JP2012154875A - Magnetic field measuring device and container - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、磁場を測定する技術に関する。 The present invention relates to a technique for measuring a magnetic field.
光ポンピングを利用した磁気センサーが、MRI(magnetic resonance imaging:磁気
共鳴画像法)装置などに用いられている。この磁気センサーにおいては、円偏光成分を有
するポンプ光と直線偏光成分を有するプローブ光とが交差するように(望ましくは、直交
するように)セルに照射され、さらに、これらの光の照射方向に対して直交する方向の磁
場が印加される(例えば、特許文献1参照)。
Magnetic sensors using optical pumping are used in MRI (magnetic resonance imaging) devices and the like. In this magnetic sensor, the pump light having the circularly polarized light component and the probe light having the linearly polarized light component are irradiated to the cell so as to intersect (preferably orthogonally), and further in the irradiation direction of these lights. A magnetic field in a direction perpendicular to the magnetic field is applied (see, for example, Patent Document 1).
ポンプ光とプローブ光が照射されるセルには、アルカリ金属などの原子が気体の状態で
封入されている。この原子は、ポンプ光により励起されると外部から印加された磁場に応
じてプローブ光に含まれる直線偏光の偏光面を回転させる。磁気センサーは、このセルを
透過したプローブ光の偏光面の回転角を計測することで、磁場を測定する。
In the cell irradiated with the pump light and the probe light, atoms such as alkali metals are sealed in a gas state. When excited by pump light, this atom rotates the plane of polarization of linearly polarized light contained in the probe light in accordance with a magnetic field applied from the outside. The magnetic sensor measures the magnetic field by measuring the rotation angle of the polarization plane of the probe light transmitted through the cell.
ところで、磁場の測定に先駆けて、上述した原子が気体の状態を保つようにセルが加熱
されるが、測定の最中や、測定が終了した後に、セルの温度制御がなされない期間がある
ために、セル内の原子が露点以下に冷やされて壁面等に析出(結露)することがある。こ
のとき、セルの壁面のうち、磁場測定のための光(ポンプ光やプローブ光)が照射される
領域に原子が析出すると、析出したその原子が光を吸収して測定の妨げとなる。このよう
な領域への原子の析出を低減させるために、例えば、特許文献2は、容器の窓部以外の部
分(特に窓部近傍)に、容器内部に向かって凹部を有する複数の突起部を設けるとともに
、容器を加熱するヒーターを設けることを開示する。特許文献2に記載の技術は、突起部
を冷却するとともにヒーターによって容器の窓部を加熱することで、突起部よりも窓部が
高温となる温度差を発生させ、その突起部にアルカリ金属を集める。
By the way, prior to the measurement of the magnetic field, the cell is heated so that the atoms described above remain in a gaseous state, but there is a period during which the temperature of the cell is not controlled during the measurement or after the measurement is completed. In addition, atoms in the cell may be cooled below the dew point and deposited on the wall surface (condensation). At this time, if an atom is deposited on a region of the cell wall where the light for measuring the magnetic field (pump light or probe light) is irradiated, the deposited atom absorbs the light and hinders measurement. In order to reduce the precipitation of atoms in such a region, for example,
しかしながら、光が透過する領域に原子が析出することを抑制するために、それ以外の
領域に原子を集めたとしても、磁場測定装置が利用されずに保管されている期間に、集め
られた原子が拡散して光が透過する領域に析出する場合がある。この析出は、保管された
磁場測定装置を再び利用する際に障害となる。
However, in order to suppress the deposition of atoms in the region where light is transmitted, even if atoms are collected in other regions, the collected atoms are stored during the period when the magnetic field measurement device is not used. May be diffused and deposited in a region where light is transmitted. This deposition becomes an obstacle when the stored magnetic field measuring apparatus is used again.
本発明は、測定を行わない期間に、原子がセルに析出する可能性を低減させることを目
的とする。
An object of the present invention is to reduce the possibility that atoms are deposited in a cell during a period in which no measurement is performed.
本発明は、光により励起されると磁場に応じて直線偏光の偏光面を回転させる原子を含
む物質を内部空間に封入し、気体状態の前記物質に照射される前記直線偏光を透過させる
セルと、開閉弁を有し、開いている当該開閉弁を介して前記セルの内部空間と通じる内部
空間を有するリザーバーと、前記開閉弁が開いているときに、前記セルを透過した前記直
線偏光の偏光面の回転角を計測する計測部と、前記計測部による計測が終了した後、前記
セルよりも前記リザーバーの温度が低くなるように前記セルまたは前記リザーバーの温度
を調整する温度調整部と、前記温度調整部により前記セルまたは前記リザーバーの温度が
調整された後、前記開閉弁を閉じて、前記セルの内部空間と前記リザーバーの内部空間と
を遮断する遮断部とを備えることを特徴とする磁場測定装置を提供する。この構成によれ
ば、測定を行わない期間に、原子がセルに析出する可能性を低減させることができる。
The present invention includes a cell containing an atom containing an atom that rotates a polarization plane of linearly polarized light according to a magnetic field when excited by light, and transmitting the linearly polarized light irradiated to the substance in a gaseous state. A reservoir having an open / close valve and having an internal space communicating with the internal space of the cell via the open open / close valve; and polarization of the linearly polarized light transmitted through the cell when the open / close valve is open A measuring unit that measures the rotation angle of the surface, a temperature adjusting unit that adjusts the temperature of the cell or the reservoir so that the temperature of the reservoir is lower than the cell after the measurement by the measuring unit is completed, and After the temperature of the cell or the reservoir is adjusted by the temperature adjusting unit, the shut-off unit is provided to close the on-off valve and shut off the internal space of the cell and the internal space of the reservoir. Providing a magnetic field measurement apparatus according to claim. According to this configuration, it is possible to reduce the possibility that atoms are deposited in the cell during a period in which measurement is not performed.
上記磁場測定装置において、前記遮断部により前記セルの内部空間と前記リザーバーの
内部空間とが遮断される前に、前記直線偏光とは異なる光である誘起光を照射して、前記
セルが有する前記原子を吸収する膜から当該原子を脱離させる誘起光照射部を備えるとよ
い。この構成によれば、測定を行わない期間に、セルに形成された膜に吸収された原子が
析出する可能性を低減させることができる。
In the magnetic field measurement device, before the blocking unit blocks the internal space of the cell and the internal space of the reservoir, the cell has the induced light that is light different from the linearly polarized light, and the cell has It is preferable to provide an induced light irradiation unit that desorbs atoms from a film that absorbs atoms. According to this configuration, it is possible to reduce the possibility that atoms absorbed in the film formed in the cell are deposited in a period in which measurement is not performed.
また、上記磁場測定装置において、前記リザーバーの内部空間は、開いている前記開閉
弁を介して複数の前記セルの内部空間と通じているとよい。この構成によれば、1つのセ
ルに1つのリザーバーを接続させた場合に比べて、製造コストを抑えることができる。
In the magnetic field measuring apparatus, the internal space of the reservoir may communicate with the internal spaces of the plurality of cells through the open on-off valves. According to this configuration, the manufacturing cost can be reduced as compared with the case where one reservoir is connected to one cell.
また、本発明は、光により励起されると磁場に応じて直線偏光の偏光面を回転させる原
子を含む物質を内部空間に封入し、気体状態の前記物質に照射される前記直線偏光を透過
させるセルと、前記セルの内部空間と通じる内部空間を有するリザーバーと、前記セルと
前記リザーバーとの間に設けられ、閉ざされると前記セルの内部空間と前記リザーバーの
内部空間とを遮断する開閉弁とを備える容器を提供する。この構成によれば、測定を行わ
ない期間に、原子がセルに析出する可能性を低減させることができる。
Further, according to the present invention, when excited by light, a substance containing atoms that rotate the plane of polarization of linearly polarized light according to a magnetic field is enclosed in an internal space, and the linearly polarized light irradiated to the substance in a gaseous state is transmitted. A cell, a reservoir having an internal space communicating with the internal space of the cell, an open / close valve provided between the cell and the reservoir, and shuts off the internal space of the cell and the internal space of the reservoir when closed. A container is provided. According to this configuration, it is possible to reduce the possibility that atoms are deposited in the cell during a period in which measurement is not performed.
1.実施形態
1−1.構成
図1は、本発明に係る磁場測定装置100の構成を示す図である。磁場測定装置100
は、例えば心磁(心臓からの磁気)や脳磁(脳からの磁気)などの生体から発生する微弱
な磁場の測定に用いられる。磁場測定装置100は、セル1と、被覆層2と、ポンプ光照
射部3と、プローブ光照射部4と、プローブ光計測部5と、リザーバー6と、温度調整部
7と、誘起光照射部8とを備える。
1. Embodiment 1-1. Configuration FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a magnetic
Is used for measuring a weak magnetic field generated from a living body such as a magnetocardiogram (magnetism from the heart) and a brain magnetism (magnetism from the brain). The magnetic
磁場測定装置100の各構成の配置を説明するため、各構成が配置される空間をxyz
右手系座標空間として表す。図1(a)に示す座標記号のうち、内側が白い円の中に黒い
円を描いた記号は、紙面奥側から手前側に向かう矢印を表している。また、図1(b)に
示す座標記号のうち、内側が白い円の中に交差する2本の線分を描いた記号は、紙面手前
側から奥側に向かう矢印を表している。空間においてx成分が増加する方向を+x方向と
いい、x成分が減少する方向を−x方向という。同様に、y、z成分についても、+y方
向、−y方向、+z方向、−z方向を定義する。
In order to explain the arrangement of each component of the magnetic
Expressed as a right-handed coordinate space. Among the coordinate symbols shown in FIG. 1A, a symbol in which a black circle is drawn in a circle with a white inside represents an arrow from the back side to the near side. In addition, among the coordinate symbols shown in FIG. 1B, a symbol depicting two line segments intersecting inside a white circle represents an arrow heading from the front side to the back side of the page. The direction in which the x component increases in space is referred to as the + x direction, and the direction in which the x component decreases is referred to as the −x direction. Similarly, for the y and z components, + y direction, -y direction, + z direction, and -z direction are defined.
図1(a)に示すように、セル1は被覆層2に覆われており、セル1の−x方向には、
ポンプ光照射部3が設置される。ポンプ光照射部3は円偏光成分を有するポンプ光を、+
x方向に平行な矢印D1方向に沿ってセル1に照射する。
As shown in FIG. 1A, the
A pump
The
プローブ光照射部4は、セル1の−y方向に設置されており、直線偏光成分を有するプ
ローブ光を、+y方向に平行な矢印D2方向に沿ってセル1に照射する。プローブ光計測
部5は、セル1の+y方向に設置される。プローブ光計測部5は、プローブ光照射部4か
ら矢印D2方向に沿って照射され、セル1を透過したプローブ光を受ける。磁場測定装置
100は、測定対象の磁場の中にセル1が位置するように配置される。具体的には、磁場
測定装置100は、セル1から見て−z方向に測定対象が位置するように配置される。
ポンプ光照射部3、プローブ光照射部4、およびプローブ光計測部5は光を照射して磁
場を計測する構成であり、以下、これらを総称して磁場計測ユニットという。
The probe light irradiation unit 4 is installed in the −y direction of the
The pump
磁場の計測が終了した後に、図1(b)に示すように、セル1の−z方向には、誘起光
照射部8が設置される。誘起光照射部8は、レーザーまたはLED(Light Emitting Dio
de)などによる光である誘起光を、+z方向に平行な矢印D3方向に沿ってセル1に照射
する。なお、誘起光照射部8は、セル1の−z方向に設置され、+z方向に向けて誘起光
を照射するが、誘起光照射部8の設置位置やこれによる誘起光の照射方向は上述したもの
に限られない。要するに、これらは、セル1に誘起光が照射されるように設定されていれ
ばよい。
After the measurement of the magnetic field is completed, the induced
The
図2は、セル1の構成を示す斜視図である。セル1は、中空の立方体の一面から末端が
開口した管が延びた形状をしており、ガラス等の光を透過する材料で形成される。セル1
の上述した中空の立方体は、外部と内部とを仕切り、ポンプ光またはプローブ光、すなわ
ち磁場の計測に用いる光(以下、計測光という)を透過する少なくとも4枚の部材を有し
ている。この計測光を透過する4枚の部材とは、セル1の+x方向、−x方向、+y方向
、および−y方向に面した各部材であり、−x方向の部材を壁面11a(図2において図
示せず)と、+x方向の部材を壁面11bという。これら計測光を透過する壁面11a,
11b,12a,12bを総称して光透過壁面という。また、セル1の部材のうち、−y
方向の部材を壁面12aと、+y方向の部材を壁面12b(図2において図示せず)とい
う。また、セル1を構成する部材のうち計測光が照射されない+z方向の部材を壁面13
bといい、−z方向の部材を壁面13aという(図2において図示せず)。そして、壁面
13bから+z方向に延びてさらに−x方向に曲がる、末端の開口した筒状の部材を筒状
部14という。なお、セル1の形状は、他の立体形状であってもよい。
FIG. 2 is a perspective view showing the configuration of the
The above-mentioned hollow cube has at least four members that partition the outside and the inside and transmit pump light or probe light, that is, light used for measuring a magnetic field (hereinafter referred to as measurement light). The four members that transmit the measurement light are members facing the + x direction, the −x direction, the + y direction, and the −y direction of the
11b, 12a, and 12b are collectively referred to as a light transmitting wall surface. Of the members of
The member in the direction is referred to as a
The member in the −z direction is referred to as a
セル1の内部には、例えばアルカリ金属などの原子を含む物質(以下、偏光面回転物質
という)が気体の状態(すなわちガス状態)で封入される。この偏光面回転物質は、例え
ばリチウム(Li)、ナトリウム(Na)、カリウム(K)、ルビジウム(Rb)、セシ
ウム(Cs)、フランシウム(Fr)である。セル1内の原子は、円偏光により励起され
て原子の外殻電子のスピンが偏極されるため、磁場に応じて直線偏光の偏光面を回転させ
る。すなわち、偏光面回転物質は、光により励起されると磁場に応じて直線偏光の偏光面
を回転させる原子を含む物質の一例である。そして、セル1は、光により励起されると磁
場に応じて直線偏光の偏光面を回転させる原子を含む物質を内部空間に封入し、気体状態
の前記物質に照射される前記直線偏光を透過させるセルの一例である。なお、セル1の内
部には、典型的には単一種類の偏光面回転物質が封入されるが、複数種類の偏光面回転物
質が含まれていてもよい。また、セル1内の原子は、常時気体の状態である必要はなく、
磁場の測定を行うときに気体の状態であればよい。さらに、セル1の内部には、セル1の
壁との衝突等による偏光面回転物質の緩和を穏やかにするために、ヘリウム(He)、窒
素(N)などが緩衝ガスとして含まれていてもよい。
Inside the
What is necessary is just to be a gaseous state when measuring a magnetic field. Further, the inside of the
リザーバー6は、中空の直方体の一面(図2に示す+x方向の面)が開口している容器
62と、その容器62の開口面に設けられた開閉弁61とを有する。リザーバー6の開閉
弁61は、セル1の筒状部14の開口部と接続される。そのため、開閉弁61が開状態で
あるときに、セル1の内部空間とリザーバー6の内部空間とは繋がっており、セル1の内
部空間に封入された偏光面回転物質は容器62の内部空間に流入する。つまり、リザーバ
ー6は、開閉弁を有し、開いている当該開閉弁を介してセルの内部空間と通じる内部空間
を有するリザーバーの一例である。そして、リザーバー6の開閉弁61にセル1の筒状部
14の開口部を接続させて内部空間を密閉させたこの「容器」は、光により励起されると
磁場に応じて直線偏光の偏光面を回転させる原子を含む物質を内部空間に封入し、気体状
態の前記物質に照射される前記直線偏光を透過させるセルと、前記セルの内部空間と通じ
る内部空間を有するリザーバーと、前記セルと前記リザーバーとの間に設けられ、閉ざさ
れると前記セルの内部空間と前記リザーバーの内部空間とを遮断する開閉弁とを備える容
器の一例である。
The
リザーバー6の開閉弁61はソレノイドなどの駆動部610(図4参照)によって、開
閉を制御される。駆動部610によって開閉弁61が閉ざされると、リザーバー6の容器
62の内部空間は、セル1の内部空間と遮断される。つまり、この駆動部610は、開閉
弁を閉じて、セルの内部空間とリザーバーの内部空間とを遮断する遮断部の一例である。
The opening / closing
温度調整部7は、セル1を加熱する加熱部7hと、リザーバー6を冷却する冷却部7c
とを有する。冷却部7cは、例えばペルティエ素子であり、リザーバー6の容器62に−
X方向から接触してその接触面から吸熱することでリザーバー6の内部に封入された気体
を冷却する。加熱部7hは、例えば電熱ヒーターであり、セル1と壁面13aで接触し、
その接触面を介してセル1の内部に封入された気体を加熱する。なお、加熱部7hは、磁
場の計測が終了し、磁場計測ユニットを停止させる際に、誘起光照射部8から照射される
誘起光をセル1に到達させるように、誘起光が通過する孔が設けられている。
The temperature adjustment unit 7 includes a
And have. The
The gas enclosed in the
The gas sealed inside the
被覆層2は、+z方向および−z方向にそれぞれ正方形の開口部を有する四角柱状の部
材であり、セル1を−z方向に移動させてその開口部に嵌め込むことで、壁面11a、壁
面11b、壁面12a、および壁面12bに接し、これらをそれぞれ外側から覆う。
The
図3は、被覆層2によってセル1が覆われた様子を示す図である。図4は、図3におけ
る矢視IV−IVからセル1、被覆層2、リザーバー6、および温度調整部7を見た断面図で
ある。そして、図5は、図3における矢視V−Vからセル1、被覆層2、リザーバー6、お
よび温度調整部7を見た断面図である。被覆層2には、ポンプ光を透過させるための孔2
1a(図2において図示せず)および孔21bと、プローブ光を透過させるための孔22
aおよび孔22b(図2において図示せず)が設けられている。
FIG. 3 is a diagram illustrating a state in which the
1a (not shown in FIG. 2) and a
a and a
被覆層2は、材質として例えば炭化ケイ素などを含んでおり、セル1内に封入された原
子をガス状態にするために温度調整部7がセル1を加熱するときに、セル1とともに加熱
される。
The
ポンプ光照射部3は、光源と、半波長板と、偏光ビームスプリッターと、四分の一波長
板とを備える。光源は、無偏光のレーザー光を図1に示す矢印D1方向に照射する。半波
長板は、光源から照射された光の偏光面を回転させる。偏向ビームスプリッターは、半波
長板を透過した光のp偏光成分(入射面に対して平行な成分)を透過させ、s偏光成分(
入射面に対して垂直な成分)を反射させる。このs偏光成分は、例えばレーザー光の出力
のモニタリングに用いられてもよいし、光を吸収する部材により吸収されてもよい。四分
の一波長板は、偏向ビームスプリッターを透過した光を円偏光に変化させる。これにより
、四分の一波長板を透過した光は、円偏光成分を有するポンプ光となる。
The pump
The component perpendicular to the incident surface is reflected. This s-polarized component may be used for monitoring the output of laser light, for example, or may be absorbed by a member that absorbs light. The quarter-wave plate changes the light transmitted through the deflecting beam splitter into circularly polarized light. Thereby, the light transmitted through the quarter-wave plate becomes pump light having a circularly polarized component.
プローブ光照射部4は、光源と、半波長板と、偏向ビームスプリッターと、偏光板とを
備える。光源は、無偏光のレーザー光を図1に示す矢印D2方向に照射する。半波長板は
、光源から照射された光の偏光面を回転させる。偏向ビームスプリッターは、半波長板を
透過した光のp偏光成分を透過させ、s偏光成分を反射させる。偏光板は、偏向ビームス
プリッターを透過した光のうち特定方向に偏光した光だけを透過させる。これにより、偏
光板を透過した光は、直線偏光成分を有するプローブ光となる。なお、ポンプ光とプロー
ブ光とは、互いに直交する関係であることが好ましいが、交差する関係であれば完全に直
交しなくてもよい。
The probe light irradiation unit 4 includes a light source, a half-wave plate, a deflection beam splitter, and a polarizing plate. The light source irradiates non-polarized laser light in the direction of arrow D2 shown in FIG. The half-wave plate rotates the polarization plane of the light emitted from the light source. The deflecting beam splitter transmits the p-polarized component of the light transmitted through the half-wave plate and reflects the s-polarized component. The polarizing plate transmits only light polarized in a specific direction out of the light transmitted through the deflecting beam splitter. Thereby, the light transmitted through the polarizing plate becomes probe light having a linearly polarized light component. Note that the pump light and the probe light are preferably orthogonal to each other, but may not be completely orthogonal as long as they intersect.
プローブ光計測部5は、プローブ光照射部4から照射されセル1を透過したプローブ光
を検出し、検出したプローブ光に含まれる直線偏光の偏光面の回転角を計測する。すなわ
ち、プローブ光計測部5は、開閉弁が開いているときに、セルを透過した直線偏光の偏光
面の回転角を計測する計測部の一例である。プローブ光計測部5は、半波長板と、液晶パ
ネルと、光センサーと、A/D変換器と、メモリーと、演算部とを備える。半波長板は、
セル1を透過したプローブ光の偏光面を回転させる。液晶パネルは、ネマティック液晶と
呼ばれる液晶を用いて、半波長板を通過したプローブ光のp偏光成分又はs偏光成分を透
過させる。ここで液晶パネルは時分割制御されるため、上述したp偏光成分とs偏光成分
とは時分割された期間ごとに透過されて分離される。
The probe light measurement unit 5 detects the probe light irradiated from the probe light irradiation unit 4 and transmitted through the
The polarization plane of the probe light transmitted through the
光センサーは、例えばフォトダイオードであり、液晶パネルを透過したプローブ光を電
気信号に変換して出力する。A/D変換器は、光センサーから出力された電気信号をデジ
タルデータに変換して出力する。メモリーは、A/D変換器から出力されたデータを記憶
する。演算部は、メモリーに記憶されたデータを用いて、光センサーにより検出されたプ
ローブ光のp偏光成分とs偏光成分との差分を算出する。なお、プローブ光計測部5は、
偏光ビームスプリッターを用いて、セル1を透過したプローブ光をp偏光成分とs偏光成
分に分離し、これらの差分を算出してもよい。
The optical sensor is, for example, a photodiode, which converts probe light transmitted through the liquid crystal panel into an electrical signal and outputs the electrical signal. The A / D converter converts the electrical signal output from the optical sensor into digital data and outputs the digital data. The memory stores data output from the A / D converter. The calculation unit calculates the difference between the p-polarized component and the s-polarized component of the probe light detected by the optical sensor, using the data stored in the memory. The probe light measuring unit 5 is
A polarization beam splitter may be used to separate the probe light transmitted through the
誘起光照射部8は、磁場の計測が終了し磁場計測ユニットが停止する際に、誘起光を、
加熱部7hに設けられた孔に向けて照射する。照射された誘起光はこの孔を通過してセル
1に照射される。セル1の内壁には、偏光面回転物質の磁場によるエネルギー状態を維持
するためにパラフィンなどの化合物が塗布されており、これにより内壁面にコーティング
膜が形成されている。
When the measurement of the magnetic field ends and the magnetic field measurement unit stops, the induced
It irradiates toward the hole provided in the
誘起光照射部8は、予め決められた波長(例えば、850nmなど)の光である誘起光
をセル1に照射する。この誘起光がセル1の内壁面に形成されたコーティング膜に到達す
ると、コーティング膜の内部に取り込まれた偏光面回転物質がそのコーティング膜から脱
離してセル1の内部空間に放出される光脱離現象が起きる。これにより、コーティング膜
に取り込まれた偏光面回転物質の濃度は低下する。そして、コーティング膜の一部のみに
誘起光が照射される場合であっても、誘起光が照射された領域における偏光面回転物質の
濃度低下は、そのコーティング膜を伝って全体に拡散するため、コーティング膜の全体に
取り込まれた偏光面回転物質の総濃度も時間の経過に従って低下する。すなわち、誘起光
照射部8は、遮断部によりセルの内部空間とリザーバーの内部空間とが遮断される前に、
直線偏光とは異なる光である誘起光を照射して、セルが有する原子を吸収する膜から当該
原子を脱離させる誘起光照射部の一例である。
The induced
It is an example of the induced light irradiation part which irradiates the induced light which is light different from linearly polarized light, and desorbs the atoms from the film that absorbs the atoms of the cell.
なお、誘起光の波長は、ポンプ光およびプローブ光(すなわち、計測光)とは異なる波
長に設定されることが望ましい。また、誘起光の照射強度は、コーティング膜そのものの
化学構造をなるべく変化させない程度の強度に設定されることが望ましい。
Note that the wavelength of the induced light is desirably set to a wavelength different from that of the pump light and the probe light (that is, measurement light). Further, it is desirable that the irradiation intensity of the induced light is set to an intensity that does not change the chemical structure of the coating film itself as much as possible.
図6は、磁場測定装置100の制御に関する構成を示すブロック図である。制御部9は
、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random
Access Memory)や、ハードディスクドライブなどの記憶部を有し、記憶部やROMに記
憶されているコンピュータープログラムを読み出して実行することにより、ポンプ光照射
部3,プローブ光照射部4、プローブ光計測部5、リザーバー6、温度調整部7および誘
起光照射部8を制御する。具体的には、制御部9は、利用者からの操作を受け付ける操作
部や、外部機器と通信を行う通信インターフェイスなどを備えており、これらを介して利
用者の指示や、異常が検知された際における緊急停止指示のように利用者以外からの指示
を示す各種の指示信号を取得する。すなわち、これら操作部や通信インターフェイスなど
は、指示を示す指示信号を取得する取得手段の一例である。そして、これらの指示信号を
取得したことを契機として、制御部9は、磁場測定装置100の各構成を制御する。
FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration related to the control of the magnetic
Access memory), a hard disk drive, and other storage units. By reading and executing a computer program stored in the storage unit or ROM, the pump
磁場測定装置100は、これらの構成のほかに、例えば、測定対象以外の磁場を遮蔽す
るための磁気シールドや、外部からの磁場に対する補正用の磁場を印加するコイルなどを
備えていてもよい。また、被覆層2が磁気シールドを兼ねていてもよい。
In addition to these configurations, the magnetic
1−2.動作
次に、磁場測定装置100の動作を説明する。図7は、制御部9による磁場測定装置1
00の制御の流れを示すフロー図である。制御部9は、上述した操作部や通信インターフ
ェイスなどから取得した指示信号が計測を停止する旨の指示を示す計測停止指示信号であ
るか否かを判定する(ステップS101)。そして、取得したその指示信号が計測停止指
示信号出ない場合(ステップS101でNO)、次に取得する指示信号について、この判
定を繰り返す。一方、取得したその指示信号が計測停止指示信号である場合(ステップS
101でYES)、制御部9は、磁場計測ユニット(ポンプ光照射部3、プローブ光照射
部4、プローブ光計測部5)を停止する(ステップS102)。なお、磁場計測ユニット
は、制御部9が計測停止指示信号を受け取ってすぐに停止されてもよいが、計測停止指示
信号を受け取ってから、それぞれの機器について予め定められた時間が経過した後に停止
されてもよい。
1-2. Operation Next, the operation of the magnetic
It is a flowchart which shows the flow of control of 00. The control unit 9 determines whether or not the instruction signal acquired from the above-described operation unit or communication interface is a measurement stop instruction signal indicating an instruction to stop measurement (step S101). If the acquired instruction signal does not output the measurement stop instruction signal (NO in step S101), this determination is repeated for the next acquired instruction signal. On the other hand, when the acquired instruction signal is a measurement stop instruction signal (step S
In step S102, the control unit 9 stops the magnetic field measurement unit (pump
そして、制御部9は、セル1の内部空間からリザーバー6の内部空間へ、偏光面回転物
質を追い込む「追い込み処理」を開始する(ステップS103)。具体的には、制御部9
は、誘起光照射部8によりセル1の壁面13aおよび壁面13bに誘起光を照射させる。
これにより、壁面13aおよび壁面13bの内壁面に形成されているコーティング膜から
偏光面回転物質が脱離する。そして、制御部9は、温度調整部7の加熱部7hによりセル
1を加熱させ続けるとともに、温度調整部7の冷却部7cによりリザーバー6の冷却を開
始する。これにより、セル1の内部空間およびこれに繋がっているリザーバー6の内部空
間に温度差が生じる。すなわち、セル1の内部空間よりもリザーバー6の内部空間の方が
低温になる。つまり、温度調整部7は、計測部による計測が終了した後、セルよりもリザ
ーバーの温度が低くなるようにセルまたはリザーバーの温度を調整する温度調整部の一例
である。
Then, the control unit 9 starts a “push-in process” for pushing the polarization plane rotating substance from the internal space of the
Irradiates induced light to the
Thereby, the polarization plane rotating substance is detached from the coating film formed on the inner wall surfaces of the
そして、リザーバー6の内部空間の温度が局所的に偏光面回転物質の露点を下回るまで
低下すると、リザーバー6において、偏光面回転物質が結露するため、これらの内部空間
に封入された偏光面回転物質は、セル1からリザーバー6へ追い込まれる。
When the temperature of the internal space of the
次に、制御部9は、追い込み処理が完了したか否かを判断する(ステップS104)。
追い込み処理が完了したことは、予め定められた条件を満たしているか否かにより判断さ
れる。この条件とは、例えば、図示しない温度計測部により計測された各構成の温度が閾
値を超えたことや、追い込み処理開始からの経過時間が閾値を超えたことなどである。追
い込み処理が完了していないと判断した場合に(ステップS104でNO)、制御部9は
、この判断を続ける。一方、追い込み処理が完了したと判断した場合に(ステップS10
4でYES)、制御部9は、駆動部610によりリザーバー6の開閉弁61を駆動させ、
リザーバー6の内部空間とセル1の内部空間とを遮断する(ステップS105)。この遮
断は、具体的には、図4に示したように、駆動部610により開閉弁61の弁体611を
−z方向に移動させて弁座612に密着させることで行われる。そして、制御部9は、ス
テップS104において開始した追い込み処理を停止させる(ステップS106)。すな
わち、制御部9は、誘起光照射部8による誘起光の照射と温度調整部7による加熱および
冷却を停止させ、処理を終了する。
Next, the control unit 9 determines whether or not the follow-up process is completed (step S104).
Completion of the follow-up process is determined based on whether or not a predetermined condition is satisfied. This condition is, for example, that the temperature of each component measured by a temperature measurement unit (not shown) exceeds a threshold, or that the elapsed time from the start of the chasing process exceeds a threshold. When it is determined that the driving process is not completed (NO in step S104), the control unit 9 continues this determination. On the other hand, when it is determined that the driving process is completed (step S10).
4), the control unit 9 drives the opening / closing
The internal space of the
以上説明したように、磁場測定装置100の制御部9は、磁場計測ユニットの停止に伴
って、誘起光照射部8に誘起光を照射させてセル1のコーティング膜から偏光面回転物質
を脱離させ、且つ、温度調整部7に温度差を発生させて、セル1よりもリザーバー6を低
温にする。これによりセル1の内部でコーティング膜に取り込まれていたり、ガス状態と
なっていたりする偏光面回転物質のうち結露する可能性があるものは冷却されているリザ
ーバー6に集まるため、光透過壁面における結露が防止される。
As described above, the control unit 9 of the magnetic
2.変形例
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、以下のように変形させて実施
してもよい。また、以下の変形例を組み合わせてもよい。
2. Modifications The present invention is not limited to the above-described embodiment, and may be carried out by being modified as follows. Further, the following modifications may be combined.
2−1.セル1に照射されるポンプ光及びプローブ光は、出射されてからセル1に入射す
るまでの進行方向が一定である必要はない。つまり、ポンプ光及びプローブ光は、セル1
に入射するときに所定の方向になっていればよく、途中でミラー等によって反射され、進
行方向が変更されてもよい。したがって、例えば、光の照射位置や検出位置を1箇所に集
中させることも可能である。
2-1. The pump light and the probe light irradiated on the
It is only necessary to be in a predetermined direction when it is incident on the beam, and the traveling direction may be changed by being reflected by a mirror or the like on the way. Therefore, for example, it is possible to concentrate the light irradiation position and the detection position in one place.
また、プローブ光がポンプ光を兼ねてもよい。この場合、プローブ光照射部4により照
射された光により、セル1に封入された偏光面回転物質が励起し、その励起された偏光面
回転物質によって、その光に含まれた直線偏光成分の偏光面が回転すればよい。なお、こ
の変形例において、ポンプ光照射部3はなくてもよい。
The probe light may also serve as pump light. In this case, the polarization plane rotating material enclosed in the
2−2.磁場測定装置100は、セル1を透過したポンプ光を検出してもよい。また、磁
場測定装置100には、セル1を透過したポンプ光を吸収する部材を設けてもよい。この
部材は、シート状であるとより好ましい。
2-2. The magnetic
2−3.磁場測定装置100は、プローブ光計測部5で検出した光に応じた信号を可視化
し、これを表示する手段を備えてもよい。また、磁場測定装置100は、プローブ光計測
部5で検出した光に応じた信号を生成し、これを外部装置(表示装置、コンピュータ装置
など)に出力する構成を備えていてもよい。
2-3. The magnetic
2−4.被覆層2が透明な材質である場合、または、磁場測定に影響を与えない程度に光
を吸収する材質である場合には、被覆層2に孔21aなどを設けなくてもよい。また、被
覆層2はなくてもよい。
2-4. When the
2−5.上述の実施形態において、温度調整部7の加熱部7hは、セル1の壁面13aを
加熱していたが、他の壁面を加熱してもよく、例えば、光透過壁面を加熱してもよい。こ
の場合、加熱部7hは、被覆層2に設けられていてもよい。
2-5. In the above-described embodiment, the
2−6.上述の実施形態において、誘起光照射部8は、セル1に誘起光を照射して光脱離
現象を生じさせていたが、誘起光照射部8はなくてもよい。この場合であっても、温度調
整部7によって、磁場計測ユニットの停止後において追い込み処理が行われ、追い込み処
理が完了した後にリザーバー6がセル1と遮断されるので、その後、磁場測定装置100
を保管状態に置いたとしても、光透過壁面に偏光面回転物質が結露する可能性は低減する
。
2-6. In the above-described embodiment, the induced
Even if it is placed in a storage state, the possibility of condensation of the polarization plane rotating material on the light transmitting wall surface is reduced.
2−7.上述の実施形態において、1つのセル1に対して、1つのリザーバー6が接続さ
れていたが、複数のセル1に対して1つのリザーバー6が接続されていてもよい。この場
合、複数のセル1のそれぞれに備えられた筒状部14が管によって繋げられ、その管がリ
ザーバー6の開閉弁61に接続されていればよい。このように構成することで、上述した
実施形態に比べてリザーバー6の数が少なくなるので、製造コストが低下する場合がある
。なお、この場合、磁場測定装置100は、リザーバーの内部空間が、開いている開閉弁
を介して複数のセルの内部空間と通じている磁場測定装置の一例である。
2-7. In the above-described embodiment, one
1…セル、11a,11b,12a,12b,13a,13b…壁面、14…筒状部、2
…被覆層、21a,21b,22a,22b…孔、3…ポンプ光照射部、4…プローブ光
照射部、5…プローブ光計測部、6…リザーバー、61…開閉弁、611…弁体、612
…弁座、62…容器、7…温度調整部、7c…冷却部、7h…加熱部、8…誘起光照射部
、9…制御部、100…磁場測定装置。
DESCRIPTION OF
... coating layer, 21a, 21b, 22a, 22b ... hole, 3 ... pump light irradiation unit, 4 ... probe light irradiation unit, 5 ... probe light measurement unit, 6 ... reservoir, 61 ... open / close valve, 611 ... valve body, 612
DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Valve seat, 62 ... Container, 7 ... Temperature adjustment part, 7c ... Cooling part, 7h ... Heating part, 8 ... Induction light irradiation part, 9 ... Control part, 100 ... Magnetic field measuring apparatus.
Claims (4)
部空間に封入し、気体状態の前記物質に照射される前記直線偏光を透過させるセルと、
開閉弁を有し、開いている当該開閉弁を介して前記セルの内部空間と通じる内部空間を
有するリザーバーと、
前記開閉弁が開いているときに、前記セルを透過した前記直線偏光の偏光面の回転角を
計測する計測部と、
前記計測部による計測が終了した後、前記セルよりも前記リザーバーの温度が低くなる
ように前記セルまたは前記リザーバーの温度を調整する温度調整部と、
前記温度調整部により前記セルまたは前記リザーバーの温度が調整された後、前記開閉
弁を閉じて、前記セルの内部空間と前記リザーバーの内部空間とを遮断する遮断部と
を備えることを特徴とする磁場測定装置。 A cell containing an atom containing an atom that rotates a polarization plane of linearly polarized light according to a magnetic field when excited by light, and transmitting the linearly polarized light irradiated to the substance in a gaseous state;
A reservoir having an open / close valve and having an internal space communicating with the internal space of the cell through the open open / close valve;
A measuring unit for measuring a rotation angle of a polarization plane of the linearly polarized light transmitted through the cell when the on-off valve is open;
A temperature adjusting unit that adjusts the temperature of the cell or the reservoir so that the temperature of the reservoir is lower than that of the cell after measurement by the measuring unit is completed;
And a shut-off unit that closes the open / close valve and shuts off the internal space of the cell and the internal space of the reservoir after the temperature of the cell or the reservoir is adjusted by the temperature adjusting unit. Magnetic field measuring device.
、前記直線偏光とは異なる光である誘起光を照射して、前記セルが有する前記原子を吸収
する膜から当該原子を脱離させる誘起光照射部
を備えることを特徴とする請求項1に記載の磁場測定装置。 Before the blocking part cuts off the internal space of the cell and the internal space of the reservoir, the induced light, which is light different from the linearly polarized light, is irradiated to absorb the atoms of the cell. The magnetic field measurement apparatus according to claim 1, further comprising an induced light irradiation unit that desorbs the atoms.
間と通じている
ことを特徴とする請求項1または2に記載の磁場測定装置。 The magnetic field measurement apparatus according to claim 1, wherein the internal space of the reservoir communicates with the internal spaces of the plurality of cells via the open on-off valve.
部空間に封入し、気体状態の前記物質に照射される前記直線偏光を透過させるセルと、
前記セルの内部空間と通じる内部空間を有するリザーバーと、
前記セルと前記リザーバーとの間に設けられ、閉ざされると前記セルの内部空間と前記
リザーバーの内部空間とを遮断する開閉弁と
を備える容器。 A cell containing an atom containing an atom that rotates a polarization plane of linearly polarized light according to a magnetic field when excited by light, and transmitting the linearly polarized light irradiated to the substance in a gaseous state;
A reservoir having an internal space communicating with the internal space of the cell;
A container provided between the cell and the reservoir, and an on-off valve that shuts off the internal space of the cell and the internal space of the reservoir when closed.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2011016161A JP2012154875A (en) | 2011-01-28 | 2011-01-28 | Magnetic field measuring device and container |
Applications Claiming Priority (1)
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017215226A (en) * | 2016-06-01 | 2017-12-07 | セイコーエプソン株式会社 | Gas cell and magnetic field measurement device |
US10444300B2 (en) * | 2016-06-21 | 2019-10-15 | Seiko Epson Corporation | Magnetic field measuring device and method for manufacturing magnetic field measuring device |
-
2011
- 2011-01-28 JP JP2011016161A patent/JP2012154875A/en not_active Withdrawn
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US10444300B2 (en) * | 2016-06-21 | 2019-10-15 | Seiko Epson Corporation | Magnetic field measuring device and method for manufacturing magnetic field measuring device |
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