JPH03250675A - セシウム原子発振器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は原子共鳴を利用したセシウム原子発振器に関す
る。

［従来の技術］ 従ｔのセシウム原子発振器は、セシウムビーム管と、セ
シウムビーム管内のイオンポンプのみを動作させるイオ
ンポンプ電源と、このイオンポンプ電源のスイッチと、
イオンポンプに流れる電流のモニターメータと、セシウ
ム原子発振器全体のパワースイッチとを何している。

次に上記の従来のセシウム原子発振器の動作について説
明する。発振器を構成するセシウム原子管は１通常はセ
シウムビーム管内に内蔵しているイオンポンプにて高真
空に保たれており、その状態でセシウム原子が充てんさ
れているセシウム源を約１００℃に加熱してセシウムの
原子線を発生させ、所定の特性を得ている。セシウム原
子発振器の立上げ時には、特に放置時間の長い場合は初
めにイオンポンプのみを動作させ、所定の真空度が得ら
れた後に全体にパワーを加える方法をとるのが一般的で
ある。これは、真空度が悪い状態において全体にパワー
を加えると、セシウムビーム管内の加熱箇所の特性劣化
や酸化を引き起こし。

セシウムビーム管が不良となる原因になるからである。

なおセシウムビー１管内の真空度の測定はイオンポンプ
に流れる電流をモニターメータなどで検出することによ
って行うもので、真空度が上がる程消費電流は低下する
性質を利用する。

［発明が解決しようとする課題］ この従来のセシウム原子発振器では、前述のように立上
げる時にイオンポンプのみを動作させ真空度をモニター
メータ等にて確認した後に本体の電源を投入する必要が
あるので、操作性が悪いという欠点があった。

又、もし２間違ってセシウムビーム管の真空度が悪い状
態にあるときに本体の電源を投入すると。

前述した様にセシウムビーム管内の特性劣化をおこす原
因となる場合があるので２品質的にも問題点あった。

したがって本発明は、操作性がよく品質的にも問題のな
いセシウム原子発振器を提供しようとするものである。

［課題を解決するための手段］ 不発１明によれば、イオンポンプを含むセシウムビーム
管と、このイオンポンプに電流を供給するイオンポンプ
電源と、装置内の前記イオンポンプ以外に電力を供給す
る電源回路とを備え１発振器の立ち上げ時に前記イオン
ポンプ電源が動作すると、一定時間経過後前記イオンポ
ンプが起動してイオンポンプ電流が急激に増え１Ａ空度
の向上につれて該イオンポンプ電流が最高値から次第に
減少するように構成したセシウム電子発振器において、
前記イオンポンプ電源を動作させた時点から前記イオン
ポンプ電流が前記最高値から減少して所定の電流値に達
するまでの時間を設定する信号を発する時間設定手段と
、前記電源回路の入力端を、前記信号を受けている間は
続とするが、該信号を受けないときは断とするスイッチ
を備えた事を特徴とするセシウム原子発振器が得られる
。

また上記のセシウム発振器において、前記時間設定手段
は、前記イオンポンプ電流の電圧を整流して前記所定の
電流値に相当する振幅に制限する整流手段および該電圧
が該制限された振幅以上の時に出力し以下になると出力
をゼロとするシュミット・トリガ回路を有する後半時間
設定手段と。

前記電源電圧受けてパルスを発するパルス発生手段およ
び該パルスを受けてから前記イオンポンプの起動を示す
シュミット・トリガ回路の出力を受けるまで出力を発す
る前半時間設定手段と、この前半時間設定手段の出力と
前記後半時間設定手段の出力の論理和をとる論理ゲート
とから成っていてもよい。

更に、上記のセシウム発振器において、前記電源回路の
入力側に設けられ、記論理ゲートから出力が送られてく
る間は断となり、出力が無くなると続となる制御スイッ
チと、前記イオンポンプ電源、前記パルス発生器、及び
前記電源回路を同時に断続する第１のスイッチと、この
第１のスイッチの前記電源回路を断続する接点部に直列
に配置され前記電源回路を独立に断続する第２のスイッ
チとを持たせたもので良く、更に又、上記の第２のスイ
ッチを省略し、その代わり第１のスイッチの電源回路を
断続する接点部に比較的に大きな遅延特性を持たせても
よい。

［実施例コ 次に本発明について図面を参照して説明する。

第１図は本発明の一実施例のブロック図、第２図は第１
図に示した実施例の各部における信号波形を示す図であ
る。

セシウム原子発振器の立上げ時には、まず第１のスイッ
チ］１が投入され（時間ｔ１）、イオンポンプ電源２や
リセットパルス発生器５等に電源電圧が供給される。リ
セットパルス発生器５は電源投入時に波形ａの様なリセ
ットパルスを発生させ、フリップフロップ６に供給され
る。供給された信号はフリップフロップ６をリセットし
、フリップフロップのＱ出力ｄはこの瞬間に波形ｄのよ
うにｒＨＪとなる。

セシウムビーム管１内に構成されているイオンポンプは
電圧が供給されしばらく時間が経過した後に起動しく時
間ｔ２：１〜２０分程度）、その瞬間に電流が多く流れ
る。その後セシウムビーム管内の真空度が時間経過とと
もに向上していき。

これに伴ってイオンポンプ電流も減少していく。

この電流の変化を電圧に変換すると波形すの様になる。

この電圧を抵抗器、ツェナーダイオード等によりも■成
された整流回路３により振幅に制限を加え、さらにシュ
ミット・トリガー・バッファ等のシュミット・トリガー
回路４を通すと、電圧が制御された値より小さくなると
出力が急にゼロとなり波形Ｃの様な出力が得られる。こ
の出力Ｃは。

イオンポンプが起動するまで（ｔ２）は「Ｌ」。

イオンポンプ起動後セシウムビーム管１の真空度が一定
の値まで良くなるまで（ｔ３）はｒＨＪ真空度がその一
定の値より更によくなればｒＬＪになるという事を意味
する。

シュミット・トリガ回路４の出力Ｃをフリップフロップ
回路６に加え、入力信号が［ＬＪ　−ｒＨＪになった瞬
間に出力がｒＨＪ→ｒＬＪになる様に構成すると、フリ
ップフロップ回路６の出力は波形ｄの様になる。この出
力とシュミット・トリガ回路４の出力をＯＲ回路７に供
給すると、その出力は波形ｅの様になり、全体を時間的
にみれば。

セシウムビーム管１内のイオンポンプが動作していない
時及び真空度が充分でない時にｒＨＪとなり、イオンポ
ンプが動作しており真空度が充分良好になっている場合
にｒＬＪとなる事を意味する制御スイッチ８は、ＯＲ回
路の出力ｅかｒＬＪの時のみ接点９が閉じるように構成
されている。従って第２のスイッチ］２を第１のスイッ
チ１］を入れてからΔを以」−遅れて投入しておけば　
ＯＲ回路出力ｅが（ｔ３）でｒＬＪになると、すなわち
ビーム管内の真空度がある値より良くなると。

制御スイッチ８が閉じ、電源電圧が電源回路〕０に送ら
れ、セシウムビーム管１のイオンポンプ以外の回路及び
セシウム原子発振器全体の回路へ電源電圧が供給される
。

上記において第１のスイッチを入れてから第２のスイッ
チを入れるまでの時間Δｔは、実際には数ミリ秒程度で
あり、実際の操作を手で行うとすれば、第１のスイッチ
１１を入れたらすぐ第２のスイッチ］２を入れれば間違
いなく規定の動作が行イつれる。

また上記において、第２のスイッチとして第１のスイッ
チよりΔｔより若干長い遅延特性を持つスイッチを用い
れば　２つのスイッチ１１と１２を電気・機械的に又は
人為的に同時に入れてもよい。なお第１のスイッチ１１
の接点部１１ａに遅延特性を持たせ、制御スイッチ９が
論理ゲート７からの出力ｅを受けて動作を始めてから動
作するように構成すれば、電源投入は１回だけで済み。

実用上極めて効果的である。この場合節２のスイッチは
なくても済むが、何らかの理由で電源回路１０のみを断
とする場合のために、第２のスイッチもつけておき、通
常はこれを閉じた侭にして置く。

なお上記の実施例において、イオンポンプ電源２を動作
させてからイオンポンプ電流が急激に上昇するまでの時
間及びこの急激に上昇する時間から電源回路］１を動作
させるまでの時間を設定させる構成は単なる好ましい一
例にすぎず、他の回路構成によっても可能なことはいう
までもない。

同様に種々のスイッチの特性、配置も上記の実施例に限
られないことはいうまでもない。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明はセシウムビーム管内の真空
度が充分安定した時のみ全体の回路に電源電圧が供給さ
れる様に構成しであるため、誤操作によるセシウムビー
ム管の特性劣化等を防止でき１品質の向上をはかれる効
果を有する。

また、セシウム原子発振器はぼ全体を省るパワースイッ
チ２に若干遅延特性を持たせ、これを初めからＯＮにし
た状態にてスイッチ１を投入する方法をとることにより
、１回の操作だけで自動的にセシウム原子発振器の立上
げを行なう事が可能となり、操作性の向上をはかれる効
果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のブロック図、第２図は第１
図に示した実施例の各部における信号波形図である。 記号の説明：１・・・セシウムビーム管、２・・・イオ
ンポンプ電源、３・・・整流回路、４・・・シュミット
・トリガ回路、５・・・リセットパルス発生器、６・・
・フリップフロップ、７・・・ＯＲ回路、８・・・制御
スイッチ、９・・・接点部、１０・・・電源回路、１１
・・・第１のスイッチ　１２・・・第２のスイッチ。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）イオンポンプを含むセシウムビーム管と、このイ
   オンポンプに電流を供給するイオンポンプ電源と、装置
   内の前記イオンポンプ以外に電力を供給する電源回路と
   を備え、発振器の立ち上げ時に前記イオンポンプ電源が
   動作すると、一定時間経過後前記イオンポンプが起動し
   てイオンポンプ電流が急激に増え、真空度の向上につれ
   て該イオンポンプ電流が最高値から次第に減少するよう
   に構成したセシウム原子発振器において、前記イオンポ
   ンプ電源を動作させた時点から前記イオンポンプ電流が
   前記最高値から減少して所定の電流値に達するまでの時
   間を設定する信号を発する時間設定手段と、前記電源回
   路の入力側を、前記信号を受けている間は続とするが、
   該信号を受けないときは断とするスイッチを備えた事を
   特徴とするセシウム原子発振器。
2. （２）前記時間設定手段が、前記イオンポンプ電流の電
   圧を整流して前記所定の電流値に相当する振幅に制限す
   る整流手段および該電圧が該制限された振幅以上の時に
   出力し以下になると出力をゼロとするシュミット・トリ
   ガ回路を有する後半時間設定手段と、前記電源電圧を受
   けてパルスを発するパルス発生手段および該パルスを受
   けてから前記イオンポンプの起動を示すシュミット・ト
   リガ回路の出力を受けるまで出力を発する前半時間設定
   手段と、この前半時間設定手段の出力と前記後半時間設
   定手段の出力の論理和をとる論理ゲートとから成ること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項のセシウム原子発振
   器。
3. （３）前記電源回路の入力側に設けられ、前記論理ゲー
   トから出力が送られてくる間は断となり、出力が無くな
   ると続となる制御スイッチと、前記イオンポンプ電源、
   前記パルス発生器、及び前記電源回路を同時に断続する
   第１のスイッチと、この第１のスイッチの前記電源回路
   を断続する接点部に直列に配置され前記電源回路を独立
   に断続する第２のスイッチとを有することを特徴とする
   特許請求の範囲第１項または第２項のセシウム原子発振
   器。
4. （４）前記電源回路の入力側に設けられ、前記論理ゲー
   トから出力が送られてくる間は断となり、出力が無くな
   ると続となる制御スイッチと、前記イオンポンプ電源、
   前記パルス発生器、及び前記電源回路を同時に断続する
   機能を有し、而して該電源回路を断続する接点部が前記
   制御スイッチが前記論理ゲートの出力を受けて動作して
   から動作するような遅延特性を有していることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項、第２項または第３項のセシ
   ウム原子発振器。