(57)【要約】【課題】セルの内壁に成膜するコーティング材料を所望の量で確実に配置でき、かつ、セル外へ出てしまうことを抑止できるガスセルの製造方法、ガスセル、ガスセルを備えた磁気計測装置および原子発振器を提供する。【解決手段】ガスセル１０の製造方法は、保持部材３０をリザーバー１６に配置する工程と、セル１２を密封する工程と、保持部材３０を加熱してコーティング材３２の蒸気を発生させる工程と、主室１４の内壁にコーティング材３２を成膜する工程とを含み、連通路１７は短辺１６ａと短辺１６ｃとの間に接続されており、第１方向におけるリザーバー１６の内部空間の長さは保持部材３０よりも長く、長辺１６ｂの長さは保持部材３０よりも長く、短辺１６ａから連通路１７までの距離と連通路１７が接続された部分の長さとの和と、短辺１６ｃから連通路１７までの距離と連通路１７が接続された部分の長さとの和とは保持部材３０よりも短い。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１室と、第２室と、開口部と、前記第１室と前記第２室とを連通する第１連通路と、前記第２室と前記開口部とを連通し第１方向に延在する第２連通路と、を有するセルの前記開口部から、コーティング材を含み長軸方向を有する保持部材を前記第２連通路に挿入して前記第２室に配置する配置工程と、
前記開口部を封止部材で封止して前記セルを密封する封止工程と、
前記保持部材を加熱して前記第２室内で前記コーティング材の蒸気を発生させ、前記蒸気を前記第１連通路を介して前記第１室に充満させる加熱工程と、
前記セルを冷却して、前記第１室の内壁に前記コーティング材を成膜する成膜工程と、を含むガスセルの製造方法であって、
前記第２室は、第１端部と、前記第１端部とは反対側の第２端部と、を有し、
前記第２連通路は、前記第２室における前記第１端部と前記第２端部との間に接続されており、
前記第１方向における前記第２室の内部空間の長さは、前記保持部材の長軸方向の長さよりも長く、
前記第１端部から前記第２端部までの距離は、前記保持部材の長軸方向の長さよりも長く、かつ、
前記第１端部から前記第２連通路までの距離と前記第２連通路が接続された部分の長さとの和と、前記第２端部から前記第２連通路までの距離と前記第２連通路が接続された部分の長さとの和と、は前記保持部材の長軸方向の長さよりも短いことを特徴とするガスセルの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載のガスセルの製造方法であって、
前記第２室の前記第１端部と前記第２端部とを結ぶ第２方向と前記第１方向とが交差していることを特徴とするガスセルの製造方法。
【請求項３】
請求項２に記載のガスセルの製造方法であって、
前記第１方向と前記第２方向とが斜めに交差することを特徴とするガスセルの製造方法。
【請求項４】
請求項３に記載のガスセルの製造方法であって、
前記第２方向は前記第２室の長軸方向であり、前記第２方向と交差する方向が前記第２室の短軸方向であり、
前記第２室の短軸方向の長さは前記保持部材の長軸方向の長さよりも短いことを特徴とするガスセルの製造方法。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載のガスセルの製造方法であって、
前記配置工程では、前記保持部材とともに、アルカリ金属を含む固形物を前記第２室に配置し、
前記成膜工程の後に、前記固形物にレーザー光を照射して前記第２室内で前記アルカリ金属のガスを発生させ、前記ガスを前記第１連通路を介して前記第１室に充満させるレーザー光照射工程をさらに含むことを特徴とするガスセルの製造方法。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載のガスセルの製造方法で製造されたことを特徴とするガスセル。
【請求項７】
請求項６に記載のガスセルを備えたことを特徴とする磁気計測装置。
【請求項８】
請求項６に記載のガスセルを備えたことを特徴とする原子発振器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスセルの製造方法、ガスセル、磁気計測装置、および原子発振器に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルカリ金属ガスが封入されたガスセルに直線偏光を照射し、偏光面の回転角に応じて磁場を測定する光ポンピング式の磁気（磁場）計測装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１には、内壁をパラフィン等の鎖式飽和炭化水素でコーティングしたセルの空洞にアルカリ金属物質を収容して空洞を密封し、アルカリ金属ガスを発生させてセル内部に充満させるガスセルの構成およびその製造方法が開示されている。
【０００３】
コーティング材料の層は、アルカリ金属原子がセルの内壁に直接衝突したときの挙動（例えば、スピン）の変化を抑制または低減する機能を有している。特許文献１の記載によれば、コーティング材料であるパラフィンを、ニードルなどを用いてセルの開口部から内部に配置し、開口部を仮栓で塞いだ状態でセルを加熱することで、コーティング層が形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−２０５９８４号公報
【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、パラフィンは一般に常温において軟らかい固体（蝋状）であるため取り扱いにくく、セル内へ配置する際にパラフィンの量がばらついてしまうおそれがある。また、パラフィンを加熱する前にセル内を真空引きして開口部を封止する際に、セル内に配置したパラフィンが開口部から外へ出てしまうおそれがある。そうすると、ガスセルの品質（感度、計測精度等）の低下や、ガスセルの製造工程における生産性の低下を招いてしまうこととなる。そのため、ガスセルの製造工程において、パラフィン等のコーティング材料をセル内に所望の量で確実に配置でき、かつ、セル外へ出てしまうことを抑止できるガスセルの製造方法が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］本適用例に係るガスセルの製造方法は、第１室と、第２室と、開口部と、前記第１室と前記第２室とを連通する第１連通路と、前記第２室と前記開口部とを連通し第１方向に延在する第２連通路と、を有するセルの前記開口部からコーティング材を含み長軸方向を有する保持部材を前記第２連通路に挿入して前記第２室に配置する配置工程と、前記開口部を封止部材で封止して前記セルを密封する封止工程と、前記保持部材を加熱して前記第２室内で前記コーティング材の蒸気を発生させ、前記蒸気を前記第１連通路を介して前記第１室に充満させる加熱工程と、前記セルを冷却して、前記第１室の内壁に前記コーティング材を成膜する成膜工程と、を含むガスセルの製造方法であって、前記第２室は、第１端部と、前記第１端部とは反対側の第２端部と、を有し、前記第２連通路は、前記第２室における前記第１端部と前記第２端部との間に接続されており、前記第１方向における前記第２室の内部空間の長さは、前記保持部材の長軸方向の長さよりも長く、前記第１端部から前記第２端部までの距離は、前記保持部材の長軸方向の長さよりも長く、かつ、前記第１端部から前記第２連通路までの距離と前記第２連通路が接続された部分の長さとの和と、前記第２端部から前記第２連通路までの距離と前記第２連通路が接続された部分の長さとの和と、は前記保持部材の長軸方向の長さよりも短いことを特徴とする。
【０００８】
本適用例の製造方法によれば、配置工程においてコーティング材を保持部材に含まれた状態で取り扱うので、コーティング材のみの状態で取り扱う場合と比べて取り扱いが容易である。また、保持部材の長さに基づいてコーティング材の量を容易に所望の量に調整できるので、セル内に配置するコーティング材の量のばらつきが抑えられる。ここで、第２連通路が延在する第１方向における第２室の内部空間の長さが保持部材の長軸方向の長さよりも長いので、配置工程で保持部材を開口部から第２連通路に挿入して押し込めば、保持部材を第２室内に収容できる。そして、第２室の第１端部から第２端部までの距離が保持部材の長軸方向の長さよりも長いので、保持部材を第１端部と第２端部との間に配置できる。ここで、第２室の第１端部から第２連通路までの距離と第２連通路が接続された部分の長さとの和が保持部材の長軸方向の長さよりも短いので、第２室内において保持部材の一端が第２連通路よりも第１端部側にあると、保持部材の他端は第２連通路よりも第２端部側に位置する。また、第２室の第２端部から第２連通路までの距離と第２連通路が接続された部分の長さとの和が保持部材の長軸方向の長さよりも短いので、第２室内において保持部材の他端が第２連通路よりも第２端部側にあると、保持部材の一端は第２連通路よりも第１端部側に位置する。したがって、保持部材を第２室内の第１端部と第２端部との間に配置することで、開口部から第２連通路を介してセル内を真空引きした場合でも、保持部材が第２室から第２連通路に入ってセル外へ出てしまうことを抑止できる。これにより、ガスセルの品質（感度、計測精度等）の低下を抑えて安定的かつ効率的にガスセルを製造することができる。
【０００９】
［適用例２］上記適用例に係るガスセルの製造方法であって、前記第２室の前記第１端部と前記第２端部とを結ぶ第２方向と前記第１方向とが交差していることが好ましい。
【００１０】
本適用例の製造方法によれば、第２室の第１端部と第２端部とを結ぶ第２方向と、第２連通路が延在する第１方向とが交差しているので、第２連通路から第１方向に沿って第２室に入った保持部材を第２室内で第２方向に沿って配置すれば、保持部材が第２室から第２連通路に入ることを抑止できる。
【００１１】
［適用例３］上記適用例に係るガスセルの製造方法であって、前記第１方向と前記第２方向とが斜めに交差することが好ましい。
【００１２】
本適用例の製造方法によれば、第２方向が第１方向に対して斜めの方向であるので、第２連通路から第１方向に沿って第２室に入った保持部材を、容易に第２方向に沿って配置することができる。
【００１３】
［適用例４］上記適用例に係るガスセルの製造方法であって、前記第２方向は前記第２室の長軸方向であり、前記第２方向と交差する方向が前記第２室の短軸方向であり、前記第２室の短軸方向の長さは前記保持部材の長軸方向の長さよりも短いことが好ましい。
【００１４】
本適用例の製造方法によれば、第２室の短軸方向の長さが保持部材の長さよりも短いので、保持部材が第２室内で短軸方向に沿って配置されることはない。これにより、保持部材を、第１方向と交差する方向であって保持部材の長さよりも長い長軸方向である第２方向に沿ってより容易に配置することができる。
【００１５】
［適用例５］上記適用例に係るガスセルの製造方法であって、前記配置工程では、前記保持部材とともに、アルカリ金属を含む固形物を前記第２室に配置し、前記成膜工程の後に、前記固形物にレーザー光を照射して前記第２室内で前記アルカリ金属のガスを発生させ、前記ガスを前記第１連通路を介して前記第１室に充満させるレーザー光照射工程をさらに含むことが好ましい。
【００１６】
本適用例の製造方法によれば、コーティング材を含む保持部材とともにアルカリ金属を含む固形物を第２室に配置して封止し、セルの内壁にコーティング材を成膜した後に固形物からアルカリ金属のガスを発生させる。そのため、成膜されたコーティング材の膜により、励起されたアルカリ金属原子がセルの内壁に直接衝突したときの挙動の変化を抑制または低減することができる。また、セルを仮封止して内壁にコーティング材を成膜した後に仮封止を外し、アルカリ金属を含む固形物を第２室に配置して封止する場合と比べて、封止する工程を一つにでき、コーティング材を成膜した後で外部から第２室内に不純物が侵入することを抑止できる。
【００１７】
［適用例６］本適用例に係るガスセルは、上記に記載のガスセルの製造方法で製造されたことを特徴とする。
【００１８】
本適用例の構成によれば、ガスセルの品質（感度、計測精度等）に優れたガスセルを提供することができる。
【００１９】
［適用例７］本適用例に係る磁気計測装置は、上記に記載のガスセルを備えたことを特徴とする。
【００２０】
本適用例の構成によれば、高感度かつ高精度で磁気を測定可能な磁気計測装置を安定的に供給することができる。
【００２１】
［適用例８］本適用例に係る原子発振器は、上記に記載のガスセルを備えたことを特徴とする。
【００２２】
本適用例の構成によれば、高精度な原子発振器を安定的に供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第１の実施形態に係る磁気計測装置の構成を示すブロック図。
【図２】第１の実施形態に係るガスセルの長手方向に沿った側断面図。
【図３】図２のＡ−Ａ’線に沿った平断面図。
【図４】本実施形態に係るアンプルの長軸方向に沿った断面図。
【図５】図４のＣ−Ｃ’線に沿った断面図。
【図６】本実施形態に係る保持部材の長軸方向に沿った断面図。
【図７】図６のＤ−Ｄ’線に沿った断面図。
【図８】第１の実施形態に係るリザーバーの構成を示す平断面図。
【図９】第１の実施形態に係るリザーバーの構成を示す平断面図。
【図１０】第１の実施形態に係るリザーバーの構成を示す平断面図。
【図１１】第１の実施形態に係るリザーバーの構成を示す平断面図。
【図１２】第１の実施形態に係るガスセルの製造方法を説明する図。
【図１３】第１の実施形態に係るガスセルの製造方法を説明する図。
【図１４】第１の実施形態に係るガスセルの製造方法を説明する図。
【図１５】第１の実施形態に係るガスセルの製造方法を説明する図。
【図１６】第１の実施形態に係るガスセルの製造方法を説明する図。
【図１７】第１の実施形態に係るガスセルの製造方法を説明する図。
【図１８】第１の実施形態に係るガスセルの製造方法を説明する図。
【図１９】第１の実施形態に係るガスセルの製造方法を説明する図。
【図２０】第１の実施形態に係るガスセルの製造方法を説明する図。
【図２１】第２の実施形態に係るガスセルの構成を示す平断面図。
【図２２】図２１に示すリザーバーの部分を拡大して示す図。
【図２３】第３の実施形態に係る原子発振器の構成を示す概略図。
【図２４】第３の実施形態に係る原子発振器の動作を説明する図。
【図２５】第３の実施形態に係る原子発振器の動作を説明する図。
【図２６】変形例１に係るガスセルの構成を示す平断面図。
【図２７】変形例２に係るガスセルの構成を示す平断面図。
【図２８】変形例３に係るガスセルの構成を示す平断面図。
【図２９】ガスセルの比較例の構成を示す平断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明を具体化した実施形態について図面を参照して説明する。使用する図面は、説明する部分が認識可能な状態となるように、適宜拡大、縮小、あるいは誇張して表示している。また、説明に必要な構成要素以外は図示を省略する場合がある。
【００２５】
（第１の実施形態）
＜磁気計測装置の構成＞
第１の実施形態に係る磁気計測装置の構成について、図１を参照して説明する。図１は、第１の実施形態に係る磁気計測装置の構成を示すブロック図である。第１の実施形態に係る磁気計測装置１００は、非線形光学回転（Nonlinear Magneto-Optical Rotation：ＮＭＯＲ）を用いた磁気計測装置である。磁気計測装置１００は、例えば、心臓からの磁場（心磁）や脳からの磁場（脳磁）などの生体から発生される微小な磁場を測定する生体状態測定装置（心磁計または脳磁計など）に用いられる。磁気計測装置１００は、金属探知機などにも用いることができる。
【００２６】
図１に示すように、磁気計測装置１００は、光源１と、光ファイバー２と、コネクター３と、偏光板４と、ガスセル１０と、偏光分離器５と、光検出器（Photo Detector：ＰＤ）６と、光検出器７と、信号処理回路８と、表示装置９とを備えている。ガスセル１０内には、アルカリ金属ガス（気体の状態のアルカリ金属原子）が封入されている。
【００２７】
アルカリ金属としては、例えば、セシウム（Ｃｓ）、ルビジウム（Ｒｂ）、カリウム（Ｋ）、ナトリウム（Ｎａ）などを用いることができる。例えば、セシウムは融点が２８℃程度であるため、セシウムを用いると磁気計測装置１００を室温に近い温度で動作させることが可能となる。以下では、アルカリ金属としてセシウムを用いる場合を例に取り説明する。
【００２８】
光源１は、セシウムの吸収線に応じた波長（例えばＤ１線に相当する８９４ｎｍ）のレーザービームを出力する装置、例えばチューナブルレーザーである。光源１から出力されるレーザービームは、連続的に一定の光量を有する、いわゆるＣＷ（Continuous Wave）光である。
【００２９】
偏光板４は、レーザービームを特定方向に偏光させ、直線偏光にする素子である。光ファイバー２は、光源１により出力されたレーザービームを、ガスセル１０側に導く部材である。光ファイバー２には、例えば、基本モードのみを伝播するシングルモードの光ファイバーが用いられる。コネクター３は、光ファイバー２を偏光板４に接続するための部材である。コネクター３は、ねじ込み式であり、光ファイバー２を偏光板４に接続する。
【００３０】
ガスセル１０は、内部に空隙を有する箱（セル）であり、この空隙（図２に示す主室１４）にはアルカリ金属の蒸気（図２に示すアルカリ金属ガス１３）が封入されている。ガスセル１０の構成については、後述する。
【００３１】
偏光分離器５は、入射したレーザービームを、互いに直交する２つの偏光成分のビームに分離する素子である。偏光分離器５は、例えば、ウォラストンプリズムまたは偏光ビームスプリッターである。光検出器６および光検出器７は、レーザービームの波長に感度を有する検出器であり、入射光の光量に応じた電流を信号処理回路８に出力する。光検出器６および光検出器７は、それ自体が磁場を発生すると測定に影響を与える可能性があるので、非磁性の材料で構成されることが望ましい。光検出器６および光検出器７は、ガスセル１０からみて偏光分離器５と同じ側（下流側）に配置される。
【００３２】
磁気計測装置１００における各部の配置を、レーザービームの経路に沿って説明すると、レーザービームの経路の最上流には光源１が位置し、以下、上流側から、光ファイバー２、コネクター３、偏光板４、ガスセル１０、偏光分離器５、および光検出器６，７の順で配置されている。
【００３３】
光源１から出力されたレーザービームは、光ファイバー２に導かれて偏光板４に到達する。偏光板４を通過したレーザービームは、偏光度がより高い直線偏光になる。ガスセル１０を透過しているレーザービームは、ガスセル１０に封入されているアルカリ金属原子を励起（光ポンピング）する。このとき、レーザービームは、磁場の強さに応じた偏光面回転作用を受けて偏光面が回転する。ガスセル１０を透過したレーザービームは偏光分離器５により２つの偏光成分のビームに分離される。２つの偏光成分のビームの光量は、光検出器６および光検出器７で計測（プロービング）される。
【００３４】
信号処理回路８は、光検出器６および光検出器７により計測されたビームの光量を示す信号をそれぞれから受け取る。信号処理回路８は、受け取った各信号に基づいて、レーザービームの偏光面の回転角を計測する。偏光面の回転角は、レーザービームの伝播方向の磁場の強さに基づく関数で表される（例えば、Ｄ．バドカー、外５名，「原子の共鳴非線形磁気光学回転効果」，レビュー・オブ・モダン・フィジクス誌，米国，米国物理学会，２００２年１０月，第７４巻，第４号，ｐ．１１５３−１２０１の数式（２）を参照。数式（２）は線形光学回転に関するものであるが、ＮＭＯＲの場合もほぼ同様の式を用いることができる）。信号処理回路８は、偏光面の回転角からレーザービームの伝播方向における磁場の強さを測定する。表示装置９は、信号処理回路８により測定された磁場の強さを表示する。
【００３５】
＜ガスセルの構成＞
続いて、第１の実施形態に係るガスセルの構成について、図２および図３を参照して説明する。図２は、第１の実施形態に係るガスセルの長手方向に沿った側断面図である。図２は、図３のＢ−Ｂ’線に沿った側断面図でもある。図３は、図２のＡ−Ａ’線に沿った平断面図である。
【００３６】
図２において、ガスセル１０の高さ方向をＺ軸とし、上方側を＋Ｚ方向とする。Ｚ軸と交差する方向であって、ガスセル１０の長手方向をＸ軸とし、図２における右側を＋Ｘ方向とする。そして、Ｚ軸およびＸ軸と交差する方向であって、ガスセル１０の幅方向をＹ軸とし、図２の紙面における手前から奥へ向う側を＋Ｙ方向とする。
【００３７】
図２に示すように、本実施形態に係るガスセル１０は、セル１２と封止部材１９とを備えている。セル１２は、内部に空隙を有する箱（セル）であり、例えば、石英ガラスなどからなる板状の部材により形成されている。セル１２（板状の部材）の厚さは、１ｍｍ〜５ｍｍであり、例えば、１．５ｍｍ程度である。
【００３８】
セル１２は、内部の空隙として、第１室としての主室１４と、第２室としてのリザーバー１６とを有している。主室１４とリザーバー１６とは、セル１２の長手方向であるＸ軸方向に沿って並ぶように配置されている。セル１２（主室１４およびリザーバー１６）の内部には、アルカリ金属が蒸発したガス（以下ではアルカリ金属ガスという）１３が充填されている。主室１４およびリザーバー１６には、アルカリ金属ガス１３の他に、希ガスなどの不活性ガスが存在していてもよい。
【００３９】
主室１４とリザーバー１６とは、第１連通路としての連通路１５を介して連通している。連通路１５は、主室１４およびリザーバー１６の上方側（＋Ｚ方向側）に設けられている。連通路１５の断面形状は、例えば矩形状であるが、円形状であってもよい。連通路１５の長さは、例えば、１ｍｍ〜３ｍｍ程度である。後述する製造工程において、リザーバー１６で発生させたアルカリ金属ガス１３を連通路１５を介して主室１４に充満させるため、連通路１５の長さは短いことが好ましい。連通路１５の断面積は、例えば、０．０１ｍｍ2〜３ｍｍ2程度である。主室１４に充満させたアルカリ金属ガス１３のリザーバー１６への戻りを抑えるため、連通路１５の断面積は小さいことが好ましい。
【００４０】
セル１２（主室１４およびリザーバー１６）の内壁には、膜状のコーティング材３２が配置されている。コーティング材３２は、励起されたアルカリ金属原子がセル１２（主室１４）の内壁に直接衝突したときの挙動（例えば、スピン）の変化を抑制または低減する機能を有する。コーティング材３２の詳細については後述する。
【００４１】
リザーバー１６内には、アンプル２０と保持部材３０とが収納されている。アンプル２０のガラス管２２には、貫通孔（開口部）２１が形成されている。アルカリ金属ガス１３は、後述する製造工程において、アンプル２０内に充填されていたアルカリ金属固体２４（図４参照）が蒸発（ガス化）したものである。保持部材３０は、両端が開放された空洞を有する管状の部材である。膜状のコーティング材３２は、後述する製造工程において、保持部材３０内に充填されていたものが一旦蒸発した後冷却されて膜状になったものである。
【００４２】
リザーバー１６の主室１４および連通路１５とは反対側（−Ｘ方向側）には、第２連通路としての連通路１７が設けられている。連通路１７は、Ｘ軸に沿って延在している。連通路１７が延在する方向を第１方向とすると、第１方向はＸ軸に沿った方向である。連通路１７の−Ｘ方向側の端部は開口部１８となっている。換言すれば、連通路１７は、リザーバー１６と開口部１８とを連通している。
【００４３】
開口部１８の断面形状は、例えば円形状である。開口部１８（すなわち、連通路１７）の内径は、例えば０．４ｍｍ〜１．５ｍｍ程度であるが、後述するアンプル２０のガラス管２２の外径φ１および保持部材３０の外径φ２よりも大きく設定される。これは、後述する製造工程において、アンプル２０と保持部材３０とが開口部１８から連通路１７に挿入され、リザーバー１６内に配置されるためである。
【００４４】
開口部１８は、セル１２に接合された封止部材１９で封止されている。これにより、セル１２（主室１４およびリザーバー１６）が密封されている。封止部材１９の形状は、例えば、矩形状であるが、円形状など他の形状であってもよい。封止部材１９の材料としては、セル１２と同じガラス基材が用いられ、例えば石英ガラスが用いられる。封止部材１９は、開口部１８の周囲に配置された低融点ガラスフリット等を介してセル１２に接合されている。
【００４５】
図３では、Ｘ軸が紙面における上下方向となり、Ｙ軸が紙面における左右方向となり、Ｚ軸が紙面における奥から手前へ向う方向となるように配置されている。図３に示すように、リザーバー１６の＋Ｚ方向側から見た平面形状は、例えば矩形である。矩形状のリザーバー１６の短辺を１６ａ，１６ｃとし、長辺を１６ｂ，１６ｄとする。リザーバー１６の長辺１６ｄには連通路１５が接続され、長辺１６ｂには連通路１７が接続されている。
【００４６】
短辺１６ａ，１６ｃに沿った方向がリザーバー１６の短軸方向であり、長辺１６ｂ，１６ｄに沿った方向がリザーバー１６の長軸方向である。リザーバー１６の長軸方向を第２方向とすると、第２方向はＸ軸と交差する方向である。すなわち、リザーバー１６の長軸方向（第２方向）は、連通路１７の延在方向（第１方向）と交差している。図３において、セル１２は、連通路１７の延在方向（第１方向）がＸ軸に沿うように配置されている。
【００４７】
リザーバー１６の長軸方向（第２方向）と連通路１７の延在方向（第１方向）とは斜めに交差している。第２方向と第１方向とが交差する角度θは、鋭角であってもよいし鈍角であってもよい。リザーバー１６内において、保持部材３０は、第２方向に沿って配置されていることが好ましい。連通路１７から第１方向に沿ってリザーバー１６に入った保持部材３０を第２方向に沿って容易に配置することができるように、角度θは３０度〜６０度の範囲にあることが好ましい。アンプル２０も同様に、リザーバー１６内に第２方向に沿って配置されていることが好ましい。なお、リザーバー１６の詳細構成ついては後述する。
【００４８】
＜アンプルの構成＞
図４は、本実施形態に係るアンプルの長軸方向に沿った断面図である。図５は、図４のＣ−Ｃ’線に沿った断面図である。図４に示すように、本実施形態に係るアルカリ金属を含む固形物としてのアンプル２０は、長軸方向を有している。図４には、アンプル２０を、その長軸方向がＸ軸方向に沿うように配置したときのＸ−Ｚ断面を示している。アンプル２０は、中空状のガラス管２２で構成される。
【００４９】
ガラス管２２は、例えば、ホウ珪酸ガラスにより形成されている。ガラス管２２の材料が磁場に置かれても磁化されにくい非磁性材料であるので、ガスセル１０を磁気計測装置１００に用いる場合に、ガラス管２２が磁気の計測に影響を与えることを抑止できる。ガラス管２２は、長軸方向の両端部が溶着されている。これにより、内部が中空状のガラス管２２は密封されている。なお、ガラス管２２の両端部の形状は、図４に示すような丸い形状に限定されず、平面に近い形状や一部が尖った形状などであってもよい。
【００５０】
図４には、アンプル２０（ガラス管２２）が密封された状態を示している。ガラス管２２の内部の空洞２２ａには、アルカリ金属固体（粒状や粉末状のアルカリ金属原子）２４が充填されている。アンプル２０は、真空に近い低圧環境下（理想的には真空中）において、管状のガラス管２２の空洞２２ａにアルカリ金属固体２４を充填し、ガラス管２２の両端部をそれぞれ溶着し密封して形成される。アルカリ金属固体２４としては、上述したように、セシウムの他に、ルビジウム、カリウム、ナトリウムなどを用いることができる。
【００５１】
アンプル２０が製造された段階ではガラス管２２は密封された状態であるが、ガスセル１０が完成した段階では、ガラス管２２に貫通孔２１（図２参照）が形成され密封が破られる。これにより、アンプル２０内のアルカリ金属固体２４が蒸発してガスセル１０内に流出し、セル１２の空隙がアルカリ金属ガス１３で満たされる（図２参照）。なお、アンプル２０内からアルカリ金属固体２４が蒸発して流出し易くなるように、アンプル２０の上面とセル１２の内面との間には、例えば＋Ｚ方向に１．５ｍｍ程度の隙間が設けられている（図２参照）。
【００５２】
図５に、アンプル２０の長軸方向と交差する方向におけるＹ−Ｚ断面を示す。図５に示すように、ガラス管２２のＹ−Ｚ断面の形状は、例えば略円形であるが、他の形状であってもよい。ガラス管２２の外径φ１は、例えば０．３ｍｍ≦φ１≦１．２ｍｍである。ガラス管２２の肉厚ｔ１は、例えば０．１ｍｍ≦ｔ１≦０．５ｍｍであり、概ね外径φ１の２０％程度であることが好ましい。ガラス管２２の肉厚ｔ１が０．１ｍｍ未満であるとガラス管２２が破損し易くなり、ガラス管２２の肉厚ｔ１が０．５ｍｍを超えると、ガラス管２２に貫通孔２１を形成する加工（詳細は後述する）が困難となる。
【００５３】
なお、ガラス管２２の長さについては、特に限定されず、アンプル２０内に収容されるアルカリ金属固体２４の量に応じて適宜設定される。
【００５４】
＜保持部材の構成＞
図６は、本実施形態に係る保持部材の長軸方向に沿った断面図である。図７は、図６のＤ−Ｄ’線に沿った断面図である。図６に示すように、本実施形態に係るコーティング材３２を含む保持部材３０は、長軸方向を有している。図６には、保持部材３０を、その長軸方向がＸ軸方向に沿うように配置したときのＸ−Ｚ断面を示している。
【００５５】
図６には、保持部材３０の空洞３１にコーティング材３２が充填された状態を示している。保持部材３０は、管状の細管である。保持部材３０は、長軸方向（Ｘ軸方向）に沿って延在しており、その両端は開放されている。保持部材３０は、非磁性材料であって、耐熱性と透光性とを有する材料からなる。保持部材３０は、例えば、ガラスや石英等の無機材料で形成されている。保持部材３０が磁場に置かれても磁化されにくい非磁性材料で形成されているので、ガスセル１０を磁気計測装置１００に用いる場合に、保持部材３０が磁気の計測に影響を与えることを抑止できる。
【００５６】
保持部材３０の空洞３１には、コーティング材３２が充填されている。コーティング材３２は、パラフィンなどの鎖式飽和炭化水素で構成されている。コーティング材３２の材料としては、鎖式飽和炭化水素の化学式（ＣnＨ2n+2）において、炭素原子数ｎが２０〜１００のものが好ましい。鎖式飽和炭化水素の一例として、例えば、化学式（Ｃ50Ｈ102）で示されるペンタコンタンを好適に用いることができる。
【００５７】
コーティング材３２は、真空に近い低圧環境下において、融点以上の温度に加熱し溶融した状態で保持部材３０の空洞３１に充填される。例えば、コーティング材３２にペンタコンタンを用いる場合、２×１０-6Ｔｏｒｒ程度に減圧された低圧環境下で、１５０℃〜２００℃程度の温度に加熱することで、保持部材３０の空洞３１に充填できる。後述するが、保持部材３０の空洞３１に充填されたコーティング材３２は、リザーバー１６内で加熱されて蒸発した後、冷却されてセル１２（主室１４およびリザーバー１６）の内壁に成膜される（図２参照）。
【００５８】
保持部材３０が耐熱性を有する材料で形成されているので、コーティング材３２を溶融した状態で充填する際、および、コーティング材３２を蒸発させる際に、保持部材３０の変質や保持部材３０からガスを発生させることなくコーティング材３２を蒸発させることができる。また、保持部材３０が透光性を有する材料で形成されているので、コーティング材３２を溶融した状態で充填する際に充填できたか否かを、そして、コーティング材３２を蒸発させる際にコーティング材３２のすべてが蒸発したか否かを、目視により容易に確認することができる。
【００５９】
図７に、保持部材３０の長軸方向と交差する方向におけるＹ−Ｚ断面を示す。図７に示すように、保持部材３０のＹ−Ｚ断面の形状は、例えば略円形であるが、他の形状であってもよい。保持部材３０の外径φ２は、例えば０．３ｍｍ≦φ２≦１．２ｍｍである。保持部材３０の空洞３１の内径φ３は、例えば０．１ｍｍ≦φ３≦０．２ｍｍである。保持部材３０にコーティング材３２を充填する際に、毛細管現象を利用するとコーティング材３２を効率良く保持部材３０の空洞３１に導入できるので、内径φ３は０．１ｍｍ≦φ３≦０．１５ｍｍであることが好ましい。保持部材３０の肉厚ｔ２は、例えば、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ程度であるが、特に限定されない。
【００６０】
図６に示す保持部材３０の長軸方向の長さ（以下では、単に保持部材３０の長さという）Ｌ１は、例えば０．５ｍｍ〜１５ｍｍ程度であるが、これに限定されず、セル１２（主室１４およびリザーバー１６）の内壁を覆う膜を形成するために必要となるコーティング材３２の量（体積）に応じて適宜設定される。換言すれば、保持部材３０の長さＬ１の設定により、セル１２に配置するコーティング材３２の量を容易に調整することができる。
【００６１】
＜リザーバーの構成＞
続いて、第１の実施形態に係るリザーバーの構成について、図８から図１１を参照して説明する。図８から図１１は、第１の実施形態に係るリザーバーの構成を示す平断面図である。詳しくは、図８から図１１は、図３に示すガスセル１２のリザーバー１６の部分を拡大して示す図である。図８から図１１に示すリザーバー１６において、短辺１６ａ，１６ｃに沿った短軸方向と、長辺１６ｂ，１６ｄに沿った長軸方向とは直交しているものとする。
【００６２】
図８に示すように、連通路１７の延在方向である第１方向（Ｘ軸方向）におけるリザーバー１６の内部空間の長さ（長辺１６ｂ側の内壁と長辺１６ｄ側の内壁との距離）をＬ２とする。第１方向におけるリザーバー１６の内部空間の長さＬ２は、保持部材３０の長さＬ１よりも長い。したがって、保持部材３０を開口部１８（図３参照）から連通路１７に挿入してリザーバー１６側に押し込めば、保持部材３０は第１方向に沿って連通路１７を通り抜けてリザーバー１６内に収容される。
【００６３】
リザーバー１６の−Ｘ方向側の長辺１６ｂにおいて、短辺１６ａ側を第１端部とし、短辺１６ａとは反対側の短辺１６ｃ側を第２端部とする。リザーバー１６の内部空間の長さＬ２が保持部材３０の長さＬ１よりも長いので、保持部材３０は、リザーバー１６内のＸ−Ｙ面において回転することが可能である。これにより、第１方向（Ｘ軸方向）に沿ってリザーバー１６内に入った保持部材３０をリザーバー１６内で回転させて、第１端部（短辺１６ａ）と第２端部（短辺１６ｃ）との間に、リザーバー１６の長軸方向（長辺１６ｂ，１６ｄ）に沿って、配置することができる。
【００６４】
一旦、保持部材３０がリザーバー１６内に入ったら、保持部材３０が不用意にセル１２（リザーバー１６）外へ出てしまわないことが望ましい。連通路１５の径は保持部材３０の径よりも小さいので、保持部材３０が連通路１５に入ってしまうことはない。したがって、リザーバー１６内に入った保持部材３０が連通路１７に入らないようにする必要がある。本実施形態に係るセル１２は、リザーバー１６内に入った保持部材３０が連通路１７を通って外へ出てしまうことを抑止できる構成を有している。
【００６５】
図９に示すように、連通路１７は、長辺１６ｂにおける第１端部（短辺１６ａ）と第２端部（短辺１６ｃ）との間に接続されている。長辺１６ｂにおける第１端部（短辺１６ａ）から連通路１７までの長さをＬ３とし、連通路１７が接続された部分の長さをＬ４とし、連通路１７から第２端部（短辺１６ｃ）までの長さをＬ５とする。リザーバー１６の長辺１６ｂ，１６ｄの長さ、すなわち、第１端部（短辺１６ａ）から第２端部（短辺１６ｃ）までの距離は、Ｌ３＋Ｌ４＋Ｌ５となる。リザーバー１６の長辺１６ｂ，１６ｄの長さ（Ｌ３＋Ｌ４＋Ｌ５）は、保持部材３０の長さＬ１よりも長い。
【００６６】
リザーバー１６の短辺１６ａ，１６ｃの長さをＬ６とすると、短辺１６ａ，１６ｃの長さＬ６は、保持部材３０の長さＬ１よりも短い。したがって、リザーバー１６内に収容された保持部材３０は、長辺１６ｂ，１６ｄに沿って配置され得るが、短辺１６ａ，１６ｃに沿って配置されることはない。これにより、保持部材３０を、後述する安定位置に配置し易くなる。また、これにより、リザーバー１６の平面積を小さくできる。
【００６７】
図９に示すリザーバー１６の長辺１６ｂにおける、第１端部（短辺１６ａ）から連通路１７までの距離（Ｌ３）と連通路１７が接続された部分の長さ（Ｌ４）との和（Ｌ３＋Ｌ４）は、保持部材３０の長さＬ１よりも短い。そして、第２端部（短辺１６ｃ）から連通路１７までの距離（Ｌ５）と連通路１７が接続された部分の長さ（Ｌ４）との和（Ｌ４＋Ｌ５）は、保持部材３０の長さＬ１よりも短い。
【００６８】
図１０には、リザーバー１６内で保持部材３０が、その長軸方向において長辺１６ｂに接するとともに、その一端３０ａが第１端部（短辺１６ａ）に接するように配置された状態を示している。上述したように、保持部材３０の長さＬ１は、第１端部（短辺１６ａ）から連通路１７が接続された部分の第２端部（短辺１６ｃ）側までの長さ（Ｌ３＋Ｌ４）よりも長い。そのため、リザーバー１６内で保持部材３０が、その一端３０ａが第１端部（短辺１６ａ）に接するように配置された状態では、保持部材３０の他端３０ｃは連通路１７よりも第２端部（短辺１６ｃ）側に位置する。
【００６９】
また、図１１には、リザーバー１６内で保持部材３０が、その長軸方向において長辺１６ｂに接するとともに、その他端３０ｃが第２端部（短辺１６ｃ）に接するように配置された状態を示している。上述したように、保持部材３０の長さＬ１は、第２端部（短辺１６ｃ）から連通路１７が接続された部分の第１端部（短辺１６ａ）側までの長さ（Ｌ４＋Ｌ５）よりも長い。そのため、リザーバー１６内で保持部材３０が、その他端３０ｃが第２端部（短辺１６ｃ）に接するように配置された状態では、保持部材３０の一端３０ａは連通路１７よりも第１端部（短辺１６ａ）側に位置する。
【００７０】
したがって、リザーバー１６内で保持部材３０がその長軸方向において長辺１６ｂに接するように配置された状態では、保持部材３０の一端３０ａまたは他端３０ｃが連通路１７に入ってしまうことを抑止できる。すなわち、保持部材３０が連通路１７を通ってセル１２外へ出てしまうことを抑止できる。
【００７１】
図１１に示すように、セル１２が、リザーバー１６に対して連通路１７が重力の下方側（−Ｘ方向側）となるように配置された姿勢においては、保持部材３０が長辺１６ｂと第２端部（短辺１６ｃ）とに接する位置が、リザーバー１６内における安定した位置となる。以下では、図１１に示す、保持部材３０が長辺１６ｂと第２端部（短辺１６ｃ）とに接する位置を「安定位置」という。
【００７２】
本実施形態に係るセル１２では、リザーバー１６の長辺１６ｂの方向（長軸方向）と連通路１７の延在方向とが斜めに交差している。リザーバー１６に対して連通路１７が重力の下方側となるように配置された姿勢においては、長辺１６ｂと短辺１６ｃとの角部がリザーバー１６において最も重力の下方側に配置される。また、短辺１６ｃの長さＬ６が保持部材３０の長さＬ１よりも短いので、保持部材３０が短辺１６ｃに沿って配置されることはない。したがって、保持部材３０を長辺１６ｂに沿わせて容易に安定位置に配置できる。
【００７３】
なお、リザーバー１６の長辺１６ｂにおける長さＬ５は長さＬ３よりも短いことが好ましい。換言すれば、連通路１７は、リザーバー１６の長辺１６ｂにおける第２端部（短辺１６ｃ）寄りに配置されていることが好ましい。長さＬ５が長さＬ３よりも短いと、リザーバー１６内に安定位置に配置された状態から、例えば保持部材３０が時計回り方向に回転する等により他端３０ｃが上方（＋Ｘ方向側）に持ち上がった場合でも、一端３０ａが連通路１７に入ってしまうことを抑止できる。
【００７４】
なお、本実施形態では、アンプル２０の長軸方向の長さは、保持部材３０の長さＬ１と同程度であるものとする。そして、リザーバー１６内の安定位置については、保持部材３０とともにリザーバー１６に収容されるアンプル２０についても同様であるものとする。すなわち、図３に示すように、アンプル２０を保持部材３０とともにリザーバー１６内の安定位置に配置することで、アンプル２０がセル１２外へ出てしまうことを抑止できる。
【００７５】
＜ガスセルの製造方法＞
次に、第１の実施形態に係るガスセルの製造方法を図１２から図２０を参照して説明する。図１２から図２０は、第１の実施形態に係るガスセルの製造方法を説明する図である。なお、図１２、図１３、図１８、図１９、および図２０は、図２に対応するガスセルの側断面図である。図１４は、図３に対応するガスセルの平断面図である。図１５は、図８に対応する平断面図であるが図８に対して１８０度回転した図である。図１６は、図８に対応する平断面図であるが図８に対して９０度回転した図である。図１７は、図８に対応する平断面図である。
【００７６】
まず、セル１２を組み立てる。図１２に示すように、セル１２は、例えば石英ガラスからなるガラス板部材１１を組み合わせて構成されている。図示を省略するが、石英ガラスからなるガラス板を切断して、セル１２を構成する各壁面に対応するガラス板部材１１を準備する。リザーバー１６が配置されるガラス板部材１１には、例えば切削加工により凹部を形成する。そして、これらのガラス板部材１１を組み立て、ガラス板部材１１同士を接着剤または溶着により接合して、図１２に示すような主室１４とリザーバー１６とを有するセル１２を得る。この段階では、セル１２の開口部１８は開放されている。
【００７７】
また、図示しない別工程で、コーティング材３２を含む保持部材３０とアンプル２０とを用意する。保持部材３０は、空洞３１を有する管状のガラス管である（図６および図７参照）。保持部材３０が管状であるので、真空に近い低圧環境下において融点以上の温度に加熱し溶融したコーティング材３２を、毛細管現象を利用して容易に空洞３１に充填できる。そして、保持部材３０が透光性を有するので、コーティング材３２を空洞３１に充填する際に、充填できたか否かを目視により容易に確認することができる。
【００７８】
空洞３１に充填するコーティング材３２の量は、保持部材３０の長さＬ１および空洞３１の内径φ３の設定（すなわち、空洞３１の容積）により調整できる。本実施形態の実施例に係る保持部材３０としては、上述した実施例のセル１２（主室１４およびリザーバー１６）の寸法に対して、長さＬ１（図６参照）を１０ｍｍ、内径φ３（図７参照）を０．１ｍｍとした。
【００７９】
本実施形態の実施例に係るコーティング材３２としては、ペンタコンタン（Ｃ50Ｈ102）を使用した。２×１０-6Ｔｏｒｒ程度に減圧された低圧環境下において、上述した組成のコーティング材３２を１５０℃〜２００℃程度の温度に加熱し、毛細管現象を利用して保持部材３０の空洞３１に充填した。
【００８０】
なお、保持部材３０にコーティング材３２を充填する際は、予め所望の長さＬ１に切断した保持部材３０にコーティング材３２を充填してもよいし、所望の長さＬ１よりも長い保持部材３０の母材にコーティング材３２を充填した後に、母材をコーティング材３２とともに所望の長さＬ１に切断して保持部材３０に個片化してもよい。
【００８１】
アンプル２０は、真空に近い低圧環境下（理想的には真空中）において、管状のガラス管２２の内部の空洞２２ａにアルカリ金属固体２４を充填し、ガラス管２２の両端部をそれぞれ溶着し密封して形成される（図４および図５参照）。アルカリ金属固体２４として用いられるセシウムなどのアルカリ金属は、反応性に富み大気中で取り扱うことができないため、低圧環境下でアンプル２０内に密封された状態でセル１２に収納される。
【００８２】
次に、図１３に示すように、セル１２のリザーバー１６に、コーティング材３２を含む保持部材３０とアンプル２０とを配置する（配置工程）。まず、５×１０-6Ｔｏｒｒ以下に減圧された低圧環境下において、セル１２を４００℃程度に加熱して、セル１２の主室１４およびリザーバー１６の脱気（脱ガス）を行う。そして、セル１２を室温まで冷却した後、図１３に矢印で示すように、保持部材３０とアンプル２０とを順に開口部１８から第１方向（Ｘ軸方向）に沿って連通路１７に挿入してリザーバー１６内に配置する。
【００８３】
一般にパラフィンなどの鎖式飽和炭化水素は、常温において軟らかい固体（蝋状）であるため、コーティング材３２単独では取り扱いにくい。コーティング材３２単独で取り扱う場合、例えば、ニードルなどを用いてコーティング材３２を少量ずつセル１２内に配置する方法が上げられる。しかしながら、このような方法では、セル１２内に配置するコーティング材３２の量が所望の量に対してばらついてしまうおそれや、セル１２内へ配置する工数が増加するおそれがある。
【００８４】
セル１２内に配置するコーティング材３２の量がばらつくと、セル１２（主室１４およびリザーバー１６）の内壁に形成するコーティング材３２の膜が所望の膜厚にならなかったり、複数のセル１２において個体間でコーティング材３２の膜厚にばらつきが生じたりすることとなる。そうすると、製造するガスセル１０の品質（感度、計測精度等）の低下やガスセル１０の個体間での品質のばらつきを招いてしまう。
【００８５】
本実施形態では、保持部材３０の長さＬ１および内径φ３を適宜設定することにより、充填するコーティング材３２の量を所望の量に合わせて容易に調整できる。そして、保持部材３０の長さＬ１を管理する（長さＬ１のばらつきを抑える）ことにより、各セル１２に配置するコーティング材３２の量のばらつきを抑えることができる。そのため、セル１２の内壁に所望の膜厚でコーティング材３２の膜を形成できるとともに、セル１２毎に成膜されるコーティング材３２の膜厚のばらつきを小さく抑えることができる。これにより、ガスセル１０の品質の低下やガスセル１０の個体間での品質のばらつきを抑えて安定的に製造することができる。
【００８６】
また、配置工程において、コーティング材３２を保持部材３０に充填された状態で取り扱うので、コーティング材３２単独で取り扱う場合と比べて、コーティング材３２を容易にリザーバー１６に配置できる。これにより、コーティング材３２単独で取り扱う場合と比べて、配置工程におけるコーティング材３２の取り扱いに起因する工数増を抑えることができる。
【００８７】
次に、図１４に示すように、開口部１８を封止部材１９で封止してセル１２を密封する（封止工程）。封止工程では、セル１２内の脱気を十分に行い、内部の空隙に不純物が極めて少ない状態で、セル１２（主室１４、連通路１５、リザーバー１６、および連通路１７）を密封する。例えば、真空に近い低圧環境下（理想的には真空中）において、セル１２および封止部材１９の少なくとも一方における開口部１８の周囲に低融点ガラスフリット（図示しない）を配置し、セル１２と封止部材１９とを固着して封止することにより、セル１２が密封される。
【００８８】
セル１２と封止部材１９とを固着する際は、図１４に示すように、セル１２を、長手方向が鉛直方向に沿うとともに開口部１８が鉛直方向の下方側となる姿勢にして、封止部材１９の上に配置することが好ましい。このような姿勢にすれば、鉛直方向の下方に位置する封止部材１９側から低融点ガラスフリットを加熱しながら、上方に位置するセル１２に荷重を付加してセル１２と封止部材１９とを密着させることにより、効率良く封止を行うことができる。
【００８９】
ここで、セル１２の長手方向は、保持部材３０とアンプル２０とを挿入した連通路１７の延在方向（第１方向）と同じである。そのため、リザーバーの構成（形状）によっては、図１４に示すように連通路１７の延在方向が鉛直方向に沿い、かつ、連通路１７が鉛直方向の下方側となる姿勢にして封止部材１９の上に配置しようとすると、保持部材３０とアンプル２０とが連通路１７を通って開口部１８からセル１２外へ出てしまうおそれがある。
【００９０】
図２９は、ガスセルの比較例の構成を示す平断面図である。図２９に示すガスセル６０のセル６２は、本実施形態に係るガスセル１０に対して、長軸方向が連通路１７の延在方向と同じ第１方向（Ｘ軸方向）であるリザーバー６６を有している点が異なる。リザーバー６６は、リザーバー１６と同様に矩形状であるが、長辺６６ｂ，６６ｄが第１方向（Ｘ軸方向）に沿っており、短辺６６ａ，６６ｃが第１方向と直交する方向（Ｙ軸方向）に沿っている。連通路１７は、リザーバー６６の短辺６６ｃに接続されている。
【００９１】
ガスセル６０では、封止工程で図２９に示すように連通路１７の延在方向が鉛直方向に沿い、かつ、連通路１７が鉛直方向の下方側となる姿勢にして封止部材１９の上に配置しようとすると、リザーバー６６内で保持部材３０とアンプル２０とが連通路１７に入り易いため、保持部材３０とアンプル２０とが開口部１８からセル６２外へ出てしまう可能性が高い。
【００９２】
本実施形態では、図１４に示す姿勢において、保持部材３０とアンプル２０とがリザーバー１６内における安定位置に配置されるので、保持部材３０とアンプル２０とが連通路１７を通ってセル１２の外へ出てしまうことを抑止できる。配置工程でリザーバー１６内に配置した保持部材３０とアンプル２０とを安定位置に配置する方法の一例を、図１５から図１７を参照して説明する。なお、図１５から図１７では、分かり易く図示するため、保持部材３０のみを図示し、アンプル２０の図示を省略している。
【００９３】
図１５は、配置工程の例を示す図である。例えば、連通路１７の延在方向が鉛直方向に沿い、かつ、連通路１７が鉛直方向の上方側となる姿勢にして、保持部材３０を開口部１８（図１３参照）から連通路１７に挿入する。そうすると、保持部材３０は、矢印で示すように鉛直方向に下方側へ進んで、リザーバー１６内に入る。リザーバー１６の長辺１６ｄは鉛直方向に対して傾斜した傾斜面となっているため、保持部材３０の一端３０ａが長辺１６ｄに接すると、保持部材３０は傾斜面である長辺１６ｄに案内されるように矢印で示す時計回り方向に回転して、その長軸方向が長辺１６ｄに沿うように配置される。
【００９４】
図１５に示す姿勢においては、保持部材３０が長辺１６ｄと短辺１６ａとに接する位置が、リザーバー１６内における安定した位置となる。なお、短辺１６ａ，１６ｃの長さＬ６が保持部材３０の長軸方向の長さＬ１よりも短いので、保持部材３０の長軸方向が短辺１６ａに沿って配置されることはない。
【００９５】
続いて、Ｚ軸を回転中心としてセル１２全体を時計回り方向に回転させる。図１６には、セル１２全体を、図１５に示す姿勢から時計回り方向に９０度回転させた状態を示している。図１６に示す姿勢においては、連通路１７の延在方向（第１方向）が鉛直方向に対して直交している（すなわち、水平方向に沿っている）。図１６に示す姿勢においても、リザーバー１６の長辺１６ｄは鉛直方向に対して傾斜した傾斜面となるため、保持部材３０は、矢印で示すように長辺１６ｄに沿って斜めに重力の下方側へ移動する。そして、保持部材３０の他端３０ｃが短辺１６ｃに接した状態となる。
【００９６】
図１６に示す姿勢からさらにＺ軸を回転中心としてセル１２全体を時計回り方向に９０度回転させると、図１７に示す姿勢（すなわち、図１４に示す封止工程における姿勢）となる。図１７に示す姿勢においては、保持部材３０は、下方となった長辺１６ｂ側に移動して長辺１６ｂと短辺１６ｃとに接する安定位置に配置される。したがって、セル１２が、連通路１７の延在方向が鉛直方向に沿い、かつ、連通路１７が鉛直方向の下方側となる姿勢となっても、保持部材３０が開口部１８からセル１２外へ出てしまうことを抑止できる。
【００９７】
保持部材３０を安定位置に配置する方法は、上述した方法に限定されない。例えば、図１５に示す状態から、セル１２のＸ−Ｙ平面が水平になる姿勢とした後、セル１２のＸ−Ｙ平面を水平方向に対して斜めにしてリザーバー１６の長辺１６ｂが長辺１６ｄよりも下方側となる姿勢にすることで、保持部材３０を長辺１６ｂ側へ移動させるようにしてもよい。
【００９８】
なお、図１５から図１７では、アンプル２０の図示を省略したが、アンプル２０も保持部材３０とともに、リザーバー１６内の安定位置に配置される。これにより、保持部材３０とアンプル２０とが連通路１７を通ってセル１２の外へ出てしまうことを抑止して、図１４に示すように開口部１８を封止部材１９で封止することができる。
【００９９】
次に、保持部材３０を加熱する加熱工程とセル１２を冷却する成膜工程とにより、図１８に示すように、主室１４およびリザーバー１６の内壁にコーティング材３２を成膜する。加熱工程では、セル１２（リザーバー１６）を、例えば２３０℃程度に加熱する。リザーバー１６を加熱することで、保持部材３０が加熱され、空洞３１（図６参照）に充填されていたコーティング材３２が加熱されて蒸発する。リザーバー１６内で蒸発したコーティング材３２は、連通路１５を通ってセル１２内全体に拡散し、主室１４に充満する。
【０１００】
加熱工程では、保持部材３０が両端が開放された管状の部材であるので、空洞３１に充填されたコーティング材３２を保持部材３０の両端から容易に蒸発させることができる。そして、保持部材３０が透光性材料で形成されているので、空洞３１に充填されたコーティング材３２のすべてが蒸発したか否かを目視により容易に確認することができる。
【０１０１】
加熱工程で蒸発したコーティング材３２が主室１４およびリザーバー１６の内壁に付着すると、コーティング材３２の薄膜となる。成膜工程では、セル１２を冷却して主室１４およびリザーバー１６の内壁にコーティング材３２の膜を形成する。加熱工程でコーティング材３２が蒸発した後、セル１２を、例えば２００℃程度で１０分程度加熱した後徐々に冷却して、主室１４およびリザーバー１６の内壁に形成されるコーティング材３２の薄膜の膜厚を均一化させる。これにより、主室１４およびリザーバー１６の内壁を覆うように、コーティング材３２の膜が成膜される。
【０１０２】
成膜工程では、コーティング材３２の薄膜の膜厚をより均一化させるため、上述の加熱および徐冷に加えて、さらにセル１２を８０℃〜２００℃程度の温度で１時間から１０時間程度加熱した後徐冷してもよい。この場合、連続してセル１２を加熱し徐冷してもよいし、複数回に分けて加熱と徐冷とを繰り返すようにしてもよい。
【０１０３】
本実施形態では、このように、配置工程で保持部材３０とともにアンプル２０を収容したセル１２を封止工程で封止した後で、コーティング材３２の膜を成膜する。そのため、セル１２を仮封止してコーティング材３２の膜を成膜した後に仮封止を外し、別工程でアンプル２０をセル１２内に配置して封止する場合と比べて、封止する工程を一つにでき、コーティング材３２を成膜した後で外部からセル１２内に不純物が侵入することを抑止できる。
【０１０４】
次に、図１９に示すように、アンプル２０にレーザー光を照射してアルカリ金属のガスを発生させる（レーザー光照射工程）。レーザー光としては、パルスレーザー光４０を用いる。レーザー光照射工程では、パルスレーザー光４０を集光レンズ４２で集光して、リザーバー１６内に配置されたアンプル２０のガラス管２２に照射する。パルスレーザー光４０は、セル１２を間に介して、アンプル２０（ガラス管２２）の上面で焦点を結ぶように照射する。
【０１０５】
これにより、図２０に示すように、ガラス管２２に貫通孔２１が形成され、リザーバー１６内でアンプル２０内のアルカリ金属固体２４（図１９参照）が蒸発してアルカリ金属ガス１３となる。リザーバー１６内に流出したアルカリ金属ガス１３は、連通路１５を通ってセル１２の主室１４に流入し拡散する。この結果、主室１４がアルカリ金属ガス１３で満たされる。
【０１０６】
レーザー光は指向性や収束性に優れているので、パルスレーザー光４０を照射することにより、ガラス管２２に容易に貫通孔２１を形成することができる。パルスレーザー光４０のエネルギーは、例えば、２０μＪ／ｐｕｌｓｅ〜２００μＪ／ｐｕｌｓｅとする。パルスレーザー光４０のパルス幅は、例えば、１０ナノ秒〜５０ナノ秒とし、３０ナノ秒程度であることが好ましい。パルスレーザー光４０の繰り返し周波数は、例えば、５０ｋＨｚ程度とし、パルスレーザー光４０の照射時間は、例えば、１００ｍｓｅｃ程度とする。
【０１０７】
また、アンプル２０のガラス管２２に確実に貫通孔２１を形成するためには、アンプル２０に対するパルスレーザー光４０の照射位置を、パルスレーザー光４０の焦点がアンプル２０の幅方向（図５のＹ軸方向）における中央部に位置するように設定することが好ましい。パルスレーザー光４０の焦点がアンプル２０の幅方向における中央部からずれると、深さ方向の加工が進まなくなりガラス管２２を貫通させることができなくなる場合がある。
【０１０８】
レーザー光照射工程では、セル１２に損傷を与えることなく、アンプル２０のガラス管２２に貫通孔２１を形成する必要がある。そこで、セル１２が石英ガラスで形成されガラス管２２がホウ珪酸ガラスで形成されている場合、例えば、紫外線領域の波長のパルスレーザー光４０を用いる。紫外線領域の波長の光は、石英ガラスを透過するが、ホウ珪酸ガラスには僅かに吸収される。これにより、セル１２や保持部材３０に損傷を与えることなく、アンプル２０のガラス管２２を選択的に加工して貫通孔２１を形成することができる。
【０１０９】
なお、レーザー光照射工程では、アンプル２０内からアルカリ金属固体２４が蒸発して流出すればよいので、貫通孔２１の形成に限定されず、例えば、ガラス管２２に亀裂を生じさせてアンプル２０を分断してもよいし、ガラス管２２を破壊してもよい。以上で、本実施形態に係るガスセル１０が完成する。
【０１１０】
本実施形態に係るガスセルの製造方法によれば、配置工程において、コーティング材３２を保持部材３０に充填された状態で取り扱うので、コーティング材３２を容易にリザーバー１６に配置できる。そのため、コーティング材３２単独で取り扱う場合と比べて、配置工程におけるコーティング材３２の取り扱いに起因する工数増を抑えることができる。そして、コーティング材３２の量を所望の量に合わせて容易に調整できるとともに、セル１２に配置するコーティング材３２の量のばらつきを抑えることができる。
【０１１１】
また、封止工程においては、保持部材３０をリザーバー１６内の安定位置に配置することにより、保持部材３０が開口部１８からセル１２外へ出てしまうことを抑止できる。これにより、品質（感度、計測精度等）の低下や個体間でのばらつきを抑えて、ガスセル１０を安定的に製造することができる。
【０１１２】
（第２の実施形態）
第２の実施形態では、第１の実施形態に対して、ガスセルにおけるリザーバーの構成が異なる点以外はほぼ同じである。ここでは、第２の実施形態に係るガスセルの構成について説明する。
【０１１３】
＜ガスセル＞
第２の実施形態に係るガスセルの構成を、図２１および図２２を参照して説明する。図２１は、第２の実施形態に係るガスセルの構成を示す平断面図である。図２２は、図２１に示すリザーバーの部分を拡大して示す図である。ここでは、第１の実施形態との相違点を説明する。
【０１１４】
図２１に示すように、第２の実施形態に係るガスセル１０Ａのセル１２Ａは、主室１４とリザーバー１６Ａとを有している。第２の実施形態に係るセル１２Ａは、第１の実施形態に係るセル１２に対して、リザーバー１６Ａの平面形状が異なっている。第２の実施形態に係るリザーバー１６Ａの平面形状は、角が丸い矩形状である。より具体的には、図２２に示すように、リザーバー１６Ａの長辺１６ｆと短辺１６ｅ，１６ｇとの角部、および、長辺１６ｈと短辺１６ｅ，１６ｇとの角部の４つの角部が丸く形成されている。
【０１１５】
図２２に示すように、リザーバー１６Ａの第１方向（Ｘ軸方向）における長さＬ２は、保持部材３０の長さＬ１よりも長い。リザーバー１６Ａの長軸方向の長さ（短辺１６ｅと短辺１６ｇとの距離）はＬ３＋Ｌ４＋Ｌ５であり、保持部材３０の長軸方向の長さＬ１よりも長い。リザーバー１６Ａの短軸方向の長さ（長辺１６ｆと長辺１６ｈとの距離）Ｌ６は、保持部材３０の長軸方向の長さＬ１よりも短い。
【０１１６】
したがって、保持部材３０を連通路１７からリザーバー１６Ａ内に収容し、長辺１６ｆに沿った安定位置に配置できる。なお、長辺１６ｆと短辺１６ｇとの角部が丸くなっているため、第２の実施形態における安定位置は、必ずしも保持部材３０がリザーバー１６Ａの長辺１６ｆに接する位置でなくてもよく、重力方向に対して安定した位置であれば、例えば保持部材３０の他端３０ｃが長辺１６ｆと短辺１６ｇとの間の曲面部に接した位置であってもよい。
【０１１７】
また、短辺１６ｅから連通路１７と接続される部分の短辺１６ｇ側までの距離（Ｌ３＋Ｌ４）は、保持部材３０の長さＬ１よりも短い。そして、短辺１６ｇから連通路１７と接続される部分の短辺１６ｅ側までの距離（Ｌ４＋Ｌ５）は、保持部材３０の長さＬ１よりも短い。したがって、リザーバー１６内で保持部材３０が安定位置に配置された状態では、保持部材３０が連通路１７を通ってセル１２外へ出てしまうことはない。
【０１１８】
上述したように、第２の実施形態に係るガスセル１０Ａにおいても、第１の実施形態に係るガスセル１０と同様の効果が得られる。また、第２の実施形態に係るガスセル１０Ａの構成によれば、リザーバー１６Ａの平面形状が角が丸い矩形状であるので、リザーバー１６Ａが配置されるガラス板部材１１に切削加工により凹部を形成する場合に、第１の実施形態と比べて、切削加工をより短時間で容易に行うことができる。これにより、ガスセル１０Ａの生産性を向上することが可能となる。
【０１１９】
（第３の実施形態）
＜原子発振器＞
第１の実施形態では、ガスセル１０（またはガスセル１０Ａ）を適用可能な装置として、磁気計測装置１００を説明したが、第３の実施形態では、上記実施形態に係るガスセル１０（またはガスセル１０Ａ）を適用した装置として、原子時計などの原子発振器を説明する。図２３は、第３の実施形態に係る原子発振器の構成を示す概略図である。また、図２４および図２５は、第３の実施形態に係る原子発振器の動作を説明する図である。
【０１２０】
図２３に示す第３の実施形態に係る原子発振器（量子干渉装置）１０１は、量子干渉効果を利用した原子発振器である。図２３に示すように、原子発振器１０１は、上記実施形態に係るガスセル１０（またはガスセル１０Ａ）と、光源７１と、光学部品７２，７３，７４，７５と、光検出部７６と、ヒーター７７と、温度センサー７８と、磁場発生部７９と、制御部８０とを備えている。
【０１２１】
光源７１は、ガスセル１０内のアルカリ金属原子を励起する励起光ＬＬとして、後述する周波数の異なる２種の光（図２４に示す共鳴光ＬＬ１および共鳴光ＬＬ２）を射出する。光源７１は、例えば、垂直共振器面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）などの半導体レーザーなどで構成される。光学部品７２，７３，７４，７５は、それぞれ、光源７１とガスセル１０との間における励起光ＬＬの光路上に設けられ、光源７１側からガスセル１０側へ、光学部品７２（レンズ）、光学部品７３（偏光板）、光学部品７４（減光フィルター）、光学部品７５（λ／４波長板）の順に配置されている。
【０１２２】
光検出部７６は、ガスセル１０内を透過した励起光ＬＬ（共鳴光ＬＬ１，ＬＬ２）の強度を検出する。光検出部７６は、例えば、太陽電池、フォトダイオードなどで構成されており、後述する制御部８０の励起光制御部８２に接続されている。ヒーター７７（加熱部）は、ガスセル１０内のアルカリ金属をガス状に（アルカリ金属ガス１３として）維持するために、ガスセル１０を加熱する。ヒーター７７（加熱部）は、例えば、発熱抵抗体などで構成される。
【０１２３】
温度センサー７８は、ヒーター７７の発熱量を制御するために、ヒーター７７またはガスセル１０の温度を検出する。温度センサー７８は、サーミスター、熱電対などの公知の各種温度センサーで構成される。磁場発生部７９は、ガスセル１０内のアルカリ金属の縮退した複数のエネルギー準位をゼーマン分裂させる磁場を発生させる。ゼーマン分裂により、アルカリ金属の縮退している異なるエネルギー準位間のギャップを拡げて、分解能を向上させることができる。その結果、原子発振器１０１の発振周波数の精度を高めることができる。磁場発生部７９は、例えば、ヘルムホルツコイルやソレノイドコイルなどで構成される。
【０１２４】
制御部８０は、光源７１が射出する励起光ＬＬ（共鳴光ＬＬ１，ＬＬ２）の周波数を制御する励起光制御部８２と、温度センサー７８の検出結果に基づいてヒーター７７への通電を制御する温度制御部８１と、磁場発生部７９から発生する磁場が一定となるように制御する磁場制御部８３とを有する。制御部８０は、例えば、基板上に実装されたＩＣチップに設けられている。
【０１２５】
原子発振器１０１の原理を簡単に説明する。図２４は原子発振器１０１のガスセル１０内におけるアルカリ金属のエネルギー状態を説明する図であり、図２５は原子発振器１０１の光源７１からの２つの光の周波数差と光検出部７６での検出強度との関係を示すグラフである。図２４に示すように、ガスセル１０内に封入されているアルカリ金属（アルカリ金属ガス１３）は、３準位系のエネルギー準位を有しており、エネルギー準位の異なる２つの基底状態（基底状態Ｓ１、基底状態Ｓ２）と、励起状態との３つの状態をとり得る。ここで、基底状態Ｓ１は、基底状態Ｓ２よりも低いエネルギー状態である。
【０１２６】
このようなアルカリ金属ガス１３に対して周波数の異なる２種の共鳴光ＬＬ１，ＬＬ２を照射すると、共鳴光ＬＬ１の周波数ω１と共鳴光ＬＬ２の周波数ω２との差（ω１−ω２）に応じて、共鳴光ＬＬ１，ＬＬ２のアルカリ金属ガス１３における光吸収率（光透過率）が変化する。そして、共鳴光ＬＬ１の周波数ω１と共鳴光ＬＬ２の周波数ω２との差（ω１−ω２）が基底状態Ｓ１と基底状態Ｓ２とのエネルギー差に相当する周波数と一致したとき、基底状態Ｓ１，Ｓ２から励起状態への励起がそれぞれ停止する。
【０１２７】
このとき、共鳴光ＬＬ１，ＬＬ２は、いずれも、アルカリ金属ガス１３に吸収されずに透過する。このような現象をＣＰＴ現象または電磁誘起透明化（ＥＩＴ：Electromagnetically Induced Transparency）現象と呼ぶ。ＥＩＴ現象に伴って発生する急峻な信号であるＥＩＴ信号を光検出部７６で検出し、そのＥＩＴ信号を基準信号として用いる。ＥＩＴ信号は、短期周波数安定度を高める観点から、線幅（半値幅）が小さく、かつ、強度が高いことが好ましい。
【０１２８】
光源７１は、ガスセル１０に向けて、上述したような周波数の異なる２種の光（共鳴光ＬＬ１および共鳴光ＬＬ２）を射出する。ここで、例えば、共鳴光ＬＬ１の周波数ω１を固定し、共鳴光ＬＬ２の周波数ω２を変化させていくと、共鳴光ＬＬ１の周波数ω１と共鳴光ＬＬ２の周波数ω２との差（ω１−ω２）が基底状態Ｓ１と基底状態Ｓ２とのエネルギー差に相当する周波数ω０に一致したとき、光検出部７６の検出強度は、図２５に示すように急峻に上昇する。
【０１２９】
このような急峻な信号をＥＩＴ信号と呼ぶ。このＥＩＴ信号は、アルカリ金属の種類によって決まった固有値をもっている。本実施形態では、線幅が小さく高品質かつ大きなＥＩＴ信号が得られる。したがって、このようなＥＩＴ信号を基準として用いることにより、高精度な原子発振器１０１を実現することができる。
【０１３０】
原子発振器１０１に用いられるガスセル１０には小型で長寿命であり、かつ、精度が高いことが要求されるが、上記実施形態のガスセルの構成によれば、小型で長寿命で高精度のガスセル１０を安定的に製造できるので、小型で精度が高く長寿命の原子発振器１０１を提供できる。
【０１３１】
上記実施形態は、あくまでも本発明の一態様を示すものであり、本発明の範囲内で任意に変形および応用が可能である。変形例としては、例えば、以下のようなものが考えられる。
【０１３２】
（変形例１）
第１の実施形態に係るガスセル１０では、セル１２のリザーバー１６の平面形状が矩形であって、リザーバー１６の長軸方向（第２方向）と連通路１７の延在方向（第１方向）とが斜めに交差する構成であったが、本発明はこのような構成に限定されない。図２６は、変形例１に係るガスセルの構成を示す平断面図である。図２６に示す変形例１に係るガスセル１０Ｂのセル１２Ｂのように、リザーバー１６Ｂの平面形状が矩形であって、その長軸方向（長辺１６ｂ，１６ｄに沿った方向）が連通路１７の延在方向と直交していてもよい。
【０１３３】
保持部材３０とアンプル２０とは、リザーバー１６Ｂ内の第１端部（短辺１６ａ）と第２端部（短辺１６ｃ）との間に、連通路１７が接続された長辺１６ｂに沿って配置される。なお、変形例１に係るリザーバー１６Ｂでは、短軸方向（短辺１６ａ，１６ｃに沿った方向）が連通路１７の延在方向（第１方向）と同じである。したがって、短軸方向の長さ（短辺１６ａ，１６ｃの長さ）、すなわち、第１方向におけるリザーバー１６Ｂの内部空間の長さＬ２は、保持部材の長さＬ１よりも長い。
【０１３４】
（変形例２）
第１の実施形態に係るガスセル１０ではセル１２のリザーバー１６の平面形状が矩形であり、第２の実施形態に係るガスセル１０Ａではセル１２Ａのリザーバー１６Ａの平面形状が角が丸い矩形であったが、本発明はこのような構成に限定されない。図２７は、変形例２に係るガスセルの構成を示す平断面図である。図２７に示すガスセル１０Ｃのセル１２Ｃのように、リザーバー１６Ｃの平面形状が楕円形であってもよい。
【０１３５】
図２７に示すガスセル１０Ｃでは、リザーバー１６Ｃの楕円形の長軸方向（第１端部１６ｊと第２端部１６ｋとを結ぶ方向）が連通路１７の延在方向と直交している。リザーバー１６Ｃの短軸方向は、長軸方向と直交する方向であり、連通路１７の延在方向（第１方向）と同じである。したがって、リザーバー１６Ｃの短軸方向の長さ、すなわち、第１方向におけるリザーバー１６Ｃの内部空間の長さＬ２は、保持部材の長さＬ１よりも長い。
【０１３６】
保持部材３０とアンプル２０とは、リザーバー１６Ｃ内の第１端部１６ｊと第２端部１６ｋとの間の連通路１７が接続された側に、楕円形の長軸方向に沿って配置される。なお、楕円形のリザーバー１６Ｃの長軸方向が連通路１７の延在方向と斜めに交差していてもよい。
【０１３７】
（変形例３）
また、図２８は、変形例３に係るガスセルの構成を示す平断面図である。図２８に示すガスセル１０Ｄのセル１２Ｄのように、リザーバー１６Ｄの平面形状が略三角形であってもよい。図２８に示すガスセル１０Ｄでは、連通路１７が接続された辺１６ｍが連通路１７の延在方向（第１方向）と斜めに交差している。第１方向におけるリザーバー１６Ｄの内部空間の長さＬ２は、保持部材の長さＬ１よりも長い。保持部材３０とアンプル２０とは、リザーバー１６Ｄ内の辺１６ｍの第１端部（角部１６ｎ）と第２端部（角部１６ｐ）との間に、辺１６ｍに沿って配置される。
【０１３８】
（変形例４）
上記実施形態および変形例に係るガスセル１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄは、セル１２の内部にアルカリ金属ガス１３を発生させる手段としてアンプル２０を用いていたが、本発明はこのような構成に限定されない。例えば、アルカリ金属ガス１３を発生させる手段として、アルカリ金属化合物と吸着剤とを含み、円筒形、直方体、球体などの形状を有するピルを用いることとしてもよい。
【０１３９】
図示を省略するが、このようなピルに、赤色から赤外線領域の波長の連続発振レーザー光を照射すると、アルカリ金属化合物が活性化されることでアルカリ金属が生成され、その際に放出される不純物や不純ガスは吸着剤に吸着される。アルカリ金属化合物としては、アルカリ金属としてセシウムを用いる場合、例えば、モリブデン酸セシウム、塩化セシウムなどのセシウム化合物を用いることができる。吸着剤としては、例えば、ジルコニウム粉末、アルミニウムなどを用いることができる。
【符号の説明】
【０１４０】
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，６０…ガスセル、１２，１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ，６２…セル、１３…アルカリ金属ガス（アルカリ金属のガス）、１４…主室（第１室）、１５…連通路（第１連通路）、１６…リザーバー（第２室）、１６ａ…短辺（第１端部）、１６ｃ…短辺（第２端部）、１７…連通路（第２連通路）、１８…開口部、１９…封止部材、２０…アンプル（アルカリ金属を含む固形物）、３０…保持部材、３０ａ…一端、３０ｃ…他端、３２…コーティング材、４０…パルスレーザー光（レーザー光）、１００…磁気計測装置、１０１…原子発振器。
【図１】
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【図２】
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【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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