(57)【要約】【課題】セルに損傷を与えることなく、かつ、アンプルのガラス材料を溶解させることなく、アンプルを安定して加工できる磁気計測装置の製造方法、ガスセルの製造方法、磁気計測装置、およびガスセルを提供する。【解決手段】生体から発生される磁場を計測する磁気計測装置１００の製造方法は、石英ガラスからなるセル部１２の空隙に、ホウ珪酸ガラスからなり中空部にアルカリ金属固体２４が充填されたアンプル２０を配置し、セル部１２を密封する工程と、セル部１２を通してアンプル２０にパルスレーザー光４０を照射し、アンプル２０に貫通孔２１を形成する工程と、を含み、パルスレーザー光４０のエネルギーは２０μＪ／ｐｕｌｓｅ〜２００μＪ／ｐｕｌｓｅである。パルスレーザー光４０に対する石英ガラスの吸収係数は、パルスレーザー光４０に対するホウ珪酸ガラスの吸収係数よりも小さい。【選択図】図３
2016070900.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体から発生される磁場を計測する磁気計測装置の製造方法であって、
第１ガラス材料からなるセル部の空隙に、前記第１ガラス材料とは異なる第２ガラス材料からなり中空部に材料物質が充填されたアンプルを配置し、前記セル部を密封する工程と、
前記セル部を通して前記アンプルにパルス光を照射し、前記アンプルに貫通孔を形成する工程と、を含み、
前記パルス光のエネルギーは２０μＪ／ｐｕｌｓｅ〜２００μＪ／ｐｕｌｓｅであることを特徴とする磁気計測装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の磁気計測装置の製造方法であって、
前記パルス光に対する前記第１ガラスの吸収係数は、前記パルス光に対する前記第２ガラスの吸収係数よりも小さいことを特徴とする磁気計測装置の製造方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の磁気計測装置の製造方法であって、
前記パルス光はレーザー光であることを特徴とする磁気計測装置の製造方法。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の磁気計測装置の製造方法であって、
前記パルス光は紫外光であることを特徴とする磁気計測装置の製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載の磁気計測装置の製造方法であって、
前記パルス光の波長帯域は、２４８ｎｍ〜３５５ｎｍであることを特徴とする磁気計測装置の製造方法。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載の磁気計測装置の製造方法であって、
前記パルス光のパルス幅は、ナノ秒であることを特徴とする磁気計測装置の製造方法。
【請求項７】
請求項６に記載の磁気計測装置の製造方法であって、
前記パルス光のパルス幅は、１０ナノ秒〜５０ナノ秒であることを特徴とする磁気計測装置の製造方法。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一項に記載の磁気計測装置の製造方法であって、
前記材料物質はアルカリ金属であることを特徴とする磁気計測装置の製造方法。
【請求項９】
第１ガラス材料からなるセル部の空隙に、前記第１ガラス材料とは異なる第２ガラス材料からなり中空部に材料物質が充填されたアンプルを配置し、前記セル部を密封する工程と、
前記セル部を通して前記アンプルにパルス光を照射し、前記アンプルに貫通孔を形成する工程と、を含み、
前記パルス光のエネルギーは２０μＪ／ｐｕｌｓｅ〜２００μＪ／ｐｕｌｓｅであることを特徴とするガスセルの製造方法。
【請求項１０】
請求項１から８のいずれか一項に記載の磁気計測装置の製造方法で製造されたことを特徴とする磁気計測装置。
【請求項１１】
請求項９に記載のガスセルの製造方法で製造されたことを特徴とするガスセル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気計測装置の製造方法、ガスセルの製造方法、磁気計測装置、およびガスセルに関する。
【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。このような磁気計測装置のガスセルの製造方法として、特許文献１に、ガラスからなるセル内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を破壊して（アンプルに貫通孔を形成して）、セル内に気化したアルカリ金属の蒸気（ガス）を充満させる方法が開示されている。
【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】
セル内に収容されたアンプルへのレーザー光照射はセルを通して行われるが、その際、アンプルを破壊する一方で、レーザー光によりセルが損傷を受けることは避けなければならない。また、アンプルのガラス材料が溶解して不要なガスが発生するとガスセルの性能低下を招くため、アンプルのガラス材料の溶解も避けなければならない。しかしながら、特許文献１に記載のガスセルの製造方法では、セルのガラス材料は開示されているものの、アンプルのガラス材料は開示されておらず、また、レーザー光の照射条件なども開示されていない。したがって、セルに損傷を与えることなく、かつ、アンプルのガラス材料を溶解させることなくアンプルを加工して安定的に製造でき、優れた性能を有す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の製造方法は、生体から発生される磁場を計測する磁気計測装置の製造方法であって、第１ガラス材料からなるセル部の空隙に、前記第１ガラス材料とは異なる第２ガラス材料からなり中空部に材料物質が充填されたアンプルを配置し、前記セル部を密封する工程と、前記セル部を通して前記アンプルにパルス光を照射し、前記アンプルに貫通孔を形成する工程と、を含み、前記パルス光のエネルギーは２０μＪ／ｐｕｌｓｅ〜２００μＪ／ｐｕｌｓｅであることを特徴とする。
【０００７】
本適用例の製造方法によれば、第１ガラス材料からなるセル部の空隙に第２ガラス材料からなり中空部に材料物質が充填されたアンプルを配置し、このアンプルにセル部を通してパルス光を照射し貫通孔を形成する。そうすると、アンプルの中空部に充填された材料物質がガス化して流出しセル部の空隙を満たすので、磁気計測装置のガスセルを製造することができる。ここで、セル部とアンプルとは互いに異なるガラス材料で構成されているので、セル部（第１ガラス材料）を透過しアンプル（第２ガラス材料）に吸収されるようなパルス光を用いることで、セル部に損傷を与えることなくアンプルを選択的に加工することができる。また、パルス光のエネルギーを２０μＪ／ｐｕｌｓｅ〜２００μＪ／ｐｕｌｓｅとすることで、アンプルの溶解を避けながら確実にアンプルに貫通孔を形成することができる。この結果、優れた性能を有するガスセルおよび磁気計測装置を安定的に製造することができる。
【０００８】
［適用例２］上記適用例に係る磁気計測装置の製造方法であって、前記パルス光に対する前記第１ガラスの吸収係数は、前記パルス光に対する前記第２ガラスの吸収係数よりも小さいことが好ましい。
【０００９】
本適用例の製造方法によれば、照射されるパルス光に対して第１ガラスの吸収係数は第２ガラスの吸収係数よりも小さいので、パルス光はセル部（第１ガラス材料）を透過しアンプル（第２ガラス材料）に吸収される。これにより、セル部に損傷を与えることなくアンプルを選択的に加工することができる。
【００１０】
［適用例３］上記適用例に係る磁気計測装置の製造方法であって、前記パルス光はレーザー光であることが好ましい。
【００１１】
本適用例の製造方法によれば、レーザー光は指向性や収束性に優れているので、アンプルにレーザー光を照射することで、アンプルに貫通孔を形成することができる。
【００１２】
［適用例４］上記適用例に係る磁気計測装置の製造方法であって、前記パルス光は紫外光であることが好ましい。
【００１３】
本適用例の製造方法によれば、パルス光として紫外光を照射するので、第１ガラス材料を紫外光に対する吸収係数が小さい材料とし、第２ガラス材料を紫外光に対する吸収係数が大きい材料とすることで、パルス光はセル部（第１ガラス材料）を透過し、アンプル（第２ガラス材料）に吸収される。
【００１４】
［適用例５］上記適用例に係る磁気計測装置の製造方法であって、前記パルス光の波長帯域は、２４８ｎｍ〜３５５ｎｍであることが好ましい。
【００１５】
本適用例の製造方法によれば、パルス光の波長帯域が２４８ｎｍ〜３５５ｎｍであるので、紫外光のパルス光を照射することができる。
【００１６】
［適用例６］上記適用例に係る磁気計測装置の製造方法であって、前記パルス光のパルス幅は、ナノ秒であることが好ましい。
【００１７】
本適用例の製造方法によれば、パルス光のパルス幅がナノ秒オーダーであるので、安定した状態で加工することが可能となる。
【００１８】
［適用例７］上記適用例に係る磁気計測装置の製造方法であって、前記パルス光のパルス幅は、１０ナノ秒〜５０ナノ秒であることが好ましい。
【００１９】
本適用例の製造方法によれば、パルス光のパルス幅が１０ナノ秒〜５０ナノ秒であるので、熱による影響を抑え安定した状態で加工することができる。
【００２０】
［適用例８］上記適用例に係る磁気計測装置の製造方法であって、前記材料物質はアルカリ金属であることが好ましい。
【００２１】
本適用例の製造方法によれば、アンプルの中空部にアルカリ金属が充填されているので、アンプルに貫通孔を形成することにより、中空部からアルカリ金属のガスを流出させてセル部の空隙を満たすことができる。
【００２２】
［適用例９］本適用例に係るガスセルの製造方法は、第１ガラス材料からなるセル部の空隙に、前記第１ガラス材料とは異なる第２ガラス材料からなり中空部に材料物質が充填されたアンプルを配置し、前記セル部を密封する工程と、前記セル部を通して前記アンプルにパルス光を照射し、前記アンプルに貫通孔を形成する工程と、を含み、前記パルス光のエネルギーは２０μＪ／ｐｕｌｓｅ〜２００μＪ／ｐｕｌｓｅであることを特徴とする。
【００２３】
本適用例の製造方法によれば、優れた性能を有するガスセルを製造することが可能となる。
【００２４】
［適用例１０］本適用例に係る磁気計測装置は、上記適用例の磁気計測装置の製造方法で製造されたことを特徴とする。
【００２５】
本適用例の構成によれば、優れた性能を有する磁気計測装置を提供することができる。
【００２６】
［適用例１１］本適用例に係るガスセルは、上記適用例のガスセルの製造方法で製造されたことを特徴とする。
【００２７】
本適用例の構成によれば、優れた性能を有するガスセルを提供することが可能となる。
【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】本実施形態に係るガスセルおよびアンプルの構成を示す概略断面図。
【図３】本実施形態に係るガスセルの製造方法を説明する図。
【図４】光の波長とガラス材料の透過率との関係を比較して示す図。
【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】
＜磁気計測装置の構成＞
本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。
【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、この空隙にはアルカリ金属（この例ではセシウム）のガスが封入されている。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、本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を参照して説明する。図２は、本実施形態に係るガスセルおよびアンプルの構成を示す概略断面図である。詳しくは、図２（ａ）はガスセルの概略断面図であり、図２（ｂ）はアンプルの概略断面図であり、図２（ｃ）は図２（ｂ）のＡ−Ａ’線に沿った概略断面図である。
【００４０】
＜ガスセルの構成＞
図２（ａ）に、本実施形態に係るガスセル１０の概略断面を示す。図２（ａ）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Ｘ軸とし、図２（ａ）における右側を＋Ｘ方向とする。そして、Ｚ軸およびＸ軸と交差する方向であって、ガスセル１０の幅方向をＹ軸とし、図２（ａ）の紙面における手前から奥へ向う側を＋Ｙ方向とする。
【００４１】
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、第１ガラス材料としての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、例えば、１．５ｍｍ程度である。セル部１２は、内部の空隙として、主室１４とリザーバー１６とを有している。主室１４とリザーバー１６とは連通孔１５を介して連通している。連通孔１５の内径は、例えば、０．４ｍｍ〜１ｍｍ程度である。
【００４２】
セル部１２の内部の空隙には、アルカリ金属ガス１３が封入されている。セル部１２の内部の空隙には、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。リザーバー１６には、アンプル２０が配置されている。セル部１２のリザーバー１６側の端部には、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、セル部１２が密封されている。封止部１９の材料としては、例えば、低融点ガラスフリットが用いられる。
【００４３】
＜アンプルの構成＞
図２（ｂ）にアンプル２０のＸ−Ｚ断面を示す。図２（ｂ）に示すように、本実施形態に係るアンプル２０は、中空状のガラス管２２で構成される。ガラス管２２は、第２ガラス材料としてのホウ珪酸ガラスにより形成されている。
【００４４】
ガラス管２２は、一方向（図２（ｂ）ではＸ軸）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２（ｂ）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、材料物質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。
【００４５】
図２（ｂ）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は、製造された段階ではガラス管２２が密封された状態であるが、図２（ａ）に示すガスセル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。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。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１．５ｍｍ程度の隙間が設けられている。
【００４６】
図２（ｃ）に、アンプル２０のＹ−Ｚ断面を示す。図２（ｃ）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を設けるなどの加工（詳細は後述する）が困難となる。
【００４７】
＜ガスセルの製造方法＞
ガスセル１０の製造方法を図３を参照して説明する。図３は、本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。
【００４８】
まず、図３（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３（ａ）に示すセル部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。
【００４９】
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。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。この段階では、アンプル２０は、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。
【００５０】
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（図２（ｂ）参照）。アルカリ金属固体２４として用いられるセシウムなどのアルカリ金属は、反応性に富み大気中で取り扱うことができないため、低圧環境下でアンプル２０内に密封された状態でセル部１２に収納される。
【００５１】
続いて、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、図３（ｂ）に示すように、セル部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）において、セル部１２の開口部１８を封止部１９で封止することにより、セル部１２を密封する。
【００５２】
続いて、図３（ｃ）に示すように、パルス光としてのパルスレーザー光４０を、集光レンズ４２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（図２（ｂ）参照）に照射する。これにより、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（図２（ｂ）参照）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４０を照射することにより、ガラス管２２に容易に貫通孔２１を形成することができる。
【００５３】
この貫通孔２１を形成する工程では、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（図２（ｂ）参照）のみを加工する必要がある。また、貫通孔２１を形成する際にガラス管２２が溶解してしまうと、不要なガスが発生し、アルカリ金属固体２４と反応してガスセル１０の性能が著しく低下することとなる。そのため、アンプル２０のガラス管２２を溶解させることなく貫通孔２１を形成する必要がある。そこで、本実施形態では、パルスレーザー光４０の照射条件を以下の通りとする。
【００５４】
まず、パルスレーザー光４０として、紫外線領域の波長帯域である２４８ｎｍ〜３５５ｎｍのパルスレーザー光を用いる。図４は、光の波長とガラス材料の透過率との関係を比較して示す図である。図４に示すように、石英ガラスの透過率は、光の波長が２５０ｎｍ〜４００ｎｍの範囲において９５％程度であり、ほとんど変化しない。一方、図４に示すホウ珪酸ガラスの透過率は、光の波長が２７０ｎｍまでは０％程度であるが、２７０ｎｍ〜３５０ｎｍの範囲において増加し、３５０ｎｍ以上では９０％程度となる。なお、図４に示す透過率は一例を示したものであり、例えば、ホウ珪酸ガラスの透過率は、ホウ珪酸ガラスを構成する成分の混合比により図４に示す例とは異なる場合がある。
【００５５】
このように、紫外線領域の波長帯域の光（以下では、紫外光という）に対して、石英ガラスの透過率はホウ珪酸ガラスの透過率よりも高い。換言すれば、紫外光に対して、石英ガラスの吸収係数はホウ珪酸ガラスの吸収係数よりも小さい。したがって、紫外光であるパルスレーザー光４０は、石英ガラスを透過し、ホウ珪酸ガラスに吸収される。これにより、セル部１２に損傷を与えることなく、ガラス管２２を選択的に加工することができる。
【００５６】
本実施形態では、パルスレーザー光４０として、ＹＡＧレーザーの第３高調波（ＴＨＧ）レーザーを用いたが、第４高調波（ＦＨＧ）レーザーを用いることもできる。なお、アンプル２０のガラス管２２の材料をセル部１２と同じ石英ガラスとし、その材料に紫外光に対する吸収係数が高い材料（例えば、セラミックスや金属など）を混ぜる方法も考えられる。しかしながら、このようにした場合、パルスレーザー光４０をガラス管２２に照射して貫通孔２１を形成する際に、混ぜた材料から不要なガスが発生し、アルカリ金属固体２４と反応してガスセル１０の性能が著しく低下するおそれがある。
【００５７】
次に、パルスレーザー光４０のエネルギーは、２０μＪ／ｐｕｌｓｅ〜２００μＪ／ｐｕｌｓｅとする。パルスレーザー光４０のエネルギーが低いと、加工深さが浅くなり、ガラス管２２を貫通して密封を破ることが困難となる。一方、パルスレーザー光４０のエネルギーが高いと、加工深さは深くなるが、アルカリ金属固体２４にも照射され発熱してガラス管２２が溶解してしまうおそれがある。パルスレーザー光４０のエネルギーを２０μＪ／ｐｕｌｓｅ〜２００μＪ／ｐｕｌｓｅとすることで、ガラス管２２の溶解を避けながら確実に貫通孔２１を形成してアンプル２０の密封を破ることができる。
【００５８】
次に、パルスレーザー光４０のパルス幅は、ナノ秒オーダーとする。より具体的には、パルスレーザー光４０のパルス幅は、１０ナノ秒〜５０ナノ秒とし、３０ナノ秒程度であることが好ましい。パルスレーザー光４０のパルス幅が大きいと、加工量は多くなるが、熱による影響が出やすくなる。パルスレーザー光４０のパルス幅が小さいと、熱による影響は少なくなるが、加工量も少なくなる。また、パルス幅がフェムト秒まで小さくなると、量産での安定性が低下するおそれがある。パルスレーザー光４０のパルス幅を１０ナノ秒〜５０ナノ秒とすることで、熱による影響を抑え安定した状態でガラス管２２に貫通孔２１を形成することができる。
【００５９】
パルスレーザー光４０を、アンプル２０の上面で焦点を結ぶように照射する。図３（ｃ）に示す集光レンズ４２として、例えば焦点距離が７８ｍｍのレンズでパルスレーザー光４０を集光すると、集光されたビームのスポット径は１０μｍ程度となる。なお、パルスレーザー光４０の照射時間は、例えば、３００ｍｓｅｃ程度とする。
【００６０】
このようにしてアンプル２０（ガラス管２２）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の密封が破られる。これにより、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を通ってセル部１２の主室１４に流入し拡散する。この結果、図２（ａ）に示すように、セル部１２の空隙がアルカリ金属ガス１３で満たされる。
【００６１】
なお、貫通孔２１を形成する工程では、アンプル２０の密封が破られ、アンプル２０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がきれいな形状に形成されなくてもよい。また、ガラス管２２が溶解しない限りにおいて、貫通孔２１を複数形成してもよいし、ガラス管２２に亀裂を生じさせて分断してもよいし、ガラス管２２を破壊してもよい。また、アンプル２０からアルカリ金属固体２４を蒸発させて流出させるだけでなく、アルカリ金属固体２４をセル部１２の空隙に放出させてもよい。
【００６２】
以上述べたように、本実施形態に係るガスセルの製造方法によれば、セル部１２に損傷を与えることなく、かつ、アンプル２０のガラス管２２を溶解させることなく、安定した状態でアンプル２０を加工して優れた性能を有するガスセル１０を製造することができる。また、外径φが０．２ｍｍ〜１．２ｍｍ程度の小型のアンプル２０を用いるので、小型のガスセル１０を製造することができる。
【００６３】
また、本実施形態に係る磁気計測装置の製造方法は、上述したガスセルの製造方法を含んでいる。したがって、小型で優れた性能を有する磁気計測装置１００を提供することが可能となる。なお、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。
【００６４】
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。
【００６５】
（変形例１）
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】
【００６６】
１０…ガスセル、１２…セル部、１４…主室（空隙）、１６…リザーバー（空隙）、２０…アンプル、２１…貫通孔、２２…ガラス管、２４…アルカリ金属固体（アルカリ金属）、４０…パルスレーザー光（パルス光、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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