JPH032967Y2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH032967Y2 JPH032967Y2 JP4045184U JP4045184U JPH032967Y2 JP H032967 Y2 JPH032967 Y2 JP H032967Y2 JP 4045184 U JP4045184 U JP 4045184U JP 4045184 U JP4045184 U JP 4045184U JP H032967 Y2 JPH032967 Y2 JP H032967Y2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- disc spring
- frequency
- cavity resonator
- resonator
- housing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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- Non-Reversible Transmitting Devices (AREA)
- Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この考案は、空胴共振器ユニツトの構成にかゝ
わり、特に水素メーザ周波数標準器に使用されて
いる空胴共振器ユニツトに関するものである。
わり、特に水素メーザ周波数標準器に使用されて
いる空胴共振器ユニツトに関するものである。
水素メーザ周波数標準器は、周波数確度がセシ
ウム（Cs）原子ビーム周波数標準器より劣るが、
その周波数安定度は現用の周波数標準器の中でも
つとも優れている。そのためVLBI（超長基線電
波干渉計）、深宇宙人工衛星の追跡用などの超高
安定周波数信号源として有用な機器となつてい
る。
ウム（Cs）原子ビーム周波数標準器より劣るが、
その周波数安定度は現用の周波数標準器の中でも
つとも優れている。そのためVLBI（超長基線電
波干渉計）、深宇宙人工衛星の追跡用などの超高
安定周波数信号源として有用な機器となつてい
る。
上記したような最先端技術分野では、水素メー
ザ周波数標準器（以下、単に水素メーザという）
の周波数安定度が高い程、測定精度が向上するた
め周波数安定度の向上が強く要望されている。
ザ周波数標準器（以下、単に水素メーザという）
の周波数安定度が高い程、測定精度が向上するた
め周波数安定度の向上が強く要望されている。
以下、かゝる水素メーザの概要と周波数安定度
の問題について説明する。
の問題について説明する。
第１図は水素メーザの共振系を模式的に示した
もので、１は水素分子が供給されている放電管、
２は水素分子を解理し、水素原子とするための高
周波発振器、３は解理された水素原子の中からエ
ネルギ準位の高い原子を選別するための準位選別
マグネツト、４は内面がテフロン等で被膜されて
いる石英からなる水素蓄積球、５は空胴共振器、
６はクリスタルガラス等の内面に導電被膜が施さ
れている共振器円筒、７は外周にヒータ７ａを備
えている空胴共振器５の支持槽であるハウジン
グ、８は静磁場を与えるソレノイドコイル、９は
外部磁界の影響を遮蔽するための磁気シールド、
１０は真空ベルジヤ（外部恒温槽）である。
もので、１は水素分子が供給されている放電管、
２は水素分子を解理し、水素原子とするための高
周波発振器、３は解理された水素原子の中からエ
ネルギ準位の高い原子を選別するための準位選別
マグネツト、４は内面がテフロン等で被膜されて
いる石英からなる水素蓄積球、５は空胴共振器、
６はクリスタルガラス等の内面に導電被膜が施さ
れている共振器円筒、７は外周にヒータ７ａを備
えている空胴共振器５の支持槽であるハウジン
グ、８は静磁場を与えるソレノイドコイル、９は
外部磁界の影響を遮蔽するための磁気シールド、
１０は真空ベルジヤ（外部恒温槽）である。
なお、１１は共振周波数を微調するポスト、１
２は前記空胴共振器５内の共振エネルギを引き出
すためのループ、１３はイオンポンプを示す。
２は前記空胴共振器５内の共振エネルギを引き出
すためのループ、１３はイオンポンプを示す。
放電管１内で高周波発振器２により解離された
水素原子は準位選別マグネツト３によりエネルギ
準位Ｆ＝０，mF＝０、およびＦ＝１，mF＝−１
とＦ＝１，mF＝０およびＦ＝１，mF＝＋１に選
別され、Ｆ＝０，mF＝０およびＦ＝１，mF＝−
１にある原子は発散し、Ｆ＝１，mF＝０および
Ｆ＝１，mF＝１にある原子が水素蓄積球４内に
集束する。
水素原子は準位選別マグネツト３によりエネルギ
準位Ｆ＝０，mF＝０、およびＦ＝１，mF＝−１
とＦ＝１，mF＝０およびＦ＝１，mF＝＋１に選
別され、Ｆ＝０，mF＝０およびＦ＝１，mF＝−
１にある原子は発散し、Ｆ＝１，mF＝０および
Ｆ＝１，mF＝１にある原子が水素蓄積球４内に
集束する。
水素蓄積球４内の水素原子は、その内面に被膜
されているテフロン壁と衝突してもエネルギー準
位がＦ＝１の状態から直ちにＦ＝０の状態に移る
ことはなく、約１秒間近く水素蓄積球４内に留ま
り空胴共振器５内の電磁波の励振をうける。
されているテフロン壁と衝突してもエネルギー準
位がＦ＝１の状態から直ちにＦ＝０の状態に移る
ことはなく、約１秒間近く水素蓄積球４内に留ま
り空胴共振器５内の電磁波の励振をうける。
標準周波数として利用されるエネルギ準位はＦ
＝１，mF＝０の状態からＦ＝０，mF＝０に遷移
する周波数約1420405752Hz（標準周波数0）であ
る。
＝１，mF＝０の状態からＦ＝０，mF＝０に遷移
する周波数約1420405752Hz（標準周波数0）であ
る。
したがつて、空胴共振器５の共振周波数cが上
記標準周波数の近傍に調整されていると水素蓄
積球４内のエネルギ準位の高いＦ＝１，mF＝０
にある原子は共振周波数cの励振を受け、エネル
ギ準位の低いＦ＝０，mF＝０の状態に遷移する。
水素メーザはこのとき放射する電磁波により自己
発振を起す。
記標準周波数の近傍に調整されていると水素蓄
積球４内のエネルギ準位の高いＦ＝１，mF＝０
にある原子は共振周波数cの励振を受け、エネル
ギ準位の低いＦ＝０，mF＝０の状態に遷移する。
水素メーザはこのとき放射する電磁波により自己
発振を起す。
ところで、空胴共振器５の共振周波数cと、水
素原子の標準周波数0がわずかでも異なつている
と、メーザ発振周波数nは標準周波数0よりシフ
トしたものとなる。
素原子の標準周波数0がわずかでも異なつている
と、メーザ発振周波数nは標準周波数0よりシフ
トしたものとなる。
このシフトによる周波数関係は
n−0＝Qc／Ql（c−0） …(1)
となることが知られている。
こゝで、Qcは空胴共振器５のＱ値であり、Ql
は共鳴線のＱ値である（共鳴スペクトラム周波数
の帯域をΔとするとQl＝n／Δで示される） したがつて、共振周波数cが移動するとメーザ
発振周波数nも変動し、水素メーザの周波数安定
度が損われる。
は共鳴線のＱ値である（共鳴スペクトラム周波数
の帯域をΔとするとQl＝n／Δで示される） したがつて、共振周波数cが移動するとメーザ
発振周波数nも変動し、水素メーザの周波数安定
度が損われる。
例えば、Qc／Ql＝５×10-5のとき周波数安定度
を1000秒間測定で１×10-13程度に押えるために
は、共振周波数cの変動を約0.3Hz以内に追い込
む必要があり、共振周波数cの安定化はきわめて
厳しく、空胴共振器５は熱膨脹を減少するととも
に機械的変動をできるだけ押える必要がある。
を1000秒間測定で１×10-13程度に押えるために
は、共振周波数cの変動を約0.3Hz以内に追い込
む必要があり、共振周波数cの安定化はきわめて
厳しく、空胴共振器５は熱膨脹を減少するととも
に機械的変動をできるだけ押える必要がある。
そのため、共振器円筒６は熱膨脹係数のきわせ
て小さいクリスタルガラス等（係数10-7台）の円
筒を骨材としてその内面を導電性塗料などで導電
化する。また、その両端面はアルミニユーム製端
板で閉塞し、この空胴共振器５を高精度（±１×
10-6℃）で温度制御する。
て小さいクリスタルガラス等（係数10-7台）の円
筒を骨材としてその内面を導電性塗料などで導電
化する。また、その両端面はアルミニユーム製端
板で閉塞し、この空胴共振器５を高精度（±１×
10-6℃）で温度制御する。
しかしながら、周波数安定度を1000秒間測定で
１×10-13に押えるには、その時間内の共振器の
高さの変位を約４×10-4μm以内にする必要があ
り、共振器円筒６と端板の接合には耐振性、およ
び熱膨脹に対する工夫が必要となる。
１×10-13に押えるには、その時間内の共振器の
高さの変位を約４×10-4μm以内にする必要があ
り、共振器円筒６と端板の接合には耐振性、およ
び熱膨脹に対する工夫が必要となる。
このため、従来は共振器円筒６の端板を皿バネ
で押えて、その定荷重領域を利用していたが、こ
の皿バネが移動中にずれたり、使用中にスリツプ
して共振周波数cがジヤンプするという問題があ
つた。
で押えて、その定荷重領域を利用していたが、こ
の皿バネが移動中にずれたり、使用中にスリツプ
して共振周波数cがジヤンプするという問題があ
つた。
この考案は、かゝる共振器円筒に対する端板の
皿バネ押えの好適な固定手段を備えた空胴共振器
ユニツトを提供するものである。
皿バネ押えの好適な固定手段を備えた空胴共振器
ユニツトを提供するものである。
第２図ａはこの考案の空胴共振器ユニツト２０
の一実施例を示す断面図で、２１は小さい温度膨
脹係数からなる共振器円筒を示し、例えばクリス
タルガラスに導電塗料を塗布したものである。２
２，２３は前記共振器円筒２１の上下を覆うよう
に形成されているアルミニウム等で形成された端
板で、下側の端板２３には共振周波数微調用のポ
スト２３ａと、共振器の電磁波を取り出すための
ループ２３ｂが配置されている。また、上側の端
板２２には第１の段付ワツシヤ２４が固定され、
この第１の段付ワツシヤ２４の段部には皿バネ２
５が載置されている。この皿バネ２５の内側円に
は第２の段付ワツシヤ２６が積層されている。
の一実施例を示す断面図で、２１は小さい温度膨
脹係数からなる共振器円筒を示し、例えばクリス
タルガラスに導電塗料を塗布したものである。２
２，２３は前記共振器円筒２１の上下を覆うよう
に形成されているアルミニウム等で形成された端
板で、下側の端板２３には共振周波数微調用のポ
スト２３ａと、共振器の電磁波を取り出すための
ループ２３ｂが配置されている。また、上側の端
板２２には第１の段付ワツシヤ２４が固定され、
この第１の段付ワツシヤ２４の段部には皿バネ２
５が載置されている。この皿バネ２５の内側円に
は第２の段付ワツシヤ２６が積層されている。
２７は空胴共振器を囲むように形成されている
ハウジングを示し、このハウジング２７の下部は
端板２３に固定されている。
ハウジングを示し、このハウジング２７の下部は
端板２３に固定されている。
また、押圧手段としてハウジング２７に設けた
ネジ穴２７ａと、ネジ穴２７ａに螺入されたネジ
２８を用い、それによつて前記上側の端板２２を
皿バネ２５を介して下方に付勢されている。な
お、２９は水素蓄積球を示す。
ネジ穴２７ａと、ネジ穴２７ａに螺入されたネジ
２８を用い、それによつて前記上側の端板２２を
皿バネ２５を介して下方に付勢されている。な
お、２９は水素蓄積球を示す。
第２図ｂは空胴共振器ユニツト２０の第１の段
付ワツシヤ２４、および皿バネ２５、第２の段付
ワツシヤ２６、ネジ２８の拡大部分図を示してい
る。
付ワツシヤ２４、および皿バネ２５、第２の段付
ワツシヤ２６、ネジ２８の拡大部分図を示してい
る。
第３図は皿バネ２５と第１、第２の段付ワツシ
ヤ２４，２６の係合状態を示す斜視図である。
ヤ２４，２６の係合状態を示す斜視図である。
第２の段付ワツシヤ２６にはリング状に凹溝２
６ａが形成され、この凹溝２６ａにはハウジング
２７を貫通している数本（図の場合は３体）のネ
ジ２８が衝合することによつて、上側の端板２２
が共振器円筒２１に適当な付勢力をもつて押しつ
けられている。
６ａが形成され、この凹溝２６ａにはハウジング
２７を貫通している数本（図の場合は３体）のネ
ジ２８が衝合することによつて、上側の端板２２
が共振器円筒２１に適当な付勢力をもつて押しつ
けられている。
第４図は皿バネ２５の付勢力を示す曲線で、横
軸は変位、縦軸は荷重を示す。
軸は変位、縦軸は荷重を示す。
この曲線から理解できるように皿バネ２５の変
位が増加すると、皿バネ２５の押え荷重も増加す
るが、変位L1〜L2の範囲ではきわめて押え荷重
の変化が小さくなる。
位が増加すると、皿バネ２５の押え荷重も増加す
るが、変位L1〜L2の範囲ではきわめて押え荷重
の変化が小さくなる。
したがつて、ネジ２８によつてこの変位範囲
（L1−L2）〔定荷重領域ともいう〕になるように
調整しておくと、温度変化による共振器円筒２１
とハウジング２７の膨脹歪が皿バネ２５によつて
充分吸収され、定荷重で空胴共振器が押えられる
ので、共振周波数が安定し、メーザの発振周波数
安定度を向上できる。また、共振器円筒２１の破
損も防止することができる。
（L1−L2）〔定荷重領域ともいう〕になるように
調整しておくと、温度変化による共振器円筒２１
とハウジング２７の膨脹歪が皿バネ２５によつて
充分吸収され、定荷重で空胴共振器が押えられる
ので、共振周波数が安定し、メーザの発振周波数
安定度を向上できる。また、共振器円筒２１の破
損も防止することができる。
さらに、皿バネ２５は第１、第２の段付ワツシ
ヤ２４，２６によつてその移動が阻止されている
ので、水素メーザの移動時の衝撃等によつて皿バ
ネ２５がずれたりすることを防止することができ
る。
ヤ２４，２６によつてその移動が阻止されている
ので、水素メーザの移動時の衝撃等によつて皿バ
ネ２５がずれたりすることを防止することができ
る。
以上説明したように、この考案に空胴共振器ユ
ニツトの構造は、第１、第２の段付ワツシヤに係
合されている皿バネによつて、空胴共振器ユニツ
トを形成しているクリスタルガラスなどの材料の
共振器円筒と端板を圧接し、これを組合わせるよ
うな構造としているので、共振器円筒とハウジン
グの熱膨脹による長さの変化や、機械的な変位を
充分吸収して水素メーザの発振周波数安定度を向
上させるとともに、移動中の衝撃によつて皿バネ
がずれたり、共振器円筒が破損したりする事故を
防ぐという利点を有する。
ニツトの構造は、第１、第２の段付ワツシヤに係
合されている皿バネによつて、空胴共振器ユニツ
トを形成しているクリスタルガラスなどの材料の
共振器円筒と端板を圧接し、これを組合わせるよ
うな構造としているので、共振器円筒とハウジン
グの熱膨脹による長さの変化や、機械的な変位を
充分吸収して水素メーザの発振周波数安定度を向
上させるとともに、移動中の衝撃によつて皿バネ
がずれたり、共振器円筒が破損したりする事故を
防ぐという利点を有する。
したがつて、水素メーザの空胴共振器ユニツト
構成上きわめて重要、かつ有効であり、標準周波
数の安定度向上にも役立つという効果を奏する。
構成上きわめて重要、かつ有効であり、標準周波
数の安定度向上にも役立つという効果を奏する。
第１図は水素メーザの原理を説明するための模
式図、第２図ａはこの考案の一実施例を示す空胴
共振器ユニツトの断面図、第２図ｂは第１、第２
の段付ワツシヤ、および皿バネの拡大部分図、第
３図は皿バネの部分を示す斜視図、第４図は皿バ
ネの荷重−変位特性を示すデータ図である。 図中、２１は共振器円筒、２２，２３は端板、
２４，２６は第１、第２の段付ワツシヤ、２５は
皿バネ、２７はハウジング、２７ａはネジ穴、２
８はネジを示す。
式図、第２図ａはこの考案の一実施例を示す空胴
共振器ユニツトの断面図、第２図ｂは第１、第２
の段付ワツシヤ、および皿バネの拡大部分図、第
３図は皿バネの部分を示す斜視図、第４図は皿バ
ネの荷重−変位特性を示すデータ図である。 図中、２１は共振器円筒、２２，２３は端板、
２４，２６は第１、第２の段付ワツシヤ、２５は
皿バネ、２７はハウジング、２７ａはネジ穴、２
８はネジを示す。
Claims (1)
- 空胴共振器ユニツトを構成する共振器円筒と；
該共振器円筒の軸方向端部を覆い、前記共振器円
筒とともに空胴共振器を構成す端板と；前記空胴
共振器を覆うハウジングと；前記端板の外面に固
定された第１の段付ワツシヤと；該第１の段付ワ
ツシヤと一端において係合する皿バネと；該皿バ
ネの他端に係合して前記第１の段付ワツシヤとの
間に前記皿バネを挟持する第２の段付ワツシヤ
と；前記ハウジングに取り付けられ、かつ前記第
２の段付ワツシヤに係合した押圧手段を備え、前
記押圧手段が、前記ハウジングに設けられたネジ
穴と、該ネジ穴に螺入し、かつ前記第２の段付ワ
ツシヤに係合するねじによつて構成され、前記皿
バネに定荷重領域内のタワミを加えるていること
を特徴とする空胴共振器ユニツト。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4045184U JPS60153005U (ja) | 1984-03-23 | 1984-03-23 | 空胴共振器ユニツト |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4045184U JPS60153005U (ja) | 1984-03-23 | 1984-03-23 | 空胴共振器ユニツト |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60153005U JPS60153005U (ja) | 1985-10-12 |
| JPH032967Y2 true JPH032967Y2 (ja) | 1991-01-25 |
Family
ID=30549344
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4045184U Granted JPS60153005U (ja) | 1984-03-23 | 1984-03-23 | 空胴共振器ユニツト |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60153005U (ja) |
-
1984
- 1984-03-23 JP JP4045184U patent/JPS60153005U/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60153005U (ja) | 1985-10-12 |
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