原子氣室是一種用于容納氣態(tài)原子的密閉容器，內(nèi)部填充特定原子蒸氣并包含緩沖氣體（如氮氣、氬氣）等。
原子氣室通常由玻璃或石英制成，以確保原子氣室的高透光性（用于激光相互作用）和化學(xué)穩(wěn)定性。為減緩金屬原子與氣室壁面碰撞對自旋的影響，原子氣室壁面通常要做特殊鍍膜處理，如涂敷十八烷基三氯硅烷等材料。
原子氣室內(nèi)填充工作原子，如銣（Rb）、銫（Cs）等堿金屬，堿金屬常溫下為固態(tài)，加熱后形成原子蒸汽，原子蒸汽與激光和磁場作用實現(xiàn)對物理量的高精度測量。原子氣室加熱方式熱氣流加熱、無磁電加熱、激光加熱等，其中激光加熱是通過直接對氣室外側(cè)壁進(jìn)行激光照射來加熱，具有無磁噪聲產(chǎn)生、易于小型化等優(yōu)勢，但同時存在成本高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、激光功率穩(wěn)定性要求高等局限。
根據(jù)新思界產(chǎn)業(yè)研究中心發(fā)布的
《2025-2029年中國原子氣室行業(yè)市場供需現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢預(yù)測報告》顯示，原子蒸汽在光學(xué)、化學(xué)、物理等領(lǐng)域具有重要研究價值，原子氣室作為容納原子蒸汽的儀器，在量子精密測量、冷原子物理研究、量子通信、量子計算、量子導(dǎo)航等領(lǐng)域擁有廣闊應(yīng)用前景。在量子精密測量領(lǐng)域，原子氣室是原子鐘、原子磁力計等儀器的核心部件，可為弱磁場測量、時間頻率基準(zhǔn)等提供理想的原子囚禁環(huán)境。
原子鐘是目前精確時間頻率最高的產(chǎn)品，根據(jù)元素不同，原子鐘分為氫原子鐘、銫原子鐘、銣原子鐘、CPT原子鐘等，其中銣原子鐘生產(chǎn)規(guī)模更大、應(yīng)用更廣泛。我國是全球少數(shù)擁有原子鐘批量生產(chǎn)能力的國家，首條芯片原子鐘生產(chǎn)線于2023年在天津落成投產(chǎn)，2024年我國原子鐘市場規(guī)模近10.5億元，同比增長超13.5%。原子氣室是原子鐘的核心組件，市場需求空間不斷擴大。
近年來，我國逐漸打破了國外技術(shù)封鎖，實現(xiàn)了芯片原子鐘及關(guān)鍵元器件原子氣室國產(chǎn)化。原子氣室相關(guān)企業(yè)包括國測量子科技（浙江）有限公司、國器（德清）傳感技術(shù)有限公司、中國電科十二所、北京未磁科技有限公司等，其中未磁科技是國內(nèi)商用量子磁場傳感技術(shù)領(lǐng)軍企業(yè)，原子氣室、光電芯片等核心器件已實現(xiàn)國產(chǎn)化，靈敏度超越美國Quspin等產(chǎn)品。
新思界
行業(yè)分析人士表示，原子氣室是原子鐘、原子陀螺、原子磁力計等器件的核心部件，通過借助原子氣室內(nèi)的電子自旋或核子自旋，實現(xiàn)對時間、角速度或磁場的精密測量。小型化、多通道、多功能集成是原子氣室重要發(fā)展方向，近年來，隨著深硅刻蝕、晶圓級鍵合等尖端微機電系統(tǒng)（MEMS）技術(shù)的應(yīng)用，原子氣室在小型化、多功能集成等方面持續(xù)突破。
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