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一種芯片原子鐘的微型物理系統的制作方法

文檔序號:42253024發布日期:2025-06-24 15:59閱讀:17來源:國知局

本技術涉及芯片原子鐘,具體提供一種芯片原子鐘的微型物理系統。


背景技術:

1、時間計量是現代社會基本的工具之一,在精密測量、衛星導航等領域有重要應用。原子內部存在不易受外界干擾的能級系統,原子鐘將震蕩源頻率與原子能級同步,實現更好的長期穩定度。傳統原子鐘的體積、功耗、成本很大,限制了終端應用場景,芯片原子鐘的小型化、低功耗、制作簡單等特點彌補了上述不足。

2、目前的芯片原子鐘中的mems原子氣室的銣,在高溫時會逐漸在透光面上凝聚,遮擋了透光窗口,影響原子氣室的透光率,從而引起原子吸收譜線的波動和漂移,影響原子鐘的頻率穩定度和頻率漂移。

3、基于上述問題,相應地,本領域需要一種新的原子鐘結構來解決上述問題。


技術實現思路

1、本實用新型旨在解決上述技術問題,即,解決現有技術中芯片原子鐘的氣室的透光窗口易污染進而影響透光率的問題。

2、在第一方面,本實用新型提供一種芯片原子鐘的微型物理系統,所述微型物理系統包括:

3、屏蔽單元,所述屏蔽單元設置有屏蔽腔;

4、磁場組件及真空單元,其中所述磁場組件套設在所述真空單元上,所述真空單元設置有真空腔;

5、中心組件,所述中心組件設置在所述真空腔內,所述中心組件包括依次堆疊設置的加熱片、傳熱筒及氣室,所述傳熱筒的側壁設置有讓位缺口,所述氣室至少部分經所述讓位缺口設置在所述傳熱筒的外部。

6、在具有上述芯片原子鐘的微型物理系統的具體實施方式中,所述加熱片上設置有固定區、鏤空區及加熱區,所述鏤空區在所述加熱區和所述固定區之間,所述鏤空區設置有多個懸臂梁用于連接所述固定區和所述加熱區,所述加熱區為中心對稱結構。

7、在具有上述芯片原子鐘的微型物理系統的具體實施方式中,所述中心組件還包括導熱金屬帶、熱敏電阻及微加熱器,多個微加熱器設置在所述加熱區的其中一側面,所述導熱金屬帶設置在所述加熱區的另一側面,所述導熱金屬帶首尾相接形成閉合結構,所述熱敏電阻與所述導熱金屬帶同側設置且位于閉合的所述導熱金屬帶的內側。

8、在具有上述芯片原子鐘的微型物理系統的具體實施方式中,所述中心組件還包括激光器及玻片,所述激光器設置在所述加熱區上且與所述導熱金屬帶位于同側,所述玻片設置在所述氣室和所述加熱片之間。

9、在具有上述芯片原子鐘的微型物理系統的具體實施方式中,所述中心組件還包括探測器電路板,所述探測器電路板設置在所述傳熱筒上,所述玻片、所述氣室及所述探測器電路板依次設置,所述探測器電路板上設置有光電二極管。

10、在具有上述芯片原子鐘的微型物理系統的具體實施方式中,所述真空單元包括陶瓷帽及載體底板,所述陶瓷帽與所述載體底板熔接。

11、在具有上述芯片原子鐘的微型物理系統的具體實施方式中,所述固定區設置有多個焊盤,所述加熱片借助所述焊盤與所述載體底板連接。

12、在具有上述芯片原子鐘的微型物理系統的具體實施方式中,所述探測器電路板與所述載體底板之間以鍵合金絲連接,所述載體底板設置有輸出引腳。

13、在具有上述芯片原子鐘的微型物理系統的具體實施方式中,所述磁場組件包括線圈支架及繞組線圈,所述繞組線圈設置在所述線圈支架上,所述線圈支架設置有通孔,所述真空單元設置在所述通孔內。

14、在具有上述芯片原子鐘的微型物理系統的具體實施方式中,所述屏蔽單元包括屏蔽外殼及屏蔽底座,所述屏蔽外殼設置在所述屏蔽底座上形成所述屏蔽腔。

15、在采用上述技術方案的情況下,本實用新型提出的芯片原子鐘的微型物理系統,采用具有讓位缺口的傳熱筒,安裝在傳熱筒內的氣室至少部分位于傳熱筒外部,加熱片的熱量通過傳熱筒傳遞到氣室,熱量主要集中在傳熱筒的筒體上,氣室位于傳熱筒內的溫度高于位于筒外的溫度,因此,氣室內的蒸汽就會在位于筒外的氣室部分凝結,避開氣室的透光區域,消除了蒸汽在氣室透光面上凝集而影響透光率的問題,既解決了氣室透光性的問題又解決了氣室內原子緩慢遷移的問題。



技術特征:

1.一種芯片原子鐘的微型物理系統,其特征在于,所述微型物理系統包括:

2.根據權利要求1所述的芯片原子鐘的微型物理系統,其特征在于,所述加熱片(5)上設置有固定區(9)、鏤空區(10)及加熱區(11),所述鏤空區(10)在所述加熱區(11)和所述固定區(9)之間,所述鏤空區(10)設置有多個懸臂梁(12)用于連接所述固定區(9)和所述加熱區(11),所述加熱區(11)為中心對稱結構。

3.根據權利要求2所述的芯片原子鐘的微型物理系統,其特征在于,所述中心組件(4)還包括導熱金屬帶(13)、熱敏電阻(14)及微加熱器(15),多個微加熱器(15)設置在所述加熱區(11)的其中一側面,所述導熱金屬帶(13)設置在所述加熱區(11)的另一側面,所述導熱金屬帶(13)首尾相接形成閉合結構,所述熱敏電阻(14)與所述導熱金屬帶(13)同側設置且位于閉合的所述導熱金屬帶(13)的內側。

4.根據權利要求3所述的芯片原子鐘的微型物理系統,其特征在于,所述中心組件(4)還包括激光器(16)及玻片(17),所述激光器(16)設置在所述加熱區(11)上且與所述導熱金屬帶(13)位于同側,所述玻片(17)設置在所述氣室(7)和所述加熱片(5)之間。

5.根據權利要求4所述的芯片原子鐘的微型物理系統,其特征在于,所述中心組件(4)還包括探測器電路板(18),所述探測器電路板(18)設置在所述傳熱筒(6)上,所述玻片(17)、所述氣室(7)及所述探測器電路板(18)依次設置,所述探測器電路板(18)上設置有光電二極管(19)。

6.根據權利要求5所述的芯片原子鐘的微型物理系統,其特征在于,所述真空單元(3)包括陶瓷帽(20)及載體底板(21),所述陶瓷帽(20)與所述載體底板(21)熔接。

7.根據權利要求6所述的芯片原子鐘的微型物理系統,其特征在于,所述固定區(9)設置有多個焊盤(22),所述加熱片(5)借助所述焊盤(22)與所述載體底板(21)連接。

8.根據權利要求6所述的芯片原子鐘的微型物理系統,其特征在于,所述探測器電路板(18)與所述載體底板(21)之間以鍵合金絲連接,所述載體底板(21)設置有輸出引腳。

9.根據權利要求1至8中任一項所述的芯片原子鐘的微型物理系統,其特征在于,所述磁場組件(2)包括線圈支架(23)及繞組線圈(24),所述繞組線圈(24)設置在所述線圈支架(23)上,所述線圈支架(23)設置有通孔,所述真空單元(3)設置在所述通孔內。

10.根據權利要求9所述的芯片原子鐘的微型物理系統,其特征在于,所述屏蔽單元(1)包括屏蔽外殼(25)及屏蔽底座(26),所述屏蔽外殼(25)設置在所述屏蔽底座(26)上形成所述屏蔽腔。


技術總結
本技術涉及芯片原子鐘技術領域,具體提供一種芯片原子鐘的微型物理系統,旨在解決現有技術中芯片原子鐘的氣室的透光窗口易污染進而影響透光率的問題。為此目的,本技術的微型物理系統包括屏蔽單元、磁場組件、真空單元及中心組件,屏蔽單元設置有屏蔽腔;磁場組件套設在真空單元上,真空單元設置有真空腔;中心組件設置在真空腔內,中心組件包括依次堆疊設置的加熱片、傳熱筒及氣室,傳熱筒的側壁設置有讓位缺口,氣室至少部分經讓位缺口設置在傳熱筒的外部。通過上述方案,氣室內的蒸汽就會在位于筒外的氣室部分凝結,避開氣室的透光區域,消除了蒸汽在氣室透光面上凝集而影響透光率的問題。

技術研發人員:張振偉,李春景
受保護的技術使用者:北京飛秒留聲科技有限公司
技術研發日:20240628
技術公布日:2025/6/23
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