具有内部凝聚位点的高灵敏度蒸气室结构制造技术

本发明专利技术涉及具有内部凝聚位点的高灵敏度蒸气室结构。一种微制作式原子钟mfac或磁强计mfam蒸气室，其利用形成用于所述原子钟或所述磁强计的自凝聚硅蒸气室腔结构的方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及原子钟及磁强计，且更特定来说，涉及一种微制作式原子钟或磁强计以及一种形成用于原子钟或磁强计的自凝聚硅蒸气室腔结构的方法。
技术介绍
与其中频率是通过晶体的长度而确定且因此较易受温度变化影响的晶体振荡器相比，原子钟为在长时间周期内提供无以伦比的频率稳定性的振荡器，因为其共振频率是通过原子的能量跃迀而确定。通过实例方式，原子钟用于需要极其准确且稳定频率的各种系统中，例如用于双基地雷达、GPS(全球定位系统)及其它导航与定位系统，以及用于通信系统、蜂窝式电话系统及科学实验仪器中。在一种类型的原子钟中，用光能辐照含有例如铯(或铷)蒸气的活性介质的室，借以来自光源的光将蒸气的原子从接地状态抽运到较高状态，从所述较高状态，所述原子落到处于高于接地状态的超精细波长的状态。。以此方式，受控制的量的光传播穿过所述室且借助于光电检测器加以检查。例如激光二极管的光抽运构件可操作以将特定波长的光束透射穿过活性蒸气，所述活性蒸气经激发到较高状态。在将蒸气的原子抽运到较高状态中的光吸收是通过光电检测器感测，所述光电检测器提供与照射于检测器上的光成比例的输出信号。通过检查光电检测器的输出，控制构件提供各种控制信号以确保精确地控制所传播光的波长。在操作中，碱性金属沉积物具有在仅位于光电检测器下面的碱性室的顶部玻璃板的中心处凝聚的趋势，因此导致由于减少光透射所致的显著信号损失。需要减少或消除碱性室的顶部玻璃板的中心上的金属沉积物的方法。
技术实现思路
下文呈现经简化
技术实现思路
，以便提供对本专利技术的一或多个方面的基本理解。此
技术实现思路
并非本专利技术的扩展性概述，且既不打算识别本专利技术的关键或紧要元件，也不打算划定其范围。相反，本
技术实现思路
的主要目的为以简化形式呈现本专利技术的一些概念作为稍后所呈现的更详细说明的前言。根据本申请案的实施例，提供一种设备。所述设备包括:室结构，其由夹在顶部板与底部板之间的中心板构成；所述中心板具有顶部表面及底部表面且包含中心内部孔，所述中心内部孔完全延伸穿过所述板、在所述中心板的顶部表面与底部表面中间的腔的侧中具有锐角；所述顶部板及所述底部板对于在装置的操作期间穿过蒸气室结构的辐射是实质上光学透明的，所述顶部板及所述底部板各自具有顶部表面及底部表面；所述底部板的所述顶部表面接合到所述中心板的所述底部表面；加热器及传感器附接到所述底部板的底表面；所述顶部板的所述底部表面附接到所述中心板的所述顶部表面，此后光电检测器附接到顶部板的所述顶部表面；内部腔，其是由所述中心板中的所述内部孔在被用所述顶部板及所述底部板密封时形成，其中所述顶部板及所述底部板经配置以提供由弯曲表面内部壁构成的透明孔，所述弯曲表面内部壁界定顶部板与底部板的透镜部分以使经投射穿过所述内部腔的激光束准直；所述内部腔填充有铯或铷蒸气以及任何缓冲气体；及激光二极管，其经配置以提供激光来激发所述内部腔中的所述铯或铷蒸气。根据本申请案的另一实施例，提供一种形成设备的方法。形成设备的方法包括以下步骤:形成中心板，所述中心板包含完全延伸穿过所述板的中心内部孔，使用用以形成所述中心内部孔的一或多个湿式或干式蚀刻而使所述中心内部孔在所述中心板的顶部表面与底部表面中间的腔的侧中具有锐角；提供顶部板及底部板，其中所述顶部板及所述底部板是由硼硅酸钠玻璃构成且对于辐射是实质上光学透明的，其中所述顶部板及所述底部板经配置以提供由弯曲表面内部壁构成的透明孔，所述弯曲表面内部壁界定所述顶部板及所述底部板的透镜部分以使经投射穿过内部腔的激光束准直；通过用所述顶部板及所述底部板密封所述中心板的所述内部孔而在所述中心板中形成所述内部腔，其中对晶片的所述密封可通过利用压力、提高的温度及电场技术来引起元件之间的扩散及漂移驱动接合的众所周知的技术来实现；将加热器及传感器附接到所述底部板的底表面；将光电检测器附接到顶部板的所述顶部表面；用或者铯或者铷蒸气的碱性气体以及任何缓冲气体填充所述内部腔；及提供激光二极管，所述激光二极管经配置以提供激光来激发所述内部腔中的所述铯或铷蒸气；其中，所述中心板的顶部表面与底部表面中间的所述腔的所述侧中的锐角提供高能凝聚位点，因此使所述碱性气体在所述室的最冷部分，即所述顶部板的底部表面上的凝聚最小化。根据本专利技术申请案的第三实施例，提供一种操作设备室的方法。操作设备的所述方法包括以下步骤:提供蒸气室，所述蒸气室由以下各项构成:室结构，其由夹在顶部板与底部板之间的中心板构成，其中所述中心板具有顶部表面及底部表面且包含在所述蒸气室中形成内部腔的中心内部孔，其中中心内部孔在所述中心板的顶部表面与底部表面中间的腔的侧中具有锐角，所述顶部板及所述底部板是实质上透明的；其中所述顶部板及所述底部板经配置以提供由弯曲表面内部壁构成的透明孔，所述弯曲表面内部壁界定所述顶部板及所述底部板的透镜部分以使经投射穿过内部腔的激光准直；其中所述内部腔填充有或者铯或者铷蒸气的碱性气体以及任何缓冲气体；光电检测器，其附接到所述蒸气室的顶部；及激光二极管，其经配置以提供激光来激发所述内部腔中的所述铯或铷蒸气；使来自所述激光二极管的激光穿过所述蒸气室的所述内部腔以与所述内部腔内的所述碱性蒸气相互作用，借此激发所述碱性气体；及用所述光电检测器测量穿过所述内部腔的所述激光，其中来自所述光电检测器的信号被提供到时钟产生电路，所述时钟产生电路使用所述信号来产生时钟信号且还将信号提供到控制器，所述控制器控制所述激光二极管的操作且确保原子钟的闭环稳定化。【附图说明】图1(现有技术)是原子钟蒸气室的横截面图。图2是根据本专利技术的实施例形成的原子钟的平面图。图2A是图2在截面A-A处的横截面视图。在图式中，相同元件符号有时用于指定相同结构元件。还应了解，各图中的描述为示意性的且并不按比例。【具体实施方式】参考附图描述本专利技术。所述图未按比例绘制且仅提供其以图解说明本专利技术。下文参考用于图解说明的实例应用来描述本专利技术的几个方面。应理解，众多特定细节、关系及方法经陈述以提供对本专利技术的理解。然而，相关领域的技术人员将容易地认识到，可在不使用所述特定细节中的一或多者或者使用其它方法的情况下实践本专利技术。在其它实例中，未详细展示众所周知的结构或操作以避免使本专利技术模糊。本专利技术不限于动作或事件的所图解说明次序，因为一些动作可以不同次序发生及/或与其它动作或事件同时发生。此外，并非需要所有所图解说明的动作或事件来实施根据本专利技术的方法。原子频率标准或原子钟基本上由具有填充有活性蒸气(例如，铯或铷蒸气)的室101的封装组成。光学抽运构件(例如，激光二极管102)用于超小型完全便携式高度准确且极低功率原子钟。原子频率标准或原子钟还包含物理封装(未展示)。光学抽运构件(例如，激光二极管102)可操作以将特定波长的光束透射穿过包含于室101中的活性蒸气，所述活性蒸气经激发到较高状态。在将所述蒸气的原子抽运到较高状态中的光吸收由光电检测器109感测，所述光电检测器提供与照射于检测器上的光束成比例的输出信号。为在室101中产生所需蒸气压力，通过加热器103加热活性蒸气。借助加热器控制(未展示)的提供结合温度传感器104实现经精确控制的室温度(cell temperature)，所述温度传感器监视蒸气封套(vapor en本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种设备，其包括：室结构，其由夹在顶部板与底部板之间的中心板构成；所述中心板具有顶部表面及底部表面且包含中心内部孔，所述中心内部孔完全延伸穿过所述板、在所述中心板的顶部表面与底部表面中间的腔的侧中具有锐角；所述顶部板及所述底部板对于在装置的操作期间穿过蒸气室结构的辐射是实质上光学透明的，所述顶部板及所述底部板各自具有顶部表面及底部表面；所述底部板的所述顶部表面接合到所述中心板的所述底部表面；加热器及传感器附接到所述底部板的底表面；所述顶部板的所述底部表面附接到所述中心板的所述顶部表面，此后光电检测器附接到顶部板的所述顶部表面；内部腔，其是由所述中心板中的所述内部孔在被用所述顶部板及所述底部板密封时形成，其中所述顶部板及所述底部板经配置以提供由弯曲表面内部壁构成的透明孔，所述弯曲表面内部壁界定顶部板与底部板的透镜部分以使经投射穿过所述内部腔的激光束准直；所述内部腔填充有铯或铷蒸气以及任何缓冲气体；及激光二极管，其经配置以提供激光来激发所述内部腔中的所述铯或铷蒸气。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：罗兹贝·帕尔萨，威廉·弗伦奇，
申请(专利权)人：德州仪器公司，
类型：发明
国别省市：美国;US