原子鐘堿金屬蒸汽腔制作設(shè)備研制與工藝研究.pdf

1、原子鐘是通過原子基態(tài)的超精細(xì)能級間的躍遷輻射頻率來實現(xiàn)精確計時的工具。基于CPT（Coherent Population Trapping）現(xiàn)象的微型原子鐘是原子鐘微型化發(fā)展的必然趨勢，而其中的核心芯片堿金屬蒸汽腔的微型化制造對原子鐘的微型化起著關(guān)鍵性的作用。 本論文圍繞原子鐘的微型化制造進(jìn)行其關(guān)鍵核心芯片——堿金屬蒸汽腔的設(shè)計與制作，結(jié)合近年來出現(xiàn)的微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS：Micro-Electro-Mechanical Sys

2、tem）技術(shù)介紹了適合堿金屬蒸汽腔制作的高氣密性封裝方法，重點講述了其中的陽極鍵合技術(shù)，制定了堿金屬蒸汽腔制作的陽極鍵合工藝及整個堿金屬蒸汽腔的制作流程；根據(jù)陽極鍵合的原理及所需條件，研制了特殊用途下的陽極鍵合平臺，利用已有真空獲得設(shè)備，實現(xiàn)了多種氣氛環(huán)境下的鍵合實驗，能用于高真空到幾個大氣壓的氣氛下；其中設(shè)計并制造的新型浮動工作臺能較好的滿足陽極鍵合的需要；使用銣元素進(jìn)行實驗，對于銣蒸汽腔的制作工藝作了較為詳盡的研究，蒸汽腔中硅孔的制

3、作選用了濕法腐蝕、超聲波打孔方法；在銣蒸汽腔的鍵合工藝中，給出了銣在陽極鍵合過程中的影響，分析了制作銣蒸汽腔所需的陽極鍵合的溫度、電壓、氣壓等；對鍵合強(qiáng)度與氣密性能進(jìn)行了測試；并針對堿金屬蒸汽腔的三層結(jié)構(gòu)，做了兩電極三層一次陽極鍵合的實驗，利用該方法成功的制作出了銣蒸汽腔；對制作的堿金屬蒸汽腔進(jìn)行了吸收光譜測試，與銣單質(zhì)的吸收光譜對比，確定得到了含有銣的密封蒸汽腔；對于三層鍵合的機(jī)理也給予了分析與研究，發(fā)現(xiàn)了三層鍵合的界面間出現(xiàn)了有金屬