(57)【要約】【課題】損傷しても周囲への悪影響が少ない原子セルを提供すること、また、この原子セルを備える原子発振器、電子機器および移動体を提供すること。【解決手段】アルカリ金属が封入されている内部空間の内外を隔てて設けられ、液体状または固体状の前記アルカリ金属が接触している第１部分と、前記第１部分とは離れている位置に前記内部空間の内外を隔てて設けられ、前記第１部分よりも脆弱な第２部分と、を有することを特徴とする原子セル。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルカリ金属が封入される収容室を構成する壁を含み、
前記壁は、
液体または固体の前記アルカリ金属が接触している第１部分と、
前記第１部分とは異なる位置にある、前記第１部分よりも機械的強度が低い第２部分と、
を含む、原子セル。
【請求項２】
前記収容室を、気体状の前記アルカリ金属を収容する第１室と、前記液体状または固体状のアルカリ金属を収容する第２室と、に区画する隔壁を含む、
請求項１に記載の原子セル。
【請求項３】
前記隔壁の一部は、前記第１室と前記第２室とを接続する連通部を含み、
前記第２部分は、前記第２室を構成する前記壁に含まれ、
前記連通部の気体のコンダクタンスが前記第２室の気体のコンダクタンスよりも大きい、
請求項２に記載の原子セル。
【請求項４】
前記第２部分は、前記第１室を構成する前記壁に含まれる、
請求項２に記載の原子セル。
【請求項５】
前記第２部分の厚さは、前記第１部分の厚さよりも薄い、
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の原子セル。
【請求項６】
前記第２部分は、前記収容室とは反対側に向けて突出し、かつ、中空である、
請求項１ないし５のいずれか１項に記載の原子セル。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の原子セルを含む、原子発振器。
【請求項８】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の原子セルを含む、電子機器。
【請求項９】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の原子セルを含む、移動体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子セル、原子発振器、電子機器および移動体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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（例えば、特許文献１参照）。原子発振器の動作原理は、一般に、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。
【０００３】
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または固体となる。例えば、特許文献１に記載のガスセルでは、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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２０５８７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載のガスセルでは、液体状または固体状のアルカリ金属が析出している部分が凹部であるため、強度が他の部分に比べて弱く、当該凹部が損傷しやすい。アルカリ金属は反応性に富むため、アルカリ金属の密度が高い当該凹部が損傷してガスセル内に外気が流入すると、外気中の水分や酸素等と急激に反応し、発熱等によって周囲の部品にも損傷を与えてしまう等、原子セルや原子セルを搭載した装置の取り扱いが容易ではない場合がある。
【０００６】
本発明の目的は、損傷しても比較的取扱いが容易な原子セルを提供すること、また、この原子セルを備える原子発振器、電子機器および移動体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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、以下の適用例又は形態として実現することが可能である。
【０００８】
本適用例の原子セルは、アルカリ金属が封入される収容室を構成する壁を含み、前記壁は、液体または固体の前記アルカリ金属が接触している第１部分と、前記第１部分とは異なる位置にある、前記第１部分よりも機械的強度が低い第２部分と、を含む。
【０００９】
このような原子セルによれば、液体状または固体状のアルカリ金属が接触している第１部分とは異なる、第１部分よりも脆弱な（機械的強度が低い）第２部分が設けられているため、原子セルが何らかの原因で破損に至るとしても、第１部分よりも第２部分を優先的に破損させやすい。そのため、外気中の水や酸素が液体状または固体状のアルカリ金属と接触し急激に反応することを低減することができる。そのため、損傷しても周囲への悪影響が少ないので、第１部分が破損しやすい原子セルと比較して取扱いが容易な原子セルを提供することができる。
【００１０】
本適用例の原子セルでは、前記収容室を、気体状の前記アルカリ金属を収容する第１室と、前記液体状または固体状のアルカリ金属を収容する第２室と、に区画する隔壁を含むことが好ましい。
【００１１】
これにより、液体状または固体状のアルカリ金属を原子セル内の第２室に留めておくことが容易となる。そのため、第２部分の設計が容易となる。
【００１２】
本適用例の原子セルでは、前記隔壁の一部は、前記第１室と前記第２室とを接続する連通部を含み、前記第２部分は、前記第２室を構成する前記壁に含まれ、前記連通部の気体のコンダクタンスが前記第２室の気体のコンダクタンスよりも大きいことが好ましい。
【００１３】
これにより、第２部分が損傷したとき、第２室よりも連通部へ外気が流れやすくなる。従って、第２室よりもアルカリ金属の密度が低く反応が相対的に穏やかな第１室へ、連通部を介して外気を流れやすくすることができる。
【００１４】
本適用例の原子セルでは、前記第２部分は、前記第１室を構成する前記壁に含まれることが好ましい。
【００１５】
これにより、第２部分が損傷したとき、外気を第２室よりも先に第１室に流すことができる。
【００１６】
本適用例の原子セルでは、前記第２部分の厚さは、前記第１部分の厚さよりも薄いことが好ましい。
【００１７】
これにより、比較的簡単な構成で、第２部分を第１部分よりも脆弱にすることができる。
【００１８】
本適用例の原子セルでは、前記第２部分は、前記収容室とは反対側に向けて突出し、かつ、中空であることが好ましい。
【００１９】
これにより、比較的簡単な構成で、第２部分を第１部分よりも脆弱にすることができる。例えば、アルカリ金属を内部空間に導入するための導入部を利用して第２部分を形成することができる。
【００２０】
本適用例の原子発振器は、本適用例の原子セルを備える。
このような原子発振器によれば、原子セルが損傷しても、その周囲への悪影響を少なくすることができる。そのため、例えば、原子セルが損傷した場合に交換する部品が少なくて済んだり、修理や点検等の際の原子発振器の取り扱いが容易になったりするので、原子発振器のメンテナンスを簡単化することができる。
【００２１】
本適用例の電子機器は、本適用例の原子セルを備える。
このような電子機器によれば、原子セルが損傷しても、その周囲への悪影響を少なくすることができ、そのため、電子機器のメンテナンスを簡単化することができる。
【００２２】
本適用例の移動体は、本適用例の原子セルを備える。
このような移動体によれば、原子セルが損傷しても、その周囲への悪影響を少なくすることができ、そのため、移動体のメンテナンスを簡単化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第１実施形態に係る原子発振器を示す概略図である。
【図２】図１に示す原子発振器が備える原子セルの断面図である。
【図３】図２中のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】図２に示す原子セルが損傷した状態を示す断面図である。
【図５】図２に示す原子セルの製造方法におけるアルカリ金属導入工程を説明するための図である。
【図６】図２に示す原子セルの製造方法における封止工程を説明するための図である。
【図７】第２実施形態に係る原子セルを示す断面図である。
【図８】第３実施形態に係る原子セルを示す断面図である。
【図９】ＧＰＳ衛星を利用した測位システムに電子デバイスを用いた場合の実施形態を示す図である。
【図１０】移動体の実施形態（自動車）を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の原子セル、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。
【００２５】
１．原子発振器
まず、本発明の原子発振器、すなわち、本発明の原子セルを備える原子発振器について説明する。
【００２６】
＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態に係る原子発振器を示す概略図である。
【００２７】
図１に示す原子発振器１０は、アルカリ金属原子に対して特定の異なる波長の２つの共鳴光を同時に照射したときに当該２つの共鳴光がアルカリ金属に吸収されずに透過する現象が生じる量子干渉効果（ＣＰＴ：Coherent Population Trapping）を利用した原子発振器である。なお、この量子干渉効果による現象は、電磁誘起透明化（ＥＩＴ：Electromagnetically Induced Transparency）現象とも言う。
【００２８】
この原子発振器１０は、図１に示すように、パッケージ部２０（電子デバイス）と、パッケージ部２０を制御する制御部２１と、を有する。ここで、パッケージ部２０は、原子セル１と、光源２２と、光学部品２３１、２３２（光学系２３）と、光検出部２４と、ヒーター２５と、温度センサー２６と、コイル２７と、を有し、これらが、図示しないパッケージ内に収納されている。また、制御部２１は、光源制御部２１１と、温度制御部２１２と、磁場制御部２１３と、を有する。まず、以下、原子発振器１０の概略を説明する。
【００２９】
この原子発振器１０では、光源２２が光ＬＬを光軸ａに沿って光学部品２３１、２３２を介して原子セル１に照射し、原子セル１を透過した光ＬＬを光検出部２４が検出する。ここで、光源２２としては、前述したような共鳴光対を含む光ＬＬ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の発光素子を用いることができる。また、光検出部２４としては、上述したような光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、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。
【００３０】
原子セル１は光透過性を有し、原子セル１内には、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、互いに異なる２つの基底準位と励起準位とからなる３準位系のエネルギー準位を有する。また、原子セル１内のアルカリ金属は、ヒーター２５により加熱され、ガス状態となっている。ヒーター２５としては、例えば、通電により発熱する発熱抵抗体を有する各種ヒーターを用いることができる。また、原子セル１内のアルカリ金属は、コイル２７から所望の方向の磁場が印加され、ゼーマン分裂している。コイル２７は、例えば、ソレノイド型を構成するように原子セル１の外周に沿って巻回して設けられたコイルで構成されているか、または、ヘルムホルツ型を構成するように原子セル１を介して対向して設けられた１対のコイルで構成されている。
【００３１】
光源２２から出射された光ＬＬは、周波数の異なる２種の光を含んでいる。これら２種の光は、周波数差が原子セル１内のアルカリ金属の２つの基底準位間のエネルギー差に相当する周波数に一致する共鳴光対となったとき、ＥＩＴ現象を生じさせる。
【００３２】
光源制御部２１１は、光検出部２４の検出結果に基づいて、ＥＩＴ現象を生じさせるように、前述した光源２２から出射される光ＬＬに含まれる２種の光の周波数を制御する。また、光源制御部２１１は、光検出部２４の検出結果に応じて、発振周波数が制御される電圧制御型水晶発振器（図示せず）を備えている。そして、この電圧制御型水晶発振器（ＶＣＸＯ）の出力信号は、原子発振器１０のクロック信号として出力される。
【００３３】
また、温度制御部２１２は、温度センサー２６の検出結果に基づいて、光源２２が設定温度となるようにヒーター２５の駆動を制御する。これに伴って、原子セル１内も所望温度に制御される。また、磁場制御部２１３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。
【００３４】
このような制御部２１は、例えば、中央処理装置、メモリー、インターフェイス回路および発振器等を含んで構成されている。なお、制御部２１がパッケージ部２０に設けられていてもよい。
以上、原子発振器１０の概略を説明した。以下、原子セル１について詳述する。
【００３５】
（原子セル）
図２は、図１に示す原子発振器が備える原子セルの断面図である。図３は、図２中のＡ−Ａ線断面図である。図４は、図２に示す原子セルが損傷した状態を示す断面図である。なお、本明細書では、説明の便宜上、原子セルの光ＬＬが入射する側を「下」、原子セルの光ＬＬが出射する側を「上」という。例えば、図２および図４では、図の上下（文字の向きを基準とした上下方向）と原子セルの上下は一致している。
【００３６】
図２および図３に示す原子セル１は、胴体部１１と、胴体部１１を上下に挟んで設けられた１対の窓部１３および１２と、胴体部１１から突出している封止部１４（第２部分）と、を有し、これらが、アルカリ金属が封入されている収容室Ｓを区画形成している。言い換えると、胴体部１１、窓部１２、および窓部１３は、収容室Ｓ（チャンバー）を構成する壁である。
【００３７】
胴体部１１には、図２中上下方向に貫通して胴体部１１の上面および下面に開口している２つの貫通孔１１１、１１２と、胴体部１１の上面に形成されている２つの溝１１３、１１４（凹部）と、を有する。ここで、溝１１３は、貫通孔１１１、１１２のそれぞれの内壁面の上端部に開放し、貫通孔１１１と貫通孔１１２とを連通させている。溝１１４は、貫通孔１１２の内壁面および胴体部１１の外表面のそれぞれの上端部に開放し、貫通孔１１２と胴体部１１の外部（中空部１４１）とを連通させている。
【００３８】
ここで、図３に示すように、貫通孔１１１、１１２の横断面（光軸ａを法線とする面での切断面）は、それぞれ、円形をなしており、前者の直径は、後者の直径よりも大きく設定されている。なお、貫通孔１１１、１１２の横断面形状は、円形に限定されず、例えば、四角形、五角形等の多角形、楕円形等であってもよい。
【００３９】
このような胴体部１１の下面には、窓部１２が接合され、一方、胴体部１１の上面には、窓部１３が接合されている。これにより、貫通孔１１１、１１２の下端側開口が窓部１２により封鎖されるとともに、貫通孔１１１、１１２の上端側開口および溝１１３、１１４の上側開口が窓部１３により封鎖されている。言い換えると、胴体部１１の貫通孔１１１、窓部１２、１３、および隔壁１１７によって第１室が構成されており、胴体部１１の貫通孔１１２、窓部１２、１３、および隔壁１１７によって第２室が構成されている。さらに言い換えると、ガスセル１の収容室Ｓは、隔壁１１７によって第１室と第２室とに区画されている。各窓部１２、１３は、それぞれ、板状をなし、前述した光源２２からの光ＬＬに対する透過性を有している。ここで、一方の窓部１２は、収容室Ｓ内へ光ＬＬが入射する入射側窓部であり、他方の窓部１３は、収容室Ｓ内から光ＬＬが出射する出射側窓部である。したがって、窓部１２、１３は、光透過性を有する材料、例えば、テンパックス（登録商標）、石英ガラス等のガラス材料で構成されている。
【００４０】
また、胴体部１１の側面には、溝１１４の一端（貫通孔１１２とは反対側の端）を塞ぐように封止部１４が設けられている。この封止部１４は、中空部１４１を有する一端が閉じた筒状（カップ状）をなし、その開口端部において中空部１４１が溝１１４に連通している。ここで、封止部１４の厚さｔ３は、液体状または固体状のアルカリ金属Ｍが接触している部分１５（第１部分）の厚さ、すなわち、胴体部１１の厚さｔ１および窓部１２（１３）の厚さｔ２のそれぞれよりも薄い。これにより、封止部１４を部分１５よりも脆弱にすることができる。ｔ３／ｔ１またはｔ３／ｔ２は、それぞれ、特に限定されないが、０．２以上０．８以下であることが好ましい。これにより、原子セル１の必要な機械的強度を実現しつつ、封止部１４を他の部分よりも脆弱なものとする（機械的強度を低くする）ことができる。
【００４１】
なお、「液体または固体のアルカリ金属Ｍが接触している部分」は、原子セル１の通常の使用状態（例えば、原子発振器１０の動作が保証されている使用状態）における原子セル１の設置姿勢において、液体または固体のアルカリ金属Ｍが接触する壁の部分である。また、本明細書における壁の「厚さ」は、壁の２つの面（内部空間に面する面と、当該面とは反対側の面）に垂直な方向における、当該２つの面の間の長さである。また、壁のある部分の厚さとは、当該部分のうち最も厚さが小さい部分の厚さである。また、本明細書における原子セル１の各部の「機械的強度」は、原子セル１に衝撃を与えた場合の当該各部の破損しにくさの度合い、または当該度合いの指標とすることができる物理パラメータを意味する。例えば、原子セル１の材料がガラスである場合、各部の割れにくさを意味する。
【００４２】
このような封止部１４は、後述するように、一端が溝１１４に連通している筒状の部材の途中を溶融して切断することで形成される（図５、図６参照）。なお、当該筒状の部材１４０は、原子セル１を製造する際に、切断前に、収容室Ｓ内にアルカリ金属を導入するのに用いられる。
【００４３】
胴体部１１および封止部１４の構成材料としては、窓部１２、１３の構成材料と同様の材料、すなわち、例えば、テンパックス（登録商標）、石英ガラス等のガラス材料が好適に用いられる。ここで、胴体部１１、窓部１２、１３および封止部１４の構成材料が互いに異なっていてもよいが、互いに同じであることにより、ガラス加工のような加工により比較的簡単に原子セル１を製造することができる。
【００４４】
このような原子セル１の収容室Ｓには、気体状のアルカリ金属が収納されている。この収容室Ｓ内に収納されている気体状のアルカリ金属は、貫通孔１１１内において、光ＬＬが照射される。また、貫通孔１１２内の空間には、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。この液体状または固体状のアルカリ金属Ｍは、収容室Ｓ内の気体状のアルカリ金属と飽和蒸気圧で平衡状態となっており、これにより、収容室Ｓ内の気体状のアルカリ金属を所定の好適な濃度に保つことができる。また、光ＬＬを通過させる貫通孔１１１とは離れた貫通孔１１２内にアルカリ金属Ｍを配置することにより、アルカリ金属Ｍが周波数特性に影響を与えるのを低減することができる。
【００４５】
以上のように、原子セル１は、アルカリ金属が封入される収容室である収容室Ｓを構成する壁である胴体部１１、窓部１２および窓部１３を含み、胴体部１１、窓部１２および窓部１３は、液体または固体のアルカリ金属Ｍが接触している第１部分である部分１５と、部分１５とは異なる位置（離れている位置）にある、部分１５よりも機械的強度が低い第２部分である封止部１４と、を含む。ここで、「離れている位置」とは、同一の位置およびその近傍を除く位置関係を言う。
【００４６】
このような原子セル１によれば、液体状または固体状のアルカリ金属Ｍが接触している部分１５（第１部分）とは異なる、部分１５よりも脆弱な（機械的強度が低い）封止部１４（第２部分）が設けられているため、原子セル１が何らかの原因（例えば、衝撃）で破損に至るとしても、図４に示すように、部分１５よりも封止部１４を優先的に破損させやすい。そのため、外気中の水や酸素が液体状または固体状のアルカリ金属Ｍと接触し急激に反応することを低減することができる。そのため、損傷しても周囲への悪影響が少ないので、部分１５が破損しやすい原子セルと比較して取り扱いが容易な原子セル１を提供することができる。
【００４７】
ここで、収容室Ｓにアルカリ金属だけでなく、緩衝ガスが封入されていると、緩衝ガスガスが不活性ガスであるため、外気とアルカリ金属との反応をより緩和することができる。
【００４８】
本実施形態では、原子セル１は、収容室Ｓを、気体状のアルカリ金属を収容する第１室を構成している貫通孔１１１と、液体状または固体状のアルカリ金属Ｍを収容する第２室を構成している貫通孔１１２と、に区画する隔壁１１７を含む。を有する。これにより、液体状または固体状のアルカリ金属Ｍを原子セル１内の所望位置（貫通孔１１２内）に留めておくことが容易となる。そのため、封止部１４（第２部分）の設計が容易となる。なお、第２室に長手方向がある場合、第１部分と第２部分とは、第２室を長手方向の中央において２つの領域に区分した場合に、互いに異なる領域に位置していてもよい。また、第１部分は第２室の長手方向における一方の端部に、第２部分は同じく長手方向における反対側の端部に位置していてもよい。
【００４９】
また、胴体部１１（隔壁の一部）は、貫通孔１１１（第１室）と貫通孔１１２（第２室）とを接続する連通部である溝１１３を含み、封止部１４（第２部分）は、貫通孔１１２（第２室）を構成する胴体部１１に含まれ、溝１１３（連通部）の気体のコンダクタンス（気体の流れやすさ）が貫通孔１１２（第２室）の気体のコンダクタンスよりも大きい。これにより、封止部１４が損傷したとき、貫通孔１１２よりも溝１１３へ外気が流れやすくなる。従って、貫通孔１１２よりもアルカリ金属の密度が低く反応が相対的に穏やかな貫通孔１１１へ、溝１１３を介して外気を流れやすくすることができる。すなわち、封止部１４が損傷したとき、図４に示すように、外気ＧＡを貫通孔１１２よりも溝１１３を介して貫通孔１１１へ流れやすくすること（外気ＧＡが図４中ｂで示す方向よりも図４中ｃで示す方向に流れやすくすること）ができる。換言すると、貫通孔１１２の下部に収納されているアルカリ金属Ｍと、他所より優先的に損傷（破断）する封止部１４とは、溝１１３に比して通気抵抗がより大きい（コンダクタンスがより小さい）貫通孔１１２を介して離間配置されているため、外気ＧＡがアルカリ金属Ｍと接触し急激に反応することを低減することができる。
【００５０】
ここで、破断した封止部１４から流入する外気ＧＡを貫通孔１１２よりも溝１１３を介して貫通孔１１１へ流れやすくするためには、溝１１３と貫通な１１２のコンダクタンスの大小関係を前述のように設定するのがよいが、そのためには、貫通孔１１２の内径ｗ１と溝１１３の深さｗ２を（図２参照）、例えば、ｗ１＜ｗ２とするのが好ましく、０．０３＜ｗ１／ｗ２＜０．８５とするのがより好ましい。また、溝１１３の長さ（図２中左右方向の長さ）を貫通孔１１２の長さ（図２中上下方向の長さ）よりも短くすることが好ましい。
【００５１】
また、溝１１４（第２部分）の開口と、溝１１３の開口とは対向する位置にあるとよい。これにより、対向していない場合よりも、第１室に外気が流れやすくなる。また、溝１１３と溝１１４との距離（最短距離）は、固体または液体のアルカリ金属と溝１１３との距離（最短距離）よりも小さい。
【００５２】
さらに、封止部１４（第２部分）の厚さｔ３（肉厚）は、液体状または固体状のアルカリ金属Ｍが接触している部分１５（第１部分）の厚さｔ１、ｔ２よりも薄い。これにより、比較的簡単な構成で、封止部１４を部分１５よりも脆弱にすることができる。
【００５３】
また、封止部１４（第２部分）は、収容室Ｓとは反対側に向けて突出し、かつ、中空である（中空部１４１を有している）。これにより、比較的簡単な構成で、封止部１４を部分１５よりも脆弱にすることができる。例えば、後述するように、アルカリ金属を収容室Ｓに導入するための導入部（後述する筒状の部材１４０）を利用して封止部１４を形成することができる。
【００５４】
また、原子発振器１０またはパッケージ部２０は、原子セル１を備える。このような原子発振器１０またはパッケージ部２０によれば、原子セル１が損傷しても、その周囲への悪影響を少なくすることができる。そのため、例えば、原子セル１が損傷した場合に交換する部品が少なくて済んだり、修理や点検等の際の原子発振器１０の取り扱いが容易になったりするので、原子発振器１０またはパッケージ部２０のメンテナンスを簡単化することができる。
【００５５】
（原子セルの製造方法）
図５は、図２に示す原子セルの製造方法におけるアルカリ金属導入工程を説明するための図である。図６は、図２に示す原子セルの製造方法における封止工程を説明するための図である。
【００５６】
原子セル１の製造方法は、中空部１４１を通じて収容室Ｓにアルカリ金属を導入する導入工程と、中空部１４１を封止する封止工程と、を有する。
【００５７】
より具体的に説明すると、導入工程では、図５に示すように、中空部１４１の収容室Ｓとは反対側の端部を解放した筒状の部材１４０を設けておき、中空部１４１を通じてアルカリ金属Ｍを収容室Ｓに導入する。このとき、例えば、中空部１４１の収容室Ｓとは反対側の端部は、アルカリ金属を封入した容器（図示せず）内に連通しており、当該容器を加熱し、貫通孔１１２近傍を冷却する。これにより、貫通孔１１２内に液体状または固体状のアルカリ金属を凝結させることができる。
【００５８】
封止工程では、導入工程の後、図６に示すように、部材１４０の途中を加熱することで溶融して切断する。このとき、部材１４０の途中にバーナー等により局所的に熱Ｈを付与し、部材１４０の一部を除去し、部材１４０の残部が封止部１４となる。ここで、部材１４０の溶融した部分が引き伸ばされながら、部材１４０の一部が除去されるため、得られる封止部１４の少なくとも一部の肉厚が部材１４０の肉厚よりも薄くなる。
以上のようにして原子セル１が得られる。
【００５９】
＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態について説明する。
図７は、第２実施形態に係る原子セルを示す断面図である。
【００６０】
本実施形態は、原子セルの第２部分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。
【００６１】
本実施形態の原子セル１Ａは、胴体部１１Ａと、胴体部１１Ａを上下に挟んで設けられた１対の窓部１３および１２と、を有し、これらが、アルカリ金属が封入されている収容室Ｓを区画形成している。
【００６２】
胴体部１１Ａには、図７中上下方向に貫通して胴体部１１Ａの上面および下面に開口している２つの貫通孔１１１、１１２と、胴体部１１の上面に形成されている溝１１３（凹部）と、を有する。そして、胴体部１１Ａの下面には、窓部１２（入射側窓部）が接合され、一方、胴体部１１Ａの上面には、窓部１３（出射側窓部）が接合されている。これにより、貫通孔１１１、１１２の下端側開口が窓部１２により封鎖されるとともに、貫通孔１１１、１１２の上端側開口および溝１１３の上側開口が窓部１３により封鎖されている。
【００６３】
ここで、胴体部１１Ａの貫通孔１１１に対して貫通孔１１２とは反対側の部分は、胴体部１１Ａの液体状または固体状のアルカリ金属Ｍが接触している部分１５よりも脆弱な部分１４Ａである。この部分１４Ａの厚さｔ４は、胴体部１１Ａおよび窓部１２の液体状または固体状のアルカリ金属Ｍが接触している部分の厚さｔ１、ｔ２のそれぞれよりも薄い。
【００６４】
以上のように、原子セル１Ａは、アルカリ金属が封入されている収容室Ｓの内外を隔てて設けられ、液体状または固体状のアルカリ金属Ｍが接触している「第１部分」である部分１５と、部分１５とは離れている位置に収容室Ｓの内外を隔てて設けられ、部分１５よりも脆弱な「第２部分」である部分１４Ａと、を有する。この部分１４Ａが他所よりも優先的に損傷する。
【００６５】
ここで、部分１４Ａ（第２部分）は、貫通孔１１１（第１室）を構成する胴体部１１Ａ（壁）に含まれる。これにより、部分１４Ａが損傷したとき、アルカリ金属Ｍが収納されている貫通孔１１２よりも先に外気を貫通孔１１１に流すことができる。そのため、外気がアルカリ金属Ｍと接触し急激に反応することを低減することができる。
【００６６】
また、部分１４Ａ（第２部分）の厚さｔ４は、液体状または固体状のアルカリ金属Ｍが接触している部分１５（第１部分）の厚さｔ１、ｔ２よりも薄い。これにより、比較的簡単な構成で、部分１４Ａを部分１５よりも脆弱にすることができる。
【００６７】
＜第３実施形態＞
次に、第３実施形態について説明する。
図８は、第３実施形態に係る原子セルを示す断面図である。
【００６８】
本実施形態は、原子セルの第２部分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。また、本実施形態は、原子セルの内部空間の形状が異なる以外は、前述した第２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。
【００６９】
本実施形態の原子セル１Ｂは、胴体部１１Ｂと、胴体部１１Ｂを上下に挟んで設けられた１対の窓部１３および１２と、を有し、これらが、アルカリ金属が封入されている収容室Ｓを区画形成している。
【００７０】
胴体部１１Ｂには、図８中上下方向に貫通して胴体部１１Ｂの上面および下面に開口している貫通孔１１５と、胴体部１１Ｂの下面および貫通孔１１５の内壁面に開口している凹部１１６と、を有する。そして、胴体部１１Ｂの下面には、窓部１２（入射側窓部）が接合され、一方、胴体部１１Ｂの上面には、窓部１３（出射側窓部）が接合されている。これにより、貫通孔１１５および凹部１１６の下端側開口が窓部１２により封鎖されるとともに、貫通孔１１５の上端側開口が窓部１３により封鎖されている。
【００７１】
ここで、凹部１１６内には、液体状または固体状のアルカリ金属Ｍが配置されている。そして、胴体部１１Ｂの凹部１１６とは反対側の部分は、胴体部１１Ｂの液体状または固体状のアルカリ金属Ｍが接触している部分１５Ｂよりも脆弱な部分１４Ａである。この部分１４Ａの厚さｔ４は、胴体部１１Ｂおよび窓部１２の液体状または固体状のアルカリ金属Ｍが接触している部分１５Ｂの厚さｔ２、ｔ５のそれぞれよりも薄い。
【００７２】
以上のように、原子セル１Ｂは、アルカリ金属が封入されている収容室Ｓの内外を隔てて設けられ、液体状または固体状のアルカリ金属Ｍが接触している「第１部分」である部分１５Ｂと、部分１５Ｂとは離れている位置に収容室Ｓの内外を隔てて設けられ、部分１５Ｂよりも脆弱な「第２部分」である部分１４Ａと、を有する。この部分１４Ａが他所よりも優先的に損傷する。
【００７３】
ここで、部分１４Ａ（第２部分）の厚さｔ４は、液体状または固体状のアルカリ金属Ｍが接触している部分１５Ｂ（第１部分）の厚さｔ２、ｔ５よりも薄い。これにより、比較的簡単な構成で、部分１４Ａを部分１５Ｂよりも脆弱にすることができる。
【００７４】
２．電子機器
以下、本発明の電子機器の一例について説明する。
【００７５】
図９は、ＧＰＳ衛星を利用した測位システムに電子デバイスを用いた場合の実施形態を示す図である。
図９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。
【００７６】
ＧＰＳ衛星２００は、測位情報（ＧＰＳ信号）を送信する。
【００７７】
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。
【００７８】
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原子発振器１０を備える。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。
【００７９】
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。
【００８０】
以上のように、測位システム１００が有する「電子機器」である受信装置３０２は、原子セル１、１Ａまたは１Ｂを備える。このような受信装置３０２によれば、原子セル１、１Ａまたは１Ｂが損傷しても、その周囲への悪影響を少なくすることができ、そのため、受信装置３０２のメンテナンスを簡単化することができる。
【００８１】
なお、電子機器は、前述したものに限定されず、例えば、スマートフォン、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。
【００８２】
３．移動体
以下、本発明の移動体の一例について説明する。
【００８３】
図１０は、移動体の実施形態（自動車）を示す斜視図である。
図１０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１０が内蔵されている。そして、原子発振器１０からの発振信号に同期して、例えば、図示しない制御部が移動体１５００の各種制御を行う。
【００８４】
以上のように、移動体１５００は、原子セル１、１Ａまたは１Ｂを備える。このような移動体１５００によれば、原子セル１、１Ａまたは１Ｂが損傷しても、その周囲への悪影響を少なくすることができ、そのため、移動体１５００のメンテナンスを簡単化することができる。
【００８５】
以上、本発明の原子セル、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。
【００８６】
例えば、前述した実施形態の原子発振器では、１つのパッケージ内に原子セル、光源および光検出部が収納されている場合を例に説明したが、これに限定されず、例えば、原子セルおよび光検出部を収納しているパッケージと、光源を収納しているパッケージとの２つのパッケージに分割してもよい。
【００８７】
また、前述した量子干渉効果を利用した原子発振器のパッケージ部は、例えば、量子干渉効果を利用した磁気センサー、量子メモリー等に適用することも可能である。
【符号の説明】
【００８８】
１…原子セル、１Ａ…原子セル、１Ｂ…原子セル、１０…原子発振器、１１…胴体部、１１Ａ…胴体部、１１Ｂ…胴体部、１２…窓部、１３…窓部、１４…封止部（第２部分）、１４Ａ…部分（第２部分）、１５…部分（第１部分）、１５Ｂ…部分（第１部分）、２０…パッケージ部、２１…制御部、２２…光源、２３…光学系、２４…光検出部、２５…ヒーター、２６…温度センサー、２７…コイル、１００…測位システム、１１１…貫通孔、１１２…貫通孔、１１３…溝、１１４…溝、１１５…貫通孔、１１６…凹部、１１７…隔壁、１４０…部材、１４１…中空部、２００…ＧＰＳ衛星、２１１…光源制御部、２１２…温度制御部、２１３…磁場制御部、２３１…光学部品、２３２…光学部品、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、ＧＡ…外気、Ｈ…熱、ＬＬ…光、Ｍ…アルカリ金属、Ｓ…内部空間、ａ…光軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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