[发明专利]一种氢源装置及其制造方法、以及氢原子频标

说明书

本发明提出了一种氢源装置，包括硅基腔以及在中压状态下封装在硅基腔中储氢材料，所述硅基腔上设有向氢原子频标输送氢源的出口，所述储氢材料为在过饱和氢气环境中吸附氢后的储氢材料。本发明提出了一种氢源装置的制造方法，包括步骤：将储氢材料在中压状态下生长在硅基腔中；向硅基腔中注入过饱和氢气；将硅基腔封装；在所述硅基腔上设置向氢原子频标输送氢源的出口。本发明提出了一种氢原子频标，包括所述氢源装置。本发明使氢源微型化，同时，在氢原子频标中使氢气循环利用，实现了氢源的闭环微系统，解决传统开放式原子制备系统效率不高的缺点，促使氢原子频标实现芯片级体积。

技术领域

本发明涉及氢原子频标领域，具体涉及一种氢源装置及其制造方法、以及氢原子频标。

背景技术

众所周知，时间或频率是基本物理量之一。试验证明，微观量子态的跃迁有稳定不变的周期性的信号，从而作为一种时间或频率计量的标准，即以原子微观运动的量子跃迁作为量子频率标准。精准的计时支撑着我们的日常生活，许多我们生活中依赖的技术比如手机、互联网、卫星导航系统都需要依赖于原子频标精准的计时。

氢原子频标具有很高的短期和长期频率稳定度，目前，就几秒以上的取样时间的稳定度而言，氢原子频标是最优越的。氢源储氢的多少决定了氢原子频标的长期寿命，传统氢原子频标一般采用氢瓶储存液态氢气的方式，按照控制流量和使用寿命设计氢气储存量。为保证氢源的纯度，采用镍提纯器的方式对氢气进行提纯。氢源体积非常大，而且不适用于微电子机械系统(Micro-electromechanical System，MEMS)，而随着微电子向纳电子技术的推进以及微电子机械系统超精细加工技术的发展，氢原子频标的微型化是必然趋势。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种氢源装置及其制造方法、以及氢原子频标。本发明提供的一种氢源装置及其制造方法、以及氢原子频标，使氢源微型化，同时，在氢原子频标中使氢气循环利用，实现了氢源的闭环微系统，解决传统开放式原子制备系统效率不高的缺点，促使氢原子频标实现芯片级体积。

本发明采用的技术方案如下：

一种氢源装置，用于向氢原子频标提供氢源，包括硅基腔以及在中压状态下封装在硅基腔中储氢材料，所述硅基腔上设有向氢原子频标输送氢源的出口，所述储氢材料为在过饱和氢气环境中吸附氢后的储氢材料。所述中压状态是指工作压力在10pa～1000pa的范围内。所述吸附的氢包括氢分子、氢原子、氢化物等。在所述出口处，氢气自然释放。

上述的一种氢源装置，其中，所述硅基腔上还设有从氢原子频标回收氢的入口。所述回收的氢包括氢分子、氢原子、氢化物等。

上述的一种氢源装置，其中，所述硅基腔的入口处设有压差改变装置，在所述硅基腔入口处，所述压差改变装置使硅基腔内部的压强小于硅基腔外部的压强。

上述的一种氢源装置，其中，所述储氢材料包括非晶合金储氢材料和/或晶体合金储氢材料。

上述的一种氢源装置，其中，所述非晶合金储氢材料为非晶合金Ti-Zr-Ni-Cr-V体系储氢材料。

上述的一种氢源装置，其中，所述过饱和氢气环境为氢气浓度大于或者等于99.99％的氢气环境。

上述的一种氢源装置，其中，所述在过饱和氢气环境中吸附氢后的储氢材料包括所述非晶合金Ti-Zr-Ni-Cr-V体系储氢材料经过活化后在室温环境下置于过饱和氢气环境中吸附氢至饱和吸氢状态的非晶合金Ti-Zr-Ni-Cr-V体系储氢材料。

上述的一种氢源装置，其中，所述经过活化后在室温环境下置于过饱和氢气环境中吸附氢至饱和吸氢状态的非晶合金Ti-Zr-Ni-Cr-V体系储氢材料呈薄膜状。

一种氢源装置的制造方法，包括如下步骤：

将储氢材料在中压状态下生长在硅基腔中；