Brevet FR3038892A1 (20170120)
REVENDICATIONS1. Cellule (2) à gaz, destinée notamment à être incluse dans un capteur atomique (1) tel qu'une horloge 5 atomique, un magnétomètre atomique ou un gyromètre atomique, en étant associée d'une part, à au moins un laser (3) d'émission d'un faisceau laser (5) extérieur entrant impactant la cellule et, d'autre part, à un photodétecteur de réception (4) d'un faisceau laser extérieur sortant de 10 la cellule, le faisceau laser ayant pénétré la cellule, la cellule comprenant une cavité optique (11) munie d'au moins une fenêtre optique (9) et apte à être emplie d'un gaz, la cellule étant caractérisée en ce qu'elle comprend en outre 15 - une cuvette de scellement (13) comportant o une embouchure de cavité (14) adaptée pour permettre un passage de gaz entre la cuvette de scellement (13) et la cavité optique (11), o une embouchure de canal (15) conçue pour 20 permettre une arrivée de gaz dans la cuvette de scellement (13) par un canal d'arrivée de gaz (17), et o un accès de scellage (16), et - une membrane (18) fermant hermétiquement l'accès de scellage de la cuvette de scellement, 25 et en ce que la membrane (18) est apte à être déformée plastiquement par chauffage pour venir fermer hermétiquement au moins l'une parmi l'embouchure de cavité (14) et l'embouchure de canal (15), de sorte à séparer hermétiquement la cavité optique (11) du canal d'arrivée de 30 gaz (17).\n<CLM>\1\tCellule selon la revendication 1, comprenant en outre un dispositif de chauffe (23) en contact avec la membrane (18), notamment un élément résistif apte à être 35 parcouru par un courant électrique ou une couche d'un 3038892 35 matériau absorbant pour au moins une longueur d'onde lumineuse qui n'est pas sensiblement absorbée par la membrane.\n<CLM>\1\tCellule selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, comprenant un ensemble multicouche (6) comportant, d'une part, une plaquette - ou wafer - conformable (7) conformée en creux pour présenter un évidement (25) 10 débouchant en au moins une ouverture (25a), ledit évidement étant apte à être empli d'un gaz, et, d'autre part, au moins une plaquette - ou wafer - en verre (8) fermant hermétiquement ladite ouverture (25a) de l'évidement (25) pour former la cavité optique (11) munie 15 d'au moins une fenêtre optique (9), la plaquette - ou wafer - en verre (8) et la plaquette - ou wafer - conformée (7) en creux étant disposées en regard l'une de l'autre et scellées l'une à l'autre, en particulier par soudure anodique. 20\n<CLM>\1\tCellule selon la revendication 3, dans laquelle la membrane (18) est une portion de la plaquette - ou wafer - en verre (8), et en particulier dans laquelle la fenêtre optique (9) et la membrane (18) sont formées par 25 deux portions écartées l'une de l'autre d'une seule et même plaquette - ou wafer - en verre (8).\n<CLM>\1\tCellule selon l'une quelconque des revendications 3 et 4, dans laquelle la plaquette - ou 30 wafer - conformable (7) est conformée en creux pour présenter un deuxième évidement (26), formant la cuvette de scellement (13), et débouchant en au moins une deuxième ouverture (26a), formant l'accès de scellage (16). 35\n<CLM>\1\tCellule selon l'une quelconque des 3038892 36 revendications 3 et 4, dans laquelle la cuvette de scellement (13) et la membrane (18) sont formées dans la plaquette - ou wafer - en verre (8), en particulier dans laquelle la plaquette - ou wafer - en verre comporte au 5 moins une première sous-couche en verre (27a) et une deuxième sous-couche en verre (27b) superposées et solidarisées, la cuvette de scellement (13) étant formée dans la première sous-couche en verre, la membrane (18) étant formée dans la deuxième sous-couche en verre.\n<CLM>\1\tCellule selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, dans laquelle le canal d'arrivée de gaz (17) est formé dans l'une au moins de la plaquette - ou wafer - conformable (7) et de la plaquette - ou wafer - en verre (8), de sorte à traverser sensiblement la totalité d'une épaisseur de ladite plaquette - ou wafer -, de manière sensiblement perpendiculaire à un plan d'extension de ladite plaquette - ou wafer.\n<CLM>\1\tCellule selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans laquelle la membrane (18) est en verre, et en particulier est une portion amincie d'une plaquette - ou wafer - en verre (8).\n<CLM>\1\tCellule selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans laquelle la cuvette de scellement (13) comporte une zone de scellage (28) entourant l'embouchure de canal (15), sensiblement plane et parallèle à la membrane non déformée, et conçue pour venir former un contact hermétique avec la membrane déformée plastiquement par chauffage de sorte à séparer hermétiquement la cavité optique (11) du canal d'arrivée de gaz (17).\n<CLM>\1\tCellule selon la revendication 9, dans laquelle 3038892 37 une distance entre la membrane (18) non déformée plastiquement et la zone de scellage (28) - mesurée perpendiculairement à ladite membrane non déformée plastiquement et ladite zone de scellage - est inférieure à 5 une centaine de microns.\n<CLM>\1\tCellule selon l'une quelconque des revendications 9 et 10, dans laquelle un diamètre de la zone de scellage (28) de la cuvette de scellement (13) est 10 supérieur à trois fois ladite distance entre la membrane (18) non déformée plastiquement et la zone de scellage (28).\n<CLM>\1\tCellule selon l'une quelconque des 15 revendications 1 à 11, dans laquelle une épaisseur de la membrane (18) est inférieure à 500 microns, de préférence inférieure à 100 microns. 13.Cellule selon l'une quelconque des 20 revendications 1 à 12, qui comprend une source d'un gaz (19, 19a) reliée au canal d'arrivée de gaz (17) et adaptée pour emplir la cavité optique (11) avec un gaz par l'intermédiaire du canal d'arrivée de gaz (17) et de la cuvette de scellement (13), au moyen de l'embouchure de 25 cavité (14) et de l'embouchure de canal (15).\n<CLM>\1\tCellule selon la revendication 13, dans laquelle la source comprend une cavité source (19) reliée au canal d'arrivée de gaz (17) et un dispenseur (19a) de 30 métal alcalin reçu dans la cavité source et adapté pour générer une vapeur alcaline par chauffage.\n<CLM>\1\tCellule selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, qui comprend, outre la cavité 35 optique (11), une cavité additionnelle (29) emplie d'un gaz 3038892 38 additionnel, adjacente à et séparée de la cavité optique (11) par une paroi (30) conçue pour être percée et permettre un mélange dudit gaz additionnel avec un gaz contenu dans la cavité optique. 5\n<CLM>\1\tCellule selon la revendication 15, dans laquelle la paroi (30) de la cavité additionnelle (29) est apte à être percée par une action sans contact exogène à la cellule (2), notamment par une interaction avec la paroi 10 d'un faisceau laser impulsionnel, d'un faisceau laser continu ou d'une décharge électrique.\n<CLM>\1\tCellule selon l'une quelconque des revendications 1 à 16, dans laquelle la cavité optique (11) 15 est emplie d'un gaz, et dans laquelle la membrane (18) est dans un état déformé plastiquement dans lequel la membrane (18) ferme hermétiquement au moins l'une parmi l'embouchure de cavité (14) et l'embouchure de canal (15), en séparant hermétiquement la cavité optique (11) du canal d'arrivée de 20 gaz (17).\n<CLM>\1\tEnsemble de cellules comportant une pluralité de cellules selon l'une quelconque des revendications 1 à 17, dont les canaux d'arrivée de gaz (17) sont reliés à une 25 unique source de gaz (19), en particulier dans lequel ladite pluralité de cellules (2) forme un ensemble (20) solidaire et rigide adapté pour être découpé de sorte à séparer les cellules (2) les unes des autres. 30\n<CLM>\1\tProcédé d'emplissage de gaz d'une cellule (2), dans lequel : - on dispose d'une cellule (2) selon l'une des revendications 1 à 17 ou d'un ensemble de cellules (20) selon la revendication 18, 35 - on dispose d'une source (19, 19a) d'un gaz reliée 3038892 39 au canal d'arrivée de gaz (17) de la cellule ou de l'ensemble de cellules, - on emplit la cavité optique (11) avec le gaz de la source par l'intermédiaire du canal d'arrivée de gaz 5 (17) et de la cuvette de scellement (13), au moyen de l'embouchure de cavité (14) et de l'embouchure de canal (15), et - on déforme plastiquement par chauffage la membrane (18) pour venir fermer hermétiquement au moins 10 l'une parmi l'embouchure de cavité (14) et l'embouchure de canal (15), de sorte à séparer hermétiquement la cavité optique (11) du canal d'arrivée de gaz (17).\n<CLM>\1\tProcédé d'emplissage de gaz selon la 15 revendication 19, dans lequel on déforme plastiquement la membrane (18) par chauffage au moyen d'un laser dirigé sur la membrane.\n<CLM>\1\tProcédé d'emplissage de gaz selon la 20 revendication 19, dans lequel on déforme plastiquement la membrane (18) par chauffage en faisant circuler un courant électrique dans un élément résistif (23) en contact avec la membrane. 25\n<CLM>\1\tProcédé d'emplissage de gaz selon l'une quelconque des revendications 19 à 21, dans lequel la source est un dispenseur (19a) de métal alcalin reçu dans une cavité source (19) reliée au canal d'arrivée de gaz (17) de la cellule ou de l'ensemble de cellules, et dans 30 lequel on emplit la cavité optique (11) en chauffant ledit dispenseur.\n<CLM>\1\tProcédé d'emplissage de gaz selon l'une quelconque des revendications 19 à 22, dans lequel, après 35 avoir déformé plastiquement la membrane (18) pour séparer 3038892 hermétiquement la cavité optique du canal d'arrivée de gaz, on sépare la cellule (2) de la source de gaz.\n<CLM>\1\tProcédé d'emplissage de gaz selon l'une 5 quelconque des revendications 19 à 23, dans lequel, après avoir déformé plastiquement la membrane (18) pour séparer hermétiquement la cavité optique (11) du canal d'arrivée de gaz (17), on perce une paroi (30) séparant de la cavité optique (11) une cavité additionnelle (29) emplie d'un gaz 10 additionnel, de sorte à mélanger ledit gaz additionnel avec un gaz contenu dans la cavité optique.\n<CLM>\1\tProcédé de mise sous vide d'une cellule, dans lequel : 15 - on dispose d'une cellule (2) selon l'une des revendications 1 à 17 ou d'un ensemble de cellules (20) selon la revendication 18, - on dispose d'une station de pompage (31) reliée au canal d'arrivée de gaz (17) de la cellule ou de 20 l'ensemble de cellules, - on actionne la station de pompage (31) pour aspirer un gaz contenu dans la cavité optique (11) par l'intermédiaire du canal d'arrivée de gaz (17) et de la cuvette de scellement (13), au moyen de l'embouchure de 25 cavité (14) et de l'embouchure de canal (15), et - on déforme plastiquement par chauffage la membrane (18) pour venir fermer hermétiquement au moins l'une parmi l'embouchure de cavité (14) et l'embouchure de canal (15), de sorte à séparer hermétiquement la cavité 30 optique (11) du canal d'arrivée de gaz (17).\n<CLM>\1\tProcédé de fabrication d'une cellule selon l'une des revendications 1 à 17 dans lequel - on dispose d'une plaquette - ou wafer - 35 conformable (7) et d'au moins au moins une plaquette - ou 3038892 41 wafer - en verre (8), - on conforme en creux la plaquette - ou wafer conformable, en particulier on la grave, pour former un évidement (25) débouchant en au moins une ouverture (25a), 5 - on conforme au moins l'une parmi la plaquette - ou wafer - conformable (7) et la plaquette - ou wafer - en verre (8), en particulier on la grave, de sorte à former un canal d'arrivée de gaz (17) et une cuvette de scellement (13) comportant 10 o une embouchure de cavité (14) adaptée pour permettre un passage de gaz entre la cuvette de scellement (13) et la cavité optique (11), o une embouchure de canal (15) conçue pour permettre une arrivée de gaz dans la cuvette de 15 scellement (13) par le canal d'arrivée de gaz (17), et o un accès de scellage (16), - on forme un ensemble multicouche (6) comportant la plaquette - ou wafer - conformable (7) et ladite au moins au moins une plaquette - ou wafer - en verre (8) de 20 sorte que o on ferme hermétiquement l'ouverture (25a) de l'évidement (25) pour former une cavité optique (11) munie d'au moins une fenêtre optique (9) et apte à être emplie d'un gaz, et 25 o on ferme hermétiquement l'accès de scellage (16) avec une membrane (18) apte à être déformée plastiquement par chauffage pour venir fermer hermétiquement au moins l'une parmi l'embouchure de cavité (14) et l'embouchure de canal (15), de sorte à séparer hermétiquement la cavité 30 optique (11) du canal d'arrivée de gaz (17). 27.Capteur atomique (1) comprenant une cellule (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 17, associée, de façon compacte, d'une part, à un laser (3) d'émission 35 d'un faisceau laser (5) extérieur entrant impactant la 3038892 42 cellule et, d'autre part, à un photodétecteur de réception (4) d'un faisceau laser extérieur sortant de la cellule.