(57)【要約】  レーザシステム（１３）、レーザシステム（１３）の支持面（１６）、超真空システム（１４）、再帰反射ミラー（２１）及び地震波減衰システム（１５）を垂直方向に沿って下方へ連続して配置した状態で含む絶対的重量測定装置（１０）であって、地震波減衰システム（１５）は、穴（１００３）を備えた上側プレート（１００２）を含み、再帰反射ミラー（２１）は、少なくとも３つの金属製ブレード（７０，７１，７２）によって穴（１００３）の上方に吊り下げられたままであり、３つの金属製ブレード（７０，７１，７２）は、上側プレート（１００２）の周囲に拘束された第１の端部及び再帰反射ミラー（２１）に対応して穴（１００３）の上方に位置した第２の端部を有し、金属製ブレード（７０，７１，７２）は、垂直方向に沿う再帰反射ミラー（２１）の振動を減衰させるスプリング‐アンチスプリング幾何学的形状を形成するよう構成されており、装置において、絶対的重量測定装置（１０）は、地震波減衰システム（１５）と一体であって再帰反射ミラー（２１）を水平に調節する手段と、再帰反射ミラー（２１）と上側プレート（１００２）との間に設けられていて、垂直方向に直交した平面内で作用する半径方向拘束手段とを更に含む、装置。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザバンドを発生させるレーザシステム（１３）、前記レーザシステム（１３）の支持面（１６）、前記レーザバンドを通過させる超真空システム（１４）、前記超真空システム（１４）を出た前記レーザバンドのための再帰反射ミラー（２１）及び地震波減衰システム（１５）を重力の方向によって定められる垂直方向に沿って下方へ連続して配置した状態で含む絶対的重量測定装置（１０）であって、前記地震波減衰システム（１５）は、穴（１００３）を備えた上側プレート（１００２）を含み、前記再帰反射ミラー（２１）は、少なくとも３つの金属製ブレード（７０，７１，７２）によって前記穴（１００３）の上方に吊り下げられたままであり、前記３つの金属製ブレード（７０，７１，７２）は、前記上側プレート（１００２）の周囲に拘束された第１の端部及び前記再帰反射ミラー（２１）に対応して前記穴（１００３）の上方に位置した第２の端部を有し、前記３つの金属製ブレード（７０，７１，７２）は、前記垂直方向に沿う前記再帰反射ミラー（２１）の振動を減衰させるスプリング‐アンチスプリング幾何学的形状を形成するよう構成されており、装置において、前記絶対的重量測定装置（１０）は、前記地震波減衰システム（１５）と一体であって前記再帰反射ミラー（２１）を水平に調節する手段と、前記再帰反射ミラー（２１）と前記上側プレート（１００２）との間に設けられていて、前記垂直方向に直交した平面内で作用する半径方向拘束手段とを更に含む、装置。
【請求項２】
前記絶対的重量測定装置は、前記絶対的重量測定装置（１０）を地面上に載せる下側プレート（１０００）を含み、前記再帰反射ミラー（２１）の前記水平調節手段は、端部のところに球面継手（１００９）を有していて、前記下側プレート（１０００）を前記上側プレート（１００２）に連結する少なくとも３本の関節連結アーム（１００８）を含む、請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記再帰反射ミラー（２１）の前記水平調節手段は、前記上側プレート（１００２）に拘束された前記球面継手（１００９）のうちの１つから始まって、前記上側プレート（１００２）の下に突き出ている前記再帰反射ミラー（２１）の細長いベース（１０１１）を貫通したロッド要素（１０１０）を更に含む、請求項２記載の装置。
【請求項４】
前記絶対的重量測定装置は、前記地震波減衰システム（１５）と一体であって、前記再帰反射ミラー（２１）の傾きを測定する手段を含む、請求項１〜３のうちいずれか一に記載の装置。
【請求項５】
前記傾き測定手段は、前記下側プレート（１０００）上に位置決めされたレーザ源に向いていて、前記再帰反射ミラー（２１）の前記細長い下側部分（１０１１）の下に拘束された四面体要素（１０１３）を含み、前記四面体（１０１３）は、前記レーザ源により生じた前記バンドを前記下側プレート（１０００）に拘束された垂直レシーバ要素（１０１５）の方へ反射させる、請求項４記載の装置。
【請求項６】
前記絶対的重量測定装置は、前記再帰反射ミラー（２１）を水平に調節するために前記垂直レシーバ要素（１０１５）によって駆動されるアクチュエータ手段を含む、請求項５記載の装置。
【請求項７】
前記再帰反射ミラー（２１）を水平に調節するために前記垂直レシーバ要素（１０１５）によって駆動される前記アクチュエータ手段は、前記関節連結アーム（１００８）内に位置決めされた調整ねじに作用するモータリゼーションを含む、請求項６記載の装置。
【請求項８】
前記半径方向拘束手段は、一方の側部が前記再帰反射ミラー（２１）の下に固定されると共に他方の側部が前記上側プレート（１００２）の周囲に固定された半径方向タイロッド要素（１００５）を含む、請求項１〜７のうちいずれか一に記載の装置。
【請求項９】
前記絶対的重量測定装置は、前記上側プレート（１００２）の上方に固定された前記半径方向タイロッド要素（１００５）の引っ張り装置（１００６）を含む、請求項７記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特にオンサイト用途に適していて且つ有利には地球物理学的現場で用いられる原子干渉法又は干渉分光法による絶対的重量測定装置（absolute gravimetric measurement device ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
重量測定法は、今日、石油掘削において並びに重力加速度の経時変動性の測定による地質工学的現場、水文地質学又は地球力学的プロセスに関係付けられた現象の研究においても首尾良く利用されている。
【０００３】
事実、地球の重力場は、時間及び空間につれて変化することが知られている。
【０００４】
具体的に説明すると、この重力場は、これが下層土の緯度、高度及び組成で決まるので考慮対象の場所と関連して変化すると共にこの重力場が種々の現象によって変化を受けるので経時変動性である。これらのうちで、ジオダイナミック又はテクトニック現象、太陽系の実体により及ぼされる引力、海全体の引力、地球の回転軸の周期的及び瞬時変化並びに大気圧の変化を言及する価値がある。
【０００５】
これは、重力加速度ｇの測定及びかくして時間及び空間に対する同一実体の変化に関する研究は、下層土の特性に関連付けられた種々の現象に対して極めて正確な指標を提供することができるということを意味している。
【０００６】
これらの目的のため、測定されるべき信号の大きさが２０マイクロガル未満である場合が多いことを考慮して、高精度測定を実施することが必要である。
【０００７】
長年にわたり、ますます正確で且つ高精度の測定を提供するのに適した重量測定装置又は重量計（gravimeter）を製作する試みがなされているのがこの理由である。
【０００８】
しかしながら、要求される精度が分析されるべき現象に従って変化するということを指摘することが有用である。
【０００９】
例えば深いところに位置する地質学的層の研究の場合、１０-6〜１０-8の感度（Δｇ／ｇ）を有する測定を可能にする重量計を用いれば十分であり、これに対し、ジオダイナミックプロセス、火山マグマの運動、水貯留層中の変動及び重力による潮流の変化の分析に関しては、かかる測定は、１０-7〜１０-9の感度を備えなければならない。
【００１０】
現在用いられている絶対的重量測定装置は、１７世紀中にその成熟に達した技術に基づいている。
【００１１】
具体的に説明すると、公知の重量計の大部分は、「自由落下」型のものであり、自由落下中の物体が受ける重力加速度の測定を光学干渉技術によって行っている。
【００１２】
この種の重量計によって到達することができる感度は、約１０-8であり、主として、落下物体の同時垂直性及び網羅される空間を測定する干渉計のアームに関する特定の要件並びに巨視的物体に対する磁気及び静電気の影響に関する知識が限られていることによって制限される。
【００１３】
さらに、１回の測定と別の測定との間に存在する長い期間により、この種の重量計は、同一環境条件下における一連の測定を実施するには不適切になる。
【００１４】
新世代の機器は、半導体重量計によって代表され、この場合、ニオブ球体の重量を半導体コイルの電流によって生じる力によってバランスさせる。
【００１５】
球体をその初期位置に保つのに必要な電流変化の測定から、重力加速度の変化の推定を得ることが可能である。
【００１６】
この原理に立脚した重量計は、高い精度を有するが、これらは相対的測定機器である。と言うのは、これらは、重力加速度の直接的な測定値を提供するわけではなく、絶対標準に対する基準球体の重量の較正を必要とするからである。
【００１７】
さらに、半導体絶対的重量測定装置においても、加速される質量は、巨視的物体であり、したがって、測定は、熱ドリフトに起因した制限及び極低温装置の必要な支持に起因した輸送性に関する制限に加えて、磁気及び静電気の影響に関する知識不足に起因した制限を受ける。
【００１８】
光学干渉重量計の精度に関する制限及び重力加速度の絶対測定を提供する磁気及び静電気の影響に関する知識の制限に起因した欠点に打ち勝つため、原子干渉法による絶対的重量測定装置が現在用いられている。
【００１９】
原子干渉計は、極めて正確な加速度及び回転センサであることが判明しており、適応分野においては、重力加速度の測定において光学干渉計と既に競合している。
【００２０】
これは、中性原子を含む物質波の干渉法に或る分光法を利用した重力計では、加速される要素は、原子そのものであり、運動の際に巨視的要素が存在しないということを利用しており、したがって、磁気及び電気的影響に起因した系統誤差は、原子構造の正確な知識によって制御できる。
【００２１】
原子干渉法による絶対的重量測定装置におけるもう１つの重要な利点は、機器ドリフトが存在しないことにあり、したがって、これは、感度を増大させるために長期間にわたって外部からの調節介入及び測定の統合なしに長い機能実行期間の実現を可能にし、それにより約１０-11に等しい値に潜在的に達することができる。
【００２２】
原子干渉法による絶対的重量測定装置では、原子のサンプルは、原子遷移とほぼ共鳴する光放射に由来する圧力を用いて冷却される。
【００２３】
冷却又はスローダウンプロセスは、原子を物質、特に原子の起伏性状が著しくなると共に対応のドブロイの波長が原子相互間の距離と同等になることができるほど低い温度（数マイクロケルビン）に至らせる。
【００２４】
これにより、物質波が光学干渉法における光波のように干渉する実験を実施することができる。
【００２５】
したがって、光学干渉法による重量計とは異なり、原子干渉法による絶対的重量測定装置では、自由落下中の物体の加速度を測定せず、複数個の原子の加速度を測定することが確認できる。
【００２６】
先ず最初に、三次元磁気光学トラップ（３Ｄ‐ＭＯＴ）を作ることができる或る特定の周波数に適合した複数個のレーザバンドの使用によりこの複数個の原子を冷却して強制真空チャンバ内に閉じ込める。
【００２７】
閉じ込め後、複数個の原子を解放し、これら原子は、干渉シーケンスの目的となる。
具体的に説明すると、干渉シーケンス中、原子を２つの原子バンドに分離し、これら原子バンドは、互いに異なる経路を辿った後、再結合される。
【００２８】
光学干渉法とは異なり、原子干渉法では、原子のバンドのセパレータ及びデフレクタが時間間隔Ｔで放出される一連のレーザインパルスによって作られる。
【００２９】
上述の重量計へのラマン干渉法の利用が今日知られており、かかるラマン干渉は、２つの対向して伝搬するレーザバンドの相互作用により得られ、これらレーザバンドの周波数差は、考慮対象の原子種の基本的状態の２つの超微細レベル相互間の移行に対応している。
【００３０】
この点に関し、原子干渉重量計への利用に最も良く適合した原子種は、アルカリ金属、特に平均寿命が極めて長い１対のレベルを備えた特定のセシウム及びルビジウムであり、これらレベル相互間においてラマン遷移を導入することができ、セシウム及びルビジウムは、冷却及びレーザ閉じ込めの目的のために容易に気化可能であると共に管理可能である。
【００３１】
干渉シーケンス後、検出ステップを実施し、かかる検出ステップにより、複数個の原子の受ける加速度を推定することができる。
【００３２】
事実、干渉シーケンス後、原子は、基本的状態の上述の２つの超微細レベル上に位置することを指摘することが有用である。再結合原子バンドと関連した物質波相互間のステップシフトの項ΔΦを２つの超微細レベル上に存在する数の原子相互間の比から得ることができ、かかる比は、積ｇＴ2に比例する。したがって、検出ステップ中、上述の位相ずれの測定から重力加速度の測定値を得ることが可能である。
【００３３】
別々の領域における同時検出技術による検出ステップ及び別々の領域の順次検出を実施することが現在知られている。
【００３４】
具体的に説明すると、別々の領域の順次検出によれば、複数個の原子は、自由落下の際に２つの領域を順次横切り、２つの超微細レベルの原子は、検出バンドによって選択的に励起され、検出バンドは、蛍光放出を刺激し、かかる蛍光放出の強度は、２つのレベルで存在する原子の個数に比例する。
【００３５】
これとは対照的に、別々の領域の同時検出では、上述の２つの超微細レベルの原子に対応した原子バンドと強度が２つのバンドの状態で存在する原子の個数に比例する蛍光の放出を刺激する検出バンドを空間的に分離するためにスラストレーザバンドの使用が必要である。
【００３６】
上述のステップに関与する全てのレーザバンドは、レーザシステムにより生じ、かかるレーザシステムの複雑さは、一般に、必要とされる精度の要件につれて増大する。
【００３７】
現行の原子干渉重量計で具体化されているレーザシステムは、一般に、複数個のミラーと関連した少なくとも３つのレーザ源と、変調器、光ファイバ及び相対光バンドのステップ内及び／又は周波数内結合手段を含む。
【００３８】
レーザシステム中に存在する光源の数の増大により、同一且つ関連の重量計の負担の増大が生じることは明らかであり、それによりこれを動かすのが事実上不可能になる。
【００３９】
かかる複雑なレーザシステムは、事実、一般に互いに異なる場所における複数個の測定を行うために容易には動かすことができない極めて大型且つ重量のある光学ベンチ上に具体化される。
【００４０】
また、測定を実施する時間間隔が長ければ長いほど、原子分析重量計の精度がそれだけ一層高くなることが指摘されるべきであり、かかる時間間隔は、明らかに、自由落下中の原子の及ぶ空間で決まる。
【００４１】
さらに、精度は、三次元磁気光学トラップからの冷却状態の原子の放出時点における冷却状態の原子の位置及び速度の制御を実施することができれば向上する。
原子のサンプルに対する測定を実施する上で有用な時間間隔を増大させるため、原子ファウンテンと呼ばれる解放技術が原子干渉重量計において現在実施されている。
【００４２】
この解放技術によれば、レーザシステムは、磁気光学トラップ内への閉じ込めの終わりに磁界が消され、その後トラップのレーザバンドに起因した放射圧力のバランスが崩されるように案内され、したがって、冷却状態の原子は、垂直方向に上方に推進され、それにより原子ファウンテンが生じる。
【００４３】
このファウンテン解放技術は、干渉シーケンス及び検出を実施するのに有用な時間間隔を２倍にするという利点を提供するが、これによっては原子の位置及び初期速度を高精度で制御することができない。
【００４４】
さらに、ファウンテン解放技術では、相当大きな寸法を有する超真空システムが必要であることを指摘することが有用である。と言うのは、かかる超真空システムは、原子のサンプルが辿らなければならない経路全体を含まなければならないからである。
【００４５】
したがって、現在用いられている原子干渉重量計は、精度の高い大型実験室用測定システムである。
【００４６】
本発明の絶対的重量測定装置は、上から下に始まって重力によって定められる垂直方向を辿り、公知の装置と同様、一般に、レーザバンドを発生させるレーザシステム、レーザシステムの支持平面、レーザバンドを通過させる超真空及び超真空システムのベースのところに位置する再帰反射ミラーを含む。
【００４７】
高測定精度を保証するためには、絶対的重量装置のその垂直軸線に沿う振動、特に再帰反射ミラーの垂直方向に沿う振動を最小限に減少させると共に絶対的重量測定装置の上述のコンポーネントを上述の垂直方向に沿ってできるだけ整列状態のままであるようにすることが必要である。
【００４８】
この目的のため、再帰反射ミラーのスプリング‐アンチスプリング懸架装置を含む形式の地震波減衰システムが知られている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００４９】
しかしながら、現在公知の地震波減衰システムは全て、本発明に従って負担の少ない状態でこれら地震波減衰システムを絶対的重量測定装置中に組み込むことができないような寸法を有している。
【００５０】
したがって、本発明の目的は、一方において負担を減少させ、他方において再帰反射ミラーの垂直方向に沿う振動を最小限に減少させる、公知の地震波減衰システムに代わる地震波減衰システムを搭載した絶対的重量測定装置を提供し、かかる絶対的重量測定装置のコンポーネントを垂直方向に沿ってできるだけ整列状態に維持することにある。
【課題を解決するための手段】
【００５１】
これらの目的は、本発明によれば、特許請求の範囲に記載された地震波減衰システムを含む原子干渉法による絶対的重量測定装置を提供することによって達成される。
【００５２】
本発明の別の特徴は、従属形式の請求項に記載されている。
【００５３】
本発明の絶対的重量測定装置の特徴及び利点は、添付の図面を参照して行われる以下の例示的且つ非限定的説明から明らかになろう。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の地球物理学的用途向きの原子干渉法による絶対的重量測定装置の概略斜視図である。
【図２】図１の絶対的重量測定装置に含まれる測定ヘッドの概略斜視図である。
【図３】ルビジウムエネルギー図である。
【図４ａ】図２の測定ヘッドラインに設けられたレーザシステムの略図である。
【図４ｂ】図４ａのレーザシステム内に設けられたラマンバンドを発生させる手段の略図である。
【図５ａ】図２の測定ヘッド内に設けられた超真空システムの概略斜視図である。
【図５ｂ】図５ａのシステム内に設けられた一次チャンバの細部の略図である。
【図６ａ】図５ａの超真空システムの正面図である。
【図６ｂ】図５ａの超真空システムの側面図である。
【図７ａ】閉じ込めステップ中における超真空システムの概略正面図である。
【図７ｂ】閉じ込めステップ中における超真空システムの概略側面図である。
【図７ｃ】閉じ込めステップ中における超真空システムの概略平面図である。
【図８】図２の測定ヘッド内に設けられた地震波減衰システムの概略斜視図である。
【図９ａ】図４ａのレーザシステムの案内（piloting）方法の一実施形態のブロック図である。
【図９ｂ】図４ａのレーザシステムの案内方法の別の実施形態のブロック図である。
【図１０】本発明の絶対的重量測定装置内に設けられた図８の地震波減衰システムの上から見た斜視図である。
【図１１】本発明の絶対的重量測定装置内に設けられた図８の地震波減衰システムの下から見た概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００５５】
図を参照すると、地球物理学的用途向きの原子干渉法による絶対的重量測定装置が図示されると共に全体を符号１０で示されている。
【００５６】
地球物理学的用途向きの原子干渉法による絶対的重量測定装置１０は、電線及び場合によっては光ファイバ（図示せず）により互いに接続された測定ヘッド１１と制御・供給ラック１２を含む。
【００５７】
電子干渉法による絶対的重量測定装置１０の測定ヘッド１１は、冷却状態の原子サンプル及び自由落下状態の冷却原子サンプルを閉じ込める超真空システム１４並びに振動を制御する地震波減衰システム１５を含む。
【００５８】
原子干渉法による絶対的重量測定装置１０は、原子の冷却、閉じ込め、操作及び検出を行うためのバンドを発生させるレーザシステム１３及び測定ヘッド１１又は制御・供給ラック１２内に設けることができる電子制御システム（図示せず）を更に含む。
【００５９】
レーザシステム１３が測定ヘッド１１内に設けられる場合、レーザシステム１３により発生するバンドを運ぶ光ファイバも又、測定ヘッド１１内に設けられ、したがって、ラック１２は、電線によってのみ測定ヘッド１１に接続される。
【００６０】
図示の好ましい実施形態では、測定ヘッド１１は、垂直展開フレーム１７を含み、その上端部のところには、支持平面１６が拘束されている。
【００６１】
レーザシステム１３を含む金属製ケーシングが上側支持平面１６上に固定されている。
【００６２】
マグネット‐スクリーニングケーシング２０内に納められた超真空システム１４は、係合・支持手段１９によって上側支持平面１６の下でフレーム１７に拘束されている。
【００６３】
地震波減衰システム１５は、フレーム１７の下端部のところに拘束されている。
【００６４】
地震波減衰システム１５は、干渉バンドを反射させるために用いられる再帰反射ミラー２１を支持している。
【００６５】
測定ヘッド１１は、有利には、考えられる温度低下を補償するために温度センサ及び抵抗が関連しているサーモスタット調整フレーム２２又は金属製ケーシング２２内に位置決めされる。
【００６６】
このようにすると、超真空チャンバ１４及びとりわけレーザシステム１３の温度を能動的に制御することが可能であり、特に、レーザシステム１３によって発生した複数個のバンドを超真空システム１４に移送するために用いられる光ファイバの温度変動に起因した影響が減少する。
【００６７】
具体的に説明すると、レーザシステム１３は、原子のサンプルの冷却及び閉じ込めのためのバンド、光学再ポンピングバンド、ラマン干渉バンド並びスラスト及び検出バンドを発生させると共にこれらを制御することができる。
【００６８】
これらレーザバンドは、考慮対象の原子種の光学共振周波数及び実施されるべき特定の機能に基づいて定められる種々の周波数に適切に合致する。
【００６９】
絶対的重量測定装置１０に用いられる原子種は、基本エネルギー状態及び励起エネルギー状態によって特徴付けられることを指摘することが有用であり、これら２つのエネルギー状態の各々を複数の超微細レベルに更に分割することができる。本発明の地球物理学的用途向きの原子干渉法による絶対的重量測定装置１０に用いられる原子種は、好ましくは、ルビジウム８７であり、このルビジウム８７は、図３で観察できるように、基本エネルギー状態５2Ｓ1/2及び励起レベル５2Ｐ3/2を有し、これらのレベルは、周波数が３８４．２ＴＨｚ又は７８０．２ｎｍだけ異なっている。
【００７０】
さらに、これら２つのレベルの各々は、複数個の超微細サブレベルを含み、特に、基本状態Ｆ1，Ｆ2の２つの超微細レベルは、図３で明確に理解できるように６．８ＧＨｚだけ周波数が異なっている。
【００７１】
レーザシステム１３により発生するレーザバンドは、基本状態と励起状態との間のエネルギー遷移に対応した周波数、即ち、ルビジウム８７の場合、７８０．２ｎｍにほぼ合致する。
【００７２】
特に、バンドは、これらの機能に応じて、基本状態の超微細レベルと考慮対象の原子種の励起状態の超微細レベルとの間のエネルギー遷移に対応した周波数に同調される。
【００７３】
具体的に説明すると、図３に示されているルビジウム８７のエネルギー図を参照すると、原子のサンプルの冷却及び閉じ込め並びにスラストは、基本状態５2Ｓ1/2の第２の超微細レベルＦ2と励起レベル５2Ｐ3/2の第３の超微細レベルＦ′3との間のエネルギー遷移の周波数に等しい周波数を有するレーザバンドによって起こる。
【００７４】
原子の中には冷却遷移に加えて他の遷移を実行するものがあるという確率はゼロではないので、原子が冷却それ自体を逃れるのを阻止するために再ポンピングを実施することが推奨される。
【００７５】
再ポンピングバンドは、基本状態５2Ｓ1/2の第１の超微細レベルＦ1と励起レベル５2Ｐ3/2の第２の超微細レベルＦ′2との間のエネルギー遷移に関して設定される。
【００７６】
ラマン干渉シーケンスを実現するバンドは、仮想エネルギーレベルと基本状態５2Ｓ1/2の第１Ｆ1及び第２Ｆ2超微細レベルとの間で起こる２つのエネルギー遷移について設定される。したがって、ルビジウム８７の場合、２つの干渉バンドは、約６．８ＧＨｚだけ異なる２つの周波数に同調される。
【００７７】
検出バンドは、基本状態５2Ｓ1/2の第２の超微細レベルＦ2と励起レベル５2Ｐ3/2の第３の超微細レベルＦ′3との間のエネルギー遷移について設定される。
【００７８】
本発明によれば、複数個のレーザバンドは、ルビジウム８７原子のサンプルが考慮される場合、好ましくは約７８０．２ｎｍに同調された２つのレーザ源２３，２４のみを含むレーザシステム１３によって発生する。この種のレーザ源は、明らかなこととして、スペクトル純度、適合性及び同一源から来たレーザバンドを満足させなければならない光パワーの面での要件に基づいて選択される。
【００７９】
具体的に説明すると、レーザ源は、関与する光学遷移に対して幅の狭い発光バンドを備えなければならない。
【００８０】
かかる要件は、特にラマン干渉及び検出のためのバンドを発生させる源について極めて重要である。と言うのは、これらバンドの周波数ノイズは、検出中、干渉計のステップノイズ及び測定ノイズになるからである。
【００８１】
したがって、約１ＭＨｚのレベルで安定化するレーザ源を使用しなければならない。
【００８２】
このことに照らして、第１の源２３は、有利には、高精度で安定化でき且つ極めて狭い発光バンドを有する外部共振器（空胴）形レーザダイオード又はＥＣＤＬであり、より具体的に言えば、この外部共振器レーザダイオードの絶対周波数ｆrefは、［３８４２２７９３５．０ＭＨｚ，３８４２２７９３５．５ＭＨｚ］の周波数範囲内に含まれる。
【００８３】
第２の源２４は、好ましくは、コンパクトな寸法を特徴とするが外部共振器形レーザダイオードに対して広いバンド発光幅を有することを特徴とする分散形フィードバックレーザ又はＤＦＢであり、分散形フィードバックレーザの絶対周波数ｆrepは、［３８４２３４６８２ＭＨｚ，３８４２３４６８４ＭＨｚ］の範囲内に含まれる。
【００８４】
２つの形式のレーザ源相互間の重要な差は、分散形フィードバックレーザに対して外部共振器形レーザダイオードのロバストネスの方が大きいことにある。外部共振器形レーザダイオードは、事実、機械的、熱的又は電気的励起の結果としてモードジャンプを生じやすく、モードジャンプにより、レーザの周波数結合度の低下が生じ、したがって、周波数結合作業は、一般的に言って、分散形フィードバックレーザよりも複雑さの度合いが小さく、このために、周波数結合作業は、結果として、注入電流に作用するのに十分であり、作業を容易に自動化できる。これとは対照的に、外部共振器形レーザダイオードの場合、３つのパラメータ、例えば温度、電流及び圧電電圧に作用することが必要な場合がある。
【００８５】
１ｋＨｚのオーダーの精度で制御された量だけ周波数が異なる冷却、閉じ込め、干渉シーケンス検出のためのバンドは、第１の源２３に由来しており、再ポンピングバンドは、第２の源２４に由来している。
【００８６】
レーザシステム１３は、第１のモジュール２５及び第２のモジュール２６を含み、２つの源２３，２４及び上述のレーザバンドを発生させるのに必要な手段の全て、例えばミラー、偏光子、レンズ、フォトダイオード等がこれらモジュール内に位置決めされる。
【００８７】
注目されるべきこととして、本発明のレーザシステム１３の形態は、モジュール２５，２６内の源２３，２４の位置決めのばらつきにより変化するが、本発明の範囲ではこれを超えることはない。
【００８８】
本発明の好ましい実施形態では、２つの源２３，２４は、第１のモジュール２５内に配置される。
【００８９】
この場合、第１のモジュール２５は、三次元磁気光学閉じ込めバンド、スラストバンド、検出バンド及び再ポンピングバンド並びにラマン干渉レーザバンドを発生させる基準バンドを発生させることができる。
【００９０】
具体的に説明すると、第１の源２３は、有利には、考慮対象の原子種のエネルギー遷移の固有周波数に対して数百ＭＨｚだけシフトされた周波数で放出される第１のバンド３０を安定化させることができる周波数結合手段２７と関連している。
【００９１】
周波数結合手段２７は、好ましくは、変調伝達分光（ＭＴＳ）技術を実施することができる。この技術によれば、第１の源２３により放出されたバンドの一部を２つのバンド、即ちポンプバンド及びプローブバンドに分離する。ポンプバンドは、周波数結合手段２７中に設けられている電気光学変調用結晶又はＥＯＭ（図示せず）を通過する。この電気光学変調用結晶は、振幅変調なしで純粋なステップ変調を生じさせることができる。変調周波数は、考慮対象の原子種の基本エネルギー状態と励起エネルギー状態との間の光学遷移の自然の広さのオーダーのものであり、したがって、原子種がルビジウム８７である場合、飽和周波数は、６ＭＨｚである。電気光学変調用結晶は、ポンプバンドが電気光学変調後に注入されるルビジウム８７蒸気を含むセル（図示せず）と関連している。
【００９２】
電気光学変調用結晶は、ＡＭ変調なしで、したがって誤差信号中のオフセットの高い再注入度で純粋なステップ変調を可能にすることが強調される。
【００９３】
他方、プローブバンドは、周波数結合手段２７中に設けられていて、好ましくは３６０ＭＨｚに等しい変調周波数で純粋な周波数変換を生じさせる音響光学変調用結晶（図示せず）を通過する。変調後、かかるプローブバンドは、ルビジウム８７蒸気セル内のポンプバンドに対して逆方向に重ね合わされ、その目的は、飽和分光方式を生じさせることにあり、次に、プローブバンドは、ラピッドフォトダイオード（図示せず）上に送られる。フォトダイオード信号は、ＥＯＭ変調信号により直角位相が復調される。
【００９４】
指摘されるべきこととして、飽和分光法は、考慮対象の原子種の基本エネルギー状態と励起エネルギーとの間の原子遷移の自然な広さのオーダーで幅の狭い基準ラインを保証し、したがって、１，０００のオーダーのＳ／Ｒ比では、１０ｋＨｚよりも良好な周波数精度に達することが可能である。さらに、電気光学変調用結晶の高い変調周波数により、検出ステップ中、ノイズ１／ｆを拒否することができる。音響光学変調用結晶で得られた２つのポンプ及びプローブバンド相互間の周波数ずれにより、２つのバンド相互間の干渉が減少する。
【００９５】
第１の源２３は、有利には、二次バンド発生手段２９と結合され、二次バンド発生手段２９は、複数個のレンズ及びミラー（図示せず）と、複数個の音響光学変調器（図示せず）と、検出バンド３１、三次元磁気光学トラップ３２を生じさせるバンド及びスラストバンド３３を発生させるよう配置された複数個のバンド分割器（図示せず）とを含み、これらバンド分割器は、これらバンドを超真空システム１４中に移送するのに適した複数個の光ファイバ（図示せず）中に直接注入される。
【００９６】
かかる二次バンド発生手段２９は又、ラマン干渉レーザバンドを生じさせる基準バンド３６を発生させる。
【００９７】
第１の源２３は又、好ましくは、第１の光増幅器と関連しており、この第１の光増幅器により、高パワーレーザバンドを得ることができ、かかる高パワーレーザバンドは、絶対的重量測定装置１０の機能発揮に必要な複数個のバンドの発生を保証する上で必要不可欠である。
【００９８】
第１の光増幅器２８は、好ましくは、これが高いロバストネス及び高い光パワーを提供するのでテーパ形のものである。かかる第１の光増幅器２８は、第１の源２３と二次バンド発生手段２９との間に位置している。
【００９９】
他方、第２の源２４は、上述の第１の光増幅器２８により増幅された第１のバンド３０の一部も又注入されるステップ結合手段３４と関連している。
【０１００】
このように、第２の源２４により放出される第２のバンド３５は、結果として、第１の源２３により放出される第１のバンド３０に同期して結合され、再ポンピンバンド３７を発生させ、したがって、第２のバンドを第１の源２３に結合したとき、第２のバンド２４は、再ポンピングバンド３７を放出することが確認できる。
【０１０１】
強調されるべきこととして、再ポンピングバンド３７の一部は、有利には、特に三次元磁気光学トラップ３２を発生させるためのバンド及び検出バンド３１を発生させる際に協働するよう第２のバンド発生手段２９と結合される。
【０１０２】
第１のモジュール２５は、基準バンド３６及び再ポンピングバンド３７の第２のモジュール２６に入る注入を介して第２のモジュール２６と結合する。
【０１０３】
第２のモジュール２６は、有利には、好ましくはテーパ形の第２の光増幅器３８を有し、第１のモジュール２５から来た基準バンド３６がこの第２の光増幅器３８中に注入される。
【０１０４】
第２の光増幅器３８は、基準バンド３６だけから始まって、好ましくは重ね合わせ状態の２つの出て行く干渉ラマンバンド４１を生じさせることができるラマンバンド発生手段３９に結合され、重ね合わせラマンバンド４１は、超真空システム１４に伝達されるようファイバ（図示せず）中に注入される。
【０１０５】
変形例として、基準バンド３６は、直接ラマンバンド発生手段３９中に注入される。
特に、図４ｂで理解できるように、ラマンバンド発生手段３９は、好ましくは増幅された基準バンド３６を２つの三次バンド４７，４８に分離するのに適したバンド分離手段６０を含む。
【０１０６】
この分離手段の下流側には、２つの三次バンド４７，４８を、到来放射線の周波数を変化させることができる２つの音響光学変調器（ＡＯＭ）４３，４４中に注入するのに適した複数個の集束レンズ及び光学ミラー（図示せず）が設けられている。
【０１０７】
特に、第１の音響光学変調器４３及び第２の音響光学変調器４４は、考慮対象の原子種の基本状態の２つの超微細レベル相互間の周波数差の約１／４に等しい量だけ第１の三次バンド４７を高周波の方へ、第２の三次バンド４８を低周波の方へそれぞれシフトさせることができる。
【０１０８】
原子種がルビジウム８７である場合、２つの音響光学変調器４３，４４は、約１．７ＧＨｚだけ通過バンドの周波数をシフトさせることができる。
【０１０９】
２つの音響光学変調器４３，４４は又、同一変調器４３，４４を通る２つの三次バンド４７，４８の一部の二重通過を優先するのに適した反射手段５０と関連している。
【０１１０】
その結果、二重通過に由来する２つのバンドは、考慮対象の原子種の基本状態の２つの超微細レベル相互間のエネルギー遷移に対応した量だけ異なる周波数に同調され、したがって、これらバンドをラマンバンド５１，５２と定めることができる。
【０１１１】
２つのラマン５１，５２は、有利には、互いに重ね合わされた状態で好ましくはテーパ形の第３の光増幅器４６中に注入される。
【０１１２】
第３の光増幅器４６は、第３の音響光学変調器４５に結合され、この第３の音響光学変調器は、適切には、２つの重ね合わせ状態のラマンバンド４１を周波数の面でシフトさせる。
【０１１３】
さらに、２つの重ね合わせラマンバンド４１を数十ミリ秒持続し、０．１％以内の再現可能な持続時間でインパルスにより活性化させなければならないので、第３の音響光学変調器４５は、１ミリ秒未満の時間間隔でかかるバンドの強度を制御することができる。
【０１１４】
第３の音響光学変調器４５から出た２つの重ね合わせラマンバンド４１は、超真空システム１４の入口まで運ばれるよう光ファイバ（図示せず）中に注入される。
【０１１５】
光ファイバの上流側でバンドを組み合わせるという選択は、独立の光路の変動に由来するステップノイズを可能な限り制限するということを目的にしていることを指摘することが有用である。
【０１１６】
図４ａで理解できるように、ラマンバンド発生手段３９も又、有利には、２つの三次バンド４７，４８の残留部分５４が音響光学変調器４３，４４の通過後に注入される冷却バンド発生手段４０と関連している。
【０１１７】
これら冷却バンド発生手段４０は、加うるに、第１のモジュール２５に由来する再ポンピングバンド３７に結合され、そして絶対的重量測定値１０において考慮対象の原子のサンプルを冷却すると共にスローダウンするのに適した二次元磁気光学トラップを生じさせる３つのバンド５３を発生させることができる。
【０１１８】
レーザシステム１３により生じたバンドの全ては、複数本の光ファイバによって超真空システム１４に移送される。
【０１１９】
また、ラマンバンド発生手段３９、二次バンド発生手段２９及び冷却バンド発生手段は、必要な場合に発生するバンドを消すことができる複数個の機械的シャッタ（図示せず）を更に含む。
【０１２０】
超真空システム１４は、好ましくは八角形の一次チャンバ６１、好ましくは立方体であって一次チャンバの下に位置決めされた二次チャンバ６３及び最後に２つのチャンバ６１，６３を互いに連結する円筒形ダクト６２を含む。
【０１２１】
一次チャンバ６１と二次チャンバ６３の両方は、絶対的重量測定装置１０の機能発揮に必要なレーザバンドを注入する複数個の光学窓６４を有する。
【０１２２】
超真空システム１４は、好ましくは、チタンで作られており、これに対し、光学窓は、好ましくは、ＢＫ７で作られていて、これら光学窓は、拡散接合法によってチタン本体に溶接される。
【０１２３】
注目されるべきこととして、チタンは、その磁気特性及び真空チャンバを作るのに必要な耐熱性並びにＢＫ７の熱膨張係数とのその熱膨張係数の一致によりこの種の用途に特に適した金属である。
【０１２４】
超真空システム１４内の圧力は、ポンプ輸送手段（図示せず）によって超真空レベルに維持され、その目的は、測定中に関与する原子の室温での他の原子との衝突を制限することにある。これらポンプ輸送手段は、一次チャンバ６１及び二次チャンバ６３の表面上に設けられた特定の貫通受座６５内に収容されている。
【０１２５】
超真空システム１４では、レーザシステム１３によって生じるバンドの作用により、冷却状態の原子の閉じ込めが起こると共にラマン干渉シーケンス及び検出が起こる。
【０１２６】
具体的に説明すると、原子のサンプルの冷却は、磁界及び圧力がポンプ輸送手段（図示せず）によって約１０-7ｍｂａｒのレベルに維持される超真空システム中に設けられている冷却セル（図示せず）内に二次元磁気光学トラップ（２Ｄ‐ＭＯＴ）を生じさせる３つの互いに対向して伝搬するレーザバンド５３のうちの２つに起因して起こる。
【０１２７】
二次元磁気光学トラップを生じさせる３つの対向して伝搬するレーザバンド５３の残りのレーザバンドは、原子を一次真空チャンバの方へ軸方向に押して原子な流れを増大させる。
【０１２８】
閉じ込めは、類似のポンプ輸送手段（図示せず）が圧力を約１０-9ｍｂａｒのレベルに維持する一次チャンバ６１内で起こる。
【０１２９】
閉じ込めは、磁気光学トラップ３２を生じさせるバンドに由来する少なくとも４つのバンドの注入により生じる三次元磁気光学トラップ及び２つのボビン６６により生じるトラップ磁界の同時活性化に起因して起こる。
【０１３０】
三次元磁気光学トラップ３２を得るためのバンドに由来する対向伝搬及び非同一平面内レーザバンドの３つの対が好ましくは注入される。
【０１３１】
ボビン６６は、図５ｂに示されているように一次チャンバ６１上に設けられた２つの受座内に収容されており、その結果、これらボビン６６は、放散される熱出力を制限する原子から見て考えられる最小距離のところに位置するようになる。
【０１３２】
２つのボビン６６の各々は、磁気光学トラップの機能発揮に必要な磁界勾配を発生させるよう銅線から成る多数個のコイルで構成されている。
【０１３３】
したがって、三次元磁気光学トラップは、冷却状態の原子のサンプルが先ず最初に導入され、次に３つの対をなすレーザバンドが一次チャンバ６１それ自体内に得られた複数個の光学窓６４のうちの６つを介して注入される一次チャンバ６１内で生じる。
【０１３４】
注入は、独立の支持体（図示せず）に組み付けられると共に閉じ込めに必要なバンドの位置合わせを保証するよう複数本の光ファイバ６９の下流側に適切に位置決めされた第１の複数個の光学素子６８によって起こる。
【０１３５】
三次元磁気光学トラップは、好ましくは、３つの対をなす対向伝搬レーザバンドと非同一平面状レーザバンドの相互作用により生じ、これらのうちの２つの対は、垂直に対して４５°だけ傾けられ、１つの対は、水平方向に沿って配置されている。
【０１３６】
磁気光学トラップのこの形態は、一般に、１‐１‐０で示され、かかる形態により、超真空システムの小型化と光アクセスの汎用性との良好な関係の実現が可能である。
【０１３７】
変形例として、３つの対をなす対向伝搬及び非同一平面上バンドの形態又は四面体の幾何学的形状を有する４つのバンドの形態を具体化しても良い。
【０１３８】
注目されるべきこととして、三次元磁気光学トラップは又、少ない数のバンドから始まって、場合によってはたった１つから始まって再帰反射光学素子を介して得ることができるが、原子による光吸収に起因してかかる原子の位置の安定性が低くなり、その結果、原子密度に対する再帰反射バンド相互間の強度のアンバランスが生じる。
【０１３９】
重力加速度測定は、測定中、原子の有効位置によって影響を受け、これは、原子の初期位置及び初期速度で決まり、したがって、これら初期位置及び初期速度を正確に制御する必要がある。
【０１４０】
この理由で、冷却状態の原子の閉じ込めステップと解放ステップの両方は、特に重要である。
【０１４１】
本発明の好ましい実施形態では、三次元磁気光学トラップのレーザバンドは、トラップ磁界と一緒に消され、それにより平均速度がほぼゼロの状態で原子雲の解放が可能である。
【０１４２】
この自由落下解放技術により、初期速度の最適制御を得ることができると共にこの場合、原子単独の自由落下に対応した軌道を備えなければならない超真空システム１４の寸法の最適化が可能である。
【０１４３】
双極子光学トラップ又はＦＯＲＴ（遠隔共振双極子トラップ）は、好ましくは、少なくとも１つの集束レーザバンド（図示せず）又は第２の複数個の光学素子（図示せず）により一次チャンバ６１中に差し向けられる１対の交差レーザバンドによって三次元磁気光学トラップに加えて作られる。
【０１４４】
かかる第２の複数個の光学素子の位置は、好ましくは、これを十分にしっかりとしたやり方で支持する機械的構造体（図示せず）の使用によって数ミクロンレベルで安定にされる。
【０１４５】
双極子光学トラップを作るためのバンドの発生は、好ましくは、有利には光増幅器（図示せず）中に注入される第２の源２４から放出されたバンドに由来し、そうでなければ、双極子光学トラップを作るかかるバンドは、異なる波長を有する第３のレーザ源（図示せず）によって生じ、スペクトル純度の面での要件はそれほど限定されず、例えば、５００ｍＷ〜８１０ｎｍ又は８５０ｎｍのダイオードが用いられる。
【０１４６】
また、双極子光学トラップの線寸法は、有利には、閉じ込められた原子の量を最大にするために数百ミクロンオーダーであることも又注目されるべきである。
【０１４７】
トラップの極めて非対称性の幾何学的形状は又、測定軸線に沿う原子の量及び空間分解能を同時に最適化するために作られるのが良い。
【０１４８】
この場合、原子の冷却状態のサンプルを三次元磁気光学トラップから双極子光学トラップに移送し、その後、双極子光学トラップから自由落下状態で解放する。
【０１４９】
いずれの場合においても、磁気光学トラップの解放後、冷却状態の原子は、重力の作用でいつでも落下することができる。
【０１５０】
自由落下は、一次チャンバ６１を二次チャンバ６３に連結している円筒形ダクト６２内で起こる。
【０１５１】
ダクト６２内での自由落下中、原子は、重ね合わせラマン干渉レーザバンド４１の作用を受ける。これらバンドは、垂直方向に光学窓を通って一次チャンバ中に注入され、これらバンドは、ダクト６２及び二次チャンバ６３を通過し、そして超真空システム１４から出て次に再帰反射ミラー２１によって再帰反射される。
【０１５２】
干渉シーケンス後、原子は、考慮対象の特定の原子種の基本状態の２つの超微細レベルＦ1，Ｆ2上に存在する。この時点では、基本状態の２つの超微サブレベルＦ1，Ｆ2中の原子個数相互間の比を測定すると検出ステップが必要であり、その目的は、２つの超微細サブレベルと関連した物質波相互間のステップシフトの測定値を得ることにあり、かくして重力加速度ｇが測定される。
【０１５３】
本発明によれば、別々の領域の同時検出技術及び別々の領域の順次検出技術だけでなく、単一領域における順次検出技術を実施することが可能である。
【０１５４】
この検出方式によれば、基本状態の２つの超微細サブレベルＦ1，Ｆ2中の原子は、先ず最初に、スラストバンド３３によって得られた選択的垂直スラストで分離され、次に、これら原子は、順番に検出バンドを備えた単一の相互作用領域を通過する。
【０１５５】
原子雲相互間の分離が純然として垂直であるので、これら原子雲は、明らかに別々の時間で同一の検出領域を通過することができる。
【０１５６】
この技術により、別々の領域内における検出の際に存在する多くの系統誤差が減少し、別々の領域の検出の較正は、事実、特にデリケートである。と言うのは、検出効率は、検出光学素子の互いに異なる幾何学的形状及び２つの別々の領域で用いられる互いに異なる光電子デバイスに起因して２つのチャネルについて本質的に異なっているからである。
【０１５７】
本発明の絶対的重量測定装置１０は、重力によって定められる垂直方向に沿って上から下へ並んだ状態で、主要構成要素として、レーザシステム１３、支持面１６、超真空システム１４、再帰反射ミラー２１及び地震波減衰システム１５を含む。
【０１５８】
高測定精度を保証するためには、絶対的重量装置１０のその垂直軸線に沿う振動、特に再帰反射ミラー２１の垂直方向に沿う振動を最小限に減少させると共に絶対的重量測定装置１０の上述のコンポーネントを上述の垂直方向に沿ってできるだけ整列状態のままであるようにすることが必要である。
【０１５９】
さらに、かかる使用を保証するのに適した地震波減衰システム１５は、地震波減衰システム１５を本発明によって提供される運搬可能な絶対的重量測定装置１０内に設置することができるよう負担の減少が必要である。本発明の目的である地震波減衰システム１５による絶対的重量測定装置１０に対する上述の仕様が保証される。
【０１６０】
反射再帰ミラー２１の垂直減衰は、再帰反射ミラーを干渉シーケンスに必要な時間範囲内において地面の振動から切り離すことによって起こる。
地震波ノイズを好ましくは少なくとも４０ｄＢだけ減衰させるために、地震波減衰システム１５は、特に再帰反射ミラー２１の下に設置される。
【０１６１】
図８で理解できるように、地震波減衰システム１５は、地面又は任意他の構造体上の絶対的重量測定装置１０の支持下側プレート１０００を含み、この支持下側プレートは、場合によっては、下に急速足を備える。地震波減衰システム１５は、貫通穴１００３を備えた再帰反射ミラー２１の上側支持プレート１００２を更に含む。再帰反射ミラー２１は、それ自体公知形式の幾何学的スプリング‐アンチスプリング継手によって貫通穴１００３の上方に吊り下げ状態に保たれ、かかる幾何学的スプリング‐アンチスプリング継手は、上述のスプリング‐アンチスプリング継手を作るような形態に配置されると共に拘束された３つの金属製ブレード７０，７１，７２を有する。
【０１６２】
金属製ブレードの数は、当然のことながらこれ又、４つ以上であるのが良い。
【０１６３】
下側プレート１０００は、端部に球面継手１００９を支持した関節連結アーム１００８によって上側プレート１００２に連結されている。
【０１６４】
これら関節連結アーム１００８により、ロッド要素１０１０による再帰反射ミラー２１の水平調節が可能であり、このロッド要素は、上側球面継手１００９から始まって、上側プレート１００２の下で再帰反射ミラー２１の細長いベース１０１１を通過して上側プレート１００２の下に拘束されている関連の受座１０１２まで延びている。
【０１６５】
再帰反射２１を吊り下げ状態に保つ金属製ブレード７０，７１，７２を備える形式のこのスプリング‐アンチスプリング幾何学的形状により、上側プレート１００２までの各ブレード７０，７１，７２のベースの固定箇所の距離を変えることによって再帰反射ミラー２１の垂直運動の共振周波数を変えることができる。
【０１６６】
かかるスプリング‐アンチスプリング幾何学的状では、上側プレート１００２に拘束されたブレード７０，７１，７２のベースは、屈曲状態で働き、正の剛性を備えた通常のスプリングのように働き、これに対し、これらのヘッドは、これらが再帰反射ミラー２１を隆起状態に保つ箇所で互いに往復的に対向し、負の剛性を備えたアンチスプリングのように圧縮状態で働く。
【０１６７】
これら２つのスプリングの組成により、全体的剛性値をほぼゼロの有効剛性値により得られるシステムの双安定挙動の発生によって制限される極めて小さい値に減少させることができ、この場合、システムは、中程度の平衡状態にある。
【０１６８】
高い角剛性を保証するために且つ減衰が働く垂直方向と直交する平面内における考えられるシフトに対抗するため、本発明は、再帰反射ミラー２１と上側プレート１００２との間に半径方向拘束手段を提供する。
【０１６９】
図示の実施形態によれば、これら半径方向拘束手段は、一方の側部が再帰反射ミラー２１の下に固定されると共に別の側が引っ張り装置１００６によって上側プレート１００２に固定されたタイロッド１００５を含み、引っ張り装置１００６は、上側プレート１００２に固定されている。
【０１７０】
上述したように、ミラー２１は、好ましくは約５０マイクロラジアンの角度内でその軸線を垂直方向に沿って整列させた状態に保たなければならない。
【０１７１】
整列状態のモニタは、地震波減衰システム１５それ自体と一体の再帰反射ミラー２１の傾きの測定手段を用いて行われる。
【０１７２】
図示の例示の実施形態によれば、傾きの測定手段は、下側プレート１０００に向くと共に再帰反射ミラー２１の下側の細長い部分１１１の下に拘束された四面体要素１０１３を含む。
【０１７３】
かかる四面体要素１０１３は、四面体要素１０１３の下で下側プレート１０００上に配置された源によって生じる光線１０１６の反射要素として働く。
【０１７４】
具体的に言えば、四面体１０１３は、光線をそらしてこれを下側プレート１０００に拘束されている適当な受け取り要素１０１５に当てる。
【０１７５】
このように、受け取り要素１０１５のうちの少なくとも１つに関連の反射光線１０１７が当たらない場合、再帰反射ミラー２１の相対的に過剰の傾斜が許容レベルを超えて指示される。
【０１７６】
再帰反射ミラー２１の過度の傾斜の考えられる是正は、特定のモータライゼーションによって関節連結アーム１００８中に組み込まれた調整ねじに手動で又は自動的に作用することによって行われる。
【０１７７】
レーザシステム１３の案内方法１００は、２つの源２３，２４の点火（ignition）により複数の原子の冷却、閉じ込め、操作、スラスト及び検出バンドの発生ステップ１０１を含む。
【０１７８】
この発生ステップの実施後、上述の複数個の原子の冷却ステップ１０２を実施し、この冷却ステップは、二次元磁気光学トラップ５３を生じさせる対向伝搬バンドの活性化及び冷却セル１０２中への注入によって起こる。
【０１７９】
冷却セル１０２の終わりに、二次元磁気光学トラップ５３を生じさせる対向伝搬バンドが消され、次に、超真空システム１４の一次チャンバ６１内で冷却された複数個の原子の閉じ込めステップ１０３が実施される。
【０１８０】
かかる閉じ込めステップ１０３は、三次元磁気光学トラップ３２を生じさせるバンドの活性化及び注入並びに更に２つのボビン６６により生じるトラップ磁界の同時発生によって行われる。
【０１８１】
閉じ込めステップ１０３の実施後、自由落下解放ステップ１０４が実施され、この自由落下解放ステップは、本発明に従って、三次元磁気光学トラップ３２及び２つのボビン６６によって生じるトラップ磁界を生じさせるバンドを同時に消すことによって三次元磁気光学トラップを消失させるステップ１０９を含む。
【０１８２】
三次元磁気光学トラップを消失させた後、冷却状態の原子は、重力の作用を受けて自由に落下することができ、しかしながら、レーザバンドの偏光の際、レーザバンドの光学周波数におけるレーザバンド相互間の相対強度の変動によって影響を受ける場合のある原子の初期位置も又正確に知ることが重要であることが明らかである。これらパラメータは技術的要因、例えば温度変動及び装置の振動の影響を受け、原子重量計の安定性及び精度が制限される。
【０１８３】
好ましい実施形態では、解放ステップ１０４は、有利には、三次元磁気光学トラップ内に閉じ込められた原子を双極子光学トラップに移送する移送ステップ１０５を更に含む。
【０１８４】
かかる移送ステップ１０５は、三次元磁気光学トラップの消失に続き、双極子光学トラップを作るバンドを活性化させることによって起こる。
【０１８５】
移送ステップ１０５に続き、複数個の原子の自由化ステップ１０６を実施し、この自由化ステップでは、双極子光学トラップを作るバンドを消し、後には原子が自由に落下することができるようにする。
【０１８６】
移送ステップ１０５の実施後であって自由化ステップ１０６の実施前に、原子のサンプルの別の冷却ステップ（図示せず）が好ましくは、例えば「ラマン側波帯冷却」及び／又は蒸発冷却のような技術によって行われ、その目的は、干渉測定に対する原子速度ばらつきの影響を減少させることにある。
【０１８７】
「ラマン側波帯冷却」技術は、保存ポテンシャル、例えば双極子光学トラップ内に閉じ込められた原子が振動エネルギー値の離散的組み合わせしか持つことができないので離散エネルギーレベルで振動するという事実に基づいている。
【０１８８】
１対のレーザバンドを活性化させて原子サンプルにラマン遷移を引き起こすことによって、原子は、最も低い振動エネルギーレベルに移行する。このように、各ラマン遷移の場合、原子は、吸収光子と放出光子との間のエネルギー差に等価なエネルギーのレーザバンドに移行し、冷却は、このエネルギー損失に由来する。１００ナノケルビンオーダーの温度は、数ミリ秒で、セシウムをサンプルについてこの技術で得られ、他方、ルビジウム８７原子の場合、８００ナノケルビン未満の温度は観察されなかった。
【０１８９】
双極子光学トラップ内における蒸発冷却は、閉じ込めサンプルの最もエネルギーの高い原子の自然発生的選択的損失現象に基づいており、或る特定のしきい値よりも大きなエネルギーを持つ原子を閉じ込めることができず、或る特定の時間後、これら原子は、サンプルから出、「ホット」原子の損失により、サンプルの平均熱エネルギーの減少、かくして、原子温度の減少が生じる。冷却速度及び効率を高めるためには、しきい値エネルギーを蒸発により減少させ、それにより光学トラップレーザ（強制蒸発）の強度を減少させ、それによりしきい値エネルギーと平均温度の比を十分に低く維持する。蒸発冷却により、極めて低い温度に達することができる（ナノケルビン）が、原子の数の相当な減少が生じ、一般に、サンプルの熱化を可能にするのに長い時間（数秒から数十秒）が必要である。
【０１９０】
この別の冷却ステップは、量子化縮退条件に達するまで（原子スピンモーメントに応じてボーズ‐アインシュタイン凝縮又はフェルミガス縮退）強制的に行われるが良く、その目的は、重量計１０の感度及び精度を向上させるために或る特定の量子化コヒーレンス特性を用いることにある。
【０１９１】
解放ステップ１０４の終わりに、円筒形ダクト６２を通る複数個の原子の自由落下中、重ね合わせラマン干渉バンド４１の活性化によって干渉シーケンスを実施する（１０７）。
【０１９２】
干渉シーケンス後、重ね合わせラマン干渉バンド４１を消し、具体化されている検出技術に従ってスラストバンド３３及び検出バンド３１を活性化することによって検出ステップ１０８を実施する。
【０１９３】
具体的に説明すると、検出ステップ１０８は、好ましくは、単一領域順次検出技術の実施によって行われる。
【０１９４】
変形例として、検出ステップ１０８は、別々の領域の同時検出技術又は別々の領域の順次検出技術の実施によって行われる。
【０１９５】
指摘されるべきこととして、測定プロセスにおいて関与するレーザバンドの強度の制御及びその結果としての活性化及び消失は、複数個の電気光学活性化変調器の使用とレーザシステム１３内に設けられている機械的シャッタの使用の組み合わせによって起こる。
【０１９６】
特に、電気光学活性化変調器は、最大時間精度での消失及び／又は活性化が必要なバンドについて用いられ、これに対し、複数個の機械的シャッタは、電気光学活性化変調器が完全な消失を保証しないので時間精度が重要ではなく且つ／或いはバンドの完全な消失が重要である場合に用いられ、最後に時間精度と完全な消失の両方が必要なバンドに関し、複数個の電気光学活性化変調器のうちの１つ及び複数個の機械的シャッタのうちの１つがカスケード状態で用いられる。
【０１９７】
本発明の目的である原子干渉法による絶対的重量測定装置の特性並びに関連の利点は、上述の説明から明らかである。
【０１９８】
原子干渉法による上述の絶対的重量測定装置は、事実、２つのレーザ源だけからの絶対的重量測定装置それ自体の機能の発揮に必要なレーザバンドの全てを発生させることができるレーザシステムを有する。
【０１９９】
このことは、このレーザシステムを好ましくは絶対的重量測定装置の測定ヘッドのところに位置するコンパクトなモジュール上に設置できることを意味しており、絶対的重量測定装置にコンパクトな寸法を与えると共にその輸送が容易になる。
【０２００】
さらに、測定ヘッドがサーモスタット調整フレーム内に位置決めされているので、レーザシステムにより生じた複数個のバンドを超真空システムに移送するために用いられる光ファイバの熱的変動を制御することが可能である。
【０２０１】
この全てにより、高信頼度のオンサイト測定を行うことができる。
【０２０２】
本発明のレーザシステムは、事実、源の高いスペクトル純度（周波数及びステップ品質制御）、強度安定性及び供給される光パワーを保証する。
【０２０３】
スペクトル純度は、高い周波数安定性を保証する変調伝達分光技術で安定化されたナローラインＥＣＤＬレーザの使用によって保証される。ラマンレーザの相対的ステップ安定性は、他の装置で用いられている２つのレーザ相互間の光ステップ結合ではなく、高周波数音響光学変調器の使用によって保証される。強度安定性に関する限り、小型化光学コンポーネントの使用は、これが高いアライメント安定性を保証するので有利である。
【０２０４】
最後に、利用可能な全出力は、３つの光増幅器の使用により他の実験室用絶対的重量測定装置の全出力と同等であり又はこれよりも高い。
【０２０５】
本発明のレーザシステムの案内方法により、自由落下解放技術の実施により、超真空システムの寸法を減少させることができると共に原子の初期速度の最適制御を得ることができる。
【０２０６】
原子が磁気光学トラップからこれらの自由落下解放前に移送される双極子光学トラップを作るステップにより、自由落下が始まった時点で原子の位置の高精度の制御が可能である。
【０２０７】
この場合、事実、原子の初期位置は、少なくとも１つの集束バンドを注入する第２の複数個の光学素子の位置でのみ決まる。
【０２０８】
さらに、本発明と関連して説明した別の地震波減衰システムは、一方において、減少した負担を有し、他方において、再帰反射ミラーの垂直方向に沿う振動を最小限に減少させるだけでなく、絶対的重量測定装置のコンポーネントを垂直方向に沿ってできるだけ整列状態に保つ。
【０２０９】
最後に、このようにして計画した原子干渉法による絶対的重量測定装置に対して多くの改造及び変形を行うことができることが明らかであり、これらは全て本発明に含まれ、更に、細部の全ては、技術的に均等な要素によって置き換え可能である。事実、用いられる材料は、寸法形状と同様、技術要件に応じて様々であって良い。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図７ｃ】
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【図８】
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【図９ａ】
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【図９ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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