(57)【要約】【課題】小型化および省電力化を図ることができる原子セルおよびその製造方法を提供すること、また、かかる原子セルを備える量子干渉装置、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】本発明のガスセル２は、アルカリ金属と、アルカリ金属が封入されている内部空間Ｓを構成している胴体部２１および窓部２２、２３と、内部空間Ｓの内壁面の少なくとも一部を構成していて、金属を含んでいるブロック層２２１、２３１と、を備え、ブロック層２２１、２３１の内部には、ブロック層２２１、２３１の内部空間Ｓ側の面よりも金属の濃度が高い部分が設けられている。【選択図】図５
2015185984.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属と、
前記金属が封入されている内部空間を構成していて、内部に金属を含んでいる壁部と、
を有し、
前記壁部は、前記内部空間側よりも金属の濃度が高いブロック層が配置されていること
を特徴とする原子セル。
【請求項２】
前記壁部は、ガラスを含む部分を有し、
前記部分に前記ブロック層が配置されている請求項１に記載の原子セル。
【請求項３】
前記ブロック層における金属の濃度のピーク位置は、前記壁部の厚み方向の中心よりも
内壁面側にある請求項１または２に記載の原子セル。
【請求項４】
前記壁部は、
１対の窓部と、
前記１対の窓部間に配置されていて前記１対の窓部とともに前記内部空間を構成してい
る胴体部と、
を有し、
前記ブロック層は、前記窓部および前記胴体部のうちの少なくとも一方に配置されてい
る請求項１ないし３のいずれか１項に記載の原子セル。
【請求項５】
前記ブロック層は、前記内部空間を囲んでいる請求項１ないし４のいずれか１項に記載
の原子セル。
【請求項６】
前記ブロック層に含まれている金属は、前記内部空間に封入されている金属と同族の元
素である請求項１ないし５のいずれか１項に記載の原子セル。
【請求項７】
光透過性を有する窓部形成用基板と、凹部または貫通孔を有する胴体部形成用基板と、
を準備する工程と、
前記窓部形成用基板および前記胴体部形成用基板のうちの少なくとも一方の表面に金属
膜を形成する工程と、
加熱処理により前記金属膜から前記窓部形成用基板または前記胴体部形成用基板に金属
を拡散させる工程と、
前記加熱処理後の前記金属膜の少なくとも一部を除去する工程と、
前記窓部形成用基板および前記胴体部形成用基板で構成される内部空間に金属を封入す
る工程と、
を含むことを特徴とする原子セルの製造方法。
【請求項８】
前記胴体部形成用基板は、ガラスを含んでいる請求項７に記載の原子セルの製造方法。
【請求項９】
前記加熱処理の温度が６０℃以上８００℃以下である請求項７または８に記載の原子セ
ルの製造方法。
【請求項１０】
前記金属膜を除去する工程は、酸洗浄により行う請求項７ないし９のいずれか１項に記
載の原子セルの製造方法。
【請求項１１】
前記金属膜を除去する工程よりも後に、前記窓部形成用基板と前記胴体部形成用基板と
を加熱接合することにより前記内部空間を形成する工程を含む請求項７ないし１０のいず
れか１項に記載の原子セルの製造方法。
【請求項１２】
前記金属膜を除去する工程よりも後に、前記窓部形成用基板または前記胴体部形成用基
板の金属を加熱処理により押し込み拡散させる工程を含む請求項７ないし１１のいずれか
１項に記載の原子セルの製造方法。
【請求項１３】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の原子セルを備えることを特徴とする量子干渉
装置。
【請求項１４】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の原子セルを備えることを特徴とする原子発振
器。
【請求項１５】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の原子セルを備えることを特徴とする電子機器
。
【請求項１６】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の原子セルを備えることを特徴とする移動体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子セル、原子セルの製造方法、量子干渉装置、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。
【０００３】
一般に、原子発振器の動作原理は、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 Tr
apping）を利用した方式とに大別される。
【０００４】
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。
【０００５】
一般に、ガスセルは、ガラスで構成されており、ガスセル内に封入されたアルカリ金属
は、ガラスに吸収される性質があるため、その吸収によりガスセル内のアルカリ金属が経
時的に減少する量を見込んで、必要量よりも多めに封入されている。このような余剰分の
アルカリ金属は、ガスセルの温度の低い部分に析出（結露）することにより液体として存
在するが、励起光の通過領域に存在すると、励起光を遮ってしまい、その結果、原子発振
器の発振特性の低下を招くこととなる。
【０００６】
そこで、特許文献１に係るガスセルでは、励起光の通過領域に赤外線吸収部材を設ける
とともに、その赤外線吸収部材に赤外線を照射し、励起光の通過領域の温度を高めている
。
【０００７】
しかし、特許文献１に係るガスセルでは、赤外線を照射する光源が別途必要となるため
、小型化および省電力化を図ることが難しいという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１０−１０９４１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、小型化および省電力化を図ることができる原子セルおよびその製造方
法を提供すること、また、かかる原子セルを備える量子干渉装置、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】
【００１０】
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。
【００１１】
［適用例１］
本発明の原子セルは、金属と、
前記金属が封入されている内部空間を構成していて、内部に金属を含んでいる壁部と、
を有し、
前記壁部は、前記内部空間側よりも金属の濃度が高いブロック層が配置されていること
を特徴とする。
【００１２】
このような原子セルによれば、壁部の少なくとも一部が金属を含んでいるブロック層で
構成されているため、内部空間から壁部の内部へ金属が移動（吸収または浸透）すること
をブロック層によりブロックすることができる。そのため、内部空間に封入されている金
属が壁部に吸収または浸透されるのを低減することができる。その結果、内部空間に封入
する余剰の金属の量を減らすことができ、それに伴って、従来のような余剰の金属の結露
（析出）を防止するための熱量（加熱量）を少なくすることができ、または加熱手段その
ものも不要とすることができるため、小型化および省電力化を図ることができる。
【００１３】
［適用例２］
本発明の原子セルでは、前記壁部は、ガラスを含む部分を有し、
前記部分に前記ブロック層が配置されていることが好ましい。
【００１４】
ガラスは、結晶構造の隙間が大きく、金属が吸収または浸透されやすい。したがって、
壁部のガラスで構成されている部分にブロック層を設けることで、その効果が顕著に発揮
される。
【００１５】
［適用例３］
本発明の原子セルでは、前記ブロック層における金属の濃度のピーク位置は、前記壁部
の厚み方向の中心よりも内壁面側にあることが好ましい。
これにより、ブロック層のブロック機能を効果的に高めることができる。
【００１６】
［適用例４］
本発明の原子セルでは、前記壁部は、
１対の窓部と、
前記１対の窓部間に配置されていて前記１対の窓部とともに前記内部空間を構成してい
る胴体部と、
を有し、
前記ブロック層は、前記窓部および前記胴体部のうちの少なくとも一方に配置されてい
ることが好ましい。
【００１７】
これにより、窓部および胴体部のうちの少なくとも一方の主材料が金属を吸収する性質
を有していても、金属の吸収または浸透を低減することができる。
【００１８】
［適用例５］
本発明の原子セルでは、前記ブロック層は、前記内部空間を囲んでいることが好ましい
。
【００１９】
これにより、壁部全体の主材料が金属を吸収する性質を有していても、金属の吸収また
は浸透を低減することができる。
【００２０】
［適用例６］
本発明の原子セルでは、前記ブロック層に含まれている金属は、前記内部空間に封入さ
れている金属と同族の元素であることが好ましい。
これにより、ブロック層のブロック機能を効果的に高めることができる。
【００２１】
［適用例７］
本発明の原子セルの製造方法は、光透過性を有する窓部形成用基板と、凹部または貫通
孔を有する胴体部形成用基板と、を準備する工程と、
前記窓部形成用基板および前記胴体部形成用基板のうちの少なくとも一方の表面に金属
膜を形成する工程と、
加熱処理により前記金属膜から前記窓部形成用基板または前記胴体部形成用基板に金属
を拡散させる工程と、
前記加熱処理後の前記金属膜の少なくとも一部を除去する工程と、
前記窓部形成用基板および前記胴体部形成用基板で構成される内部空間に金属を封入す
る工程と、
を含むことを特徴とする。
【００２２】
このような原子セルの製造方法によれば、壁部の内壁面の少なくとも一部が金属を含ん
でいるブロック層で構成されている原子セルを得ることができる。そのため、得られる原
子セルの小型化および省電力化を図ることができる。
【００２３】
［適用例８］
本発明の原子セルの製造方法では、前記胴体部形成用基板は、ガラスを含んでいること
が好ましい。
【００２４】
ガラスは、結晶構造の隙間が大きく、金属が吸収または浸透されやすい。したがって、
壁部のガラスで構成されている部分にブロック層を設けることで、その効果が顕著に発揮
される。また、ガラスで構成された胴体部形成用基板は、シリコンまたはガラスで構成さ
れた窓部形成用基板に対して加熱接合等により比較的簡単に気密的な接合が可能である。
【００２５】
［適用例９］
本発明の原子セルの製造方法では、前記加熱処理の温度が６０℃以上８００℃以下であ
ることが好ましい。
これにより、ブロック層のブロック機能を効果的に高めることができる。
【００２６】
［適用例１０］
本発明の原子セルの製造方法では、前記金属膜を除去する工程は、酸洗浄により行うこ
とが好ましい。
【００２７】
これにより、窓部形成用基板や胴体部形成用基板の表面に残存した余分な金属を簡単か
つ効果的に除去することができる。
【００２８】
［適用例１１］
本発明の原子セルの製造方法では、前記金属膜を除去する工程よりも後に、前記窓部形
成用基板と前記胴体部形成用基板とを加熱接合することにより前記内部空間を形成する工
程を含むことが好ましい。
【００２９】
これにより、比較的簡単に、窓部形成用基板や胴体部形成用基板に金属膜の形成、金属
の拡散、および金属膜の除去を行うことができる。
【００３０】
［適用例１２］
本発明の原子セルの製造方法では、前記金属膜を除去する工程よりも後に、前記窓部形
成用基板または前記胴体部形成用基板の金属を加熱処理により押し込み拡散させる工程を
含むことが好ましい。
【００３１】
これにより、ブロック層の内部に、ブロック層の内部空間側の面よりも金属の濃度が高
い部分を設けることができる。
【００３２】
［適用例１３］
本発明の量子干渉装置は、本発明の原子セルを備えることを特徴とする。
これにより、小型化および省電力化が図られた原子セルを備える量子干渉装置を提供す
ることができる。
【００３３】
［適用例１４］
本発明の原子発振器は、本発明の原子セルを備えることを特徴とする。
【００３４】
これにより、小型化および省電力化が図られた原子セルを備える原子発振器を提供する
ことができる。
【００３５】
［適用例１５］
本発明の電子機器は、本発明の原子セルを備えることを特徴とする。
【００３６】
これにより、小型化および省電力化が図られた原子セルを備える電子機器を提供するこ
とができる。
【００３７】
［適用例１６］
本発明の移動体は、本発明の原子セルを備えることを特徴とする。
【００３８】
これにより、小型化および省電力化が図られた原子セルを備える移動体を提供すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る原子発振器（量子干渉装置）を示す概略図である。
【図２】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。
【図３】光出射部から出射される２つの光の周波数差と、光検出部で検出される光の強度との関係を示すグラフである。
【図４】図１に示す原子発振器が備える原子セルの斜視図である。
【図５】（ａ）は、図４に示す原子セルの横断面図、（ｂ）は、図４に示す原子セルの縦断面図である。
【図６】図５に示すブロック層の内部空間側の面（内壁面）からの深さと金属濃度との関係を示すグラフである。
【図７】図５に示す原子セルの製造方法（ブロック層の形成工程）を示す図である。
【図８】図７に示すブロック層の形成工程における窓部形成用基板の表面からの深さと金属濃度との関係を示すグラフである。
【図９】図５に示す原子セルの製造方法（窓部形成用基板と胴体部形成用基板との接合工程）を示す図である。
【図１０】（ａ）は、本発明の第２実施形態に係る原子セルの横断面図、（ｂ）は、（ａ）に示す原子セルの縦断面図である。
【図１１】図１０に示す原子セルの製造方法（窓部形成用基板と胴体部形成用基板との接合工程）を示す図である。
【図１２】ＧＰＳ衛星を利用した測位システムに本発明の原子発振器を用いた場合の概略構成を示す図である。
【図１３】本発明の移動体の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下、本発明の原子セル、原子セルの製造方法、量子干渉装置、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。
【００４１】
１．原子発振器（量子干渉装置）
まず、本発明の原子発振器（本発明の量子干渉装置を備える原子発振器）について説明
する。なお、以下では、本発明の量子干渉装置を原子発振器に適用した例を説明するが、
本発明の量子干渉装置は、これに限定されず、原子発振器の他、例えば、磁気センサー、
量子メモリー等にも適用可能である。
【００４２】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る原子発振器（量子干渉装置）を示す概略図である
。また、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
から出射される２つの光の周波数差と、光検出部で検出される光の強度との関係を示すグ
ラフである。
【００４３】
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、ガスセル２（原子セル）と、光出射部３と、光学部品４１、
４２、４３、４４と、光検出部５と、ヒーター６と、温度センサー７と、磁場発生部８と
、制御部１０とを備える。
まず、原子発振器１の原理を簡単に説明する。
【００４４】
図１に示すように、原子発振器１では、光出射部３がガスセル２に向けて励起光ＬＬを
出射し、ガスセル２を透過した励起光ＬＬを光検出部５が検出する。
【００４５】
ガスセル２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。
【００４６】
光出射部３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ω１と共鳴光２の周波数ω２との差（ω１−ω２）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。
【００４７】
そして、共鳴光１の周波数ω１と共鳴光２の周波数ω２との差（ω１−ω２）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。
【００４８】
例えば、光出射部３が共鳴光１の周波数ω１を固定し、共鳴光２の周波数ω２を変化さ
せていくと、共鳴光１の周波数ω１と共鳴光２の周波数ω２との差（ω１−ω２）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ω０に一致したとき、光検出部５
の検出強度は、図３に示すように、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。
【００４９】
以下、原子発振器１の各部を順次詳細に説明する。
［ガスセル］
ガスセル２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、ガスセル２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。
【００５０】
後に詳述するが、ガスセル２は、貫通孔を有する胴部と、この胴部の貫通孔の開口を塞
ぐ１対の窓部とを有し、これにより、気体状のアルカリ金属が封入される内部空間が形成
さている。
【００５１】
［光出射部］
光出射部３（光源）は、ガスセル２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。
【００５２】
より具体的には、光出射部３は、励起光ＬＬとして、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）を出射するものである。共鳴光１は、ガスセル２内の
アルカリ金属を前述した基底状態１から励起状態へ励起（共鳴）し得るものである。一方
、共鳴光２は、ガスセル２内のアルカリ金属を前述した基底状態２から励起状態へ励起（
共鳴）し得るものである。
【００５３】
この光出射部３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。
【００５４】
なお、光出射部３は、図示しない温度調節素子（発熱抵抗体、ペルチェ素子等）により
、所定温度に温度調節される。
【００５５】
［光学部品］
複数の光学部品４１、４２、４３、４４は、それぞれ、前述した光出射部３とガスセル
２との間における励起光ＬＬの光路上に設けられている。ここで、光出射部３側からガス
セル２側へ、光学部品４１、光学部品４２、光学部品４３、光学部品４４の順に配置され
ている。
【００５６】
光学部品４１は、レンズである。これにより、励起光ＬＬを無駄なくガスセル２へ照射
することができる。
【００５７】
また、光学部品４１は、励起光ＬＬを平行光とする機能を有する。これにより、励起光
ＬＬがガスセル２の内壁で反射するのを簡単かつ確実に防止することができる。そのため
、ガスセル２内での励起光の共鳴を好適に生じさせ、その結果、原子発振器１の発振特性
を高めることができる。
【００５８】
光学部品４２は、偏光板である。これにより、光出射部３からの励起光ＬＬの偏光を所
定方向に調整することができる。
【００５９】
光学部品４３は、減光フィルター（ＮＤフィルター）である。これにより、ガスセル２
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３
の出力が大きい場合でも、ガスセル２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４２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４３により調整する。
【００６０】
光学部品４４は、λ／４波長板である。これにより、光出射部３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。
【００６１】
後述するように磁場発生部８の磁場によりガスセル２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。
【００６２】
これに対し、後述するように磁場発生部８の磁場によりガスセル２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。
【００６３】
［光検出部］
光検出部５は、ガスセル２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。
【００６４】
この光検出部５としては、上述したような励起光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。
【００６５】
［ヒーター］
ヒーター６（加熱部）は、前述したガスセル２（より具体的にはガスセル２中のアルカ
リ金属）を加熱する機能を有する。これにより、ガスセル２中のアルカリ金属を適切な濃
度のガス状に維持することができる。
【００６６】
このヒーター６は、例えば、通電により発熱する発熱抵抗体を含んで構成されている。
この発熱抵抗体は、ガスセル２に対して接触して設けられていてもよいし、ガスセル２に
対して非接触で設けられていてもよい。
【００６７】
例えば、発熱抵抗体をガスセル２に対して接触して設ける場合、ガスセル２の１対の窓
部にそれぞれ発熱抵抗体を設ける。これにより、ガスセル２の窓部にアルカリ金属原子が
結露するのを防止することができる。その結果、原子発振器１の特性（発振特性）を長期
にわたり優れたものとすることができる。このような発熱抵抗体は、励起光に対する透過
性を有する材料、具体的には、例えば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）、
ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ）、Ｉｎ３Ｏ３、ＳｎＯ２、Ｓｂ含有Ｓｎ
Ｏ２、Ａｌ含有ＺｎＯ等の酸化物等の透明電極材料で構成される。また、発熱抵抗体は、
例えば、プラズマＣＶＤ、熱ＣＶＤのような化学蒸着法（ＣＶＤ）、真空蒸着等の乾式メ
ッキ法、ゾル・ゲル法等を用いて形成することができる。
【００６８】
また、発熱抵抗体をガスセル２に対して非接触で設ける場合、熱伝導性に優れる金属等
、セラミックス等の部材を介して発熱抵抗体からガスセル２へ伝熱すればよい。
【００６９】
なお、ヒーター６は、ガスセル２を加熱することができるものであれば、前述した形態
に限定されず、各種ヒーターを用いることができる。また、ヒーター６に代えて、または
、ヒーター６と併用して、ペルチェ素子を用いて、ガスセル２を加熱してもよい。
【００７０】
［温度センサー］
温度センサー７は、ヒーター６またはガスセル２の温度を検出するものである。そして
、この温度センサー７の検出結果に基づいて、前述したヒーター６の発熱量が制御される
。これにより、ガスセル２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。
【００７１】
なお、温度センサー７の設置位置は、特に限定されず、例えば、ヒーター６上であって
もよいし、ガスセル２の外表面上であってもよい。
【００７２】
温度センサー７としては、それぞれ、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。
【００７３】
［磁場発生部］
磁場発生部８は、ガスセル２内のアルカリ金属の縮退した複数のエネルギー準位をゼー
マン分裂させる磁場を発生させる機能を有する。これにより、ゼーマン分裂により、アル
カリ金属の縮退している異なるエネルギー準位間のギャップを拡げて、分解能を向上させ
ることができる。その結果、原子発振器１の発振周波数の精度を高めることができる。
【００７４】
この磁場発生部８は、例えば、ガスセル２を挟むように配置されたヘルムホルツコイル
、または、ガスセル２を覆うように配置されたソレノイドコイルで構成されている。これ
により、ガスセル２内に一方向の均一な磁場を生じさせることができる。
【００７５】
また、磁場発生部８が発生する磁場は、定磁場（直流磁場）であるが、交流磁場が重畳
されていてもよい。
【００７６】
［制御部］
制御部１０は、光出射部３、ヒーター６および磁場発生部８をそれぞれ制御する機能を
有する。
【００７７】
この制御部１０は、光出射部３の共鳴光１、２の周波数を制御する励起光制御部１２と
、ガスセル２中のアルカリ金属の温度を制御する温度制御部１１と、磁場発生部８からの
磁場を制御する磁場制御部１３とを有する。
【００７８】
励起光制御部１２は、前述した光検出部５の検出結果に基づいて、光出射部３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１２は、前述し
た周波数差（ω１−ω２）が前述したアルカリ金属固有の周波数ω０となるように、光出
射部３から出射される共鳴光１、２の周波数を制御する。
【００７９】
ここで、励起光制御部１２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５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。
【００８０】
例えば、励起光制御部１２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３に入力する。これにより、光
検出部５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、ω０／（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、光出射部３に含まれる半導体レーザー等の発光素子を変調して、周波
数差（ω１−ω２）がω０となる２つの光を出射させることができる。
【００８１】
また、温度制御部１１は、温度センサー７の検出結果に基づいて、ヒーター６への通電
を制御する。これにより、ガスセル２を所望の温度範囲内に維持することができる。例え
ば、ガスセル２は、ヒーター６により、例えば、７０℃程度に温度調節される。
【００８２】
また、磁場制御部１３は、磁場発生部８が発生する磁場が一定となるように、磁場発生
部８への通電を制御する。
【００８３】
このような制御部１０は、例えば、基板上に実装されたＩＣチップに設けられている。
以上、原子発振器１の構成を簡単に説明した。
【００８４】
（ガスセルの詳細な説明）
図４は、図１に示す原子発振器が備える原子セルの斜視図、図５（ａ）は、図４に示す
原子セルの横断面図、図５（ｂ）は、図４に示す原子セルの縦断面図である。また、図６
は、図５に示すブロック層の内部空間側の面（内壁面）からの深さと金属濃度との関係を
示すグラフである。
【００８５】
なお、図４では、説明の便宜上、互いに直交する３つの軸として、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ
軸を図示しており、その図示された各矢印の先端側を「＋（プラス）」、基端側を「−（
マイナス）」という。また、以下では、説明の便宜上、Ｘ軸に平行な方向を「Ｘ軸方向」
、Ｙ軸に平行な方向を「Ｙ軸方向」、Ｚ軸に平行な方向を「Ｚ軸方向」という。また、＋
Ｚ軸方向側を「上」、−Ｚ軸方向側を「下」ともいう。
【００８６】
図４および図５に示すように、ガスセル２は、胴体部２１と、胴体部２１を挟んで設け
られた１対の窓部２２、２３とを有している。
【００８７】
胴体部２１には、Ｚ軸方向に貫通している円柱状の貫通孔２１１が形成されている。胴
体部２１の構成材料としては、特に限定されず、ガラス材料、水晶、金属材料、樹脂材料
、シリコン材料等が挙げられるが、中でも、ガラス材料、水晶、シリコン材料のいずれか
を用いることが好ましく、シリコン材料を用いることがより好ましい。これにより、幅や
高さが１０ｍｍ以下となるような小さいガスセル２を形成する場合であっても、エッチン
グ等の微細加工技術を用いて、高精度な胴体部２１を容易に形成することができる。
【００８８】
そして、胴体部２１の−Ｚ軸方向側の端面（下端面）には、窓部２２が接合され、一方
、胴体部２１の＋Ｚ軸方向側の端面（上端面）には、窓部２３が接合されている。これに
より、貫通孔２１１の両端開口が封鎖され、気体状のアルカリ金属が収納されている内部
空間Ｓが形成されている。ここで、胴体部２１および１対の窓部２２、２３は、アルカリ
金属が封入されている内部空間Ｓを構成している「壁部」であるといえる。
【００８９】
胴体部２１と窓部２２、２３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、気密的に接合できるものであれば、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。
【００９０】
内部空間Ｓは、主に、気体状のアルカリ金属が収納されており、この内部空間Ｓ内に収
納されている気体状のアルカリ金属は、励起光ＬＬによって励起される。すなわち、内部
空間Ｓは、励起光ＬＬが通過する「光通過空間」を構成する。本実施形態では、内部空間
Ｓの横断面は、円形をなしており、一方、光通過空間の横断面は、内部空間Ｓの横断面と
相似形状をなし、かつ、内部空間Ｓの横断面よりも若干小さく設定されている。なお、内
部空間Ｓ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。
【００９１】
このような胴体部２１に接合されている各窓部２２、２３は、前述した光出射部３から
の励起光に対する透過性を有している。そして、一方の窓部２２は、ガスセル２の内部空
間Ｓ内へ励起光ＬＬが入射する入射側窓部であり、他方の窓部２３は、ガスセル２の内部
空間Ｓ内から励起光ＬＬが出射する出射側窓部である。
また、窓部２２、２３は、それぞれ、板状をなしている。
【００９２】
窓部２２、２３の構成材料としては、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。窓部２２、２３
をガラス材料で構成した場合、シリコン材料で構成された胴体部２１と窓部２２、２３と
を陽極接合法により簡単に気密的に接合することができる。なお、窓部２２、２３の厚さ
や励起光の強度によっては、窓部２２、２３をシリコンで構成することもできる。
【００９３】
この窓部２２の内部空間Ｓに面する部分には、内部空間Ｓの内壁面の一部を構成してい
るブロック層２２１が設けられている。同様に、窓部２３の内部空間Ｓに面する部分には
、内部空間Ｓの内壁面の一部を構成しているブロック層２３１が設けられている。
【００９４】
このブロック層２２１、２３１は、窓部２２、２３を構成する材料（母材）に金属を拡
散させたものである。そして、このブロック層２２１、２３１は、それぞれ、その内部に
、ブロック層２２１、２３１の内部空間Ｓ側の面よりも金属の濃度が高い部分が設けられ
ている。より具体的には、例えば、ブロック層２２１、２３１は、それぞれ、図６に示す
ような濃度分布で、金属が拡散されている。なお、図６は、ブロック層２２１、２３１に
含まれる金属としてセシウム（Ｃｓ）を用いた場合の濃度分布の一例である。
【００９５】
このようなブロック層２２１、２３１は、窓部２２、２３の母材の結晶構造の隙間が金
属で埋められているため、内部空間Ｓから窓部２２、２３の内部へのアルカリ金属の移動
（吸収または浸透）を低減させたりまたは妨げようとしたりする機能（以下、「ブロック
機能」または「ブロック性」ともいう）を有する。そのため、内部空間Ｓに封入されてい
るアルカリ金属が窓部２２、２３に吸収または浸透されるのを低減することができる。そ
の結果、内部空間Ｓに封入する余剰のアルカリ金属の量を少なくすることができ、それに
伴って、従来のような余剰のアルカリ金属の結露（析出）を防止するための加熱手段も不
要となるため、小型化および省電力化を図ることができる。
【００９６】
ここで、ブロック層２２１、２３１の内部空間Ｓ側の面よりも金属の濃度が高い部分を
内部空間Ｓの内壁面に近い位置とすることにより、前述したようなブロック性を確保する
ことができる。すなわち、ブロック層２２１、２３１における金属の濃度のピーク位置が
窓部２２、２３の内壁面側（窓部２２、２３の中心よりも内部空間Ｓ側）にあることによ
り、ブロック層２２１、２３１のブロック機能を効果的に高めることができる。
【００９７】
また、ブロック層２２１、２３１の内部空間Ｓ側の面における金属濃度を低めることに
より、胴体部２１と窓部２２、２３との加熱接合時の接合性を良好なものとすることがで
きる。また、本実施形態では、ブロック層２２１、２３１は、窓部２２、２３の胴体部２
１との接合面を除く部分に配置されている。これにより、胴体部２１と窓部２２、２３と
の加熱接合時の接合性を良好なものとすることができる。
【００９８】
また、窓部２２、２３の母材がガラスで構成されている場合、ガラスは、結晶構造の隙
間が大きく、アルカリ金属が吸収または浸透されやすい。したがって、窓部２２、２３に
ブロック層２２１、２２３を設けることで、その効果が顕著に発揮される。すなわち、窓
部２２、２３の主材料がアルカリ金属を吸収する性質を有していても、アルカリ金属の吸
収または浸透を低減することができる。
【００９９】
また、ブロック層２２１、２３１に含まれている金属は、内部空間Ｓに封入されている
金属が窓部２２、２３に吸収または浸透されるのをブロックすることができれば、特に限
定されず、内部空間Ｓに封入されている金属と異なっていてもよいが、内部空間Ｓに封入
されている金属と同族の元素、すなわち、ルビジウム、セシウム、ナトリウム等アルカリ
金属であることが好ましく、内部空間Ｓに封入されている金属と同一の金属であることが
より好ましい。これにより、ブロック層２２１、２３１のブロック機能を効果的に高める
ことができる。
【０１００】
また、ブロック層２２１、２３１の金属濃度は、窓部２２、２３１を構成する母材（例
えばガラス）の金属の固溶限度に対して、１％以上１０％以下であることが好ましく、２
％以上８％以下であることがより好ましい。これにより、前述したようなブロック性と加
熱接合時の接合性との両立を効果的に図ることができる。
【０１０１】
また、ブロック層２２１、２３１の内部空間Ｓ側の面の金属濃度をＡ［Ａｔｏｍｓ／ｃ
ｍ３］とし、ブロック層２２１、２３１の前述したピーク位置での金属濃度をＢとしたと
き、Ｂ／Ａは、１０以上１０５以下であることが好ましく、１０２以上１０４以下である
ことがより好ましい。これにより、前述したようなブロック性と加熱接合時の接合性との
両立を図ることができる。
【０１０２】
また、具体的なブロック層２２１、２３１の内部空間Ｓ側の面の金属濃度は、前述した
ピーク位置にもよるが、１０２Ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上１０１５Ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下
であることが好ましく、１０５Ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上１０１１Ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下
であることがより好ましい。これにより、前述したようなブロック性と加熱接合時の接合
性との両立を効果的に図ることができる。
【０１０３】
また、具体的なブロック層２２１、２３１のピーク位置での金属濃度は、そのピーク位
置にもよるが、１０８Ａｔｏｍs／ｃｍ３以上１０１８Ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下であるこ
とが好ましく、１０１０Ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上１０１５Ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下である
ことがより好ましい。これにより、前述したようなブロック性と加熱接合時の接合性との
両立を効果的に図ることができる。
【０１０４】
また、具体的なブロック層２２１、２３１の金属濃度のピーク位置は、内部空間Ｓの内
壁面（ブロック層２２１、２３１の内表面）から、０．０５μｍ以上１μｍ以下の範囲内
にあることが好ましく、０．１μｍ以上０．５μｍ以下の範囲内にあることがより好まし
い。これにより、前述したようなブロック性と加熱接合時の接合性との両立を効果的に図
ることができる。
【０１０５】
また、ブロック層２２１、２３１の厚さは、０．５μｍ以上１０μｍ以下であることが
好ましく、１μｍ以上５μｍ以下であることがより好ましい。これにより、比較的簡単に
ブロック層２２１、２３１を形成し得るとともに、ブロック層２２１、２３１のブロック
性を優れたものとすることができる。これに対し、ブロック層２２１、２３１の厚さが薄
すぎると、ブロック層２２１、２３１の金属濃度によっては、ブロック性が不足する傾向
を示す。一方、ブロック層２２１、２３１の厚さが厚すぎると、ブロック層２２１、２３
１の形成が困難になったり、ブロック層２２１、２３１の金属濃度によっては、励起光の
透過性が不足する傾向を示したりする。ここで、ブロック層２２１、２３１の厚さとは、
金属濃度が１０Ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上である部分の厚さをいう。
【０１０６】
以上説明したようなブロック層２２１、２３１を有するガスセル２は、以下のようにし
て製造することができる。
【０１０７】
（原子セルの製造方法）
以下、本発明の原子セルの製造方法について、前述したガスセル２を製造する場合を例
に説明する。なお、以下では、胴体部２１がシリコンで構成され、窓部２２、２３がガラ
スで構成されている場合を例に説明する。
【０１０８】
図７は、図５に示す原子セルの製造方法（ブロック層の形成工程）を示す図、図８は、
図７に示すブロック層の形成工程における窓部形成用基板の表面からの深さと金属濃度と
の関係を示すグラフである。
【０１０９】
ガスセル２の製造方法は、［１］窓部形成用基板および胴体部形成用基板を準備する工
程と、［２］窓部形成用基板にブロック層２２１、２３１を形成する工程と、［３］窓部
形成用基板および胴体部形成用基板で構成された内部空間Ｓにアルカリ金属を封入する工
程と、を有する。以下、各工程を順次説明する。
【０１１０】
［１］
まず、図７（ａ）に示すように、窓部形成用基板２２Ｘを準備する。この窓部形成用基
板２２Ｘは、光透過性を有するガラス基板であって、後述する工程［２］でブロック層２
２１が形成され、その後、必要に応じてダイシングされることによって窓部２２となる基
板である。
【０１１１】
一方、図示しないが、窓部２３を形成するための基板として、窓部形成用基板２２Ｘと
同様の窓部形成用基板を準備するとともに、胴体部２１を形成するための基板として、貫
通孔２１１を有する胴体部形成用基板（シリコン基板）を準備する。
【０１１２】
［２］
２−１
次に、図７（ｂ）に示すように、窓部形成用基板２２Ｘの一方の面に金属膜２０を形成
する。この金属膜２０は、ブロック層２２１の形成領域に対応して配置される。
【０１１３】
金属膜２０の構成材料として、前述したブロック層２２１中の金属を用いる。また、金
属膜２０の形成方法としては、例えば、真空蒸着法等を用いることができる。また、金属
膜２０の厚さは、ブロック層２２１の形成に必要な金属量以上であれば、特に限定されな
い。なお、金属膜２０の形成前に、窓部形成用基板２２Ｘを酸洗浄等を行ってもよい。
【０１１４】
２−２
次に、図７（ｃ）に示すように、金属膜２０および窓部形成用基板２２Ｘを加熱処理す
る。これにより、金属膜２０から窓部形成用基板２２Ｘに金属を拡散（熱拡散）させ、拡
散層２２１Ｘを形成する。
【０１１５】
この加熱処理の温度は、金属膜２０の金属を窓部形成用基板２２Ｘに拡散でき、かつ、
窓部形成用基板２２Ｘの軟化点以下であればよいが、６０℃以上８００℃以下であること
が好ましく、３００℃以上８００℃以下であることがより好ましく、４００℃以上７００
℃以下であることがさらに好ましい。これにより、ブロック層２２１のブロック機能を効
果的に高めることができる。
【０１１６】
また、この加熱処理は、還元雰囲気または不活性ガス雰囲気下で行うことが好ましい。
これにより、ブロック層２２１のブロック機能を効果的に高めることができる。
【０１１７】
また、この加熱処理の処理時間は、ブロック層２２１の厚さに応じて決められるもので
あり、特に限定されないが、１０分間以上１０時間以下程度である。
【０１１８】
ここで、熱拡散のプロファイルはＦｉｃｋ法則に従う。加熱処理の処理時間ｔがｔ１、
ｔ２であるときの拡散層２２１Ｘの金属濃度分布を図８に示す。なお、ｔ１＜ｔ２である
。
【０１１９】
２−３
次に、加熱処理後に残存した金属膜２０を除去する。これにより、図７（ｄ）に示すよ
うに、拡散層２２１Ｘが露出する。
【０１２０】
この金属膜２０を除去する工程は、酸洗浄により行うことが好ましい。これにより、窓
部形成用基板２２Ｘの表面に残存した余分な金属を簡単かつ効果的に除去することができ
る。
【０１２１】
２−４
次に、金属膜２０がない状態でさらなる加熱処理によって押し込み拡散を行う。これに
より、図７（ｅ）に示すように、ブロック層２２１を有する窓部２２が得られる。
【０１２２】
この押し込み拡散は、前述した工程２−２における加熱処理と同様の温度で行うことが
できる。また、本工程の処理時間は、前述したように熱拡散のプロファイルがＦｉｃｋ法
則に従うので、ブロック層２２１の厚さに応じて決められる。本工程における加熱処理後
に得られるブロック層２２１の金属濃度分布は、図８に示すようになる。図８では、前述
した工程２−２における加熱処理の処理時間ｔをｔ２とし、前述した工程２−３を行った
後、本工程の加熱処理を行った場合（ｔ＝ｔ３）を示している。このような押し込み拡散
により、ブロック層２２１の内部に、ブロック層２２１の内部空間Ｓ側の面よりも金属の
濃度が高い部分を設けることができる。
【０１２３】
以上説明した工程［２］により、ブロック層２２１を有する窓部２２が得られる。また
、図示しないが、同様にして、ブロック層２３１を有する窓部２３を得ることができる。
これにより、図９（ａ）に示すように、胴体部２１および窓部２２、２３が得られる。な
お、ブロック層２３１の形成は、窓部２３を形成するための窓部形成用基板を胴体部形成
用基板に接合した後に、その接合体（凹部を有する胴体部形成用基板）に対して行っても
よい。
【０１２４】
［３］
次に、アルカリ金属の雰囲気下で、図９（ｂ）に示すように、胴体部２１に対して窓部
２２、２３を接合する。これにより、内部空間Ｓが形成されるとともに、内部空間Ｓにア
ルカリ金属が封入される。
【０１２５】
本工程では、胴体部２１と窓部２２、２３との接合は、加熱接合の１種である陽極接合
により行うことが好ましい。このように、金属膜２０を除去する工程の後、窓部２２、２
３と胴体部２１とを加熱接合することにより内部空間Ｓを形成する工程を有することによ
り、比較的簡単に、金属膜２０の形成、金属の拡散、および金属膜２０の除去を行うこと
ができる。また、信頼性の高い気密接合が可能となる。
【０１２６】
以上説明したようなガスセル２の製造方法によれば、窓部２２、２３の内壁面が金属を
含んでいるブロック層２２１、２３１で構成されているガスセル２を得ることができる。
そのため、得られるガスセル２の小型化および省電力化を図ることができる。
【０１２７】
＜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。
【０１２８】
図１０（ａ）は、本発明の第２実施形態に係る原子セルの横断面図、図１０（ｂ）は、
図１０（ａ）に示す原子セルの縦断面図である。
【０１２９】
本実施形態は、胴体部にもブロック層を設けた以外は、前述した第１実施形態と同様で
ある。
【０１３０】
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。
【０１３１】
図１０に示すガスセル２Ａ（原子セル）は、第１実施形態の胴体部２１に代えて、胴体
部２１Ａを備えている。
【０１３２】
胴体部２１Ａの内部空間Ｓに面する部分には、内部空間Ｓの内壁面の一部を構成してい
るブロック層２１２が設けられている。このブロック層２１２は、胴体部２１Ａを構成す
る材料（母材）に金属を拡散させたものである。そして、前述した第１実施形態のブロッ
ク層２２１、２３１と同様、このブロック層２１２は、その内部に、ブロック層２１２の
内部空間Ｓ側の面よりも金属の濃度が高い部分が設けられている。
【０１３３】
このようなブロック層２１２を設けることにより、例えば胴体部２１の母材がガラスで
構成されている場合、胴体部２１Ａにアルカリ金属が吸収または浸透されるのを低減する
ことができる。
【０１３４】
また、本実施形態では、ブロック層２１２、２２１、２３１により内部空間Ｓが囲まれ
ている。これにより、内部空間Ｓを区画形成する壁部全体の主材料が金属を吸収する性質
を有していても、金属の吸収または浸透を低減することができる。
【０１３５】
以上説明したようなブロック層２１２、２２１、２３１を有するガスセル２Ａは、以下
のようにして製造することができる。なお、以下では、胴体部２１Ａおよび窓部２２、２
３がそれぞれガラスで構成されている場合を例に説明する。また、前述した第１実施形態
と同様の事項については、その説明を省略する。
【０１３６】
図１１が、図１０に示す原子セルの製造方法（窓部形成用基板と胴体部形成用基板との
接合工程）を示す図である。
【０１３７】
ガスセル２Ａの製造方法は、［１Ａ］窓部形成用基板および胴体部形成用基板を準備す
る工程と、［２Ａ］窓部形成用基板にブロック層２１２、２２１、２３１を形成する工程
と、［３Ａ］窓部形成用基板および胴体部形成用基板で構成された内部空間Ｓにアルカリ
金属を封入する工程と、を有する。以下、各工程を順次説明する。
【０１３８】
［１Ａ］
まず、前述した第１実施形態と同様に、窓部形成用基板および胴体部形成用基板を準備
する。
【０１３９】
［２Ａ］
次に、前述した第１実施形態と同様に、ブロック層２２１、２３１を形成する。また、
ブロック層２１２も、ブロック層２２１、２３１と同様に形成することができる。これに
より、図１１（ａ）に示すように、胴体部２１および窓部２２、２３が得られる。ここで
、ブロック層２３１を形成する前に、窓部２３を形成するための窓部形成用基板と胴体部
形成用基板とを接合しておき、その接合体に対して、金属膜の成膜、加熱処理による拡散
、洗浄を行うことにより、ブロック層２３１と一括してブロック層２１２を形成すること
ができる。
【０１４０】
［３Ａ］
次に、アルカリ金属の雰囲気下で、図１１（ｂ）に示すように、胴体部２１Ａに対して
窓部２２、２３を接合する。これにより、内部空間Ｓが形成されるとともに、内部空間Ｓ
にアルカリ金属が封入される。
【０１４１】
２．電子機器
以上説明したような原子発振器は、各種電子機器に組み込むことができる。このような
電子機器は、優れた信頼性を有する。
【０１４２】
以下、本発明の電子機器について説明する。
図１２は、ＧＰＳ衛星を利用した測位システムに本発明の原子発振器を用いた場合の概
略構成を示す図である。
【０１４３】
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、ＧＰ
Ｓ受信装置４００とで構成されている。
【０１４４】
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３
０１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。
【０１４５】
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。
【０１４６】
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。
【０１４７】
３．移動体
図１３は、本発明の移動体の一例を示す図である。
【０１４８】
この図において、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。
このような移動体によれば、優れた信頼性を発揮することができる。
【０１４９】
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、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。
【０１５０】
以上、本発明の原子セル、原子セルの製造方法、量子干渉装置、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
されるものではない。
【０１５１】
また、本発明の各部の構成は、前述した実施形態の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。
【０１５２】
また、本発明は、前述した各実施形態の任意の構成同士を組み合わせるようにしてもよ
い。
【０１５３】
また、前述した実施形態では、波長の異なる２種類の光による量子干渉効果を利用して
セシウム等を共鳴遷移させる量子干渉装置に本発明の原子セルを用いた場合を例として説
明したが、本発明の原子セルは、これに限定されず、光およびマイクロ波による二重共鳴
現象を利用してルビジウム等を共鳴遷移させる二重共鳴装置にも用いることができる。
【０１５４】
前述した実施形態では、ブロック層を形成した後に、窓部形成用基板と胴体部形成用基
板とを接合する場合を例に説明したが、これに限定されず、例えば、窓部形成用基板と胴
体部形成用基板とを接合して内部空間を形成するとともに、窓部形成用基板または胴体部
形成用基板に内部空間と外部とを連通させる孔を形成しておき、その孔を通じて、金属膜
の形成、拡散、洗浄およびアルカリ金属の導入を行った後に、その孔を封止してもよい。
【符号の説明】
【０１５５】
１‥‥原子発振器
２‥‥ガスセル
２Ａ‥‥ガスセル
３‥‥光出射部
５‥‥光検出部
６‥‥ヒーター
７‥‥温度センサー
８‥‥磁場発生部
１０‥‥制御部
１１‥‥温度制御部
１２‥‥励起光制御部
１３‥‥磁場制御部
２０‥‥金属膜
２１‥‥胴体部
２１Ａ‥‥胴体部
２２‥‥窓部
２２Ｘ‥‥窓部形成用基板
２３‥‥窓部
４１‥‥光学部品
４２‥‥光学部品
４３‥‥光学部品
４４‥‥光学部品
１００‥‥測位システム
２００‥‥ＧＰＳ衛星
２１１‥‥貫通孔
２１２‥‥ブロック層
２２１‥‥ブロック層
２２１Ｘ‥‥拡散層
２３１‥‥ブロック層
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
ＬＬ‥‥励起光
Ｓ‥‥内部空間
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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