JP2018136217A - Magnetometric sensor and magnetic field measuring device - Google Patents

Magnetometric sensor and magnetic field measuring device Download PDF

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JP2018136217A JP2017031293A JP2017031293A JP2018136217A JP 2018136217 A JP2018136217 A JP 2018136217A JP 2017031293 A JP2017031293 A JP 2017031293A JP 2017031293 A JP2017031293 A JP 2017031293A JP 2018136217 A JP2018136217 A JP 2018136217A
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長坂 公夫
Kimio Nagasaka
公夫 長坂
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a magnetometric sensor with which it is possible to have a high spatial resolution.SOLUTION: Provided is a magnetometric sensor including: a test object arrangement unit for arranging a test object; a gas cell storage unit for storing a plurality of two-dimensionally arranged gas cells; a plurality of two-dimensionally arranged optical prisms for inputting light to the gas cells; a plurality of two-dimensionally arranged polarimeters having a polarized light separation element for separating the light having passed through the gas cells into a first polarized light and a second polarized light and an optical detector for detecting the first polarized light or the second polarized light. The gas cells store a medium for causing the optical characteristic of light to change in accordance with the magnitude of a magnetic field, the gas cell storage unit is provided between the test object arrangement unit and the plurality of optical prisms, the plurality of optical prisms are provided between the gas cell storage unit and the plurality of polarimeters, and the polarimeters are configured so that the polarization direction of incident light in the polarized light separation element is changeable.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、磁気センサーおよび磁場計測装置に関する。   The present invention relates to a magnetic sensor and a magnetic field measurement device.

生体の心臓等から発せられる磁場を検出する磁場計測装置として、光ポンピング式の磁場計測装置が知られている。光ポンピング式の磁場計測装置は、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、ガスセルを透過した光の偏光面の回転角に応じて磁場を測定するための磁気センサーを備えている(例えば特許文献1参照)。   An optical pumping type magnetic field measuring apparatus is known as a magnetic field measuring apparatus that detects a magnetic field emitted from a living heart or the like. The optical pumping type magnetic field measuring apparatus includes a magnetic sensor for irradiating a gas cell filled with an alkali metal gas with linearly polarized light and measuring the magnetic field according to the rotation angle of the polarization plane of the light transmitted through the gas cell. (For example, refer to Patent Document 1).

特開2015−62020号公報Japanese Patent Laying-Open No. 2015-62020

上記のような磁気センサーでは、空間分解能を高くするためには、複数のガスセルをできる限り近づけることが望ましい。しかしながら、特許文献1に記載された磁気センサーにおいて、光源から光が射出される方向(Z軸方向)に複数のガスセルを配列させた場合は、光源が邪魔となって複数のガスセルを近づけることが困難な場合がある。また、特許文献1に記載された磁気センサーにおいて、光源から光が射出される方向と直交する方向(X軸方向)に複数のガスセルを配列させた場合は、光検出器(PD)が邪魔となって複数のガスセルを近づけることが困難な場合がある。   In the magnetic sensor as described above, it is desirable to bring the plurality of gas cells as close as possible in order to increase the spatial resolution. However, in the magnetic sensor described in Patent Document 1, when a plurality of gas cells are arranged in the direction in which light is emitted from the light source (Z-axis direction), the light sources may be in the way to bring the plurality of gas cells closer. It can be difficult. Further, in the magnetic sensor described in Patent Document 1, when a plurality of gas cells are arranged in a direction (X-axis direction) orthogonal to the direction in which light is emitted from the light source, the photodetector (PD) is an obstacle. Thus, it may be difficult to bring a plurality of gas cells close to each other.

本発明のいくつかの態様に係る目的の1つは、高い空間分解能を有することができる磁気センサーを提供することにある。また、本発明のいくつかの態様に係る目的の1つは、上記磁気センサーを含む磁場計測装置を提供することにある。   One of the objects according to some aspects of the present invention is to provide a magnetic sensor that can have high spatial resolution. Another object of some aspects of the present invention is to provide a magnetic field measurement apparatus including the magnetic sensor.

本発明に係る磁気センサーは、
被検体を配置する被検体配置部と、
2次元的に配置された複数のガスセルを収容するガスセル収容部と、
前記ガスセルに光を入射させ、2次元的に配置された複数の光学プリズムと、
前記ガスセルを透過した光を第1偏光と第2偏光とに分離させる偏光分離素子、および前記第1偏光または前記第2偏光を検出する光検出器を有し、2次元的に配置された複数の偏光計と、
を含み、
前記ガスセルは、磁場の大きさに応じて光の光学特性を変化させる媒体を収容し、
前記ガスセル収容部は、前記被検体配置部と複数の前記光学プリズムとの間に設けられ、
複数の前記光学プリズムは、前記ガスセル収容部と複数の前記偏光計との間に設けられ、
前記偏光計は、前記偏光分離素子における入射光の偏光方向を変更可能に構成されている。
The magnetic sensor according to the present invention is
A subject placement section for placing the subject;
A gas cell accommodating portion for accommodating a plurality of gas cells arranged two-dimensionally;
A plurality of optical prisms arranged in a two-dimensional manner by making light incident on the gas cell;
A plurality of two-dimensionally arranged elements, each having a polarization separation element that separates light transmitted through the gas cell into first polarized light and second polarized light, and a photodetector that detects the first polarized light or the second polarized light The polarimeter of
Including
The gas cell contains a medium that changes the optical properties of light according to the magnitude of the magnetic field;
The gas cell housing portion is provided between the subject placement portion and the plurality of optical prisms,
The plurality of optical prisms are provided between the gas cell housing portion and the plurality of polarimeters,
The polarimeter is configured to change the polarization direction of incident light in the polarization separation element.

このような磁気センサーでは、複数のガスセルの間に、光源または光検出器が存在せず、複数のガスセルを近づけることができる。したがって、このような磁気センサーでは、高い空間分解能を有することができる。   In such a magnetic sensor, there is no light source or photodetector between the plurality of gas cells, and the plurality of gas cells can be brought close to each other. Therefore, such a magnetic sensor can have high spatial resolution.

本発明に係る磁気センサーにおいて、
前記ガスセル収容部は、
前記光学プリズムで反射した光を、複数の前記ガスセルのうちの第1ガスセルを透過するように第1方向に向けて反射させる第1反射板と、
前記第1反射板で反射し前記第1ガスセルを透過した光を、前記第1ガスセルを透過するように前記第1方向に対して傾いた第2方向に向けて反射させる第2反射板と、
を収容してもよい。
In the magnetic sensor according to the present invention,
The gas cell accommodating portion is
A first reflector that reflects light reflected by the optical prism in a first direction so as to pass through the first gas cell of the plurality of gas cells;
A second reflecting plate that reflects light reflected by the first reflecting plate and transmitted through the first gas cell toward a second direction inclined with respect to the first direction so as to pass through the first gas cell;
May be accommodated.

このような磁気センサーでは、例えば第1ガスセルを1回しか光が透過しない場合に比べて、光の偏光面の回転角度を大きくすることができ、高い感度を有することができる。   In such a magnetic sensor, for example, the rotation angle of the polarization plane of light can be increased and high sensitivity can be achieved as compared with the case where light passes through the first gas cell only once.

本発明に係る磁気センサーにおいて、
前記第1反射板は、前記第2反射板で反射し前記第1ガスセルを透過した光を、前記偏光計に向けて反射させてもよい。
In the magnetic sensor according to the present invention,
The first reflecting plate may reflect the light reflected by the second reflecting plate and transmitted through the first gas cell toward the polarimeter.

このような磁気センサーでは、光を第1ガスセルに向けて反射させるための反射板と、第1ガスセルを透過した光を偏光計に向けて反射させるための反射板と、を共通の反射板とすることができる。   In such a magnetic sensor, a reflecting plate for reflecting light toward the first gas cell, and a reflecting plate for reflecting light transmitted through the first gas cell toward the polarimeter, and a common reflecting plate, can do.

本発明に係る磁気センサーにおいて、
前記第1反射板および前記第2反射板は、前記第1ガスセルを透過した光を、P偏光とS偏光との位相差を維持したまま反射させる位相補償膜を有してもよい。
In the magnetic sensor according to the present invention,
The first reflecting plate and the second reflecting plate may include a phase compensation film that reflects light transmitted through the first gas cell while maintaining a phase difference between P-polarized light and S-polarized light.

このような磁気センサーでは、高い感度で光の偏光面の回転角を検出することができる。   Such a magnetic sensor can detect the rotation angle of the polarization plane of light with high sensitivity.

本発明に係る磁気センサーにおいて、
前記第2反射板は、前記第1ガスセルと、複数の前記ガスセルのうちの第2ガスセルと、の間に設けられていてもよい。
In the magnetic sensor according to the present invention,
The second reflecting plate may be provided between the first gas cell and a second gas cell among the plurality of gas cells.

このような磁気センサーでは、第1ガスセルに向けて光を反射させる反射板と、第2ガスセルに向けて光を反射させる反射板と、を共通の反射板とすることができる。   In such a magnetic sensor, a reflector that reflects light toward the first gas cell and a reflector that reflects light toward the second gas cell can be used as a common reflector.

本発明に係る磁気センサーにおいて、
複数の前記ガスセルのうちの第3ガスセルは、前記第2方向と直交する第3方向から光が入射してもよい。
In the magnetic sensor according to the present invention,
Light may be incident on a third gas cell of the plurality of gas cells from a third direction orthogonal to the second direction.

このような磁気センサーを含む磁場計測装置では、磁場の2方向の成分を計測することができる。   In a magnetic field measurement apparatus including such a magnetic sensor, components in two directions of the magnetic field can be measured.

本発明に係る磁気センサーにおいて、
前記偏光計を支持し、開口部が設けられた支持部を含み、
前記偏光計は、前記開口部に対して回転可能に挿入される挿入部を有していてもよい。
In the magnetic sensor according to the present invention,
Supporting the polarimeter, including a support portion provided with an opening,
The polarimeter may have an insertion portion that is rotatably inserted into the opening.

このような磁気センサーでは、偏光計を、開口部の中心軸を軸として回転させることができ、偏光分離素子における入射光の偏光方向を変更することができる。   In such a magnetic sensor, the polarimeter can be rotated about the central axis of the opening, and the polarization direction of incident light in the polarization separation element can be changed.

本発明に係る磁気センサーにおいて、
前記偏光計には、長穴が設けられ、
前記長穴には、前記偏光計を前記支持部に固定するネジが設けられていてもよい。
In the magnetic sensor according to the present invention,
The polarimeter is provided with a slot,
The elongated hole may be provided with a screw for fixing the polarimeter to the support portion.

このような磁気センサーでは、例えばガスセルが劣化してガスセルを交換した場合に、ネジを長穴から外して偏光計を回転させ、所望の位置で、再度、長穴にネジを挿入にして偏光計を支持部に固定することができる。   In such a magnetic sensor, for example, when the gas cell is deteriorated and the gas cell is replaced, the polarimeter is rotated by removing the screw from the elongated hole and inserting the screw into the elongated hole again at a desired position. Can be fixed to the support portion.

本発明に係る磁気センサーにおいて、
前記媒体は、気体のアルカリ金属であってもよい。
In the magnetic sensor according to the present invention,
The medium may be a gaseous alkali metal.

このような磁気センサーでは、アルカリ金属が印加されている磁場と相互作用することにより、ガスセルを透過した光の偏光面を、磁場の大きさに応じて変化させることができる。   In such a magnetic sensor, the polarization plane of the light transmitted through the gas cell can be changed according to the magnitude of the magnetic field by interacting with the magnetic field to which the alkali metal is applied.

本発明に係る磁場計測装置は、
本発明に係る磁気センサーを含む。
The magnetic field measurement apparatus according to the present invention is
A magnetic sensor according to the present invention is included.

このような磁場計測装置は、本発明に係る磁気センサーを含むことができる。   Such a magnetic field measurement apparatus can include the magnetic sensor according to the present invention.

本実施形態に係る磁場計測装置を模式的に示す側面図。The side view which shows typically the magnetic field measuring device which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る磁場計測装置の処理装置の構成例を示す図。The figure which shows the structural example of the processing apparatus of the magnetic field measuring apparatus which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る第1磁気センサーを模式的に示す平面図。The top view which shows typically the 1st magnetic sensor which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る第1磁気センサーを模式的に示す断面図。Sectional drawing which shows the 1st magnetic sensor which concerns on this embodiment typically. 本実施形態に係る第1磁気センサーを模式的に示す断面図。Sectional drawing which shows the 1st magnetic sensor which concerns on this embodiment typically. 本実施形態に係る第1磁気センサーを模式的に示す断面図。Sectional drawing which shows the 1st magnetic sensor which concerns on this embodiment typically. 本実施形態に係る第1磁気センサーを模式的に示す断面図。Sectional drawing which shows the 1st magnetic sensor which concerns on this embodiment typically. 本実施形態に係る第1磁気センサーを模式的に示す断面図。Sectional drawing which shows the 1st magnetic sensor which concerns on this embodiment typically. 本実施形態に係る第1磁気センサーを模式的に示す斜視図。The perspective view which shows typically the 1st magnetic sensor which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る第1磁気センサーを模式的に示す断面図。Sectional drawing which shows the 1st magnetic sensor which concerns on this embodiment typically. 本実施形態に係る第1磁気センサーを模式的に示す平面図。The top view which shows typically the 1st magnetic sensor which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る第2磁気センサーを模式的に示す平面図。The top view which shows typically the 2nd magnetic sensor which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る第2磁気センサーを模式的に示す断面図。Sectional drawing which shows the 2nd magnetic sensor which concerns on this embodiment typically. 実験例に用いたモデルを説明するための図。The figure for demonstrating the model used for the experiment example. 実験例に用いたモデルを説明するための図。The figure for demonstrating the model used for the experiment example. 計算結果を示す表。The table | surface which shows a calculation result.

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The embodiments described below do not unduly limit the contents of the present invention described in the claims. In addition, not all of the configurations described below are essential constituent requirements of the present invention.

1. 磁場計測装置
まず、本実施形態に係る磁場計測装置について、図面を参照しながら説明する。図1は、本実施形態に係る磁場計測装置1を模式的に示す側面図である。図1では、互いに直交する3軸として、X軸、Y軸、およびZ軸を図示している。
1. First, a magnetic field measurement apparatus according to this embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a side view schematically showing a magnetic field measuring apparatus 1 according to this embodiment. In FIG. 1, an X axis, a Y axis, and a Z axis are illustrated as three axes orthogonal to each other.

磁場計測装置1は、図1に示すように、計測対象物としての被検体(生体)9の心臓から発せられる心磁場や被検体(生体)9の脳から発せられる脳磁場等を計測する装置である。磁場計測装置1は、非破壊で磁場を計測することができる。磁場計測装置1は、本発
明に係る磁気センサーを含む。以下では、本発明に係る磁気センサーとして、第1磁気センサー100と、第2磁気センサー200と、を含む磁場計測装置1について説明する。さらに、磁場計測装置1は、処理装置2(図2参照)と、土台3と、磁気シールド装置6と、を含む。
As shown in FIG. 1, the magnetic field measuring apparatus 1 is a device that measures a cardiac magnetic field emitted from the heart of a subject (living body) 9 as a measurement target, a cerebral magnetic field emitted from the brain of the subject (living body) 9, or the like. It is. The magnetic field measurement apparatus 1 can measure a magnetic field in a nondestructive manner. The magnetic field measurement apparatus 1 includes a magnetic sensor according to the present invention. Below, the magnetic field measuring device 1 containing the 1st magnetic sensor 100 and the 2nd magnetic sensor 200 as a magnetic sensor which concerns on this invention is demonstrated. Furthermore, the magnetic field measurement device 1 includes a processing device 2 (see FIG. 2), a base 3, and a magnetic shield device 6.

第2磁気センサー200は、計測対象となる心磁場や脳磁場等の微弱な磁場(計測対象の磁場)と環境磁場とを計測するためのセンサーであり、心磁計や脳磁計等として使用される。第1磁気センサー100は、外部磁場(磁気ノイズ)等の環境磁場を主に計測するためのセンサーである。磁気センサー100,200としては、例えば、光ポンピング式磁気センサー、SQUID(Superconducting Quantum Interference Device)式磁気センサー、フラックスゲート磁気センサー、MIセンサー、ホール素子等を含む。   The second magnetic sensor 200 is a sensor for measuring a weak magnetic field (magnetic field to be measured) such as a cardiac magnetic field or a brain magnetic field to be measured and an environmental magnetic field, and is used as a magnetocardiograph or a magnetoencephalograph. . The first magnetic sensor 100 is a sensor for mainly measuring an environmental magnetic field such as an external magnetic field (magnetic noise). The magnetic sensors 100 and 200 include, for example, an optical pumping type magnetic sensor, a SQUID (Superducting Quantum Interface Device) type magnetic sensor, a flux gate magnetic sensor, an MI sensor, a Hall element, and the like.

磁場計測装置1の高さ方向(図1における上下方向)をZ軸方向とする。Z軸方向は、鉛直方向である。土台3、テーブル4の上面が延在する方向をX軸方向およびY軸方向とする。X軸方向およびY軸方向は、水平方向であり、X軸方向とY軸方向とは直交する方向である。横たわった状態の被検体9の身長方向(図1における左右方向)をX軸方向とする。   The height direction (vertical direction in FIG. 1) of the magnetic field measuring apparatus 1 is defined as the Z-axis direction. The Z-axis direction is the vertical direction. The directions in which the upper surfaces of the base 3 and the table 4 extend are defined as the X-axis direction and the Y-axis direction. The X axis direction and the Y axis direction are horizontal directions, and the X axis direction and the Y axis direction are orthogonal to each other. The height direction (left-right direction in FIG. 1) of the subject 9 in the lying state is defined as the X-axis direction.

土台3は、磁気シールド装置6(本体部6a)の内側の底面上に配置され、本体部6aの外側にまで、X軸方向(被検体9の移動可能方向)に沿って延在している。テーブル4は、X軸方向テーブル4aと、Z軸方向テーブル4bと、Y軸方向テーブル4cと、を有している。土台3上には、X軸方向直動機構3aによりX軸方向に沿って移動するX軸方向テーブル4aが設置されている。X軸方向テーブル4aの上には、図示しない昇降装置によりZ軸方向に沿って昇降するZ軸方向テーブル4bが設置されている。Z軸方向テーブル4bの上には、図示しないY軸方向直動機構によりレール上をY軸方向に沿って移動するY軸方向テーブル4cが設置されている。テーブル4は、被検体9を配置する被検体配置部である。テーブル4は、磁気センサー100,200を構成している。   The base 3 is disposed on the bottom surface inside the magnetic shield device 6 (main body portion 6a), and extends along the X-axis direction (movable direction of the subject 9) to the outside of the main body portion 6a. . The table 4 includes an X-axis direction table 4a, a Z-axis direction table 4b, and a Y-axis direction table 4c. On the base 3, an X-axis direction table 4a that moves along the X-axis direction by an X-axis direction linear motion mechanism 3a is installed. On the X-axis direction table 4a, a Z-axis direction table 4b that is moved up and down along the Z-axis direction by a lifting device (not shown) is installed. On the Z-axis direction table 4b, there is installed a Y-axis direction table 4c that moves on the rail along the Y-axis direction by a Y-axis direction linear motion mechanism (not shown). The table 4 is a subject placement unit for placing the subject 9. The table 4 constitutes the magnetic sensors 100 and 200.

磁気シールド装置6は、開口部6cを有する角筒状の本体部6aを備えている。本体部6aの内部は空洞となっており、Y軸方向およびZ軸方向を通る面(YZ断面でX軸方向に直交した平面)の断面形状は概ね四角形になっている。心磁場を計測する際は、本体部6aの内部に被検体9がテーブル4上に横たわった状態で収容される。本体部6aは、X軸方向に延在しており、これ自体でパッシブ磁気シールドとして機能する。   The magnetic shield device 6 includes a rectangular tube-shaped main body 6a having an opening 6c. The inside of the main body 6a is hollow, and the cross-sectional shape of a plane passing through the Y-axis direction and the Z-axis direction (a plane perpendicular to the X-axis direction in the YZ cross section) is approximately a quadrangle. When measuring the cardiac magnetic field, the subject 9 is accommodated inside the main body 6a while lying on the table 4. The main body 6a extends in the X-axis direction and functions as a passive magnetic shield by itself.

磁気センサー100,200は、磁気シールド装置6の本体部6aの内部に配置されている。磁気シールド装置6は、地磁気等の外部磁場が、磁気センサー100,200が配置された空間へ流入する事態を抑制している。すなわち、磁気シールド装置6により、磁気センサー100,200が配置された空間は外部磁場に比べて著しく低磁場とされ、外部磁場の第2磁気センサー200への影響が抑制されている。   The magnetic sensors 100 and 200 are disposed inside the main body 6 a of the magnetic shield device 6. The magnetic shield device 6 suppresses a situation in which an external magnetic field such as geomagnetism flows into the space where the magnetic sensors 100 and 200 are disposed. That is, the magnetic shield device 6 makes the space in which the magnetic sensors 100 and 200 are disposed a significantly lower magnetic field than the external magnetic field, and the influence of the external magnetic field on the second magnetic sensor 200 is suppressed.

本体部6aの開口部6cから+X軸方向に土台3が突出している。磁気シールド装置6の大きさは、例えば、X軸方向の長さが約200cm程度であり、開口部6cの一辺が90cm程度である。そして、開口部6cから、磁気シールド装置6内に、テーブル4に横たわった被検体9がテーブル4と共に土台3上をX軸方向に沿って移動して出入することができる。   The base 3 protrudes in the + X-axis direction from the opening 6c of the main body 6a. As for the size of the magnetic shield device 6, for example, the length in the X-axis direction is about 200 cm, and one side of the opening 6c is about 90 cm. Then, the subject 9 lying on the table 4 can move in and out of the magnetic shield device 6 along the X-axis direction along the base 3 together with the table 4 from the opening 6c.

処理装置2(図2参照)は、磁気センサー100,200からの電気信号を受け取って、心磁場や脳磁場等の磁場を計測する装置である。処理装置2が発生する電気信号により磁場や残留磁場が発生して第2磁気センサー200に検出されるとノイズとなる。そのた
め、処理装置2は、発生される磁場や残留する磁場が第2磁気センサー200に到達し難くなるように、磁気シールド装置6の開口部6cから離れた場所に設置されているのが好ましい。
The processing device 2 (see FIG. 2) is a device that receives electric signals from the magnetic sensors 100 and 200 and measures a magnetic field such as a cardiac magnetic field and a brain magnetic field. When a magnetic field or a residual magnetic field is generated by the electrical signal generated by the processing device 2 and detected by the second magnetic sensor 200, noise is generated. Therefore, it is preferable that the processing device 2 is installed at a location away from the opening 6c of the magnetic shield device 6 so that the generated magnetic field and the remaining magnetic field are difficult to reach the second magnetic sensor 200.

磁気シールド装置6の本体部6aは、比透磁率が例えば数千以上の強磁性体、または、高伝導率の導体によって形成される。強磁性体には、例えば、パーマロイ、フェライト、または鉄、クロムもしくはコバルト系のアモルファス等を用いることができる。高伝導率の導体には、例えば、アルミニウム等で、渦電流効果によって磁場低減効果を有するものを用いることができる。なお、強磁性体と高伝導率の導体とを交互に積層して本体部6aを形成することも可能である。   The main body 6a of the magnetic shield device 6 is formed of a ferromagnetic material having a relative magnetic permeability of, for example, several thousand or more, or a high conductivity conductor. As the ferromagnetic material, for example, permalloy, ferrite, or iron, chromium, or cobalt-based amorphous material can be used. As the high conductivity conductor, for example, aluminum or the like having a magnetic field reduction effect by an eddy current effect can be used. It is also possible to form the main body 6a by alternately laminating ferromagnetic materials and high conductivity conductors.

本体部6aおよび土台3の+X軸方向側および−X軸方向側の端には補正コイル(ヘルムホルツコイル)6bが設置されている。補正コイル6bの形状は枠状であり、本体部6aを囲むように配置されている。補正コイル6bは、本体部6aの内部空間へ流入する流入磁場を補正するためのコイルである。流入磁場は、外部磁場が開口部6cを通過して内部空間に入り込む磁場を指す。流入磁場は開口部6cに対してX軸方向で最も強くなる。補正コイル6bは、処理装置2から供給される電流により流入磁場をキャンセルするように磁界を発生させる。   Correction coils (Helmholtz coils) 6 b are installed at the ends of the main body 6 a and the base 3 on the + X axis direction side and the −X axis direction side. The correction coil 6b has a frame shape and is arranged so as to surround the main body 6a. The correction coil 6b is a coil for correcting an inflow magnetic field flowing into the internal space of the main body 6a. The inflow magnetic field refers to a magnetic field in which an external magnetic field passes through the opening 6c and enters the internal space. The inflow magnetic field is strongest in the X-axis direction with respect to the opening 6c. The correction coil 6 b generates a magnetic field so as to cancel the inflow magnetic field by the current supplied from the processing device 2.

第2磁気センサー200は、本体部6aの天井に支持部材7を介して固定されている。図示の例では、第2磁気センサー200は、第1磁気センサー100よりも被検体9側に位置している。被検体9の心磁場を計測する際は、被検体9における計測位置である胸部9aが第2磁気センサー200と対向する位置になるようにX軸方向テーブル4aおよびY軸方向テーブル4cを移動させ、胸部9aが第2磁気センサー200に接近するようにZ軸方向テーブル4bを上昇させる。   The second magnetic sensor 200 is fixed to the ceiling of the main body 6a via the support member 7. In the illustrated example, the second magnetic sensor 200 is located closer to the subject 9 than the first magnetic sensor 100. When measuring the cardiac magnetic field of the subject 9, the X-axis direction table 4 a and the Y-axis direction table 4 c are moved so that the chest 9 a that is the measurement position in the subject 9 faces the second magnetic sensor 200. The Z-axis direction table 4b is raised so that the chest 9a approaches the second magnetic sensor 200.

第1磁気センサー100は、本体部6aの天井に支持部材7を介して固定されている。図示の例では、第1磁気センサー100は、第2磁気センサー200と離間し、第2磁気センサー200よりも被検体9から遠い側に位置している。磁気センサー100,200は、共通のテーブル4を含んで構成されている。磁気センサー100,200の詳細な構成については、後述する。   The first magnetic sensor 100 is fixed to the ceiling of the main body 6a via a support member 7. In the illustrated example, the first magnetic sensor 100 is separated from the second magnetic sensor 200 and is located farther from the subject 9 than the second magnetic sensor 200. The magnetic sensors 100 and 200 are configured to include a common table 4. The detailed configuration of the magnetic sensors 100 and 200 will be described later.

図2は、処理装置2の構成例を示す図である。図2に示すように、処理装置2は、操作部110と、表示部112と、記憶部114と、演算部116と、を含んで構成されている。   FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of the processing device 2. As illustrated in FIG. 2, the processing device 2 includes an operation unit 110, a display unit 112, a storage unit 114, and a calculation unit 116.

操作部110は、演算部116が行う処理に必要な情報(磁場の計測開始指示や計測条件等の各種指示等)を入力するためのものであり、例えば、ボタンスイッチやレバースイッチ、ダイヤルスイッチ等の各種スイッチ、タッチパネル、キーボード、マウス等であってもよい。   The operation unit 110 is used to input information necessary for processing performed by the arithmetic unit 116 (such as various instructions such as a magnetic field measurement start instruction and measurement conditions). For example, a button switch, a lever switch, a dial switch, or the like. Various switches, a touch panel, a keyboard, a mouse, and the like may be used.

表示部112は、演算部116の処理結果を文字、グラフ、表、アニメーション、その他の画像として表示するものであり、例えば、LCD(Liquid Crystal Display)やELディスプレイ(Electroluminescence display)等であってもよい。なお、1つのタッチパネル型ディスプレイで操作部110および表示部112の機能を実現するようにしてもよい。   The display unit 112 displays the processing result of the calculation unit 116 as characters, graphs, tables, animations, and other images. For example, the display unit 112 may be an LCD (Liquid Crystal Display) or an EL display (Electroluminescence display). Good. In addition, you may make it implement | achieve the function of the operation part 110 and the display part 112 with one touchscreen type display.

記憶部114は、演算部116が各種の処理を行うためのプログラムやデータ等を記憶するためのものであり、例えば、ROM(Read Only Memory)やフラッシュROM、RAM(Random Access Memory)等の各種IC(In
tegrated Circuit)メモリーやハードディスクやメモリーカードなどの記録媒体等により構成される。また、記憶部114は、演算部116の作業領域として用いられ、演算部140が各種プログラムに従って実行した演算結果等を一時的に記憶する。さらに、記憶部130は、演算部140の処理により生成されたデータのうち、長期的な保存が必要なデータを記憶してもよい。
The storage unit 114 is for storing programs, data, and the like for the arithmetic unit 116 to perform various processes. For example, various types such as a ROM (Read Only Memory), a flash ROM, and a RAM (Random Access Memory). IC (In
(tegrated circuit) It is comprised with recording media, such as a memory, a hard disk, and a memory card. The storage unit 114 is used as a work area of the calculation unit 116, and temporarily stores calculation results and the like executed by the calculation unit 140 according to various programs. Furthermore, the memory | storage part 130 may memorize | store the data which require long-term preservation | save among the data produced | generated by the process of the calculating part 140. FIG.

演算部116は、例えば、CPU(Central Processing Unit)等のマイクロプロセッサーで実現され、磁場計算処理等を行う。具体的には、演算部116は、第1磁気センサー100の第1計測値および第2磁気センサー200の第2計測値を取得し、第1計測値に基づいて測定対象空間における環境磁場を推定し、第2計測値からこれを差し引くことで計測対象磁場を抽出する計算処理を行う。これにより、磁場計測装置1では、第2磁気センサー200が配置される計測対象空間における環境磁場(磁気ノイズ)の影響を小さくし、計測対象となる心磁場や脳磁場等の生体磁場を、より正確に計測することができる。   The calculation unit 116 is realized by, for example, a microprocessor such as a CPU (Central Processing Unit), and performs a magnetic field calculation process. Specifically, the calculation unit 116 acquires the first measurement value of the first magnetic sensor 100 and the second measurement value of the second magnetic sensor 200, and estimates the environmental magnetic field in the measurement target space based on the first measurement value. And the calculation process which extracts a measurement object magnetic field by subtracting this from a 2nd measured value is performed. Thereby, in the magnetic field measurement apparatus 1, the influence of the environmental magnetic field (magnetic noise) in the measurement target space in which the second magnetic sensor 200 is arranged is reduced, and the biomagnetic field such as the cardiac magnetic field and the brain magnetic field to be measured is more Accurate measurement is possible.

2. 磁気センサー
2.1. 第1磁気センサー
次に、本実施形態に係る第1磁気センサー100について、図面を参照しながら説明する。第1磁気センサー100は、例えば、第2磁気センサー200(図1参照)が配置される計測対象空間における環境磁場(磁気ノイズ)を推定するためのセンサーである。なお、第1磁気センサー100は、環境磁場(磁気ノイズ)とともに、計測対象の磁場(心磁場)を検知するためのセンサーであってもよい。
2. Magnetic sensor 2.1. First Magnetic Sensor Next, the first magnetic sensor 100 according to the present embodiment will be described with reference to the drawings. The first magnetic sensor 100 is, for example, a sensor for estimating an environmental magnetic field (magnetic noise) in a measurement target space where the second magnetic sensor 200 (see FIG. 1) is arranged. In addition, the 1st magnetic sensor 100 may be a sensor for detecting the magnetic field (cardiac magnetic field) of measurement object with an environmental magnetic field (magnetic noise).

図3は、本実施形態に係る第1磁気センサー100(以下、単に「磁気センサー100」ともいう)を模式的に示す平面図である。図4は、本実施形態に係る磁気センサー100を模式的に示す図3のIV−IV線断面図である。図5は、本実施形態に係る磁気センサー100を模式的に示す図3のV−V線断面図である。図6は、本実施形態に係る磁気センサー100を模式的に示す図3のVI−VI線断面図である。なお、図3〜図6では、互いに直交する3軸として、X軸、Y軸、およびZ軸を図示している。   FIG. 3 is a plan view schematically showing the first magnetic sensor 100 (hereinafter also simply referred to as “magnetic sensor 100”) according to the present embodiment. 4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG. 3 schematically showing the magnetic sensor 100 according to the present embodiment. FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line VV in FIG. 3 schematically showing the magnetic sensor 100 according to the present embodiment. 6 is a cross-sectional view taken along the line VI-VI in FIG. 3 schematically showing the magnetic sensor 100 according to the present embodiment. 3 to 6 illustrate the X axis, the Y axis, and the Z axis as three axes orthogonal to each other.

磁気センサー100は、図3〜図6に示すように、光源10と、光学部品20と、反射板31,32,33,34,35,36,37と、ガスセル40と、ガスセル収容部50と、容器60と、支持部70と、偏光計80と、を含む。さらに、磁気センサー100は、図1に示すように、被検体9を配置する被検体配置部であるテーブル4を含む。なお、便宜上、図3では、第7反射板37、ガスセル収容部50、および支持部70を省略して図示している(ただし、支持部70に設けられている開口部74は図示している)。また、図3〜図6では、テーブル4の図示を省略している。   As shown in FIGS. 3 to 6, the magnetic sensor 100 includes a light source 10, an optical component 20, reflectors 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, a gas cell 40, and a gas cell storage unit 50. , Container 60, support portion 70, and polarimeter 80. Further, as shown in FIG. 1, the magnetic sensor 100 includes a table 4 that is a subject placement unit for placing the subject 9. For the sake of convenience, in FIG. 3, the seventh reflector 37, the gas cell storage unit 50, and the support unit 70 are omitted from illustration (however, the opening 74 provided in the support unit 70 is illustrated). ). Moreover, illustration of the table 4 is abbreviate | omitted in FIGS.

光源10は、図3および図4に示すように、例えば、セシウム(Cs)の吸収線に応じた波長のレーザー光12を射出する。レーザー光12の波長は、例えば、D1線に相当する894nmである。光源10は、例えば、チューナブルレーザーであり、レーザー光12は、一定の光量を有する連続光である。図4に示す例では、光源10は、光学部品20の−X軸方向側に設けられている。   As shown in FIGS. 3 and 4, the light source 10 emits laser light 12 having a wavelength corresponding to an absorption line of cesium (Cs), for example. The wavelength of the laser beam 12 is, for example, 894 nm corresponding to the D1 line. The light source 10 is, for example, a tunable laser, and the laser light 12 is continuous light having a certain amount of light. In the example illustrated in FIG. 4, the light source 10 is provided on the −X axis direction side of the optical component 20.

光源10から射出されたレーザー光12は、偏光板14に入射する。偏光板14を通過したレーザー光12は、直線偏光になっている。直線偏光となったレーザー光12は、光学部品20に入射する。レーザー光12の偏波面(電界の振動面)は、例えば、XY平面に平行または垂直である。なお、光源10から射出されるレーザー光12が直線偏光の場合は、偏光板14は設けられていなくてもよい。また、図示はしないが、レーザー光12は、コリメートレンズを介して、光学部品20に入射してもよい。   The laser beam 12 emitted from the light source 10 enters the polarizing plate 14. The laser beam 12 that has passed through the polarizing plate 14 is linearly polarized light. The laser beam 12 that has become linearly polarized light enters the optical component 20. The polarization plane of the laser beam 12 (electric field vibration plane) is, for example, parallel or perpendicular to the XY plane. If the laser beam 12 emitted from the light source 10 is linearly polarized light, the polarizing plate 14 may not be provided. Although not shown, the laser beam 12 may be incident on the optical component 20 via a collimator lens.

光学部品20は、2次元的に配置された複数の光学プリズム22を有している。すなわち、複数の光学プリズム22は、所定の平面(図示の例ではXY平面と平行な面)が複数の光学プリズム22を通過するように配置されている。複数の光学プリズム22は、ガスセル収容部50と、複数の偏光計80と、の間に設けられている。光学プリズム22は、ガスセル40にレーザー光12を入射させる。   The optical component 20 has a plurality of optical prisms 22 arranged two-dimensionally. That is, the plurality of optical prisms 22 are arranged such that a predetermined plane (a surface parallel to the XY plane in the illustrated example) passes through the plurality of optical prisms 22. The plurality of optical prisms 22 are provided between the gas cell housing 50 and the plurality of polarimeters 80. The optical prism 22 causes the laser beam 12 to enter the gas cell 40.

複数の光学プリズム22のうちの第1光学プリズム22a,22b,22c,22d,22e,22f,22gは、入射したレーザー光12の一部を反射させ、入射したレーザー光12の一部(他の一部)を透過させるハーフミラーである。複数の光学プリズム22のうちの第2光学プリズム22h,22i,22jは、入射したレーザー光12の全て(ほぼ全て)反射させるミラー(反射板)である。   The first optical prisms 22a, 22b, 22c, 22d, 22e, 22f, and 22g among the plurality of optical prisms 22 reflect a part of the incident laser light 12 and a part of the incident laser light 12 (others). It is a half mirror that transmits a part of it. The second optical prisms 22h, 22i, and 22j among the plurality of optical prisms 22 are mirrors (reflecting plates) that reflect all (almost all) the incident laser light 12.

光学プリズム22a,22d,22g,22jの反射面の法線(図示せず)は、例えば、XY平面と平行な面内に存在し、Y軸に対して45°傾いている。光学プリズム22b,22c,22e,22f,22h,22iの反射面の法線(図示せず)は、例えば、XZ平面と平行な面内に存在し、Z軸に対して所定の角度傾いている。なお、本発明において、「所定の角度」とは、例えば、2°以上5°以下であり、好ましくは3°である。   The normal lines (not shown) of the reflecting surfaces of the optical prisms 22a, 22d, 22g, and 22j exist, for example, in a plane parallel to the XY plane and are inclined by 45 ° with respect to the Y axis. The normal lines (not shown) of the reflecting surfaces of the optical prisms 22b, 22c, 22e, 22f, 22h, and 22i exist in a plane parallel to the XZ plane, for example, and are inclined at a predetermined angle with respect to the Z axis. . In the present invention, the “predetermined angle” is, for example, 2 ° or more and 5 ° or less, and preferably 3 °.

光源10から射出され+X軸方向に進行するレーザー光12は、まず、第1光学プリズム22aに入射する。第1光学プリズム22aは、入射したレーザー光12の一部を反射させて+Y軸方向に進行させ、入射したレーザー光12の一部を透過させて+X軸方向に進行させる。   The laser beam 12 emitted from the light source 10 and traveling in the + X-axis direction first enters the first optical prism 22a. The first optical prism 22a reflects a part of the incident laser light 12 and advances it in the + Y-axis direction, transmits a part of the incident laser light 12 and advances it in the + X-axis direction.

第1光学プリズム22aを透過して+X軸方向に進行したレーザー光12は、図4に示すように、第1光学プリズム22bに入射する。第1光学プリズム22bは、入射したレーザー光12の一部を反射させてZ軸に対して所定の角度傾いた進行させ、入射したレーザー光12の一部を透過させて+X軸方向に進行させる。第1光学プリズム22bにおいて反射した光は、第1反射板31を介して、複数のガスセル40のうちの第1ガスセル41に入射する。   The laser beam 12 transmitted through the first optical prism 22a and traveling in the + X-axis direction is incident on the first optical prism 22b as shown in FIG. The first optical prism 22b reflects a part of the incident laser light 12 and advances it at a predetermined angle with respect to the Z axis, and transmits a part of the incident laser light 12 to advance in the + X axis direction. . The light reflected by the first optical prism 22 b enters the first gas cell 41 of the plurality of gas cells 40 through the first reflector 31.

なお、複数のガスセル40は、例えば、第1ガスセル41、第2ガスセル42、第3ガスセル43、第4ガスセル44、および第5ガスセル45に分類される。   The plurality of gas cells 40 are classified into, for example, a first gas cell 41, a second gas cell 42, a third gas cell 43, a fourth gas cell 44, and a fifth gas cell 45.

第1光学プリズム22bを透過して+X軸方向に進行したレーザー光12は、第1光学プリズム22cに入射する。第1光学プリズム22cは、入射したレーザー光12の一部を反射させてZ軸に対して所定の角度傾いた進行させ、入射したレーザー光12の一部を透過させて+X軸方向に進行させる。第1光学プリズム22cにおいて反射した光は、第3反射板33を介して、複数のガスセル40のうちの第2ガスセル42に入射する。   The laser beam 12 transmitted through the first optical prism 22b and traveling in the + X-axis direction is incident on the first optical prism 22c. The first optical prism 22c reflects a part of the incident laser light 12 and advances it at a predetermined angle with respect to the Z axis, and transmits a part of the incident laser light 12 to advance in the + X axis direction. . The light reflected by the first optical prism 22 c enters the second gas cell 42 of the plurality of gas cells 40 via the third reflector 33.

第1光学プリズム22cを透過して+X軸方向に進行したレーザー光12は、第2光学プリズム22hに入射する。第2光学プリズム22hは、入射したレーザー光12を反射させてY軸に対して所定の角度傾いた進行させる。第2光学プリズム22hで反射した光は、第4反射板34を介して、複数のガスセル40のうちの第4ガスセル44に入射する。   The laser beam 12 transmitted through the first optical prism 22c and traveling in the + X-axis direction is incident on the second optical prism 22h. The second optical prism 22h reflects the incident laser beam 12 and advances it at a predetermined angle with respect to the Y axis. The light reflected by the second optical prism 22 h enters the fourth gas cell 44 of the plurality of gas cells 40 via the fourth reflector 34.

図3に示すように、第1光学プリズム22aで反射して+Y軸方向に進行したレーザー光12は、第1光学プリズム22dに入射する。第1光学プリズム22dは、入射したレーザー光12の一部を透過させて+Y軸方向に進行させ、入射したレーザー光12の一部を反射させて+X軸方向に進行させる。   As shown in FIG. 3, the laser beam 12 reflected by the first optical prism 22a and traveling in the + Y-axis direction is incident on the first optical prism 22d. The first optical prism 22d transmits a part of the incident laser light 12 and travels in the + Y-axis direction, reflects a part of the incident laser light 12 and travels in the + X-axis direction.

第1光学プリズム22dで反射して+X軸方向に進行したレーザー光12は、図5に示すように、第1光学プリズム22eに入射する。第1光学プリズム22eは、入射したレーザー光12の一部を反射させてZ軸に対して所定の角度傾いた進行させ、入射したレーザー光12の一部を透過させて+X軸方向に進行させる。第1光学プリズム22eにおいて反射した光は、第4反射板34を介して、第4ガスセル44に入射する。   The laser beam 12 reflected by the first optical prism 22d and traveling in the + X-axis direction is incident on the first optical prism 22e as shown in FIG. The first optical prism 22e reflects a part of the incident laser light 12 and advances it at a predetermined angle with respect to the Z axis, and transmits a part of the incident laser light 12 to advance in the + X axis direction. . The light reflected by the first optical prism 22 e enters the fourth gas cell 44 via the fourth reflector 34.

第1光学プリズム22eを透過して+X軸方向に進行したレーザー光12は、第1光学プリズム22fに入射する。第1光学プリズム22fは、入射したレーザー光12の一部を反射させてZ軸に対して所定の角度傾いた進行させ、入射したレーザー光12の一部を透過させて+X軸方向に進行させる。第1光学プリズム22fにおいて反射した光は、複数のガスセル40のうちの第3ガスセル43に入射する。   The laser beam 12 transmitted through the first optical prism 22e and traveling in the + X-axis direction is incident on the first optical prism 22f. The first optical prism 22f reflects a part of the incident laser light 12 and advances it at a predetermined angle with respect to the Z axis, and transmits a part of the incident laser light 12 to advance in the + X axis direction. . The light reflected by the first optical prism 22 f enters the third gas cell 43 among the plurality of gas cells 40.

第1光学プリズム22fを透過して+X軸方向に進行したレーザー光12は、第2光学プリズム22iに入射する。第2光学プリズム22iは、Z軸に対して所定の角度傾いた進行させる。第2光学プリズム22iにおいて反射した光は、第3ガスセル43に入射する。   The laser beam 12 transmitted through the first optical prism 22f and traveling in the + X-axis direction is incident on the second optical prism 22i. The second optical prism 22i is advanced by a predetermined angle with respect to the Z axis. The light reflected by the second optical prism 22 i enters the third gas cell 43.

第1光学プリズム22dを透過して+Y軸方向に進行したレーザー光12は、第1光学プリズム22gに入射する。第1光学プリズム22gは、入射したレーザー光12の一部を透過させて+Y軸方向に進行させ、入射したレーザー光12の一部を反射させて+X軸方向に進行させる。   The laser beam 12 transmitted through the first optical prism 22d and traveling in the + Y-axis direction is incident on the first optical prism 22g. The first optical prism 22g transmits a part of the incident laser light 12 and travels in the + Y axis direction, reflects a part of the incident laser light 12 and travels in the + X axis direction.

図示はしないが、第1光学プリズム22gの+X軸方向側には、2つの第1光学プリズム、および1つの第2光学プリズムが設けられている。2つの第1光学プリズムで反射したレーザー光12は、それぞれ第3ガスセル43に入射する。第2光学プリズムで反射したレーザー光12は、第6反射板36を介して、複数のガスセル40のうちの第5ガスセル45に入射する。   Although not shown, two first optical prisms and one second optical prism are provided on the + X axis direction side of the first optical prism 22g. The laser beams 12 reflected by the two first optical prisms enter the third gas cell 43, respectively. The laser beam 12 reflected by the second optical prism is incident on the fifth gas cell 45 among the plurality of gas cells 40 via the sixth reflector 36.

第1光学プリズム22gを透過して+Y軸方向に進行したレーザー光12は、第2光学プリズム22jに入射する。第2光学プリズム22jは、入射したレーザー光12を反射させて+X軸方向に進行させる。   The laser beam 12 transmitted through the first optical prism 22g and traveling in the + Y-axis direction is incident on the second optical prism 22j. The second optical prism 22j reflects the incident laser beam 12 and advances it in the + X-axis direction.

図示はしないが、第2光学プリズム22jの+X軸方向側には、2つの第1光学プリズム、および1つの第2光学プリズムが設けられている。一方の第1光学プリズムで反射したレーザー光12は、第6反射板36を介して、第5ガスセル45に入射する。他方の第1光学プリズムで反射したレーザー光12は、第1反射板31を介して、第1ガスセル41に入射する。第2光学プリズムで反射したレーザー光12は、第3反射板33を介して、第2ガスセル42に入射する。   Although not shown, two first optical prisms and one second optical prism are provided on the + X axis direction side of the second optical prism 22j. The laser beam 12 reflected by one of the first optical prisms enters the fifth gas cell 45 via the sixth reflector 36. The laser beam 12 reflected by the other first optical prism enters the first gas cell 41 via the first reflecting plate 31. The laser beam 12 reflected by the second optical prism enters the second gas cell 42 via the third reflector 33.

図示の例では、光学プリズム22によって、1つの光路のレーザー光12は、12個の光路に分離させる。光学プリズム22の反射率は、例えば、各光路のレーザー光12の強度が同じ強度になるように設定されている。なお、レーザー光12が分離させる光路の数は、特に限定されず、光学プリズム22の数によって変更可能である。   In the illustrated example, the laser beam 12 of one optical path is separated into 12 optical paths by the optical prism 22. The reflectance of the optical prism 22 is set, for example, so that the intensity of the laser beam 12 in each optical path is the same. The number of optical paths that the laser beam 12 separates is not particularly limited, and can be changed depending on the number of optical prisms 22.

反射板31,32,33,34,35,36,37は、光学プリズム22で反射したレーザー光12を反射させる。反射板31〜37は、ガスセル40を透過したレーザー光12を、P偏光とS偏光との位相差(P偏光成分とS偏光成分との位相差)を維持したまま(位相差が変化しないように)反射させる位相補償膜38を有している。位相補償膜38は、反射板31〜37の反射面を構成している。位相補償膜38は、例えば、酸化シリコ
ン膜、酸化チタン膜やフッ化マグネシウム膜などの誘電体多層膜である。反射板31〜37の位相補償膜38以外の部分は、例えば、金属層によって構成されている。
The reflectors 31, 32, 33, 34, 35, 36, and 37 reflect the laser light 12 reflected by the optical prism 22. The reflection plates 31 to 37 maintain the phase difference between the P-polarized light and the S-polarized light (the phase difference between the P-polarized component and the S-polarized component) while maintaining the phase difference between the P-polarized light and the S-polarized light. And b) a phase compensation film 38 for reflection. The phase compensation film 38 constitutes a reflecting surface of the reflecting plates 31 to 37. The phase compensation film 38 is, for example, a dielectric multilayer film such as a silicon oxide film, a titanium oxide film, or a magnesium fluoride film. The portions other than the phase compensation film 38 of the reflectors 31 to 37 are configured by, for example, a metal layer.

第1反射板31は、図4に示すように、光学プリズム22で反射したレーザー光12を、第1ガスセル41を透過するように第1方向A1に向けて反射させる。第1反射板31に入射するレーザー光12は、例えば、XZ平面と平行な面内に存在し、Z軸に対して所定の角度傾いて進行する。図4に示す例では、第1反射板31は、第1光学プリズム22bで反射したレーザー光12を、反射させる。第1反射板31の反射面の法線(図示せず)は、例えば、XZ平面と平行な面内に存在し、Z軸に対して45°傾いている。第1方向A1に進行するレーザー光12は、例えば、XZ平面と平行な面内に存在し、X軸に対して所定の角度傾いた方向に進行する光である。第1反射板31に入射するレーザー光12は、例えば、第1反射板31の反射面に対してP偏光またはS偏光となる。第1反射板31は、第1ガスセル41の−X軸方向側に設けられている。   As shown in FIG. 4, the first reflector 31 reflects the laser light 12 reflected by the optical prism 22 in the first direction A <b> 1 so as to pass through the first gas cell 41. The laser beam 12 incident on the first reflecting plate 31 exists, for example, in a plane parallel to the XZ plane, and travels at a predetermined angle with respect to the Z axis. In the example shown in FIG. 4, the first reflecting plate 31 reflects the laser light 12 reflected by the first optical prism 22b. The normal line (not shown) of the reflecting surface of the first reflecting plate 31 exists, for example, in a plane parallel to the XZ plane and is inclined by 45 ° with respect to the Z axis. The laser beam 12 traveling in the first direction A1 is, for example, light that exists in a plane parallel to the XZ plane and travels in a direction inclined by a predetermined angle with respect to the X axis. The laser beam 12 incident on the first reflecting plate 31 is, for example, P-polarized light or S-polarized light with respect to the reflecting surface of the first reflecting plate 31. The first reflector 31 is provided on the −X axis direction side of the first gas cell 41.

第2反射板32は、第1反射板31で反射し第1ガスセル41を透過したレーザー光12を、再度、第1ガスセル41を透過するように第1方向A1に対して傾いた第2方向A2に向けて反射させる。第2反射板32の反射面は、例えば、YZ平面と平行である。第2方向A2に進行するレーザー光12は、例えば、XZ平面と平行な面内に存在し、X軸に対して所定の角度傾いた方向に進行する。第2反射板32は、第1ガスセル41の+X軸方向側に設けられている。第2反射板32は、第1ガスセル41と、第2ガスセル42と、の間に設けられている。   The second reflecting plate 32 is inclined in the second direction inclined with respect to the first direction A1 so that the laser beam 12 reflected by the first reflecting plate 31 and transmitted through the first gas cell 41 is transmitted through the first gas cell 41 again. Reflect toward A2. The reflecting surface of the second reflecting plate 32 is, for example, parallel to the YZ plane. The laser beam 12 traveling in the second direction A2 exists, for example, in a plane parallel to the XZ plane, and travels in a direction inclined by a predetermined angle with respect to the X axis. The second reflector 32 is provided on the + X axis direction side of the first gas cell 41. The second reflector 32 is provided between the first gas cell 41 and the second gas cell 42.

第1反射板31は、さらに、第2反射板32で反射し第1ガスセル41を透過したレーザー光12を、偏光計80に向けて反射させる。第1反射板31は、レーザー光12を、例えば、XZ平面と平行な面内に存在し、Z軸に対して所定の角度傾いた方向に反射させて、偏光計80に入射させる。   The first reflector 31 further reflects the laser light 12 reflected by the second reflector 32 and transmitted through the first gas cell 41 toward the polarimeter 80. The first reflecting plate 31 is, for example, present in a plane parallel to the XZ plane, reflects the laser light 12 in a direction inclined by a predetermined angle with respect to the Z axis, and enters the polarimeter 80.

第3反射板33は、例えば、YZ平面に平行な面であって第2反射板32の中心を通る面に関して、第1反射板31と対称に設けられている。図4に示す例では、第3反射板33は、第1光学プリズム22cで反射したレーザー光12を、反射させる。第3反射板33は、入射したレーザー光12を、第2ガスセル42を透過するように反射させる。第3反射板33は、第2ガスセル42の+X軸方向側に設けられている。   For example, the third reflector 33 is provided symmetrically with the first reflector 31 with respect to a plane parallel to the YZ plane and passing through the center of the second reflector 32. In the example shown in FIG. 4, the third reflecting plate 33 reflects the laser light 12 reflected by the first optical prism 22c. The third reflector 33 reflects the incident laser beam 12 so as to pass through the second gas cell 42. The third reflector 33 is provided on the + X axis direction side of the second gas cell 42.

第2反射板32は、第3反射板33で反射し第2ガスセル42を透過したレーザー光12を、再度、第2ガスセル42を透過するように反射させる。第3反射板33は、さらに、第2反射板32で反射し第2ガスセル42を透過したレーザー光12を、偏光計80に向けて反射させる。   The second reflecting plate 32 reflects the laser beam 12 reflected by the third reflecting plate 33 and transmitted through the second gas cell 42 so as to pass through the second gas cell 42 again. The third reflector 33 further reflects the laser light 12 reflected by the second reflector 32 and transmitted through the second gas cell 42 toward the polarimeter 80.

第4反射板34は、光学プリズム22で反射したレーザー光12を、第4ガスセル44を透過するように反射させる。図6に示す例では、第4反射板34は、第2光学プリズム22h(図4参照)で反射したレーザー光12を、反射させる。第4反射板34の反射面の法線(図示せず)は、例えば、YZ平面と平行な面内に存在し、Z軸に対して45°傾いている。第4反射板34は、レーザー光12を、例えば、XY平面と平行な面内に存在し、Y軸に対して所定の角度傾いた方向に反射させる。第4反射板34は、第4ガスセル44の−Y軸方向側に設けられている。   The fourth reflector 34 reflects the laser beam 12 reflected by the optical prism 22 so as to pass through the fourth gas cell 44. In the example shown in FIG. 6, the fourth reflecting plate 34 reflects the laser light 12 reflected by the second optical prism 22h (see FIG. 4). A normal line (not shown) of the reflecting surface of the fourth reflecting plate 34 exists, for example, in a plane parallel to the YZ plane, and is inclined 45 ° with respect to the Z axis. For example, the fourth reflecting plate 34 reflects the laser light 12 in a direction that is present in a plane parallel to the XY plane and inclined by a predetermined angle with respect to the Y axis. The fourth reflector 34 is provided on the −Y axis direction side of the fourth gas cell 44.

第5反射板35は、第4反射板34で反射し第4ガスセル44を透過したレーザー光12を、再度、第4ガスセル44を透過するように反射させる。第5反射板35の反射面は、例えば、XZ平面と平行である。第5反射板35は、レーザー光12を、例えば、XY平面と平行な面内に存在し、Y軸に対して所定の角度傾いた方向に反射させる。第5反射
板35は、第4ガスセル44の+Y軸方向側に設けられている。第5反射板35は、第4ガスセル44と、第5ガスセル45と、の間に設けられている。
The fifth reflecting plate 35 reflects the laser beam 12 reflected by the fourth reflecting plate 34 and transmitted through the fourth gas cell 44 so as to pass through the fourth gas cell 44 again. The reflective surface of the fifth reflector 35 is, for example, parallel to the XZ plane. The fifth reflecting plate 35 reflects the laser light 12 in a direction that is present in a plane parallel to the XY plane and inclined by a predetermined angle with respect to the Y axis, for example. The fifth reflector 35 is provided on the + Y axis direction side of the fourth gas cell 44. The fifth reflector 35 is provided between the fourth gas cell 44 and the fifth gas cell 45.

第4反射板34は、さらに、第5反射板35で反射し第4ガスセル44を透過したレーザー光12を、偏光計80に向けて反射させる。第4反射板34は、レーザー光12を、例えば、XZ平面と平行な面内に存在し、Z軸に対して所定の角度傾いた方向に反射させて、偏光計80に入射させる。   The fourth reflector 34 further reflects the laser beam 12 reflected by the fifth reflector 35 and transmitted through the fourth gas cell 44 toward the polarimeter 80. The fourth reflecting plate 34 is, for example, present in a plane parallel to the XZ plane, reflects the laser light 12 in a direction inclined by a predetermined angle with respect to the Z axis, and enters the polarimeter 80.

第6反射板36は、例えば、XZ平面に平行な面であって第5反射板35の中心を通る面に関して、第4反射板34と対称に設けられている。第6反射板36は、入射したレーザー光12を、第5ガスセル45を透過するように反射させる。第6反射板36は、第5ガスセル45の+Y軸方向側に設けられている。   For example, the sixth reflector 36 is provided symmetrically with the fourth reflector 34 with respect to a plane parallel to the XZ plane and passing through the center of the fifth reflector 35. The sixth reflector 36 reflects the incident laser beam 12 so as to pass through the fifth gas cell 45. The sixth reflector 36 is provided on the + Y axis direction side of the fifth gas cell 45.

第5反射板35は、第6反射板36で反射し第5ガスセル45を透過したレーザー光12を、再度、第5ガスセル45を透過するように反射させる。第6反射板36は、さらに、第5反射板35で反射し第5ガスセル45を透過したレーザー光12を、偏光計80に向けて反射させる。   The fifth reflecting plate 35 reflects the laser beam 12 reflected by the sixth reflecting plate 36 and transmitted through the fifth gas cell 45 so as to pass through the fifth gas cell 45 again. The sixth reflector 36 further reflects the laser light 12 reflected by the fifth reflector 35 and transmitted through the fifth gas cell 45 toward the polarimeter 80.

第7反射板37は、光学プリズム22で反射したレーザー光12を、第3ガスセル43を透過するように反射させる。具体的には、第7反射板37は、光学プリズム22で反射し第3ガスセル43を透過したレーザー光12を、再度、第3ガスセル43を透過するように反射させる。図5に示す例では、第7反射板37は、光学プリズム22f,22iで反射したレーザー光12を反射させる。第7反射板37の反射面は、例えば、XY軸と平行である。図示の例では、第7反射板37は、複数のガスセル40の−Z軸方向側に設けられている。   The seventh reflector 37 reflects the laser light 12 reflected by the optical prism 22 so as to pass through the third gas cell 43. Specifically, the seventh reflector 37 reflects the laser light 12 reflected by the optical prism 22 and transmitted through the third gas cell 43 so as to pass through the third gas cell 43 again. In the example shown in FIG. 5, the seventh reflector 37 reflects the laser beam 12 reflected by the optical prisms 22f and 22i. The reflection surface of the seventh reflection plate 37 is parallel to the XY axes, for example. In the illustrated example, the seventh reflecting plate 37 is provided on the −Z-axis direction side of the plurality of gas cells 40.

なお、図示はしないが、第7反射板37は、複数の第3ガスセル43の各々の−Z軸方向側にのみ設けられていてもよい。ただし、図示のように、複数のガスセル40の−Z軸方向側に1個の第7反射板37を設けることにより、部品数を減らすことができる。   Although not shown, the seventh reflector 37 may be provided only on the −Z axis direction side of each of the plurality of third gas cells 43. However, as shown in the figure, the number of components can be reduced by providing one seventh reflecting plate 37 on the −Z-axis direction side of the plurality of gas cells 40.

ガスセル40は、複数設けられている。複数のガスセル40は、2次元的に配置されている。すなわち、ガスセル40は、所定の平面(図示の例ではXY平面と平行な面)が複数のガスセル40を通過するように配置されている。ガスセル40は、例えば、石英ガラス、ホウ珪酸ガラスなどの容器で密閉される構造を有している。図示の例では、ガスセル40の形状は、立方体である。   A plurality of gas cells 40 are provided. The plurality of gas cells 40 are two-dimensionally arranged. That is, the gas cell 40 is disposed such that a predetermined plane (a plane parallel to the XY plane in the illustrated example) passes through the plurality of gas cells 40. The gas cell 40 has a structure sealed with a container such as quartz glass or borosilicate glass. In the illustrated example, the shape of the gas cell 40 is a cube.

ガスセル40は、磁場の大きさに応じて光の光学特性を変化させる媒体40aを収容している。具体的には、媒体40aは、気体のアルカリ金属である。媒体40aとしてのアルカリ金属は、例えば、セシウム(Cs)、カリウム(K)、ルビジウム(Rb)などである。   The gas cell 40 contains a medium 40a that changes the optical characteristics of light according to the magnitude of the magnetic field. Specifically, the medium 40a is a gaseous alkali metal. Examples of the alkali metal as the medium 40a include cesium (Cs), potassium (K), and rubidium (Rb).

ガスセル40に収容されたアルカリ金属原子にレーザー光12が照射されると、アルカリ金属原子は、光ポンピングによりスピン偏極する(各原子のスピン方向がそろう)。スピン偏極の方位は、入射するレーザー光12の偏光面によって決まる。この状態で、ガスセル40に磁場が印加されると、アルカリ金属原子のスピン方向が磁界方向を軸にして回転する、いわゆる歳差運動が生じる。スピン偏極したアルカリ金属原子は、ガスセル40の内壁に衝突するなどして緩和する。アルカリ金属原子のスピン偏極とその緩和とが釣り合うことで定常的なスピン偏極が生じる。このスピン偏極は、光学異方性(主に線形二色性)を持つことから、実質的に入射したレーザー光12の偏光面を回転させて射出する。回転角は、印加磁場をレーザー光12の進行方向に射影した成分の大きさに応じて変化す
る。
When the laser beam 12 is irradiated to the alkali metal atoms accommodated in the gas cell 40, the alkali metal atoms are spin-polarized by optical pumping (the spin directions of the atoms are aligned). The direction of spin polarization is determined by the plane of polarization of the incident laser beam 12. In this state, when a magnetic field is applied to the gas cell 40, so-called precession occurs in which the spin direction of alkali metal atoms rotates around the magnetic field direction. The spin-polarized alkali metal atoms are relaxed by, for example, colliding with the inner wall of the gas cell 40. Steady spin polarization occurs by balancing the spin polarization of alkali metal atoms with its relaxation. Since this spin polarization has optical anisotropy (mainly linear dichroism), the polarization plane of the substantially incident laser beam 12 is rotated and emitted. The rotation angle changes according to the magnitude of the component obtained by projecting the applied magnetic field in the traveling direction of the laser beam 12.

磁気センサー100は、ガスセル40において、一方側からレーザー光12が入射して他方側に射出され(第1経路)、再度、他方側からレーザー光12が入射して一方側に射出される(第2経路)、いわゆるダブルパス型の磁気センサーである。ガスセル40において、第1経路と第2経路とは重複しない経路である。   In the gas sensor 40, the laser beam 12 is incident from one side and emitted to the other side (first path) in the gas cell 40, and the laser beam 12 is incident again from the other side and emitted to one side (first). 2 paths), a so-called double path type magnetic sensor. In the gas cell 40, the first path and the second path are paths that do not overlap.

第1ガスセル41は、−X軸方向側からレーザー光12が入射して+X軸方向側に射出され、再度、+X軸方向からレーザー光12が入射して−X軸方向側に射出されるガスセルである。第2ガスセル42は、+X軸方向側からレーザー光12が入射して−X軸方向側に射出され、再度、−X軸方向からレーザー光12が入射して+X軸方向側に射出されるガスセルである。第3ガスセル43は、+Z軸方向側から(第2方向A2と直交する第3方向A3から)レーザー光12が入射して−Z軸方向側に射出され、再度、−Z軸方向からレーザー光12が入射して+Z軸方向側に射出されるガスセルである。第4ガスセル44は、−Y軸方向側からレーザー光12が入射して+Y軸方向側に射出され、再度、+Y軸方向からレーザー光12が入射して−Y軸方向側に射出されるガスセルである。第5ガスセル45は、+Y軸方向側からレーザー光12が入射して−Y軸方向側に射出され、再度、−Y軸方向からレーザー光12が入射して+Y軸方向側に射出されるガスセルである。   The first gas cell 41 is a gas cell in which the laser beam 12 is incident from the −X-axis direction side and is emitted to the + X-axis direction side, and the laser beam 12 is incident again from the + X-axis direction and is emitted to the −X-axis direction side. It is. The second gas cell 42 is a gas cell in which the laser beam 12 is incident from the + X axis direction side and is emitted to the −X axis direction side, and the laser beam 12 is incident again from the −X axis direction and is emitted to the + X axis direction side. It is. In the third gas cell 43, the laser beam 12 enters from the + Z-axis direction side (from the third direction A3 orthogonal to the second direction A2), is emitted to the −Z-axis direction side, and again from the −Z-axis direction. 12 is a gas cell that enters and is ejected toward the + Z-axis direction. The fourth gas cell 44 is a gas cell in which the laser beam 12 is incident from the −Y axis direction side and is emitted to the + Y axis direction side, and the laser beam 12 is incident again from the + Y axis direction and is emitted to the −Y axis direction side. It is. The fifth gas cell 45 is a gas cell in which the laser beam 12 enters from the + Y-axis direction side and is emitted to the −Y-axis direction side, and the laser beam 12 enters again from the −Y-axis direction and is emitted to the + Y-axis direction side. It is.

第1ガスセル41および第2ガスセル42は、磁場の略X軸方向の成分を検出するためのガスセルである。第3ガスセル43は、磁場の略Z軸方向の成分を検出するためのガスセルである。第4ガスセル44および第5ガスセル45は、磁場の略Z軸方向の成分を検出するガスセルである。ガスセル41,42は、略X軸方向における磁場勾配計(グラディオメーター)を構成することができる。複数のガスセル43は、略Z軸方向における磁場勾配計を構成することができる。ガスセル44,45は、略Y軸方向における磁場勾配計を構成することができる。   The first gas cell 41 and the second gas cell 42 are gas cells for detecting a component of the magnetic field in the substantially X-axis direction. The third gas cell 43 is a gas cell for detecting a component of the magnetic field in the substantially Z-axis direction. The fourth gas cell 44 and the fifth gas cell 45 are gas cells that detect a component of the magnetic field in the substantially Z-axis direction. The gas cells 41 and 42 can constitute a magnetic field gradient meter (gradometer) in a substantially X-axis direction. The plurality of gas cells 43 can constitute a magnetic field gradient meter in a substantially Z-axis direction. The gas cells 44 and 45 can constitute a magnetic field gradient meter in a substantially Y-axis direction.

ガスセル収容部50は、反射板31〜36およびガスセル40を収容している。ガスセル収容部50は、テーブル4(図1参照)と複数の光学プリズム22との間に設けられている。図示の例では、ガスセル収容部50は、光学部品20の−Z軸方向側に設けられている。ガスセル収容部50は、例えば、直方体である。ガスセル収容部50には、レーザー光12を通過させるための貫通孔52が設けられている。ガスセル収容部50の材質は、特に限定されないが、例えば、熱伝導性の高い銅、アルミニウムあるいはカーボンなどである。ガスセル収容部50を加熱することにより、ガスセル40を加熱することができる。   The gas cell housing part 50 houses the reflectors 31 to 36 and the gas cell 40. The gas cell storage unit 50 is provided between the table 4 (see FIG. 1) and the plurality of optical prisms 22. In the illustrated example, the gas cell housing 50 is provided on the −Z axis direction side of the optical component 20. The gas cell accommodating part 50 is a rectangular parallelepiped, for example. The gas cell housing part 50 is provided with a through hole 52 for allowing the laser light 12 to pass therethrough. Although the material of the gas cell accommodating part 50 is not specifically limited, For example, they are copper, aluminum, carbon, etc. with high heat conductivity. The gas cell 40 can be heated by heating the gas cell housing 50.

容器60は、光学部品20、第7反射板37、およびガスセル収容部50を収容している。容器60の材質は、特に限定されないが、例えば、断熱性のセラミック、プラスチック、ガラスなどである。容器60には、図4に示すように、レーザー光12を透過可能な窓部62が設けられていてもよい。   The container 60 accommodates the optical component 20, the seventh reflection plate 37, and the gas cell storage unit 50. Although the material of the container 60 is not specifically limited, For example, it is a heat insulating ceramic, a plastic, glass, etc. As shown in FIG. 4, the container 60 may be provided with a window portion 62 that can transmit the laser light 12.

支持部70は、容器60の開口を塞いで設けられている。図示の例では、支持部70は、光学部品20の+Z軸方向側に設けられている。支持部70は、偏光計80を支持している。支持部70の材質は、特に限定されないが、例えば、断熱性のセラミック、プラスチック、ガラスなどである。支持部70は、−Z軸側の第1面71と、+Z軸側の第2面72と、を有している。第1面71は、例えば、XY平面に平行な面である。第2面72は、第1面71に対して所定の角度傾いた傾斜面73を有している。傾斜面73は、複数設けられている。   The support part 70 is provided by closing the opening of the container 60. In the illustrated example, the support unit 70 is provided on the + Z-axis direction side of the optical component 20. The support unit 70 supports the polarimeter 80. Although the material of the support part 70 is not specifically limited, For example, it is a heat insulating ceramic, plastic, glass, etc. The support part 70 has a first surface 71 on the −Z axis side and a second surface 72 on the + Z axis side. The first surface 71 is, for example, a surface parallel to the XY plane. The second surface 72 has an inclined surface 73 inclined at a predetermined angle with respect to the first surface 71. A plurality of inclined surfaces 73 are provided.

支持部70には、開口部74が設けられている。開口部74は、支持部70を傾斜面73から第1面71まで貫通する貫通孔である。開口部74の形状は、例えば、円筒状である。図4および図5に示す例では、開口部74の中心軸Cは、傾斜面73の法線(図示せず)と平行であり、偏光計80に入射するレーザー光12の入射方向と平行である。開口部74は、傾斜面73の数に応じて複数設けられている。図3に示す例では、複数の開口部74は、マトリックス状に設けられている。   An opening 74 is provided in the support portion 70. The opening 74 is a through hole that penetrates the support portion 70 from the inclined surface 73 to the first surface 71. The shape of the opening 74 is, for example, a cylindrical shape. In the example shown in FIGS. 4 and 5, the central axis C of the opening 74 is parallel to the normal line (not shown) of the inclined surface 73 and parallel to the incident direction of the laser beam 12 incident on the polarimeter 80. is there. A plurality of openings 74 are provided according to the number of inclined surfaces 73. In the example shown in FIG. 3, the plurality of openings 74 are provided in a matrix.

偏光計80は、支持部70に支持されている。偏光計80は、複数設けられている。複数の偏光計80は、2次元的に配置されている。すなわち、偏光計80は、所定の平面(図示の例ではXY平面と平行な面)が複数の偏光計80を通過するように配置されている。   The polarimeter 80 is supported by the support unit 70. A plurality of polarimeters 80 are provided. The plurality of polarimeters 80 are two-dimensionally arranged. That is, the polarimeter 80 is arranged such that a predetermined plane (a plane parallel to the XY plane in the illustrated example) passes through the plurality of polarimeters 80.

図7は、偏光計80を模式的に示す図3のVII−VII線断面図である。図8は、偏光計80を模式的に示す図3のVIII−VIII線断面図である。偏光計80には、図7および図8に示すように、長穴90が設けられている。図示の例では、長穴90は、1個の偏光計80に2個設けられている。支持部70には、長穴92が設けられている。例えば、開口部74の中心軸C方向からみて、長穴90と長穴92とは、重なっている。   7 is a cross-sectional view taken along the line VII-VII in FIG. 8 is a cross-sectional view taken along line VIII-VIII in FIG. The polarimeter 80 is provided with a long hole 90 as shown in FIGS. In the illustrated example, two elongated holes 90 are provided in one polarimeter 80. A long hole 92 is provided in the support portion 70. For example, when viewed from the direction of the central axis C of the opening 74, the long hole 90 and the long hole 92 overlap each other.

長穴90,92には、偏光計80を支持部70に固定するネジ94が設けられている。ネジ94の頭部95は、偏光計80に当接されている。ネジ94は、長穴90を通過し長穴92と螺合している。長穴92は、ネジ94と螺合するネジ穴である。ネジ94の頭部95が偏光計80に当接され、ネジ94が長穴90を通過し長穴92と螺合していることにより、偏光計80は支持部70に固定されている。長穴90,92の内壁は、図7に示すように、ネジ94と接していない部分を有している。   The elongated holes 90 and 92 are provided with screws 94 for fixing the polarimeter 80 to the support portion 70. The head portion 95 of the screw 94 is in contact with the polarimeter 80. The screw 94 passes through the long hole 90 and is screwed into the long hole 92. The long hole 92 is a screw hole that is screwed into the screw 94. The head 95 of the screw 94 is brought into contact with the polarimeter 80, and the screw 94 passes through the long hole 90 and is screwed into the long hole 92, whereby the polarimeter 80 is fixed to the support portion 70. As shown in FIG. 7, the inner walls of the long holes 90 and 92 have portions that are not in contact with the screws 94.

図9は、偏光計80を模式的に示す斜視図である。図10は、偏光計80を模式的に示す図9のX−X線断面図である。偏光計80は、図9および図10に示すように、挿入部81と、偏光分離素子82と、第1光検出器83と、第2光検出器84と、基板85と、を有している。   FIG. 9 is a perspective view schematically showing the polarimeter 80. 10 is a cross-sectional view taken along the line XX of FIG. As shown in FIGS. 9 and 10, the polarimeter 80 includes an insertion portion 81, a polarization separation element 82, a first photodetector 83, a second photodetector 84, and a substrate 85. Yes.

挿入部81は、支持部70に設けられた開口部74に挿入されている。ネジ94を長穴90,92から抜いた状態で、挿入部81は、開口部74に回転可能に挿入される。ネジ94を長穴90,92から抜いた状態で、偏光計80は、開口部74の中心軸Cを軸として回転可能である。   The insertion portion 81 is inserted into an opening 74 provided in the support portion 70. With the screw 94 removed from the elongated holes 90 and 92, the insertion portion 81 is rotatably inserted into the opening 74. In a state where the screw 94 is removed from the elongated holes 90 and 92, the polarimeter 80 can rotate around the central axis C of the opening 74.

偏光計80には、貫通孔86が設けられている。貫通孔86は、挿入部81を貫通している。反射板31,33,34,36,37で反射したレーザー光12は、貫通孔86を通って、偏光分離素子82に入射する。   The polarimeter 80 is provided with a through hole 86. The through hole 86 passes through the insertion portion 81. The laser beam 12 reflected by the reflecting plates 31, 33, 34, 36, and 37 enters the polarization separation element 82 through the through hole 86.

偏光分離素子82は、ガスセル40を透過したレーザー光12を、第1偏光12aと第2偏光12bとに分離させる。第1偏光12aおよび第2偏光12bは、互いに直交する2つの偏光成分である。例えば、第1偏光12aはP偏光であり、第2偏光12bはS偏光である。第1偏光12aおよび第2偏光12bは、互いに直交する方向に進行する。偏光分離素子82は、例えば、偏光ビームスプリッター、ウォラストンプリズムなどである。   The polarization separation element 82 separates the laser light 12 transmitted through the gas cell 40 into the first polarized light 12a and the second polarized light 12b. The first polarization 12a and the second polarization 12b are two polarization components orthogonal to each other. For example, the first polarized light 12a is P-polarized light, and the second polarized light 12b is S-polarized light. The first polarized light 12a and the second polarized light 12b travel in directions orthogonal to each other. The polarization separation element 82 is, for example, a polarization beam splitter, a Wollaston prism, or the like.

偏光計80は、偏光分離素子82における入射光の偏光方向を変更することができる。具体的には、ネジ94を長穴90,92から抜いた状態で、偏光計80は、偏光分離素子82の入射面82aが中心軸C(偏光計80におけるレーザー光12の入射方向と平行な軸)を軸として回転可能となるように構成されている。これにより、偏光計80は、偏光
分離素子82における入射光(レーザー光12)の偏光方向を変更することができ、第1偏光12aの光量と第2偏光12bの光量とを調整することができる。
The polarimeter 80 can change the polarization direction of incident light in the polarization separation element 82. Specifically, in the state in which the screw 94 is removed from the elongated holes 90 and 92, the polarimeter 80 has an incident surface 82a of the polarization separating element 82 that is parallel to the central axis C (the incident direction of the laser beam 12 in the polarimeter 80). It is configured to be rotatable about an axis. Thereby, the polarimeter 80 can change the polarization direction of the incident light (laser light 12) in the polarization separation element 82, and can adjust the light quantity of the 1st polarization 12a and the light quantity of the 2nd polarization 12b. .

第1光検出器83は、第1偏光12aを検出する。第2光検出器84は、第2偏光12bを検出する。具体的には、光検出器83,84は、互いに直交する2成分の直線偏光12a,12bの強度を検出する。これにより、光検出器83,84は、レーザー光12の偏光面の回転角を検出することができる。そして、処理装置2(図2参照)は、レーザー光12の偏光面の回転角の変化から、磁場を計算することができる。偏光面の回転角は、ガスセル40におけるレーザー光12の進行方向に射影した磁場成分の大きさに比例する。したがって、磁気センサー100を含む磁場計測装置1では、互いに略直交する3次元成分の磁場分布の計測が可能となる。光検出器83,84は、例えば、フォトダイオード(PD)である。   The first photodetector 83 detects the first polarized light 12a. The second photodetector 84 detects the second polarized light 12b. Specifically, the photodetectors 83 and 84 detect the intensities of the two component linearly polarized light 12a and 12b orthogonal to each other. Thereby, the photodetectors 83 and 84 can detect the rotation angle of the polarization plane of the laser beam 12. And the processing apparatus 2 (refer FIG. 2) can calculate a magnetic field from the change of the rotation angle of the polarization plane of the laser beam 12. FIG. The rotation angle of the polarization plane is proportional to the magnitude of the magnetic field component projected in the traveling direction of the laser beam 12 in the gas cell 40. Therefore, the magnetic field measurement apparatus 1 including the magnetic sensor 100 can measure the magnetic field distribution of three-dimensional components that are substantially orthogonal to each other. The photodetectors 83 and 84 are, for example, photodiodes (PD).

基板85は、光検出器83,84を支持している。基板85には、集積回路(IC)が搭載されていてもよい。   The substrate 85 supports the photodetectors 83 and 84. An integrated circuit (IC) may be mounted on the substrate 85.

磁気センサー100は、例えば、以下の特徴を有する。   The magnetic sensor 100 has the following features, for example.

磁気センサー100では、2次元的に配置された複数のガスセル40を収容するガスセル収容部50と、ガスセル40に光を入射させ、2次元的に配置された複数の光学プリズム22と、ガスセル40を透過した光を検出する光検出器83,84を有し、2次元的に配置された複数の偏光計80と、を含み、複数の光学プリズム22は、ガスセル収容部50と複数の偏光計80との間に設けられている。そのため、磁気センサー100では、複数のガスセル40の間に、光源10または光検出器83,84が存在せず、複数のガスセル40を近づける(複数のガスセル40の間隔を小さくする)ことができる。したがって、磁気センサー100では、高い空間分解能を有することができる。   In the magnetic sensor 100, a gas cell housing portion 50 that houses a plurality of gas cells 40 that are two-dimensionally arranged, a plurality of optical prisms 22 that are two-dimensionally arranged by making light incident on the gas cells 40, and the gas cells 40 are arranged. A plurality of polarimeters 80 having two-dimensionally arranged light detectors 83 and 84 for detecting the transmitted light, and the plurality of optical prisms 22 include the gas cell housing unit 50 and the plurality of polarimeters 80. Between. Therefore, in the magnetic sensor 100, the light source 10 or the photodetectors 83 and 84 do not exist between the plurality of gas cells 40, and the plurality of gas cells 40 can be brought close to each other (the interval between the plurality of gas cells 40 can be reduced). Therefore, the magnetic sensor 100 can have a high spatial resolution.

さらに、磁気センサー100では、ガスセル収容部50は、被検体配置部4と複数の光学プリズム22との間に設けられている。そのため、磁気センサー100では、例えば被検体配置部4とガスセル収容部50との間に複数の光学プリズム22が設けられている場合に比べて、被検体配置部4とガスセル収容部50との間隔を小さくすることができる。これにより、磁気センサー100では、被検体とガスセル40との間隔を小さくすることができ、高い感度を有することができる。   Further, in the magnetic sensor 100, the gas cell storage unit 50 is provided between the subject placement unit 4 and the plurality of optical prisms 22. Therefore, in the magnetic sensor 100, for example, the distance between the subject placement unit 4 and the gas cell storage unit 50 is larger than when a plurality of optical prisms 22 are provided between the subject placement unit 4 and the gas cell storage unit 50. Can be reduced. Thereby, in the magnetic sensor 100, the space | interval of a test object and the gas cell 40 can be made small, and it can have a high sensitivity.

さらに、磁気センサー100では、偏光計80は、偏光分離素子82における入射光の偏光方向を変更可能に構成されている。そのため、磁気センサー100では、既知の磁場を印加したときに、第1光検出器83で検出される第1偏光12aの強度(光量)と、第2光検出器84で検出される第2偏光12bの強度(光量)とが所定の値になるように、偏光分離素子82における光の入射方を変更することができる。したがって、磁気センサー100では、より正確に磁場を検出することができる。   Further, in the magnetic sensor 100, the polarimeter 80 is configured to be able to change the polarization direction of incident light in the polarization separation element 82. Therefore, in the magnetic sensor 100, when a known magnetic field is applied, the intensity (light quantity) of the first polarization 12a detected by the first photodetector 83 and the second polarization detected by the second photodetector 84 are detected. It is possible to change the way the light is incident on the polarization separation element 82 so that the intensity (light quantity) of 12b becomes a predetermined value. Therefore, the magnetic sensor 100 can detect the magnetic field more accurately.

磁気センサー100では、ガスセル収容部50は、光学プリズム22で反射したレーザー光12を、第1ガスセル41を透過するように第1方向A1に向けて反射させる第1反射板31と、第1反射板31で反射し第1ガスセル41を透過したレーザー光12を、第1ガスセル41を透過するように第1方向A1に対して傾いた第2方向A2に向けて反射させる第2反射板32と、を収容する。そのため、第1ガスセル41は、一方側からレーザー光12が入射して他方側に射出され(第1経路)、再度、他方側からレーザー光12が入射して一方側に射出される(第2経路)。このように第1ガスセル41では、2回レーザー光12が透過し(通過し)、かつ、第1経路と第2経路とは重複しない経路である。したがって、磁気センサー100では、例えば第1ガスセル41を1回しかレーザー光
12が透過しない場合に比べて、レーザー光12の偏光面の回転角度を大きくすることができ、高い感度を有することができる。
In the magnetic sensor 100, the gas cell housing 50 reflects the laser light 12 reflected by the optical prism 22 in the first direction A <b> 1 so as to pass through the first gas cell 41, and the first reflection. A second reflecting plate 32 that reflects the laser beam 12 reflected by the plate 31 and transmitted through the first gas cell 41 in a second direction A2 inclined with respect to the first direction A1 so as to pass through the first gas cell 41; , To accommodate. Therefore, in the first gas cell 41, the laser beam 12 is incident from one side and emitted to the other side (first path), and the laser beam 12 is incident again from the other side and emitted to one side (second). Route). Thus, in the 1st gas cell 41, the laser beam 12 permeate | transmits (passes) twice, and a 1st path | route and a 2nd path | route do not overlap. Therefore, in the magnetic sensor 100, the rotation angle of the polarization plane of the laser light 12 can be increased and the sensitivity can be higher than when the laser light 12 passes through the first gas cell 41 only once, for example. .

磁気センサー100では、第1反射板31は、第2反射板32で反射し第1ガスセル41を透過したレーザー光12を、偏光計80に向けて反射させる。そのため、磁気センサー100では、レーザー光12を第1ガスセル41に向けて反射させるための反射板と、第1ガスセル41を透過したレーザー光12を偏光計80に向けて反射させるための反射板と、を共通の反射板(第1反射板31)とすることができる。したがって、磁気センサー100では、レーザー光12を第1ガスセル41に向けて反射させるための反射板と、第1ガスセル41を透過したレーザー光12を偏光計80に向けて反射させるための反射板と、を別々の反射板として設ける場合に比べて、部品数を減らすことができる。   In the magnetic sensor 100, the first reflecting plate 31 reflects the laser light 12 reflected by the second reflecting plate 32 and transmitted through the first gas cell 41 toward the polarimeter 80. Therefore, in the magnetic sensor 100, a reflecting plate for reflecting the laser light 12 toward the first gas cell 41, and a reflecting plate for reflecting the laser light 12 transmitted through the first gas cell 41 toward the polarimeter 80; Can be used as a common reflector (first reflector 31). Therefore, in the magnetic sensor 100, a reflecting plate for reflecting the laser beam 12 toward the first gas cell 41, and a reflecting plate for reflecting the laser beam 12 transmitted through the first gas cell 41 toward the polarimeter 80 The number of parts can be reduced as compared with the case of providing them as separate reflectors.

磁気センサー100では、第1反射板31および第2反射板32は、第1ガスセル41を透過したレーザー光12を、P偏光とS偏光との位相差を維持したまま反射させる位相補償膜38を有する。そのため、磁気センサー100では、高い感度でレーザー光12の偏光面の回転角を検出することができる。例えば、反射板31,32においてレーザー光12を反射させる際に、反射する前のレーザー光12と反射した後のレーザー光12とでP偏光とS偏光との位相差が異なると消光比が低下し、高い感度でレーザー光12の偏光面の回転角を検出することができない場合がある。磁気センサー100では、このような問題を回避することができる。   In the magnetic sensor 100, the first reflecting plate 31 and the second reflecting plate 32 have the phase compensation film 38 that reflects the laser light 12 transmitted through the first gas cell 41 while maintaining the phase difference between the P-polarized light and the S-polarized light. Have. Therefore, the magnetic sensor 100 can detect the rotation angle of the polarization plane of the laser light 12 with high sensitivity. For example, when the laser light 12 is reflected by the reflectors 31 and 32, the extinction ratio decreases if the phase difference between the P-polarized light and the S-polarized light is different between the laser light 12 before being reflected and the laser light 12 after being reflected. However, the rotation angle of the polarization plane of the laser beam 12 may not be detected with high sensitivity. In the magnetic sensor 100, such a problem can be avoided.

磁気センサー100では、第2反射板32は、第1ガスセル41と第2ガスセル42との間に設けられている。そのため、磁気センサー100では、第1ガスセル41に向けてレーザー光12を反射させる反射板と、第2ガスセル42に向けてレーザー光12を反射させる反射板と、を共通の反射板(第2反射板32)とすることができる。したがって、磁気センサー100では、第1ガスセル41に向けてレーザー光12を反射させる反射板と、第2ガスセル42に向けてレーザー光12を反射させる反射板と、を別々の反射板として設ける場合に比べて、部品数を減らすことができる。   In the magnetic sensor 100, the second reflecting plate 32 is provided between the first gas cell 41 and the second gas cell 42. Therefore, in the magnetic sensor 100, a reflector that reflects the laser light 12 toward the first gas cell 41 and a reflector that reflects the laser light 12 toward the second gas cell 42 are used as a common reflector (second reflection). Plate 32). Therefore, in the magnetic sensor 100, when the reflecting plate that reflects the laser beam 12 toward the first gas cell 41 and the reflecting plate that reflects the laser beam 12 toward the second gas cell 42 are provided as separate reflecting plates. In comparison, the number of parts can be reduced.

磁気センサー100では、第3ガスセル43は、第2方向A2と直交する第3方向A3からレーザー光12が入射する。そのため、磁気センサー100を含む磁場計測装置では、磁場の2方向の成分を計測することができる。   In the magnetic sensor 100, the laser beam 12 enters the third gas cell 43 from the third direction A3 orthogonal to the second direction A2. Therefore, the magnetic field measuring apparatus including the magnetic sensor 100 can measure the two-direction components of the magnetic field.

磁気センサー100では、偏光計80を支持し、開口部74が設けられた支持部70を含み、偏光計80は、開口部74に対して回転可能に挿入される挿入部81を有する。そのため、磁気センサー100では、偏光計80を、開口部74の中心軸Cを軸として回転させることができ、偏光分離素子82における入射光の偏光方向を変更することができる。   The magnetic sensor 100 includes a support portion 70 that supports the polarimeter 80 and is provided with an opening 74, and the polarimeter 80 has an insertion portion 81 that is rotatably inserted into the opening 74. Therefore, in the magnetic sensor 100, the polarimeter 80 can be rotated about the central axis C of the opening 74, and the polarization direction of the incident light in the polarization separation element 82 can be changed.

磁気センサー100では、偏光計80には、長穴90が設けられ、長穴90には、偏光計80を支持部70に固定するネジ94が設けられている。そのため、磁気センサー100では、例えばガスセル40が劣化してガスセル40を交換した場合に、ネジ94を長穴90から外して偏光計80を回転させ、所望の位置で、再度、長穴90にネジ94を挿入にして偏光計80を支持部70に固定することができる。磁気センサー100では、偏光計80に設けられた穴が長穴90であるため、偏光計80を回転させて所望の位置で偏光計80を支持部70に固定することができる。磁気センサー100では、偏光計80は、磁気センサー100の最も+Z軸方向側に設けられているため、容易に、偏光計80を回転させることができる。   In the magnetic sensor 100, a long hole 90 is provided in the polarimeter 80, and a screw 94 that fixes the polarimeter 80 to the support unit 70 is provided in the long hole 90. Therefore, in the magnetic sensor 100, for example, when the gas cell 40 is deteriorated and the gas cell 40 is replaced, the screw 94 is removed from the long hole 90, the polarimeter 80 is rotated, and the screw 90 is again screwed into the long hole 90 at a desired position. The polarimeter 80 can be fixed to the support portion 70 by inserting 94. In the magnetic sensor 100, since the hole provided in the polarimeter 80 is the long hole 90, the polarimeter 80 can be fixed to the support unit 70 at a desired position by rotating the polarimeter 80. In the magnetic sensor 100, since the polarimeter 80 is provided on the most + Z-axis direction side of the magnetic sensor 100, the polarimeter 80 can be easily rotated.

なお、図11に示すように、長穴90は、中心軸C方向からみて、中心軸Cを中心とす
る円弧状の外縁を有していてもよい。これにより、磁気センサー100では、より確実に、偏光計80を回転させて所望の位置で偏光計80を支持部70に固定することができる。
As shown in FIG. 11, the long hole 90 may have an arcuate outer edge centered on the central axis C when viewed from the central axis C direction. Thereby, in the magnetic sensor 100, the polarimeter 80 can be more reliably rotated to fix the polarimeter 80 to the support portion 70 at a desired position.

磁気センサー100では、ガスセル40に収容されている媒体40aは、気体のアルカリ金属である。そのため、磁気センサー100では、アルカリ金属が印加されている磁場と相互作用することにより、ガスセル40を透過した光の偏光面を、磁場の大きさに応じて変化させることができる。   In the magnetic sensor 100, the medium 40a accommodated in the gas cell 40 is a gaseous alkali metal. Therefore, the magnetic sensor 100 can change the polarization plane of the light transmitted through the gas cell 40 according to the magnitude of the magnetic field by interacting with the magnetic field to which the alkali metal is applied.

磁気センサー100では、光学プリズム22b,22c,22e,22f,22h,22iの反射面の法線は、XZ平面と平行な面内に存在し、Z軸に対して所定の角度傾いており、該所定の角度は、2°以上5°以下である。そのため、磁気センサー100は、高い感度を有することができる。例えば、所定の角度が2°より小さい場合は、ダブルパスの効果が弱くなり、感度が低下する場合がある。所定の角度が5°より大きい場合は、反射板31,33,34,36が大きくなる分、ガスセル40の体積が小さくなり、感度が低下する場合がある。   In the magnetic sensor 100, the normal lines of the reflecting surfaces of the optical prisms 22b, 22c, 22e, 22f, 22h, and 22i exist in a plane parallel to the XZ plane, and are inclined at a predetermined angle with respect to the Z axis. The predetermined angle is not less than 2 ° and not more than 5 °. Therefore, the magnetic sensor 100 can have high sensitivity. For example, when the predetermined angle is smaller than 2 °, the double pass effect is weakened and the sensitivity may be lowered. When the predetermined angle is larger than 5 °, the volume of the gas cell 40 is reduced by the increase in the size of the reflectors 31, 33, 34, and 36, and the sensitivity may be lowered.

なお、図示はしないが、磁気センサー100は、第1光検出器83および第2光検出器84の一方を有していなくてもよい。光検出器83で検出された光の強度と、偏光面を回転角の相関がわかっている場合には、上記のような形態でも、レーザー光12の偏光面の回転角を検出することができる。   Although not shown, the magnetic sensor 100 may not have one of the first photodetector 83 and the second photodetector 84. When the correlation between the light intensity detected by the photodetector 83 and the rotation angle of the polarization plane is known, the rotation angle of the polarization plane of the laser light 12 can be detected even in the above-described form. .

2.2. 第2磁気センサー
次に、本実施形態に係る第2磁気センサー200について、図面を参照しながら説明する。第2磁気センサー200は、計測対象の磁場(心磁場)を検知するためのセンサーである。
2.2. Second Magnetic Sensor Next, the second magnetic sensor 200 according to the present embodiment will be described with reference to the drawings. The second magnetic sensor 200 is a sensor for detecting a magnetic field (cardiac magnetic field) to be measured.

図12は、本実施形態に係る第2磁気センサー200を模式的に示す平面図である。図13は、本実施形態に係る第2磁気センサー200を模式的に示す図12のXIII−XIII線断面図である。なお、便宜上、図12では、第7反射板37、ガスセル収容部50、および支持部70を省略して図示している(ただし、支持部70に設けられている開口部74は図示している)。また、図12および図13では、テーブル4の図示を省略している。また、図12および図13では、互いに直交する3軸として、X軸、Y軸、およびZ軸を図示している。   FIG. 12 is a plan view schematically showing the second magnetic sensor 200 according to this embodiment. FIG. 13 is a cross-sectional view taken along line XIII-XIII of FIG. 12 schematically showing the second magnetic sensor 200 according to the present embodiment. For the sake of convenience, in FIG. 12, the seventh reflector 37, the gas cell storage unit 50, and the support unit 70 are omitted from illustration (however, the opening 74 provided in the support unit 70 is illustrated). ). 12 and 13, the table 4 is not shown. 12 and 13 illustrate the X axis, the Y axis, and the Z axis as three axes orthogonal to each other.

以下、本実施形態に係る第2磁気センサー200において、上述した本実施形態に係る第1磁気センサー100の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。   Hereinafter, in the second magnetic sensor 200 according to the present embodiment, members having the same functions as the constituent members of the first magnetic sensor 100 according to the present embodiment described above will be denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be given. Omitted.

第2磁気センサー200は、図12および図13に示すように、複数のガスセル40が全て第3ガスセル43である点において、上述した第1磁気センサー100と異なる。   As shown in FIGS. 12 and 13, the second magnetic sensor 200 is different from the first magnetic sensor 100 described above in that the plurality of gas cells 40 are all the third gas cells 43.

第2磁気センサー200(以下、単に「磁気センサー200」ともいう)では、第3ガスセル43は、16個設けられている。図12に示す例では、16個のガスセル43は、マトリックス状に設けられている。第2磁気センサー200は、磁場の略Z軸方向の成分を検出するためのセンサーである。   In the second magnetic sensor 200 (hereinafter also simply referred to as “magnetic sensor 200”), sixteen third gas cells 43 are provided. In the example shown in FIG. 12, 16 gas cells 43 are provided in a matrix. The second magnetic sensor 200 is a sensor for detecting a component of the magnetic field in the substantially Z-axis direction.

3. 実験例
以下に実験例を示し、本発明をより具体的に説明する。なお、本発明は、以下の実験例によって何ら限定されるものではない。
3. Experimental Example An experimental example is shown below to describe the present invention more specifically. The present invention is not limited by the following experimental examples.

実験例として、各光束(レーザー光)の追跡計算を行った。反射板の法線ベクトルをN、入射光の進行方向の単位ベクトルをkinとすると、反射光の進行方向の単位ベクトルkoutは、下記式(1)で与えられる。下記式(1)を基に、各偏光計に入射する光束の進行方向を計算した。 As an experimental example, tracking calculation of each light beam (laser light) was performed. The normal vector of the reflector N, the unit vectors in the traveling direction of the incident light and k in, the unit vector k out of the traveling direction of the reflected light is given by the following formula (1). Based on the following formula (1), the traveling direction of the light beam incident on each polarimeter was calculated.

out=kin+2(−kin・N)N ・・・ (1) k out = k in +2 (−k in · N) N (1)

図14および図15は、実験例に用いたモデルを説明するための図である。図14および図15では、互いに直交する3軸として、X軸、Y軸、およびZ軸を図示している。   14 and 15 are diagrams for explaining a model used in the experimental example. 14 and 15 illustrate the X axis, the Y axis, and the Z axis as three axes orthogonal to each other.

図14および図15に示すように、光束k10,k20,k30,k40,k50の入射方向は、全てXZ平面と平行な面内にあり、進行方向は、Z軸に対して3°傾いているとした。光束k10,k20,k30,k40は、第1反射板R1、第2反射板R2、第1反射板R1の順で反射し、偏光計Pに入射するとした。光束k50は、第2反射板R2で反射し、偏光計Pに入射するとした。第1反射板R1の反射面は、Z軸に対して45°傾斜しているとした。 As shown in FIGS. 14 and 15, the incident directions of the light beams k 10 , k 20 , k 30 , k 40 , and k 50 are all in a plane parallel to the XZ plane, and the traveling direction is relative to the Z axis. It is assumed that it is tilted 3 °. The light beams k 10 , k 20 , k 30 , and k 40 are reflected in the order of the first reflector R 1, the second reflector R 2, and the first reflector R 1, and enter the polarimeter P. The light beam k 50 was set reflected by the second reflector R2, is incident on the polarimeter P. The reflecting surface of the first reflecting plate R1 is inclined 45 ° with respect to the Z axis.

図16は、計算結果を示す表である。光束k10,k20,k30,k40は、3回反射し、光束k50は、1回反射するが、偏光計入射光ベクトルは同じであった。したがって、入射光束k10,k20,k30,k40,k50は、偏光計Pに同一方向から入射することがわかった。これにより、各偏光計Pの姿勢を統一できることがわかった。そのため、例えば磁気センサー100では、レイアウトを容易に変更することができる。すなわち、偏光計80の姿勢を変更することなく、光学プリズム22、ガスセル40、および反射板31〜36の位置を変更することにより、レイアウトを容易に変更することができる。 FIG. 16 is a table showing calculation results. The luminous fluxes k 10 , k 20 , k 30 and k 40 were reflected three times, and the luminous flux k 50 was reflected once, but the polarimeter incident light vectors were the same. Therefore, it was found that the incident light beams k 10 , k 20 , k 30 , k 40 , and k 50 are incident on the polarimeter P from the same direction. Thereby, it turned out that the attitude | position of each polarimeter P can be unified. Therefore, for example, in the magnetic sensor 100, the layout can be easily changed. That is, the layout can be easily changed by changing the positions of the optical prism 22, the gas cell 40, and the reflectors 31 to 36 without changing the orientation of the polarimeter 80.

本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成(例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成)を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。   The present invention includes configurations that are substantially the same as the configurations described in the embodiments (for example, configurations that have the same functions, methods, and results, or configurations that have the same objects and effects). In addition, the invention includes a configuration in which a non-essential part of the configuration described in the embodiment is replaced. In addition, the present invention includes a configuration that exhibits the same operational effects as the configuration described in the embodiment or a configuration that can achieve the same object. Further, the invention includes a configuration in which a known technique is added to the configuration described in the embodiment.

1…磁場計測装置、2…処理装置、3…土台、3a…X軸方向直動機構、4…テーブル、4a…X軸方向テーブル、4b…Z軸方向テーブル、4c…Y軸方向テーブル、6…磁気シールド装置、6a…本体部、6b…補正コイル、6c…開口部、7…支持部材、9…被検体、9a…胸部、10…光源、12…レーザー光、12a…第1偏光、12b…第2偏光、14…偏光板、20…光学部品、22…光学プリズム、22a,22b,22c,22d,22e,22f,22g…第1光学プリズム、22h,22i,22j…第2光学プリズム、31…第1反射板、32…第2反射板、33…第3反射板、34…第4反射板、35…第5反射板、36…第6反射板、37…第7反射板、38…位相補償膜、40…ガスセル、41…第1ガスセル、42…第2ガスセル、43…第3ガスセル、44…第4ガスセル、45…第5…ガスセル、50…ガスセル収容部、52…貫通孔、60…容器、62…窓部、70…支持部、71…第1面、72…第2面、73…傾斜面、74…開口部、80…偏光計、81…挿入部、82…偏光分離素子、82a…入射面、83…第1光検出器、84…第2光検出器、85…基板、86…貫通孔、90,92…長穴、94…ネジ、95…頭部、100…第1磁気センサー、110…操作部、112…表示部、114…記憶部、116…演算部、200…第2磁気センサー DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Magnetic field measuring apparatus, 2 ... Processing apparatus, 3 ... Base, 3a ... X-axis direction linear motion mechanism, 4 ... Table, 4a ... X-axis direction table, 4b ... Z-axis direction table, 4c ... Y-axis direction table, 6 DESCRIPTION OF SYMBOLS Magnetic shielding apparatus, 6a ... Main body part, 6b ... Correction coil, 6c ... Opening part, 7 ... Supporting member, 9 ... Subject, 9a ... Chest part, 10 ... Light source, 12 ... Laser light, 12a ... First polarized light, 12b 2nd polarization, 14 ... Polarizing plate, 20 ... Optical component, 22 ... Optical prism, 22a, 22b, 22c, 22d, 22e, 22f, 22g ... 1st optical prism, 22h, 22i, 22j ... 2nd optical prism, 31 ... 1st reflector, 32 ... 2nd reflector, 33 ... 3rd reflector, 34 ... 4th reflector, 35 ... 5th reflector, 36 ... 6th reflector, 37 ... 7th reflector, 38 ... phase compensation film, 40 ... gas cell, 41 ... first gas cell , 42 ... the second gas cell, 43 ... the third gas cell, 44 ... the fourth gas cell, 45 ... the fifth ... gas cell, 50 ... the gas cell housing part, 52 ... the through hole, 60 ... the container, 62 ... the window part, 70 ... the support part , 71 ... First surface, 72 ... Second surface, 73 ... Inclined surface, 74 ... Opening, 80 ... Polarimeter, 81 ... Insertion part, 82 ... Polarization separation element, 82a ... Incident surface, 83 ... First light detection , 84 ... second photodetector, 85 ... substrate, 86 ... through hole, 90, 92 ... long hole, 94 ... screw, 95 ... head, 100 ... first magnetic sensor, 110 ... operation unit, 112 ... display , 114 ... storage unit, 116 ... calculation unit, 200 ... second magnetic sensor

Claims (10)

被検体を配置する被検体配置部と、
2次元的に配置された複数のガスセルを収容するガスセル収容部と、
前記ガスセルに光を入射させ、2次元的に配置された複数の光学プリズムと、
前記ガスセルを透過した光を第1偏光と第2偏光とに分離させる偏光分離素子、および前記第1偏光または前記第2偏光を検出する光検出器を有し、2次元的に配置された複数の偏光計と、
を含み、
前記ガスセルは、磁場の大きさに応じて光の光学特性を変化させる媒体を収容し、
前記ガスセル収容部は、前記被検体配置部と複数の前記光学プリズムとの間に設けられ、
複数の前記光学プリズムは、前記ガスセル収容部と複数の前記偏光計との間に設けられ、
前記偏光計は、前記偏光分離素子における入射光の偏光方向を変更可能に構成されている、磁気センサー。
A subject placement section for placing the subject;
A gas cell accommodating portion for accommodating a plurality of gas cells arranged two-dimensionally;
A plurality of optical prisms arranged in a two-dimensional manner by making light incident on the gas cell;
A plurality of two-dimensionally arranged elements, each having a polarization separation element that separates light transmitted through the gas cell into first polarized light and second polarized light, and a photodetector that detects the first polarized light or the second polarized light The polarimeter of
Including
The gas cell contains a medium that changes the optical properties of light according to the magnitude of the magnetic field;
The gas cell housing portion is provided between the subject placement portion and the plurality of optical prisms,
The plurality of optical prisms are provided between the gas cell housing portion and the plurality of polarimeters,
The polarimeter is a magnetic sensor configured to change a polarization direction of incident light in the polarization separation element.
請求項1において、
前記ガスセル収容部は、
前記光学プリズムで反射した光を、複数の前記ガスセルのうちの第1ガスセルを透過するように第1方向に向けて反射させる第1反射板と、
前記第1反射板で反射し前記第1ガスセルを透過した光を、前記第1ガスセルを透過するように前記第1方向に対して傾いた第2方向に向けて反射させる第2反射板と、
を収容する、磁気センサー。
In claim 1,
The gas cell accommodating portion is
A first reflector that reflects light reflected by the optical prism in a first direction so as to pass through the first gas cell of the plurality of gas cells;
A second reflecting plate that reflects light reflected by the first reflecting plate and transmitted through the first gas cell toward a second direction inclined with respect to the first direction so as to pass through the first gas cell;
Houses a magnetic sensor.
請求項2において、
前記第1反射板は、前記第2反射板で反射し前記第1ガスセルを透過した光を、前記偏光計に向けて反射させる、磁気センサー。
In claim 2,
The first reflection plate is a magnetic sensor that reflects light reflected by the second reflection plate and transmitted through the first gas cell toward the polarimeter.
請求項2または3において、
前記第1反射板および前記第2反射板は、前記第1ガスセルを透過した光を、P偏光とS偏光との位相差を維持したまま反射させる位相補償膜を有する、磁気センサー。
In claim 2 or 3,
The first reflector and the second reflector have a phase compensation film that reflects light transmitted through the first gas cell while maintaining a phase difference between P-polarized light and S-polarized light.
請求項2ないし4のいずれか1項において、
前記第2反射板は、前記第1ガスセルと、複数の前記ガスセルのうちの第2ガスセルと、の間に設けられている、磁気センサー。
In any one of Claims 2 thru | or 4,
The second reflector is a magnetic sensor provided between the first gas cell and a second gas cell of the plurality of gas cells.
請求項2ないし5のいずれか1項において、
複数の前記ガスセルのうちの第3ガスセルは、前記第2方向と直交する第3方向から光が入射する、磁気センサー。
In any one of Claims 2 thru | or 5,
A third gas cell of the plurality of gas cells is a magnetic sensor in which light enters from a third direction orthogonal to the second direction.
請求項1ないし6のいずれか1項において、
前記偏光計を支持し、開口部が設けられた支持部を含み、
前記偏光計は、前記開口部に対して回転可能に挿入される挿入部を有する、磁気センサー。
In any one of Claims 1 thru | or 6,
Supporting the polarimeter, including a support portion provided with an opening,
The polarimeter has a magnetic sensor having an insertion portion that is rotatably inserted into the opening.
請求項7において、
前記偏光計には、長穴が設けられ、
前記長穴には、前記偏光計を前記支持部に固定するネジが設けられている、磁気センサー。
In claim 7,
The polarimeter is provided with a slot,
The long hole is provided with a screw for fixing the polarimeter to the support portion.
請求項1ないし8のいずれか1項において、
前記媒体は、気体のアルカリ金属である、磁気センサー。
In any one of Claims 1 thru | or 8,
The magnetic sensor, wherein the medium is a gaseous alkali metal.
請求項1ないし9のいずれか1項に記載の磁気センサーを含む、磁場計測装置。   A magnetic field measurement apparatus comprising the magnetic sensor according to claim 1.
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