一种用于微型原子钟的真空封装结构及方法与流程

本文件涉及量子精密测量领域，尤其涉及一种用于微型原子钟的真空封装结构及方法。

背景技术：

1、在量子精密测量中，原子气室用于储存工作物质，且是光与原子相互作用，原子能级跃迁等的区域，是决定精密测量性能指标的核心器件，广泛应用于原子钟、磁力仪和陀螺仪等领域。

2、随着量子精密测量技术发展，量子传感向微型化、低功耗方向发展，特别是车载、机载、船载等移动式系统应用，这些系统供电资源有限，且需要长期在外工作，对能耗的分配尤为关键，也对量子传感的功耗提出了一定的要求。量子精密测量的功耗包含两部分，一部分是物理部分的功耗，主要来自原子气室的加热等，另一部分是电路部分的功耗。本发明主要针对原子气室加热功耗大，且受环境影响波动大的问题，采用陶瓷结构密封原子气室及加热部件，对原子气室等进行真空封装，隔绝外部环境，极大的降低了量子传感的功耗，且不影响量子传感的性能指标，为解决上述难题提供了一种途径。

3、因此，本发明提出了一种用于微型原子钟的真空封装结构及方法。

技术实现思路

1、本说明书提供了一种用于微型原子钟的真空封装结构及方法，用以解决现有技术中针对原子气室加热功耗大，且受环境影响波动大的问题。

2、本发明的第一方面，提出了一种用于微型原子钟的真空封装结构，包括外壳和底座；

3、所述外壳设置在所述底座上并与所述底座密封连接，所述外壳用于提供真空环境；所述底座用于固定电学器件，所述电学器件包括原子气室及加热测温组件。

4、在一些优选的实施方式中，所述外壳为立方体结构，所述外壳上开设有通孔，所述通孔用于实现外壳内的原子气室与外壳外的激光或其他光的相互作用，所述通孔上安装有镀膜窗片。

5、在一些优选的实施方式中，所述镀膜窗片包括石英或蓝宝石片。

6、在一些优选的实施方式中，所述外壳的底部开设有立方孔，使所述外壳为中空结构。

7、在一些优选的实施方式中，所述底座与所述外壳配合的表面上开设有凹槽，所述凹槽的形状包括方锥台，所述凹槽的侧壁上焊有金锡焊料，通过所述金锡焊料连接所述电学器件，并将电学测试信号引出至所述底座的外部焊点，所述外部焊点设置在所述底座的下表面。

8、在一些优选的实施方式中，所述底座的外部焊点用于连接供电信号和电学测试信号，并控制原子气室的控温及测试原子气室的温度。

9、在一些优选的实施方式中，所述外壳用于真空焊接的宽度为所述外壳的厚度。

10、在一些优选的实施方式中，所述底座真空焊接宽度与所述外壳的厚度相同，并均镀有金层，用于所述外壳和所述底座的真空密封。

11、在一些优选的实施方式中，所述外壳和所述底座的材料均包括陶瓷。

12、本发明的另一方面，提出了一种用于微型原子钟的真空封装方法，基于一种用于微型原子钟的真空封装结构，该方法包括如下步骤：

13、步骤s10，制作所述底座和所述外壳；

14、步骤s20，在所述外壳上封接镀膜窗片，形成密封结构；

15、步骤s30，将电子器件固定在所述底座上；

16、步骤s40，在所述外壳顶端放置吸气剂；

17、步骤s50，将所述外壳和含有电子器件的底座真空密封，同时激活所述吸气剂。

18、本说明书实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：

19、本发明提出了一种真空封装原子气室的陶瓷结构及真空封装步骤，将原子气室及加热部分、温度探测部分位于陶瓷结构内，对陶瓷结构内抽真空，实现了低功耗物理部分，且原子气室体积不受限制，既保障量子传感高指标，又降低了整体功耗，解决车载、机载、船载等移动式系统对低功耗量子传感的应用难题。

技术特征：

1.一种用于微型原子钟的真空封装结构，其特征在于，包括外壳(1)和底座(2)；所述外壳设置在所述底座(2)上并与所述底座(2)密封连接，所述外壳(1)用于提供真空环境；所述底座(2)用于固定电学器件，所述电学器件包括原子气室及加热测温组件。

2.根据权利要求1所述的一种用于微型原子钟的真空封装结构，其特征在于，所述外壳(1)为立方体结构，所述外壳(1)上开设有通孔(11)，所述通孔(11)用于实现外壳(1)内的原子气室与外壳(1)外的激光或其他光的相互作用，所述通孔(11)上安装有镀膜窗片。

3.根据权利要求2所述的一种用于微型原子钟的真空封装结构，其特征在于，所述镀膜窗片包括石英或蓝宝石片。

4.根据权利要求3所述的一种用于微型原子钟的真空封装结构，其特征在于，所述外壳(1)的底部开设有立方孔，使所述外壳(1)为中空结构。

5.根据权利要求4所述的一种用于微型原子钟的真空封装结构，其特征在于，所述底座(2)与所述外壳(1)配合的表面上开设有凹槽(21)，所述凹槽(21)的形状包括方锥台，所述凹槽(21)的侧壁上焊有金锡焊料(22)，通过所述金锡焊料(22)连接所述电学器件，并将电学测试信号引出至所述底座(2)的外部焊点(23)，所述外部焊点(23)设置在所述底座(2)的下表面。

6.根据权利要求5所述的一种用于微型原子钟的真空封装结构，其特征在于，所述底座(2)的外部焊点(23)用于连接供电信号和电学测试信号，并控制原子气室的控温及测试原子气室的温度。

7.根据权利要求6所述的一种用于微型原子钟的真空封装结构，其特征在于，所述外壳(1)用于真空焊接的宽度为所述外壳(1)的厚度。

8.根据权利要求7所述的一种用于微型原子钟的真空封装结构，其特征在于，所述底座(2)真空焊接宽度与所述外壳(1)的厚度相同，并均镀有金层，用于所述外壳(1)和所述底座(2)的真空密封。

9.根据权利要求8所述的一种用于微型原子钟的真空封装结构，其特征在于，所述外壳(1)和所述底座(2)的材料均包括陶瓷。

10.一种用于微型原子钟的真空封装方法，基于权利要求1-9任一项所述的一种用于微型原子钟的真空封装结构，其特征在于，该方法包括如下步骤：

技术总结本说明书公开了一种用于微型原子钟的真空封装结构及方法，涉及量子精密测量领域。旨在解决现有技术中针对原子气室加热功耗大，且受环境影响波动大的问题。本发明包括外壳和底座；所述外壳设置在所述底座上并与所述底座密封连接，所述外壳用于提供真空环境；所述底座用于固定电学器件，所述电学器件包括原子气室及加热测温组件；本发明既保障量子传感高指标，又降低了整体功耗，解决车载、机载、船载等移动式系统对低功耗量子传感的应用难题。技术研发人员：陈星,薛潇博,吕宇涛,吴晨菲,刘梦,柏岱冰,张升康受保护的技术使用者：北京无线电计量测试研究所技术研发日：技术公布日：2024/5/8