專利名稱：充氣光電池的制造方法及充氣光電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及充氣光電池的制造方法及充氣光電池。
背景技術(shù)：
作為檢測(cè)由生物體的心臟等發(fā)出的磁場(chǎng)的生物體磁測(cè)定裝置，使用光泵式磁敏傳感器。專利文獻(xiàn)I公開了使用充氣光電池(cas cell)、泵浦光(pump light)、探針光(probelight)的磁敏傳感器。在該磁敏傳感器中，封入充氣光電池內(nèi)的原子被泵浦光激勵(lì)，產(chǎn)生自旋的偏極。由于透過充氣光電池的探針光的偏光面按照磁場(chǎng)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，所以使用探針光的偏光面的旋轉(zhuǎn)角來測(cè)定磁場(chǎng)。專利文獻(xiàn)2、專利文獻(xiàn)3及非專利文獻(xiàn)I公開了向電池中填充氣體的技術(shù)。專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)I :(日本)特開2009-236599號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 :(日本)特開平11-238469號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3 :美國(guó)專利第7666485號(hào)說明書非專利文獻(xiàn)非專利文獻(xiàn)I Grbax Singh, Philip Diavore, and Carrol 0. Alley,“A Techniquefor preparing Wall Coated Cesium Vapor Cells”， The Review of ScientificInstruments, Vol. 43, No.9,pp.1388-1389(1972)在制造多個(gè)充氣光電池的時(shí)候，當(dāng)充氣光電池的特性上存在差異時(shí)，這些差異就會(huì)作為磁敏傳感器的靈敏度的偏差反映出來。本發(fā)明提供一種提高充氣光電池的特性的均一性的技木。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種充氣光電池的制造方法，其具有在板材的第一面上形成涂層的涂覆エ序；以形成由形成有所述涂層的面圍成的電池的方式，組裝形成有所述涂層的多個(gè)所述板材的組裝エ序；向形成的所述電池內(nèi)填充堿金屬原子的填充エ序。根據(jù)該制造方法，與組裝后形成涂層的情況相比較，能夠提高充氣光電池內(nèi)壁的涂層厚度的均一性。在優(yōu)選的方式中，所述板材在所述第一面的背面具有第二面，在所述涂覆エ序中，在所述板材的所述第一面及所述第二面上形成所述涂層，在所述組裝エ序中，可以形成包括第一電池和第二電池的多個(gè)所述電池，其中，所述第一電池由包括所述第一面的多個(gè)面圍成，所述第ニ電池由包括所述第二面的多個(gè)面圍成。根據(jù)該制造方法，在具有多個(gè)電池的電池陣列中，能夠提高充氣光電池內(nèi)壁的涂
層厚度的均一性。在另ー優(yōu)選的方式中，多個(gè)所述電池具有在內(nèi)部放置有堿金屬固體的第三電池，在所述第一電池和所述第三電池之間的所述板材上及所述第二電池和所述第三電池之間、的所述板材上設(shè)有貫通孔，所述填充エ序可以包括將所述第三電池內(nèi)的所述堿金屬固體氣化而產(chǎn)生所述堿金屬氣體的氣化工序；使產(chǎn)生的所述堿金屬氣體經(jīng)由所述貫通孔自所述第三電池向所述第一電池及所述第二電池?cái)U(kuò)散的擴(kuò)散エ序。根據(jù)該制造方法，在具有多個(gè)電池的電池陣列中，與分別向各個(gè)電池中封入堿金屬氣體的情況相比較，能夠提高堿金屬氣體的濃度的均一性。在另ー優(yōu)選的方式中，多個(gè)所述電池可以具有第四電池及第五電池，包括所述第ー電池、所述第二電池、所述第四電池及所述第五電池的電池組在平面上ニ維配置，所述第三電池位于所述平面上。根據(jù)該制造方法，能夠制造第三電池相對(duì)于電池組ニ維配置的充氣光電池。在另ー優(yōu)選的方式中，多個(gè)所述電池可以具有第四電池及第五電池，包括所述第ー電池、所述第二電池、所述第四電池及所述第五電池的電池組在平面上ニ維配置，所述第三電池相對(duì)于所述電池組，在與所述平面垂直的方向上堆積。 根據(jù)該制造方法，能夠制造相對(duì)于電池組立體地配置第三電池的充氣光電池。在另ー優(yōu)選的方式中，所述制造方法可以具有將形成有所述涂層的所述板材切斷為多個(gè)的切斷エ序，在所述組裝エ序中，組裝通過所述切斷エ序而得到的多個(gè)板材。根據(jù)該制造方法，由于在涂覆エ序中處理的板材數(shù)量變少，因而與切斷后進(jìn)行涂覆エ序的情況相比較，板材的處理變得簡(jiǎn)便。另外，本發(fā)明提供ー種充氣光電池，其具有形成封閉空間的外壁；將所述封閉空間分隔成多個(gè)電池的內(nèi)壁；形成于所述內(nèi)壁、連結(jié)相鄰的電池中至少ー個(gè)電池的貫通孔；封入所述電池內(nèi)的堿金屬原子。根據(jù)該充氣光電池，在具有多個(gè)電池的電池陣列中，能夠提高充氣光電池的特性的均一性。此外，本發(fā)明提供ー種具有形成封閉空間的壁面和容納于所述封閉空間且內(nèi)包有堿金屬的第一安瓿的充氣光電池。根據(jù)該充氣光電池的制造方法，能夠不依靠作業(yè)者的技能而穩(wěn)定地制造充氣光電池。在優(yōu)選的方式中，該充氣光電池也可以具有形成于所述封閉空間的壁面的涂層，該涂層抑制所述堿金屬原子的自旋偏極狀態(tài)的緩和。根據(jù)該充氣光電池，能夠不依靠作業(yè)者的技能而穩(wěn)定地制造。在另ー優(yōu)選的方式中，所述封閉空間可以具有填充有所述堿金屬的原子的第一主室、容納所述第一安瓿的容納室、連結(jié)所述第一主室和所述容納室的第一孔。根據(jù)該充氣光電池，在將第一安瓿容納于容納室的情況下，也能夠不依靠作業(yè)者的技能而穩(wěn)定地制造。在另ー優(yōu)選的方式中，所述第一安瓿可以內(nèi)包用于抑制所述堿金屬原子的移動(dòng)速度的緩沖氣體。根據(jù)該充氣光電池，在第一安瓿中內(nèi)包有緩沖氣體的情況下，也能夠不依靠作業(yè)者的技能而穩(wěn)定地制造。
在另ー優(yōu)選的方式中，所述緩沖氣體可以為稀有氣體。根據(jù)該充氣光電池，在第一安瓿中內(nèi)包有稀有氣體的情況下，也能夠不依靠作業(yè)者的技能而穩(wěn)定地制造。
在另ー優(yōu)選的方式中，所述第一安瓿可以具有使所述緩沖氣體向所述第一安瓿的外部擴(kuò)散的貫通孔。根據(jù)該充氣光電池，能夠使緩沖氣體向封閉空間擴(kuò)散。在另ー優(yōu)選的方式中，所述封閉空間可以具有填充所述堿金屬原子且不同于所述第一主室的第二主室以及連結(jié)所述第一主室和所述第二主室的第二孔。根據(jù)該充氣光電池，能夠不依靠作業(yè)者的機(jī)能而穩(wěn)定地制造具有多個(gè)主室的電池。在另ー優(yōu)選的方式中，所述第一安瓿可以具有用于形成所述貫通孔的、吸收光的吸收材料。根據(jù)該充氣光電池，在第一安瓿被光照射的情況下，也能夠不依靠作業(yè)者的技能而穩(wěn)定地制造。在另ー優(yōu)選的方式中，該充氣光電池可以具有內(nèi)包用于形成所述涂層的涂覆材料
的第二安瓶。根據(jù)該充氣光電池，在第二安瓿被容納在容納室的情況下，也能夠不依靠作業(yè)者的技能而穩(wěn)定地制造。在另ー優(yōu)選的方式中，所述堿金屬可以為固體或者液體。根據(jù)該充氣光電池，即使容納于第一安瓿的堿金屬為固體或者液體，也能夠不依靠作業(yè)者的技能而穩(wěn)定地制造。此外，本發(fā)明提供一種充氣光電池的制造方法，在具有形成封閉空間的壁面及容納于所述封閉空間且內(nèi)包有堿金屬的第一安瓿的電池中，具有進(jìn)行所述第一安瓿的破壞的エ序；和在將所述第一安瓿破壞后，使所述堿金屬向所述封閉空間擴(kuò)散的エ序。根據(jù)該充氣光電池的制造方法，能夠不依靠作業(yè)者的技能而穩(wěn)定地制造充氣光電池。在優(yōu)選的方式中，所述第一安瓿的破壞可以包含通過向所述第一安瓿照射光而形成貫通孔的エ序。根據(jù)該充氣光電池的制造方法,能夠使用光照射穩(wěn)定地制造充氣光電池。在另ー優(yōu)選的方式中，所述光照射可以使用以I微妙以下的脈沖寬度進(jìn)行光照射的脈沖激光來進(jìn)行。根據(jù)該充氣光電池的制造方法，能夠使用脈沖激光穩(wěn)定地制造充氣光電池。在再一優(yōu)選的方式中，所述第一安瓿的破壞可以包含通過向所述第一安瓿照射光來割斷所述第一安瓿的エ序。根據(jù)該充氣光電池的制造方法，與通過使用光照射形成貫通孔來進(jìn)行破壞的情況相比較，脫氣變少。在再一優(yōu)選的方式中，所述光照射可以使用以I納秒以下的脈沖寬度進(jìn)行光照射的脈沖激光來進(jìn)行。根據(jù)該充氣光電池的制造方法，能夠使用脈沖激光穩(wěn)定地制造充氣光電池。在再一優(yōu)選的方式中，該充氣光電池的制造方法可以具有在所述第一安瓿上形成應(yīng)カ集中部的エ序。
根據(jù)該充氣光電池的制造方法，與沒有設(shè)置應(yīng)力集中部的情況相比較，能夠穩(wěn)定地制造充氣光電池。在再一優(yōu)選的方式中，所述第一安瓿的破壞可以含有對(duì)所述電池施加加速度的エ序。根據(jù)該充氣光電池的制造方法,能夠使用力學(xué)上給予加速度的エ序，穩(wěn)定地制造充氣光電池。在再一優(yōu)選的方式中，所述第一安瓿的破壞可以包括給予所述第一安瓿以使其產(chǎn)生熱應(yīng)カ的熱的エ序。根據(jù)該充氣光電池的制造方法,能夠使用給予熱的エ序來穩(wěn)定地制造充氣光電池。


圖I為表示磁測(cè)定裝置I的構(gòu)成的框圖；圖2為充氣光電池陣列10的外觀圖；圖3為充氣光電池陣列10的III-III剖面圖；圖4為充氣光電池陣列10的IV-IV剖面圖；圖5為表不充氣光電池陣列10的制造エ序的流程圖；圖6為表示切斷后的板材的圖；圖7表不容納安瓶的充氣光電池陣列10的不意圖；圖8為表不擴(kuò)散有堿金屬氣體的充氣光電池陣列10的不意圖；圖9為表示比較例的構(gòu)成的圖；圖10為變形例I的充氣光電池陣列15的外觀圖；圖11為充氣光電池陣列15的XI-XI剖面圖；圖12為表示變形例2的貫通孔的配置的示意圖；圖13為表示變形例3的貫通孔的配置的示意圖； 圖14為表示變形例8的充氣光電池陣列的制造エ序的流程圖；圖15為表示變形例9的充氣光電池陣列的制造エ序的流程圖；圖16為表示變形例10的充氣光電池的制造方法的流程圖；圖17為封裝件的剖面圖；圖18為封裝件及蓋罩的剖面圖；圖19為例示安瓿200被破壞后的狀態(tài)的圖；圖20為變形例11的充氣光電池陣列70的剖面圖；圖21為變形例12的充氣光電池的剖面圖；圖22為變形例13的充氣光電池的剖面圖；圖23為變形例15的充氣光電池的剖面圖；圖24為表示變形例15的充氣光電池的制造方法的流程圖。符號(hào)說明10 :充氣光電池陣列，11 :板材，12 :板材，15 :充氣光電池陣列，20 :泵浦光照射單元，21:板材，22 :板材，23 :板材，24 :板材，30 :探針光照射單元，31 :板材，32 :板材，33 :板材，34 :板材，35板材，40 :檢測(cè)單元，41 :板材，42 :板材，50 :封裝件，51 :主室，52 :狹窄孔，53 :安瓿容納室，54 :堿金屬容納室，60 :蓋罩，70 :充氣光電池陣列，71 :封裝件，72 :蓋罩，110 :充氣光電池，111 :貫通孔，112 :貫通孔，120 :充氣光電池，121 :貫通孔，122 :貫通孔，130 :虛擬電池，140 :充氣光電池，141 :貫通孔，150 :充氣光電池，151 :貫通孔，160 :虛擬電池，200 :安瓿，250 :安瓿，300 :堿金屬固體，711 :主室，712 :狹窄孔，713 :安瓿容納室
具體實(shí)施例方式I、構(gòu)成 圖I為表示ー實(shí)施方式的磁測(cè)定裝置I的構(gòu)成的框圖。磁測(cè)定裝置I是將由心臟產(chǎn)生的磁場(chǎng)(心磁)或者由大腦產(chǎn)生的磁場(chǎng)(腦磁)等由生物體產(chǎn)生的磁場(chǎng)作為生物體的狀態(tài)的指標(biāo)來進(jìn)行測(cè)定的生物體狀態(tài)測(cè)定裝置。磁測(cè)定裝置I具有充氣光電池陣列10、泵浦光照射單元20、探針光照射單元30、檢測(cè)單元40。充氣光電池陣列10具有多個(gè)充氣光電池。在充氣光電池內(nèi)封入有堿金屬氣體(例如，絶(Cs))。泵浦光照射單兀20輸出與堿金屬原子相互作用的泵浦光(例如，相當(dāng)于絶的Dl線的波長(zhǎng)894nm的光)。泵浦光具有圓偏振光成分。當(dāng)被照射泵浦光時(shí)，堿金屬原子的最外層電子被激勵(lì)，產(chǎn)生自旋偏扱。自旋偏極的堿金屬原子在被測(cè)定物產(chǎn)生的磁場(chǎng)B的作用下做旋進(jìn)運(yùn)動(dòng)(歳差運(yùn)動(dòng))。ー個(gè)堿金屬原子的自旋偏極雖然隨著時(shí)間的推移而緩和，但由于泵浦光為CW(Continuous Wave)光,所以自旋偏極的形成和緩和同時(shí)平行且連續(xù)地重復(fù)。其結(jié)果是，從原子的集団整體來看，形成穩(wěn)定正常的自旋偏極。探針光照射單元30輸出具有直線偏振光成分的探針光。在充氣光電池的透射前后，探針光的偏振光面由于法拉第效應(yīng)而旋轉(zhuǎn)。偏振光面的旋轉(zhuǎn)角為磁場(chǎng)B的函數(shù)。檢測(cè)單元40檢測(cè)探針光的旋轉(zhuǎn)角。檢測(cè)單元40具有輸出對(duì)應(yīng)入射光的光量的信號(hào)的光檢測(cè)器、處理信號(hào)的處理器以及存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器。處理器使用從光檢測(cè)器輸出的信號(hào)，計(jì)算磁場(chǎng)B的大小。處理器將表示算出的結(jié)果的數(shù)據(jù)寫入存儲(chǔ)器。這樣，用戶就能夠得到由被測(cè)定物體產(chǎn)生的磁場(chǎng)B的信息。圖2為充氣光電池陣列10的外觀圖。在該例中，充氣光電池陣列10具有在xy平面上ニ維配置的多個(gè)(2x2個(gè))充氣光電池。充氣光電池為內(nèi)部封入有堿金屬氣體的電池(箱)。充氣光電池使用石英玻璃或者硼硅酸鹽玻璃等具有透光性的材料而形成。另外，充氣光電池陣列10具有在xy平面上以包圍2x2個(gè)充氣光電池的方式而設(shè)的虛擬電池。中央的2x2個(gè)充氣光電池為有助于磁場(chǎng)測(cè)定的電池,而虛擬電池為無助于磁場(chǎng)測(cè)定的電池。圖3為充氣光電池陣列10的III-III剖面圖。該剖面與xz平面平行。在該剖面上，示出充氣光電池110、充氣光電池120和虛擬電池130。在充氣光電池110和虛擬電池130之間設(shè)有貫通孔111。在充氣光電池120和虛擬電池130之間設(shè)有貫通孔121。圖4為充氣光電池陣列10的IV-IV剖面圖。該剖面與xy平面平行。在該剖面上，示出充氣光電池110、充氣光電池120、充氣光電池140、充氣光電池150和虛擬電池130。在充氣光電池140和虛擬電池130之間設(shè)有貫通孔141。在充氣光電池150和虛擬電池130之間設(shè)有貫通孔151。之后敘述貫通孔111、貫通孔121、貫通孔141及貫通孔151的功能。2、制造方法圖5為表示充氣光電池陣列10的制造エ序的流程圖。在步驟SlOO (涂覆エ序)中，在用于形成充氣光電池的板材上形成涂層。涂層使用例如石蠟。涂層通過干式法或濕式法來涂覆。涂層涂覆在板材的表面和背面兩面上。在步驟SllO(切斷エ序)中，切斷形成有涂層的板材。圖6是表示被切斷的板材的圖。板材11及板材12為形成充氣光電池陣列10的上面及下面的部件。這里所謂“上”指圖I的z軸正方向，所謂“下”指z軸負(fù)方向。板材21、板材22、板材23及板材24為形成充氣光電池陣列10的外部側(cè)面的部件。所謂“外部側(cè)面”指垂直于xy平面、且在外部露出的面。板材31、板材32、板材33、板材34、板材35、板材41及板材42為形成充氣光電池的部件。在板材34及板材35上，設(shè)有成為貫通孔(貫通孔111、貫通孔121、貫通孔141及貫通孔151)的槽(凹部)。在該例中，板材31、板材32及板材33形成與xz平面平行的壁面。板材31、板材32、及板材33沿y軸坐標(biāo)變大的朝向依次配置。板材34、板材35、板材41及板材42形成與yz平面平行的壁面。
再參照?qǐng)D5。在步驟S120(組裝エ序)中，組裝切斷的板材。在此刻，為了接下來容納安瓿，組裝成至少一面為開放的狀態(tài)。例如，組裝除形成充氣光電池陣列10的上面的板材11以外的全部部件。在組裝中，板材彼此通過例如焊接或粘接材料的粘接而接合在一起。在步驟S130(安瓿容納エ序)中，向充氣光電池陣列10內(nèi)的虛擬電池130中容納安瓿。從開放的面容納安瓿。圖7為表不容納有安瓿的充氣光電池陣列10的不意圖。圖7表不與圖4同樣的剖面。在安瓿200的內(nèi)部封入有堿金屬固體300。再參照?qǐng)D5。在步驟S140(密封エ序)中，充氣光電池陣列10被密封。在該例中，除堿金屬氣體以外，向充氣光電池內(nèi)封入稀有氣體等惰性氣體(緩沖氣體)。因此，充氣光電池陣列10的密封是在惰性氣體氣氛中進(jìn)行。具體地說，在惰性氣氛中，接合開放的面的部件(例如，構(gòu)成上面的板材11)。在步驟S150 (安f瓦破壞エ序)中，破壞安瓶200。具體地說，向安瓶200照射在安瓿200上聚焦的激光，在安瓿上開孔。在步驟S160(氣化工序)中，安瓿200內(nèi)的堿金屬固體氣化。具體地說，通過對(duì)充氣光電池陣列10進(jìn)行加熱來加熱堿金屬固體，使其氣化。在步驟S170(擴(kuò)散エ序)中，擴(kuò)散堿金屬氣體。具體地說，通過在某溫度(期望較之室溫高的溫度)下保持一定時(shí)間，擴(kuò)散堿金屬氣體。圖8為表不擴(kuò)散有堿金屬氣體的充氣光電池陣列10的不意圖。圖8表不與圖4同樣的剖面。在圖8中，白圓圈示意地表示堿金屬氣體的原子。在擴(kuò)散エ序中，堿金屬氣體從虛擬電池130經(jīng)由貫通孔111、貫通孔121、貫通孔141及貫通孔151，向充氣光電池110、充氣光電池120、充氣光電池140及充氣光電池150擴(kuò)散。如果充分地設(shè)置擴(kuò)散エ序的時(shí)間，堿金屬氣體就會(huì)對(duì)所有的充氣光電池基本均一地?cái)U(kuò)散。綜合以上，充氣光電池陣列10的制造エ序具有在板材的面上形成涂層的涂覆エ序(步驟S100);將形成有涂層的板材切斷為多個(gè)的切斷エ序(步驟S110);以形成由形成有涂層的面圍成的電池的方式組裝形成有涂層的多個(gè)板材的組裝エ序(步驟S120);向形成的電池內(nèi)填充堿金屬氣體的填充エ序。板材具有第一面和位于第一面的背面的第二面。在涂覆エ序中，在板材的第一面及第ニ面上形成涂層。在組裝エ序中，形成包括由包括第一面的多個(gè)面圍成的第一電池(充氣光電池110)及由包括第二面的多個(gè)面圍成的第二電池(充氣光電池120)的多個(gè)電池。充氣光電池陣列10具有在內(nèi)部放置堿金屬固體的第三電池(虛擬電池130)。在第 一電池和第三電池之間的板材上及第ニ電池和第三電池之間的板材上設(shè)有貫通孔。填充エ序包括安瓿破壞エ序(步驟S150)、氣化工序(步驟S160)、擴(kuò)散エ序(步驟S170)。堿金屬固體在封入安瓿的狀態(tài)下放置于第三電池內(nèi)。破壞エ序?yàn)樵跀U(kuò)散エ序之前破壞安瓿的エ序。氣化工序?yàn)閷⒌谌姵貎?nèi)的堿金屬固體氣化，產(chǎn)生堿金屬氣體的エ序。擴(kuò)散エ序?yàn)閷a(chǎn)生的堿金屬氣體經(jīng)由貫通孔從第三電池向第一電池及第ニ電池?cái)U(kuò)散的エ序。另外，充氣光電池陣列10具有形成封閉空間的外壁、將封閉空間分隔成多個(gè)電池的內(nèi)壁、形成于內(nèi)壁且連結(jié)相鄰的電池中至少ー個(gè)電池彼此的貫通孔以及封入電池內(nèi)的堿金屬氣體。另外，這里所說的“電池”也可以不是完全的封閉空間，而是通過貫通孔與其他電池連結(jié)的空間。圖9為表示比較例的構(gòu)成的圖。圖9表示在組裝エ序之后進(jìn)行涂覆エ序的例子。在該情況下，有時(shí)在電池的角部分或者面和面的邊界部分等特定的場(chǎng)所，涂層會(huì)形成得較厚。這樣，若涂層厚度不均一，則當(dāng)在充氣光電池內(nèi)部運(yùn)動(dòng)的堿金屬原子撞擊到壁面吋，撞擊后的原子的移動(dòng)有時(shí)就會(huì)局部性地變成其他的樣子。這有時(shí)就會(huì)成為產(chǎn)生測(cè)定誤差的原因。與之相対，根據(jù)本實(shí)施方式，由于是在組裝エ序之前形成涂層，因此，與組裝エ序之后形成涂層的情況相比較，形成了更均一的涂層。即，根據(jù)本實(shí)施方式，與在組裝エ序之后形成涂層的情況相比較，提高了充氣光電池間的特性的均一性(差異被抑制)。3、其他的實(shí)施方式本發(fā)明并非限定于上述的實(shí)施方式，可以實(shí)施各種變形。下面，說明幾個(gè)變形例。在下面的變形例之中，可以組合兩個(gè)以上的例子使用。3-1、變形例 I圖10為變形例I的充氣光電池陣列15的外觀圖。充氣光電池陣列的形狀并非限定于實(shí)施方式中說明的形狀。充氣光電池陣列15代替虛擬電池130而具有虛擬電池160。虛擬電池160與充氣光電池組的位置關(guān)系,不同于充氣光電池陣列10的虛擬電池130。需要說明的是，所謂虛擬電池是指無助于磁場(chǎng)測(cè)定、用于容納安瓿的電池。充氣光電池陣列10具有充氣光電池110 (第一電池之一例)、充氣光電池120 (第二電池之一例)、充氣光電池140 (第四電池之一例)、充氣光電池150 (第五電池之一例)及虛擬電池130 (第三電池之一例)。包含充氣光電池110、充氣光電池120、充氣光電池140及充氣光電池150的電池組，在xy平面上ニ維地配置(矩陣狀地配置)。相對(duì)于該電池組，虛擬電池130位干與電池組相同的xy平面上。與此相對(duì)應(yīng)，在充氣光電池陣列15中，虛擬電池160 (第三電池的其他的例子)堆積在電池組上(z軸正方向，S卩，與電池組所屬的平面垂直的方向)。根據(jù)充氣光電池陣列15，與充氣光電池陣列10相比較，能夠縮小xy平面上的尺寸。另外，與充氣光電池陣列10相比較，在使具有與xy平面平行的成分的光入射時(shí)，沒有通過虛擬電池的部分，光的與xy平面平行的成分的衰減量變少。圖11為充氣光電池陣列15的Xl-Xl剖面圖。在該例中，充氣光電池110及充氣光電池120具有與虛擬電池160連接的貫通孔112及貫通孔122。雖然在該剖面圖上未表示出來，但充氣光電池140及充氣光電池150也具有與虛擬電池160連接的貫通孔。3-2、變形例 2圖12為表示變形例2的貫通孔的配置的示意圖。圖12表示與圖4同樣的剖面。在實(shí)施方式中，說明了充氣光電池陣列10具有2行2列地配置的充氣光電池的例子，但是充氣光電池的數(shù)量不限定于此。圖12表示具有3行3列地配置的充氣光電池的充氣光電池陣列。如充氣光電池陣列10那樣，在與充氣光電池組相同的面上于充氣光電池組的周邊配置虛擬電池的結(jié)構(gòu)中，當(dāng)充氣光電池的數(shù)為3行3列以上時(shí)，存在與虛擬電池不相鄰的充氣光電池。在圖12的例子中，3行3列的充氣光電池中的中央的充氣光電池與虛擬電池不相鄰。在此情況下，中央的充氣光電池具有與相鄰的其他的充氣光電池連接的貫通孔。在擴(kuò)散エ序中，堿金屬氣體經(jīng)由該貫通孔及相鄰的其他的充氣光電池進(jìn)行擴(kuò)散。3-3、變形例 3圖13為表示變形例3的貫通孔的配置的示意圖。圖13表示在具有3行3列的充氣光電池的充氣光電池陣列中，與變形例I同樣地，虛擬電池在z方向上積層的例子。圖13表示與圖10同樣的剖面。在該例中，3行3列的充氣光電池中除中央的充氣光電池以外的充氣光電池，與虛擬電池不相鄰。在此情況下，中央的充氣光電池以外的充氣光電池具有與中央的充氣光電池連接的貫通孔。在擴(kuò)散エ序中，堿金屬氣體經(jīng)由該貫通孔及中央的充氣光電池進(jìn)行擴(kuò)散。3-4、變形例 4安瓿破壞エ序的具體的內(nèi)容并非限定于在實(shí)施方式中說明的內(nèi)容。安瓿200可以具有熱膨脹系數(shù)不同的兩種材料互相粘在一起的部分。在該情況下，在安瓿破壞エ序中，代之激光照射，加熱安瓿200 (容納安瓿200的充氣光電池陣列整體)。加熱時(shí)，施加因熱膨脹系數(shù)的不同安瓿200發(fā)生破壞的程度的熱。3-5、變形例 5充氣光電池陣列的制造方法并非限定于在圖5中舉例說明的內(nèi)容。也可以在圖5中所示的エ序上增加其他的エ序。另外，可以交換エ序的順序，或省略エ序中的一部分。例如，可以交換涂覆エ序和切斷エ序的順序。在此情況下，首先切斷板材，在切斷后，形成涂層。在其他的例子中，在形成涂層后，可以導(dǎo)入將其一部分剝離的エ序。在此情況下，板材中與其他板材的接合部分的涂層被剝離?；蛘撸部梢詣冸x板材中在外部露出的面的涂層。在其他的例子中，可以在真空下進(jìn)行密封エ序。在此情況下，充氣光電池在內(nèi)部不具有惰性氣體，僅具有堿金屬氣體。3-6、變形例 6虛擬電池的形狀并非限定于在實(shí)施方式中說明的內(nèi)容。虛擬電池可以具有用于保持安瓿破片的凹部。為了將對(duì)磁場(chǎng)測(cè)定的影響最小化，凹部例如可以設(shè)在角部分。凹部可以在組裝之前形成于板材上，也可以通過在開孔的板材上接合成為凹部的部分來形成。另夕卜，可以在凹部中積存粘附性的物質(zhì)，以使在移動(dòng)(搬運(yùn) > 時(shí)安瓿的破片不動(dòng)。3-7、變形例 7充氣光電池的形狀并非限定于在實(shí)施方式中說明的內(nèi)容。在實(shí)施方式中，說明了充氣光電池的形狀為立方體的例子，但充氣光電池的形狀也可以為立方體以外的多面體或者圓柱等一部分具有曲面的形狀。例如，充氣光電池可以具有當(dāng)溫度降低到堿金屬原子凝、固的溫度以下時(shí)，用于積存堿金屬固體的儲(chǔ)存槽(金屬積存處)。另外，堿金屬只要至少在測(cè)定時(shí)氣化即可，無需一直為氣體狀態(tài)。3-8、變形例 8圖14為表示變形例8的充氣光電池陣列的制造エ序的流程圖。在該例中，充氣光電池的內(nèi)壁不具有涂層。因此，圖14的流程為自圖5的流程中省略涂覆エ序的流程。在此情況下，與一個(gè)ー個(gè)地向封閉的電池(與其他的電池不連結(jié)的電池)中容納堿金屬固體的例子相比較，能夠使電池內(nèi)的堿金屬氣體的濃度更加均一。即，能夠進(jìn)ー步地提高多個(gè)充氣光電池的特性的均一性。另外，充氣光電池陣列具有用2片平板(上面和下面)夾住多個(gè)隔壁的構(gòu)造。與使用単獨(dú)的板材來制造非陣列狀的單體充氣光電池相比較，通過使用兩片平板，能夠提高形狀的均一性。3-9、變形例 9圖15為表示變形例9的充氣光電池陣列的制造エ序的流程圖。在該例中，充氣光電池陣列不具有虛擬電池。充氣光電池陣列的一部分通過玻璃管與儲(chǔ)存槽連接。在儲(chǔ)存槽中放有堿金屬化合物的固體。在步驟S210(氣化工序)中，儲(chǔ)存槽被加熱。通過儲(chǔ)存槽的加熱，堿金屬化合物發(fā)生分解，產(chǎn)生堿金屬氣體。在步驟S220(擴(kuò)散エ序)中，堿金屬氣體經(jīng)由玻璃管向充氣光電池?cái)U(kuò)散。到達(dá)充氣光電池的堿金屬氣體經(jīng)由貫通孔向各電池?cái)U(kuò)散。經(jīng)過充足的時(shí)間后，對(duì)玻璃管進(jìn)行加熱并切斷，將充氣光電池密封。即便在此情況下，與一個(gè)ー個(gè)地向封閉的電池(不與其他電池連結(jié)的電池)中封入堿金屬氣體的例子相比較，也能夠使電池內(nèi)的堿金屬氣體的濃度均一。即，更能夠提高多個(gè)充氣光電池的特性的均一性。另外，充氣光電池陣列具有用兩片平板(上面和下面)夾住多個(gè)隔壁的構(gòu)造。與使用単獨(dú)的板材制造非陣列狀的單體充氣光電池相比，通過使用兩片平板更能夠提高形狀的均一性。另外，在圖15的流程中，可以省略涂覆エ序。另外，該充氣光電池陣列可以具有虛擬電池。在再一例中，本制造方法并非用于充氣光電池陣列，而是用于單體充氣光電池的制造。在此情況下，不形成虛擬電池，可以將堿金屬固體直接容納于充氣光電池內(nèi)(不用安瓿)。3-10、變形例 10圖16為表示變形例10的充氣光電池的制造方法的流程圖。在步驟S300(接合エ序)中，封裝件和蓋罩被接合在一起。封裝件及蓋罩由硼硅酸鹽玻璃或石英玻璃等對(duì)堿金屬有耐性的材料形成。圖17為封裝件的剖面圖。圖17表示xy平面中的剖面。封裝件50具有主室51、狹窄孔52和安瓿容納室53。主室51為填充氣體的空間。安瓿容納室53為容納安瓿200的空間。狹窄孔52為連接主室51和安瓿容納室53的(使其連通)孔。在實(shí)施方式中說明的涂層具有抑制自旋偏極狀態(tài)緩和的效果，但當(dāng)加大狹窄孔52的直徑時(shí)，就會(huì)損害涂層的非緩和效果。相反，當(dāng)狹窄孔52的直徑變小時(shí)，后述的涂覆劑的流入需要花時(shí)間。因此，考慮兩者的平衡而設(shè)計(jì)狹窄孔52的直徑。即，該電池具有在內(nèi)部形成封閉空間的壁面。這里安瓶中的堿金屬固體省略圖不。 圖18為封裝件及蓋罩的剖面圖。圖18表示xz平面的剖面(圖17表示圖18的XVII-XVII剖面)。蓋罩60為密封封裝件50的主室51、狹窄孔52及安瓿容納室53的蓋子。安瓿容納室53具有能夠容納安瓿200的程度的大小及形狀即可。在該例中，安瓿容納室53的剖面具有V字形狀(楔形)。封裝件50和蓋罩60使用低融點(diǎn)玻璃進(jìn)行接合，或者通過光學(xué)粘接來接合。封裝件50和蓋罩60的接合在使用真空泵等將系統(tǒng)整體抽為真空(減壓氣氛)的狀態(tài)下進(jìn)行。再參照?qǐng)D16。在步驟S310(涂覆エ序)中進(jìn)行涂覆。即，在主室51的內(nèi)壁上形成涂層。涂層由石蠟等烴類或者OTS(十八烷基三氯硅烷)等有機(jī)硅化合物形成。這些涂覆材料在液體或者氣體的狀態(tài)下，經(jīng)由未圖示的流路流入主室51。根據(jù)制造裝置的構(gòu)成等，可以設(shè)有多個(gè)流路。
在步驟S320 (安f瓦破壞エ序)中破壞安瓶200。安瓶200的破壞在真空環(huán)境下進(jìn)行。安瓿的破壞例如使用激光來進(jìn)行。在此情況下，以越過蓋罩使焦點(diǎn)聚焦在安瓿200上的方式照射激光。在安瓿200中，在照射激光的位置上開設(shè)孔。為了提高激光的吸收率，可以在安瓿200上形成光吸收材料的膜。在其他的例子中，可以使用超短脈沖激光(照射具有I納秒以下的脈沖寬度的光的激光，例如微微秒激光或者飛秒激光等)。另外，安瓿200除內(nèi)包有堿金屬以外，也可以內(nèi)包用于抑制堿金屬原子的移動(dòng)速度的緩沖氣體(例如稀有氣體)。圖19為舉例說明安瓿200被破壞后的狀態(tài)的圖。通過激光的照射，在安瓿200上開設(shè)貫通孔201。在安瓿200內(nèi)包有緩沖氣體的情況下，緩沖氣體經(jīng)由貫通孔201向安瓿200的外部擴(kuò)散。再參照?qǐng)D16。在步驟S330(擴(kuò)散エ序)中堿金屬擴(kuò)散。通過在某溫度(希望為較之室溫高的溫度)下保持電池一定時(shí)間，堿金屬氣體擴(kuò)散。在步驟S340(氣密密封エ序)中，電池氣密密封。氣密密封是在真空環(huán)境下進(jìn)行。氣密密封指涂覆材料的流路的密封。氣密密封使用焊錫或低熔點(diǎn)玻璃等密封材料進(jìn)行?；蛘呖梢匀廴跇?gòu)成電池(封裝件50及蓋罩60)的玻璃自身而進(jìn)行氣密密封。密封材料的加熱或者電池的加熱可以使用激光。在步驟S350(飽和エ序)中，使涂層吸收堿金屬氣體直到成為飽和狀態(tài)為止。這是由于當(dāng)電池內(nèi)的堿金屬原子的數(shù)量減少時(shí)(即電池內(nèi)的堿金屬原子密度下降吋)，有可能給測(cè)定結(jié)果帶來影響。此時(shí)，可以對(duì)電池進(jìn)行加熱。例如，在將電池加熱到85°C的狀態(tài)下，保管10小吋。在例如非專利文獻(xiàn)I的技術(shù)中，作業(yè)者需要具有熟練的玻璃エ藝技術(shù)，存在不適于エ業(yè)上穩(wěn)定制造的問題。但是，根據(jù)變形例10的制造方法，能夠不依靠作業(yè)者的技能而穩(wěn)定地制造充氣光電池。此外，在非專利文獻(xiàn)I的技術(shù)中，需要將用于向電池中導(dǎo)入堿金屬的配管接合到電池上，由于要兼顧配管的大小，有時(shí)難以制造小型的電池，但根據(jù)變形例10的制造方法，也能夠制造小型的電池。3-11、變形例 11圖20為變形例11的充氣光電池陣列70的剖面圖。圖20表示xz平面上的剖面。用變形例10說明了制造単一的電池的例子，但利用變形例10的方法可以形成具有多個(gè)電池的電池陣列。充氣光電池陣列70具有封裝件71和蓋罩72。封裝件71具有多個(gè)主室711、狹窄孔712、安瓿容納室713。鄰接的兩個(gè)主室711通過狹窄孔712連接。安瓿容納室713和與其相鄰的主室711通過狹窄孔712連接。需要說明的是，在圖20中，表示出僅設(shè)有一個(gè)安瓿容納室713的例子，但安瓿容納室713也可以設(shè)有多個(gè)。除封裝件及蓋罩的形狀不同以外，制造方法與變形例10通用。3-12、變形例 12圖21為變形例12的充氣光電池的剖面圖。圖21表示xy平面的剖面。變形例12的充氣光電池與變形例10的充氣光電池不同，不具有安瓿容納室。該充氣光電池具有主室51。安瓿200容納于主室51。除封裝件及蓋罩的形狀不同以外，制造方法與變形例10通用。3-13、變形例 13圖22為變形例13的充氣光電池的剖面圖。該充氣光電池具有主室51、狹窄孔52及安瓿容納室53。在安瓿容納室53中容納有安瓿200及安瓿250。安瓿250為封入有涂覆材料的安瓶。在該例中，在涂覆エ序中破壞安瓶250。安f瓦250的破壞與安f瓦200的情況 相同地進(jìn)行。除此以外的方面，與變形例10是ー樣的。3-14、變形例 14安瓿的破壞并非限定于激光的照射。也可以通過給予力學(xué)上的沖擊或振動(dòng)，使安瓿200沖擊安瓿容納室53的內(nèi)壁，將安瓿破壞。在其他的例子中，給安瓿200供給以使其產(chǎn)生熱應(yīng)カ的熱，通過該熱應(yīng)カ將安瓿200破壞。3-15、變形例 15圖23為變形例15的充氣光電池的剖面圖。圖23表示xz平面的剖面。該充氣光電池具有主室51及堿金屬容納室54。在變形例15中，不使用安瓿200。堿金屬容納室54為設(shè)于封裝件50的空間(室)。在充氣光電池的制造時(shí)刻關(guān)閉該空間。在堿金屬容納室54中放置有堿金屬固體。圖24為表示變形例15的充氣光電池的制造方法的流程圖。在步驟S300(接合エ序)中，封裝件和蓋罩被接合在一起。在步驟S310(涂覆エ序)中進(jìn)行涂覆。在步驟S420(容納室破壞エ序)中，破壞堿金屬容納室54，更具體地說，破壞主室51和堿金屬容納室54之間的壁面。堿金屬容納室54的破壞與安瓶200的破壞同樣,通過例如激光的照射進(jìn)行。在步驟S330(擴(kuò)散エ序)中，堿金屬擴(kuò)散。在步驟S340(氣密密封エ序)中，氣密密封電池。在步驟S350(飽和エ序)中，使涂層吸收堿金屬氣體直到成為飽和狀態(tài)為止。需要說明的是，在該例中，可以在封裝件上設(shè)有容納涂覆材料用的涂覆材料容納室。在此情況下，在涂覆エ序中，破壞涂覆材料容納室。3-16、變形例 16代之基于激光照射進(jìn)行的貫通孔形成，可以使用通過光照射產(chǎn)生熱應(yīng)力，利用該熱應(yīng)カ來割斷安瓿200的エ藝。根據(jù)該方法，與通過光照射形成貫通孔的情況相比較，有時(shí)脫氣體(在エ序中從玻璃等中放出的氣體)減少，傳感器的特性提高。在此情況下，可以使用具有納秒以下的脈沖寬度的激光。進(jìn)而，由于使安瓿200的割斷變得容易，因而可以在安瓿200上形成應(yīng)カ集中部(例如，傷)。在上述實(shí)施方式及變形例中，說明了向充氣光電池導(dǎo)入堿金屬原子時(shí)，主要在氣體(氣態(tài))狀態(tài)下導(dǎo)入的例子。但是，向充氣光電池導(dǎo)入堿金屬原子時(shí)的狀態(tài)并非限于氣體。堿金屬原子在固體、液體或氣體中的任意狀態(tài)下導(dǎo)入充氣光電池都是可以的。另外，可以代之安瓿而使用密封容器。
權(quán)利要求
1.一種充氣光電池的制造方法，其具有 在板材的面上形成涂層的涂覆エ序； 以形成由形成有所述涂層的面圍成的電池的方式，組裝形成有所述涂層的多個(gè)所述板材的組裝エ序； 向形成的所述電池內(nèi)填充堿金屬原子的填充エ序。
2.如權(quán)利要求I所述的制造方法，其特征在干， 所述板材具有第一面和位于所述第一面背面的第二面， 在所述涂覆エ序中，在所述板材的所述第一面及所述第二面上形成所述涂層， 在所述組裝エ序中，形成包括第一電池和第二電池的多個(gè)所述電池，其中，所述第一電池由包括所述第一面的多個(gè)面圍成，所述第二電池由包括所述第二面的多個(gè)面圍成。
3.如權(quán)利要求2所述的制造方法，其特征在干， 多個(gè)所述電池具有在內(nèi)部放置有堿金屬固體的第三電池， 在所述第一電池和所述第三電池之間的所述板材上及所述第二電池和所述第三電池之間的所述板材上設(shè)有貫通孔， 所述填充エ序包括 將所述第三電池內(nèi)的所述堿金屬固體氣化而產(chǎn)生堿金屬氣體的氣化工序； 使產(chǎn)生的所述堿金屬氣體經(jīng)由所述貫通孔自所述第三電池向所述第一電池及所述第ニ電池?cái)U(kuò)散的擴(kuò)散エ序。
4.如權(quán)利要求2所述的制造方法，其特征在干， 多個(gè)所述電池具有在內(nèi)部放置有堿金屬固體的第三電池， 所述堿金屬固體以被封入安瓿的狀態(tài)被置于所述第三電池內(nèi)， 所述填充エ序包括在所述擴(kuò)散エ序之前破壞所述安瓿的破壞エ序。
5.如權(quán)利要求2所述的制造方法，其特征在干， 多個(gè)所述電池具有第四電池及第五電池， 包括所述第一電池、所述第二電池、所述第四電池及所述第五電池的電池組在平面上ニ維配置， 所述第三電池位于所述平面上。
6.如權(quán)利要求2所述的制造方法，其特征在干， 多個(gè)所述電池具有第四電池及第五電池， 包括所述第一電池、所述第二電池、所述第四電池及所述第五電池的電池組在平面上ニ維配置， 所述第三電池相對(duì)于所述電池組，在與所述平面垂直的方向上堆積。
7.如權(quán)利要求I所述的制造方法，其特征在干， 具有將形成有所述涂層的所述板材切斷為多個(gè)的切斷エ序， 在所述組裝エ序中，組裝通過所述切斷エ序而得到的多個(gè)板材。
8.ー種充氣光電池，其具有 形成封閉空間的外壁； 將所述封閉空間分隔成多個(gè)電池的內(nèi)壁； 形成于所述內(nèi)壁、連結(jié)相鄰的電池中至少ー個(gè)電池的貫通孔；封入所述電池內(nèi)的堿金屬原 子。
全文摘要
本發(fā)明提供一種充氣光電池的制造方法及充氣光電池，其提高了充氣光電池的特性的均一性。充氣光電池的制造方法具有以形成由形成有所述涂層的面圍成的電池的方式，組裝形成有所述涂層的多個(gè)所述板材的組裝工序；向形成的所述電池內(nèi)填充堿金屬氣體的填充工序。
文檔編號(hào)A61B5/00GK102641118SQ20121003115
公開日2012年8月22日 申請(qǐng)日期2012年2月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月16日
發(fā)明者菊原和通, 長(zhǎng)坂公夫 申請(qǐng)人:精工愛普生株式會(huì)社