JPH06204586A

JPH06204586A - 原子周波数標準セルとその製造方法

Info

Publication number: JPH06204586A
Application number: JP5173875A
Authority: JP
Inventors: Addison B Scholes; ビー．スコレスアディソン
Original assignee: Ball Corp
Current assignee: Ball Corp
Priority date: 1992-07-17
Filing date: 1993-07-14
Publication date: 1994-07-22
Also published as: TW226491B; US5256995A; EP0579259A1; CA2098966A1; KR940002868A; ES2112359T3; EP0579259B1; DE69315900D1; CN1084325A; DE69315900T2; ATE161637T1

Abstract

(57)【要約】【目的】寸法が精密で、しかもヘリウム透過率の低い
原子周波数標準セルを提供する。【構成】本発明は、管状の円筒胴部によって限定され
た封止面に可融性の円形ガスケットによって封入された
第１および第２の窓を含む、低ヘリウム透過率を持つ原
子周波数標準セルに係る。窓の一方は開口を形成し、管
状ガスケットによって開口に隣接する窓に充填管が封止
される。これらのガスケットはホウケイ酸ガラスのよう
な軟化点の低いガラスで作られており、胴部、窓および
充填管はアルミノケイ酸ガラスのような軟化点がより高
めのガラスで形成される。組立品はガスケットを融解し
隣接する構成部品を封止する温度に加熱することによっ
て一緒に封止される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、セシウムおよびルビジ
ウムセルのような原子周波数標準セル、およびこの種の
セルの製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】セシウムおよびルビジウム蒸気のような
アルカリ金属を用いた光ポンピングによる原子周波数標
準を周波数標準の基準として使用することが普及してき
た。ワイドマン（Ｗｅｉｄｅｍａｎｎ）の米国特許第
４，６６１，７８２号はこの種の周波数標準の概論を記
述している。概して、ガスセルにはマイクロ波共振空胴
が設けられている。たとえばルビジウムガスセル周波数
標準では、ルビジウム内のマイクロ波共振はガスセルに
向けられる適当な光放射の吸収を測定することによって
検出され、一方共振空胴は外部で発生したマイクロ波放
射によって励振される。このマイクロ波放射の周波数は
光放射の吸収度にしたがって制御される。

【０００３】ヘリウム、水素、および窒素のような永久
ガスがルビジウム原子を含む基準セル内部に存在すると
き、これらのガスは原子基準周波数を変化させる（増加
または減少する）ように働く。（「永久ガス」とは関連
するすべての温度と気圧で完全に気相で存在する物質で
ある）。変化の量はセル内のガスの種類と濃度に左右さ
れ、したがってセル内のガスの分圧に比例する。

【０００４】１００℃およびそれ以下では、ガラスは基
本的にほとんどのガスを透過させない。ヘリウムと水素
の２つはこの例外である。ヘリウム原子は水素分子より
も高い透過率を持つから、ガラスは水素に対してよりも
ヘリウムに対してずっと透過性があり、そして大気中に
通常少量存在するヘリウムは徐々にガラスセルを透過す
ることができる。（水素もまた大気中に存在するが、ヘ
リウムよりも１０倍濃度が低い）。したがってセル内の
ヘリウム濃度は時間が経つにつれて変化する結果とな
る。

【０００５】もし最初はセル内部に全くヘリウムがない
場合、大気中のヘリウムは徐々にガラスを通過して、セ
ル内部のヘリウムの濃度は時間と共に増加するだろう。
そして大気中のヘリウム濃度に等しい最終定常値まで増
加する。この点でガラスごしのヘリウムの浸透は、セル
のガラスの壁に対する圧力差は存在しなくなったから停
止する。普通このプロセスは安定するまでに長年の時間
がかかり、透過率は初期時に最大である。

【０００６】セル内のヘリウムの蓄積は、出力周波数の
周波数偏移を引き起こし、時間と共に変化する。この挙
動は周波数標準全体のの経時変化となる。この種の経時
変化は極めて望ましくない、何故ならルビジウム周波数
標準を用いる理由の一つは、個々の水晶発振器のような
低価格の装置と比較して経時変化が少ないからである。

【０００７】セル内でヘリウムが蓄積する速度（原子数
／ｃｃ／秒）は総透過率（原子数／秒）と容積とに左右
される。透過率はセルの総表面積に比例する。一般的に
言って、セルは小型に作るうとするから、その容積対表
面積比は減少する。すなわち、より小型なセルでは浸透
する表面積比が大きくなるから内部はヘリウムでより速
やかに一杯になる。こうして、セルをより小型に作ろう
とすると、ヘリウム透過率の低いガラスの必要性がさら
に重要になる。

【０００８】アルカリ金属蒸気を含有させる適当なセル
について様々な提案が行われた。たとえば以下の特許で
もこれが論じられている：米国特許発明者３，２４２，４２３Ｌ．モルナー（Ｍａｌｎａｒ）３，２４８，６６６Ｄ．Ｊ．ファーマー（Ｆａｒｍｅｒ）３，５１０，７５８Ｇ．Ｒ．ハゲット（Ｈｕｇｇｅｔｔ）３，５７７，０６９Ｌ．モルナー（Ｍａｌｎａｒ）３，６７５，０６７Ｈ．ブラン（Ｂｒｕｎ）４，４０５，９０５バスカ（Ｂｕｓｃａ）他４，４９４，０８５Ｓ．ゴールドバーグ（Ｇｏｌｄｂｅｒｇ）４，５９６，９６２Ｈ．ロビンソン（Ｒｏｂｉｎｓｏｎ）モルナー、ブラン、バスカ、およびハゲット特許に記載
のセルはすべて適当なガスから吹きづくりで作られたセ
ルに頼っている。この方法には多数の重要な欠点があ
る。まず第一に熟練したガラス吹き手がこの種のセルを
作るために必要であり、そしてセルがより小型に作られ
るようになればそれだけ、その寸法を均一にすることが
困難になる。さらに、ガスセルがより小型に作られると
き、ヘリウム透過率の低いガラスを用いることの重要性
が増大し、そしてヘリウム透過率の低いガラスのいくつ
かはガラスの吹き作り技術を用いて作ることが困難であ
る。

【０００９】ファーマー特許で議論されているもう一つ
の方法は、ガラスセルを完全に廃止して、代りにマイク
ロ波共振空胴の金属壁内に窓を備え付けるというもので
ある。ファーマー特許はガラスまたは水晶のガスセルを
充分に狭い許容範囲で製造することは困難であることを
はっきりと認識して、ガラスセルを完全に廃止すること
によってこれらの問題を解決しようと試みている。ファ
ーマーの共振空胴では、窓１６および１７はガラスで、
円筒形延長部１８，２０に取り付けられた可融性のリン
グを用いて金属シールするためガラスによって共振器１
０に封止されてもよい。ファーマー特許で講じられた方
法はアルカリ蒸気ガスに共振空胴の金属壁と接触するこ
とになる。さらに、ガラスセルを交換するときには同時
に共振空胴も交換しなければならない。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、専門
的なガラス吹き作り技術を要することなく、比較的低価
格で容易に製造することができ、さらに従来方法によっ
て希望するガスを中に満たすことができる、寸法が精密
でヘリウム透過率の低い原子周波数標準セルを提供する
ことにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の態様は、
原子周波数標準セルは第１および第２円形封止面を形成
するセル胴部から成る。第１および第２の窓がセルを形
成するため各々の封止面に封止され、そして充填管がセ
ル内の開口と連絡し、さらにここで密閉されている。セ
ルは原子周波数標準セルとして成型、構成され、そして
セル胴部と窓はそれぞれＴ＝１００℃においておよそＫ
（Ｔ）＝１×１／１０¹¹以下のヘリウム透過率をもつガ
ラスで形成される。式中のＫ（Ｔ）は、１トルのヘリウ
ムの分圧差が厚さ１ｍｍのガラスを介して付加されたと
き、ガラス１ｃｍ²あたり毎秒透過するヘリウムの容積
を７６０トル、２５℃の立方センチメートルで表したヘ
リウムの透過率である。このセルの容積６０立方センチ
メートル以下であることが好ましい。

【００１２】本発明の第２の態様は、ヘリウム透過率の
低い原子周波数標準セルの製造方法を提供する。第１お
よび第２窓およびセル胴部が用意され、胴部は第１およ
び第２円形封止面を画成し、さらに窓の１つと胴部が開
口を形成する。窓と胴部はすべて、それぞれＴ＝１００
℃においてＫ（Ｔ）＝１×１／１０¹¹以下のヘリウム透
過率をもつガラスで形成されている。第１および第２窓
は、６０立方センチメートル以下の容積をもつセルを形
成するように胴部の各封止面に封入されている。セルの
ための充填管を形成するため開口に隣接するセルに管が
封止される。

【００１３】好ましくは、胴部、窓および管はアルミノ
ケイ酸ガラスから成り、ホウケイ酸ガラスから成る円形
可融性ガスケットが窓と各円形封止面との間に置かれ
る。封止処理は好ましくは、ガスケットを溶解し、窓を
胴部に封止するために充分な時間、およそ８５０℃を超
えない温度まで胴部と窓を加熱する段階で行われる。

【００１４】本発明は、別添図面と下記詳細説明を参照
することにより他の目的および附随する利益と共に十分
に理解できるであろう。

【００１５】

【実施例】図１および図２は本発明の好ましい実施例を
内蔵する原子周波数標準セル１０の破断透視断面図であ
る。セル１０は両方に平行な円形密閉面１４を持った円
筒形管状胴部１２を持つ。セル１０はまた第１および第
２窓１６を持ち、その１つは中央開口１８を画成する。
円形の可融性の窓ガスケット２０は封止面１４と窓１６
の間に置かれ、充填管２２は開口１８内に置かれてい
る。可融性の管状ガスケット２４は充填管２２を隣接窓
１６に封止するため充填管２２の周りに置かれている。

【００１６】セル１０の様々な構成部品は個別部品とし
て簡単に製造することができる。たとえば充填管２２、
胴部１２、およびガスケット２０，２４はガラス管から
切り出される。セル１０の各部分のために採用された材
料は望ましい熱およびヘリウム透過特性を持つように細
心に選択されている。特に、ガスケット２０，２４は胴
部１２、窓１６および管２２よりも低い軟化温度をもつ
材料で形成され、組み立てられたセル１０が適当な温度
に加熱されたとき、ガスケット２０，２４が窓１６と胴
部１２とを封止し、さらに充填管２２と窓１６とを封止
するために溶け、しかもなお胴部１２、窓１６および管
２２の形状は事実上変化しないようになっている。

【００１７】セル１０を形成するための好ましい方法を
図３〜６に示す。図３および図４に示す通り、この方法
の第１の段階は窓１６および窓ガスケット２０および胴
部１２を支持台３０上に積み重ねた形で組み立てるとい
うものである。組み立てられた部品は締め付け部材３６
によって一緒に緩く押えられたジグ３２，３４内に配置
される。支持台３０の面は窓１６が水平になるようにし
て水平に設置される。ジグ３２，３４は胴部１２、窓１
６および窓ガスケット２０を相互に同心的となるように
一緒に加圧する。それからジグ３２，３４はセル１０の
組み立てられた各部から離して移動する。そこで図３お
よび図４に示す組立品は窓ガスケット２０を溶かし窓１
６と胴部１２とを封止させる適当な温度に加熱して、次
いで封止された組立品は制御された冷却速度で焼鈍され
る。

【００１８】セル１０の次の製造段階は管ガスケット２
４を充填管２２上に配置し、そしてこの管２２を水平に
向けて支え、管ガスケット２４を充填管２２の端から少
量だけ（本実施例では１ｍｍ）間隔をあけて置く。次い
で結合した充填管２２と管ガスケット２４を上述のよう
に加熱し、ガスケット２４を充填管２２の一端にビード
様形状を形成するように融解させる。図５に示す通り、
充填管２２は少量の長さ（本実施例ではおよそ１／２ｍ
ｍ）だけ溶けた管ガスケット２４から突き出ている。

【００１９】セル１０を形成するための好ましい方法の
第３段階は封止された窓１６をもつ胴部１２を、支持面
４２を含む固定部材４０内に配置するというものであ
る。固定部材４０は調節可能のフランジ４６を備えた２
個の垂直支持部材４４を支持している。次いで充填管２
２はその端で開口１８内に位置決めされ、溶けた管ガス
ケット２４は隣接する窓１６と接触する。充填管２２の
上端は頭部５０を限定するライザー４８内に位置決めさ
れる。ライザー４８はフランジ４６上に乗った梁５２の
開口内を自由にスライドすることができる。固定部材４
０はライザー４８の頭部５０が梁５２のおよそ１ｍｍ上
に突き出すように調節されている。ライザー４８の重量
は充填管２２を下方に押し下げ、したがって溶かされた
管ガスケット２４を窓１６と接触するまで押しつける。
次いでこの装置を上述のように加熱し、管ガスケット２
４を軟化させる。ひとたび管ガスケット２４が軟化され
ると、ライザー４８の重さは充填管２４をおよそ１ｍｍ
だけ下方に押し下げ、したがって溶けた管ガスケット２
４を隣接窓１６と密閉式に接触させ、図２の完成セル１
０が出来あがる。

【００２０】上に指摘した通り、上記タイプの小型周波
数標準セルを製造するとき、セルの壁のヘリウム透過率
を十分低いレベルに維持することが特に重要である。

【００２１】面積Ａ厚さｄの薄いガラス壁を、時間ｔの
間に透過するヘリウムガスの総量ｑは次の式によって与
えられる：

【数１】ただし、Ｋ（Ｔ）は温度Ｔにおいてガラスに対するヘリ
ウム透過定数、δｐは壁に対するヘリウムの圧力差であ
る。この式を用いて、ヘリウムが壁を透過することによ
る、閉じた容積Ｖ内の瞬間圧力上昇率は以下であること
を示すことができる：

【数２】ただし、

【数３】ここで、ｐは単位トル、Ｋはヘリウム透過定数で、ヘリ
ウム分圧差１トルがガラスを介して与えられるとき１ｍ
ｍの厚さをもつガラス１ｃｍ²についてＮＴＰ（７６０
トル、２５℃）での１秒間当たりのヘリウム透過ｃｃ数
であり、Ａはｃｍ²単位のガラスの総表面積、Ｖはｃｃ
単位、ｄはｍｍ単位、そしてＴはケルビン目盛りのセル
の温度である。

【００２２】セル内のヘリウムによる出力周波数標準内
の偏移δｆと、セル内のヘリウムの分圧との関係は次の
式によって与えられる：

【数４】ただし、

【数５】そしてｙ＝ヘリウムによるわずかな周波数偏差≡δｆ／
ｆ．

【００２３】式（２）および（４）を結合すれば、次の
周波数の径時変化が得られる：

【数６】ただしδｐ₀はセルの壁を横切るヘリウム分圧差の初期
値であって、もしセルの外側のヘリウム圧力が内側のそ
れより大きければ正である。

【００２４】式（６）で得られる結果はもしセルがヘリ
ウム分圧の一定な環境におかれた場合、ｔ＝０，Ｒ₀に
於ける径時変化速度は次の式によって与えられることを
示す：

【数７】そして径時変化速度はその後時間定数γと共に指数関数
的に減少する。概して、γは数年のオーダーの長い時間
である。このため装置が新しいときの径時変化は最も重
要な関心事であり、径時変化速度が最大であるときも同
様である。この場合、ｔ〈〈γ そしてｄｙ／ｄｔはｔ
＝０，すなわちＲ₀に於ける値にほぼ等しい。

【００２５】式（３），（５）および（７）を結合すれ
ば、以下の式が得られる：

【数８】もしセルが製造時に全くヘリウムを含まず、周波数標準
を地球大気中の海面の高さで作動ならば、δｐ₀＝４．
０×１／１０³トルであり、前記式は以下の通りにな
る：

【数９】

【００２６】所定の径時変化速度について、この式は表
面積−容積比およびガラス厚さの関数としての透過定数
に上限を定めるために用いられる：

【数１０】セルが小型になるにつれて、表面積ー容積比は増加し、
そしてこの式から透過定数の最大許容値が減少すること
が明らかである。

【００２７】現在のところ、１×１／１０²²／月の径時
変化性能（３．８×１／１０¹⁸／秒）をもつ小型軍用ル
ビジウム周波数標準が利用可能である。ルビジウム周波
数標準（“ＲＦＳ”）内には１個以上の径時変化が存在
するから、大ざっぱに言ってもし可能なら、各要因を望
ましい径時変化総量ののおよそ１０分の１に制限すると
良い。このため、Ｒ₀＝３．８×１／１０¹⁹／秒が上記
式を用いるための合理的な値である。

【００２８】競争力を持つため、軍用ＲＦＳは概して高
温（≒１００℃）で作動するセルを用いるか、あるいは
より高い周囲温度に遭遇したとき、セル温度を低く保持
するため電子冷却機を使用するかしている。後者の方法
は複雑で高価だから、高温で作動できるセルを用いる前
者の方法が好ましい。このため、以下の分析から１００
℃をセル作動温度。

【００２９】上記の値のＲ０およびＴを用いて、式（１
０）は以下のようになる：

【数１１】

【００３０】例として、円形断面（半径Ｒ、長さＬの内
側寸法）の円筒形セルを取り上げてみよう。Ａ＝２πＲ
（Ｒ＋Ｌ）およびＶ＝πＲ²Ｌとなる。この場合：

【数１２】

【００３１】Ｌ＝０．７ｃｍおよびＲ＝０．５５ｃｍ、
Ａ／Ｖ＝６．５の小型円筒形セルの場合、式（１１）か
ら以下の式が得られる：

【数１３】たいていの実際のセルにおいて、ｄ≒１ｍｍである。こ
の場合、

【数１４】

【００３２】コーニング１７２０ガラスのようなアルミ
ノケイ酸ガラスは式（１４）の要求を満足する充分に低
いヘリウム透過定数を持ち、そして要求を２桁以上のオ
ーダーの大きさで満足する。他のアルミノケイ酸ガラス
もコーニング１７２０とほぼ同じヘリウム透過定数を持
つと期待されるから、それらも小型セルに使用するに適
していると期待される。

【００３３】同様の考えが他の幾何学的形状をもつセル
にも適用される。大体の場合は（Ａ／Ｖ）およびｄの関
数として透過定数の最大許容値を与える式（１１）を用
いて処理することができる。反対に、所定のガラスおよ
び透過定数について、式（１１）が（Ａ／Ｖ）／ｄの最
小許容値を決定するために用いることができる。

【００３４】ヘリウムの多いおよび／または水素の多い
雰囲気内のＲＦＳの作動は、（Ａ／Ｖ）のある値におけ
る透過定数の最大許容値に対してさらに苛酷な条件を課
すであろう。

【００３５】上に説明した理由で、胴部１２、窓１６お
よび充填管２２のために好ましい材料はコーニング１７
２０または１７２４のようなアルミノケイ酸ガラスであ
る。ガスケット２０，２４に適した材料はコーニング７
０５２のようなホウケイ酸ガラスである。ホウケイ酸ガ
ラスはアルミノケイ酸ガラスよりも低い軟化点を持ち、
そこで封止ガスケット２０，２４を形成するために好適
である。加えて、これら２つの材料の熱膨張係数は極め
て似通っている。アルミノケイ酸ガラスは適切な低いヘ
リウム透過定数Ｋ（Ｔ）をもつ（Ｔ＝１００℃において
２×１／１０¹³以下）。ホウケイ酸ガラスは高めのヘリ
ウム透過定数をもつが、セル１０の総面積のごく小部分
だけを形成する。

【００３６】およそ０．６６ｃｃの容積を持つセル１０
の構成部品のために現在のところ好ましい寸法と材料を
表１に示す。表１ではすべての寸法はインチ単位で、ガ
スケット２０，２４の寸法はセル１０の製造が完了した
後で測定された。

【表１】＊材料１はコーニング１７２４のようなアルミノケイ酸
ガラス、材料２はコーニング７０５２または７０５６の
ようなホウケイ酸ガラスである。充填管２２に隣接する
窓１６の歪みを最小化するため、加熱サイクルは８５０
℃以下の比較的低い温度が良く、好ましくはおよそ８４
５℃で約１時間実施される。図７は上に説明した３つの
封止作業に好ましい加熱サイクルを示す。図７に示す通
り、冷却速度は好ましくはアルミノケイ酸ガラスの焼鈍
範囲（６６０〜７５０℃）で少なくとも７分、そしてホ
ウケイ酸ガラスの焼鈍範囲（４３０〜５００℃）で少な
くとも７分かけるように制御する。加熱サイクルの間振
動は好ましくなく、最小限に押さえ、走行ベルト炉が使
用される。封止されるべき面は清浄され、粒子汚染があ
ってはならない。

【００３７】支持面３０、４２、ジグ３２、３４、およ
び梁５２の材料は、ミネソタマイニング＆マニュファク
チャリング社（ＭｉｎｎｅｓｏｔａＭｉｎｉｎｇ＆
Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）が「ラヴァ（Ｌａｖ
ａ）」の商名で販売しているような耐火材料が好まし
い。固定部材４０の残りの部品はステンレススチールで
作ることができる。勿論、これらの構造の詳細のすべて
は本発明者によって現在考えられる最高の方法を画成す
るために示されたものであって、本発明の範囲を制限す
るものではない。

【００３８】上に議論したようにセルは製造された後、
セシウムまたはルビジウム蒸気のようなアルカリ金属蒸
気を含むガスを従来の方法で満たすことができる。次い
で充填管２２はセル１０を閉じる従来の方法で封止する
ことができる。

【００３９】

【発明の効果】上に説明したセル１０とその製造方法は
多数の重要な利点を有する。第１に、すべての構成部品
は自動または半自動作動で個別に製造されることができ
る。セル自体は低コストで、専門的なガラス吹き技術を
使用することなく反復可能の方法で製造することができ
る。セルの胴部は窓間の分離用として、すなわちセルの
光学距離を定めるスペーサとして働くから、窓間の分離
は構成部品を適正に寸法決定するだけで希望の値に正確
に制御することができる。充填管はセルがガラス吹き技
術なしで従来法で満たされることを可能にし、封止され
たセルは低いヘリウム透過率を備え、小型セルに好適で
ある。窓は平らで、熱変形がなく、充填管を受けている
窓はほどんどふさがれていない。本発明は６０ｃｃ以
下、好ましくは１０ｃｃ以下の容積をもつ小容積セルに
特に有用である。

【００４０】勿論、広範囲の変更ならびに修正が以上説
明した好ましい実施例に対してなされることができるこ
とが理解されるべきである。上に説明した特定のガラス
を代替材料に置き換えることも可能であって、セル１０
は希望する通りに成型されることができる。たとえば、
図に示した円形以外の断面形状を簡単に得ることができ
る。希望すれば、充填管は胴部の開口内に窓につけたと
同様に取り付けられることができ、また充填管は開口内
に突き出さなくてもよい。また、ガラス粉と適当な結合
剤から作られた圧縮焼結部品を用いてもよい。

【００４１】以上の詳しい説明は、限定するのではなく
むしろ説明を意図したものであって、本発明の範囲は、
すべての等価部品を含めて、前記の請求範囲によって規
定されていると理解するべきである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の好ましい実施例である原子周波数標準
セルの構成部品の、製造前の破断透視図である。

【図２】製造完了した図１のセルの断面図である。

【図３】第１の中間製造段階における図２のセルの斜視
図である。

【図４】図３の４ー４線による断面図である。

【図５】第２の中間製造段階における図２のセルの選択
された構成部品の斜視図である。

【図６】第３の中間製造段階における図２のセルの一部
断面を含む側面図である。

【図７】図２のセルの製造に用いられる好ましい加熱サ
イクルのグラフである。炉内封止ーアルミノケイ酸ガラスーホウケイ酸ガラス封止処理１時間ホウケイ酸ガラス焼鈍範囲アルミノケイ酸ガラス焼鈍範囲封止温度

【符号の説明】

１０原子周波数標準セル１２円筒型胴部１４円形封止面１６第１および第２窓１８中央開口２０ガスケット２２充填管２４ガスケット

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】低いヘリウム透過率をもつ原子周波数標
準セルの製造方法において、以下の段階、すなわち：ａ）第１および第２窓、およびセル胴部を設け、前記
胴部は第１および第２円形封止面を画成し、前記窓およ
び胴部はすべて、それぞれＴ＝１００℃においてＫ
（Ｔ）＝１×１／１０¹¹以下のヘリウム透過率をもつガ
ラスで形成すること。式中のＫ（Ｔ）は、１トルのヘリ
ウムの分圧差が厚さ１ｍｍのガラスを介して付与された
とき、ガラス１ｃｍ²あたり毎秒透過するヘリウムの容
積を圧力７６０トル、温度２５℃のｃｃで表したヘリウ
ムの透過率である。ｂ）開口に隣接して嵌め込まれるように寸法を定めら
れた管を用意すること。ｃ）およそ６０ｃｃ数を超
えない容積をもつセルを形成するため胴部の各封止面に
第１および第２の窓を封止すること。およびｄ）セルのための充填管を形成するため開口に隣接す
るセルに管を封止すること。から構成されることを特徴とする低いヘリウム透過率を
もつ原子周波数標準セルの製造方法。
【請求項２】請求項１の段階ｃ）が以下の処理、すな
わち：ｃ１）各窓と封止面との間に第１および第２の円形の
可融性のガスケットを置くこと、およびｃ２）ガスケットを加熱してこれを胴部と各窓に溶か
しつけ、窓を胴部に封止すること。から構成されていることを特徴とする請求項１に記載の
低いヘリウム透過率をもつ原子周波数標準セルの製造方
法。
【請求項３】請求項１の段階ｄ）が以下の処理、すな
わち：ｄ１）開口に隣接する管の周囲に第３の円形の可融性
のガスケットを置くこと、およびｄ２）第３のガスケットを加熱してこれを前記の窓の
１つの開口に溶かしつけ、管を所定位置に封止するこ
と。から構成されていることを特徴とする請求項２に記載の
低いヘリウム透過率をもつ原子周波数標準セルの製造方
法。
【請求項４】胴部、窓および管がアルミノケイ酸ガラ
スから成ることを特徴とする請求項１に記載の低いヘリ
ウム透過率をもつ原子周波数標準セルの製造方法。
【請求項５】胴部、窓および管がアルミノケイ酸ガラ
スから成り、さらにガスケットがホウケイ酸ガラスから
成ることを特徴とする請求項２に記載の低いヘリウム透
過率をもつ原子周波数標準セルの製造方法。
【請求項６】原子周波数標準セルにおいて、以下、す
なわち：第１および第２円形封止面を画成するセル胴
部、第１および第２窓であって、各々がセルを形成するため
に封止面の各１つに封入されているもの、およびセルの
開口と連絡し、これに封入されている充填管を含んでお
り、前記セルが原子周波数標準セルとして成型され、構成さ
れており、前記セル胴部および窓が、それぞれＴ＝１００℃におい
ておよそＫ（Ｔ）＝１×１／１０¹¹以下のヘリウム透過
率をもつガラスで形成されており、式中のＫ（Ｔ）は、
１トルのヘリウムの分圧差が厚さ１ｍｍのガラスを介し
て付与されたとき、ガラス１ｃｍ²あたり毎秒透過する
ヘリウムの容積を圧力７６０トル、温度２５℃のｃｃ数
で表したヘリウムの透過率であり、前記セルが６０ｃｃ以下の容積をもつことを特徴とする
原子周波数標準セル。
【請求項７】各窓と封止面との間に第１および第２の
円形の可融性ガスケットが融着されて成ることを特徴と
する請求項６に記載の原子周波数標準セル。
【請求項８】充填管とセルの開口の周囲に第３の円形
の可融性のガスケットが融着されて成ることを特徴とす
る請求項７に記載の原子周波数標準セル。
【請求項９】胴部、窓、および管がアルミノケイ酸ガ
ラスから成ることを特徴とする請求項６に記載の原子周
波数標準セル。
【請求項１０】胴部、窓、および管がアルミノケイ酸
ガラスから成ること、およびガスケットがホウケイ酸ガ
ラスから成ることを特徴とする請求項７に記載のセル。