(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザー照射光通過部を有しており、アルカリ金属蒸気を内部に封入するガラス製のセルと、
前記セルに静磁場とＲＦ磁場とを印加するコイル部と、
前記セルのレーザー照射光通過部を通してセル内部をレーザー光で照射し、もって前記静磁場及び前記ＲＦ磁場との相互作用によって前記セル内のアルカリ金属蒸気に光磁気共鳴を生じさせるための光源と光学部品とを有する光学系と、
前記セルを通過したレーザー照射光を検出する光検出器と、
増幅した前記光検出器の出力と参照信号との位相差を位相比較器でロックイン検出してループフィルタを介して直流信号を得て、前記直流信号を電圧制御発振器と分周器とにより変換して前記ＲＦ磁場の信号源とするとともに前記参照信号とし、前記直流信号もしくは前記電圧制御発振器の出力であるＲＦ信号を測定対象からの磁場の検出信号とする信号処理系とを有する光ポンピング磁力計において、
前記セルのレーザー照射光通過部を通電可能な部材で構成し、
前記セルの温度を測定するための測温体と、
前記測温体の温度に基いて前記レーザー照射光通過部への通電を制御して前記レーザー照射光通過部の温度制御を行い、前記測温体から前記セルが設定した温度へ到達したとの信号を受け取り、前記レーザー照射光通過部への通電をパルス的に切り替えて、通電OFF時に磁場計測を行わせる制御部とを備えることを特徴とする光ポンピング磁力計。
【請求項２】
請求項１記載の光ポンピング磁力計において、さらに前記レーザー照射光を分割するビームスプリッタを有し、
前記ビームスプリッタで分割されたレーザー照射光を照射する第２のセルを有し、前記第２のセルのレーザ照射光通過部への通電を常時ONで制御することで、前記セルのレーザ照射光通過部への通電OFF時の磁場による光磁気共鳴信号の共鳴周波数のズレを補正する補正部を有することを特徴とする光ポンピング磁力計。
【請求項３】
請求項１記載の光ポンピング磁力計において、前記制御部は、温度制御信号の周期を、前記位相比較器、ループフィルタ、電圧制御発振器、及び分周器によって決定する磁場計測のためのフィードバック制御周期よりも２倍以上長く設定することを特徴とする光ポンピング磁力計。
【請求項４】
請求項１記載の光ポンピング磁力計において、前記信号処理系は、前記ＲＦ磁場の周波数を掃引することで得られる光磁気共鳴信号の線幅と光磁気共鳴信号のSN比との比から前記レーザー照射光通過部のパルス的制御による通電ONの磁場検出感度の補正を行うものであって、前記SN比は前記光磁気共鳴信号の共鳴値に対する光磁気共鳴信号の一次微分波形の共鳴周波数における出力値の変動との比とすることを特徴とする光ポンピング磁力計。
【請求項５】
請求項１記載の光ポンピング磁力計において、前記制御部によって制御する温度の設定温度は前記ＲＦ磁場の周波数を掃引することで得られる光磁気共鳴信号の線幅と光磁気共鳴信号のSN比との比が最も小さくなる温度とすることを特徴とする光ポンピング磁力計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ポンピング磁力計においてセンサ部の保温手法に関する。
【背景技術】
【０００２】
蒸気セルへの照射光に励起されるセル内のアルカリ金属原子を増加させるために、セルを温めてセル内のアルカリ金属のガス密度を増やすことは必要不可欠である。セルを保温するために、温風やヒーターを利用した手法がある。
【０００３】
非特許文献１には、セルをコイル状にしたプラスチック製のチューブ内に収めて、温風発生器を用いて当該チューブ内に温風を送ることで当該セルの保温を行うことが記載されている。
【０００４】
非特許文献２には、セルへの照射光の通過部に透明フィルムヒーターを設置して、当該透明フィルムヒーターに通電することで当該セルの保温を行うことが記載されている。
【０００５】
非特許文献３には、セルを収めたオーブン内に温風発生器を用いて温風を送ることで、当該容器内に温風を充満させて当該セルの保温を行うことが記載されている。
【０００６】
非特許文献４には、セルに入る環境磁気ノイズを抑えるために設けた磁気シールド内に、温風発生器を用いて温風を送ることで、当該磁気シールド内に温風を充満させて当該セルの保温を行うことが記載されている。
【０００７】
特許文献１には、c-field制御回路とヒータコイル制御付き温度制御回路を準備して、コイル機能切り替え器によってセルを収めたキャビティーに巻きつけたc-fieldコイルをヒーターとして利用することで当該セルの保温を行うことが記載されている。
【０００８】
特許文献２には、セルを収めたキャビティーに巻きつけたc-fieldコイル、もしくはセルにフィルム状ヒーターを設置して、当該フィルム状ヒーターに通電することで当該セルの保温を行うことが記載されている。
【０００９】
特許文献３には、ヒーターを設置した金属ケース内にセルを収めて、当該ヒーターを通電することで当該セルの保温を行うことが記載されている。
【００１０】
【非特許文献１】Appl. Phys. B76, 325-328 (2003)
【非特許文献２】APPLIED PHYSICS LETTERS 85, 6409 (2004)
【非特許文献３】APPLIED PHYSICS LETTERS 89, 134105 (2006)
【非特許文献４】REVIEW OF SCIENCE INSTRUMENTS 77, 113106 (2006)
【特許文献１】特開2001-339302号公報
【特許文献２】特開2002-344314号公報
【特許文献３】特開2003-229766号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
セルをコイル状にしたプラスチック製のチューブ内に収めて、温風発生器を用いて当該チューブ内に温風を送ることで当該セルの保温を行うシステムの場合では、ヒーターのように電気的作用で保温しないため磁場による影響がない利点がある。しかしながら、間接的に保温を行うため、セルが希望の温度の達するまでに長い時間を要する。また、セルの照射光の通過部とチューブに接する部分との温度差により照射光通過部にセル内に封入されたアルカリ金属の原子が付着してしまい、照射光の通過の妨げとなる。さらに、温度低下を防ぐためにチューブを断熱処理するため、セルの周辺が大型化してしまうなどの問題がある。
【００１２】
セルへの照射光の通過部に透明フィルムヒーターを設置して、当該透明フィルムヒーターに通電することで当該セルの保温を行うシステムでは、上記チューブ内の温風を利用した保温手法に比べて、セルが希望の温度に迅速に達する利点がある。しかしながら、ヒーターからの磁場による影響によってセルに印加する静磁場が変化してしまうため、磁場計測の精度が低下してしまう。また、セルの周辺を断熱処理していないため、ヒーターへの通電を制御していても、希望の温度に達しても電流値の変動が大きくなるなど問題がある。
【００１３】
セルを収めたオーブン内に温風発生器を用いて温風を送ることで、当該容器内に温風を充満させて当該セルの保温を行うシステムでは、ヒーターのように電気的作用で保温しないため磁場による影響がない利点がある。また、上記チューブ内の温風を利用した手法に比べて、直接セルを密閉して温めるため、セルの温度ムラが少なく、セルが希望の温度に達する時間も早くなる。しかしながら、温風によってセルを通過する照射光が揺らいでしまい、磁場計測を行う際に検出するセルを通過した照射光のSNが大きく低下してしまう問題がある。また、温風を使用するため温風発生器からセルまでのホースの断熱処理によってシステムが大型化してしまう。以上の問題は、セルに入る環境磁気ノイズを抑えるために設けた磁気シールド内に、温風発生器を用いて温風を送ることで、当該磁気シールド内に温風を充満させて当該セルの保温を行うシステムにおいても同様である。
【００１４】
c-field制御回路とヒータコイル制御付き温度制御回路を準備して、コイル機能切り替え器によってセルを収めたキャビティーに巻きつけたc-fieldコイルをヒーターとして利用することで当該セルの保温を行うシステムでは、ヒーターを利用することで希望の温度に達する即応性の面や、切り替え器によるヒーターからの磁場の影響がない利点がある。しかしながら、コイルをヒーターとして使用する際に、コイルの温度上昇は内部から外部に向かって温度傾斜がかなり大きいため、外側の温度計測では正確な温度を得ることができない。また、ヒータコイルへの通電をOFF後に、ヒータトランジスタを用いてキャビティーの一部を保温するため、セルへの温度ムラが生じるなどの問題が生じる。
【００１５】
セルを収めたキャビティーに巻きつけたc-fieldコイル、もしくはセルにフィルム状ヒーターを設置して、当該フィルム状ヒーターに通電することで当該セルの保温を行うシステムでは、ヒーターを利用することで希望の温度に達する即応性の面や、上記のヒータコイルを使用した手法に比べてセルの温度ムラは少ない利点がある。しかしながら、フィルム状ヒーターからの磁場の影響で、セルに印加する静磁場が変化してしまい、正確な磁場計測に支障が生じる。
【００１６】
ヒーターを設置した金属ケース内にセルを収めて、当該ヒーターを通電することで当該セルの保温を行うシステムでは、金属ケースを使用するため熱伝導率が良く希望の温度に達する即応性の面で優れている。しかしながら、磁場計測を行う際に、測定対象からの磁場がセル入る機構が必要なため、金属ケース内に孔を設けるなどセルの周辺部の機構が複雑化してしまう。また、ヒーターからの磁場の影響で金属ケースに渦電流が生じて、セルに印加する静磁場が変化してしまい、正確な磁場計測に支障が生じる。
【００１７】
以上の問題点に鑑み、本発明は、光ポンピング磁力計のセンサ部である蒸気セル用の保温システムにおいて、迅速に当該セルを希望の温度に保温すること、照射光が通過するセルの窓にセル内の原子が付着することによる照射光の通過の妨げを防ぐこと、ヒーターからの磁場による影響を考慮に入れた磁場計測のデータ取得を構築することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明では、照射光が通過するセルの窓の部分を導電性の温度制御可能な材質で、当該セルの窓以外の部分を耐熱性ガラスから成るセルを使用する。当該セルの窓の部分に通電することで、セルを保温し、セルの窓を高温にすることで窓への原子の付着を防ぐ。
【００１９】
本発明の一態様によると、セルの窓に挟まれたセルの中心部に温度センサを設置し、セルの温度をモニターして温度を電気信号に変換して温度調節器に送り、温度調節器で設定温度とモニター温度の差からPID制御信号を算出して操作器によってセルの窓の温度制御を行う。
【００２０】
本発明の他の態様によると、上記PID制御信号でセルの窓の温度制御を行う際に、温度センサでモニターするセルの温度が希望の温度に達したら、セルの窓への通電をパルス的に切り替えて、導電性ガラスへの通電がOFF時に磁場計測を行う。
【００２１】
本発明のセルの保温システムは、セルの窓へのパルス的通電時に生じる磁場の影響をモニターするために、磁場計測用のセルと同様に照射光の通過部に導電性の温度制御可能な材質を使用した別のリファレンスセルを準備する。当該リファレンスの導電性ガラスは常時通電しておき、RFコイルから当該リファレンスセルへ振動磁場を印加することで得られる光磁気共鳴信号の共鳴周波数のズレより通電による磁場の影響を検知する。当該検知信号を利用して、磁場計測用セルのセルの窓への通電がON時に静磁場印加用コイルからの磁場の補正を行う。また、当該光磁気共鳴信号のSN比と線幅との比から、セルの窓への通電がON時とOFF時の磁場検出性能を算出し、ON時の磁場検出性能の補正を行う。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によると、光ポンピング磁力計のセンサ部である蒸気セルの照射光通部に設けた導電性の温度制御可能なセルの窓に通電することで直接セルを保温するため、従来の温風発生器を使用した温風による保温に比べて、セルを希望の温度まで迅速に達することができ、また温風を用いた手法で使用する温風流入用のチューブなどが一切不要のためセル周辺の小型化にもなり、さらにセルのレーザー照射光通過部への原子の付着も防ぐことが出来るため、照射光を効率良く検知することが可能となる。また、通電時にセルの窓から生じる磁場の影響が考慮しより温度安定性が高い。つまり、本発明の手法によると、導電性ガラスへの通電によって希望の温度に達すると、通電をパルス的に切り替えることで、導電性ガラスからの磁場の影響を抑制し、リファレンスセルを利用することでパルス的な通電ON時により磁場を補正し、その際にRF磁場印加によって得られる光磁気共鳴信号のSN比と線幅と比を利用して磁場検出感度を補正することでパルス的な通電状態でも連続して磁場計測を可能とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１は、蒸気セルを保温するためにレーザーを照射させるセルの窓に導電性の温度制御可能な材質を用いた本発明の蒸気セル保温システムの構成例を示す図である。
【００２４】
図１（Ａ）は、セルの窓に透明フィルムヒーターを用いた例である。
蒸気セル１１９の照射光通過部に、耐熱性ガラス１１７を設置し、当該蒸気セル１１９と当該耐熱性ガラス１１７との間に透明フィルムヒーター１１８を設置する構成とする。当該蒸気セル１１９の側面中央部に測温体１１５を設置し、温度調節器１１１で設定した当該蒸気セル１１９の希望保温温度と当該測温体１１５で測定した当該蒸気セル１１９との温度差の比較を当該温度調節器１１１で行う。上記の温度差の比較より、当該温度調節器１１１で当該蒸気セル１１９を保温するための操作信号を決定し、当該操作信号を操作器１１２に送り、当該操作器１１２から温度制御を行うための電圧電流調整信号を直流電源１１３に入力することで当該透明フィルムヒーター１１８を通電し、当該蒸気セル１１９を希望の温度に保温する。
【００２５】
図１（Ｂ）は、セルの窓を導電性ガラスとした例である。
蒸気セル１１９の照射光通過部に、耐熱性ガラス１１７を設置し、当該蒸気セル１１９と当該蒸気セル１１９の窓の部分が導電性ガラスから成る構成とする。当該蒸気セル１１９の側面中央部に測温体１１５を設置し、温度調節器１１１で設定した当該蒸気セル１１９の希望保温温度と当該測温体１１５で測定した当該蒸気セル１１９との温度差の比較を当該温度調節器１１１で行う。上記の温度差の比較より、当該温度調節器１１１で当該蒸気セル１１９を保温するための操作信号を決定し、当該操作信号を操作器１１２に送り、当該操作器１１２から温度制御を行うための電圧電流調整信号を直流電源１１３に入力することで当該導電性ガラス１１８を通電し、当該蒸気セル１１９を希望の温度に保温する。
【００２６】
図２を用いて、本発明で上記の蒸気セル保温システムを使用した光ポンピング磁力計について説明する。光ポンピング磁力計は、光源となる半導体レーザー１２１をはじめ、コリメートレンズ１２２、偏光子１２３、波長板１２４、集光レンズ１２５、光検出器１２６から成る光学系と、静磁場印加用コイル１２７、コイル用電流源１２８、RFコイル１２９から成る磁気系と、アンプ−フィルタ回路１３０、位相比較器１３１、ループフィルタ１３２、電圧制御発振器１３３、分周器１３４から成る信号処理系で構成されている。
【００２７】
高真空引きされた蒸気セル内にはカリウム、ルビジウム、セシウムなどのアルカリ金属が封入されており、上記の蒸気セル保温システム１３４を用いて蒸気セル１１９を予め設定しておいた温度まで保温することで当該蒸気セル内のアルカリ金属の蒸気密度を高める。たとえば、セシウムの場合は融点28℃以上、カリウムの場合は融点64℃以上、ルビジウムの場合は３９℃以上に保温することが好ましい。保温された蒸気セル１１９は静磁場印加用コイル１２７で静磁場が印加され、半導体レーザー１２１からのレーザー光をコリメートレンズ１２２で平行光にし、偏光子１２３、波長板１２４を介して円偏光に変換して当該蒸気セル１１９に静磁場印加方向に対して４５度の角度を成すように照射する。その際に、RFコイル１２９でRF磁場を静磁場印加方向と直交する方向から印加し、当該蒸気セル１１９を通過したレーザー照射光は集光レンズ１２５で集光されて光検出器１２６で検出する。当該光検出器１２６で検出されたレーザー照射光はアンプ−フィルタ回路１３０に入力することで適切に増幅・帯域処理を行い、位相比較器１３１に入力信号として入力する。その際に、RF磁場の信号源は電圧制御発振器１３３から分周器１３４を介して位相比較器１３１に参照信号として入力される。当該位相比較器１３１の上記入力信号と上記参照信号との位相差をロックイン検出してループフィルタ１３２で得られる交流成分を抑えたきれいな直流信号もしくは、当該直流信号からRF信号に変換する電圧制御発振器１３３からの信号で、静磁場印加方向の測定対象からの磁場を検知する。
【実施例１】
【００２８】
図１を用いて、本発明の実施例１を説明する。
まず、図１（Ａ）の例として、蒸気セル１１９のレーザー照射光通過部に透明フィルムヒーター１１８を設置し、当該透明フィルムヒーター１１８に通電することで当該蒸気セル１１９を保温する。当該蒸気セル１１９と当該透明フィルムヒーター１１８が劣化時に交換ができるように、当該蒸気セル１１９と当該透明フィルムヒーター１１８とを接着剤などで接着させないようにするとよい。
【００２９】
また、当該透明フィルムヒーター１１８もしくは図1（Ｂ）に示す導電性ガラス（ITO）を使用した当該蒸気セルのセル窓を直接外気にさらすことで保温効率低下を防ぐために、当該蒸気セル１１９のレーザー照射光通過部に耐熱性ガラス１１７を要し、当該耐熱性ガラス１１７と当該蒸気セル１１９との間に当該透明フィルムヒーター１１８を要する構成とする。その際に、当該蒸気セル１１９と、当該透明フィルムヒーター１１８と、当該耐熱性ガラス１１７をマコールやデルリンなどの非磁性断熱材の容器内に収め、レーザー照射光通過部を当該非磁性材で蓋をする構成とする。当該蓋と当該非磁性材容器との固定は、プラスチックなどの非磁性ネジ１１６でネジ止めを要する。上記の構成にすることで、当該蒸気セル１１９と当該透明フィルムヒーター１１８の劣化時による交換だけでなく、当該蒸気セル１１９の性能評価を行う際に、自由に当該蒸気セル１１９を交換できるメリットがある。
【００３０】
また、図１（Ｂ）に示すように、使用する当該蒸気セル１１９のサイズや当該蒸気セル内に封入するアルカリ金属と希ガスや非磁性ガスなどのバッファガスの圧力が決定している場合は、当該蒸気セル１１９の保温効率をより高めるために、透明フィルムヒーター１１８に使用される導電性ガラス（ITO）を埋め込んだ耐熱性ガラスを当該蒸気セルのレーザー照射光通過部に使用する構成としてもよい。実施例２以降で、透明フィルムヒーターを用いた場合で説明を行うが、もちろん、セルの窓を導電性ガラスとした場合も適用することができる。
【実施例２】
【００３１】
図２を用いて、本発明の実施例２を説明する。図２は、図１に示す透明フィルムヒーター１１８から保温される蒸気セルを含む保温センサ部である本発明の蒸気セル保温システム１３５を要する光ポンピング磁力計を示す。当該蒸気セル保温システム１３５を用いて、蒸気セル１１９を希望の温度まで保温する。半導体レーザー１２１からのレーザー照射光をコリメートレンズ１２２、偏光子１２３、波長板１２４を介して円偏光にして静磁場印加用コイル１２７で静磁場が印加された当該蒸気セル１１９に照射する。その際に、当該静磁場印加方向と直交する方向から当該蒸気セル１１９に当該RFコイル１２９からRF磁場を印加し、RF磁場によって変調されたレーザー照射光を、集光レンズ１２５を介して光検出器１２６で検出する。当該光検出器１２６で検出されたレーザー照射光は電気信号に変換され、アンプ−フィルタ回路１３０を介して、適切に増幅・帯域処理を行い、位相比較器１３１に入力信号として入力される。RF磁場の信号源となる電圧制御発振器１３３から信号を、分周器１３４を介して、参照信号として当該位相比較器１３１に入力することで、当該入力信号と当該参照信号の位相差のロックイン検出を行い、静磁場印加方向から当該蒸気セル１１９に入る測定対象からの磁場を当該分周器１３４の出力として検出する。
【００３２】
当該蒸気セル保温システム１３５により、当該蒸気内のアルカリ金属の蒸気密度が増加するため、当該光検出器１２６で検知される信号のSN比が向上されるため、光ポンピング磁力計の磁場検出感度が向上する。しかしながら、当該透明フィルムヒーターの通電によって生じる磁場によって当該蒸気セルに印加している静磁場強度が乱れ、当該光ポンピング磁力計が正常に動作しないことや、磁場の検出感度が低下してしまう問題が生じる。実際に、光ポンピング磁力計を動作させて磁場計測を行う際に必要な光磁気共鳴信号の共鳴周波数f0が透明フィルムヒーター１１８に通電していない状態に対してズレが生じてf0'に変わったり、線幅（半値全幅もしくは半値半幅）Δfが広がりを生じたΔf'になってしまう（図３）。そこで、透明フィルムヒーターを用いて蒸気セルを保温する際に予め設定した希望の温度に達したら、透明フィルムヒーター１１８への通電をパルス的に制御させた状態で、磁場計測を行い検知したい測定対象１３８からの磁場信号は当該透明フィルムヒーター通電OFF時のみに得られる信号とする。ここで、通電OFFの状態とは、全く通電がゼロの状態でなくとも、測定する磁場強度を検出できる感度がある状態であればよい。また、ゼロに近い微弱な電流であっても透明フィルムヒーターに通電する際の温度制御信号の周期よりも磁場計測のためのフィードバック制御信号の周期が2倍以上早く設定することで透明フィルムヒーターからの磁場変動の影響を検知することが可能である。
【実施例３】
【００３３】
図４を用いて、本発明の実施例３について説明する。図3に示すように、蒸気セル保温システムをそれぞれ2式要し、一つは磁場計測センサ用とし、もう一つは透明フィルムヒーター通電による影響を把握するためのリファレンスセンサ用とする。
【００３４】
半導体レーザー１２１からのレーザー照射光をコリメートレンズ１２２で平行光にし、偏光子１２３と波長板１２４を介して円偏光に変換後にビームスプリッタ１３７でレーザー照射光を２つに分割する。２分割されたレーザー照射光は、一方は磁場計測用センサの蒸気セル１１９に照射し、もう一方はリファレンスセンサ用の蒸気セル１１９を含む蒸気セル保温システム１３５に照射する。各蒸気セルにはそれぞれ静磁場印加用コイル１２７を有し、同じ強度の静磁場が印加されている。また、各蒸気セルにはそれぞれRFコイル１２９を有し、各蒸気セルにそれぞれRF磁場が印加される。各蒸気セルを通過したレーザー照射光は各集光レンズ１２５で集光されて各光検出器１２６で検知されて電気信号に変換されて、適切な信号増幅・帯域処理を行うために各アンプ−フィルタ回路１３０に入力される。
【００３５】
各アンプ−フィルタ回路１３０からの出力は、それぞれ各位相比較器１３１の入力信号に、RF磁場の信号源のために各センサがそれぞれ有する各電圧制御発振器１３３を介した当該分周器１３４からの出力を参照信号にすることで、位相のロックイン検出を行う。
【００３６】
磁場計測用センサでは、蒸気セル１１９が希望温度に達したら蒸気セル保温システムに備わった透明フィルムヒーター１１８の通電をパルス的に制御させる。
【００３７】
一方、リファレンスセンサ用の蒸気セルも磁場計測用センサの蒸気セルと希望温度を同じに設定して温度制御を行うが、希望の温度に達しても透明フィルムヒーター１１８の通電は常時ONの状態にしておく。希望の温度に達したら、リファレンスセンサを動作させることで、透明フィルムヒーター１１８から磁場による光磁気共鳴信号の共鳴周波数の変化をモニターする。その際に得られる共鳴周波数の変化を表すループフィルタ１３２からの出力信号を、磁場計測用センサの蒸気セル１１９をパルス的に温度制御する際の透明フィルムヒーター通電ON時に生じる光磁気共鳴信号のズレを補正するための補正信号（エラー信号）として磁場計測用センサのコイル用電流源１２８に入力することで、蒸気セル１１９に印加する静磁場強度を変えて共鳴周波数のズレを補正する。
【実施例４】
【００３８】
図５を用いて、本発明の実施例４について説明する。上記セル保温システムを用いて、蒸気セル１１９を保温する際に最適な保温温度の選定はRF磁場の周波数掃引時に得られる光磁気共鳴信号を利用する。位相比較器１３１からの２つの出力信号の内、一つの出力信号である光磁気共鳴信号をX-Signalとし、もう一方の出力信号は当該X-Signalを一次微分した分散型の形状をしたY-Signalがある。RF磁場と共鳴する周波数（以下、共鳴周波数と示す）で、X-Signalの出力はピーク値（以下、Sと示す）を、Y-Signalの出力値はゼロとなる特徴を示す。光磁気共鳴信号検出後に電圧制御発信器１３３からの出力信号の周波数を共鳴周波数に設定し、測定対象からの磁場がない状態でのY-Signalの出力の変動の計測を行い、当該変動の平均値をNとする。また、得られた光磁気共鳴信号の線幅Δf（半値半幅もしくは半値全幅）を求め、Δf/(S/N)の値が最も小さくなるときのセル保温温度を最適な温度条件と定義する。このように最適な温度条件を定義することで、安定した計測をすることができるという効果がある。このことは、 (S/N)が大きいほどセル内のアルカリ金属原子が効率良くレーザー光を吸収することを反映し、１／Δfが大きいほどRF磁場によるセル通過後のレーザー光の変調を保持できる時間が長いことを反映し、光ポンピング磁力計の高感度化を達成させるための効果を表す。すなわち、Δf/(S/N)の値は光ポンピング磁束計の検出感度の程度を反映する。これらのことを踏まえて、透明フィルムヒーターへの通電をパルス的にON/OFFで切り替える際に、ON時のΔｆ／（Ｓ／Ｎ）とＯＦＦ時のΔf/(S/N)を比較することで、ON時の磁場計測信号の補正を行う。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明の蒸気セル保温システムは光ポンピング磁力計の磁場検出性能高感度化の役割を担うものであり、地磁気モニタリング・金属探知・生体磁気計測・磁気免疫検査など様々な磁場計測の高性能化に利用可能である。また、蒸気セルを利用した原子時計へ利用でき、衛星通信・GPS・セルラーフォン・レーダーなどの高精度のタイミングを要する技術の高性能化に関わる。また、上記応用技術に使用するために製作した蒸気セルの性能評価を行う際にも利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の蒸気セル保温システムの構成例を示す。
【図２】本発明の蒸気セル保温システムから成る光磁気共鳴型光ポンピング磁力計の構成例を示す。
【図３】本発明の蒸気セル保温システムにおける透明フィルムヒーターからの磁場による光磁気共鳴信号の影響を示す。
【図４】本発明のリファレンスセンサを有する光磁気共鳴型光ポンピング磁力計の構成例を示す。
【図５】本発明の蒸気セル保温システムを使用する際の最適な温度条件を設定する光磁気共鳴信号を用いた定義を示す。
【符号の説明】
【００４１】
１１１…温度調節器、１１２…操作器、１１３…ヒーター用電源、１１４…ヒーター用コネクタ、１１５…測温体、１１６…非磁性ネジ、１１７…耐熱性ガラス、１１８…透明フィルムヒーター、１１９…蒸気セル、１２０…非磁性断熱材、１２１…半導体レーザー、１２２…コリメートレンズ、１２３…偏光子、１２４…波長板、１２５…集光レンズ、１２６…光検出器、１２７…静磁場印加用コイル、１２８…コイル用電流源、１２９…RFコイル、１３０…アンプ−フィルタ回路、１３１…位相比較器、１３２…ループフィルタ、１３３…電圧制御発振器、１３４…分周器、１３５…蒸気セル保温システム、１３６…反射鏡、１３７…ビームスプリッタ、１３８…測定対象、１３５…リファレンスセンサ用の蒸気セル保温システム。
【図１】
0005039452.tif 000002
【図２】
0005039452.tif 000003
【図３】
0005039452.tif 000004
【図４】
0005039452.tif 000005
【図５】
0005039452.tif 000006