一种结构支架及具有其的抗振型芯片原子钟物理系统的制作方法

1.本实用新型涉及原子钟技术领域，具体涉及一种结构支架，还涉及一种抗振型芯片原子钟物理系统。


背景技术：

2.原子钟是利用原子不同能级之间的量子跃迁来计量时间，因此，这种计量具有很高的稳定度。原子钟成为一张提供高稳定度、高准确度的时间计时设备，可用于授时、导航定位、精密测量、高速通信等众多领域。
3.传统原子钟的体积大、功耗高、高成本，极大地限制了原子钟的应用，例如水下作业、潜艇导航、高精密制造等。芯片原子钟具有体积小、功耗低、可电池供电、便于携带等众多优势，目前主要采用相干布局(cpt)原理来制备，cpt原理的原子钟对物理系统的气室大小没有要求，因此可用于制作芯片原子钟。
4.物理系统是芯片原子钟的核心部分，其质量好坏直接决定了原子钟性能和指标的优劣，因此物理系统的设计是实现芯片原子钟的关键之一。目前市场上的的芯片原子钟的物理系统存在强度低、耐冲击差、制作成本高等缺点，限制了芯片原子钟的应用。


技术实现要素：

5.为此，本实用新型提供一种结构支架，以解决现有技术中的上述问题。
6.为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
7.根据本实用新型的第一方面，一种结构支架，包括支架本体、顶部圆柱以及底部圆柱，所述支架本体具有贯穿所述支架本体上下表面的容纳腔，所述支架本体的上表面设置有多个所述顶部圆柱，所述支架本体的下表面设置有多个所述底部圆柱。
8.进一步地，所述容纳腔为三个矩形面拼接而成的立方体中空腔室，所述容纳腔的前侧贯穿所述支架本体的前侧面，每个所述矩形面上设置有内凹的圆弧面。
9.进一步地，所述支架本体、所述顶部圆柱以及所述底部圆柱为无机材料、有机耐高温材料以及金属材质任意一种制成的一体成型结构。
10.进一步地，所述支架本体的外表面为立方体结构，所述顶部圆柱为四个，四个所述顶部圆柱设置在所述支架本体上表面的四个顶角处，所述底部圆柱为四个，四个所述底部圆柱设置在所述支架本体下表面的四个顶角处。
11.根据本实用新型的第二方面，一种抗振型芯片原子钟物理系统，包括如本实用新型第一方面任一项所述的一种结构支架，还包括lcc底座、第一固定座、vcsel激光器、热敏电阻、1/4波片、衰减片、加热片、原子气室、第二固定座、探测器、吸气剂以及陶瓷管帽；所述第一固定座安装在多个所述底部圆柱上，所述第二固定座安装在多个所述顶部圆柱上，所述探测器嵌设在所述第二固定座内，所述第一固定座上设置有所述vcsel激光器以及所述热敏电阻，所述探测器正对所述vcsel激光器的发射端；所述1/4波片、所述衰减片以及所述原子气室自下而上设置在所述容纳腔内，所述加热片设置在所述结构支架的外侧面上；所
述吸气剂环绕设置在所述结构支架的外周侧，所述lcc底座位于所述第一固定座的下部，所述陶瓷管帽罩设在所述lcc底座上。
12.进一步地，所述lcc底座与所述陶瓷管帽通过真空回流焊接或者非真空焊接构成密封结构，所述第一固定座、所述vcsel激光器、所述热敏电阻、所述1/4波片、所述衰减片、所述加热片、所述原子气室、所述第二固定座、所述探测器以及所述吸气剂均位于密封结构内。
13.进一步地，所述原子气室为球形气室或方形气室。
14.进一步地，所述第一固定座为pcb板、石英、陶瓷板以及金属板中的任意一种。
15.进一步地，所述第二固定座为pcb板、石英、陶瓷板以及金属板中的任意一种。
16.进一步地，所述第一固定座上蒸镀金属电极，用于引线。
17.本实用新型具有如下优点：
18.1、采用了各种材料(包括无机材料、有机耐高温材料以及金属材质等)作为基础材料，可供选择的范围大，同时所有连接采用高强度粘合剂粘接(包括环氧胶、聚酰亚胺胶、玻璃胶)，机械强度高、耐冲击度高；
19.2、结构支架可以将第一固定座(即vcsel激光器及热敏电阻固定座)、1/4波片、衰减片、原子气室、探测器固定座、探测器、加热片和第二固定架等组件固定在一起，同时整体结构比现有技术更精简；
20.3、可以实现真空回流焊接，降低设备的功耗；
21.4、抗振强度高、强度高、结构简单、生产成本低，减少胶黏剂的使用，这些为芯片原子钟的各种应用提供了坚实基础。
附图说明
22.为了更清楚地说明本实用新型的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式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，下面描述中的附图仅仅是示例性的，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，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
23.本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
24.图1为本实用新型一些实施例提供的一种结构支架的第一视角立体图。
25.图2为本实用新型一些实施例提供的一种结构支架的第二视角立体图。
26.图3为本实用新型一些实施例提供的一种结构支架的主视图。
27.图4为本实用新型一些实施例提供的一种结构支架的俯视图。
28.图5为本实用新型一些实施例提供的一种抗振型芯片原子钟物理系统的展开结构图。
29.图6为本实用新型一些实施例提供的一种抗振型芯片原子钟物理系统的剖面图。
30.图7为本实用新型一些实施例提供的一种抗振型芯片原子钟物理系统的立体图。
31.图中：1、lcc底座，2、第一固定座，3、vcsel激光器，4、热敏电阻，5、1/4波片，6、衰减片，7、加热片，8、原子气室，9、结构支架，10、第二固定座，11、探测器，12、吸气剂，13、陶瓷管帽；
32.91、支架本体，92、矩形面，93、圆弧面，94、顶部圆柱，95、底部圆柱。
具体实施方式
33.以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效，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。
34.如图1至图4所示，本实用新型第一方面实施例中的一种结构支架，包括支架本体91、顶部圆柱94以及底部圆柱95，支架本体91具有贯穿支架本体91上下表面的容纳腔，支架本体91的上表面设置有多个顶部圆柱94，支架本体91的下表面设置有多个底部圆柱95。
35.在上述实施例中，需要说明的是，结构支架9主要由金属材质制成，例如，铜等；结构支架9的底部圆柱95可固定第一固定座2(即vcsel激光器及热敏电阻固定座)，结构支架9的顶部圆柱94可固定第二固定座10(即探测器固定座)；结构支架9上端可实现球形气室和方形气室的固定。
36.可选的，如图1至图4所示，在一些实施例中，容纳腔为三个矩形面92拼接而成的立方体中空腔室，容纳腔的前侧贯穿支架本体91的前侧面，每个矩形面92上设置有内凹的圆弧面93。
37.可选的，如图1至图4所示，在一些实施例中，支架本体91、顶部圆柱94以及底部圆柱95为无机材料、有机耐高温材料以及金属材质任意一种制成的一体成型结构。
38.在上述可选的实施例中，需要说明的是，此外，结构支架9还可为各种金属或合金材质。
39.可选的，如图1至图4所示，在一些实施例中，支架本体91的外表面为立方体结构，顶部圆柱94为四个，四个顶部圆柱94设置在支架本体91上表面的四个顶角处，底部圆柱95为四个，四个底部圆柱95设置在支架本体91下表面的四个顶角处。
40.如图5至图7所示，本实用新型第二方面实施例中的一种抗振型芯片原子钟物理系统，包括如本实用新型第一方面实施例中任一项的一种结构支架，还包括lcc底座1、第一固定座2、vcsel激光器3、热敏电阻4、1/4波片5、衰减片6、加热片7、原子气室8、第二固定座10、探测器11、吸气剂12以及陶瓷管帽13；第一固定座2安装在多个底部圆柱95上，第二固定座10安装在多个顶部圆柱94上，探测器11嵌设在第二固定座10内，第一固定座2上设置有vcsel激光器3以及热敏电阻4，探测器11正对vcsel激光器3的发射端；1/4波片5、衰减片6以及原子气室8自下而上设置在容纳腔内，加热片7设置在结构支架9的外侧面上；吸气剂12环绕设置在结构支架9的外周侧，lcc底座1位于第一固定座2的下部，陶瓷管帽13罩设在lcc底座1上。
41.在上述实施例中，需要说明的是，lcc代表无针脚芯片封装，vcsel激光器3代表垂直腔面发射激光器，第一固定座2即vcsel激光器及热敏电阻固定座，第二固定座10即探测
器固定座；优选的，加热片7粘结在结构支架9的外部侧壁上，为物理系统提供合适温度，热敏电阻4用于监控温度；工作过程中，vcsel激光器3发射的光可以依次透过1/4波片5、衰减片6、原子气室8，最终被探测器11接收。
42.可选的，如图1至图7所示，在一些实施例中，lcc底座1与陶瓷管帽13通过真空回流焊接或者非真空焊接构成密封结构，第一固定座2、vcsel激光器3、热敏电阻4、1/4波片5、衰减片6、加热片7、原子气室8、第二固定座10、探测器11以及吸气剂12均位于密封结构内。
43.在上述可选的实施例中，需要说明的是，lcc底座1和陶瓷管帽13之间采用真空回流焊进行封装，具体工艺如下：采用铅铟合金焊料片在真空回流焊系统内加热到290-310℃，真空回流焊的作用是实现物理系统的真空环境，从而降低功耗；另外，还可采用金锡合金焊接，温度为330-350℃。
44.可选的，如图1至图7所示，在一些实施例中，原子气室8为球形气室或方形气室。
45.可选的，如图1至图7所示，在一些实施例中，第一固定座2为pcb板、石英、陶瓷板以及金属板中的任意一种，此外，还可为其他材质。
46.可选的，如图1至图7所示，在一些实施例中，第二固定座10为pcb板、石英、陶瓷板以及金属板中的任意一种，此外，还可为其他材质。
47.可选的，如图1至图7所示，在一些实施例中，第一固定座2上蒸镀金属电极，用于引线。
48.上述实施例的有益效果为：
49.1、采用了各种材料(包括无机材料、有机耐高温材料以及金属材质等)作为基础材料，可供选择的范围大，同时所有连接采用高强度粘合剂粘接(包括环氧胶、聚酰亚胺胶、玻璃胶)，机械强度高、耐冲击度高；
50.2、结构支架可以将第一固定座(即vcsel激光器及热敏电阻固定座)、1/4波片、衰减片、原子气室、探测器固定座、探测器、加热片和第二固定架等组件固定在一起，同时整体结构比现有技术更精简；
51.3、可以实现真空回流焊接，降低设备的功耗；
52.4、抗振强度高、强度高、结构简单、生产成本低，减少胶黏剂的使用，这些为芯片原子钟的各种应用提供了坚实基础。
53.虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。
54.本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。