基于键合多反射腔的原子气室标准制作装置和原子磁力仪
阅读：753发布：2020-05-08
专利汇可以提供基于键合多反射腔的原子气室标准制作装置和原子磁力仪专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型公开一种基于键合多反射腔的 原子 气室标准制作装置，采用机械切割键合平台和加工键合模具相结合，精确确定构成Herriott腔的两柱面镜间距离以及两 主轴 间相对转 角 。通过 机械加工 出陶瓷模具，保证两柱面镜之间的相对 位置 以及在 硅 片 上的绝对位置。误差完全由机械加工控制，避免人工胶粘或者人工调节等因素造成的不确定性带来的影响。并将 阳极 键合的方法应用于腔镜与 硅片 的固定以及玻璃气室与硅片的密封。避免因人工胶粘引起的不稳定以及误差的不可控性以及胶 水 与后续充入的原子可能进行的反应。实现标准化批量化制备且提高 稳定性 。本实用新型还提供一种采用上述基于键合多反射腔的原子气室标准制作装置制成的原子气室的原子磁 力 仪。(ESM)同样的 发明 创造已同日 申请 发明 专利，下面是基于键合多反射腔的原子气室标准制作装置和原子磁力仪专利的具体信息内容。
1.一种基于键合多反射腔的原子气室标准制作装置，其特征在于，包括模具和阳极键合装置，其中，
所述模具包括中间定位块、第一挡块、第二挡块和框架，
所述中间定位块的左侧开设有用于定位第一柱面镜的第一凹槽，其右侧开设有用于定位第二柱面镜的第二凹槽，
所述第一柱面镜放置在所述第一凹槽中，所述第二柱面镜放置在所述第二凹槽中，所述第一挡块的一侧抵住所述框架的内侧，其另一侧抵住所述第一柱面镜将所述第一柱面镜固定在所述第一凹槽中，所述第二挡块的一侧抵住所述框架的内侧，其另一侧抵住所述第二柱面镜将所述第二柱面镜固定在所述第二凹槽中，
所述中间定位块的底部开设有用于定位固定硅片的第三凹槽，所述第一柱面镜的底部与所述硅片接触，所述第二柱面镜的底部与所述硅片接触，通过所述模具的精度确定所述第一柱面镜和所述第二柱面镜之间的相对距离以及所述第一柱面镜和所述第二柱面镜在所述硅片上的绝对位置，
所述阳极键合装置包括用于放置所述模具的工作台。
2.根据权利要求1所述的基于键合多反射腔的原子气室标准制作装置，其特征在于，所述第一凹槽和所述第二凹槽均为矩形槽。
3.根据权利要求1所述的基于键合多反射腔的原子气室标准制作装置，其特征在于，所述硅片为18mm×30mm的单面抛光的半毫米厚硅片，晶向<100>。
4.根据权利要求1所述的基于键合多反射腔的原子气室标准制作装置，其特征在于，所述模具为陶瓷模具。
5.根据权利要求4所述的基于键合多反射腔的原子气室标准制作装置，其特征在于，所述阳极键合装置上设置有加热装置。
6.根据权利要求5所述的基于键合多反射腔的原子气室标准制作装置，其特征在于，所述加热装置为陶瓷板面加热装置。
7.根据权利要求1所述的基于键合多反射腔的原子气室标准制作装置，其特征在于，所述第三凹槽为矩形槽。
8.一种原子磁力仪，包括原子气室，其特征在于，所述原子气室为采用如上述权利要求
1-7任意一项所述的基于键合多反射腔的原子气室标准制作装置制成的原子气室。
9.根据权利要求8所述的原子磁力仪，其特征在于，还包括保温盒、放置装置和多层坡莫合金磁屏蔽桶，其中，
所述放置装置为3D打印而成，所述放置装置上开设有第一容纳槽和第二容纳槽，所述原子气室放置在所述保温盒中，所述保温盒放置在所述第一容纳槽中，光纤头放置在所述第二容纳槽中使得光沿固定角度射入所述原子气室中，
所述放置装置内置在所述多层坡莫合金磁屏蔽桶中。
10.根据权利要求9所述的原子磁力仪，其特征在于，所述多层坡莫合金磁屏蔽桶为五层坡莫合金磁屏蔽桶。
基于键合多反射腔的原子气室标准制作装置和原子磁力仪
技术领域
[0001] 本实用新型涉及原子器件技术领域，尤其涉及一种基于键合多反射腔的原子气室标准制作装置和原子磁力仪。
背景技术
[0002] 最早的Herriott腔在上世纪60年代提出，目前已演化出多种版本。它由两片有曲率的镜子组成，光从一片镜子的开孔入射，经过若干次反射后从入射孔或者另一个开孔出射。按使用腔镜不同，可分为球面反射镜腔和柱面反射镜腔。球面反射镜的调节比较直接，形成闭合的光路条件是由腔镜间距离与曲率的关系决定。基于柱面镜的Herriott腔多了柱面镜主轴之间夹角这个参数，但同时也使光斑分布变得更加密集。
[0003] 2011年，普林斯顿大学的Romalis教授课题组将柱面镜Herriott腔应用到原子磁力仪中，取得了超过一个量级的信噪比的提升。在最初的设计中，他们利用胶水粘合实现腔的固定。利用腔长为3cm和42次反射的Herriott腔，他们于2013年在标量磁力仪中展示了亚飞特斯拉量级的磁场灵敏度，并已在美国申请了专利。之后，Romalis教授与Geroge Mason大学合作，将多反射腔应用到射频信号探测中。目前，利用这个腔进行灵敏度超越量子极限的实验正在进行。但是在使用手工胶粘的方法实现腔的固定时，稳定性不够，胶水可能与气室中原子反应，且无法实现标准化批量化制备。
[0004] 因此，如何提供一种基于键合多反射腔的原子气室标准制作装置，以实现标准化批量化制备且提高稳定性，是目前本领域技术人员亟待解决的技术问题。实用新型内容
[0005] 有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种基于键合多反射腔的原子气室标准制作装置，以实现标准化批量化制备且提高稳定性。本实用新型的另一目的在于提供采用上述基于键合多反射腔的原子气室标准制作装置制成的原子气室的原子磁力仪。
[0006] 为了达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
[0009] 所述中间定位块的左侧开设有用于定位第一柱面镜的第一凹槽，其右侧开设有用于定位所述第二柱面镜的第二凹槽，
[0010] 所述第一柱面镜放置在所述第一凹槽中，所述第二柱面镜放置在所述第二凹槽中，所述第一挡块的一侧抵住所述框架的内侧，其另一侧抵住所述第一柱面镜将所述第一柱面镜固定在所述第一凹槽中，所述第二挡块的一侧抵住所述框架的内侧，其另一侧抵住所述第二柱面镜将所述第二柱面镜固定在所述第二凹槽中，
[0011] 所述中间定位块的底部开设有用于定位固定硅片的第三凹槽，所述第一柱面镜的底部与所述硅片接触，所述第二柱面镜的底部与所述硅片接触，通过所述模具的精度确定所述第一柱面镜和所述第二柱面镜之间的相对距离以及所述第一柱面镜和所述第二柱面镜在所述硅片上的绝对位置，
[0012] 所述阳极键合装置包括用于放置所述模具的工作台。
[0013] 优选的，上述第一凹槽和所述第二凹槽均为矩形槽。
[0014] 优选的，上述硅片为18mm×30mm的单面抛光的半毫米厚硅片，晶向<100>。
[0015] 优选的，上述模具为陶瓷模具。
[0016] 优选的，上述阳极键合装置上设置有加热装置。
[0017] 优选的，上述加热装置为陶瓷板面加热装置。
[0018] 优选的，上述第三凹槽均为矩形槽。
[0019] 本实用新型还提供一种原子磁力仪，包括原子气室，所述原子气室为采用如上述任意一项所述的基于键合多反射腔的原子气室标准制作装置制成的原子气室。
[0020] 优选的，上述的原子磁力仪还包括保温盒、放置装置和多层坡莫合金磁屏蔽桶，其中，
[0021] 所述放置装置为3D打印而成，所述放置装置上开设有第一容纳槽和第二容纳槽，所述原子气室放置在所述保温盒中，所述保温盒放置在所述第一容纳槽中，光纤头放置在所述第二容纳槽中使得光沿固定角度射入所述原子气室中，
[0022] 所述放置装置内置在所述多层坡莫合金磁屏蔽桶中。
[0023] 优选的，上述多层坡莫合金磁屏蔽桶为五层坡莫合金磁屏蔽桶。
[0024] 本实用新型提供的基于键合多反射腔的原子气室标准制作装置，包括模具和阳极键合装置，其中，
[0025] 所述模具包括中间定位块、第一挡块、第二挡块和框架，
[0026] 所述中间定位块的左侧开设有用于定位第一柱面镜的第一凹槽，其右侧开设有用于定位所述第二柱面镜的第二凹槽，
[0027] 所述第一柱面镜放置在所述第一凹槽中，所述第二柱面镜放置在所述第二凹槽中，所述第一挡块的一侧抵住所述框架的内侧，其另一侧抵住所述第一柱面镜将所述第一柱面镜固定在所述第一凹槽中，所述第二挡块的一侧抵住所述框架的内侧，其另一侧抵住所述第二柱面镜将所述第二柱面镜固定在所述第二凹槽中，
[0028] 所述中间定位块的底部开设有用于定位固定硅片的第三凹槽，所述第一柱面镜的底部与所述硅片接触，所述第二柱面镜的底部与所述硅片接触，通过所述模具的精度确定所述第一柱面镜和所述第二柱面镜之间的相对距离以及所述第一柱面镜和所述第二柱面镜在所述硅片上的绝对位置，
[0029] 所述阳极键合装置包括用于放置所述模具的工作台。
[0030] 使用时：
[0031] 步骤1)制作模具，所述模具包括中间定位块、第一挡块、第二挡块和框架，[0032] 所述中间定位块的左侧开设有用于定位第一柱面镜的第一凹槽，其右侧开设有用于定位所述第二柱面镜的第二凹槽，
[0033] 所述第一柱面镜放置在所述第一凹槽中，所述第二柱面镜放置在所述第二凹槽中，所述第一挡块的一侧抵住所述框架的内侧，其另一侧抵住所述第一柱面镜将所述第一柱面镜固定在所述第一凹槽中，所述第二挡块的一侧抵住所述框架的内侧，其另一侧抵住所述第二柱面镜将所述第二柱面镜固定在所述第二凹槽中，
[0034] 所述中间定位块的底部开设有用于定位固定硅片的第三凹槽，所述第一柱面镜的底部与所述硅片接触，所述第二柱面镜的底部与所述硅片接触，通过所述模具的精度确定所述第一柱面镜和所述第二柱面镜之间的相对距离以及所述第一柱面镜和所述第二柱面镜在所述硅片上的绝对位置；
[0035] 步骤2)采用阳极键合装置将定位好的所述第一柱面镜和所述第二柱面镜固定在所述硅片上：将上述模具放置在所述阳极键合装置的工作台上，将待键合的所述第一柱面镜和所述第二柱面镜加热并稳定持续时间t1后，加直流电压，电源正极接在所述硅片上，负极分别接在所述第一柱面镜和所述第二柱面镜上，使得所述第一柱面镜和所述第二柱面镜固定在所述硅片上；
[0036] 步骤3)拆掉所述模具，将无底的玻璃气室扣合在所述硅片上并将所述第一柱面镜和所述第二柱面镜扣合在两者之间，将所述玻璃气室和所述硅片加热并稳定持续时间t2后，加直流电压，使得所述玻璃气室与所述硅片固定连接，键合出含有Herriott多反射腔的原子气室。
[0037] 本实用新型提供的基于键合多反射腔的原子气室标准制作装置，采用机械切割键合平台和加工键合模具相结合方法，精确确定构成Herriott腔的两柱面镜间的距离以及两主轴间的相对转角。通过机械加工出陶瓷模具，保证两柱面镜之间的相对位置以及在硅片上的绝对位置。误差完全由机械加工控制，避免人工胶粘或者人工调节等因素造成的不确定性带来的影响。有利于原子气室的标准化批量化生产。通过切割键合平台，可保证两柱面镜主轴间相对夹角误差小于2°，机械加工模具保证间距误差小于0.1mm。
[0038] 并将阳极键合的方法应用于腔镜与硅片的固定以及玻璃气室与硅片的密封。避免因人工胶粘引起的不稳定以及误差的不可控性。避免胶水与后续充入的原子可能进行的反应。从而实现标准化批量化制备且提高稳定性。附图说明
[0039] 为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0040] 图1为本实用新型实施例提供的第一柱面镜的结构示意图；
[0041] 图2为本实用新型实施例提供的第二柱面镜的结构示意图；
[0042] 图3为本实用新型实施例提供的模具的俯视结构示意图；
[0043] 图4为本实用新型实施例提供的模具的仰视结构示意图；
[0044] 图5为本实用新型实施例提供的原子气室的结构示意图；
[0045] 图6为本实用新型实施例提供的原子气室的侧视结构示意图。
[0046] 上图1-6中：
[0047] 第一柱面镜1、第二柱面镜2、第一挡块3、第二挡块4、框架5、中间定位块6、硅片7、玻璃气室8。
具体实施方式
[0048] 为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0049] 请参考图1至图6，图1为本实用新型实施例提供的第一柱面镜的结构示意图；图2为本实用新型实施例提供的第二柱面镜的结构示意图；图3为本实用新型实施例提供的模具的俯视结构示意图；图4为本实用新型实施例提供的模具的仰视结构示意图；图5为本实用新型实施例提供的原子气室的结构示意图；图6为本实用新型实施例提供的原子气室的侧视结构示意图。
[0050] 本实用新型实施例提供的基于键合多反射腔的原子气室标准制作装置，包括模具和阳极键合装置，其中，模具包括中间定位块6、第一挡块3、第二挡块4和框架5，中间定位块6的左侧开设有用于定位第一柱面镜1的第一凹槽，其右侧开设有用于定位第二柱面镜2的第二凹槽，第一柱面镜1放置在第一凹槽中，第二柱面镜2放置在第二凹槽中，第一挡块3的一侧抵住框架5的内侧，其另一侧抵住第一柱面镜1将第一柱面镜1固定在第一凹槽中，第二挡块4的一侧抵住框架5的内侧，其另一侧抵住第二柱面镜2将第二柱面镜2固定在第二凹槽中，中间定位块6的底部开设有用于定位固定硅片7的第三凹槽，第一柱面镜1的底部与硅片
7接触，第二柱面镜2的底部与硅片7接触，通过模具的精度确定第一柱面镜1和第二柱面镜2之间的相对距离以及第一柱面镜1和第二柱面镜2在硅片7上的绝对位置，阳极键合装置包括用于放置模具的工作台。
7接触，第二柱面镜2的底部与硅片7接触，通过模具的精度确定第一柱面镜1和第二柱面镜2之间的相对距离以及第一柱面镜1和第二柱面镜2在硅片7上的绝对位置，阳极键合装置包括用于放置模具的工作台。
[0051] 使用时：
[0052] 步骤1)制作模具，模具可以为陶瓷模具，模具包括中间定位块6、第一挡块3、第二挡块4和框架5，
[0053] 中间定位块6的左侧开设有用于定位第一柱面镜1的第一凹槽，其右侧开设有用于定位第二柱面镜2的第二凹槽，
[0054] 第一柱面镜1放置在第一凹槽中，第二柱面镜2放置在第二凹槽中，第一挡块3的一侧抵住框架5的内侧，其另一侧抵住第一柱面镜1将第一柱面镜1固定在第一凹槽中，第二挡块4的一侧抵住框架5的内侧，其另一侧抵住第二柱面镜2将第二柱面镜2固定在第二凹槽中，
[0055] 中间定位块6的底部开设有用于定位固定硅片7的第三凹槽，第一柱面镜1的底部与硅片7接触，第二柱面镜2的底部与硅片7接触，通过模具的精度确定第一柱面镜1和第二柱面镜2之间的相对距离以及第一柱面镜1和第二柱面镜2在硅片7上的绝对位置；
[0056] 步骤2)采用阳极键合装置将定位好的第一柱面镜1和第二柱面镜2固定在硅片7上：将上述模具放置在阳极键合装置的工作台上，将待键合的第一柱面镜1和第二柱面镜2加热并稳定持续时间t1后，加直流电压，电源正极接在硅片7上，负极分别接在第一柱面镜1和第二柱面镜2上，使得第一柱面镜1和第二柱面镜2固定在硅片7上；
[0057] 步骤3)拆掉模具，将无底的玻璃气室8扣合在硅片7上并将第一柱面镜1和第二柱面镜2扣合在两者之间，将玻璃气室8和硅片7加热并稳定持续时间t2后，加直流电压，使得玻璃气室8与硅片7固定连接，键合出含有Herriott多反射腔的原子气室。
[0058] 本实用新型实施例提供的基于键合多反射腔的原子气室标准制作装置，采用机械切割键合平台和加工键合模具相结合方法，精确确定构成Herriott腔的两柱面镜间的距离以及两主轴间的相对转角。通过机械加工出陶瓷模具，保证两柱面镜之间的相对位置以及在硅片7上的绝对位置。误差完全由机械加工控制，避免人工胶粘或者人工调节等因素造成的不确定性带来的影响。有利于原子气室的标准化批量化生产。通过切割键合平台，可保证两柱面镜主轴间相对夹角误差小于2°，机械加工模具保证间距误差小于0.1mm。
[0059] 并将阳极键合的方法应用于腔镜与硅片7的固定以及玻璃气室8与硅片7的密封。避免因人工胶粘引起的不稳定以及误差的不可控性。避免胶水与后续充入的原子可能进行的反应。从而实现标准化批量化制备且提高稳定性。
[0060] 其中，第一凹槽、第二凹槽和第三凹槽均为矩形槽，与第一柱面镜1、第二柱面镜2和硅片7适配，方便放置。
[0061] 为了进一步优化上述方案，步骤1)还包括第一柱面镜1和第二柱面镜2的相对转角的定位：
[0062] 第一柱面镜1为前腔镜，第二柱面镜2为后腔镜，前腔镜的曲面主轴为第一轴线，后腔镜的曲面主轴为第二轴线，
[0063] 后腔镜沿着与第二轴线垂直的方向切除两个端面；
[0064] 前腔镜旋转至垂直于后腔镜的方向使得第一轴线与第二轴线垂直，再将当前第一轴线旋转θ角得到第三轴线，然后沿着与第三轴线垂直的方向切除两个端面；
[0065] 按计算的转角预先切好第一柱面镜1和第二柱面镜2的边缘形成用于键合的平台，使得第一柱面镜1和第二柱面镜2键合在硅片7上时形成固定的工作角度。
[0066] 为了进一步优化上述方案，步骤1)中的硅片7为使用晶圆划片机，切割出的18mm×30mm的单面抛光的半毫米厚硅片，晶向<100>。阳极键合装置上设置有加热装置，加热装置为陶瓷板面加热装置，具体的，步骤2)和步骤3)中加热均为陶瓷板面加热。
[0067] 为了进一步优化上述方案，步骤2)中将待键合的第一柱面镜1和第二柱面镜2加热并稳定持续时间t1后，加直流电压，具体为：
[0068] 加热至280℃，稳定30分钟，即时间t1后，加1500V直流电压，实时监测记录电流的变化，当电流降到初始电流值10％以下时，关闭电压，停止加热，键合结束。
[0069] 为了进一步优化上述方案，步骤3)中将玻璃气室8和硅片7加热并稳定持续时间t2后，加直流电压，具体为：
[0070] 加热至260℃，稳定30分钟，即时间t2后，加电压1500V，观测电流变化至初始电流值的10％时，键合结束，关闭电压，停止加热，键合出含有Herriott多反射腔的原子气室。
[0071] 本实用新型实施例还提供一种原子磁力仪，包括原子气室，原子气室为采用如上述任意一项实施例所述的基于键合多反射腔的原子气室标准制作装置制成的原子气室。
[0072] 上述的原子磁力仪还包括保温盒、放置装置和多层坡莫合金磁屏蔽桶，其中，[0073] 放置装置为3D打印而成，放置装置上开设有第一容纳槽和第二容纳槽，原子气室放置在保温盒中，保温盒放置在第一容纳槽中，光纤头放置在第二容纳槽中使得光沿固定角度射入原子气室中，放置装置内置在多层坡莫合金磁屏蔽桶中。
[0074] 其中，多层坡莫合金磁屏蔽桶为五层坡莫合金磁屏蔽桶。
[0075] 本实用新型实施例提供的基于键合多反射腔的原子气室标准制作装置制成的含有Herriott多反射腔的原子气室，为柱面镜Herriott腔。
[0076] 本实用新型实施例提供的基于键合多反射腔的原子气室标准制作装置，应用有一种基于阳极键合的含有Herriott多反射腔的复杂原子气室的制作方法。搭建一套阳极键合系统，通过键合的方法将腔镜固定在硅片7上。Herriott腔若想工作，两柱面镜间距以及主轴之间的相对角度必须精确控制。通过沿指定方向切割出用于键合的平台，从而确定前后两柱面镜的相对转角。机械加工出陶瓷模具，保证两柱面镜之间的相对位置以及在硅片7上的绝对位置。通过键合的方法，将无底的玻璃气室8与已键合有腔镜的硅片7键合在一起，实现真空密封。控制腔镜在硅片7上的绝对位置，确保生产出的原子气室间的可替代性，从而实现批量化生产。结合三维打印技术固化光路，避免复杂的调节。
[0077] 本实用新型实施例提供的基于键合多反射腔的原子气室标准制作装置，通过以下技术方案来实现：
[0078] 1、使用晶圆划片机，切割出18mm×30mm的单面抛光的半毫米厚硅片(晶向<100>)。
[0079] 2、腔镜在硅片7上的定位。因为Herriott腔工作时两面柱面镜必须满足确定的距离和相对转角，在完成柱面腔镜在硅片7上的固定时，还要做到两面柱面镜的精确定位。
[0080] (1)首先对于相对转角的保证。在切割圆形柱面镜边缘用于键合的平台时按计算的转角预先切好，这样键合在硅片7上时就满足了固定的工作角度。后腔镜沿着与曲面主轴垂直的方向切除两个端面。前腔镜先将曲面轴线旋转至垂直于后腔镜的方向，再将当前轴线(与原曲面主轴垂直)旋转θ角得到一条新的轴线，然后沿着与新的轴线垂直的方向切除端面。
[0081] (2)两镜之间的相对距离以及在硅片7上的绝对位置的确定。为了使系统的光路可以固化，要求硅片7的大小固定，而且腔镜在硅片7的位置固定。模具由可拆卸的两部分组成。模具下方的槽固定硅片7，上方的两个孔固定腔镜，从而保证三者之间的相对位置不变。利用电极接触在腔镜上平台并压紧腔镜。
[0082] 3、使用搭建的阳极键合装置将定位好的腔镜固定在硅片7上。阳极键合需要高温高电压，使用陶瓷板面加热台将待键合的硅片腔镜加热至280℃，稳定30分钟后，加1500V直流电压。其中，电源正极接在硅片7上，负极接在玻璃腔镜上。实时监测记录电流的变化，初始电流一般为几十微安量级，键和时间约两个小时，当电流降到初始值10％以下时，关闭电压，停止加热，键合结束。
[0083] 4、玻璃气室8的键合。将已键合好腔镜的硅片7放在底部，盖上无底的玻璃气室8。硅片7尺寸30×18×0.5mm，玻璃气室8外部尺寸29×17㎜，壁厚1mm。加热至260℃，稳定30分钟，加电压1500V，观测电流变化至初始值的10％时，键合结束，关闭电压，停止加热。最终键合出含有Herriott多反射腔的复杂玻璃气室。
[0084] 具体的：
[0085] 首先根据需求确定Herriott腔需要反射的次数，数值计算出两柱面镜之间的相对距离d、主轴相对夹角θ以及光入射到腔中的入射角度φ。根据计算出的参数，在Tracepro中仿真得到实际光线轨迹。
[0086] 图1和图2所示为保证两柱面镜主轴间确定的相对转角的具体方法。图中两粗虚线为两柱面镜的主轴，对于后腔镜(无中间孔)，沿与主轴垂直的两个平面分别切割出上下两个平台，分别抛光，上平台2.5mm×2.5mm，用于安放电极，下平台5mm×2.5mm，用于与硅片7接触进行键合。对于前腔镜，先将主轴旋转至水平，再沿此时竖直轴(细虚线)成θ角的方向切割出同样的上下平台。
[0087] 图3和图4为使用机械模具的方法确定两柱面镜之间的相对间距以及在硅片上的绝对位置。中间的H型部分为中间定位块6，为陶瓷模具，两边部分为陶瓷挡块，即第一挡块3和第二挡块4。中间定位块6的下部分开槽，将所需大小的硅片7卡在槽中。两柱面镜放在硅片7上后卡在陶瓷模具里，使用挡块将柱面镜紧靠中间定位块6，从而通过模具的精度确定柱面镜之间的相对距离和在硅片7上的绝对位置。
[0088] 阳极键合装置中，阳极键和装置由加热台(控制温度范围：室温～500℃)、高压电压源(电压输出范围：0～5000V)、三维位移台以及相关的机械结构组成。优选的，使用温度280℃，电压1500V。
[0089] 在陶瓷模具的辅助定位下，依次将两面柱面镜键合在硅片7表面。随后将玻璃气室8键合在硅片上。图5和图6即为键合好玻璃罩含有Herriott多反射腔的原子气室。做好原子气室后，将气室接在真空系统上，根据需要向其中充入碱金属原子、惰性气体原子以及氮气等缓冲气体，最终用火焰烧下密封。
[0090] 将制作好的原子气室放在3D打印的集成结构，即放置装置里进行测试。将光纤头放在放置装置上3D打印出的槽里，光将沿固定的角度(本实施例为5°)射入原子气室中的多反射腔中，经过指定次反射后射出。
[0091] 将制作的原子气室用于原子磁力仪中。将原子气室放在匹克材料制作的保温盒里，含有原子气室的保温盒放在3D打印的放置装置中，光纤头嵌入相应的槽中，再将整个结构放入五层坡莫合金磁屏蔽桶中，构成基于高灵敏度原子光谱的原子器件核心结构。
[0092] 对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
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