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(guò)原子基態(tài)的超精細(xì)能級(jí)間的躍遷輻射頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)精確計(jì)時(shí)的工具?；贑PT（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(shì)，而其中的核心芯片堿金屬蒸汽腔的微型化制造對(duì)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(jì)與制作，結(jié)合近年來(lái)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(diǎn)講述了其中的陽(yáng)極鍵合技術(shù)，制定了堿金屬蒸汽腔制作的陽(yáng)極鍵合工藝及整個(gè)堿金屬蒸汽腔的制作流程；根據(jù)陽(yáng)極鍵合的原理及所需條件，研制了特殊用途下的陽(yáng)極鍵合平臺(tái)，利用已有真空獲得設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了多種氣氛環(huán)境下的鍵合實(shí)驗(yàn)，能用于高真空到幾個(gè)大氣壓的氣氛下；其中設(shè)計(jì)并制造的新型浮動(dòng)工作臺(tái)能較好的滿足陽(yáng)極鍵合的需要；使用銣元素進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，對(duì)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(yáng)極鍵合過(guò)程中的影響，分析了制作銣蒸汽腔所需的陽(yáng)極鍵合的溫度、電壓、氣壓等；對(duì)鍵合強(qiáng)度與氣密性能進(jìn)行了測(cè)試；并針對(duì)堿金屬蒸汽腔的三層結(jié)構(gòu)，做了兩電極三層一次陽(yáng)極鍵合的實(shí)驗(yàn)，利用該方法成功的制作出了銣蒸汽腔；對(duì)制作的堿金屬蒸汽腔進(jìn)行了吸收光譜測(cè)試，與銣單質(zhì)的吸收光譜對(duì)比，確定得到了含有銣的密封蒸汽腔；對(duì)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