(57)【要約】【課題】高感度の磁気測定が可能な、量子干渉効果を応用した磁気センサを提供する。【解決手段】本磁気センサは、アルカリ金属原子を封入したセルと、前記セルに入射する２つの異なる周波数を有する光を出射する光源と、前記セルと前記光源との間に設置され、前記光を円偏光にする偏光変換器と、前記セルを透過した前記光を検出する光検出器と、を有し、スペクトルは縮退している。【選択図】図１
2018146310.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルカリ金属原子を封入したセルと、
前記セルに入射する２つの異なる周波数を有する光を出射する光源と、
前記セルと前記光源との間に設置され、前記光を円偏光にする偏光変換器と、
前記セルを透過した前記光を検出する光検出器と、を有し、
スペクトルは縮退している磁気センサ。
【請求項２】
前記セル内の前記光の光路上の磁場の大きさが１μＴ以下である請求項１に記載の磁気センサ。
【請求項３】
前記光の伝搬方向と平行に磁場を印加する磁場発生装置を有する請求項１又は２に記載の磁気センサ。
【請求項４】
前記磁場発生装置で印加する前記セル内の前記光の光路上の磁場の大きさが１μＴ以下である請求項３に記載の磁気センサ。
【請求項５】
前記セルを透過した前記光を前記セルの方向に反射するミラーを有し、前記光検出器が前記セルを挟んで前記ミラーと反対方向に配置されている請求項１乃至４の何れか一項に記載の磁気センサ。
【請求項６】
前記ミラーが前記セルの一部である請求項５に記載の磁気センサ。
【請求項７】
前記光源と前記偏光変換器との間に偏光分離器を有し、
前記偏光変換器と前記偏光分離器が前記光源から出射される前記光と前記光が前記ミラーに反射される反射光の光路上に配置されている請求項５又は６に記載の磁気センサ。
【請求項８】
前記２つの異なる周波数の光と前記アルカリ金属原子との相互作用による量子干渉効果による光吸収特性により前記光の周波数が調整されている請求項１乃至７の何れか一項に記載の磁気センサ。
【請求項９】
前記２つの異なる周波数の光と前記アルカリ金属原子との相互作用による量子干渉効果による光吸収特性により前記セル内の前記光の光路上の磁場が調整されている請求項１乃至８の何れか一項に記載の磁気センサ。
【請求項１０】
前記セルに不活性ガスが封入されている請求項１乃至９の何れか一項に記載の磁気センサ。
【請求項１１】
前記セルの内部に緩和防止コーティングが施されている請求項１乃至１０の何れか一項に記載の磁気センサ。
【請求項１２】
請求項１乃至１１の何れか一項に記載の磁気センサを有する生体磁気測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気センサ、生体磁気測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルカリ金属原子の気体を封入したセルに、アルカリ金属原子の２つの基底準位から一つの励起準位に励起した時に起こる量子干渉効果（ＣＰＴ共鳴：Coherent Population Trapping Resonance）を応用した磁気測定方法が知られている。又、ＣＰＴ共鳴スペクトルのゼーマンシフト量は共鳴の磁気量子数に比例することが知られている。
【０００３】
量子干渉効果を応用した磁気測定方法の一例としては、ＣＰＴ共鳴スペクトルを分裂させるために大きな磁場（１０μＴ以上）を印加し、磁気量子数の絶対値が大きい準位のＣＰＴ共鳴スペクトルのゼーマンシフトを検知して磁場を測定する方法（第１の方法とする）が挙げられる（例えば、非特許文献１、非特許文献２、特許文献１参照）。
【０００４】
又、量子干渉効果を応用した磁気測定方法の他の例としては、縮退状態のＣＰＴ共鳴による偏光の回転信号のシフト量を測定する方法（第２の方法とする）が挙げられる（例えば、非特許文献３参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の第１の方法では、大きな磁場を発生させるためコイルの電源の精度不足によるノイズが磁気感度を制限するため、高感度に磁気測定することは難しい。又、上記の第２の方法では、偏光の回転信号のシフト量は微小であるため、高感度に磁気測定することは難しい。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、高感度の磁気測定が可能な、量子干渉効果を応用した磁気センサを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本磁気センサは、アルカリ金属原子を封入したセルと、前記セルに入射する２つの異なる周波数を有する光を出射する光源と、前記セルと前記光源との間に設置され、前記光を円偏光にする偏光変換器と、前記セルを透過した前記光を検出する光検出器と、を有し、スペクトルは縮退していることを要件とする。
【発明の効果】
【０００８】
開示の技術によれば、高感度の磁気測定が可能な、量子干渉効果を応用した磁気センサを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態に係る磁気センサの構成を例示するブロック図である。
【図２】３準位系におけるＣＰＴ共鳴の原理の説明図である。
【図３】超微細構造における磁気副準位とゼーマン効果の説明図である。
【図４】各磁気副準位がσ＋励起でＣＰＴ共鳴が起こる組み合わせの説明図である。
【図５】縮退状態のＣＰＴ共鳴スペクトルの説明図である。
【図６】光ポンピングされていない分裂状態のＣＰＴ共鳴スペクトルの説明図である。
【図７】分裂状態のＣＰＴ共鳴スペクトルの磁場応答の説明図である。
【図８】光ポンピングされていない縮退状態のＣＰＴ共鳴スペクトルの磁場応答の説明図である。
【図９】光ポンピングされた分裂状態のＣＰＴ共鳴スペクトルの説明図である。
【図１０】光ポンピングされた縮退状態のＣＰＴ共鳴スペクトルの説明図である。
【図１１】第２の実施形態に係る磁気センサの構成を例示するブロック図である。
【図１２】第３の実施形態に係る磁気センサの構成を例示するブロック図である。
【図１３】第４の実施形態に係る磁気センサの構成を例示するブロック図である。
【図１４】第５実施形態に係る生体磁気測定装置の構成を例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
【００１１】
〈第１の実施の形態〉
図１は、第１の実施形態に係る磁気センサの構成を例示するブロック図である。図１に示すように、磁気センサ１は、セル１０と、光源２０と、１／４波長板３０と、光検出器４０とを有しており、縮退状態のＣＰＴ共鳴スペクトルのシフト量に基づいて、磁場の強度を計測する磁気センサである。
【００１２】
セル１０は、アルカリ金属原子を封入した容器である。セル１０の内部には、アルカリ金属原子の他に、原子の緩和時間を伸ばすヘリウム、窒素、アルゴン等の不活性ガス（バッファガス）が封入されてもよい。又、セル１０の内壁に原子の緩和時間を伸ばすパラフィン等の緩和防止コーティングがされていても良い。
【００１３】
セル１０の材料は、光の入出射部に関しては光を透過できる材料であればよく、例えば、ガラス材料を用いることができる。光の入出射部以外に関しては、特に限定されないが、ガラス材料、金属材料、樹脂材料等を用いることができる。但し、セル１０の全体を硼珪酸ガラス等の光を透過できる材料により作製してもよい。
【００１４】
光源２０は、セル１０内のアルカリ金属原子の吸収波長（例えば、１３３ＣｓのＤ１線に相当する８９５ｎｍ）の光を出射する機能を有する。より具体的にはω１、ω２の周波数を持った光を出射する機能を有する。光源２０として、例えば、ＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting LASER  垂直共振面発光レーザ）を用いることができる。但し、ω１、ω２の周波数を持った光を出力する機能を有していれば、光源２０はＶＣＳＥＬには特に限定されない。
【００１５】
１／４波長板３０は、セル１０と光源２０との間に設置され、光源２０の出射光が入射する。１／４波長板３０は、直線偏光の光を略円偏光の光に変換する機能を有する偏光変換器である。磁気センサ１は、略円偏光の光でアルカリ金属原子を励起することにより、ポンピング率を高くすることが可能である。
【００１６】
光検出器４０は、セル１０を透過した光を検出し、受光した光を電気信号に変換する機能を有する。光検出器４０としては、例えば、フォトダイオード等を用いることができる。
【００１７】
磁気センサ１は、光源２０から出射される２つの異なる周波数（ω１、ω２）の光とセル１０に封入されたアルカリ金属原子との相互作用による量子干渉効果による光吸収特性を計測するものであり、ＣＰＴ共鳴スペクトルは縮退している。
【００１８】
磁気センサ１において、光源２０から出射された直線偏光の光は、１／４波長板３０を透過することで略円偏光に変換され、セル１０に入射する。そして、セル１０を透過し、光検出器４０に受光される。
【００１９】
以降、磁気センサ１について詳説する。セル１０の内部には、カリウム、ルビジウム、セシウム等のアルカリ金属原子が封入されている。図２に示すように、アルカリ金属原子は３つのエネルギー準位を有しており、｜ｇ１＞、｜ｇ２＞は基底準位、｜ｅ＞は励起準位である。
【００２０】
又、ω１は｜ｇ１＞と｜ｅ＞とのエネルギー差に相当する周波数、ω２は｜ｇ２＞と｜ｅ＞とのエネルギー差に相当する周波数、ｆｈｆｓは｜ｇ１＞と｜ｇ２＞とのエネルギー差に相当する周波数である。
【００２１】
セル１０に、ω１、ω２の周波数を持つ光を入射すると、ω１、ω２の周波数差がｆｈｆｓからずれていると光は原子に吸収されるが、ω１、ω２の周波数差がｆｈｆｓと一致したとき、光の吸収率が急激に低下し、セル１０の透過光が大きくなる。この現象をＣＰＴ共鳴又はＥＩＴ（Electromagnetically Induced Transparency：電磁波誘起透明化）という。
【００２２】
１３３Ｃｓ原子の全角運動量Ｆ＝４の超微細構造の場合、その内部に図３のように９個の磁気副準位を持つ。各準位はｍ＝−４〜４の磁気量子数を持っている。各準位の磁気量子数ｍ＝０からの周波数差Δｆは、磁場の大きさが十分小さい場合（０．１ｍＴ以下）、磁場に対して線形に変化する。これをゼーマン効果という。ここで、磁気量子数ｍの磁気副準位の磁気量子数０の磁気副準位からのゼーマンシフトΔｆは、式（１）で示される。
【００２３】
【数１】
2018146310.tif 000003
式（１）において、μＢはボーア磁子、ｇＦは基底準位Ｆ＝４のｇ因子、ｈはプランク定数、Ｂは磁束密度である。
【００２４】
ここで、アルカリ金属原子の超微細構造とは、微細構造のアルカリ金属原子が、更に電子の軌道運動とスピンによる電子の磁気双極子モーメントと、核磁気モーメントの相互作用によって分裂した構造である。
【００２５】
原子がσ＋励起されている場合、原子は磁気量子数が１大きい準位に励起される。励起準位がＦ＝４を持つ準位（Ｆ'＝４）であるときのＣＰＴ共鳴が起こる３準位系の組み合わせは、図４のように７通りある。
【００２６】
磁場の大きさが小さい（１μＴ以下）場合、同じ超微細構造内の磁気副準位が重なり合って、図２に示すような単純な３準位系になる。そのため、観測できるＣＰＴ共鳴スペクトルは、図５のように１つに重なり合い、ＣＰＴ共鳴スペクトルのピークが１つになる。これが、縮退の定義である。
【００２７】
原子に大きな磁場が印加され、磁気副準位が重なり合わない場合、図６のようにＣＰＴ共鳴スペクトルは７つに分裂する。それぞれの共鳴の時計遷移からのシフト量Δｆは、式（２）で示される。
【００２８】
【数２】
2018146310.tif 000004
式（２）において、μＢはボーア磁子、ｇは基底準位Ｆ＝３、４のｇ因子の大きさ、ｍｇ１は基底準位ｇ１の磁気量子数、ｍｇ２は基底準位ｇ２の磁気量子数、ｈはプランク定数、Ｂは磁束密度である。ここで、基底準位ｇ１は基底準位ｇ２よりも高い準位である。
【００２９】
又、光ポンピングされていない場合、図６のように磁気副準位が重なり合っていない２つの基底準位（ｍｇ１，ｍｇ２）＝（０，０）（時計遷移）を中心に左右対象的な共鳴振幅となっている。ＣＰＴ共鳴スペクトルが分裂している場合、ＣＰＴ共鳴は２つの基底準位の磁気量子数が同じ磁気副準位間の周波数差を検出している。そのため、時計遷移以外のＣＰＴ共鳴スペクトルは、図７に示すように、ＣＰＴ共鳴スペクトルの形状が歪むことなくシフトする。なお、図７では、磁束密度Ｂが−３００ｎＴ、０ｎＴ、３００ｎＴの３つの場合を示している。
【００３０】
次に、光ポンピングされていない場合の縮退状態のＣＰＴ共鳴スペクトルの磁場応答を示す。光ポンピングされていない場合、複数のＣＰＴ共鳴スペクトルが重なり合っており、磁場に対する周波数シフト量がそれぞれ違うため、図８のように、磁場を印加するとＣＰＴ共鳴スペクトルの形状が歪む。原子の偏りが少ないため、磁場を印加してもＣＰＴ共鳴スペクトルのピークの周波数シフト量は小さい。なお、図８では、磁束密度Ｂが−２００ｎＴ、０ｎＴ、２００ｎＴの３つの場合を示している。
【００３１】
光強度を十分大きくして（この例では１．５ｍＷ／ｃｍ２）光ポンピングさせた場合、分裂したＣＰＴ共鳴スペクトルは、図９のようになる。光ポンピングされている場合、磁各磁気副準位の存在確率が磁気量子数の絶対値の大きい＋か−のどちらか一方の磁気副準位に偏る。又、各磁気副準位の存在確率が低い準位の共鳴振幅よりも存在確率が高い準位の共鳴振幅の方が高くなる。
【００３２】
図１０に、光ポンピングされている場合の縮退状態のＣＰＴ共鳴スペクトルの磁場応答を示す。縮退状態のＣＰＴ共鳴スペクトルは各磁気副準位の共鳴の重ね合わせであるため、磁気量子数の絶対値が大きい準位のゼーマンシフトの寄与が支配的となる。これにより、磁場により縮退状態のＣＰＴ共鳴スペクトルのピークのシフト量が大きくなるため、セル１０内の磁場を大きくすることなく（１μＴ以下として）、高感度に磁気を測定することができる。なお、図１０では、磁束密度Ｂが−２００ｎＴ、０ｎＴ、２００ｎＴの３つの場合を示している。
【００３３】
すなわち、地磁気等の環境磁場と測定対象となる磁場との合計が１μＴ以下であれば、縮退状態を維持しながら光ポンピングされている状態を維持できるため、磁気センサ１により高感度に磁気を測定することができる。
【００３４】
ここで、ＣＰＴ共鳴スペクトルが縮退する磁場が１μＴ以下であることについて説明する。
【００３５】
例えば、１３３Ｃｓでの典型的な条件の場合、（ｍｇ１，ｍｇ２）＝（３，３）の共鳴振幅が（ｍｇ１，ｍｇ２）＝（０，０）の共鳴振幅の０．１８５倍、（ｍｇ１，ｍｇ２）＝（３，３）の共鳴スペクトルの線幅が２０ｋＨｚ、ＣＰＴ共鳴スペクトルが理想的なローレンツ分布であるとする。
【００３６】
（ｍｇ１，ｍｇ２）＝（３，３）の共鳴振幅の０．１８５倍の値を取るのは、ＣＰＴ共鳴スペクトルのピークから２１ｋＨｚ離れた周波数である。一方、上式から（ｍｇ１，ｍｇ２）＝（３，３）のＣＰＴ共鳴スペクトルが２１ｋＨｚシフトするのは、光と平行な成分の磁場の大きさが約１μＴのときである。
【００３７】
従って、（ｍｇ１，ｍｇ２）＝（０，０）のＣＰＴ共鳴スペクトルと（ｍｇ１，ｍｇ２）＝（３，３）のＣＰＴ共鳴スペクトルの縮退が解けない条件は、光と平行な成分の磁場の大きさが１μＴ以下のときである。ここで、ｇｇ１＝１／４、ｇｇ２＝−１／４、μＢ＝９２７×１０−２６、ｈ＝６．６３×１０−３４である。
【００３８】
このように、磁気センサ１では、セル１０内の光の光路上の磁場の大きさを１μＴ以下とすることにより、ＣＰＴ共鳴スペクトルが縮退状態を維持している。これにより、測定する磁場による縮退状態のＣＰＴ共鳴スペクトルのピークのシフト量が大きくなるため、セル１０内の磁場を大きくすることなく、高感度に磁気を測定することができる。
【００３９】
すなわち、磁気センサ１では、ＣＰＴ共鳴スペクトルを分裂させるために大きな磁場を印加する必要がないため、ＣＰＴ共鳴スペクトルを分裂させるために大きな磁場を印加する従来の磁気センサに比べて、高感度に磁気測定できる。又、磁気センサ１は、略円偏光で励起するためポンピング率を高くすることが可能であり、縮退状態のＣＰＴ共鳴による偏光の回転信号のシフト量を測定する従来の磁気センサに比べて、高感度に磁気測定できる。
【００４０】
又、光源２０から出射される２つの異なる周波数の光とアルカリ金属原子との相互作用による量子干渉効果による光吸収特性により光の周波数が調整されていてもよい。これにより磁気センサのダイナミックレンジを広げることができる。
【００４１】
又、光源２０から出射される２つの異なる周波数の光とアルカリ金属原子との相互作用による量子干渉効果による光吸収特性によりセル１０内の光の光路上の磁場が調整されていてもよい。これにより磁気センサのダイナミックレンジを広げることができる。
【００４２】
〈第２の実施の形態〉
第２の実施の形態では、磁場発生装置を備えた磁気センサの例を示す。なお、第２の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
【００４３】
図１１は、第２の実施形態に係る磁気センサの構成を例示するブロック図である。図１１に示すように、磁気センサ２は、磁場発生装置５０が追加された点が磁気センサ１（図１参照）と相違し、その他の構成は磁気センサ１（図１参照）と同様である。
【００４４】
磁場発生装置５０は、セル１０に光の伝搬方向と平行に、ＣＰＴ共鳴スペクトルの縮退が解けない磁場を印加する装置であり、セル１０の周辺に位置している。磁場発生装置５０で印加するセル１０内の光の光路上の磁場の大きさは、１μＴ以下である。
【００４５】
磁場発生装置５０としては、例えば、ソレノイドやヘルムホルツコイル等を用いることができるが、光の伝搬方向と略平行か略反平行な磁場を印加できる装置であれば、特に限定はされない。磁気センサ２によれば、測定対象の磁場方向によらず高感度に磁気測定することが可能となる。
【００４６】
ここで、光の伝搬方向と磁場の向きについて説明する。原子のスピンの向きが円偏光の光の伝搬方向と平行か反平行のとき最もよく光ポンピングされる。そのため、磁気センサ２では、測定対象の磁場と光の伝搬方向と平行か反平行のとき、最も磁気感度が高くなる。逆に、測定対象の磁場方向が光の伝搬方向と平行か反平行でない場合、磁気感度が低くなる。
【００４７】
そこで、磁場発生装置５０により光の伝搬方向と略平行か略反平行で、測定対象よりも大きく、縮退が解けない程度の小さいバイアス磁場をセル１０に印加する。ここでは、１００ｎＴの磁場を光の伝搬方向と平行に印加するが、前述の条件を満たす大きさ、方向の磁場であれば、特に限定はされない。これにより、任意の方向の測定対象磁場が印加されたとしても、光に垂直な成分の磁場よりも平行な成分の磁場が大きくなるため、原子の向きによる光のポンピング率の低下が抑制され、磁場を高感度に測定可能となる。
【００４８】
仮に、光の伝搬方向から４５°傾いた１００ｐＴの大きさの磁場（測定対象の磁場）が印加されたとすると、上記のバイアス磁場を印加した時の合成された磁場の方向は、光の伝搬方向から０．０４°程度しか傾かない。これは、十分無視できる値である。そのため、原子の向きによる光のポンピング率の低下を抑制でき、磁場を高感度に測定可能となる。
【００４９】
このように、磁気センサ２では、光の伝搬方向と略平行に磁場を印加する磁場発生装置５０を有し、アルカリ金属原子の超微細構造の縮退が解けない程度の磁場を印加する。これにより、測定磁場の方向を制限できるため、任意の方向の測定磁場に対して磁場を高感度に測定可能となる。
【００５０】
〈第３の実施の形態〉
第３の実施の形態では、磁場発生装置及びミラーを備えた磁気センサの例を示す。なお、第３の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
【００５１】
図１２は、第３の実施形態に係る磁気センサの構成を例示するブロック図である。図１２に示すように、磁気センサ３は、ミラー６０が追加され、一部の構成要素の位置関係が変更された点が磁気センサ２（図１１参照）と相違し、その他の構成は磁気センサ２（図１１参照）と同様である。
【００５２】
ミラー６０は、セル１０を挟んで光源２０の反対側の光路上に配置されており、光検出器４０は、セル１０を挟んでミラー６０の反対側の光路上に配置されている。ミラー６０は、セル１０を透過した光をセル１０の方向に反射する機能を有する。
【００５３】
光源２０から出射された直線偏光の光は、１／４波長板３０を透過することで略円偏光に変換され、セル１０に入射する。そして、セル１０を透過してミラー６０でセル１０の方向に反射される。ミラー６０で反射された光は、再びセル１０を透過し、光検出器４０に受光される。
【００５４】
セル１０を透過した光がミラー６０で再びセル１０の方向に反射されると、進行方向が逆向きになるため、右円偏光の光は左円偏光の光に、左円偏光の光は右円偏光の光に変わる。更に、光の伝搬方向を基準とすると、セル１０に印加されている磁場は、ミラー６０による反射の前後で逆向きになる。そのため、ミラー６０で反射する前後での原子の励起方向は同じになるので、磁気センサ１及び磁気センサ２と同様に原子が光ポンピングされ、高感度に磁気測定することができる。
【００５５】
なお、図１２では、セル１０とミラー６０とが独立している例を示したが、セル１０の一部がミラーになっていてもよい。
【００５６】
このように、磁気センサ３では、セル１０を透過した光をセル１０の方向に反射させるミラー６０を有し、光検出器４０がセル１０を挟んでミラー６０と反対方向に配置されている。これにより、測定対象とセル１０とが近づくため、ミラー６０で光を反射させない構成と比べて大きな磁場を検出することができる。
【００５７】
すなわち、測定対象の法線方向成分の磁場を測定する場合、間に光検出器４０等の構成要素が無いため、セル１０と測定対象間の距離をより短くすることができる。そのため、第２実施形態に係る磁気センサ２よりも大きな磁場を検出することができる。
【００５８】
〈第４の実施の形態〉
第４の実施の形態では、磁場発生装置、ミラー、１／２波長板、及び偏光分離器を備えた磁気センサの例を示す。磁場発生装置を備えた磁気センサの例を示す。なお、第４の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
【００５９】
図１３は、第４の実施形態に係る磁気センサの構成を例示するブロック図である。図１３に示すように、磁気センサ４は、１／２波長板７０及び偏光分離器８０が追加され、一部の構成要素の位置関係が変更された点が磁気センサ３（図１２参照）と相違し、その他の構成は磁気センサ３（図１２参照）と同様である。
【００６０】
１／２波長板７０は、光源２０と偏光分離器８０との間の光路上に位置しており、光の偏光方向を任意に調整する機能を有する。偏光分離器８０は、１／２波長板７０と１／４波長板３０との間の往路と復路の光路上に位置しており、直線偏光の光と円偏光の光を分離する機能を有する。又、光検出器４０は、復路の光が１／４波長板３０を通過して偏光分離器８０で分離された光路上に位置している。偏光分離器８０としては、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ：Polarizing Beam Splitter）等を用いることができるが、偏光を分離できるものであれば、特に限定されない。
【００６１】
このように、磁気センサ４では、光源２０と１／４波長板３０との間に偏光分離器８０を有し、１／４波長板３０と偏光分離器８０が光源２０から出射される光と光がミラー６０に反射される反射光の光路上に配置されている。これにより、ミラー６０での反射の前後の光を略平行にすることができるため、偏光分離器８０を有しない構成と比べて高感度に磁気測定できる。
【００６２】
すなわち、磁気センサ４は、第３実施形態に係る磁気センサ３と比べて、印加磁場に対して光を略平行に入射することができるため、原子のポンピング率を上げることが可能となる。そのため、第３実施形態に係る磁気センサ３よりも、高感度に磁気測定することができる。
【００６３】
〈第５の実施の形態〉
第５の実施の形態では、磁気センサを備えた生体磁気測定装置の例を示す。なお、第５の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
【００６４】
図１４は、第５実施形態に係る生体磁気測定装置の構成を例示する図である。図１４に示すように、生体磁気測定装置５は、磁気センサ１と、駆動回路１Ｄと、磁気遮蔽装置１００と、信号解析装置１１０と、表示装置１２０とを有している。磁気センサ１は、１つではなく複数個有していてもよい。
【００６５】
磁気センサ１は、磁気遮蔽装置１００内に配置されている。又、駆動回路１Ｄは、磁気センサ１を駆動する回路であり、磁気遮蔽装置１００の外部に配置されている。但し、磁気センサ１において、セル１０が磁気遮蔽装置１００内に配置されていれば、光源２０や光検出器４０は駆動回路１Ｄと共に磁気遮蔽装置１００の外部に配置されてもよい。
【００６６】
磁気遮蔽装置１００は、所定の大きさの内部空間を有し、装置器具の搬送や、被検者Ｓの出入りが可能な構成とされている。磁気遮蔽装置１００としては、パーマロイやミューメタル等の高透磁率材料等で形成されたパッシブ磁気シールドや、複数のコイルを組み合わせたアクテイブ磁気シールド等を用いることができるが、磁気を遮断できる装置であれば、特に限定されない。磁気遮蔽装置１００を設けることで、被検者Ｓの神経や筋肉の活動に伴って発生する微小な生体磁気を精度よく測定することができる。
【００６７】
信号解析装置１１０としては、コンピュータ等を用いることができる。又、複数の装置を組み合わせて信号解析装置１１０としてもよく、例えば、ＡＤコンバータとコンピュータとを組み合わせることができるが、信号を解析できる装置であれば、特に限定されない。
【００６８】
表示装置１２０としては、液晶ディスプレイ等を使用することができるが、信号解析結果を表示できるものであれば、特に限定されない。
【００６９】
生体磁気測定装置５は、磁気センサ１を用いているため、ＣＰＴ共鳴スペクトルを分裂させるために大きな磁場を印加する従来の磁気センサを使用した生体磁気測定装置に比べて、高感度に磁気測定できる。又、生体磁気測定装置５は、磁気センサ１を用いているため、縮退状態のＣＰＴ共鳴による偏光の回転信号のシフト量を測定する従来の磁気センサを使用した生体磁気測定装置に比べて、高感度に磁気測定できる。なお、磁気センサ１に代えて、磁気センサ２、３、又は４を用いることで、より高感度な磁気測定が可能となる。
【００７０】
以上、好ましい実施の形態について詳説したが、上述した実施の形態に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態に種々の変形及び置換を加えることができる。
【００７１】
例えば、各実施の形態で説明した構成要素の一部は省略してもよい。例えば、磁気センサ４において１／２波長板７０は省略してもよい。又、各実施の形態で説明した構成要素に、別の構成要素を加えてもよい。例えば、偏光板、１／２波長板、レンズ、光ファイバ、発振器、位相検波器、フィルタ、ヒータ、温度センサ、断熱材、信号解析装置、記録装置、磁気シールド、表示装置、コンピュータ等を適宜加えることができる。
【符号の説明】
【００７２】
１、２、３、４  磁気センサ
５  生体磁気測定装置
１０  セル
２０  光源
３０  １／４波長板
４０  光検出器
５０  磁場発生装置
６０  ミラー
７０  １／２波長板
８０  偏光分離器
１００  磁気遮蔽装置
１１０  信号解析装置
１２０  表示装置
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７３】
【特許文献１】特開２０１４−１７９９７２号公報
【図１】
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【図２】
2018146310.tif 000006
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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