させるためのメタライズ加工等が施されていてもよい。

［３］ゲッター材６２を活性化する工程
次に、図８に示すように、基体３１の外表面に設けられた端子３４およびゲッター部材６の導電性端子を介して、ゲッター部材６の発熱部６１に通電を行う。これにより、発熱部６１を発熱させることで、ゲッター材６２を加熱して活性化させる。このとき、発熱部６１およびゲッター材６２は、基体３１との間に隙間をもって配置されている。これにより、発熱部６１およびゲッター材６２からの熱が他の部分に与える悪影響（例えば封止部や機能部品の損傷）を低減することができる。

以上説明したような原子発振器１の製造方法によれば、原子セルユニット２を収納している内部空間Ｓ１の不要ガスをゲッター材６２により吸着除去して低減することができる。特に、発熱部６１およびゲッター材６２が基体３１に対して隙間をもって配置されているため、ゲッター材６２を加熱により活性化する際、その熱が他の部分に与える悪影響（例えば封止部や機能部品の損傷）を低減することができる。そのため、得られる原子発振器１において、長期にわたり、内部空間Ｓ１の真空度を高く維持し、特性を優れたものとすることができる。

＜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９は、本発明の第２実施形態に係るゲッター材、発熱部および導電性端子を説明するための図であって、図９（ａ）は平面図、図９（ｂ）は図９（ａ）中のＡ−Ａ線断面図である。

本実施形態は、ゲッター部材のゲッター材の配置が異なる以外は、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。

本実施形態のゲッター部材６Ａは、図９に示すように、発熱部６１と、発熱部６１上に設けられた１対のゲッター材６２Ａと、発熱部６１をゲッター材６２Ａごと支持する１対の導電性端子６３と、で構成されている。ここで、ゲッター材６２Ａが２層あり、２層のゲッター材６２Ａの間に発熱部６１がある。これにより、ゲッター材６２Ａおよび発熱部６１を含む構造体であるゲッター部材６Ａの設置スペースを小さくしつつ、ゲッター材６２Ａの表面積を大きくし、ゲッター部材６Ａの吸着機能を優れたものとすることができる。

また、本実施形態では、ゲッター材６２Ａの長さが発熱部６１の長さよりも短く、ゲッター材６２Ａが平面視で１対の導電性端子６３の間に配置されている。これにより、発熱部６１の最も温度が高くなる部分側に偏在させてゲッター材６２Ａを配置し、発熱部６１によるゲッター材６２Ａの加熱を効率的に行うことができる。

＜第３実施形態（水晶発振器）＞
次に、本発明の第３実施形態について説明する。

図１０は、本発明の第３実施形態に係る電子デバイス（水晶発振器）の概略構成を示す断面図である。

本実施形態は、本発明の電子デバイスを水晶発振器に適用した以外は、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。

水晶発振器１Ａ（電子デバイス）は、図１０に示すように、基板２８Ａに水晶振動子７、ヒーター２５Ａおよび温度センサー２６Ａを搭載してなるユニット２Ａ（機能部品）と、ユニット２Ａを収納するパッケージ３Ａと、パッケージ３Ａ内に収納され、ユニット２Ａをパッケージ３Ａに対して支持する支持部材４Ａ（支持部）と、パッケージ３Ａ内に収納されたゲッター部材６と、を備えている。

パッケージ３Ａは、基体３１（ベース部）と、有底筒状の蓋体３２Ａ（蓋部）と、を備え、蓋体３２Ａの開口が基体３１により封鎖されている。これにより、ユニット２Ａ、支持部材４Ａおよびゲッター部材６を収納する内部空間Ｓ２が形成されている。また、内部空間Ｓ２にて基体３１上には、ＩＣチップ８（機能部品）が設けられている。ＩＣチップ８は、水晶振動子７とともに発振回路を構成するための駆動回路、ヒーター２５Ａおよび温度センサー２６Ａを用いた温度制御のための温度制御回路等を有している。

ユニット２Ａにおいて、基板２８Ａは、例えば配線基板であり、基板２８Ａの上面上には、ヒーター２５Ａおよび温度センサー２６Ａが搭載され、一方、基板２８Ａの下面上には、水晶振動子７が搭載されている。このユニット２Ａでは、温度センサー２６Ａの検知温度に基づいてヒーター２５Ａが駆動され、水晶振動子７の温度が所定温度に保たれる。

水晶振動子７としては、特に限定されず、例えば、ＳＣカットやＡＴカットの水晶振動子、ＳＡＷ（Surface Acoustic Wave）共振子等を用いることができる。

このようなユニット２Ａの基板２８Ａは、支持部材４Ａを介してパッケージ３Ａの基体３１に支持されている。

以上説明したような水晶発振器１Ａによれば、ゲッター材６２が内部空間Ｓ２にて基体３１に対して隙間をもって配置されているため、長期にわたり、内部空間Ｓ２の真空度を高く維持し、特性を優れたものとすることができる。

＜第４実施形態（心磁計）＞
次に、本発明の第４実施形態について説明する。

図１１は、本発明の第４実施形態に係る電子デバイス（心磁計）の概略構成を示す断面図である。

本実施形態は、本発明の電子デバイスを心磁計に適用した以外は、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。

図１１に示す心磁計１０は、磁気センサー９と、磁気センサー９に光ファイバー１２を介して接続されたレーザー光源１１と、を有している。

レーザー光源１１は、例えばセシウムの吸収線に応じた波長の励起光ＬＬを出力する。励起光ＬＬの波長は、例えば、Ｄ１線に相当する８９４ｎｍである。また、レーザー光源１１はチューナブルレーザーであり、レーザー光源１１から出力される励起光ＬＬは一定の光量を有する連続光である。

このようなレーザー光源１１は、光ファイバー１２を介して磁気センサー９に接続されている。そして、レーザー光源１１からの励起光ＬＬは、光ファイバー１２を介して磁気センサー９に供給される。光ファイバー１２の磁気センサー９側の端部には、磁気センサー９に接続される光コネクター１２１が設けられている。

磁気センサー９は、光ポンピング磁力計や光ポンピング原子磁気センサーと称されるセンサーである。この磁気センサー９は、パッケージ９１と、パッケージ９１内に配置されている偏光板９２、ミラー９３ａ〜９３ｄ、９４ａ〜９４ｄ、複数のセンサー素子９０およびゲッター部材６と、パッケージ９１の外表面に設けられた複数のヒーター９９と、を有している。

偏光板９２には、光コネクター１２１を介して磁気センサー９に供給された＋Ｘ軸方向に進行する励起光ＬＬが通過する。偏光板９２を通過した励起光ＬＬは、直線偏光となり、＋Ｘ軸方向に沿って、ハーフミラーであるミラー９３ａ、９３ｂ、９３ｃをこの順で通過し、反射ミラーであるミラー９３ｄに入射する。このとき、ミラー９３ａ、９３ｂ、９３ｃは、それぞれ、励起光ＬＬの一部を−Ｙ軸方向に向けて反射する。また、ミラー９３ｄは、入射した励起光ＬＬを総て−Ｙ軸方向に向けて反射する。

このように、ミラー９３ａ、９３ｂ、９３ｃ、９３ｄにより励起光ＬＬは４つの光路に分岐される。ここで、分岐した４つの光路の励起光ＬＬの光強度が互いに同じになるように、各ミラー９３ａ、９３ｂ、９３ｃ、９３ｄの反射率が設定されている。

ミラー９３ａ、９３ｂ、９３ｃ、９３ｄで反射した励起光ＬＬは、−Ｙ軸方向に沿って、ハーフミラーであるミラー９４ａ、９４ｂ、９４ｃをこの順で通過し、反射ミラーであるミラー９４ｄに入射する。このとき、ミラー９４ａ、９４ｂ、９４ｃは、それぞれ、励起光ＬＬの一部を＋Ｚ軸方向に向けて反射する。また、ミラー９４ｄは、入射した励起光ＬＬを総て＋Ｚ軸方向に向けて反射する。

このように、ミラー９４ａ、９４ｂ、９４ｃ、９４ｄにより１つの光路の励起光ＬＬは４つの光路に分岐される。その結果、励起光ＬＬは合計１６個の光路に分岐される。ここで、分岐した４つの光路の励起光ＬＬの光強度が互いに同じになるように、各ミラー９４ａ、９４ｂ、９４ｃ、９４ｄの反射率が設定されている。

このようにミラー９３ａ、９３ｂ、９３ｃ、９３ｄ、９４ａ、９４ｂ、９４ｃ、９４ｄにより１６個の光路に分岐した励起光ＬＬは、それぞれ、個別のセンサー素子９０に入射する。したがって、分岐した１６個の励起光ＬＬに対応して、１６個のセンサー素子９０が設けられている。

各センサー素子９０は、原子セル９５と、偏光分離器９６と、光検出器９７、９８と、を有する。

原子セル９５は、４行４列の行列状に１６個並んでおり、前述した各ミラー９４ａ、９４ｂ、９４ｃ、９４ｄの＋Ｚ軸方向側の励起光ＬＬの各光路に配置されている。したがって、ミラー９４ａ、９４ｂ、９４ｃ、９４ｄで反射した励起光ＬＬは、原子セル９５に入射する。各原子セル９５は、前述した第１実施形態の原子セル２１と同様に構成されている。

このような各原子セル９５の＋Ｚ軸方向側には、偏光分離器９６が設置されており、この偏光分離器９６には、原子セル９５を通過した励起光ＬＬが入射する。偏光分離器９６は、入射した励起光ＬＬを互いに直交する２つの偏光成分に分離する素子である。この偏光分離器９６としては、例えば、ウォラストンプリズムまたは偏光ビームスプリッターを用いることができる。

このような偏光分離器９６の＋Ｚ軸方向側には、光検出器９７が設置され、偏光分離器９６の−Ｙ軸方向側には、光検出器９８が設置されている。偏光分離器９６を通過した励起光ＬＬ（一方の偏光成分）は、光検出器９７に入射し、偏光分離器９６にて反射した励起光ＬＬ（他方の偏光成分）は、光検出器９８を入射する。光検出器９７、９８は、それぞれ、入射した励起光ＬＬの光量に応じた電流を出力する。この光検出器９７、９８は、それぞれ、非磁性の材料で構成されることが好ましい。これにより、光検出器９７、９８から磁場が発生して測定に影響を与えることを防止することができる。

パッケージ９１は、偏光板９２、ミラー９３ａ〜９３ｄ、９４ａ〜９４ｄ、複数のセンサー素子９０およびゲッター部材６を収納している。このパッケージ９１は、図示しないが、偏光板９２、ミラー９３ａ〜９３ｄ、９４ａ〜９４ｄ、複数のセンサー素子９０およびゲッター部材６が配置されているベース部と、ベース部上の部品を収納する内部空間Ｓ３をベース部とともに構成（区画形成）する蓋部と、を有している。

また、パッケージ９１の外表面のＸ軸方向の両面およびＹ軸方向の両面には、ヒーター９９が設置されている。ヒーター９９は、磁界を発生しない構造であることが好ましく、例えば、流路中に蒸気や熱風を通過させて加熱する方式のヒーターを用いることが好ましい。なお、原子セル９５の加熱方法としては、ヒーター９９を用いる方法に限らず、例えば、高周波電圧により原子セル９５を誘電加熱する方法をしてもよい。

以上説明したように構成された心磁計１０は、例えば、以下のようにして使用する。
使用に際しては、被検体が磁気センサー９に対して−Ｚ軸方向側に位置するように、磁気センサーを配置する。これにより、被検体が発する磁気ベクトルｍは、−Ｚ軸方向側から＋Ｚ軸方向側へ磁気センサー９の原子セル９５を通過する。

ここで、原子セル９５内のセシウムガス（セシウム原子）は、直線偏光になった励起光ＬＬが照射されることにより、励起され磁気モーメントの向きが揃えられている。この状態で、原子セル９５に磁気ベクトルｍが通過すると、セシウム原子の磁気モーメントが磁気ベクトルｍの磁場により歳差運動する。この歳差運動をラーモア歳差運動と称す。ラーモア歳差運動の大きさは磁気ベクトルｍの強さと正の相関を有している。また、ラーモア歳差運動は励起光ＬＬの偏向面を回転させる。ラーモア歳差運動の大きさと励起光ＬＬの偏向面の回転角の変化量とは正の相関を有する。したがって、磁気ベクトルｍの強さと励起光ＬＬの偏向面の回転角の変化量とは正の相関を有している。このような磁気センサー９は、磁気ベクトルｍのＺ軸方向に沿った第１方向ａの感度が高く、第１方向ａと直交する成分の感度が低くなっている。

光検出器９７、９８は、直交する２成分の直線偏光の強さを検出することにより、励起光ＬＬの偏向面の回転角を検出する。そして、励起光ＬＬの偏向面の回転角の変化から磁気センサー９は磁気ベクトルｍの強さを検出する。

以上説明したような心磁計１０によれば、長期にわたり、内部空間の真空度を高く維持し、特性を優れたものとすることができる。

なお、センサー素子９０の個数および配置は、前述したものに限定されず、例えば、３行以下でもよく５行以上でもよい。センサー素子９０の個数が多い程空間分解能を高くすることができる。

２．電子機器
以上説明したような発振器は、各種電子機器に組み込むことができる。このような発振器を備える電子機器は、優れた信頼性を有する。

以下、発振器を備える電子機器の一例について説明する。
図１２は、ＧＰＳ衛星を利用した測位システムに発振器を用いた場合の概略構成を示す図である。

図１２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
また、前述したような発振器は、各種移動体に組み込むことができる。このような発振器を備える移動体は、優れた信頼性を有する。

以下、移動体の一例について説明する。
図１３は、発振器を備える移動体（自動車）の構成を示す斜視図である。

図１３に示す移動体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。そして、原子発振器１からの発振信号に基づいて、例えば、図示しない制御部が動力源の駆動を制御する。

なお、本発明の電子機器は、前述したものに限定されず、例えば、スマートホン、タブレット端末、時計、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、地上デジタル放送、携帯電話基地局等に適用することができる。

以上、本発明の電子デバイス、量子干渉装置、原子発振器および電子機器について、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く、例えば、前述した実施形態の各部の構成は、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。

また、前述した実施形態におけるパッケージ内の構成は一例であり、これに限定されるものではなく、パッケージ内の各部品の構成は、適宜変更してもよい。

また、前述した実施形態では、本発明の電子デバイスを、量子干渉効果を利用した原子発振器、水晶発振器、心磁計（磁気センサー）にそれぞれ適用した場合を例に説明したが、気密封止したパッケージ内に機能部品を収納した電子デバイスであれば、これに限定されず、例えば、二重共鳴法を利用した原子発振器、水晶発振器以外の発振器等に適用することも可能である。

１‥‥原子発振器（電子デバイス）
１Ａ‥‥水晶発振器（電子デバイス）
２‥‥原子セルユニット
２Ａ‥‥ユニット
３‥‥パッケージ
３Ａ‥‥パッケージ
４‥‥支持部材
４Ａ‥‥支持部材
５‥‥制御部
６‥‥ゲッター部材
６Ａ‥‥ゲッター部材
７‥‥水晶振動子
８‥‥ＩＣチップ
９‥‥磁気センサー
１０‥‥心磁計（電子デバイス）
１１‥‥レーザー光源
１２‥‥光ファイバー
２１‥‥原子セル
２２‥‥光出射部
２４‥‥光検出部
２５‥‥ヒーター
２５Ａ‥‥ヒーター
２６‥‥温度センサー
２６Ａ‥‥温度センサー
２７‥‥コイル
２８‥‥基板
２８Ａ‥‥基板
２９‥‥接続部材
３０‥‥接着剤
３１‥‥基体
３２‥‥蓋体
３２Ａ‥‥蓋体
３３‥‥封止材
３４‥‥端子
４１‥‥脚部
４２‥‥連結部
４３‥‥柱部
５１‥‥励起光制御部
５２‥‥温度制御部
５３‥‥磁場制御部
６１‥‥発熱部
６２‥‥ゲッター材
６２Ａ‥‥ゲッター材
６３‥‥導電性端子
９０‥‥センサー素子
９１‥‥パッケージ
９２‥‥偏光板
９３ａ‥‥ミラー
９３ｂ‥‥ミラー
９３ｃ‥‥ミラー
９３ｄ‥‥ミラー
９４ａ‥‥ミラー
９４ｂ‥‥ミラー
９４ｃ‥‥ミラー
９４ｄ‥‥ミラー
９５‥‥原子セル
９６‥‥偏光分離器
９７‥‥光検出器
９８‥‥光検出器
９９‥‥ヒーター
１００‥‥測位システム
１２１‥‥光コネクター
２００‥‥ＧＰＳ衛星
２１１‥‥胴体部
２１２‥‥光透過部
２１３‥‥光透過部
２３１‥‥光学部品
２３２‥‥光学部品
２９１‥‥接続部材
２９２‥‥接続部材
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
３１１‥‥孔
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
４２１‥‥貫通孔
４２２‥‥貫通孔
５００‥‥ホットプレート
１５００‥‥移動体
１５０１‥‥車体
１５０２‥‥車輪
ａ‥‥第１方向
ＬＬ‥‥励起光
ｍ‥‥磁気ベクトル
Ｓ‥‥内部空間
Ｓ１‥‥内部空間
Ｓ２‥‥内部空間
Ｓ３‥‥内部空間

Claims (9)

1. 板状のベース部と、
   前記ベース部上に配置されている機能部品と、
   前記ベース部上に配置され、平面視での外形形状が長方形をなし、前記長方形の長辺に沿って配置され、前記機能部品を支持する２つの柱部と、平面視で前記柱部の外側に、前記長辺に沿って前記ベース部上に配置されている２つの脚部と、を有する支持部材と、
   前記機能部品および前記支持部材を収納している内部空間を前記ベース部とともに構成している蓋部と、
   前記内部空間にて前記ベース部との間に空隙を有して前記ベース部上に配置されているゲッター材と、
   前記内部空間にて前記ベース部との間に空隙を有して前記ゲッター材に積層されている発熱部と、
   を備え、
   前記ベース部は、前記ゲッター材が配置されている位置とは異なる位置に、前記ベース部の厚さ方向に貫通する孔を有し、
   前記孔は、封止材により気密的に塞がれており、
   隣り合う前記柱部と前記脚部との距離は、前記２つの前記柱部の間の距離よりも短く、
   前記ゲッター材は、平面視で、隣り合う前記柱部と前記脚部との間の前記支持部材と対向する位置に配置されていることを特徴とする電子デバイス。
2. 前記ゲッター材が２層あり、前記２層のゲッター材の間に前記発熱部がある請求項１に記載の電子デバイス。
3. 前記発熱部と前記ベース部とを接続している導電性端子を備える請求項１または２に記載の電子デバイス。
4. 前記発熱部は、前記導電性端子によって支持されている請求項３に記載の電子デバイス。
5. 前記機能部品の温度を調節する温度調節手段を備える請求項１ないし４のいずれか１項に記載の電子デバイス。
6. 請求項１ないし５のいずれか１項に記載の電子デバイスを備え、
   前記機能部品は、金属原子を収納している原子セル、前記金属原子に共鳴する光を出射する光源部、および、前記原子セルを通過した前記光を検出する受光部を有する原子セルユニットを含むことを特徴とする量子干渉装置。
7. 前記ベース部と前記原子セルとの間の距離よりも前記ベース部と前記発熱部との間の距離の方が小さい請求項６に記載の量子干渉装置。
8. 請求項６または７に記載の量子干渉装置を備えることを特徴とする原子発振器。
9. 請求項１ないし５のいずれか１項に記載の電子デバイスを備えることを特徴とする電子機器。

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