(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１室と、第２室と、前記第１室と前記第２室とを連通する連通孔と、前記第２室に設けられた開口部と、を有するセル部と、
前記開口部を封止する封止部と、
前記第２室に配置されたアンプルと、
前記第１室と前記第２室とに充填されたアルカリ金属のガスと、を備えたガスセルを含み、
前記第１室と前記第２室とは、第１の方向に並んで配置され、
前記アンプルは、長手方向を有し、前記長手方向が前記第１の方向に沿うように配置され、
前記第１の方向と直交する方向を第２の方向とし、前記第１の方向および前記第２の方向と直交する方向を第３の方向とした場合、前記第２室の内壁のうち前記第３の方向の一方側に位置する内壁には、前記第１の方向および前記第２の方向を含む仮想平面に対して傾斜し、且つ前記第２の方向に傾斜している傾斜面が設けられ、
前記アンプルは、前記傾斜面における前記第３の方向の最も前記一方側に位置する第１位置に配置され、
前記開口部は、前記傾斜面よりも前記第３の方向の前記一方側とは反対の他方側、且つ前記第２の方向において前記第１位置から離れた位置に配置されていることを特徴とする原子発振器。
【請求項２】
第１室と、第２室と、前記第１室と前記第２室とを連通する連通孔と、前記第２室に設けられた開口部と、を有するセル部と、
前記開口部を封止する封止部と、
前記第２室に配置されたアンプルと、
前記第１室と前記第２室とに充填されたアルカリ金属のガスと、を備えたガスセルを含み、
前記第１室と前記第２室とは、第１の方向に並んで配置され、
前記第１の方向と直交する方向を第２の方向とし、前記第１の方向および前記第２の方向と直交する方向を第３の方向とした場合、前記第２室の内壁のうち前記第３の方向の一方側に位置する内壁には、前記第１の方向および前記第２の方向を含む仮想平面に対して傾斜し、且つ互いに反対に向きに傾斜して交差する２つの傾斜面によって構成される凸状部を有し、
前記アンプルは、前記２つの傾斜面の１つの傾斜面における前記第３の方向の最も前記一方側に位置する第１位置に配置され、
前記開口部は、前記１つの傾斜面よりも前記第３の方向の前記一方側とは反対の他方側、且つ前記２つの傾斜面が傾斜する方向において前記傾斜面同士が交差する位置と前記第１位置との間に配置されていることを特徴とする原子発振器。
【請求項３】
請求項１に記載の原子発振器であって、
前記第２室は、互いに反対向きに傾斜して交差する２つの前記傾斜面によって構成される凸状部を有し、
前記開口部は、前記２つの傾斜面が傾斜する方向において、前記傾斜面同士が交差する位置と前記第１位置との間に配置されていることを特徴とする原子発振器。
【請求項４】
第１室と、第２室と、前記第１室と前記第２室とを連通する連通孔と、前記第２室に設けられた開口部と、を有するセル部と、
前記開口部を封止する封止部と、
前記第２室に配置されたアンプルと、
前記第１室と前記第２室とに充填されたアルカリ金属のガスと、を備えたガスセルを含み、
前記第１室と前記第２室とは、第１の方向に並んで配置され、
前記第１の方向と直交する方向を第２の方向とし、前記第１の方向および前記第２の方向と直交する方向を第３の方向とした場合、前記第２室の内壁のうち前記第３の方向の一方側に位置する内壁には、前記第１の方向および前記第２の方向を含む仮想平面に対して傾斜し、且つ互いに反対に向きに傾斜して交差する２つの傾斜面によって構成される凹状部を有し、
前記アンプルは、前記２つの傾斜面における前記第３の方向の最も前記一方側に位置する第１位置に配置され、
前記開口部は、前記２つの傾斜面よりも前記第３の方向の前記一方側とは反対の他方側、且つ前記２つの傾斜面が傾斜する方向において前記傾斜面同士が交差する位置から離れた位置に配置されていることを特徴とする原子発振器。
【請求項５】
請求項２または４に記載の原子発振器であって、
前記傾斜面は、前記第１の方向に傾斜しており、
前記アンプルは、長手方向を有し、前記長手方向が前記第２の方向に沿うように配置され、
前記開口部は、前記第１の方向において前記第１位置から離れた位置に設けられていることを特徴とする原子発振器。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載の原子発振器であって、
前記連通孔は、前記第１位置から離れた位置に設けられていることを特徴とする原子発振器。
【請求項７】
請求項６に記載の原子発振器であって、
前記連通孔は、前記第１位置よりも前記他方側に設けられていることを特徴とする原子発振器。
【請求項８】
第１室と、第２室と、前記第１室と前記第２室とを連通する連通孔と、前記第２室に設けられた開口部と、を有するセル部と、
前記開口部を封止する封止部と、
前記第２室に配置されたアンプルと、
前記第１室と前記第２室とに充填されたアルカリ金属のガスと、を備え、
前記第１室と前記第２室とは、第１の方向に並んで配置され、
前記アンプルは、長手方向を有し、前記長手方向が前記第１の方向に沿うように配置され、
前記第１の方向と直交する方向を第２の方向とし、前記第１の方向および前記第２の方向と直交する方向を第３の方向とした場合、前記第２室の内壁のうち前記第３の方向の一方側に位置する内壁には、前記第１の方向および前記第２の方向を含む仮想平面に対して傾斜し、且つ前記第２の方向に傾斜している傾斜面が設けられ、
前記アンプルは、前記傾斜面における前記第３の方向の最も前記一方側に位置する第１位置に配置され、
前記開口部は、前記傾斜面よりも前記第３の方向の前記一方側とは反対の他方側、且つ前記第２の方向において前記第１位置から離れた位置に配置されていることを特徴とするガスセル。
【請求項９】
第１室と、第２室と、前記第１室と前記第２室とを連通する連通孔と、前記第２室に設けられた開口部と、を有するセル部と、
前記開口部を封止する封止部と、
前記第２室に配置されたアンプルと、
前記第１室と前記第２室とに充填されたアルカリ金属のガスと、を備え、
前記第１室と前記第２室とは、第１の方向に並んで配置され、
前記第１の方向と直交する方向を第２の方向とし、前記第１の方向および前記第２の方向と直交する方向を第３の方向とした場合、前記第２室の内壁のうち前記第３の方向の一方側に位置する内壁には、前記第１の方向および前記第２の方向を含む仮想平面に対して傾斜し、且つ互いに反対に向きに傾斜して交差する２つの傾斜面によって構成される凸状部を有し、
前記アンプルは、前記２つの傾斜面の１つの傾斜面における前記第３の方向の最も前記一方側に位置する第１位置に配置され、
前記開口部は、前記１つの傾斜面よりも前記第３の方向の前記一方側とは反対の他方側、且つ前記２つの傾斜面が傾斜する方向において前記傾斜面同士が交差する位置と前記第１位置との間に配置されていることを特徴とするガスセル。
【請求項１０】
第１室と、第２室と、前記第１室と前記第２室とを連通する連通孔と、前記第２室に設けられた開口部と、を有するセル部と、
前記開口部を封止する封止部と、
前記第２室に配置されたアンプルと、
前記第１室と前記第２室とに充填されたアルカリ金属のガスと、を備え、
前記第１室と前記第２室とは、第１の方向に並んで配置され、
前記第１の方向と直交する方向を第２の方向とし、前記第１の方向および前記第２の方向と直交する方向を第３の方向とした場合、前記第２室の内壁のうち前記第３の方向の一方側に位置する内壁には、前記第１の方向および前記第２の方向を含む仮想平面に対して傾斜し、且つ互いに反対に向きに傾斜して交差する２つの傾斜面によって構成される凹状部を有し、
前記アンプルは、前記２つの傾斜面における前記第３の方向の最も前記一方側に位置する第１位置に配置され、
前記開口部は、前記２つの傾斜面よりも前記第３の方向の前記一方側とは反対の他方側、且つ前記２つの傾斜面が傾斜する方向において前記傾斜面同士が交差する位置から離れた位置に配置されていることを特徴とするガスセル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気計測装置、ガスセル、磁気計測装置の製造方法、およびガスセルの製造方法に関する。
【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。特許文献１に、リザーバー（アンプル収容室）にアルカリ金属が封入されたアンプルを収容し、そのアンプルにレーザー光を照射することによりアンプルのガラス管に貫通孔を形成し、アンプル内のアルカリ金属を蒸発させて、その蒸気（ガス）をリザーバーから連通孔を介して主室内に充満させたガスセルを備えた磁気計測装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１８３２９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、アンプルにレーザー光を照射する際に、リザーバー内でアンプルが安定しなかったりアンプルの位置が個体によってばらついたりすると、アンプルに対するレーザー光の照射位置がずれてしまうことや、アンプルが安定しないためにレーザー光照射による衝撃でアンプルが動いてしまうことがある。そうすると、レーザー光照射による深さ方向の加工が進まずアンプルのガラス管を貫通させることができなくなるため、製造歩留まりの低下や、加工のやり直しによる製造工数の増大を招いてしまう。また、例えば、リザーバーの側面に設けられた開口部からアンプルを挿入してリザーバー内に収納し、開口部を封止部で塞いで封止する場合、アンプルを収納する工程から封止する工程までの取り扱いや封止部で封止する際に、アンプルが開口部からリザーバー外へ出てしまうことがある。このような場合も、製造歩留まりの低下や製造工数の増大を招いてしまう。そのため、リザーバー内に収納したアンプルを安定的した状態で保持し確実に貫通孔を形成できるガスセルおよび磁気計測装置とそ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】
【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］本適用例に係る磁気計測装置は、磁場を計測する磁気計測装置であって、第１室と、第２室と、前記第１室と前記第２室とを連通する連通孔と、前記第２室に設けられた開口部と、を有するセル部と、前記開口部を封止する封止部と、前記第２室に配置されたアンプルと、前記第１室と前記第２室とに充填されたアルカリ金属のガスと、を備えたガスセルを含み、前記アンプルは、前記第２室における所定の位置に配置され、前記開口部は、前記所定の位置から離れた位置に設けられていることを特徴とする。
【０００７】
本適用例の構成によれば、磁気計測装置のガスセルにおいて、アンプルは第２室における所定の位置に配置されるので、第２室内でアンプルが安定した状態で保持される。そのため、アンプルにレーザー光を照射して貫通孔を形成する際に、アンプルに対するレーザー光の照射位置のずれが抑えられ、レーザー光照射による衝撃でアンプルが動いてしまうことも抑えられるので、アンプルに確実に貫通孔を形成できる。また、開口部が第２室における所定の位置から離れた位置に設けられているので、開口部を封止部で封止するまでの取り扱いや開口部を封止部で封止する際にアンプルが開口部から第２室外へ出てしまうことを抑止できる。これらにより、磁気計測装置の製造歩留まりの低下や製造工数の増大を抑え、生産性を向上させることが可能なガスセルおよび磁気計測装置を提供することができる。
【０００８】
［適用例２］上記適用例に係る磁気計測装置であって、前記第２室の底部側に傾斜面を有し、前記所定の位置は、前記傾斜面における最も低い位置であり、前記開口部は、前記傾斜面よりも高い位置に設けられていることが好ましい。
【０００９】
本適用例の構成によれば、第２室の底部側の傾斜面における最も低い位置にアンプルが配置されるので、第２室内でアンプルを安定した状態で保持できる。また、アンプルを第２室に配置する際は、傾斜面よりも高い位置に設けられた開口部からアンプルを挿入すれば、アンプルは傾斜面上に落下し傾斜面に沿って低い側へ移動するので、アンプルを容易に所定の位置に配置できる。そして、開口部が傾斜面よりも高い位置に設けられているので、アンプルが開口部から第２室外へ出てしまうことを効果的に抑止できる。
【００１０】
［適用例３］上記適用例に係る磁気計測装置であって、前記第１室と前記第２室とは、第１の方向に沿って並ぶように配置され、前記傾斜面は、前記第１の方向と交差する第２の方向に沿って傾斜しており、前記アンプルは、長手方向を有し、前記長手方向が前記第１の方向に沿うように配置され、前記開口部は、前記第２の方向において前記所定の位置から離れた位置に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、傾斜面は第２の方向に沿って傾斜しており、アンプルは長手方向が傾斜面の傾斜方向と交差する第１の方向に沿うように配置されるので、第２室内でアンプルを安定した状態で保持できる。また、開口部が傾斜面の傾斜方向に沿った第２の方向において所定の位置から離れた位置に設けられているので、開口部からアンプルの長手方向が第１の方向に沿うようにしてアンプルを第２室内に挿入でき、かつ、アンプルが開口部から第２室外へ出てしまうことを抑止できる。
【００１２】
［適用例４］上記適用例に係る磁気計測装置であって、前記第１室と前記第２室とは、第１の方向に沿って並ぶように配置され、前記傾斜面は、前記第１の方向に沿って傾斜しており、前記アンプルは、長手方向を有し、前記長手方向が前記第１の方向と交差する第２の方向に沿うように配置され、前記開口部は、前記第１の方向において前記所定の位置から離れた位置に設けられていることが好ましい。
【００１３】
本適用例の構成によれば、傾斜面は第１の方向に沿って傾斜しており、アンプルは長手方向が傾斜面の傾斜方向と交差する第２の方向に沿うように配置されるので、第２室内でアンプルを安定した状態で保持できる。また、開口部が傾斜面の傾斜方向に沿った第１の方向において所定の位置から離れた位置に設けられているので、開口部からアンプルの長手方向が第２の方向に沿うようにしてアンプルを第２室内に挿入でき、かつ、アンプルが開口部から第２室外へ出てしまうことを抑止できる。
【００１４】
［適用例５］上記適用例に係る磁気計測装置であって、前記第２室に、同一の方向において互いに反対向きに傾斜して交差する２つの前記傾斜面によって構成される凸状部を有し、前記開口部は、前記２つの傾斜面が傾斜する方向において、前記傾斜面同士が交差する位置と前記所定の位置との間に配置されていることが好ましい。
【００１５】
本適用例の構成によれば、互いに反対向きに傾斜して交差する２つの傾斜面によって凸状部が構成されているので、第２室の底部側は、断面視で２つの傾斜面同士が交差する位置を頂点とする山状の形状となっている。このような山状の傾斜面における最も低い位置がアンプルが配置される所定の位置となるので、第２室内でアンプルを安定した状態で保持できる。また、傾斜面が傾斜する方向において開口部が所定の位置と山状の凸状部の頂点の位置との間、すなわち傾斜面における最も低い所定の位置よりも上方側の位置に配置されているので、アンプルを開口部から挿入することでアンプルを傾斜面に沿って移動させて容易に所定の位置に配置できる。
【００１６】
［適用例６］上記適用例に係る磁気計測装置であって、前記第２室に、同一の方向において互いに反対向きに傾斜して交差する２つの前記傾斜面によって構成される凹状部を有し、前記開口部は、前記２つの傾斜面が傾斜する方向において、前記傾斜面同士が交差する位置から離れた位置に配置されていることが好ましい。
【００１７】
本適用例の構成によれば、互いに反対向きに傾斜して交差する２つの傾斜面によって凹状部が構成されているので、第２室の底部側は、断面視で２つの傾斜面同士が交差する位置を谷底とする谷状の形状となっている。このような谷状の傾斜面における最も低い谷底の位置がアンプルが配置される所定の位置となるので、第２室内でアンプルを安定した状態で保持できる。また、傾斜面が傾斜する方向において開口部が谷状の凹状部の谷底位置から離れた位置、すなわち傾斜面における最も低い所定の位置よりも上方側の位置に配置されているので、アンプルを開口部から挿入することでアンプルを傾斜面に沿って移動させて容易に所定の位置に配置できる。
【００１８】
［適用例７］上記適用例に係る磁気計測装置であって、前記連通孔は、前記所定の位置から離れた位置に設けられていることが好ましい。
【００１９】
本適用例の構成によれば、アンプルが配置される第２室と第１室とを連通する連通孔が、アンプルが配置される位置から離れた位置に設けられている。そのため、アンプルにレーザー光を照射して貫通孔を形成する際に、アンプルの破片やアルカリ金属の固体の第１室内への侵入を抑えつつ、アルカリ金属のガスを第１室に充填することができる。
【００２０】
［適用例８］上記適用例に係る磁気計測装置であって、前記連通孔は、前記所定の位置よりも高い位置に設けられていることが好ましい。
【００２１】
本適用例の構成によれば、アンプルが配置される第２室と第１室とを連通する連通孔が、アンプルが配置される位置よりも高い位置に設けられている。そのため、アンプルにレーザー光を照射して貫通孔を形成する際に、アンプルの破片やアルカリ金属の固体の第１室内への侵入を効果的に抑えつつ、アルカリ金属のガスを第１室に充填することができる。
【００２２】
［適用例９］本適用例に係るガスセルは、第１室と、第２室と、前記第１室と前記第２室とを連通する連通孔と、前記第２室に設けられた開口部と、を有するセル部と、前記開口部を封止する封止部と、前記第２室に配置されたアンプルと、前記第１室と前記第２室とに充填されたアルカリ金属のガスと、を備え、前記アンプルは、前記第２室における所定の位置に配置され、前記開口部は、前記所定の位置から離れた位置に設けられていることを特徴とする。
【００２３】
本適用例の構成によれば、ガスセルにおいて、アンプルは第２室における所定の位置に配置されるので、第２室内でアンプルが安定した状態で保持される。そのため、アンプルにレーザー光を照射して貫通孔を形成する際に、アンプルに対するレーザー光の照射位置のずれが抑えられ、レーザー光照射による衝撃でアンプルが動いてしまうことも抑えられるので、アンプルに安定的かつ確実に貫通孔を形成できる。また、開口部が第２室における所定の位置から離れた位置に設けられているので、開口部を封止部で封止するまでの取り扱いや開口部を封止部で封止する際にアンプルが開口部から第２室外へ出てしまうことを抑止できる。これらにより、生産性を向上させることが可能なガスセルを提供することができる。
【００２４】
［適用例１０］本適用例に係る磁気計測装置の製造方法は、第１室と、第２室と、前記第１室と前記第２室とを連通する連通孔と、前記第２室に設けられた開口部と、を有するセル部の前記第２室に、内部にアルカリ金属材料が充填されたアンプルを前記開口部から挿入して配置する配置工程と、前記開口部を封止部で封止する工程と、前記アンプルにレーザー光を照射することにより前記アンプルに貫通孔を形成する工程と、を含み、前記配置工程では、前記アンプルを前記第２室における所定の位置に配置し、前記開口部は、前記所定の位置から離れた位置に設けられていることを特徴とする。
【００２５】
本適用例の製造方法によれば、配置工程において、アンプルは第２室における所定の位置に配置されるので、第２室内でアンプルが安定した状態で保持される。そのため、アンプルにレーザー光を照射して貫通孔を形成する工程において、アンプルに対するレーザー光の照射位置のずれが抑えられ、レーザー光照射による衝撃でアンプルが動いてしまうことも抑えられるので、アンプルに安定的かつ確実に貫通孔を形成できる。また、開口部が第２室における所定の位置から離れた位置に設けられているので、開口部を封止部で封止する工程までの取り扱いや、開口部を封止部で封止する工程においてアンプルが開口部から第２室外へ出てしまうことを抑止できる。これらにより、磁気計測装置の生産性を向上させることができる。
【００２６】
［適用例１１］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、前記第１室と前記第２室とを連通する連通孔と、前記第２室に設けられた開口部と、を有するセル部の前記第２室に、内部にアルカリ金属材料が充填されたアンプルを前記開口部から挿入して配置する配置工程と、前記開口部を封止部で封止する工程と、前記アンプルにレーザー光を照射することにより前記アンプルに貫通孔を形成する工程と、を含み、前記配置工程では、前記アンプルを前記第２室における所定の位置に配置し、前記開口部は、前記所定の位置から離れた位置に設けられていることを特徴とする。
【００２７】
本適用例の製造方法によれば、配置工程において、アンプルは第２室における所定の位置に配置されるので、第２室内でアンプルが安定した状態で保持される。そのため、アンプルにレーザー光を照射して貫通孔を形成する工程において、アンプルに対するレーザー光の照射位置のずれが抑えられ、レーザー光照射による衝撃でアンプルが動いてしまうことも抑えられるので、アンプルに安定的かつ確実に貫通孔を形成できる。また、開口部が第２室における所定の位置から離れた位置に設けられているので、開口部を封止部で封止する工程までの取り扱いや、開口部を封止部で封止する工程においてアンプルが開口部から第２室外へ出てしまうことを抑止できる。これらにより、ガスセルの生産性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【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構成を示す概略図。
【図３】第１の実施形態に係るアンプルの構成を示す概略断面図。
【図４】第１の実施形態に係るガスセルの断面形状とアンプルの配置とを説明する概略断面図。
【図５】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６】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７】第２の実施形態に係るガスセルの構成を示す概略図。
【図８】第２の実施形態に係るガスセルの断面形状とアンプルの配置とを説明する概略断面図。
【図９】第３の実施形態に係るガスセルの構成を示す概略図。
【図１０】第４の実施形態に係るガスセルの断面形状とアンプルの配置とを説明する概略断面図。
【図１１】変形例１に係るガスセルの構成を示す概略図。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
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。
【００３０】
（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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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（ｂ）に示す主室１４）にはアルカリ金属の蒸気（図２（ｂ）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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
磁気計測装置１００における各部の動作を、レーザービームの進行に沿って説明する。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。
【００３８】
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。
【００３９】
続いて、第１の実施形態に係るガスセルとガスセルに用いられるアンプルとについて、図２、図３、および図４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構成を示す概略図である。詳しくは、図２（ａ）はガスセルの概略平面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ’線に沿った概略断面図であり、図２（ｃ）はガスセルの側面図である。
【００４０】
図３は、第１の実施形態に係るアンプルの構成を示す概略断面図である。詳しくは、図３（ａ）はアンプルの長手方向に沿った概略断面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）のＣ−Ｃ’線に沿った概略断面図である。図４は、第１の実施形態に係るガスセルの断面形状とアンプルの配置とを説明する概略断面図である。図４（ａ）は図２（ａ）のＢ−Ｂ’線に沿った概略断面図であり、図４（ｂ）および図４（ｃ）は第１の実施形態における異なる実施例を示す概略断面図である。
【００４１】
＜ガスセルの構成＞
図２（ａ），（ｂ），（ｃ）に、第１の実施形態に係るガスセル１０を示す。図２（ａ），（ｂ），（ｃ）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の長さ方向を第１の方向としてのＸ軸とし、図２（ａ），（ｂ）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の幅方向を第２の方向としてのＹ軸とし、図２（ｃ）の紙面における左側を＋Ｙ方向とする。
【００４２】
図２（ａ）はガスセル１０を＋Ｚ方向側からみた平面図であり、図２（ｂ）はガスセル１０のＡ−Ａ’線に沿った断面を−Ｙ方向側から見た断面図であり、図２（ｃ）はガスセル１０を−Ｘ方向側から見た側面図である。なお、本明細書では、図２（ａ）に示すようにガスセル１０を＋Ｚ方向側から見ることを「平面視」という。また、ガスセル１０の断面を断面と交差する方向から見ること、例えば、図２（ｂ）に示すようにＸ軸に沿った断面を−Ｙ方向側から見ることを「断面視」という。
【００４３】
図２（ａ）に示すように、本実施形態に係るガスセル１０は、セル部１２と封止部１９とで構成される。セル部１２は、内部に空隙を有する箱（セル）であり、例えば、石英ガラスにより形成されている。セル部１２の内壁は、例えばパラフィンなどによりコーティングされていてもよい。セル部１２の厚さは、１ｍｍ〜５ｍｍであり、例えば、１．５ｍｍ程度である。
【００４４】
セル部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、Ｘ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。リザーバー１６には、アンプル２０が配置されている。アンプル２０の構成については後述する。リザーバー１６の−Ｘ方向側、すなわち連通孔１５の反対側には、開口部１８が設けられている。
【００４５】
なお、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。Ｂ−Ｂ’線は、Ｙ軸方向に沿ってリザーバー１６とアンプル２０とを通る線である。
【００４６】
図２（ｂ）に示すように、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。開口部１８は、リザーバー１６の上方側に設けられている。セル部１２の内部の主室１４とリザーバー１６とには、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。
【００４７】
図２（ｃ）に示すように、連通孔１５は円形状である。連通孔１５の内径は、例えば、０．４ｍｍ〜１ｍｍ程度である。開口部１８も円形状である。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１９により封止されており、これにより、セル部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）を介してセル部１２に固着されている。
【００４８】
＜アンプルの構成＞
図３（ａ）に示すように、アンプル２０は長手方向を有している。図３（ａ）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３（ａ）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３（ａ）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、アルカリ金属材料としてのアルカリ金属固体（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３（ａ）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が形成され密封が破られる（図４（ａ）参照）。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、セル部１２の空隙がアルカリ金属ガス１３で満たされる（図２（ｂ）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の上面とセル部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。
【００５１】
図３（ｂ）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３（ｂ）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。
【００５２】
＜ガスセルの断面形状とアンプルの配置＞
図４（ａ）に示すように、リザーバー１６は、底部側（−Ｚ方向側）に、Ｙ軸方向に沿って傾斜する傾斜面３１ａと傾斜面３１ｂとを有している。傾斜面３１ａは＋Ｙ方向に向かって上方側から底部側へ傾斜しており、傾斜面３１ｂは−Ｙ方向に向かって上方側から底部側へ傾斜している。これらの互いに反対向きに傾斜して交差する２つの傾斜面３１ａ，３１ｂによって、Ｙ軸方向に沿った断面視で山状の凸状部が構成されている。傾斜面３１ａ，３１ｂ同士が交差する交差部３２が、断面視で山状の凸状部の頂点となっている。平面視では、交差部３２はＸ軸方向に沿って稜線状に延在している（図２（ａ）参照）。
【００５３】
アンプル２０は、リザーバー１６内における所定の位置として、傾斜面３１ｂにおける最も低い位置に配置されている。ここでいう最も低い位置とは、アンプル２０が配置され得る最も低い（最も−Ｚ方向側の）位置のことを指し、本実施形態では、アンプル２０が傾斜面３１ｂとリザーバー１６の側壁１６ａとに接する位置が最も低い位置となる。アンプル２０は、その長手方向が交差部３２の延在方向、すなわちＸ軸方向に沿うように配置されている（図２（ａ）参照）。これにより、アンプル２０は、リザーバー１６内に安定した状態で保持される。
【００５４】
図４（ａ）に、リザーバー１６の−Ｘ方向側に配置された開口部１８をＢ−Ｂ’線に沿った断面に投影した位置を２点鎖線で示す。開口部１８は、アンプル２０が配置される上述の所定の位置から＋Ｙ方向に離れた位置に設けられている。より具体的には、開口部１８は、Ｙ軸方向においてアンプル２０が配置される所定の位置と交差部３２との間、すなわち傾斜面３１ｂにおける最も低い所定の位置よりも上方側の位置であって、傾斜面３１ｂよりも高い位置に設けられている。
【００５５】
開口部１８は、アンプル２０をリザーバー１６内に収納するための孔である。開口部１８が傾斜面３１ｂにおける上方側の位置に設けられているので、開口部１８から挿入されたアンプル２０は、傾斜面３１ｂに沿って最も低い位置である所定の位置に移動する。
【００５６】
連通孔１５は、アンプル２０が配置される上述の所定の位置から離れた位置に設けられていることが好ましい。連通孔１５は、リザーバー１６内でアルカリ金属固体２４が蒸発したアルカリ金属ガス１３を主室１４へ流出させるための孔である。一方で、アンプル２０に貫通孔２１を形成する際に発生したガラス管２２の破片やアンプル２０内から放出されたアルカリ金属固体２４が連通孔１５を通って主室１４内に侵入すると、磁気計測装置１００の計測精度の低下を招くこととなる。したがって、連通孔１５は、リザーバー１６内の高い位置に設けられていることが好ましい。なお、開口部１８に対する連通孔１５の相対的な位置は、特に限定されない。
【００５７】
ここで、アンプル２０の径をφとし、開口部１８の内径をＤ１とし、連通孔１５の内径をＤ２とする。また、リザーバー１６における室内の幅をＷとし、室内の高さをＨ１とし、交差部３２の高さをＨ２とする。アンプル２０は、開口部１８を通ることが必須であり、連通孔１５を通らないことが望ましいので、Ｄ２＜φ＜Ｄ１となる。アンプル２０をリザーバー１６内に容易に収納し安定した状態で所定の位置に保持するためには、φ／２＜Ｈ２＜（Ｈ１−φ）であり、かつ、Ｈ２≦（Ｈ１−Ｄ１）であって、４φ＜Ｗであることが好ましい。
【００５８】
例えば、アンプル２０の径φを１．０ｍｍとすると、開口部１８の内径Ｄ１を１．２ｍｍ程度とし、連通孔１５の内径Ｄ２を０．４ｍｍ程度とすることができる。また、リザーバー１６における室内の幅Ｗを５．０ｍｍ程度とし、室内の高さＨ１を２．５ｍｍ程度とし、交差部３２の高さＨ２を１．２ｍｍ程度とすることができる。
【００５９】
なお、第１の実施形態に係るガスセル１０のリザーバー１６の断面形状は、図４（ａ）に示す形状に限定されるものではない。リザーバー１６の断面形状は、例えば、図４（ｂ）や図４（ｃ）に示すような傾斜面が異なる形状であってもよい。
【００６０】
図４（ｂ）に示すガスセル１０Ａでは、セル部１２Ａのリザーバー１６Ａが底部側に傾斜面３１ａと傾斜面３１ｂとを有しているが、それぞれの長さ（Ｙ軸方向における幅）が互いに異なっている。換言すれば、２つの傾斜面３１ａ，３１ｂ同士が交差する交差部３２の位置が、リザーバー１６Ａ内のＹ軸方向における中心位置から＋Ｙ方向側にずれている。
【００６１】
開口部１８は、アンプル２０が長い方の傾斜面３１ｂに配置される場合、傾斜面３１ｂにおける上方側に位置するように、リザーバー１６Ａ内のＹ軸方向における中心位置から＋Ｙ方向側にずれて設けられている。このような構成であっても、図４（ａ）に示すガスセル１０と同様の効果が得られる。なお、図４（ｂ）に示す例では、傾斜面３１ａの傾斜角度と傾斜面３１ｂの傾斜角度とが異なっているが、両者が同じであってもよい。
【００６２】
図４（ｃ）に示すガスセル１０Ｂでは、セル部１２Ｂのリザーバー１６Ｂが底部側に傾斜面３１ｂのみを有している。したがって、ガスセル１０Ｂでは、交差部３２が存在せず、開口部１８は、傾斜面３１ｂにおける上方側、すなわち連通孔１５に近い位置に設けられている。このような構成であっても、図４（ａ）に示すガスセル１０と同様の効果が得られる。
【００６３】
＜ガスセルの製造方法＞
次に、ガスセル１０の製造方法を図５および図６を参照して説明する。図５および図６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。詳しくは、図５（ａ）は図２（ｂ）に対応する概略断面図であり、図５（ｂ）、図５（ｃ）、および図６（ａ）は図２（ｃ）に対応する側面図であり、図６（ｂ）および図６（ｃ）は図４（ａ）に対応する断面図である。
【００６４】
まず、図５（ａ）に示すセル部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、セル部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５（ａ）に示すような主室１４とリザーバー１６とを有するセル部１２を得る。この段階では、セル部１２の開口部１８は開放されている。なお、リザーバー１６内の傾斜面３１ａ，３１ｂ（図４（ａ）参照）は、ガラス板部材を加工して傾斜面を形成するか、または、ガラス板部材を斜めに配置して接合することで構成できる。
【００６５】
続いて、セル部１２のリザーバー１６内にアンプル２０を収納する（配置工程）。図５（ｂ）に示すように、アンプル２０は、セル部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内に収納される。図５（ｃ）に示すように、開口部１８は傾斜面３１ｂよりも高い位置にあるので、開口部１８から挿入されたアンプル２０は、傾斜面３１ｂ上に落下する。なお、開口部１８を交差部３２寄りに設けることで、アンプル２０が開口部１８から挿入されて傾斜面３１ｂ上に落下する際の落差を小さくして、アンプル２０が衝撃などで不用意に破損するリスクを低減できる。
【００６６】
また、開口部１８は、アンプル２０が配置される所定の位置に対して、傾斜面３１ｂにおける上方側に配置されている。そのため、アンプル２０は、傾斜面３１ｂ上を滑るように、あるいは、その長手方向を回転軸として傾斜面３１ｂを転がるようにして、傾斜面３１ｂに沿って矢印で示す底部側へ移動する。そして、アンプル２０は、側壁１６ａに接する位置、すなわち所定の位置で停止する。このとき、アンプル２０は、傾斜面３１ｂと側壁１６ａとに案内されて、その長手方向がＸ軸方向に沿うように配置される。したがって、アンプル２０を容易にリザーバー１６内の所定の位置に配置できる。
【００６７】
なお、この段階では、アンプル２０は、図３（ａ）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部１２に収納される。
【００６８】
続いて、図６（ａ）に示すように、セル部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、セル部１２（主室１４、連通孔１５、およびリザーバー１６）を密封する（封止工程）。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、セル部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、セル部１２と封止部１９とを固着して封止することにより、セル部１２が密封される。
【００６９】
なお、アンプル２０を収納する配置工程から封止工程までの取り扱いや封止工程において、リザーバー１６内に収納したアンプル２０が開口部１８からセル部１２外へ出てしまわないように注意する必要がある。封止工程におけるセル部１２と封止部１９との姿勢や位置関係は特に限定されないが、例えば、下方側に設置した封止部１９に対して、セル部１２を開口部１８が形成された側を下方にして配置するような場合、リザーバー１６内に収納したアンプル２０が下方側の開口部１８からセル部１２外へ出てしまう場合がある。本実施形態では、開口部１８が、アンプル２０が配置される所定の位置から離れた位置であり所定の位置よりも高い位置に設けられているので、アンプル２０がセル部１２外へ出てしまうリスクを小さく抑えることができる。
【００７０】
続いて、図６（ｂ）に示すように、パルスレーザー光７０を、集光レンズ７２で集光して、セル部１２を間に介してアンプル２０のガラス管２２に照射する。これにより、図６（ｃ）に示すように、ガラス管２２に貫通孔２１を形成して、アンプル２０内のアルカリ金属固体２４を蒸発させ、ガスセル１０の空隙に流出させる。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７０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。
【００７１】
ここでは、セル部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、セル部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７０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、セル部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。
【００７２】
アンプル２０に貫通孔２１を形成することにより、セル部１２のリザーバー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。図２（ｂ）に示すように、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を通ってセル部１２の主室１４に流入し拡散する。この結果、セル部１２の空隙がアルカリ金属ガス１３で満たされる。
【００７３】
ところで、図６（ｂ）に示す工程において、リザーバー１６の底部が平坦な面であると、リザーバー１６内でアンプル２０が安定した状態で保持されず、例えば、セル部１２を取り扱う際のわずかな傾きや衝撃によって、アンプル２０が所定の位置からずれてしまうことがある。また、アンプル２０が安定した状態で保持されていないと、パルスレーザー光７０が照射されたことによる衝撃で、アンプル２０が動いて所定の位置からずれてしまうことがある。
【００７４】
パルスレーザー光７０を照射する際に、アンプル２０の位置がずれて個体によってばらついていたりアンプル２０が動いたりすると、アンプル２０に対するパルスレーザー光７０の照射位置がずれてしまう。そうすると、深さ方向の加工が進まずガラス管２２を貫通させることができなくなるため、ガスセル１０を製造する工程における製造歩留まりの低下や、加工のやり直しによる製造工数の増大を招いてしまう。
【００７５】
本実施形態では、リザーバー１６の底部側に傾斜面３１ａ，３１ｂを有しているので、アンプル２０は、リザーバー１６内でＸ軸方向に沿って所定の位置に配置され、かつ、その位置に安定した状態で保持される。そのため、リザーバー１６におけるアンプル２０の位置がばらつくことや、衝撃によりアンプル２０が動いてしまうことを抑止できる。これにより、アンプル２０に安定的かつ確実に貫通孔２１を形成できるので、ガスセル１０の製造歩留まりの低下や製造工数の増大を抑え、生産性を向上させることができる。
【００７６】
なお、アンプル２０に貫通孔２１を形成する工程では、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。しかしながら、このような場合に、ガラス管２２の破片やアンプル２０内から放出されたアルカリ金属固体２４が連通孔１５を通って主室１４内に侵入すると、磁気計測装置１００の計測精度の低下を招くこととなる。
【００７７】
本実施形態では、連通孔１５が、アンプル２０が配置される所定の位置から離れた位置であってリザーバー１６内の高い位置に設けられているので、ガラス管２２の破片やアルカリ金属固体２４の主室１４内への侵入を抑えることができる。これにより、優れた計測精度を有する磁気計測装置１００を製造し提供することができる。
【００７８】
なお、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。
【００７９】
（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リザーバー１６の断面形状が異なり、２つの傾斜面３１ａ，３１ｂによって断面が谷状の凹状部が構成されている点が異なる。第２の実施形態に係るガスセルの構成および断面形状とアンプルの配置について、図７および図８を参照して、第１の実施形態と異なる点を説明する。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。
【００８０】
図７は、第２の実施形態に係るガスセルの構成を示す概略図である。詳しくは、図７（ａ）はガスセルの概略平面図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）のＡ−Ａ’線に沿った概略断面図であり、図７（ｃ）はガスセルの側面図である。図８は、第２の実施形態に係るガスセルの断面形状とアンプルの配置とを説明する概略断面図である。図８（ａ）は図７（ａ）のＢ−Ｂ’線に沿った概略断面図であり、図８（ｂ）は第２の実施形態における異なる実施例を示す概略断面図である。
【００８１】
＜ガスセルの構成＞
図７（ａ）に示すように、第２の実施形態に係るガスセル４０は、セル部４２と封止部１９とで構成される。セル部４２は、内部の空隙として主室１４とリザーバー４６とを有している。平面視における、主室１４、連通孔１５、およびリザーバー４６の配置は、第１の実施形態とほぼ同じである。しかしながら、平面視における、リザーバー４６内でアンプル２０が配置される所定の位置と開口部１８の位置とは、第１の実施形態と異なっている。
【００８２】
図７（ｂ）に示すように、ガスセル４０のＸ軸方向に沿って連通孔１５の中心と開口部１８の中心とを通るＡ−Ａ’線に沿った断面は、後述する２つの傾斜面３１ａ，３１ｂの位置関係が異なる点以外は、第１の実施形態とほぼ同じである。図７（ｃ）に示すように、開口部１８は、アンプル２０が配置される所定の位置から−Ｙ方向に離れた位置に設けられている。封止部１９は、開口部１８に対応する位置に配置されている。
【００８３】
＜ガスセルの断面形状とアンプルの配置＞
図８（ａ）に示すように、リザーバー４６は、底部側に、Ｙ軸方向に沿って傾斜する傾斜面３１ａと傾斜面３１ｂとを有しているが、傾斜面３１ａと傾斜面３１ｂとのＹ軸方向における位置関係が第１の実施形態と反対になっている。そのため、これらの互いに反対向きに傾斜して交差する２つの傾斜面３１ａ，３１ｂによって、Ｙ軸方向に沿った断面視で谷状の凹状部が構成されている。傾斜面３１ａ，３１ｂ同士が交差する交差部３３が、断面視で谷状の凹状部の谷底となっている。平面視では、交差部３３はＸ軸方向に沿って延在しており、アンプル２０は交差部３３と重なる位置に配置されている（図７（ａ）参照）。
【００８４】
アンプル２０は、リザーバー４６内における所定の位置として、傾斜面３１ａおよび傾斜面３１ｂにおける最も低い位置、すなわち凹状部の谷底となる交差部３３に配置されている。開口部１８は、交差部３３に対して−Ｙ方向側に設けられている。すなわち、開口部１８は、アンプル２０が配置される所定の位置に対して、傾斜面３１ａにおける上方側に配置されている。そのため、アンプル２０を開口部１８からリザーバー４６内に挿入すると、アンプル２０は傾斜面３１ａを＋Ｙ方向側へ移動して、最も低い交差部３３の位置、すなわち所定の位置で停止する。
【００８５】
このとき、アンプル２０は、傾斜面３１ａと傾斜面３１ｂとに案内されて、その長手方向がＸ軸方向に沿うように配置される。したがって、アンプル２０を容易にリザーバー４６内の所定の位置に配置できる。また、アンプル２０は、所定の位置において、傾斜面３１ａと傾斜面３１ｂとに接し、その長手方向がＸ軸方向に沿うように安定した状態で保持される。したがって、第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様に、アンプル２０に安定的かつ確実に貫通孔２１を形成できる。
【００８６】
ここで、傾斜面３１ａの傾斜角度と傾斜面３１ｂの傾斜角度とが同じであれば、仮にアンプル２０の径φ（図４（ａ）参照）がばらついた場合でも、アンプル２０の中心は交差部３３と平面視で重なる位置に配置される。そのため、アンプル２０の径φが異なる場合やばらつく場合であっても、アンプル２０に貫通孔２１を形成する工程において、パルスレーザー光７０を照射する位置をアンプル２０の中心位置に容易に合わせることができる。
【００８７】
したがって、第２の実施形態に係るリザーバー４６の構成によれば、第１の実施形態と比べて、アンプル２０の径φが異なる場合やばらつく場合であっても、アンプル２０に安定的かつ確実に貫通孔２１を形成することができる。したがって、ガスセル４０の製造歩留まりの低下や製造工数の増大をより効果的に抑え、生産性をより向上させることが可能となる。
【００８８】
なお、第２の実施形態に係るガスセル４０のリザーバー４６の断面形状は、図８（ａ）に示す形状に限定されるものではない。リザーバー４６の断面形状は、例えば、図８（ｂ）に示すような傾斜面が異なる形状であってもよい。
【００８９】
図８（ｂ）に示すガスセル４０Ａでは、セル部４２Ａのリザーバー４６Ａが底部側に傾斜面３１ａと傾斜面３１ｂとを有しているが、それぞれの長さ（Ｙ軸方向における幅）が互いに異なっている。換言すれば、２つの傾斜面３１ａ，３１ｂ同士が交差する交差部３３の位置が、リザーバー４６Ａ内のＹ軸方向における中心位置から−Ｙ方向側にずれている。開口部１８は、長い方の傾斜面３１ｂにおける上方側に位置するように、リザーバー４６Ａ内のＹ軸方向における中心位置から＋Ｙ方向側にずれて設けられている。このような構成であっても、図８（ａ）に示すガスセル４０と同様の効果が得られる。
【００９０】
（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リザーバーの２つの傾斜面の傾斜方向と配置されるアンプルの長手方向とが異なる。第３の実施形態に係るガスセルの構成および断面形状とアンプルの配置について、図９を参照して、第１の実施形態と異なる点を説明する。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。
【００９１】
図９は、第３の実施形態に係るガスセルの構成を示す概略図である。詳しくは、図９（ａ）はガスセルの概略平面図であり、図９（ｂ）は図９（ａ）のＤ−Ｄ’線に沿った概略断面図であり、図９（ｃ）および図９（ｄ）は第３の実施形態における異なる実施例を示す概略断面図である。
【００９２】
＜ガスセルの構成＞
図９（ａ）に示すように、第３の実施形態に係るガスセル５０は、セル部５２と封止部１９とで構成される。セル部５２は、内部の空隙として主室１４とリザーバー５６とを有している。平面視における、主室１４、連通孔１５、およびリザーバー５６の配置は、第１の実施形態とほぼ同じである。しかしながら、平面視における、リザーバー５６内でアンプル２０が配置される所定の位置およびその方向と開口部１８の位置とは、第１の実施形態と異なっている。
【００９３】
リザーバー５６は、底部側に、Ｘ軸方向に沿って傾斜する傾斜面３５ａと傾斜面３５ｂとを有している。アンプル２０は、その長手方向がＹ軸方向に沿うように配置される。開口部１８は、リザーバー５６の＋Ｙ方向側に設けられている。封止部１９は、開口部１８に対応する位置に配置されている。なお、Ｄ−Ｄ’線は、Ｘ軸方向に沿ってリザーバー５６とアンプル２０と連通孔１５の中心とを通る線である。
【００９４】
＜ガスセルの断面形状とアンプルの配置＞
図９（ｂ）に示すように、傾斜面３５ａは−Ｘ方向に向かって上方側から底部側へ傾斜しており、傾斜面３５ｂは＋Ｘ方向に向かって上方側から底部側へ傾斜している。これらの互いに反対向きに傾斜して交差する２つの傾斜面３５ａ，３５ｂによって、Ｘ軸方向に沿った断面視で山状の凸状部が構成されている。傾斜面３５ａ，３５ｂ同士が交差する交差部３６が、断面視で山状の凸状部の頂点となっている。平面視では、交差部３６はＹ軸方向に沿って稜線状に延在している（図９（ａ）参照）。
【００９５】
アンプル２０は、リザーバー５６内における所定の位置として、傾斜面３５ａにおける最も低い位置に配置されている。本実施形態では、アンプル２０が傾斜面３５ａとリザーバー５６の側壁５６ａとに接する位置が最も低い位置となる。アンプル２０は、その長手方向が交差部３６の延在方向、すなわちＹ軸方向に沿うように配置されている（図９（ａ）参照）。
【００９６】
開口部１８は、アンプル２０が配置される上述の所定の位置から＋Ｘ方向に離れた位置に設けられている。より具体的には、開口部１８は、Ｘ軸方向においてアンプル２０が配置される所定の位置と交差部３６との間、すなわち傾斜面３５ａにおける最も低い所定の位置よりも上方側の位置であって、傾斜面３５ａよりも高い位置に設けられている。
【００９７】
そのため、開口部１８から挿入されたアンプル２０は、傾斜面３５ａに沿って転がるように最も低い位置である所定の位置に移動する。そして、アンプル２０は、傾斜面３５ａとリザーバー５６の側壁５６ａとに接し、その長手方向がＹ軸方向に沿うように安定した状態で保持される。したがって、第３の実施形態においても、第１の実施形態と同様に、アンプル２０に安定的かつ確実に貫通孔２１を形成できる。
【００９８】
連通孔１５は、アンプル２０が配置される上述の所定の位置から離れた位置であってリザーバー５６内の高い位置に設けられている。したがって、アンプル２０に貫通孔２１を形成する際に発生したガラス管２２の破片やアンプル２０内から放出されたアルカリ金属固体２４の主室１４への侵入を抑えつつ、リザーバー５６内でアルカリ金属固体２４が蒸発したアルカリ金属ガス１３を主室１４へ流出させることができる。
【００９９】
なお、第３の実施形態に係るガスセル５０のリザーバー５６の断面形状は、図９（ｂ）に示す形状に限定されるものではない。リザーバー５６の断面形状は、例えば、図９（ｃ）や図９（ｄ）に示すような傾斜面が異なる形状であってもよい。
【０１００】
図９（ｃ）に示すガスセル５０Ａでは、セル部５２Ａのリザーバー５６Ａが底部側に傾斜面３５ａと傾斜面３５ｂとを有しているが、それぞれの長さ（Ｘ軸方向における幅）が互いに異なっている。換言すれば、２つの傾斜面３５ａ，３５ｂ同士が交差する交差部３６の位置が、リザーバー５６Ａ内のＸ軸方向における中心位置から＋Ｘ方向側にずれている。
【０１０１】
開口部１８は、アンプル２０が長い方の傾斜面３５ａに配置される場合、傾斜面３５ａにおける上方側に位置するように、リザーバー５６Ａ内のＸ軸方向における中心位置から＋Ｘ方向側にずれて設けられている。このような構成であっても、図９（ｂ）に示すガスセル５０と同様の効果が得られる。なお、図９（ｃ）に示す例では、傾斜面３５ａの傾斜角度と傾斜面３５ｂの傾斜角度とが異なっているが、両者が同じであってもよい。
【０１０２】
図９（ｄ）に示すガスセル５０Ｂでは、セル部５２Ｂのリザーバー５６Ｂが底部側に傾斜面３５ｂのみを有している。したがって、ガスセル５０Ｂでは、交差部３６が存在せず、開口部１８は、傾斜面３５ｂにおける上方側、すなわち連通孔１５に近い位置に設けられている。このような構成であっても、図９（ｂ）に示すガスセル５０と同様の効果が得られる。
【０１０３】
（第４の実施形態）
第４の実施形態は、第３の実施形態に対して２つの傾斜面３５ａ，３５ｂによって断面が谷状の凹状部が構成されている点が異なる。第４の実施形態に係るガスセルの断面形状とアンプルの配置について、図１０を参照して、第３の実施形態と異なる点を説明する。なお、第３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。
【０１０４】
図１０は、第４の実施形態に係るガスセルの断面形状とアンプルの配置とを説明する概略断面図である。詳しくは、図１０（ａ）はガスセルの概略断面図であり、図１０（ｂ）は第４の実施形態における異なる実施例を示す概略断面図である。
【０１０５】
＜ガスセルの構成＞
図１０（ａ）に示すように、第４の実施形態に係るガスセル６０は、セル部６２と封止部１９とで構成される。セル部６２は、内部の空隙として主室１４（図示しない）とリザーバー６６とを有している。平面視における、主室１４、連通孔１５、およびリザーバー６６の配置は、図９（ａ）に示す第３の実施形態とほぼ同じである。なお、図１０（ａ）は図９（ａ）のＤ−Ｄ’線に沿った概略断面図に相当する。
【０１０６】
＜ガスセルの断面形状とアンプルの配置＞
リザーバー６６は、底部側に、Ｘ軸方向に沿って傾斜する傾斜面３５ａと傾斜面３５ｂとを有しているが、傾斜面３５ａと傾斜面３５ｂとのＸ軸方向における位置関係が第３の実施形態と反対になっている。そのため、これらの互いに反対向きに傾斜して交差する２つの傾斜面３５ａ，３５ｂによって、第２の実施形態のように、Ｘ軸方向に沿った断面視で谷状の凹状部が構成され、傾斜面３５ａ，３５ｂ同士が交差する交差部３７が断面視で谷状の凹状部の谷底となっている。図示を省略するが、交差部３７はＹ軸方向に沿って延在しており、アンプル２０は交差部３７と重なる位置に配置されている。
【０１０７】
アンプル２０は、リザーバー６６内における所定の位置として、凹状部の谷底となる交差部３７に配置されている。開口部１８は、アンプル２０が配置される所定の位置に対して、傾斜面３５ｂにおける上方側に配置されている。そのため、アンプル２０を開口部１８からリザーバー６６内に挿入すると、アンプル２０は傾斜面３５ｂを＋Ｘ方向側へ移動して、最も低い交差部３７の位置、すなわち所定の位置で停止する。
【０１０８】
第４の実施形態では、第２の実施形態と同様に、アンプル２０が傾斜面３５ａと傾斜面３５ｂとに案内されてその長手方向がＹ軸方向に沿うように配置されるので、アンプル２０を容易にリザーバー６６内の所定の位置に配置できる。また、アンプル２０が所定の位置において傾斜面３５ａと傾斜面３５ｂとに接し安定した状態で保持されるので、アンプル２０に安定的かつ確実に貫通孔２１を形成できる。
【０１０９】
そして、傾斜面３５ａの傾斜角度と傾斜面３５ｂの傾斜角度とが同じであれば、アンプル２０の中心が交差部３７と平面視で重なる位置に配置されるので、アンプル２０の径φが異なる場合やばらつく場合であっても、貫通孔２１を形成する工程においてパルスレーザー光７０を照射する位置をアンプル２０の中心位置に容易に合わせることができる。したがって、第２の実施形態と同様に、ガスセル６０の製造歩留まりの低下や製造工数の増大をより効果的に抑え、生産性をより向上させることが可能となる。
【０１１０】
なお、第４の実施形態に係るガスセル６０のリザーバー６６の断面形状は、図１０（ａ）に示す形状に限定されるものではない。リザーバー６６の断面形状は、例えば、図１０（ｂ）に示すような傾斜面が異なる形状であってもよい。
【０１１１】
図１０（ｂ）に示すガスセル６０Ａでは、セル部６２Ａのリザーバー６６Ａが底部側に傾斜面３５ａ，３５ｂを有しているが、それぞれの長さ（Ｘ軸方向における幅）が互いに異なっている。換言すれば、傾斜面３５ａ，３５ｂ同士が交差する交差部３７の位置が、リザーバー６６Ａ内のＸ軸方向における中心位置から＋Ｘ方向側にずれている。開口部１８は、長い方の傾斜面３５ｂにおける上方側に位置するように、リザーバー６６Ａ内のＸ軸方向における中心位置から−Ｘ方向側にずれて設けられている。このような構成であっても、図１０（ａ）に示すガスセル６０と同様の効果が得られる。
【０１１２】
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。
【０１１３】
（変形例１）
上記実施形態の磁気計測装置は、ガスセルのリザーバーの底部側に２つの傾斜面を有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。ガスセルのリザーバーの底部側に３つ以上の傾斜面を有する構成であってもよい。図１１は、変形例１に係るガスセルの構成を示す概略図である。図１１（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すような構成であっても、上記実施形態と同様の効果が得られる。
【０１１４】
図１１（ａ）に示すように、ガスセル４０Ｂのリザーバー４６Ｂは、底部側に、２つの傾斜面３１ａと２つの傾斜面３１ｂとを有している。一対の傾斜面３１ａと傾斜面３１ｂとにより断面視で交差部３２を頂点とする山状の凸状部が構成され、それら一対の傾斜面３１ａおよび傾斜面３１ｂを２対並べることで、交差部３３を谷底とする谷状の凹状部が構成される。なお、図１１（ａ）では、アンプル２０が交差部３３の位置に配置されているが、アンプル２０が傾斜面３１ｂと側壁４６ａとに接する位置に配置されていてもよい。
【０１１５】
図１１（ｂ）に示すように、ガスセル４０Ｃのリザーバー４６Ｃは、底部側に、２つの傾斜面３１ａと２つの傾斜面３１ｂとを有している。一対の傾斜面３１ａと傾斜面３１ｂとにより断面視で交差部３３を谷底とする谷状の凹状部が構成され、それら一対の傾斜面３１ａおよび傾斜面３１ｂを２対並べることで交差部３２を頂点とする山状の凸状部が構成される。アンプル２０は、交差部３３に配置される。
【０１１６】
図１１（ｃ）に示すように、ガスセル４０Ｄのリザーバー４６Ｄは、底部側に、２つの傾斜面３１ａと２つの傾斜面３１ｂと５つの平坦面３４ａとを有している。一対の傾斜面３１ａと傾斜面３１ｂとの間に平坦面３４ａが配置され、それらの傾斜面３１ａ，３１ｂおよび平坦面３４ａ一組として、間に平坦面３４ａを挟んで２組を並べ、それらの両側に平坦面３４ａが配置されている。アンプル２０は、傾斜面３１ａ，３１ｂとその間の平坦面３４ａとに接する位置に配置される。
【０１１７】
なお、上記の実施形態および変形例１では、凹部にアンプル２０が配置される構成において、凹部は、２つの傾斜面が交差するＶ字状の断面形状または台形状の断面形状を有していたが、Ｖ字状または台形状以外の断面形状、例えばＵ字状などの断面形状を有していてもよい。
【０１１８】
（変形例２）
上記実施形態に係るガスセル１０を適用可能な装置は、磁気計測装置１００に限定されない。ガスセル１０は、例えば、原子時計などの原子発振器にも適用できる。原子発振器に用いられるガスセルには小型化が要求されるが、上記実施形態のガスセルの製造方法によれば、小型のガスセル１０を安定的に製造できるので、小型の原子発振器に好適に用いることができる。
【符号の説明】
【０１１９】
１０，１０Ａ，１０Ｂ，４０，４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄ，５０，５０Ａ，５０Ｂ，６０，６０Ａ…ガスセル、１２，１２Ａ，１２Ｂ，４２，４２Ａ，５２，５２Ａ，５２Ｂ，６２，６２Ａ…セル部（第１ガラス）、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…連通孔、１６，１６Ａ，１６Ｂ，４６，４６Ａ，４６Ｂ，４６Ｃ，４６Ｄ，５６，５６Ａ，５６Ｂ，６６，６６Ａ…リザーバー（第２室）、１８…開口部、１９…封止部、２０…アンプル、２１…貫通孔、２４…アルカリ金属固体（アルカリ金属材料）、３１ａ，３１ｂ，３５ａ，３５ｂ…傾斜面、３２，３３，３６，３７…交差部（傾斜面同士が交差する位置）、７０…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】
0006511782.tif 000008
【図８】
0006511782.tif 000009
【図９】
0006511782.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
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