(57)【要約】【課題】光の反射を効果的に抑えて、高感度かつ高精度で測定できるガスセル、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は、壁１１で構成されたセル１２と、壁１１の内側の面１１２，１１３に設けられたフッ化マグネシウムを含む反射防止膜５０ａと、反射防止膜５０ａの表面を覆うコーティング層３２と、セル１２に封入されたアルカリ金属ガス１３と、を備えたことを特徴とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
壁で構成された閉容器と、
前記壁の内側の面に設けられたフッ化マグネシウムを含む反射防止膜と、
前記反射防止膜の表面を覆う鎖式飽和炭化水素と、
前記閉容器に封入されたアルカリ金属ガスと、
を備えたことを特徴とするガスセル。
【請求項２】
請求項１に記載のガスセルであって、
前記閉容器に入射する光の波長をλとし、前記鎖式飽和炭化水素の光学膜厚をｎｄcとしたとき、前記フッ化マグネシウムの係数Ａは数式１で表され、前記フッ化マグネシウムの光学膜厚ｎｄfは数式２で表されることを特徴とするガスセル。
Ａ＝−１．１０６７ｎｄc＋０．２４８８・・・（１）
ｎｄf＝０．２５ｑλ−（０．２５−Ａ）λ・・・（２）
ただし、数式２において、ｑは奇数（１，３，５・・・）である。
【請求項３】
請求項１または２に記載のガスセルであって、
前記反射防止膜は、前記壁の外側の面にも設けられていることを特徴とするガスセル。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載のガスセルであって、
前記反射防止膜は、誘電体単層膜であることを特徴とするガスセル。
【請求項５】
請求項１から３のいずれか一項に記載のガスセルであって、
前記反射防止膜は、誘電体多層膜であることを特徴とするガスセル。
【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を備えたことを特徴とする磁気計測装置。
【請求項７】
請求項１から５のいずれか一項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、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、閉容器（セル）の壁の内側の面を鎖式飽和炭化水素（パラフィン等）でコーティングし、内部にアルカリ金属ガスを充満させたガスセルの構成が開示されている。コーティング材料の層（以下では、コーティング層という）は、アルカリ金属原子がセルの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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−７７２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、照射された直線偏光がガスセルを透過する際に、ガスセルの壁の表面で光の反射が起きるという課題がある。光の反射によりガスセルを透過する光に損失が生じると、磁場の測定における信号成分が低下する。また、反射された光は迷光となり、磁場の測定におけるノイズ成分となる。その結果、磁場の測定における感度の低下や測定精度の低下を招いてしまう。したがって、セルの壁の表面での反射を効果的に抑えて、高感度かつ高精度で測定できるガスセルが求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
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。
【０００６】
［適用例１］本適用例に係るガスセルは、壁で構成された閉容器と、前記壁の内側の面に設けられたフッ化マグネシウムを含む反射防止膜と、前記反射防止膜の表面を覆う鎖式飽和炭化水素と、前記閉容器に封入されたアルカリ金属ガスと、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
本適用例の構成によれば、閉容器を構成する壁の内側の面にフッ化マグネシウムを含む反射防止膜が設けられているので、光が閉容器を透過する際に、入射側の壁の内側の面と射出側の壁の内側の面とにおける光の反射が抑えられる。また、反射防止膜の表面が鎖式飽和炭化水素からなるコーティング層で覆われているので、閉容器に封入されたアルカリ金属原子が閉容器の壁に衝突したときの挙動の変化を抑制または低減できる。これにより、閉容器の内側の面にコーティング層を有するガスセルにおいて、光の反射に起因する感度の低下や測定精度の低下を抑えることができる。
【０００８】
［適用例２］上記適用例に係るガスセルであって、前記閉容器に入射する光の波長をλとし、前記鎖式飽和炭化水素の光学膜厚をｎｄcとしたとき、前記フッ化マグネシウムの係数Ａは数式１で表され、前記フッ化マグネシウムの光学膜厚ｎｄfは数式２で表されることが好ましい。
Ａ＝−１．１０６７ｎｄc＋０．２４８８・・・（１）
ｎｄf＝０．２５ｑλ−（０．２５−Ａ）λ・・・（２）
ただし、数式２において、ｑは奇数（１，３，５・・・）である。
【０００９】
本適用例の構成によれば、数式１および数式２を用いて、反射防止膜の表面がコーティング層で覆われた構成において、コーティング層の光学膜厚ｎｄcに対応して反射を効果的に抑えるために適したフッ化マグネシウムの膜の光学膜厚を算出することができる。
【００１０】
［適用例３］上記適用例に係るガスセルであって、前記反射防止膜は、前記壁の外側の面にも設けられていることが好ましい。
【００１１】
本適用例の構成によれば、閉容器を構成する壁の外側の面にも反射防止膜が設けられているので、光が閉容器を透過する際に、入射側の壁の内側の面と射出側の壁の内側の面とに加えて、入射側の壁の外側の面と射出側の壁の外側の面とにおける光の反射も抑えられる。これにより、ガスセルにおいて、光の反射に起因する感度の低下や測定精度の低下をより効果的に抑えることができる。
【００１２】
［適用例４］上記適用例に係るガスセルであって、前記反射防止膜は、誘電体単層膜であってもよい。
【００１３】
本適用例の構成によれば、反射防止膜が誘電体単層膜であるので、誘電体多層膜の場合よりも反射防止膜を容易に形成できる。
【００１４】
［適用例５］上記適用例に係るガスセルであって、前記反射防止膜は、誘電体多層膜であってもよい。
【００１５】
本適用例の構成によれば、反射防止膜が誘電体多層膜であるので、誘電体単層膜の場合よりも反射率を低下させることが可能となる。
【００１６】
［適用例６］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。
【００１７】
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提供できる。
【００１８】
［適用例７］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。
【００１９】
本適用例の構成によれば、高精度な原子発振器を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【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】第１の実施形態に係るアンプルの長手方向に沿った断面図。
【図５】図４のＢ−Ｂ’線に沿った断面図。
【図６】コーティング層の光学膜厚と反射率が低減するＭｇＦ2の係数との関係を表すグラフ。
【図７】ＭｇＦ2の光学膜厚ｎｄfと反射率との関係を表すグラフ。
【図８】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９】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１０】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１１】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２の実施形態に係る原子発振器の構成を示す概略図。
【図１７】第２の実施形態に係る原子発振器の動作を説明する図。
【図１８】第２の実施形態に係る原子発振器の動作を説明する図。
【図１９】従来の反射防止膜を備えていないガスセルの一例を示す平断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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。
【００２２】
（第１の実施形態）
＜磁気計測装置＞
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。
【００２３】
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。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。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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
続いて、第１の実施形態に係るガスセルおよびガスセルに用いられるアンプルの構成について、図２から図５を参照して説明する。
【００３２】
＜ガスセル＞
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３は、図２のＡ−Ａ’線に沿った平断面図である。図２および図３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（後述する主室１４とリザーバー１６とが並ぶ方向）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３における右側を＋Ｙ方向とする。
【００３３】
図２に示すように、第１の実施形態に係るガスセル１０は、閉容器としてのセル１２とリッド１９とを備えている。セル１２は、壁１１で構成された内部に空隙を有する箱（セル）である。壁１１は、例えば、石英ガラスなどからなるガラス板部材である。壁１１（ガラス板部材）の厚さは、１ｍｍ〜５ｍｍであり、例えば、１．５ｍｍ程度である。
【００３４】
セル１２は、内部の空隙として、主室１４と、Ｘ軸方向を長手方向とするリザーバー１６とを有している。主室１４とリザーバー１６とは、Ｘ軸方向に沿って並ぶように配置されており、連通孔１５を介して連通している。連通孔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。図示しないが、連通孔１５をＸ軸方向に沿って見た形状は、例えば円形状である。連通孔１５の内径は、例えば、０．４ｍｍ〜１ｍｍ程度である。
【００３５】
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。
【００３６】
リザーバー１６内には、アンプル２０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、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。アンプル２０の構成については後述する。
【００３７】
セル１２の壁１１の内側には、膜状のコーティング層３２が配置されている。コーティング層３２は、アルカリ金属原子がセル１２（主室１４）の壁１１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。コーティング層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。パラフィンの一例として、例えば、化学式（ＣＨ3（ＣＨ2）36ＣＨ3）で示されるオクタトリアコンタンを用いることができる。
【００３８】
リザーバー１６の長手方向における主室１４および連通孔１５の反対側（−Ｘ方向側）には、開口部１８が設けられている。開口部１８をＸ軸方向に沿って見た形状は、例えば円形状である。開口部１８の内径は、例えば、０．４ｍｍ〜１．５ｍｍ程度である。開口部１８は、封止部材３０を介してセル１２に接合されたリッド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。
【００３９】
図３では、セル１２の長手方向が図３における上下方向に沿うように図示している。図３に示すように、主室１４の側部（Ｘ−Ｚ平面に沿った部分）の壁１１の内側の面１１２および面１１３には、反射防止膜５０ａが設けられている。反射防止膜５０ａの表面は、コーティング層３２に覆われている。また、主室１４の側部の壁１１の外側の面１１１および面１１４には、反射防止膜５０ｂが設けられている。
【００４０】
磁気計測装置１００（図１参照）において、レーザービームＬｂは、図３におけるＹ軸方向に沿って、−Ｙ方向側から＋Ｙ方向側へ照射される。レーザービームＬｂの照射方向から見ると、レーザービームＬｂは、主室１４の側部の壁１１の略中央部に照射されて（図２参照）、主室１４内を透過する。レーザービームＬｂは、−Ｙ方向側の壁１１の外側の面１１１に略垂直に入射し、面１１１から内側の面１１２を透過して主室１４内に入射し、主室１４内を透過し、＋Ｙ方向側の壁１１の内側の面１１３から外側の面１１４を透過して、主室１４外へ射出される。
【００４１】
このとき、レーザービームＬｂは、−Ｙ方向側の壁１１において、外側の面１１１に設けられた反射防止膜５０ｂを透過し、内側の面１１２に設けられた反射防止膜５０ａを透過する。そして、レーザービームＬｂは、＋Ｙ方向側の壁１１において、内側の面１１３に設けられた反射防止膜５０ａを透過し、外側の面１１４に設けられた反射防止膜５０ｂを透過する。
【００４２】
ここで、ガスセル１０が備える反射防止膜（反射防止膜５０ａおよび反射防止膜５０ｂ）の効果について、従来の反射防止膜を備えていないガスセルと比較して説明する。図１９は、従来の反射防止膜を備えていないガスセルの一例を示す平断面図である。図１９に示すガスセル９０は、反射防止膜（反射防止膜５０ａおよび反射防止膜５０ｂ）を備えていない点以外は、第１の実施形態に係るガスセル１０と同じ構成を有している。
【００４３】
ガスセル９０にレーザービームＬｂが照射されると、−Ｙ方向側の壁１１の外側の面１１１において反射が起きる。そして、−Ｙ方向側の壁１１の内側の面１１２、＋Ｙ方向側の壁１１の内側の面１１３および外側の面１１４でも同様の反射が起きる。壁１１の各面における反射によるレーザービームＬｂの光損失は４％程度である。したがって、レーザービームＬｂが主室の４つの面を透過することにより、レーザービームＬｂの光損失は１５％程度となる。この結果、ガスセル９０から射出されるレーザービームＬｂの光量は、ガスセル９０に入射するレーザービームＬｂの光量の８５％程度に低下してしまう。
【００４４】
このような反射によりガスセル９０を透過するレーザービームＬｂに損失が生じると、磁気計測装置１００での磁場の測定における信号成分が低下する。また、レーザービームＬｂが反射された反射光は迷光となり、磁場の測定におけるノイズ成分となる。その結果、従来のガスセル９０では、磁場の測定における感度の低下や測定精度の低下を招いてしまう。
【００４５】
これに対して、第１の実施形態に係るガスセル１０は、主室１４の壁１１に反射防止膜（反射防止膜５０ａおよび反射防止膜５０ｂ）を備えているので、レーザービームＬｂがガスセル１０を透過する際に、入射側の壁１１の外側の面１１１および内側の面１１２と、射出側の壁１１の内側の面１１３および外側の面１１４とにおける光の反射が抑えられる。これにより、レーザービームＬｂの反射に起因する感度の低下や測定精度の低下を抑えることができる。反射防止膜（反射防止膜５０ａおよび反射防止膜５０ｂ）の構成とその効果については後で詳述する。
【００４６】
なお、上述の構成では、反射防止膜５０ａおよび反射防止膜５０ｂが、壁１１の面１１１，１１２，１１３，１１４の全面に形成されていたが、反射防止膜５０ａおよび反射防止膜５０ｂが、壁１１の面１１１，１１２，１１３，１１４における中央部の、レーザービームＬｂが透過する領域（図２参照）のみに設けられていてもよい。
【００４７】
また、上述の構成では、主室１４の壁１１の内側の面１１２および面１１３に反射防止膜５０ａを備え、外側の面１１１および面１１４に反射防止膜５０ｂを備えていたが、ガスセルが外側の面１１１および面１１４に反射防止膜５０ｂを備えていない構成としてもよい。このような構成の場合、第１の実施形態に係るガスセル１０よりも反射防止効果は低下するが、反射防止膜を備えていないガスセル９０と比べて、感度の低下や測定精度の低下を抑えることができる。
【００４８】
＜アンプル＞
図４は、第１の実施形態に係るアンプルの長手方向に沿った断面図である。図５は、図４のＢ−Ｂ’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、長手方向を有している。図４には、アンプル２０を、その長手方向が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。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。
【００４９】
ガラス管２２は、一方向（図４ではＸ軸方向）に沿って延在しており、そ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。ガラス管２２の中空状の内部には、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、ナトリウムを用いることができる。
【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。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）。
【００５１】
図５に、アンプル２０の長手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φは、０．３ｍｍ≦φ≦１．２ｍｍである。ガラス管２２の肉厚ｔは、０．１ｍｍ≦ｔ≦０．５ｍｍであり、概ね外径φの２０％程度であることが好ましい。ガラス管２２の肉厚ｔ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ｔ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。
【００５２】
＜反射防止膜＞
次に、第１の実施形態に係る反射防止膜の構成を説明する。第１の実施形態に係る反射防止膜５０ａおよび反射防止膜５０ｂは、誘電体の薄膜（以下では、誘電体膜という）からなる。セル１２を構成する壁１１の表面に、反射防止膜５０ａおよび反射防止膜５０ｂとして、誘電体膜を形成することにより、壁１１の表面における光の反射を抑えることができる。
【００５３】
一般に、誘電体膜の屈折率ｎを壁１１（ガラス板部材）の屈折率ｎmの平方根の値とし、光学膜厚ｎｄを入射する光の波長λの１／４とすると、入射する光の反射を最も低減できることが知られている。すなわち、誘電体膜の振幅条件は数式３で表され、位相条件は数式４で表される。
【００５４】
ｎ＝√ｎm・・・（３）
【００５５】
ｎｄ＝０．２５ｑλ・・・（４）
ただし、数式４において、ｑは奇数（１，３，５・・・）であり、ｄは誘電体膜の膜厚である。
【００５６】
誘電体膜を構成する誘電体としては、例えば、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ2）を好適に用いることができる。反射防止膜として、例えば、ＭｇＦ2の単層膜を石英ガラスからなる壁１１の表面に形成する場合を想定する。石英ガラスの屈折率を１．４５、ＭｇＦ2の屈折率を１．３８、空気の屈折率を１．００とし、ＭｇＦ2について数式４においてｎｄf＝０．２５λ（すなわち、ｑ＝１）として、フレネル係数を計算して反射防止膜の概略の反射率を求めると、反射率は１．８％程度となる。したがって、反射防止膜をＭｇＦ2の単層膜で構成する場合、反射率を２％以下に低減できる。
【００５７】
このように、ＭｇＦ2の単層膜でも反射率の低減効果が得られるが、本実施形態では、反射防止膜５０ａおよび反射防止膜５０ｂとして、反射率をより低減することが可能な構成を考える。例えば、反射防止膜を、屈折率が低い誘電体膜と屈折率が高い誘電体膜とを重ね合せた多層膜（誘電体膜の積層構造）で構成することで、干渉効果により反射率をさらに低減することが可能である。
【００５８】
反射防止膜として、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ2）の３層からなる多層膜を石英ガラスからなる壁１１の表面に形成する場合を想定する。壁１１の表面に、下層側からＡｌ2Ｏ3をｎｄa＝０．２５λ、ＺｒＯ2をｎｄz＝０．５λ、ＭｇＦ2をｎｄf＝０．２５λで順に積層して形成する場合、反射率は０．３％程度となる。また、３層の多層膜を下層側からＡｌ2Ｏ3をｎｄa＝０．２５λ、ＺｒＯ2をｎｄz＝０．２５λ、ＭｇＦ2をｎｄf＝０．２５λで順に積層して形成する場合、反射率は０．５％程度となる。
【００５９】
このように、反射防止膜を誘電体の多層膜で構成すれば、上述の単層膜で構成する場合と比べて、反射率をゼロに近い値まで低減できる。したがって、本実施形態に係る反射防止膜５０ａおよび反射防止膜５０ｂとして、上述したＡｌ2Ｏ3、ＺｒＯ2、ＭｇＦ2の３層の膜が積層された誘電体多層膜を採用する。壁１１の外側の面１１１および面１１４に配置される反射防止膜５０ｂには、上述の構成の誘電体多層膜をそのまま適用できる。
【００６０】
一方、壁１１の内側の面１１２および面１１３に配置される反射防止膜５０ａは、コーティング層３２に覆われる。コーティング層３２の材料（例えば、オクタトリアコンタン）の屈折率は、石英ガラスとほぼ同じであり、ＭｇＦ2の屈折率よりも高い。そのため、上述の構成の誘電体多層膜の表面にコーティング層３２を形成すると、反射率が高くなって反射防止効果が低下してしまう。以下に、コーティング層３２で覆われる反射防止膜５０ａに適した誘電体多層膜の構成を検討する。
【００６１】
反射防止膜５０ａの表面にコーティング層３２が配置されることで、透過する光の光路長が変わる。そこで、コーティング層３２が配置されることに伴い、誘電体多層膜（Ａｌ2Ｏ3、ＺｒＯ2、ＭｇＦ2の積層膜）のうちのいずれかの誘電体膜の光学膜厚を変化させて、反射率を低減する。ここでは、ＭｇＦ2の光学膜厚を変化させることとする。図６は、コーティング層の光学膜厚と反射率が低減するＭｇＦ2の係数との関係を表すグラフである。図６において、横軸はコーティング層３２の光学膜厚ｎｄcであり、縦軸はコーティング層３２の各光学膜厚において反射率が低減するＭｇＦ2の係数Ａである。
【００６２】
図６より、コーティング層の光学膜厚ｎｄcをパラメーターとしたとき、反射率が低減するＭｇＦ2の係数Ａは数式５に示す近似式で表される。
【００６３】
Ａ＝−１．１０６７ｎｄc＋０．２４８８・・・（５）
【００６４】
数式５より、コーティング層３２の光学膜厚ｎｄcを０．０８１λとすると、ＭｇＦ2の係数Ａは０．１５９となる。
【００６５】
続いて、反射率が低減するＭｇＦ2の光学膜厚ｎｄfを求める。反射率が低減するＭｇＦ2の光学膜厚ｎｄfは、数式６で表すことができる。
【００６６】
ｎｄf＝０．２５ｑλ−（０．２５−Ａ）λ
＝０．２５ｑλ−（０．２５−０．１５９）λ
＝０．２５ｑλ−０．０９１λ・・・（６）
ただし、数式６において、λは入射する光の波長であり、ｑは奇数（１，３，５・・・）である。ＭｇＦ2の係数Ａは、数式５より０．１５９とする。
【００６７】
図７は、ＭｇＦ2の光学膜厚ｎｄfと反射率との関係を表すグラフである。図７において、横軸はＭｇＦ2の光学膜厚ｎｄfであり、縦軸は反射率（％）である。反射率は、Ａｌ2Ｏ3、ＺｒＯ2、ＭｇＦ2の光学膜厚ｎｄからフレネル係数を計算して求めている。図７に示すように、ＭｇＦ2の光学膜厚ｎｄfが変化すると、ＭｇＦ2膜の反射率は周期的に変化する。反射率の最小値は０．２％程度となる。したがって、コーティング層３２で覆われた場合でも反射率をゼロに近い値まで低減できる。
【００６８】
図７より、ｑの値により、ＭｇＦ2の反射率が最少となるＭｇＦ2の光学膜厚ｎｄfも周期的に表れる。例えば、ｑの値が１のとき、ＭｇＦ2の光学膜厚ｎｄfの最適値、すなわち、反射率が最小値となるＭｇＦ2の光学膜厚ｎｄfは０．１５９λとなる。また、図７より、ＭｇＦ2の光学膜厚ｎｄfは、最適値（例えば、ｑの値が１のときの０．１５９λ）に対して±０．０５４λの範囲にあることが好ましく、±０．０３６λの範囲にあることがより好ましい。ＭｇＦ2の光学膜厚ｎｄfが最適値に対して±０．０５４λの範囲にあると反射率は２％以下となり、最適値に対して±０．０３６λの範囲にあると反射率は１％以下となる。
【００６９】
以上より、コーティング層３２で覆われる反射防止膜５０ａとしては、壁１１の表面に、下層側からＡｌ2Ｏ3をｎｄa＝０．２５λ、ＺｒＯ2をｎｄz＝０．５λ、ＭｇＦ2をｎｄf＝０．１５９λで順に積層して形成し、その表面にコーティング層３２をｎｄc＝０．０８１λで形成すると、反射率をゼロに近い値（０．２％程度）まで低減することができる。
【００７０】
なお、上述の例では、ｑの値を１として説明したが、ｑの値は奇数であり、１に限定されない。したがって、反射率が最小値となるＭｇＦ2の光学膜厚ｎｄfは０．１５９λに限定されない。
【００７１】
また、上述の例では、ＭｇＦ2の膜厚を変化させることしたが、ＭｇＦ2以外の誘電体膜の光学膜厚を変化させてもよい。例えば、Ａｌ2Ｏ3の光学膜厚を変化させる場合は、反射防止膜５０ａとして、壁１１の表面に、下層側からＡｌ2Ｏ3をｎｄa＝０．１０λ、ＺｒＯ2をｎｄz＝０．５λ、ＭｇＦ2をｎｄf＝０．２５λで順に積層して形成し、その表面にコーティング層３２をｎｄc＝０．０８１λで形成すると、反射率をゼロに近い値（０．５％程度）まで低減することができる。
【００７２】
＜ガスセルの製造方法＞
次に、図８から図１５を参照して、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８から図１５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。図８から図１５のうち、図９および図１１は図３に対応する平断面図であり、それ以外は図２に対応する側断面図である。
【００７３】
図８および図９に示す工程では、セル１２を組み立てる。セル１２は、例えば、石英ガラスからなるガラス板部材を壁１１として組み合わせることで構成される。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１１に対応するガラス板部材を準備する。そして、これらのガラス板部材（壁）１１を組み立て、ガラス板部材（壁）１１同士を接着剤または溶着により接合して、図８および図９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。
【００７４】
図９に示すように、主室１４の側部の壁１１となるガラス板部材の内側の面１１２および面１１３に、予め反射防止膜５０ａを形成しておく。また、主室１４の側部の壁１１となるガラス板部材の外側の面１１１および面１１４に、予め反射防止膜５０ｂを形成しておく。反射防止膜５０ａおよび反射防止膜５０ｂは、例えば、真空蒸着法やスパッター法を用いて形成できる。なお、図８および図９に示す段階では、コーティング層３２は形成されていない。また、この段階では、セル１２の開口部１８は開放されている。
【００７５】
続いて、図１０および図１１に示す工程では、セル１２の壁１１の内側にコーティング層３２を形成する。図示を省略するが、組み立てたセル１２内部の脱気を十分に行い、減圧環境下において、セル１２の開口部１８からリザーバー１６内に、例えばニードルなどを用いてコーティング層３２の材料を配置する。そして、開口部１８を仮栓などで仮封止し、セル１２全体を、例えば２００℃程度に加熱する。
【００７６】
これにより、図１０および図１１に示すように、セル１２（主室１４およびリザーバー１６）の壁１１の内側を覆うコーティング層３２が形成される。この結果、図１１に示すように、主室１４の側部の壁１１の内側の面１１２および面１１３において、反射防止膜５０ａがコーティング層３２で覆われる。この他にも、セル１２内を真空に近い状態とし、コーティング層３２の材料を加熱して気相または液相の状態で、開口部１８を介してセル１２に導入してもよい。
【００７７】
続いて、図１２に示す工程では、内面にコーティング層３２が形成されたセル１２のリザーバー１６内にアンプル２０を収納する。アンプル２０は、セル１２のリザーバー１６側に設けられた開口部１８から挿入され、リザーバー１６内に配置される。この段階では、アンプル２０は、図４に示すように、中空状のガラス管２２の内部にアルカリ金属固体２４が充填され密封された状態となっている。
【００７８】
なお、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の中空部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する。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。
【００７９】
続いて、図１３に示す工程では、セル１２内からの排気を十分に行い、主室１４およびリザーバー１６内に不純物が極めて少ない状態で、セル１２を封止する。例えば、真空に近い低圧環境下（理想的には真空中）または不活性気体中において、セル１２の開口部１８を、封止部材３０（低融点ガラスフリット）を用いてリッド１９で封止する。これにより、内部にアンプル２０が収納された状態で、セル１２が密封される。
【００８０】
続いて、図１４に示す工程では、アンプル２０（ガラス管２２）に貫通孔２１を形成する。この工程では、パルスレーザー光４０を、集光レンズ４２で集光して、上方（＋Ｚ方向）側からセル１２を間に介してアンプル２０のガラス管２２に照射する。レーザー光は指向性や収束性に優れているので、ガラス管２２を容易に加工することができる。パルスレーザー光４０を照射することにより、ガラス管２２の上面（表面）から深さ方向（−Ｚ方向）に加工が進む。そして、ガラス管２２に貫通孔２１が形成されると、アンプル２０の中空部がリザーバー１６と連通してアンプル２０の密封が破られる。
【００８１】
図１５に示すように、ガラス管２２に貫通孔２１を形成することにより、アンプル２０内のアルカリ金属固体２４（図４参照）が蒸発し、アルカリ金属ガス１３となってリザーバー１６内に流出する。リザーバー１６内に流出したアルカリ金属ガス１３は、連通孔１５を通ってセル１２の主室１４に流入し拡散する。この結果、セル１２の主室１４内がアルカリ金属ガス１３で満たされる。以上の工程により、ガスセル１０を製造できる。
【００８２】
図１５に示す工程では、セル１２の壁１１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、壁１１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の壁１１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。
【００８３】
なお、この工程では、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。
【００８４】
（第２の実施形態）
＜原子発振器＞
第１の実施形態では、ガスセル１０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２の実施形態では、第１の実施形態に係るガスセル１０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１６は、第２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１７および図１８は、第２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。
【００８５】
図１６に示す第２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１６に示すように、原子発振器１０１は、第１の実施形態に係るガスセル１０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。
【００８６】
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１７に示す共鳴光Ｌ１および共鳴光Ｌ２）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。
【００８７】
光検出部７６は、ガスセル１０内を透過した励起光ＬＬ（共鳴光Ｌ１，Ｌ２）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。
【００８８】
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。
【００８９】
制御部８０は、光源７１が射出する励起光ＬＬ（共鳴光Ｌ１，Ｌ２）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。
【００９０】
原子発振器１０１の原理を簡単に説明する。図１７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１８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１７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。
【００９１】
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Ｌ１，Ｌ２を照射すると、共鳴光Ｌ１の周波数ω１と共鳴光Ｌ２の周波数ω２との差（ω１−ω２）に応じて、共鳴光Ｌ１，Ｌ２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Ｌ１の周波数ω１と共鳴光Ｌ２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。
【００９２】
このとき、共鳴光Ｌ１，Ｌ２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。
【００９３】
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Ｌ１および共鳴光Ｌ２）を射出する。ここで、例えば、共鳴光Ｌ１の周波数ω１を固定し、共鳴光Ｌ２の周波数ω２を変化させていくと、共鳴光Ｌ１の周波数ω１と共鳴光Ｌ２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１８に示すように急峻に上昇する。
【００９４】
このような急峻な信号をＥＩＴ信号と呼ぶ。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。
【００９５】
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。
【００９６】
上述した実施形態は、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。
【００９７】
（変形例１）
第１の実施形態に係るガスセル１０は、反射防止膜５０ａ，５０ｂが設けられる壁１１（ガラス板部材）の材料が石英ガラスである場合を例に説明したが、本発明はこのような形態に限定されない。例えば、壁１１の材料としてホウ珪酸ガラスを用いることとしてもよい。
【００９８】
壁１１の材料としてホウ珪酸ガラスを用いる場合にも、反射防止膜として第１の実施形態と同様の構成の誘電体多層膜を適用できる。例えば、反射防止膜５０ａについて、コーティング層３２による反射率の上昇を抑えるため、ＭｇＦ2の光学膜厚を変化させる構成を適用する。この場合、ホウ珪酸ガラスからなる壁１１の表面に、下層側からＡｌ2Ｏ3をｎｄa＝０．２５λ、ＺｒＯ2をｎｄz＝０．５λ、ＭｇＦ2をｎｄf＝０．１５９λで順に積層して反射防止膜５０ａを形成し、その表面にコーティング層３２をｎｄc＝０．０８１λで形成すると、反射率をほぼゼロ（０．０４％程度）まで低減することができる。
【００９９】
また、反射防止膜５０ａについて、Ａｌ2Ｏ3の光学膜厚を変化させる構成を適用することもできる。この場合、ホウ珪酸ガラスからなる壁１１の表面に、下層側からＡｌ2Ｏ3をｎｄa＝０．１０λ、ＺｒＯ2をｎｄz＝０．５λ、ＭｇＦ2をｎｄf＝０．２５λで順に積層して反射防止膜５０ａを形成し、その表面にコーティング層３２をｎｄc＝０．０８１λで形成すると、反射率をゼロに近い値（０．９％程度）まで低減することができる。したがって、壁１１の材料としてホウ珪酸ガラスを用いる場合においても、第１の実施形態と同様の反射防止効果が得られる。
【０１００】
（変形例２）
また、変形例１と同様に壁１１の材料としてホウ珪酸ガラスを用いる場合であって、反射防止膜５０ａ，５０ｂを構成する誘電体膜として、酸化ケイ素（ＳｉＯ2）の膜をさらに含む構成としてもよい。
【０１０１】
例えば、反射防止膜５０ａがＳｉＯ2の膜をさらに含む場合について、コーティング層３２による反射率の上昇を抑えるため、ＭｇＦ2の光学膜厚を変化させる構成を適用する。この場合、ホウ珪酸ガラスからなる壁１１の表面に、下層側からＳｉＯ2をｎｄs＝０．２５λ、Ａｌ2Ｏ3をｎｄa＝０．２５λ、ＺｒＯ2をｎｄz＝０．５λ、ＭｇＦ2をｎｄf＝０．１５９λで順に積層して反射防止膜５０ａを形成し、その表面にコーティング層３２をｎｄc＝０．０８１λで形成すると、反射率をゼロに近い値（０．５％程度）まで低減することができる。
【０１０２】
また、反射防止膜５０ａがＳｉＯ2の膜をさらに含む場合について、Ａｌ2Ｏ3の光学膜厚を変化させる構成を適用することもできる。この場合、ホウ珪酸ガラスからなる壁１１の表面に、下層側からＳｉＯ2をｎｄs＝０．２５λ、Ａｌ2Ｏ3をｎｄa＝０．１０λ、ＺｒＯ2をｎｄz＝０．５λ、ＭｇＦ2をｎｄf＝０．２５λで順に積層して反射防止膜５０ａを形成し、その表面にコーティング層３２をｎｄc＝０．０８１λで形成すると、反射率をゼロに近い値（０．２％程度）まで低減することができる。
【０１０３】
（変形例３）
第１の実施形態、変形例１、および変形例２では、反射防止膜５０ａがコーティング層３２で覆われることによる反射率の上昇を抑えるため、ＭｇＦ2またはＡｌ2Ｏ3のいずれかの誘電体膜の光学膜厚を変化させる場合を例に説明したが、本発明はこのような形態に限定されない。ＭｇＦ2およびＡｌ2Ｏ3の双方の誘電体膜の光学膜厚を変化させるようにしてもよい。また、ＭｇＦ2およびＡｌ2Ｏ3以外の誘電体膜の光学膜厚を変化させるようにしてもよい。
【０１０４】
（変形例４）
第１の実施形態に係るガスセル１０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。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。
【０１０５】
（変形例５）
上記実施形態に係るガスセル１０は、セル１２の内部にコーティング層３２を形成する際に、セル１２の開口部１８からリザーバー１６内にコーティング層３２の材料を配置することとしたが、本発明はこのような構成に限定されない。例えば、コーティング層３２の材料を管状部材に充填し、この管状部材をセル１２の開口部１８からリザーバー１６内に配置し、アンプル２０もリザーバー１６内に配置してリッド１９で開口部１８を封止した後に、セル１２全体を加熱するようにしてもよい。なお、このようにした場合には、セル１２の内部にコーティング層３２が形成された後、コーティング層３２の材料が充填されていた管状部材がリザーバー１６内に残留する。
【符号の説明】
【０１０６】
１０，９０…ガスセル、１１…壁、１２…セル（閉容器）、１３…アルカリ金属ガス、３２…コーティング層（鎖式飽和炭化水素）、５０ａ…反射防止膜、５０ｂ…反射防止膜、１００…磁気計測装置、１０１…原子発振器、１１１，１１４…外側の面、１１２，１１３…内側の面。
【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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