作为现代高技术发展领域不可或缺的原子钟，无论在军用还是民用，其小体积，低功耗的微型化制作成为必然的发展趋势。近年来，一种新的，基于相干布居数囚禁(Coherent Population Trapping，CPT)的原子钟可行性的提出，及微电子机械系统(MEMS)领域相关技术的引入，使得原子钟的微型化和低功耗成为可能。在微型CPT原子钟研制所涉及的几个核心关键技术中，VCSEL激光器、RF电路、光电探测器及其反馈电路在微型化方面都已经取得了很大进展，但最核心，研究难度也最大的微型碱金属原子气室的制作仍在继续，其核心是碱金属原子的填充技术。本文围绕微型85Rb原子气室的封装展开研究，以达到成功实现其制作和进一步改善其性能为目标。主要的研究内容和取得的成果如下:　　为了制作具有良好气密性和稳定性的微型铷原子气室，我们采用阳极键合技术作为工艺基础。该技术具有工艺简单、结合强度高、密封性好等优良特点，被广泛应用于集成电路和MEMS的制作以及封装领域。在详细了解阳极键合技术机理和工艺参数的基础上，设计并搭建了专门用于微型碱金属原子气室封装的真空阳极键合设备。采用单晶硅片和Pyrex玻璃作为主要的键合和封装材料，通过实验，我们得到了该设备的最佳键合参数:温度300-400℃，电压600-1000V，且当键合电流下降至其峰值的10％时键合完成。基于该设备，我们分两步实现了微型气室的密封:第一步将打孔硅片与Pyrex玻璃进行单面键合;第二步为了保证键合过程的顺利进行及今后碱金属填充的需要，对设备的样品台和压力杆进行了改造，成功实现了“玻璃-打孔硅片-玻璃”的三明治结构微型气室的密封。　　为了解决微型气室中碱金属原子填充这一难点，我们采用实验室自行设计搭建的飞行时间质谱仪，对叠氮化钡(BaN6)和氯化铷(RbCl)加热置换反应生成铷的具体过程及相应外加条件的变化进行了研究，得出了叠氮化钡和氯化铷分段反应的温度范围（叠氮化钡分解:200-300℃;钡与氯化铷置换反应:＞300℃）。这与阳极键合的工作温度范围(300-400℃)恰好匹配，可用于微型气室中铷的填充。此外，对激光光致分解氯化铷生成铷的过程也进行了飞行时间质谱分析，并基于此提出了一种将铷离子定向且定量的引入气室中并中和为铷原子沉积下来从而实现气室中铷填充的新设想。　　在探索尝试了铷蒸汽直接沉积、Ca（或Mg）还原、物质保护填充等气室铷金属填充方法失败后，我们结合飞行时间质谱对叠氮化钡和氯化铷置换反应过程的分析结果，配合打孔硅片的第二面键合，在生成铷的同时成功完成了气室的密封，最终实现了微型85Rb原子气室的封装，这在国内属首次。我们测到了该气室的85Rb吸收峰和CPT共振信号，证实了金属铷的存在。接着，将该铷原子气室应用到CPT原子钟的实验系统中，测得的秒稳为2.1×10-10，略优于目前微型CPT原子钟的典型频率稳定度。最后，对该气室的寿命估测至少在两年以上，完全可以满足现阶段芯片级CPT原子钟的制作要求。　　此外，为了实现对微型铷原子气室自身内部环境的相关检测，我们进行了对其改进的拓展性研究，主要围绕微型真空传感器件的制作展开，期望在不久的将来可以将这种小型传感器件集成在微型气室中进而对其内部气体压强的变化情况进行监测。鉴于碳纳米管独特的物理和化学性能，主要对基于碳纳米管的小型化真空传感器件进行了研究。我们采用机械擦涂的方法在基底上制备碳纳米管薄膜，并在其上蒸镀电极得到了小型真空传感器件，它在5×10-6～1×105 Pa的真空压强变化范围中都有很好的准线性响应及良好的响应灵敏度。实验分析其工作机理主要是与碳纳米管的气体吸附有关，特别是水分子吸附。最后，因机械擦涂法制备碳纳米管膜所展现的简单、易掺杂等优点，促使我们对由该法制得的碳纳米管膜在真空测量领域的应用进行了拓展研究。由此制得的CNTs-MgO复合薄膜，不仅显著地改善了碳纳米管膜的场发射特性，而且基于该膜的小型场发射真空电离规在8×10-6～2×10-2 Pa的高真空范围有很好的线性响应，且功耗(0.14W)相较传统电离规显著降低。