(57)【要約】【課題】セルの内壁に形成するコーティング材料の膜厚のムラや偏りを抑え、感度や計測精度が高いガスセル、磁気計測装置、ガスセルの製造方法、および磁気計測装置の製造方法を提供する。【解決手段】ガスセル１０は、内壁にコーティング材料膜３０が形成された主室１４と、主室１４と長手方向に沿って並ぶように配置され主室１４と接続されたリザーバー１６と、主室１４のリザーバー１６側から、リザーバー１６に沿ってＸ軸方向に延在する補強部１２ａと、リザーバー１６の主室１４とは反対側に設けられた開口部１８とを有するセル１２と、開口部１８を塞ぐ封止部１９と、主室１４に封入されたアルカリ金属ガス１３とを備え、補強部１２ａには孔４０が形成されていることを特徴とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内壁にコーティング材が形成された第１室と、
前記第１室と第１方向に沿って並ぶように配置され前記第１室と接続された第２室と、
前記第１室の前記第２室側から、前記第２室に沿って前記第１方向に延在する補強部と、
前記第２室の前記第１室とは反対側に設けられた開口部と、を有するセルと、
前記開口部を塞ぐ封止部と、
前記第１室に封入されたアルカリ金属のガスと、を備え、
前記補強部には、孔または溝が形成されている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、
前記孔または溝は、前記第１方向に沿って延在することを特徴とするガスセル。
【請求項３】
請求項１または２に記載のガスセルであって、
前記第２室は長手方向を有し、前記長手方向は前記第１方向であ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、
複数の前記孔または溝を有し、
前記複数の孔または溝は、互いに接続されていることを特徴とするガスセル。
【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を含むことを特徴とする磁気計測装置。
【請求項６】
第１室と、
前記第１室と第１方向に沿って並ぶように配置され前記第１室と接続された第２室と、
前記第１室の前記第２室側、かつ、前記第２室の前記第１方向と交差する側に配置され、孔または溝が形成された補強部と、
前記第２室の前記第１室とは反対側に設けられた開口部と、を有するセルを準備する工程と、
前記開口部から前記第１室の内部にコーティング材料を導入する工程と、
前記開口部を封止部で封止する封止工程と、
前記セルを加熱した後冷却して前記第１室の内壁に前記コーティング材料を形成する形成工程と、
を含むことを特徴とするガスセルの製造方法。
【請求項７】
請求項６に記載のガスセルの製造方法であって、
前記封止工程では、前記セルを、前記第１方向が鉛直方向に沿うとともに前記開口部が鉛直方向の下方側となるようにして前記封止部の上に配置することを特徴とするガスセルの製造方法。
【請求項８】
請求項６または７に記載のガスセルの製造方法であって、
前記封止工程の前に、前記開口部から前記第２室の内部にアルカリ金属を含む固形物を配置する工程と、
前記形成工程の後に、前記固形物にレーザー光を照射する工程と、
を含むことを特徴とするガスセルの製造方法。
【請求項９】
請求項６から８のいずれか一項に記載のガスセルの製造方法を含むことを特徴とする磁気計測装置の製造方法。
【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、ガスセルの製造方法、および磁気計測装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。特許文献１に記載の磁気計測装置は、主室とリザーバーとを有するセルにアルカリ金属ガスが封入されたガスセルを備えている。特許文献１の図２（ａ）に示すセルの平面視において、主室の４つの側壁のうちの１つの側にリザーバーが配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−０９５２６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このようなガスセルでは、主室の内壁の非緩和特性を高めるためにパラフィンなどからなるコーティング材料の膜を形成することが好ましい。コーティング材料膜を形成する場合は、例えば、セル内にコーティング材料を導入し、セル全体を加熱した後冷却すればよい。セル全体を加熱することでコーティング材料が蒸発してセル内に拡散し、その後セル全体を冷却することで主室の内壁を覆うようにコーティング材料膜が形成される。
【０００５】
ところで、特許文献１に記載のガスセルでは、主室を囲む壁のうち、リザーバーが配置された側の壁の厚さは、リザーバーが存在する分だけ他の壁の厚さよりも大きい。換言すれば、主室を囲む壁のうち、リザーバーが配置された側の壁の体積は、他の壁の体積よりも大きい。そのため、セル全体を加熱してコーティング材料を蒸発させた後、セル全体を冷却して主室の内壁にコーティング材料膜を形成する際に、リザーバーが配置された側の壁と他の壁とで熱容量の違いに起因して温度差が生じ易い。その結果、主室の内壁に形成されるコーティング材料膜に膜厚のムラやコーティング材料の塊ができてしまうおそれがある。コーティング材料膜に膜厚のムラやコーティング材料の塊ができると、ガスセルおよび磁気計測装置の品質（感度、計測精度等）の低下を招くという課題がある。
【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は、内壁にコーティング材料が形成された第１室と、前記第１室と第１方向に沿って並ぶように配置され前記第１室と接続された第２室と、前記第１室の前記第２室側から、前記第２室に沿って前記第１方向に延在する補強部と、前記第２室の前記第１室とは反対側に設けられた開口部と、を有するセルと、前記開口部を塞ぐ封止部と、前記第１室に封入されたアルカリ金属のガスと、を備え、前記補強部には、孔または溝が形成されていることを特徴とする。
【０００８】
本適用例の構成によれば、内壁にコーティング材料が形成されアルカリ金属のガスが封入された第１室の第２室側から、第２室に沿って第１方向に延在する補強部が配置されている。そのため、第１室の第２室側の壁は、第２室および補強部が存在する分だけ第１室の他の壁よりも厚いので、第２室側の壁の体積は他の壁の体積よりも大きい。ここで、補強部に孔または溝が形成されているので、孔または溝が形成されていない場合と比べて、第１室の第２室側の壁の実質的な体積を小さくできる。したがって、第１室の内壁にコーティング材料を形成するため、セル全体を加熱してコーティング材料を蒸発させた後セル全体を冷却する際に、第１室の第２室側の壁と他の壁とで、熱容量の違いに起因して生じる温度差を小さくすることができる。これにより、第１室の内壁に形成されたコーティング材料の膜の膜厚のムラやコーティング材料の塊の発生を抑えることができる。これにより、高品質（感度、計測精度等）のガスセルを提供できる。
【０００９】
［適用例２］上記適用例に係るガスセルであって、前記孔または溝は、前記第１方向に沿って延在することが好ましい。
【００１０】
仮にガスセルに補強部が無い場合、ガスセルの第１室側から第１室と第２室とが並ぶ第１方向に沿って力が加わると、ガスセルの第２室がある部分に力が集中して損傷を受けるおそれがある。本適用例の構成によれば、第２室の第１方向と交差する側に補強部が配置されているので、ガスセルの第１室側から第１方向に沿って加わる力が補強部に分散されるため、ガスセルの損傷が抑えられる。そして、補強部に形成された孔または溝が、第１室と第２室とが並ぶ第１方向に沿って延在する。すなわち、補強部における孔または溝の周囲の部分は、第１方向に沿って延在する。そのため、孔または溝が第１方向と交差する方向に沿って延在する場合と比べて、第１方向から加わる力に対する補強部の強度が高められる。
【００１１】
［適用例３］上記適用例に係るガスセルであって、前記第２室は長手方向を有し、前記長手方向は前記第１方向であることが好ましい。
【００１２】
本適用例の構成によれば、第２室は、第１室と第２室とが並ぶ第１方向に沿った長手方向を有する。ガスセルの第２室がある部分に長手方向と交差する方向から力が加わると損傷を受けやすいが、第２室の長手方向（第１方向）と交差する側に補強部が配置されているので、長手方向と交差する方向から加わる力によるガスセルの損傷が抑えられる。
【００１３】
［適用例４］上記適用例に係るガスセルであって、複数の前記孔または溝を有し、前記複数の孔または溝は、互いに接続されていることが好ましい。
【００１４】
本適用例の構成によれば、補強部に複数の孔または溝が形成され、それらが互いに接続されているので、第１室の第２室側の壁の実質的な体積をより小さくできる。したがって、第１室の内壁にコーティング材料を形成するため、セル全体を加熱してコーティング材料を蒸発させた後セル全体を冷却する際に、第１室の第２室側の壁と他の壁とで、熱容量の違いに起因して生じる温度差をより小さくすることができる。
【００１５】
［適用例５］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含むことを特徴とする。
【００１６】
本適用例の構成によれば、第１室の内壁に形成されたコーティング材料の膜の膜厚のムラやコーティング材料の塊の発生が抑えられたガスセルを含むので、高品質（感度、計測精度等）の磁気計測装置を提供できる。
【００１７】
［適用例６］上記適用例に係るガスセルの製造方法は、第１室と、前記第１室と第１方向に沿って並ぶように配置され前記第１室と接続された第２室と、前記第１室の前記第２室側、かつ、前記第２室の前記第１方向と交差する側に配置され、孔または溝が形成された補強部と、前記第２室の前記第１室とは反対側に設けられた開口部と、を有するセルを準備する工程と、前記開口部から前記第１室の内部にコーティング材料を導入する工程と、前記開口部を封止部で封止する封止工程と、前記セルを加熱した後冷却して前記第１室の内壁に前記コーティング材料を形成する形成工程と、を含むことを特徴とする。
【００１８】
本適用例の製造方法によれば、セルの開口部から第１室の内部にコーティング材料を導入し、開口部を封止部で封止して、形成工程でセルを加熱した後冷却して第１室の内壁にコーティング材料を形成する。セルの第１室の第２室側、かつ、第２室の第１方向と交差する側に補強部が配置されており、第１室の第２室側の壁は、第２室および補強部が存在する分だけ第１室の他の壁よりも厚い。そのため、第２室側の壁の体積は他の壁の体積よりも大きいが、補強部に孔または溝が形成されているので、孔または溝が形成されていない場合と比べて、第１室の第２室側の壁の実質的な体積を小さくできる。これにより、形成工程で第１室の内壁に形成されるコーティング材料の膜の膜厚のムラやコーティング材料の塊の発生を抑えることができる。これにより、高品質（感度、計測精度等）のガスセルを製造できる。
【００１９】
［適用例７］上記適用例に係るガスセルの製造方法であって、前記封止工程では、前記セルを、前記第１方向が鉛直方向に沿うとともに前記開口部が鉛直方向の下方側となるようにして前記封止部の上に配置することが好ましい。
【００２０】
本適用例の製造方法によれば、封止工程において、第１室と第２室とが並ぶ第１方向が鉛直方向に沿い、開口部が設けられた第２室が下方側となるようにセルを封止部の上に配置する。その際、第２室の第１方向と交差する側に補強部が配置されているため、セルを安定した状態で保持できるとともに、セルの第１室側から第１方向に沿って加わる力を補強部に分散できる。これにより、セルの損傷を抑えて開口部を封止することができる。
【００２１】
［適用例８］上記適用例に係るガスセルの製造方法であって、前記封止工程の前に、前記開口部から前記第２室の内部にアルカリ金属を含む固形物を配置する工程と、前記形成工程の後に、前記固形物にレーザー光を照射する工程と、を含むことが好ましい。
【００２２】
本適用例の製造方法によれば、第２室の内部に配置したアルカリ金属を含む固形物にレーザー光を照射して、セルの内部でアルカリ金属のガスを発生させる。第１室の内壁にはコーティング材料が形成されているので、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。そして、形成工程においてコーティング材料の膜の膜厚のムラやコーティング材料の塊の発生が抑えられるので、高品質（感度、計測精度等）のガスセルを製造できる。
【００２３】
［適用例９］本適用例に係る磁気計測装置の製造方法は、上記に記載のガスセルの製造方法を含むことを特徴とする。
【００２４】
本適用例の製造方法によれば、高品質（感度、計測精度等）の磁気計測装置を製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本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の実施形態に係るガスセルの封止部側から見た側面図。
【図５】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６】図５のＣ−Ｃ’線に沿った概略断面図。
【図７】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２の実施形態に係るガスセルの封止部側から見た側面図。
【図１５】第３の実施形態に係るガスセルの平断面図。
【図１６】変形例１に係るガスセルの構成例を示す平断面図。
【図１７】変形例２に係るガスセルの構成例を示す平断面図。
【図１８】変形例２に係るガスセルの構成例を示す平断面図。
【図１９】変形例３に係るピルの斜視図。
【図２０】変形例３に係るガスセルの構成例を示す平断面図。
【図２１】変形例４に係る原子発振器の構成を示す概略図。
【図２２】変形例４に係る原子発振器の動作を説明する図。
【図２３】変形例４に係る原子発振器の動作を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
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。
【００２７】
（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、本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。本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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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、光ファイバー２を偏光板４に接続する。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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に到達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。
【００３５】
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。
【００３６】
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、図３、図４、図５、および図６を参照して説明する。
【００３７】
＜ガスセルの構成＞
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４は、第１の実施形態に係るガスセルの封止部側から見た側面図である。
【００３８】
図２、図３、および図４において、ガスセル１０の高さ方向（図２における上下方向）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（図２における左右方向）をＸ軸とし、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（図４における左右方向）をＹ軸とし、左側を＋Ｙ方向とする。
【００３９】
図２および図３に示すように、第１の実施形態に係るガスセル１０は、セル１２と封止部１９とで構成される。セル１２は、内部に空隙を有する箱（セル）であり、例えば、石英ガラスからなるガラス板により形成されている。セル１２を構成するガラス板の厚さは、１ｍｍ〜５ｍｍであり、例えば、１．５ｍｍ程度である。
【００４０】
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、第１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。リザーバー１６は、Ｘ軸方向（第１方向）に沿った長手方向を有している。また、主室１４とリザーバー１６とが並ぶＸ軸方向が、ガスセル１０（セル１２）の長手方向である。主室１４とリザーバー１６とは、連通孔１５を介して連通している。
【００４１】
なお、図２において、Ａ−Ａ’線は、Ｘ軸方向に沿って開口部１８の中心とリザーバー１６と連通孔１５の中心と主室１４とを通る線である。図３において、Ｂ−Ｂ’線は、Ｘ軸方向に沿って開口部１８の中心とリザーバー１６とアンプル２０の中心と連通孔１５の中心と主室１４とを通る線である。図２は図３のＢ−Ｂ’線に沿った断面を−Ｙ方向側から見た断面図であり、図３は図２のＡ−Ａ’線に沿った断面を＋Ｚ方向側から見た断面図である。
【００４２】
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は封止部１９により封止されており、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１９の材料としては、例えば、石英ガラスが用いられる。封止部１９は、例えば、開口部１８の周囲に配置された低融点ガラスフリット（図示しない）を介してセル１２に固着されている。
【００４３】
主室１４とリザーバー１６とには、セシウムなどの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とリザーバー１６とには、アルカリ金属ガス１３の他に、希ガス等の不活性ガスが存在していてもよい。
【００４４】
主室１４（およびリザーバー１６）の内壁には、コーティング材料の膜であるコーティング材料膜３０が配置されている。コーティング材料膜３０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。コーティング材料膜３０は、パラフィンなどの鎖式飽和炭化水素で形成されている。パラフィンの一例として、例えば、化学式（ＣＨ3（ＣＨ2）48ＣＨ3）で示されるペンタコンタンを用いることができる。コーティング材料膜３０を形成する方法については後述する。
【００４５】
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（ガラス管２２）内に封入されたアルカリ金属が貫通孔２１から蒸発して流出したものである。アンプル２０の構成およびアルカリ金属ガス１３を発生させる方法については後述する。
【００４６】
図２および図３には、リザーバー１６内に、長手方向であるＸ軸方向に沿って保持部１７が設けられた例を示している。保持部１７は、リザーバー１６の開口部１８が設けられた側（−Ｘ方向側）の内壁の壁面１６ａから長手方向に沿って−Ｘ方向側に窪んだ凹部で構成されている。壁面１６ａと保持部１７（凹部）との間の傾斜面１７ａ（段差部）は、リザーバー１６内で保持部１７を仕切る障壁として機能する。アンプル２０は、その−Ｘ方向側の先端部が保持部１７内に収まるように、配置されている。これにより、アンプル２０は、リザーバー１６内で、保持部１７に保持されている。
【００４７】
なお、保持部１７はセル１２の必須の構成要素ではなく、リザーバー１６内に保持部１７が設けられていない構成であってもよい。しかしながら、リザーバー１６内に保持部１７が設けられていると、後述するガスセル１０の製造工程における取り扱い時に、アンプル２０が開口部１８からリザーバー１６外へ出てしまうことを抑止することができる。そして、アンプル２０（ガラス管２２）に貫通孔２１を形成する際に、リザーバー１６内でアンプル２０の位置がばらつくことやアンプル２０が動いてしまうことを抑止できる。
【００４８】
図３に示すように、リザーバー１６の幅（Ｙ軸方向における長さ）は主室１４の幅よりも小さいが、セル１２の幅はリザーバー１６がある側（−Ｘ方向側）の部分と主室１４がある側（＋Ｘ方向側）の部分とで同じである。セル１２は、主室１４のリザーバー１６側（−Ｘ方向側）から、リザーバー１６に沿ってＸ軸方向に延在する補強部１２ａを有している。
【００４９】
仮にセル１２が補強部１２ａを有していない場合は、セル１２のリザーバー１６がある側の部分の幅は、主室１４がある側の部分の幅よりも小さくなる。そのため、主室１４側（＋Ｘ方向側）から長手方向（Ｘ軸方向）に沿ってセル１２に力が加わると、リザーバー１６がある部分に力が集中して損傷を受けるおそれがある。また、長手方向と交差する方向（例えば、Ｙ軸方向）からセル１２に力が加わった場合も、セル１２のリザーバー１６がある部分が損傷を受けるおそれがある。本実施形態では、セル１２が補強部１２ａを有しているので、長手方向に沿って加わる力や長手方向と交差する方向から加わる力によるセル１２の損傷が抑えられる。
【００５０】
補強部１２ａには、Ｘ軸方向に沿って延在する複数の孔４０が形成されている。補強部１２ａに孔４０が形成されているので、孔４０が形成されていない場合と比べて、補強部１２ａにおけるセル１２の実質的な体積、換言すれば、補強部１２ａの単位体積当たりのセル１２の構成材料の密度を小さくできる。
【００５１】
そのため、孔４０が形成されていない場合と比べて、主室１４のリザーバー１６側の壁と他の壁との熱容量の違いを小さくできる。そして、主室１４のリザーバー１６側の壁の部分において、リザーバー１６がある側（＋Ｙ方向側）と補強部１２ａがある側（−Ｙ方向側）との熱容量の違いを小さくできる。また、主室１４のリザーバー１６側の壁の部分において、Ｙ軸方向における重量の偏りを小さくできる。これにより、後述するガスセル１０の製造工程において、主室１４の内壁にコーティング材料膜３０を形成する際に、コーティング材料膜３０の膜厚のムラやコーティング材料の塊の発生を抑えることができる。
【００５２】
図４は、ガスセル１０を長手方向における−Ｘ方向側から見た側面図である。図４に示すように、開口部１８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。封止部１９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。補強部１２ａに形成された複数の孔４０は、例えば、Ｙ軸方向に沿って並ぶように配置されている。孔４０は、例えば円形状であるが、矩形状など他の形状であってもよい。なお、孔４０の数、大きさ（径）、長さ（図３のＸ軸方向に沿った長さ）は、補強部１２ａの大きさ、すなわち、セル１２の幅やリザーバー１６の大きさ（幅、長さ）などに応じて適宜設定される。
【００５３】
＜アンプルの構成＞
図５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６は、図５のＣ−Ｃ’線に沿った概略断面図である。図５に示すように、第１の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５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。
【００５４】
ガラス管２２は、一方向（図５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５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。
【００５５】
図５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）。
【００５６】
図６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６に示すように、ガラス管２２のＹ−Ｚ断面形状は、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、０．２ｍｍ≦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。
【００５７】
＜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７、図８、図９、図１０、図１１、図１２、および図１３を参照して説明する。図７、図８、図９、図１０、図１１、図１２、および図１３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７、図８、図９、図１１、図１２、および図１３は図２に対応する側断面図であり、図１０は図３に対応する平断面図である。
【００５８】
まず、図７に示すセル１２を用意する。図示を省略するが、例えば、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を準備する。そして、これらのガラス板部材を組立て、ガラス板部材同士を接着剤または溶着により接合して、図７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。図７には図示されていないが、セル１２は、主室１４のリザーバー１６側、かつ、リザーバー１６の長手方向と交差する側の部分に、補強部１２ａを有している（図３参照）。
【００５９】
この段階では、セル１２の開口部１８は開放されている。なお、ここでは、リザーバー１６内に保持部１７が設けられた場合を例に取り説明する。保持部１７は、例えば、セル１２を構成するガラス板部材を加工して凹部および傾斜面１７ａを形成することで構成できる。
【００６０】
続いて、低圧環境下において、セル１２を加熱して、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、図８に示すように、セル１２の主室１４内にコーティング材料３１を導入する。コーティング材料３１は、例えば、ニードルなどを用いて直接主室１４内に導入してもよい。その場合、コーティング材料３１は、主室１４内の一部に配置することとしてもよい。また、コーティング材料３１を充填した管状の部材をリザーバー１６に配置し、管状の部材（あるいは、セル１２全体）を加熱してコーティング材料３１を蒸発させて主室１４内に導入してもよい。
【００６１】
続いて、図９に示すように、セル１２のリザーバー１６内にアンプル２０を配置する。図９に矢印で示すように、アンプル２０を、セル１２のリザーバー１６に設けられた開口部１８から長手方向（Ｘ軸方向）に沿ってリザーバー１６内に挿入する。アンプル２０は、その長手方向がリザーバー１６の長手方向（Ｘ軸方向）に沿うようにリザーバー１６内に挿入される。
【００６２】
リザーバー１６内に保持部１７が設けられている場合、アンプル２０をリザーバー１６内に挿入した後、セル１２の姿勢を変えることにより、アンプル２０をリザーバー１６内で移動させて保持部１７に配置する。アンプル２０の先端が傾斜面１７ａで案内されるので、アンプル２０を容易に保持部１７に配置することができる。また、アンプル２０が保持部１７に配置された状態では、傾斜面１７ａがリザーバー１６内で保持部１７を仕切る障壁として機能するので、製造工程での取り扱い時に、アンプル２０が開口部１８からリザーバー１６外へ出てしまうことを抑止することができる。
【００６３】
なお、配置工程までの段階では、アンプル２０は、図５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。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の中空状の内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。
【００６４】
続いて、図１０に示すように、セル１２の開口部１８を封止部１９で封止する（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、連通孔１５、およびリザーバー１６）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。
【００６５】
封止工程においてセル１２と封止部１９とを固着する際は、図１０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ようにして、封止部１９の上に配置することが好ましい。このように配置すれば、鉛直方向の下方に位置する封止部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。
【００６６】
ここで、セル１２が補強部１２ａを有していない場合は、主室１４がある上方側からの荷重が、下方側の主室１４よりも幅が小さいリザーバー１６がある部分に集中するため、セル１２が損傷を受けるおそれがある。本実施形態では、セル１２が補強部１２ａを有しているため、上方側からの荷重が補強部１２ａに分散されてリザーバー１６がある部分に集中しないので、上方側からの荷重によるセル１２の損傷が抑えられる。
【００６７】
また、補強部１２ａに複数の孔４０が形成されているため、セル１２の下方側のリザーバー１６がある部分において、鉛直方向と交差する方向（Ｙ軸方向）における重量の偏りを小さくできるので、セル１２を安定した状態で保持できる。さらに、補強部１２ａにおいて孔４０がセル１２の長手方向に沿って延在しているため、セル１２を長手方向が鉛直方向に沿うように配置すると、孔４０は鉛直方向に沿って延在することとなる。したがって、補強部１２ａにおける孔４０の周囲の部分や孔４０と孔４０との間の部分が鉛直方向に沿って延在するため、孔４０が長手方向と交差する方向に延在する場合と比べて、セル１２の下方側において上方側からの荷重を分散させることができる。
【００６８】
なお、リザーバー１６に保持部１７が設けられていない場合、封止工程でセル１２を開口部１８が鉛直方向の下方側となるように配置すると、アンプル２０が開口部１８からリザーバー１６外へ出てしまうおそれがある。本実施形態では、アンプル２０は保持部１７に保持されているので、封止工程で開口部１８が下方側となるようにセル１２が配置されても、アンプル２０が開口部１８からリザーバー１６外へ出てしまうことを抑止できる。
【００６９】
続いて、主室１４の内壁にコーティング材料３１を形成してコーティング材料膜３０を形成する（形成工程）。形成工程は、セル１２を加熱してコーティング材料３１を蒸発させる加熱工程（図１１に示す）と、加熱工程の後にセル１２を冷却してコーティング材料３１の膜を形成する冷却工程（図１２に示す）とを含む。
【００７０】
図１１に示す加熱工程では、セル１２をオーブンなどで加熱して、セル１２内でコーティング材料３１を蒸発させる。コーティング材料３１を主室１４内の一部に配置した場合でも、コーティング材料３１を充填した管状の部材をリザーバー１６に配置した場合でも、セル１２全体を加熱することでコーティング材料３１が加熱されて蒸発し、蒸発したコーティング材料３１はセル１２内全体に拡散する。
【００７１】
図１２に示す冷却工程では、セル１２を徐々に冷却する。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、コーティング材料膜３０が形成される。主室１４の内壁に形成されるコーティング材料膜３０の膜厚を均一化させるためには、セル１２を徐々に冷却する際に、主室１４を囲む各壁が同じ温度で低下することが望ましい。
【００７２】
しかしながら、主室１４のリザーバー１６側の壁は、リザーバー１６と補強部１２ａとを含むため、他の壁と比べて体積が大きい。そのため、主室１４のリザーバー１６側の壁の熱容量は、他の壁の熱容量よりも大きい。冷却工程において、主室１４のリザーバー１６側の壁と他の壁との熱容量の違いに起因して温度差が生じると、コーティング材料膜３０の膜厚のムラや、コーティング材料膜３０中にコーティング材料３１の滴状の塊が生じることとなる。
【００７３】
ここで、本実施形態では、補強部１２ａに孔４０が形成されているため、孔４０が形成されていない場合と比べて、補強部１２ａの実質的な体積を小さくできるので、主室１４のリザーバー１６側の壁全体の実質的な体積を小さくできる。したがって、冷却工程において、主室１４のリザーバー１６側の壁と他の壁とで、熱容量の違いに起因して生じる温度差を小さくすることができる。これにより、主室１４の内壁に形成されるコーティング材料膜３０の膜厚のムラやコーティング材料３１の塊の発生を抑えることができる。
【００７４】
続いて、図１３に示すように、パルスレーザー光（レーザー光）６０を、集光レンズ６２で集光して、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。パルスレーザー光６０は、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。これにより、ガラス管２２に貫通孔２１（図２参照）が形成され、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の空隙に流出する。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６０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。
【００７５】
この工程では、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６０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。
【００７６】
パルスレーザー光６０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６０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６０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６０の照射時間は、例えば、１００ｍｓｅｃ程度とする。
【００７７】
アンプル２０に貫通孔２１を形成することにより、リザーバー１６内でアンプル２０の密封が破られ、アンプル２０内からアルカリ金属固体２４が蒸発しアルカリ金属ガス１３となって流出する。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、図２に示すように、セル１２の空隙がアルカリ金属ガス１３で満たされる。
【００７８】
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６０の照射位置を、パルスレーザー光６０の焦点がアンプル２０の幅方向（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６０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。
【００７９】
本実施形態のように、リザーバー１６内に保持部１７が設けられていると、リザーバー１６内でアンプル２０が保持部１７に保持されるので、リザーバー１６内でアンプル２０の位置がばらつくことや取り扱いにおいてアンプル２０が動いてしまうことを抑止できる。そのため、アンプル２０のパルスレーザー光６０の照射位置からのずれが抑えられ、パルスレーザー光６０の照射による衝撃でアンプル２０が動いてしまうことも抑えられる。これにより、アンプル２０に安定的かつ確実に貫通孔２１を形成しアルカリ金属ガス１３を発生させることができるので、ガスセル１０の生産性を向上させることができる。
【００８０】
なお、アンプル２０にパルスレーザー光６０を照射してアルカリ金属ガス１３を発生させる工程では、アンプル２０内からアルカリ金属固体２４を蒸発させてセル１２内に流出させればよい。したがって、上述した貫通孔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。
【００８１】
以上で、ガスセル１０が完成する。本実施形態に係るガスセル１０の製造方法によれば、主室１４の内壁に形成されるコーティング材料膜３０の膜厚のムラやコーティング材料３１の塊の発生を抑えることができる。これにより、高品質（感度、計測精度等）のガスセル１０を製造できる。
【００８２】
本実施形態に係る磁気計測装置１００の製造方法は、上述したガスセル１０の製造方法を含んでいる。本実施形態に係る磁気計測装置１００を製造する工程は、ガスセル１０を製造する工程以外の工程では公知の方法を用いることができるため、その説明を省略する。
【００８３】
（第２の実施形態）
第２の実施形態は、第１の実施形態に対して、補強部に溝が形成されている点が異なるが、セルの構成はほぼ同じである。第２の実施形態に係るガスセルの構成について、図１４を参照して説明する。なお、第１の実施形態と共通する構成要素については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００８４】
図１４は、第２の実施形態に係るガスセルの封止部側から見た側面図である。図１４は、第２の実施形態に係るガスセル１０Ａを長手方向における−Ｘ方向側から見た側面図であり、第１の実施形態における図４に相当する。図１４に示すように、第２の実施形態に係るガスセル１０Ａでは、セル１２の補強部１２ａに複数の溝５０が形成されている。図示しないが、溝５０は、第１の実施形態における孔４０と同様に（図３参照）、セル１２の長手方向（Ｘ軸方向）に沿って延在するように形成されている。
【００８５】
第２の実施形態に係るガスセル１０Ａでは、セル１２の補強部１２ａに溝５０が形成されているので、溝５０が形成されていない場合と比べて、補強部１２ａにおけるセル１２の実質的な体積を小さくして、セル１２（主室１４）のリザーバー１６がある側（−Ｘ方向側）の壁の熱容量を低減することができる。したがって、第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００８６】
なお、図１４に示す溝５０は補強部１２ａの−Ｚ方向側の面から窪むように形成されているが、溝５０は補強部１２ａの＋Ｚ方向側の面から窪むように形成されていてもよい。また、−Ｘ方向側から見た溝５０の形状は、例えば矩形状であるが、半円形状や三角形状等の他の形状であってもよい。
【００８７】
（第３の実施形態）
第３の実施形態は、第１の実施形態に対して、補強部に形成された複数の孔が互いに接続されている点が異なるが、セルの構成はほぼ同じである。第３の実施形態に係るガスセルの構成について、図１５を参照して説明する。なお、第１の実施形態と共通する構成要素については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００８８】
図１５は、第３の実施形態に係るガスセルの平断面図である。図１５は、第１の実施形態における図３に相当する。図１５に示すように、第３の実施形態に係るガスセル１０Ｂでは、セル１２の補強部１２ａに、セル１２の長手方向（Ｘ軸方向）に沿って延在する複数の孔４０に加えて、セル１２の長手方向と交差する方向に沿って延在する孔４２が形成されている。孔４２はＹ軸方向に沿って延在するように形成されており、孔４２によって複数の孔４０が互いに接続されている。
【００８９】
第３の実施形態に係るガスセル１０Ｂでは、補強部１２ａの限られたスペースの中で、隣り合う孔４０同士の間を小さく詰めなくても、より多くの孔（孔４２）を形成することができる。したがって、第３の実施形態では、第１の実施形態と比べて、補強部１２ａにおけるセル１２の実質的な体積をより小さくできるので、セル１２（主室１４）のリザーバー１６がある側の壁の熱容量をより低減することができる。なお、第３の実施形態において、補強部１２ａに、孔４０，４２の代わりに第２の実施形態の溝が形成された構成としてもよい。
【００９０】
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。
【００９１】
（変形例１）
上記実施形態のガスセルでは、補強部に孔または溝がセルの長手方向に沿って延在するように形成されていたが、本発明はこのような構成に限定されない。孔または溝がセルの長手方向と交差する方向に沿って延在するように形成された構成としてもよい。図１６は、変形例１に係るガスセルの構成例を示す平断面図である。
【００９２】
図１６に示すように、変形例１に係るガスセル１０Ｃでは、セル１２の補強部１２ａに、セル１２の長手方向と交差する方向（Ｙ軸方向）に沿って延在する複数の孔４２が形成されている。複数の孔４２の代わりに溝が形成されていてもよい。このような構成であっても、補強部１２ａにおけるセル１２の実質的な体積を小さくして、セル１２のリザーバー１６がある側の壁の熱容量を低減することができる。
【００９３】
（変形例２）
上記実施形態のガスセルでは、補強部を含むセルの平面形状が矩形であり、補強部がある部分とない部分とでセルの幅や長さは同じであったが、本発明はこのような構成に限定されない。補強部の大きさや形状が異なる構成としてもよい。図１７および図１８は、変形例２に係るガスセルの構成例を示す平断面図である。
【００９４】
図１７に示すように、変形例２に係るガスセル１０Ｄでは、補強部１２ｂが矩形状であるが、その平面積は上記実施形態の補強部１２ａよりも小さい。ガスセル１０Ｄにおいて、補強部１２ｂの−Ｘ方向側の端面は、リザーバー１６の−Ｘ方向側の外壁の端面よりも＋Ｘ方向側に引っ込んでいる。また、図１８に示すように、変形例２に係るガスセル１０Ｅでは、補強部１２ｃが三角形状であり、その平面積は上記実施形態の補強部１２ａよりも小さい。したがって、ガスセル１０Ｄ，１０Ｅでは、補強部１２ｂ，１２ｃ全体の（複数の孔４０を含む）体積を小さくできるので、セル１２のリザーバー１６がある側の壁の熱容量をより低減することができる。
【００９５】
（変形例３）
上記実施形態のガスセルでは、アルカリ金属を含む固形物がアンプルであったが、本発明はこのような構成に限定されない。アルカリ金属を含む固形物として、アンプルの代わりにピルを用いる構成としてもよい。図１９は、変形例３に係るピルの斜視図である。図２０は、変形例３に係るガスセルの構成例を示す平断面図である。
【００９６】
図１９に示すように、変形例３に係るピル３４は、例えば略円筒形であるが、直方体や球体など他の形状であってもよい。ピル３４は、アルカリ金属化合物と吸着剤とを含む。ピル３４に赤色から赤外線領域の波長の連続発振レーザー光（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。
【００９７】
図２０に示すように、変形例３に係るガスセル１０Ｆは、完成した状態では、リザーバー１６内にピル３４のアルカリ金属化合物からアルカリ金属２６（例えば、セシウム）が生成され、アルカリ金属２６が蒸発したアルカリ金属ガス１３で主室１４およびリザーバー１６が満たされている。リザーバー１６内に、不純ガスを吸着した吸着剤３５や不純物等が残留していてもよい。
【００９８】
（変形例４）
上記実施形態および変形例に係るガスセルを適用可能な装置は、磁気計測装置１００に限定されない。上記実施形態および変形例に係るガスセルは、例えば、原子時計などの原子発振器にも適用できる。図２１は、変形例４に係る原子発振器の構成を示す概略図である。また、図２２および図２３は、変形例４に係る原子発振器の動作を説明する図である。
【００９９】
図２１に示す変形例４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２１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，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆのいずれか）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。
【０１００】
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２２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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
原子発振器１０１の原理を簡単に説明する。図２２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２３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２２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。
【０１０５】
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。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現象（ＥＩＴ：Electromagnetically Induced Transparency）と呼ぶ。
【０１０６】
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２３に示すように急峻に上昇する。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。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。
【０１０７】
原子発振器１０１に用いられるガスセル１０には小型、かつ、高品質であることが要求されるが、上記実施形態のガスセルの構成およびその製造方法によれば、小型、かつ、高品質（感度、計測精度等）で原子発振器１０１に好適に用いることができるガスセル１０を提供できる。
【符号の説明】
【０１０８】
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ…ガスセル、１２…セル、１２ａ，１２ｂ，１２ｃ…補強部、１３…アルカリ金属ガス（アルカリ金属のガス）、１４…主室（第１室）、１６…リザーバー（第２室）、１８…開口部、１９…封止部、２０…アンプル（アルカリ金属を含む固形物）、３０…コーティング材料膜、３１…コーティング材料、３４…ピル（アルカリ金属を含む固形物）、４０，４２…孔、５２…溝、６０…パルスレーザー光（レーザー光）、１００…磁気計測装置。
【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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