WO2016035152A1 - 磁場計測装置 - Google Patents

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WO2016035152A1
WO2016035152A1 PCT/JP2014/073128 JP2014073128W WO2016035152A1 WO 2016035152 A1 WO2016035152 A1 WO 2016035152A1 JP 2014073128 W JP2014073128 W JP 2014073128W WO 2016035152 A1 WO2016035152 A1 WO 2016035152A1
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WO
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magnetic field
sensor unit
cells
coil
unit
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Application number
PCT/JP2014/073128
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English (en)
French (fr)
Inventor
龍三 川畑
神鳥　明彦
Original Assignee
株式会社日立製作所
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
    • G01R33/032—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using magneto-optic devices, e.g. Faraday or Cotton-Mouton effect
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/24—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance for measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
    • G01R33/26—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance for measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using optical pumping

Definitions

  • the present invention relates to a magnetic field measurement apparatus.
  • Patent Document 1 describes a magnetic field measuring apparatus using a glass cell filled with an alkali metal as a sensor.
  • paragraph 0004 of this patent document 1 “in this self-oscillation magneto-optical resonance magnetometer, the light generated by the spectral discharge lamp 1 is made parallel by the first lens 2 and passes through the circularly polarizing plate 6. Is converted into circularly polarized light and projected onto the absorption cell 4. The light transmitted through the absorption cell 4 is collected by the second lens 3 and converted into an electric signal by the photodetector 7. This electric signal is phase-converted. After the phase is adjusted by the device 8 and amplified by the RF amplifier 9, it is fed back into the absorption cell 4 through the RF coil 5 in the form of a high-frequency magnetic field.
  • Non-Patent Document 1 describes a magnetic field measuring device in which a cell in which an alkali metal is sealed is used as a sensor and the cell is made of a silicon wafer and glass.
  • light from a light source is passed through an optical modulator provided outside to generate intensity-modulated light whose light intensity is modulated.
  • This intensity-modulated light is used as a polarizer and ⁇ / 4. It is converted to circularly polarized light through a wave plate, and this circularly polarized light is incident on the cell.
  • Non-Patent Document 2 describes a magnetic field measuring apparatus in which a cell is made of a silicon wafer and glass and an alkali metal-enclosed cell is used as a sensor.
  • a vertical cavity surface emitting semiconductor laser VCSEL
  • the injection current of the VCSEL is modulated to modulate the frequency of light emitted from the VCSEL.
  • the frequency-modulated light is converted into parallel light by a lens, and then the light intensity is adjusted by an ND (Neutral Density) filter, which is converted into circularly polarized light through a ⁇ / 4 wavelength plate, and this circularly polarized light is incident on the cell. The effect is described.
  • ND Neutral Density
  • the strength and direction of the magnetic field entering each cell to be used may be different, and therefore the frequency of the RF magnetic field applied to each cell during magnetic field measurement is different. Therefore, the frequency of the RF magnetic field applied to the cell during magnetic field measurement differs from cell to cell, and the RF magnetic field interferes between adjacent cells, so that each cell can stably measure the magnetic field from the measurement target. It becomes difficult.
  • the magnetic field measurement apparatus described in Non-Patent Document 1 converts the light from the light source into light whose intensity is modulated by an optical modulator provided outside, then enters the cell, and intensity-modulated light that has passed through the cell. Is detected as a signal for magnetic field measurement. At that time, the magnetic field measurement device uses the detection signal so that the frequency of the light intensity modulation becomes a frequency corresponding to the precession frequency of the alkali metal atoms in the cell that changes depending on the measurement magnetic field entering the cell. Control the modulator one by one. In this magnetic field measurement apparatus, even when measuring a magnetic field from a measurement object using a plurality of cells in multiple channels, an RF magnetic field is not used during the operation of the apparatus. The problem of RF magnetic field interference between adjacent cells can be avoided.
  • the magnetic field from the measurement object is measured with multiple channels using this magnetic field measuring apparatus, the following problems occur.
  • the intensity and direction of the magnetic field entering each cell to be used may be different, so that the frequency of intensity-modulated light incident on each cell at the time of magnetic field measurement is different. Therefore, an equivalent number of optical modulators are required for each cell used in multi-channel measurement. Since the optical modulator is an expensive optical component and has a large driving power during operation, it becomes a heavy burden in terms of cost and power consumption during multi-channel measurement.
  • the magnetic field measurement apparatus described in Non-Patent Document 2 converts light from the VCSEL into light having a modulated frequency by modulating the injection current of the VCSEL that is a light source, enters the cell, and passes through the cell. Frequency-modulated light is detected as a signal for magnetic field measurement. At that time, the magnetic field measurement device uses the detection signal to inject the optical frequency modulation so that the frequency corresponding to the precession frequency of the alkali metal atoms in the cell, which varies depending on the measurement magnetic field entering the cell. The current modulation frequency is controlled step by step.
  • Non-Patent Document 1 when the magnetic field from the measurement target is measured by a plurality of cells in a plurality of channels, the problem of the RF magnetic field interference between adjacent cells, which occurs in the technique of Patent Document 1, is described in Non-Patent Document 1. It can be avoided as in the case of technology.
  • Non-Patent Document 1 when the strength and direction of the measurement magnetic field differ for each cell used, the frequency of the optical frequency modulation light required for each cell differs, so the same number of VCSELs are required according to the number of cells used. The Therefore, in the multi-channel operation, there is a problem in terms of cost and power consumption as in the case of the technique of Non-Patent Document 1.
  • an object of the present invention is to prevent RF magnetic field interference and realize low cost and low power consumption when measuring a multi-channel magnetic field from a measurement object using a plurality of cells.
  • the present invention provides a magnetic field measurement apparatus that measures a magnetic field from a measurement object using a plurality of cells, and each of the plurality of cells obtains a magnetic resonance signal obtained by a sensor unit having a cell.
  • a magnetic field measurement apparatus that measures a magnetic field from a measurement object using a plurality of cells, and each of the plurality of cells obtains a magnetic resonance signal obtained by a sensor unit having a cell.
  • the present invention when multi-channel measurement of a magnetic field from a measurement object using a plurality of cells, it is possible to prevent RF magnetic field interference and realize low cost and low power consumption.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating an overall configuration of a magnetic field measurement apparatus according to a first embodiment of the present invention. It is the schematic which shows the sensor part of the magnetic field measuring apparatus which is 1st Embodiment of this invention. It is a figure which shows the magnetic resonance signal obtained from the magnetic field measuring device which is 1st Embodiment of this invention. It is a figure which shows the distributed signal obtained from the magnetic field measuring device which is 1st Embodiment of this invention. It is a block diagram which shows the whole structure of the magnetic field measuring apparatus which is 2nd Embodiment of this invention. It is a block diagram which shows the whole structure of the magnetic field measuring apparatus which is 3rd Embodiment of this invention.
  • FIG. 1 shows a schematic configuration of a magnetic field measurement apparatus 1000 according to the first embodiment of the present invention.
  • the magnetic field measurement apparatus 1000 includes a light source unit 100, a coil unit 110, a sensor unit 109, a magnetic shield unit 107, and a signal control processing unit 120.
  • the light source unit 100 and the signal control processing unit 120 are disposed outside the magnetic shield unit 107, and the coil unit 110 and the sensor unit 109 are disposed inside the magnetic shield unit 107.
  • the light source unit 100 includes a light source 101, an optical isolator 102, an ND filter 103, a collimator lens 104, and a light source drive circuit 105.
  • the light source 101 preferably uses a laser rather than a lamp in terms of stability and performance. Among these, the use of a small and inexpensive semiconductor laser is more practical. Accordingly, the light source of the first embodiment uses a semiconductor laser.
  • the magnetic field generated by one measurement object 113 is measured using a plurality of sensor units 109 (only one sensor unit 109 is shown in FIG. 1).
  • the light source unit 100 other than the collimating lens 104
  • the magnetic shield unit 107 and the coil unit 110 are used in common with respect to the plurality of sensor units 109, and thus one each.
  • the incident optical fibers 108, the RF coils 111, the correction coils 112, the light receiving optical fibers 119, and the signal control processing units 120 are provided in the same number as the sensor units 109. The same applies to other embodiments.
  • the sensor units 109 are arranged in a lattice pattern in the vicinity of the measurement target 113 and used. Since the number of incident optical fibers 108 that connect the sensor unit 109 and the light source unit 100 is the same as the number of sensor units 109 to be used, the same number of collimating lenses 104 as the number of sensor units 109 to be used are provided in the light source unit 100. By providing the laser beam to each incident optical fiber 108, the laser beam is incident on each sensor unit 109.
  • the oscillation frequency of the semiconductor laser as a light source 101 includes the absorption lines of the alkali metal contained within the cell with the sensor unit 109 (D 1 line or D 2 lines), a semiconductor
  • the spectral line width of the laser needs to be equal to or smaller than the line width of the alkali metal absorption line.
  • the semiconductor laser is equipped with an external resonator type semiconductor laser operating with an external resonator provided with optical components such as a lens and a diffraction grating outside the laser element, or provided inside the laser element.
  • a distributed feedback semiconductor laser or a distributed reflection laser operating with a cavity length adjusting structure is used.
  • the temperature of the laser element is monitored by a thermistor so that the semiconductor laser oscillates at an oscillation frequency that satisfies the above conditions, and the light source drive circuit 105 controls the Peltier element provided near the laser element based on the temperature information.
  • the temperature is adjusted so that the laser element always has a constant temperature.
  • the light source driving circuit 105 also performs control to make the value of the injected current flowing through the laser element constant.
  • the light source drive circuit 105 performs control to change the angle of the optical component constituting the external resonator with a piezoelectric element.
  • the temperature, injection current, and control of the piezoelectric element when using an external resonator laser which are the operating conditions of the laser element, are set so that the laser oscillation frequency includes an absorption line of an alkali metal and single-mode oscillation is performed. This setting is performed so that the laser oscillation frequency does not enter the mode hop region where multimode oscillation occurs.
  • the laser light from the light source 101 that includes an alkali metal absorption line in the spectrum and oscillates in a single mode is passed through an optical isolator 102 installed to prevent return light.
  • the optical isolator 102 By using the optical isolator 102, the laser light output from the light source 101 can be prevented from inhibiting single mode oscillation caused by the return light partially reflected by the optical components in the optical path entering the light source 101, Suppression of optical noise increase can be realized.
  • the laser light that has passed through the optical isolator 102 is adjusted to the light intensity of the desired laser light by the ND filter 103.
  • the laser beam 106 that has passed through the ND filter 103 is guided to the sensor unit 109 via the incident optical fiber 108 coupled to the collimator lens 104.
  • the sensor unit 109 is used inside the magnetic shield unit 107 in order to prevent environmental magnetic field noise during magnetic field measurement.
  • the magnetic shield unit 107 is a permalloy in order to minimize the influence of the environmental magnetic field outside the magnetic shield unit 107 passing through the magnetic shield unit 107 and becoming a disturbing magnetic field of the sensor unit 109 installed inside the magnetic shield unit 107.
  • the size of the magnetic shield 107 is determined by the size of the measurement target 113.
  • a measurement target is a human (human) and a biomagnetic field, which is a spontaneous magnetic field from the human heart or brain, is measured
  • the magnetic shield room in which a human can enter is the magnetic shield unit 107.
  • the coil unit 110 for applying a static magnetic field to the sensor unit 109 is arranged inside the magnetic shield unit 107, and the sensor unit 109 and the measurement target 113 are arranged inside the coil unit 110.
  • the coil unit 110 is practically a Helmholtz coil type static magnetic field generating coil.
  • the correction coil 112 is disposed in the vicinity of the sensor unit 109, and the direction of the magnetic field output from the correction coil 112 is parallel to the direction of the static magnetic field output from the coil unit 110.
  • the correction coil 112 has a Helmholtz coil type like the coil unit 110, and the sensor unit 109 is arranged in the correction coil 112 having the Helmholtz coil type.
  • the shape of the correction coil 112 may be a solenoid coil type coil shape. In that case, the sensor unit 109 is arranged inside the solenoid coil type correction coil 112.
  • a static magnetic field having a constant intensity is generated from the coil unit 110 by causing a current to flow from the current source 114 provided outside the magnetic shield unit 107 to the coil unit 110. Thereby, a static magnetic field is applied to the sensor unit 109.
  • the sensor unit 109 has a structure in which the collimating lens 2, the polarizer 3, the ⁇ / 4 wavelength plate 4, the cell 5, the mirror 6, and the condenser lens 7 are covered with a nonmagnetic material.
  • the sensor unit 109 is connected to the collimating lens 104 in the light source unit 100 by the incident optical fiber 108.
  • the sensor unit 109 is connected to the photodetector 117 in the signal control processing unit 120 provided outside the magnetic shield unit 107 by a light receiving optical fiber 119.
  • the incident optical fiber 108 and the light receiving optical fiber 119 are respectively held by the fixing unit 1 of the sensor unit 109.
  • the fixing method of fixing each optical fiber in the fixing unit 1 is a configuration in which each optical fiber and the sensor unit 109 can be separated by screwing a nonmagnetic material, or the sensor unit 109 is directly embedded and bonded to each fixing unit. Any configuration that integrates with can be used.
  • the incident optical fiber 108 used here is preferably a polarization maintaining optical fiber in consideration of the stability of the polarization plane of the laser light passing through the optical fiber.
  • the light receiving optical fiber 119 is preferably a multimode optical fiber having a large core diameter.
  • the laser light from the collimating lens 104 in the light source unit 100 is guided to the sensor unit 109 via the incident optical fiber 108, becomes parallel light by the collimating lens 2 in the sensor unit 109, and becomes ⁇ / 4 with the polarizer 3. It is converted into circularly polarized light by the wave plate 4 and passes through the cell 5.
  • the laser light that has passed through the cell 5 is reflected by the mirror 6, and the reflected laser light is guided to the light receiving optical fiber 119 via the condenser lens 7.
  • the cell 5 in the sensor unit 109 has such a geometrical arrangement so that the angle formed by the laser beam traveling direction and the static magnetic field application direction is 45 degrees or 135 degrees. It has become.
  • the cell 5 to be used is made of glass and sealed in high vacuum, and high purity alkali metal (cesium, potassium, rubidium, etc.) is sealed inside the cell 5. Moreover, in order to improve the magnetic field detection sensitivity by extending the relaxation time of alkali metal atoms in the cell 5 that is spin-polarized by laser light and a static magnetic field, the inner wall of the cell 5 to be used is coated with hydrocarbon. Further, when it is not coated with a hydrocarbon, a rare gas (such as helium, neon, or argon) or a non-magnetic gas (such as nitrogen or hydrogen) is enclosed in the cell 5 and used.
  • a rare gas such as helium, neon, or argon
  • a non-magnetic gas such as nitrogen or hydrogen
  • the laser beam that has passed through the cell 5 is detected by the photodetector 117 in the signal control processing unit 120 disposed outside the magnetic shield unit 107 via the light receiving optical fiber 119. Then, it is converted into a voltage signal with an optimum gain and bandwidth by the photodetector 117 and input as an input signal to the lock-in amplifier 118 in the signal control processing unit 120 installed outside the magnetic shield unit 107.
  • the RF coil 111 has a Helmholtz coil type coil shape, and the sensor unit 109 is housed in the Helmholtz coil type RF coil 111 (that is, between the two coils in the Helmholtz coil type RF coil 111.
  • the sensor unit 109 is arranged).
  • the reference signal output from the oscillator 116 is input to the lock-in amplifier 118.
  • the magnetic resonance signal 1111 (a signal similar to the Lorentz curve) whose phase is shifted by 90 degrees with respect to the reference signal from the output of the lock-in amplifier 118 by adjusting the phase of the lock-in amplifier 118 is also referred to. ) (FIG. 3) and a dispersion type signal 2222 (FIG. 4) having a shape obtained by first-order differentiation of the magnetic resonance signal synchronized with the reference signal is obtained as an output signal.
  • the horizontal axis represents the modulation frequency (Hz) of the RF magnetic field
  • the vertical axis represents the voltage signal (Arb.Unit (arbitrary unit)).
  • a region (70% of the interval between the maximum value and the minimum value) in which the linearity of the inclination centering on the magnetic resonance frequency is secured is set as the control range of the correction coil 112.
  • the control circuit 115 control unit
  • the gain and the band are optimally adjusted, and the output of the control circuit 115 is supplied to the correction coil 112 provided in the magnetic shield unit 107 as a correction signal. Entered.
  • the magnetic field generated from the correction coil 112 cancels (cancels) the magnetic field from the measurement target 113 entering the sensor unit 109.
  • the magnetic field entering the sensor unit 109 is controlled so that the coil unit 110 is substantially always the only static magnetic field, and the RF magnetic field from the RF coil 111 necessary for the sensor unit 109 operates at a fixed frequency. Is possible.
  • the frequency of the fixed RF magnetic field corresponds to the magnetic resonance frequency determined by the static magnetic field intensity and the magnetic angular momentum ratio.
  • the arrangement of the sensor unit 109 in the magnetic field measurement apparatus 1000 according to the present embodiment is such that the angle between the traveling direction of the laser beam and the static magnetic field application direction in the cell 5 is 45 degrees or 135 degrees. A configuration other than that shown in FIG. At that time, it is preferable to perform the arrangement configuration so that the cell 5 in the sensor unit 109 is as close as possible to the measurement target 113. Further, the detection of the laser light that has passed through the cell 5 may be performed by an optical detection element (photodiode) installed in the vicinity of the cell 5 without using the light receiving optical fiber 119.
  • an optical detection element photodiode
  • the photodiode When the photodiode is used, it is preferable to install a transimpedance amplifier that processes a signal from the photodiode with an optimum gain and bandwidth outside the magnetic shield unit 107.
  • the cable connecting the photodiode and the transimpedance amplifier is preferably a twisted pair of shielded wires in order to prevent external electromagnetic noise.
  • the magnetic field measurement apparatus 1000 of the first embodiment even when the multi-channel measurement of the magnetic field from the measurement target 113 using the plurality of cells 5 (sensor unit 109) is applied to each cell 5. Since the frequency of the RF magnetic field may be the same, interference of the RF magnetic field can be prevented. In addition, since only one light source unit 100, one magnetic shield unit 107, and one coil unit 110 are required, low cost and low power consumption can be realized.
  • FIG. 5 shows a schematic configuration of a magnetic field measurement apparatus 1000a according to the second embodiment of the present invention.
  • symbol is attached
  • the operation of the light source 101, the configuration of the sensor unit 109, the introduction and derivation of laser light into the sensor unit 109, and the signal processing of the laser light detected from the sensor unit 109 are the same as in the first embodiment.
  • the point that the correction coil 112 is not provided, the point that the adder 201 is included in the signal control processing unit 120, and the operation of the coil unit 110 are as follows. Different.
  • the distributed signal 2222 (FIG. 4), which is the output signal from the lock-in amplifier 118 shown in the first embodiment, is used as a correction signal adjusted to the optimum gain and band by the control circuit 115. It is the same.
  • the correction signal and the output of the current source 114 are input to the adder 201, and the output signal from the adder 201 is input to the coil unit 110. Accordingly, the magnetic field from the measurement target 113 entering the sensor unit 109 is always canceled, and the original static magnetic field generated by the coil unit 110 in the sensor unit 109 (static magnetic field having the same strength as the static magnetic field of the first embodiment). Keep only the applied state. As a result, as in the first embodiment, the magnetic field entering the sensor unit 109 is controlled so that the coil unit 110 is substantially always only the original static magnetic field.
  • the RF magnetic field can be operated with a fixed frequency.
  • the same operational effects as those of the magnetic field measurement apparatus 1000 of the first embodiment can be realized, and further cost reduction can be achieved. be able to.
  • FIG. 6 shows a schematic configuration of a magnetic field measurement apparatus 1000b according to the third embodiment of the present invention.
  • the same reference numerals are given to the same configurations as the configuration of the magnetic field measurement apparatus 1000 in FIG. 1, and detailed description thereof is omitted.
  • the operation of the light source 101, introduction / derivation of laser light to / from the sensor unit 109b, and signal processing of laser light detected from the sensor unit 109b are the same as in the first embodiment.
  • the light source unit 100b includes an optical modulator 301 and an optical modulator drive circuit 302, and an RF coil 111 is provided in the vicinity of the sensor unit 109b.
  • the geometric arrangement of the laser beam passing through the cell in the sensor unit 109b and the static magnetic field direction applied to the cell, and the operation for detecting the magnetic field measurement signal are different.
  • the laser oscillation of the light source 101 and the control operation of the light source drive circuit 105 are the same as in the first embodiment.
  • Laser light from the light source 101 enters the optical modulator 301 after passing through the optical isolator 102.
  • the laser light that has passed through the optical modulator 301 passes through the ND filter 103 and the collimator lens 104 and enters the incident optical fiber 108 as in the first embodiment.
  • the sensor unit 109b includes a collimator lens 2, a polarizer 3, a ⁇ / 4 wavelength plate 4, a mirror 8, a cell 5, a mirror 6, and a light collecting element.
  • the lens 7 is covered with a nonmagnetic material.
  • the sensor unit 109b is connected to the collimating lens 104 in the light source unit 100b by the incident optical fiber 108.
  • the sensor unit 109b is connected to the photodetector 117 in the signal control processing unit 120 disposed outside the magnetic shield unit 107 by a light receiving optical fiber 119.
  • the incident optical fiber 108 used here is preferably a polarization maintaining optical fiber in consideration of the stability of the polarization plane of the laser light passing through the optical fiber, as in the first embodiment.
  • the light receiving optical fiber 119 is preferably a multimode optical fiber having a large optical fiber core diameter in consideration of efficiently detecting the laser light that has passed through the cell 5.
  • the laser light from the collimating lens 104 in the light source unit 100b is guided to the sensor unit 109b via the incident optical fiber 108, and becomes parallel light by the collimating lens 2 in the sensor unit 109b, and the polarizer 3 and ⁇ / 4.
  • the light is converted into circularly polarized light by the wave plate 4, reflected by the mirror 8 and passes through the cell 5.
  • the laser light that has passed through the cell 5 is reflected by the mirror 6, and the reflected laser light is guided to the light receiving optical fiber 119 by the condenser lens 7.
  • the cell 5 in the sensor unit 109 b has such a geometric arrangement so that the traveling direction of the laser beam and the static magnetic field application direction are orthogonal to each other.
  • the laser light that has passed through the cell in the sensor unit 109b is detected by the photodetector in the signal control processing unit 120b provided outside the magnetic shield unit 107 via the light receiving optical fiber 119, as in the first embodiment. 117.
  • the current from the current source 114 in the signal control processing unit 120b provided outside the magnetic shield unit 107 is input to the coil unit 110, and the static electricity generated by the coil unit 110 is input to the sensor unit 109b. A magnetic field is applied.
  • the signal control processing unit 120b When the signal from the oscillator 116 in the signal control processing unit 120b is input to the optical modulator driving circuit 302 connected to the optical modulator 301, the signal control is performed so that the magnetic resonance frequency is input as in the first embodiment.
  • the processing unit 120b sweeps and outputs the oscillation frequency from the oscillator 116. Accordingly, as in the first embodiment, the output of the photodetector 117 is input as an input signal of the lock-in amplifier 118, and the output from the oscillator 116 is input to the lock-in amplifier 118 as a reference signal.
  • the phase of the lock-in amplifier 118 is adjusted by 90 degrees with respect to the reference signal by adjusting the phase of the lock-in amplifier 118 as in the first embodiment.
  • a magnetic resonance signal 3333 (a signal similar to a Lorentz curve) (FIG. 8) and a distributed signal (having a maximum value and a minimum value) 4444 having a shape obtained by first-order differentiation of the magnetic resonance signal synchronized with the reference signal (FIG. 8) The signal 9) is obtained.
  • this distributed signal 4444 a region (70% of the interval between the maximum value and the minimum value) in which the linearity of the gradient centering on the magnetic resonance frequency is secured is set as the control range of the correction coil 112.
  • the control circuit 115 the gain and the band are optimally adjusted, and the output of the control circuit 115 is input to the correction coil 112 provided in the magnetic shield unit 107 as a correction signal.
  • the optical modulator driving circuit 302 is controlled. It is possible to make the modulation signal input to the constant at all times.
  • the configuration of the sensor unit 109b in the magnetic field measurement apparatus 1000b may be other than that shown in FIG. 7 as long as the traveling direction of the laser beam and the static magnetic field application direction are orthogonal to each other in the cell 5. At that time, it is preferable to perform the arrangement configuration so that the cell 5 in the sensor unit 109b is as close as possible to the measurement target 113. Further, the detection of the laser light that has passed through the cell 5 may be performed by an optical detection element (photodiode) installed in the vicinity of the cell 5 without using the light receiving optical fiber 119. When the photodiode is used, it is preferable to install a transimpedance amplifier that processes a signal from the photodiode with an optimum gain and bandwidth outside the magnetic shield unit 107. Also, the cable connecting the photodiode and the transimpedance amplifier is preferably a twisted shield wire in order to prevent external electromagnetic noise.
  • the optical modulator driving circuit 302 is provided. Since the input modulation signal can be made constant at all times, only one light source 101 is required, and interference of the RF magnetic field can be prevented, and low cost and low power consumption can be realized.
  • FIG. 10 shows a schematic configuration of a magnetic field measurement apparatus 1000c according to the fourth embodiment of the present invention.
  • a magnetic field measuring apparatus 1000c of FIG. 10 about the structure similar to the structure of the magnetic field measuring apparatus 1000b of 3rd Embodiment of FIG. 6, the same code
  • the operation of the light source 101, introduction / derivation of laser light to / from the sensor unit 109b, and signal processing of laser light detected from the sensor unit 109b are the same as in the third embodiment.
  • the fourth embodiment differs from the third embodiment in that the correction coil 112 is not present, the point having the adder 401 in the signal control processing unit 120c, and the operation of the coil unit 110.
  • the distributed signal 4444 (FIG. 9), which is an output signal from the lock-in amplifier 118 shown in the third embodiment, is used as a correction signal.
  • the correction signal and the output of the current source 114 are input to the adder 401, and the output signal from the adder 401 is input to the coil unit 110.
  • the magnetic field from the measurement target 113 entering the sensor unit 109b is always canceled, and only the original static magnetic field from the coil unit 110 is substantially applied to the sensor unit 109b.
  • the magnetic field entering the sensor unit 109b is controlled to be substantially always only the original static magnetic field from the coil unit 110, thereby controlling the modulation required for the optical modulator drive circuit 302. It is possible to operate with a fixed signal frequency.
  • the same operational effects as the magnetic field measurement apparatus 1000b of the third embodiment can be realized, and further cost reduction can be achieved. be able to.
  • FIG. 11 shows a schematic configuration of the magnetic field measurement apparatus according to the fifth embodiment of the present invention.
  • the same components as those in the magnetic field measurement apparatus 1000 in FIG. For example, the operation of the light source 101, introduction / derivation of laser light to / from the sensor unit 109b, and signal processing of laser light detected from the sensor unit 109b are the same as in the first embodiment.
  • the configuration of the sensor unit 109b is the same as that of the third embodiment (FIGS. 6 and 7).
  • the light source driving circuit 105 is controlled by inputting a modulation signal from the oscillator 116, and the sensor unit 109b is not provided with the RF coil 111. Different. By inputting the modulation signal from the oscillator 116 to the light source driving circuit 105, the laser light of the light source 101 is frequency-modulated and output. At that time, the magnitude of the modulation signal is set so that the laser beam from the light source 101 does not mode hop by the modulation signal. About the operation
  • a current from a current source 114 provided outside the magnetic shield unit 107 is input to the coil unit 110, and a static magnetic field is applied to the sensor unit 109b.
  • the modulation signal from the oscillator 116 is input to the light source driving circuit 105, the frequency of the modulation signal from the oscillator 116 is swept and output so that the magnetic resonance frequency is input as in the first embodiment.
  • the output of the photodetector 117 is input as an input signal of the lock-in amplifier 118, and the output from the oscillator 116 is input to the lock-in amplifier 118 as a reference signal.
  • the phase of the lock-in amplifier 118 is adjusted so that the output signal of the lock-in amplifier 118 is 90 with respect to the reference signal.
  • a magnetic resonance signal 5555 (a signal similar to a Lorentz curve) whose phase is shifted (FIG. 12) and a distributed type (having a maximum value and a minimum value) having a shape obtained by linearly differentiating the magnetic resonance signal synchronized with the reference signal.
  • the signal 6666 (FIG. 13) is obtained.
  • this distributed signal 6666 (FIG. 13) a region (70% of the interval between the maximum value and the minimum value) in which the linearity of the inclination centering on the magnetic resonance frequency is ensured is the control range of the correction coil 112. .
  • the control circuit 115 When the distributed signal 6666 is input to the control circuit 115, the gain and the band are optimally adjusted, and the output of the control circuit 115 is input to the correction coil 112 provided in the magnetic shield unit 107 as a correction signal.
  • Modulation input to the light source drive circuit 105 by controlling the magnetic field from the correction coil 112 so that the magnetic field entering the sensor unit 109b is only the static magnetic field from the coil unit 110 as in the first embodiment. It is possible to keep the signal constant at all times.
  • the multi-channel measurement of the magnetic field from the measurement target 113 using the plurality of cells 5 is input to the light source drive circuit 105. Since the modulation signal to be performed is always constant, interference of the RF magnetic field can be prevented. In addition, since only one light source unit 100, one magnetic shield unit 107, and one coil unit 110 are required, low cost and low power consumption can be realized.
  • FIG. 14 shows a schematic configuration of the magnetic field measurement apparatus according to the sixth embodiment of the present invention.
  • the same reference numerals are given to the same configurations as the configuration of the magnetic field measurement apparatus 1000d in the fifth embodiment in FIG. 11, and detailed description thereof is omitted.
  • the operation of the light source 101, introduction / derivation of laser light to / from the sensor unit 109b, and signal processing of laser light detected from the sensor unit 109b are the same as in the fifth embodiment.
  • the sixth embodiment differs from the fifth embodiment in that the correction coil 112 is not provided, the adder 601 is provided in the signal control processing unit 120e, and the operation of the coil unit 110.
  • the distributed signal 6666 (FIG. 13), which is an output signal from the lock-in amplifier 118 shown in the fifth embodiment, is used as a correction signal adjusted to an optimum gain and band by the control circuit 115 as compared with the fifth embodiment. It is the same.
  • the correction signal and the output of the current source 114 are input to the adder 601, and the output signal from the adder 601 is input to the coil unit 110.
  • the magnetic field from the measurement target 113 entering the sensor unit 109b is always canceled, and only the original static magnetic field from the coil unit 110 is substantially applied to the sensor unit 109b.
  • control is performed so that the magnetic field that substantially enters the sensor unit 109 b is always only the original static magnetic field from the coil unit 110, so that the oscillator 116 necessary for the light source driving circuit 105 is obtained. It becomes possible to operate at a fixed frequency of the modulation signal from.
  • the same operational effects as those of the magnetic field measurement apparatus 1000d of the fifth embodiment can be realized without the correction coil 112, thereby further reducing the cost. be able to.
  • Oscillator 117 ... Optical detector 118 ... Lock-in amplifier 119 ... Optical fiber 120 for light reception ... Signal control processing part 201,401,601 ... Adder 301 ... Optical modulator 302 ... Drive circuit 1000 for optical modulator ... Magnetic field measuring device

Abstract

複数のセルを用いて測定対象からの磁場を多チャンネル計測する際に、ＲＦ磁場の干渉を防ぐとともに、低コストかつ低消費電力を実現することを課題とする。本発明は、複数のセルを用いて測定対象（１１３）からの磁場を計測する磁場計測装置（１０００）であって、複数のセルごとに、セルを有するセンサ部（１０９）で得られる磁気共鳴信号の磁気共鳴周波数が常時一定になるように補正コイル（１１２）から磁場を出力することで、センサ部（１０９）に入る測定対象（１１３）からの磁場をキャンセルする制御を行う。

Description

磁場計測装置
　本発明は、磁場計測装置に関する。
　従来技術として、特許文献１には、アルカリ金属が封入されたガラス製のセルをセンサとする磁場計測装置が記載されている。この特許文献１の段落０００４には、「この自己発振型光磁気共鳴磁力計において、スペクトル放電ランプ１で生成された光は、第１のレンズ２によって平行にされ、円偏光板６を通ることによって円偏光に変換されて吸収セル４に投射される。吸収セル４を透過した光は第２のレンズ３によって集光され、光検知器７で電気信号に変換される。この電気信号は位相器８によって位相調整され、ＲＦ増幅器９で増幅された後、ＲＦコイル５を介して吸収セル４中に高周波磁界の形で帰還される。」と記載されている。
　また、非特許文献１には、アルカリ金属が封入されたセルをセンサとし、セルがシリコンウエハとガラスで製作された磁場計測装置が記載されている。そして、この非特許文献１には、「光源からの光を外部に設けた光変調器に通し、光強度が変調された強度変調光を発生させる。この強度変調光を偏光子とλ／４波長板に通して円偏光に変換し、この円偏光をセルに入射する。」という旨が記載されている。
　さらに、非特許文献２には、セルがシリコンウエハとガラスで製作され、アルカリ金属を封入したセルをセンサとする磁場計測装置が記載されている。そして、この非特許文献２には、「光源に垂直共振器型面発光半導体レーザ（ＶＣＳＥＬ）を使用し、ＶＣＳＥＬの注入電流を変調することで、ＶＣＳＥＬから発せられた光を周波数変調させる。この周波数変調光をレンズで平行光にし、その後でＮＤ（Neutral Density）フィルタで光強度を調整し、λ／４波長板に通して円偏光に変換し、この円偏光をセルに入射する。」という旨が記載されている。
特開２００２－２９６３３４号公報
Volkmar Schultze, et al., "Characteristics and performance of an intensity-modulated optically pumped magnetometer in comparison to the classical Mxmagnetometer", Optical Society of America, U.S.A., Optics Express, 18 June 2012, Vol. 20, No.13, p.14201-14212, 2012 Jimenez-Martinez, R. , et al., "Sensitivity Comparison of Mx and Frequency-Modulated Bell-Bloom Cs Magnetometers in a Microfabricated Cell", IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, U.S.A., IEEE, Feb. 2010, Vol. 59, No. 2, p.372-378, 2010
　特許文献１に記載の磁場計測装置では、セルの近傍に備えたＲＦコイルで変調されたセルを通過した光を、磁場計測のための信号として検出する。その際に、磁場計測装置は、その検出信号を用いて、ＲＦ磁場の周波数が、セルに入る測定磁場によって変わるセル内のアルカリ金属原子の歳差周波数に相当する周波数になるように、ＲＦ磁場を発生する発振器を逐一制御する。この磁場計測装置では、センサ部であるセルを１個のみ使用する１チャンネルでの動作では安定な磁場計測が可能である。
　一方、測定対象の近傍に複数のセルを設置して、測定対象からの磁場を多チャンネルで計測する場合には、以下の問題が発生する。この多チャンネル計測の場合には、使用する各セルに入る磁場の強度や向きが異なることがあるため、磁場計測の際に各セルに印加するＲＦ磁場の周波数が異なる。そのため、磁場計測の際にセルに印加するＲＦ磁場の周波数がセルごとに異なり、隣接するセル間でＲＦ磁場が干渉し合うことで、各々のセルで安定に測定対象からの磁場を計測することが困難となる。
　また、非特許文献１に記載の磁場計測装置は、光源からの光を外部に設けた光変調器で強度が変調された光に変換してからセルに入射し、セルを通過した強度変調光を磁場計測のための信号として検出する。その際に、磁場計測装置は、その検出信号を用いて、光強度変調の周波数が、セルに入る測定磁場によって変わるセル内のアルカリ金属原子の歳差周波数に相当する周波数になるように、光変調器を逐一制御する。この磁場計測装置では、複数のセルを用いて測定対象からの磁場を多チャンネルで計測する場合でも、装置動作の際にＲＦ磁場を使用していないため、上記特許文献１の技術で起きるような隣接するセル間におけるＲＦ磁場干渉の問題は回避できる。
　しかしながら、この磁場計測装置で測定対象からの磁場を多チャンネルで計測する場合には、以下の問題が発生する。この多チャンネル計測の場合には、使用する各セルに入る磁場の強度や向きが異なることがあるため、磁場計測の際に各セルに入射する強度変調光の周波数が異なる。そのため、多チャンネル計測で使用するセルごとに同等数の光変調器が必要とされる。光変調器は高価な光学部品であり、動作時の駆動電力が大きいため、多チャンネル計測時の際にはコストや消費電力の面で大きな負担となる。
　また、非特許文献２に記載の磁場計測装置は、光源であるＶＣＳＥＬの注入電流を変調することでＶＣＳＥＬからの光を周波数が変調された光に変換してセルに入射し、セルを通過した周波数変調光を磁場計測のための信号として検出する。その際に、磁場計測装置は、その検出信号を用いて、光周波数変調の周波数が、セルに入る測定磁場によって変わるセル内のアルカリ金属原子の歳差周波数に相当する周波数になるように、注入電流の変調周波数を逐一制御する。この動作では、複数のセルで測定対象からの磁場を多チャンネルで計測する場合には、上記特許文献１の技術で起きるような隣接するセル間におけるＲＦ磁場干渉の問題を上記非特許文献１の技術の場合と同様に回避できる。
　しかしながら、使用するセル毎に測定磁場の強度や向きが異なる際に、各々のセルに必要な光周波数変調光の周波数が異なるため、使用するセルの数に合わせて同じ数のＶＣＳＥＬが必要とされる。そのため、多チャンネル動作の際にコストや消費電力の面で上記非特許文献１の技術の場合と同様に問題となる。
　そこで、本発明は、複数のセルを用いて測定対象からの磁場を多チャンネル計測する際に、ＲＦ磁場の干渉を防ぐとともに、低コストかつ低消費電力を実現することを課題とする。
　上記課題を解決するために、本発明は、複数のセルを用いて測定対象からの磁場を計測する磁場計測装置であって、複数のセルごとに、セルを有するセンサ部で得られる磁気共鳴信号の磁気共鳴周波数が常時一定になるように補正コイルから磁場を出力することで、センサ部に入る測定対象からの磁場をキャンセルする制御を行う。その他の手段については後記する。
　本発明によれば、複数のセルを用いて測定対象からの磁場を多チャンネル計測する際に、ＲＦ磁場の干渉を防ぐとともに、低コストかつ低消費電力を実現することができる。
本発明の第１実施形態である磁場計測装置の全体構成を示すブロック図である。 本発明の第１実施形態である磁場計測装置のセンサ部を示す概略図である。 本発明の第１実施形態である磁場計測装置から得られる磁気共鳴信号を示す図である。 本発明の第１実施形態である磁場計測装置から得られる分散型の信号を示す図である。 本発明の第２実施形態である磁場計測装置の全体構成を示すブロック図である。 本発明の第３実施形態である磁場計測装置の全体構成を示すブロック図である。 本発明の第３実施形態である磁場計測装置のセンサ部を示す概略図である。 本発明の第３実施形態である磁場計測装置から得られる磁気共鳴信号を示す図である。 本発明の第３実施形態である磁場計測装置から得られる分散型の信号を示す図である。 本発明の第４実施形態である磁場計測装置の全体構成を示すブロック図である。 本発明の第５実施形態である磁場計測装置の全体構成を示すブロック図である。 本発明の第５実施形態である磁場計測装置から得られる磁気共鳴信号を示す図である。 本発明の第５実施形態である磁場計測装置から得られる分散型の信号を示す図である。 本発明の第６実施形態である磁場計測装置の全体構成を示すブロック図である。
　以下、本発明の各実施形態を、図面を用いて説明する。
（第１実施形態）
　以下、本発明の第１実施形態を、図１に沿って説明する。
　図１は、本発明の第１実施形態の磁場計測装置１０００の概要構成を示す。磁場計測装置１０００は、光源部１００、コイル部１１０、センサ部１０９、磁気シールド部１０７、信号制御処理部１２０から構成される。光源部１００と信号制御処理部１２０は磁気シールド部１０７の外部に配置され、コイル部１１０とセンサ部１０９は磁気シールド部１０７の内部に配置される。光源部１００は、光源１０１、光アイソレータ１０２、ＮＤフィルタ１０３、コリメートレンズ１０４、光源用駆動回路１０５を備える。光源１０１は安定性や性能の面から、ランプよりもレーザを使用することが好ましい。中でも、小型かつ安価である半導体レーザの使用がより実用的である。したがって、第１実施形態の光源は半導体レーザを使用する。
　なお、第１実施形態～第６実施形態では、１つの測定対象１１３による磁場を、複数のセンサ部１０９を用いて計測する（図１ではセンサ部１０９を１つしか図示していない）。
　そして、第１実施形態では、光源部１００（コリメートレンズ１０４以外）、磁気シールド部１０７、コイル部１１０は、複数のセンサ部１０９に対して共通で用いるので、それぞれ１つずつである。また、入射用光ファイバ１０８、ＲＦコイル１１１、補正コイル１１２、受光用光ファイバ１１９、信号制御処理部１２０は、センサ部１０９の数と同数、設けられる。他の実施形態についても同様である。
　この複数のセンサ部１０９を用いて測定対象１１３からの磁場を多点計測する際に、例えば、測定対象１１３の近傍に各センサ部１０９を格子状に並べて使用する。センサ部１０９と光源部１００とを接続する入射用光ファイバ１０８は、使用するセンサ部１０９の数と同数要するため、光源部１００内に、使用するセンサ部１０９の数と同数のコリメートレンズ１０４を設けて、各入射用光ファイバ１０８にレーザ光を導くことで各センサ部１０９にレーザ光を入射する。
　磁場計測装置１０００の動作の際に、光源１０１である半導体レーザの発振周波数はセンサ部１０９に備えたセルの中に入ったアルカリ金属の吸収線（Ｄ１線もしくはＤ２線）を含み、半導体レーザのスペクトル線幅が当該アルカリ金属の吸収線の線幅以下である必要がある。この半導体レーザの動作条件を踏まえて、半導体レーザとしては、レーザ素子の外部にレンズ、回折格子などの光学部品を設けた外部共振器で動作する外部共振器型半導体レーザ、またはレーザ素子内部に備えた共振器長調節構造で動作する分布帰還型半導体レーザもしくは分布反射型レーザを使用する。
　半導体レーザが上記の条件を満たす発振周波数で発振するように、レーザ素子の温度がサーミスタでモニタされ、その温度情報を基に光源用駆動回路１０５でレーザ素子近傍に備えたペルチェ素子を制御して常時レーザ素子が一定の温度になるように温度調節する。また、レーザ素子の温度制御だけでなく、光源用駆動回路１０５は、レーザ素子に流す注入電流値が一定になる制御も行う。外部共振器型レーザを使用する場合には、外部共振器を構成する光学部品の角度を圧電素子で変化させる制御を光源用駆動回路１０５で行う。レーザ素子の動作条件である温度、注入電流、外部共振器型レーザ使用時の圧電素子の制御は、レーザの発振周波数がアルカリ金属の吸収線を含み、シングルモード発振しているように設定する。この設定では、レーザの発振周波数がマルチモード発振するモードホップ領域に入らないように行う。
　スペクトルにアルカリ金属の吸収線を含み、シングルモード発振している光源１０１からのレーザ光は、戻り光を防ぐために設置した光アイソレータ１０２に通す。光アイソレータ１０２を使用することで、光源１０１から出力されたレーザ光が光路にある光学部品で一部反射される戻り光が光源１０１に入ることで生じるシングルモード発振阻害の防止や、レーザ光の光雑音増加の抑制を実現できる。光アイソレータ１０２を通過したレーザ光は、ＮＤフィルタ１０３で所望のレーザ光の光強度に調節する。ＮＤフィルタ１０３を通過したレーザ光１０６は、コリメートレンズ１０４に結合された入射用光ファイバ１０８を介してセンサ部１０９へ導かれる。
　センサ部１０９は、磁場計測時に環境磁場雑音を防ぐために、磁気シールド部１０７の内部で使用される。磁気シールド部１０７は、磁気シールド部１０７外の環境磁場が磁気シールド部１０７を通過して、磁気シールド部１０７の内部に設置したセンサ部１０９の妨害磁場となる影響をできるだけ小さくするために、パーマロイ（鉄とニッケルの合金）、スーパーマロイ（パーマロイにモリブデン、クロム、マンガンなどを添加した合金）、ミューメタル（パーマロイに銅、クロムなどを添加した合金）などの非常に高い透磁率をもつ材質の使用が好適である。磁気シールド部１０７の内部には、センサ部１０９で磁場を測定する測定対象１１３が入れられる。そのため、磁気シールド部の１０７のサイズは、測定対象１１３の大きさで決定する。例えば、測定対象がヒト（人間）であり、ヒトの心臓や脳からの自発的な磁場である生体磁場を計測する場合には、ヒトが入ることが可能な磁気シールドルームが磁気シールド部１０７となる。
　磁気シールド部１０７の内部には、センサ部１０９に静磁場を印加するためのコイル部１１０が配置され、コイル部１１０の内部にセンサ部１０９と測定対象１１３が配置される構成となっている。コイル部１１０の内部に測定対象１１３が入ることを考慮すると、コイル部１１０はヘルムホルツコイル型の静磁場発生コイルが実用的である。また、補正コイル１１２はセンサ部１０９の近傍に配置され、補正コイル１１２から出力される磁場の向きはコイル部１１０から出力される静磁場の向きと平行とする。図１中では、補正コイル１１２はコイル部１１０と同様にコイル形状がヘルムホルツコイル型であり、ヘルムホルツコイル型である補正コイル１１２内にセンサ部１０９が配置される構成とする。ただし、補正コイル１１２の形状は、ソレノイドコイル型のコイル形状であってもよい。その場合には、ソレノイドコイル型の補正コイル１１２の内部にセンサ部１０９が配置される構成とする。
　コイル部１１０に磁気シールド部１０７の外部に設けた電流源１１４から電流を流すことで、コイル部１１０から一定強度の静磁場を発生させる。これにより、センサ部１０９に静磁場が印加される。図２も参照し、センサ部１０９は、コリメートレンズ２、偏光子３、λ／４波長板４、セル５、ミラー６、集光レンズ７が非磁性材で被覆された構造になっている。センサ部１０９は、光源部１００内のコリメートレンズ１０４と入射用光ファイバ１０８で接続されている。また、センサ部１０９は、磁気シールド部１０７の外部に有する信号制御処理部１２０内の光検出器１１７と受光用光ファイバ１１９で接続されている。入射用光ファイバ１０８と受光用光ファイバ１１９は、それぞれ、センサ部１０９の固定部１で保持されている。この固定部１における各光ファイバの固定方法は、非磁性材のネジ止めによる各光ファイバとセンサ部１０９とが分離できる構成、もしくは、直接各光ファイバを固定部に埋め込み接着してセンサ部１０９と一体にする構成のいずれでも可能である。ここで使用する入射用光ファイバ１０８は光ファイバ内を通過するレーザ光の偏波面の安定性を考慮して、偏波保持光ファイバを使用することが好ましい。また、受光用光ファイバ１１９はセル５を通過したレーザ光を効率良く検出することを考慮すると、光ファイバのコア径が大きいマルチモード光ファイバの使用が好ましい。
　光源部１００内のコリメートレンズ１０４からのレーザ光は、入射用光ファイバ１０８を介してセンサ部１０９に導かれ、センサ部１０９内のコリメートレンズ２で平行光になり、偏光子３とλ／４波長板４で円偏光に変換され、セル５を通過する。セル５を通過したレーザ光はミラー６で反射し、当該反射したレーザ光は集光レンズ７を介して受光用光ファイバ１１９に導かれる。ここで、セル５中で、レーザ光の進行方向と静磁場印加方向との成す角度が４５度もしくは１３５度になるように、センサ部１０９内でのセル５はそのような幾何学的配置となっている。
　使用するセル５はガラス製であり、高真空で封じられていてセル５内部に高純度のアルカリ金属（セシウム、カリウム、ルビジウムなど）が封入されている。また、レーザ光と静磁場でスピン偏極するセル５内のアルカリ金属原子の緩和時間を延ばすことで磁場検出感度を改善するために、使用するセル５の内壁は炭化水素でコーティングされている。また、炭化水素でコーティングされていない場合は、希ガス（ヘリウム、ネオン、アルゴンなど）や非磁性ガス（窒素、水素など）をセル５内に同封して使用する。
　セル５を通過したレーザ光は受光用光ファイバ１１９を介して、磁気シールド部１０７の外部に配置された信号制御処理部１２０内の光検出器１１７で検出される。そして、光検出器１１７で最適なゲインかつ帯域で電圧信号に変換されて、磁気シールド部１０７の外部に設置された信号制御処理部１２０内のロックインアンプ１１８に入力信号として入力される。磁気シールド部１０７の外部に設けられた信号制御処理部１２０内の発振器１１６から、センサ部１０９に印加した静磁場強度（Ｂ０）と、センサ部１０９内のセル５中に含まれるアルカリ金属の磁気角運動量比（γ）で決定する磁気共鳴周波数（ω＝γＢ０）が含まれる範囲の周波数を掃引するように、センサ部１０９に設けたＲＦ（Radio Frequency：高周波）コイル１１１に発振器１１６から電気信号を流すことで、ＲＦコイル１１１からＲＦ磁場を発生させる。ここで、ＲＦ磁場の印加方向と、静磁場印加方向とは直交した配置となっている。なお、ＲＦコイル１１１はヘルムホルツコイル型のコイル形状となっており、ヘルムホルツコイル型のＲＦコイル１１１内にセンサ部１０９が収まった構造（つまり、ヘルムホルツコイル型のＲＦコイル１１１における二つのコイルの間にセンサ部１０９が配置された構造）となっている。
　発振器１１６から出力される参照信号は、ロックインアンプ１１８に入力される。図３、図４も参照し、ロックインアンプ１１８の位相を調節することで、ロックインアンプ１１８の出力から参照信号に対して９０度位相がシフトした磁気共鳴信号１１１１（ローレンツ曲線に類似した信号）（図３）と、参照信号に同期した当該磁気共鳴信号を一次微分した形状を持つ分散型（極大値と極小値を持つ）の信号２２２２（図４）が出力信号として得られる。なお、図３、図４ともに、横軸はＲＦ磁場の変調周波数（Ｈｚ）で、縦軸は電圧信号（Ａｒｂ．Ｕｎｉｔ（任意単位））である。図４に示す分散型の信号２２２２において、磁気共鳴周波数を中心とする傾きの直線性を確保する領域（極大値と極小値の間隔の７０％の範囲）を補正コイル１１２の制御範囲とする。分散型の信号２２２２が制御回路１１５（制御部）に入力されることで、ゲインと帯域が最適に調節され、制御回路１１５の出力が補正信号として磁気シールド部１０７内に備えた補正コイル１１２に入力される。
　補正コイル１１２から発生した磁場は、センサ部１０９に入る測定対象１１３からの磁場をキャンセルする（打ち消す）。これにより、センサ部１０９に入る磁場は実質的に常にコイル部１１０による静磁場だけとなる制御を行うことで、センサ部１０９に必要なＲＦコイル１１１からのＲＦ磁場の周波数は固定で動作することが可能となる。この固定となるＲＦ磁場の周波数は、上記の静磁場強度と磁気角運動量比で決定する磁気共鳴周波数に相当する。
　本実施形態の磁場計測装置１０００におけるセンサ部１０９内の構成配置は、セル５中で、レーザ光の進行方向と静磁場印加方向との成す角度が４５度もしくは１３５度になることを満たせば、図２以外の構成であってもよい。その際に、センサ部１０９内のセル５が測定対象１１３との距離が可能な限り近くなるように、配置構成を行うことが好ましい。また、セル５を通過したレーザ光の検出は、受光用光ファイバ１１９を使用せずに、セル５近傍に設置した光学検出素子（フォトダイオード）で行ってもよい。フォトダイオード使用時は、フォトダイオードからの信号を最適なゲインと帯域で処理するトランスインピーダンスアンプを磁気シールド部１０７の外部に設置することが好ましい。また、フォトダイオードとトランスインピーダンスアンプとを接続するケーブルは外来の電磁雑音を防ぐために、ツイストペアされたシールド線が好ましい。
　このように、第１実施形態の磁場計測装置１０００によれば、複数のセル５（センサ部１０９）を用いて測定対象１１３からの磁場を多チャンネル計測する際でも、各々のセル５に印加するＲＦ磁場の周波数は同じでよいので、ＲＦ磁場の干渉を防ぐことができる。また、光源部１００、磁気シールド部１０７、コイル部１１０が１つずつでよいので、低コストかつ低消費電力を実現することができる。
（第２実施形態）
　以下、本発明の第２実施形態を、図５に沿って説明する。
　図５は、本発明の第２実施形態の磁場計測装置１０００ａの概要構成を示す。図５の磁場計測装置１０００ａの各構成について、図１の磁場計測装置１０００の構成と同様の構成については、同様の符号を付し、詳細な説明を省略する。例えば、光源１０１の動作、センサ部１０９の構成、レーザ光のセンサ部１０９への導入導出、センサ部１０９から検出したレーザ光の信号処理については、第１実施形態と同様である。
　第２実施形態では、第１実施形態（図１）と比較して、補正コイル１１２が無い点と、信号制御処理部１２０内に加算器２０１を有する点と、コイル部１１０の動作とが、異なる。第１実施形態で示したロックインアンプ１１８からの出力信号である分散型の信号２２２２（図４）を制御回路１１５で最適なゲインと帯域に調節した補正信号とする点は、第１実施形態と同様である。
　第２実施形態では、当該補正信号と電流源１１４の出力が加算器２０１に入力され、加算器２０１からの出力信号がコイル部１１０に入力される。これにより、センサ部１０９に入る測定対象１１３からの磁場を常時キャンセルし、センサ部１０９に実質的にコイル部１１０による本来の静磁場（第１実施形態の静磁場と同じ強さの静磁場）のみが印加された状態を保つ。これにより、第１実施形態と同様に、センサ部１０９に入る磁場は実質的に常にコイル部１１０による本来の静磁場だけとなる制御を行うことで、センサ部１０９に必要なＲＦコイル１１１からのＲＦ磁場の周波数は固定で動作することが可能となる。
　このように、第２実施形態の磁場計測装置１０００ａによれば、補正コイル１１２無しでも、第１実施形態の磁場計測装置１０００と同様の作用効果を実現することができ、さらなる低コスト化を図ることができる。
（第３実施形態）
　以下、本発明の第３実施形態を、図６に沿って説明する。
　図６は、本発明の第３実施形態の磁場計測装置１０００ｂの概要構成を示す。図６の磁場計測装置１０００ｂの各構成について、図１の磁場計測装置１０００の構成と同様の構成については、同様の符号を付し、詳細な説明を省略する。例えば、光源１０１の動作、レーザ光のセンサ部１０９ｂへの導入導出、センサ部１０９ｂから検出したレーザ光の信号処理については、第１実施形態と同様である。
　第３実施形態では、第１実施形態（図１）と比較して、光源部１００ｂに光変調器３０１と光変調器用駆動回路３０２を有する点と、センサ部１０９ｂの近傍にＲＦコイル１１１を備えていない点と、センサ部１０９ｂ内のセルを通過するレーザ光と当該セルに印加する静磁場方向に関する幾何学的配置と、磁場計測信号を検出するための動作とが、異なる。光源１０１のレーザ発振、および、光源用駆動回路１０５の制御動作は第１実施形態と同様である。光源１０１からのレーザ光は、光アイソレータ１０２を通過後、光変調器３０１に入る。光変調器３０１を通過したレーザ光は、第１実施形態と同様に、ＮＤフィルタ１０３とコリメートレンズ１０４を通過して入射用光ファイバ１０８に入る。
　入射用光ファイバ１０８から導かれた強度変調されたレーザ光は、センサ部１０９ｂに入る。図７（図２と同様の構成には同様の符号）も参照し、センサ部１０９ｂは、コリメートレンズ２、偏光子３、λ／４波長板４、ミラー８、セル５、ミラー６、集光レンズ７が非磁性材で被覆された構造になっている。センサ部１０９ｂは、光源部１００ｂ内のコリメートレンズ１０４と入射用光ファイバ１０８で接続されている。また、センサ部１０９ｂは、磁気シールド部１０７の外部に配置された信号制御処理部１２０内の光検出器１１７と受光用光ファイバ１１９で接続されている。ここで使用する入射用光ファイバ１０８は第１実施形態と同様に、光ファイバ内を通過するレーザ光の偏波面の安定性を考慮して、偏波保持光ファイバを使用することが好ましい。また、受光用光ファイバ１１９も第１実施形態と同様に、セル５を通過したレーザ光を効率良く検出することを考慮すると、光ファイバのコア径が大きいマルチモード光ファイバの使用が好ましい。
　光源部１００ｂ内のコリメートレンズ１０４からのレーザ光は、入射用光ファイバ１０８を介してセンサ部１０９ｂに導かれ、センサ部１０９ｂ内のコリメートレンズ２で平行光になり、偏光子３とλ／４波長板４で円偏光に変換され、ミラー８で反射されてセル５を通過する。セル５を通過したレーザ光はミラー６で反射し、当該反射したレーザ光を集光レンズ７で受光用光ファイバ１１９に導く。ここで、セル５中で、レーザ光の進行方向と静磁場印加方向とが直交するように、センサ部１０９ｂ内でのセル５はそのような幾何学的配置となっている。
　そして、センサ部１０９ｂ内のセルを通過したレーザ光は、第１実施形態と同様に受光用光ファイバ１１９を介して磁気シールド部１０７の外部に設けられた信号制御処理部１２０ｂ内の光検出器１１７に導かれる。このとき、第１実施形態と同様に、磁気シールド部１０７の外部に設けた信号制御処理部１２０ｂ内の電流源１１４からの電流がコイル部１１０に入力され、センサ部１０９ｂにコイル部１１０による静磁場が印加されている。
　光変調器３０１に接続した光変調器用駆動回路３０２に、信号制御処理部１２０ｂ内の発振器１１６からの信号を入力する際に、第１実施形態と同様に磁気共鳴周波数が入るように、信号制御処理部１２０ｂは、発振器１１６からの発振周波数を掃引して出力する。これにより、第１実施形態と同様に、ロックインアンプ１１８の入力信号として光検出器１１７の出力が入力され、発振器１１６からの出力が参照信号としてロックインアンプ１１８に入力される。これによって、図８、図９も参照し、第１実施形態と同様に、ロックインアンプ１１８の位相を調節することでロックインアンプ１１８の出力信号から参照信号に対して９０度位相がシフトした磁気共鳴信号３３３３（ローレンツ曲線に類似した信号）（図８）と、参照信号に同期した当該磁気共鳴信号を一次微分した形状を持つ分散型（極大値と極小値を持つ）の信号４４４４（図９）の信号が得られる。
　この分散型の信号４４４４において、磁気共鳴周波数を中心とする傾きの直線性を確保する領域（極大値と極小値の間隔の７０％の範囲）を補正コイル１１２の制御範囲とする。分散型の信号４４４４が制御回路１１５に入力されることで、ゲインと帯域が最適に調節され、制御回路１１５の出力が補正信号として磁気シールド部１０７内に備えた補正コイル１１２に入力される。
　補正コイル１１２からの磁場によって、第１実施形態と同様にセンサ部１０９ｂに入る磁場が実質的にコイル部１１０からの静磁場のみである状態を保つ制御を行うことで、光変調器用駆動回路３０２に入力する変調信号を常時一定にすることが可能となる。
　磁場計測装置１０００ｂにおけるセンサ部１０９ｂ内の構成配置は、セル５中で、レーザ光の進行方向と静磁場印加方向とが直交することを満たせば、図７以外の構成であってもよい。その際に、センサ部１０９ｂ内のセル５が測定対象１１３との距離が可能な限り近くなるように、配置構成を行うことが好ましい。また、セル５を通過したレーザ光の検出は、受光用光ファイバ１１９を使用せずに、セル５近傍に設置した光学検出素子（フォトダイオード）で行ってもよい。フォトダイオード使用時は、フォトダイオードからの信号を最適なゲインと帯域で処理するトランスインピーダンスアンプを磁気シールド部１０７の外部に設置することが好ましい。また、フォトダイオードとトランスインピーダンスアンプとを接続するケーブルは外来の電磁雑音を防ぐために、ツイストペアになったシールド線が好ましい。
　このように、第３実施形態の磁場計測装置１０００ｂによれば、複数のセル５（センサ部１０９）を用いて測定対象１１３からの磁場を多チャンネル計測する際でも、光変調器用駆動回路３０２に入力する変調信号を常時一定にすることができるので、光源１０１が１台で済み、ＲＦ磁場の干渉を防ぐとともに、低コストかつ低消費電力を実現することができる。
（第４実施形態）
　以下、本発明の第４実施形態を、図１０に沿って説明する。
　図１０は、本発明の第４実施形態の磁場計測装置１０００ｃの概要構成を示す。図１０の磁場計測装置１０００ｃの各構成について、図６の第３実施形態の磁場計測装置１０００ｂの構成と同様の構成については、同様の符号を付し、詳細な説明を省略する。例えば、光源１０１の動作、レーザ光のセンサ部１０９ｂへの導入導出、センサ部１０９ｂから検出したレーザ光の信号処理については、第３実施形態と同様である。
　第４実施形態では、第３実施形態と比較して、補正コイル１１２が無い点と、信号制御処理部１２０ｃ内に加算器４０１を有する点と、コイル部１１０の動作とが、異なる。
　第３実施形態で示したロックインアンプ１１８からの出力信号である分散型の信号４４４４（図９）を、補正信号に使用する点は同様である。当該補正信号と電流源１１４の出力が加算器４０１に入力され、加算器４０１からの出力信号がコイル部１１０に入力される。これにより、センサ部１０９ｂに入る測定対象１１３からの磁場を常時キャンセルし、センサ部１０９ｂに実質的にコイル部１１０からの本来の静磁場のみが印加された状態を保つ。これにより、第３実施形態と同様に、センサ部１０９ｂに入る磁場は実質的に常にコイル部１１０からの本来の静磁場だけとなる制御を行うことで、光変調器用駆動回路３０２に必要な変調信号の周波数を固定で動作することが可能となる。
　このように、第４実施形態の磁場計測装置１０００ｃによれば、補正コイル１１２無しでも、第３実施形態の磁場計測装置１０００ｂと同様の作用効果を実現することができ、さらなる低コスト化を図ることができる。
（第５実施形態）
　以下、本発明の第５実施形態を、図１１に沿って説明する。
　図１１は、本発明の第５実施形態の磁場計測装置の概要構成を示す。図１１の磁場計測装置１０００ｄの各構成について、図１の磁場計測装置１０００の構成と同様の構成については、同様の符号を付し、詳細な説明を省略する。例えば、光源１０１の動作、レーザ光のセンサ部１０９ｂへの導入導出、センサ部１０９ｂから検出したレーザ光の信号処理については、第１実施形態と同様である。また、センサ部１０９ｂの構成は、第３実施形態（図６、図７）と同様である。
　第５実施形態では、第１実施形態と比較して、光源用駆動回路１０５に発振器１１６から変調信号を入力して制御する点と、センサ部１０９ｂにＲＦコイル１１１を備えていない点とが、異なる。発振器１１６からの変調信号を光源用駆動回路１０５に入力することで、光源１０１のレーザ光が周波数変調されて出力される。その際に、変調信号によって光源１０１からのレーザ光がモードホップしないように、当該変調信号の大きさを設定する。それ以外に関する光源１０１の動作については、第１実施形態と同様である。
　第１実施形態と同様に、磁気シールド部１０７の外部に設けた電流源１１４からの電流をコイル部１１０に入力し、センサ部１０９ｂに静磁場が印加されている。発振器１１６からの変調信号を光源用駆動回路１０５に入力する際に、第１実施形態と同様に磁気共鳴周波数が入るように、発振器１１６からの変調信号の周波数を掃引して出力する。これにより、第１実施形態と同様に、ロックインアンプ１１８の入力信号として光検出器１１７の出力を入力し、発振器１１６からの出力を参照信号としてロックインアンプ１１８に入力する。
　これによって、図１２、図１３も参照し、第１実施形態もしくは第３実施形態と同様に、ロックインアンプ１１８の位相を調節することでロックインアンプ１１８の出力信号から参照信号に対して９０度位相がシフトした磁気共鳴信号５５５５（ローレンツ曲線に類似した信号）（図１２）と、参照信号に同期した当該磁気共鳴信号を一次微分した形状を持つ分散型（極大値と極小値を持つ）の信号６６６６（図１３）の信号が得られる。
　この分散型の信号６６６６（図１３）において、磁気共鳴周波数を中心とする傾きの直線性を確保する領域（極大値と極小値の間隔の７０％の範囲）を補正コイル１１２の制御範囲とする。分散型の信号６６６６が制御回路１１５に入力されることで、ゲインと帯域が最適に調節され、制御回路１１５の出力が補正信号として磁気シールド部１０７内に備えた補正コイル１１２に入力される。
　補正コイル１１２からの磁場によって、第１実施形態と同様にセンサ部１０９ｂに入る磁場がコイル部１１０からの静磁場のみである状態を保つ制御を行うことで、光源用駆動回路１０５に入力する変調信号を常時一定にすることが可能となる。
　このように、第５実施形態の磁場計測装置１０００ｄによれば、複数のセル５（センサ部１０９）を用いて測定対象１１３からの磁場を多チャンネル計測する際でも、光源用駆動回路１０５に入力する変調信号は常時一定なので、ＲＦ磁場の干渉を防ぐことができる。また、光源部１００、磁気シールド部１０７、コイル部１１０が１つずつでよいので、低コストかつ低消費電力を実現することができる。
（第６実施形態）
　以下、本発明の第６実施形態を、図１４に沿って説明する。
　図１４は、本発明の第６実施形態の磁場計測装置の概要構成を示す。図１４の磁場計測装置１０００ｅの各構成について、図１１の第５実施形態の磁場計測装置１０００ｄの構成と同様の構成については、同様の符号を付し、詳細な説明を省略する。例えば、光源１０１の動作、レーザ光のセンサ部１０９ｂへの導入導出、センサ部１０９ｂから検出したレーザ光の信号処理については、第５実施形態と同様である。
　第６実施形態では、第５実施形態と比較して、補正コイル１１２が無い点と、信号制御処理部１２０ｅ内に加算器６０１を有する点と、コイル部１１０の動作とが、異なる。
　第５実施形態で示したロックインアンプ１１８からの出力信号である分散型の信号６６６６（図１３）を制御回路１１５で最適なゲインと帯域に調節した補正信号とする点は第５実施形態と同様である。当該補正信号と電流源１１４の出力が加算器６０１に入力され、加算器６０１からの出力信号がコイル部１１０に入力される。これにより、センサ部１０９ｂに入る測定対象１１３からの磁場を常時キャンセルし、センサ部１０９ｂに実質的にコイル部１１０からの本来の静磁場のみが印加された状態を保つ。これにより、第５実施形態と同様に、センサ部１０９ｂに実質的に入る磁場は常にコイル部１１０からの本来の静磁場だけとなる制御を行うことで、光源用駆動回路１０５に必要な発振器１１６からの変調信号の周波数を固定で動作することが可能となる。
　このように、第６実施形態の磁場計測装置１０００ｅによれば、補正コイル１１２無しでも、第５実施形態の磁場計測装置１０００ｄと同様の作用効果を実現することができ、さらなる低コスト化を図ることができる。
１…固定部
２…コリメートレンズ
３…偏光子
４…λ／４波長板
５…セル
６…ミラー
７…集光レンズ
８…ミラー
１００…光源部
１０１…光源
１０２…光アイソレータ
１０３…ＮＤフィルタ
１０４…コリメートレンズ
１０５…光源用駆動回路
１０６…レーザ光
１０７…磁気シールド部
１０８…入射用光ファイバ
１０９…センサ部
１１０…コイル部
１１１…ＲＦコイル
１１２…補正コイル
１１３…測定対象
１１４…電流源
１１５…制御回路（制御部）
１１６…発振器
１１７…光検出器
１１８…ロックインアンプ
１１９…受光用光ファイバ
１２０…信号制御処理部
２０１，４０１，６０１…加算器
３０１…光変調器
３０２…光変調器用駆動回路
１０００…磁場計測装置

Claims (6)

  1. 　複数のセルを用いて測定対象からの磁場を計測する磁場計測装置であって、
    　前記複数のセルごとに設けられ、アルカリ金属が封入されたガラス製の前記セルを有し、スピン偏極したアルカリ金属の磁気光学特性を利用して磁場を検出するセンサ部と、
    　前記複数のセルに共通で用いられる、前記センサ部に静磁場を印加する静磁場発生コイルと、
    　前記複数のセルごとに設けられ、前記センサ部にＲＦ磁場を印加するＲＦコイルと、
    　前記複数のセルごとに設けられ、前記センサ部に印加する静磁場方向と平行方向に磁場を出力する補正コイルと、
    　前記複数のセルごとに設けられ、前記センサ部で得られる磁気共鳴信号の磁気共鳴周波数が常時一定になるように前記補正コイルから磁場を出力することで、前記センサ部に入る前記測定対象からの磁場をキャンセルする制御を行う制御部と、
    　を備えることを特徴とする磁場計測装置。
  2. 　前記補正コイルを備えず、
    　前記静磁場発生コイルに入力する電流と、前記補正コイルに入力する信号とを加算するための加算器を備え、
    　前記静磁場発生コイルは、前記加算器からの出力により制御される
    　ことを特徴とする請求項１に記載の磁場計測装置。
  3. 　複数のセルを用いて測定対象からの磁場を計測する磁場計測装置であって、
    　前記複数のセルごとに設けられ、アルカリ金属が封入されたガラス製の前記セルを有し、スピン偏極したアルカリ金属の磁気光学特性を利用して磁場を検出するセンサ部と、
    　前記複数のセルに共通で用いられる、前記センサ部に静磁場を印加する静磁場発生コイルと、
    　前記複数のセルごとに設けられ、前記センサ部に入射する光を強度変調するための光変調器と、
    　前記複数のセルごとに設けられ、前記センサ部に印加する静磁場方向と平行方向に磁場を出力する補正コイルと、
    　前記複数のセルごとに設けられ、前記センサ部で得られる磁気共鳴信号の磁気共鳴周波数が常時一定になるように前記補正コイルから磁場を出力することで、前記センサ部に入る前記測定対象からの磁場をキャンセルする制御を行う制御部と、
    　を備えることを特徴とする磁場計測装置。
  4. 　前記補正コイルを備えず、
    　前記静磁場発生コイルに入力する電流と、前記補正コイルに入力する信号とを加算するための加算器を備え、
    　前記静磁場発生コイルは、前記加算器からの出力により制御される
    　ことを特徴とする請求項３に記載の磁場計測装置。
  5. 　複数のセルを用いて測定対象からの磁場を計測する磁場計測装置であって、
    　前記複数のセルごとに設けられ、アルカリ金属が封入されたガラス製の前記セルを有し、スピン偏極したアルカリ金属の磁気光学特性を利用して磁場を検出するセンサ部と、
    　前記複数のセルに共通で用いられる、前記センサ部に静磁場を印加する静磁場発生コイルと、
    　前記複数のセルごとに設けられ、前記センサ部に入射する光を周波数変調するための光源の注入電流の変調器と、
    　前記複数のセルごとに設けられ、前記センサ部に印加する静磁場方向と平行方向に磁場を出力する補正コイルと、
    　前記複数のセルごとに設けられ、前記センサ部で得られる磁気共鳴信号の磁気共鳴周波数が常時一定になるように前記補正コイルから磁場を出力することで、前記センサ部に入る前記測定対象からの磁場をキャンセルする制御を行う制御部と、
    　を備えることを特徴とする磁場計測装置。
  6. 　前記補正コイルを備えず、
    　前記静磁場発生コイルに入力する電流と、前記補正コイルに入力する信号とを加算するための加算器を備え、
    　前記静磁場発生コイルは、前記加算器からの出力によって制御される
    　ことを特徴とする請求項５に記載の磁場計測装置。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010085134A (ja) * 2008-09-30 2010-04-15 Hitachi High-Technologies Corp 磁場計測装置
JP2011242324A (ja) * 2010-05-20 2011-12-01 Seiko Epson Corp セルユニット及び磁場測定装置
JP2012159464A (ja) * 2011-02-02 2012-08-23 Seiko Epson Corp 磁場計測装置
JP2013217690A (ja) * 2012-04-05 2013-10-24 Seiko Epson Corp 磁場補正装置及び磁場測定装置
JP2013238586A (ja) * 2012-04-18 2013-11-28 Canon Inc 光ポンピング磁力計

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010085134A (ja) * 2008-09-30 2010-04-15 Hitachi High-Technologies Corp 磁場計測装置
JP2011242324A (ja) * 2010-05-20 2011-12-01 Seiko Epson Corp セルユニット及び磁場測定装置
JP2012159464A (ja) * 2011-02-02 2012-08-23 Seiko Epson Corp 磁場計測装置
JP2013217690A (ja) * 2012-04-05 2013-10-24 Seiko Epson Corp 磁場補正装置及び磁場測定装置
JP2013238586A (ja) * 2012-04-18 2013-11-28 Canon Inc 光ポンピング磁力計

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