一种碱金属原子气室制造技术

本实用新型专利技术涉及一种碱金属原子气室，包括单晶硅材料的原子气室方体，呈方形的原子气室方体设有铣削通孔，在开设有铣削通孔的原子气室方体端面上分别阳极键合连接有作为光学窗口的玻璃片，所述玻璃片围合封闭铣削通孔构成原子气体腔室，本实用新型专利技术采用单晶硅材料的碱金属原子气室，单晶硅材料具有良好的导热性，工作运行仅需较小的加热功率，其应用于磁力仪、原子钟、原子陀螺仪移动设备中能大幅度降低装置能耗，同时可降低电源重量和体积，在单晶硅材料通过高速铣削工艺开设的铣削通孔构成原子气体腔室，制造精度高、制造效率高、成本低，适用工业规模化生产，原子气室结构紧凑、尺寸小，并实现设备的轻量化、微型化和低能耗。微型化和低能耗。微型化和低能耗。

【技术实现步骤摘要】
一种碱金属原子气室


[0001]本技术涉及原子光学、原子钟
，尤其是一种碱金属原子气室。

技术介绍

[0002]随着量子技术和原子物理的快速发展，而碱金属原子气室是制造磁力仪、原子钟、原子陀螺仪的关键核心部件，目前，现有的都采用玻壳熔接、玻璃吹制、刻蚀、键合等技术制造出碱金属原子气室，其工序较多、精度低、尺寸大、制造效率低、成本高，不适用工业规模化生产，其次，因碱金属原子气室的工作运行温度一般为80～85
°
C，玻璃材质的导热性不好，需配套较大功率的加热器，其应用于磁力仪、原子钟、原子陀螺仪等移动设备中导致功率能耗较大，需匹配较大容量电池，不利于应用设备的小型化及轻量化，原子钟的低功耗和微型化已成为其应用的技术瓶颈。

技术实现思路

[0003]为了克服
技术介绍
中的技术问题，本技术提供了一种碱金属原子气室。
[0004]本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0005]一种碱金属原子气室，包括单晶硅材料的原子气室方体，呈方形的原子气室方体设有铣削通孔，在开设有铣削通孔的原子气室方体端面上分别阳极键合连接有作为光学窗口的玻璃片，所述玻璃片围合封闭铣削通孔构成原子气体腔室，在原子气室方体上未开设有铣削通孔的一个端面上开设有用于加注碱金属原子的加注孔，所述加注孔与铣削通孔连通。
[0006]进一步优选的，所述原子气室方体上，通过高速铣削开设的铣削通孔为一个或两个圆形孔，铣削通孔为两个圆形孔时，两个铣削通孔中心轴线垂直相交。两个相互垂直相交的铣削通孔形成的原子气室腔体可构成两个光学窗口通道，可实现双向激光照射，两个铣削通孔的中心轴线垂直相交更易提高铣削开孔精度，加工成型的原子气室整体尺寸小、结构紧凑，工作运行功耗更低。
[0007]优选的，所述铣削通孔位于原子气室方体的端面中心位置，便于提高铣削精度，原子气室整体尺寸小、结构紧凑。
[0008]优选的，铣削通孔为两个直径相同、垂直相交的圆形孔，构成两个相同口径光学窗口通道，便于提高铣削精度，原子气室整体尺寸小、结构紧凑。
[0009]优选的，通过高速铣削开设的加注孔中心轴线与铣削通孔中心轴线垂直相交，加注孔位于原子气室方体的端面中心位置，利于提高铣削开孔加工精度和加注管键合连接。
[0010]优选的，所述原子气室方体的表面粗糙度Ra值不大于0.002 μm，所述铣削通孔内表面的表面粗糙度Ra值不大于0.001μm，使其表面达到与玻璃片的键合要求，并提高光学窗口透光率。
[0011]优选的，所述玻璃片为无碱光学玻璃，实现光学窗口极高的透光率，无碱玻璃避免对碱金属原子工作产生不利影响。
[0012]优选的，所述原子气室方体为正方体，正方体实现原子气室尺寸小、结构紧凑。
[0013]优选的，所述原子气室方体的长、宽、高分别为2
×2×
2mm，所述铣削通孔直径为1.5 mm，所述加注孔直径为0.8 mm，所述玻璃片厚度为0.2 mm。正方体利于铣削加工，原子气室结构更为紧凑，实现轻量化和微型化，并可大大降低其工作能耗，解决了原子钟的低功耗和微型化的技术瓶颈。
[0014]优选的，所述加注孔上连接有加注管，用于加注碱金属原子。
[0015]优选的，所述加注孔上阳极键合连接有加注管，所述注管为玻璃管。
[0016]实施过程，本碱金属原子气室采用单晶硅材料制备碱金属原子气室，具体步骤如下：
[0017]A、开孔：在单晶硅材料的单晶硅板上，采用高速铣削工艺开设出铣削通孔；
[0018]B、切割：沿开设的铣削通孔周边切割单晶硅板，切割为方形的原子气室方体；
[0019]C、开设加注孔：在原子气室方体上未开设有铣削通孔的一个端面上通过高速铣削工艺开设用于碱金属原子加注的加注孔，所述加注孔与铣削通孔连通；
[0020]D、研磨抛光：对开孔后的原子气室方体表面和铣削通孔内表面进行研磨、抛光处理；
[0021]E、清洗：将研磨抛光后的原子气室方体进行去离子水超声波清洗；
[0022]F、键合封闭：采用与开设有铣削通孔的原子气室方体端面尺寸一致的玻璃片，与开设有铣削通孔的原子气室方体端面进行阳极键合，封闭的原子气室方体的铣削通孔构成原子气体腔室，相对端面的玻璃片形成光学窗口；
[0023]G、在所述加注孔上阳极键合连接加注管，完成碱金属原子气室的制备。
[0024]本技术的有益效果是：本技术采用单晶硅材料的碱金属原子气室，单晶硅材料具有良好的导热性，工作运行仅需较小的加热功率，其应用于磁力仪、原子钟、原子陀螺仪移动设备中能大幅度降低装置能耗，同时可降低电源重量和体积，在单晶硅材料通过高速铣削开设的铣削通孔构成原子气体腔室，高速铣削开设的铣削通孔的制造精度高、开孔直径小、表面光洁度高、制造效率高、成本低，适用工业规模化生产，原子气室结构紧凑、尺寸小，并实现设备的轻量化、微型化和低能耗。
[0025]在原子气室方体可开设两个铣削通孔，两个相互垂直的铣削通孔成型的原子气室腔体可形成两个光学窗口通道，可实现双向激光照射，两个铣削通孔的中心轴线垂直相交更易提高铣削开孔精度，加工成型的原子气室整体尺寸小、结构紧凑，工作运行功耗低。
[0026]本技术采用单晶硅材料开设铣削通孔，玻璃片阳极键合封闭，单晶硅材料与玻璃之间具有较好的键合特性，可大大提高了原子气室制造效率和制造精度、降低成本，适合工业化规模化生产，本原子气室结构紧凑，并实现微型化和轻量化，大大降低其工作能耗；并可进一步实现其应用的设备的低功耗、小型化和轻量化，解决了原子钟的低功耗和微型化的技术瓶颈，对数字通信、航空航天、导航定位的技术发展具有重大意义。
附图说明
[0027]图1是本技术实施例1铣削通孔示意图；
[0028]图2是本技术实施例1的原子气室方体结构示意图；
[0029]图3是本技术实施例1的原子气室方体与玻璃片键合示意图；
[0030]图4是本技术实施例1的原子气室方体封闭后结构示意图；
[0031]图5是本技术实施例1的原子气室方体连接加注管示意图；
[0032]图6是本技术实施例2铣削通孔示意图；
[0033]图7是本技术实施例2的原子气室方体结构示意图；
[0034]图8是本技术实施例2的原子气室方体与玻璃片键合示意图；
[0035]图9是本技术实施例2的原子气室方体封闭后结构示意图；
[0036]图10是本技术实施例2的原子气室方体连接加注管示意图。
[0037]图中零部件及编号：
[0038]1‑
原子气室方体；2
‑
铣削通孔；3
‑
玻璃片；4
‑
单晶硅板；5
‑
加注孔；6
‑
加注管。
具体实施方式
[0039]以下实施例用于说明本技术的一种碱本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碱金属原子气室，其特征在于，包括单晶硅材料的原子气室方体，呈方形的原子气室方体设有铣削通孔，在开设有铣削通孔的原子气室方体端面上分别阳极键合连接有作为光学窗口的玻璃片，所述玻璃片围合封闭铣削通孔构成原子气体腔室，在原子气室方体上未开设有铣削通孔的一个端面上开设有用于加注碱金属原子的加注孔，所述加注孔与铣削通孔连通。2.根据权利要求1所述的一种碱金属原子气室，其特征在于，所述原子气室方体通过高速铣削开设的铣削通孔为一个或两个圆形孔，铣削通孔为两个圆形孔时，两个铣削通孔中心轴线垂直相交。3.根据权利要求2所述的一种碱金属原子气室，其特征在于，所述铣削通孔位于原子气室方体端面中心位置。4.根据权利要求3所述的一种碱金属原子气室，其特征在于，通过高速铣削开设的加注孔中心轴线与铣削...

【专利技术属性】
技术研发人员：付涛，付家铭，
申请(专利权)人：付涛，
类型：新型
国别省市：