JP2012159351A - 磁場測定装置およびセル - Google Patents

Abstract

【課題】セルの温度制御を行わなくても光の照射される領域に原子が析出することを抑制する。
【解決手段】磁場測定装置は、光により励起されると磁場に応じて直線偏光の偏光面を回転させる原子を内部に封入し、当該原子に照射される前記直線偏光を透過させるセルと、前記セルを透過する前記直線偏光の偏光面の回転角を計測する計測部とを備える。このセルは、前記内部に面した壁面のうち前記直線偏光が透過する第１領域を含む第１部材と、前記内部に面した壁面のうち外部までの熱抵抗が前記第１領域よりも低い第２領域を含む第２部材とを有する。
【選択図】図４

Description

本発明は、磁場を測定する技術に関する。

光ポンピングを利用した磁気センサーが、ＭＲＩ（magnetic resonance imaging：磁気共鳴画像法）装置などに用いられている。この磁気センサーにおいては、円偏光成分を有するポンプ光と直線偏光成分を有するプローブ光とが交差するように（望ましくは、直交するように）セルに照射され、さらに、これらの光の照射方向に対して直交する方向の磁場が印加される（例えば、特許文献１参照）。

ポンプ光とプローブ光が照射されるセルには、アルカリ金属などの原子が気体の状態で封入されている。この原子は、ポンプ光により励起されると外部から印加された磁場に応じてプローブ光に含まれる直線偏光の偏光面を回転させる。磁気センサーは、このセルを透過したプローブ光の偏光面の回転角を計測することで、磁場を測定する。

ところで、磁場の測定に先駆けて、上述した原子が気体の状態を保つようにセルが加熱されるが、測定の最中や、測定が終了した後に、セルの温度制御がなされない期間があるために、セル内の原子が露点以下に冷やされて壁面等に析出（結露）することがある。このとき、セルの壁面のうち、磁場測定のための光（ポンプ光やプローブ光）が照射される領域に原子が析出すると、析出したその原子が光を吸収して測定の妨げとなる。このような領域への原子の析出を低減させるために、例えば、特許文献２は、容器の窓部以外の部分（特に窓部近傍）に、容器内部に向かって凹部を有する複数の突起部を設けるとともに、容器を加熱するヒーターを設けることを開示する。特許文献２に記載の技術は、突起部を冷却するとともにヒーターによって容器の窓部を加熱することで、その突起部にアルカリ金属を集める。

特開２００９−１４７０８号公報 特開２０１０−２０５８７５号公報

本発明は、セルの温度制御を行わなくても、光の照射される領域に原子が析出することを抑制することを目的とする。

本発明は、光により励起されると磁場に応じて直線偏光の偏光面を回転させる原子を内部に封入し、当該原子に照射される前記直線偏光を透過させるセルと、前記セルを透過する前記直線偏光の偏光面の回転角を計測する計測部とを備え、前記セルは、前記内部に面した壁面のうち前記直線偏光が透過する第１領域を含む第１部材と、前記内部に面した壁面のうち外部までの熱抵抗が前記第１領域よりも低い第２領域を含む第２部材とを有することを特徴とする磁場測定装置を提供する。この構成によれば、セルの温度制御を行わなくても、光の照射される領域に原子が析出することを抑制することができる。

上記磁場測定装置において、前記セルは、前記内部に面した壁面を含む内部セルと、当該内部セルの外表面のうち、前記第２領域よりも前記第１領域に近い部分を覆う層とを備え、前記層の熱容量は、前記第２部材の熱容量よりも大きいものにするとよい。この構成によれば、光の透過率に関わらず種々の材質をこの層に採用することができる。

また、上記磁場測定装置において、前記原子を励起させる光である第１の光を、前記セルに第１の方向に照射する第１の照射部と、前記第１の照射部により前記第１の光が照射されるセルに、前記直線偏光を含む光である第２の光を前記第１の光に交差させる方向である第２の方向に照射する第２の照射部とを備え、前記計測部は、前記第２の照射部により照射される第２の光のうち、前記セルを透過する成分の偏光面の回転角を計測するようにしてもよい。この構成によれば、第１の光と第２の光とが干渉してしまうことを防止することができる。

また、上記磁場測定装置において、前記層には、前記内部セルのうち、前記光が照射される第１領域に対応する部分に、前記光を透過させる孔が設けられていてもよい。
また、上記磁場測定装置において、前記第１領域から外部までの厚みは、前記第２領域から外部までの厚みに比べて厚いものであってもよい。

また、本発明は、内部に面した壁面のうち直線偏光が透過する第１領域を含む第１部材と、前記内部に面した壁面のうち外部までの熱抵抗が前記第１領域よりも低い第２領域を含む第２部材とを備え、光により励起されると磁場に応じて前記直線偏光の偏光面を回転させる原子を前記内部に封入し、前記第１領域を介して前記原子に照射される前記直線偏光を透過させることを特徴とするセルを提供する。この構成によれば、セルの温度制御を行わなくても、光の照射される領域に原子が析出することを抑制することができる。

また、本発明は、内部に面した壁面のうち直線偏光が透過する第１領域を含む第１部材と、外部からの加熱を停止させた場合に前記第１部材より速く冷却される第２部材とを備え、光により励起されると磁場に応じて前記直線偏光の偏光面を回転させる原子を前記内部に封入し、前記第１領域を介して前記原子に照射される前記直線偏光を透過させることを特徴とするセルを提供する。この構成によれば、セルの温度制御を行わなくても、光の照射される領域に原子が析出することを抑制することができる。

磁場測定装置の構成を示す図である。 セルの構成を示す斜視図である。 被覆層によってセルが覆われた様子を示す図である。 図３における矢視IV−IVからセルおよび被覆層を見た断面図である。 図３における矢視V−Vからセルおよび被覆層を見た断面図である。 変形例におけるセルをｙｚ平面に平行な平面で切り取った断面図である。 変形例におけるセルおよび被覆層の構成を示す斜視図および断面図である。

１．実施形態
１−１．構成
図１は、磁場測定装置９の構成を示す図である。磁場測定装置９は、例えば心磁（心臓からの磁気）や脳磁（脳からの磁気）などの生体から発生する微弱な磁場の測定に用いられる。磁場測定装置９は、セル１と、被覆層２と、ポンプ光照射部３と、プローブ光照射部４と、プローブ光計測部５と、加熱部７とを備える。

磁場測定装置９の各構成の配置を説明するため、各構成が配置される空間をｘｙｚ右手系座標空間として表す。図１に示す座標記号のうち、内側が白い円の中に黒い円を描いた記号は、紙面奥側から手前側に向かう矢印を表している。また、後述する図４に示す座標記号のうち、内側が白い円の中に交差する２本の線分を描いた記号は、紙面手前側から奥側に向かう矢印を表している。空間においてｘ成分が増加する方向を＋ｘ方向といい、ｘ成分が減少する方向を−ｘ方向という。同様に、ｙ、ｚ成分についても、＋ｙ方向、−ｙ方向、＋ｚ方向、−ｚ方向を定義する。

図１に示すように、セル１は被覆層２に覆われており、セル１の−ｘ方向には、ポンプ光照射部３（第１の照射部の一例）が設置される。ポンプ光照射部３は円偏光成分を有するポンプ光（第１の光の一例）を、＋ｘ方向に平行な矢印Ｄ１方向に沿ってセル１に照射する。

プローブ光照射部４（第２の照射部の一例）は、セル１の−ｙ方向に設置されており、直線偏光成分を有するプローブ光（第２の光の一例）を、＋ｙ方向に平行な矢印Ｄ２方向に沿ってセル１に照射する。プローブ光計測部５は、セル１の＋ｙ方向に設置される。プローブ光計測部５は、プローブ光照射部４から矢印Ｄ２方向に沿って照射され、セル１を透過したプローブ光を受ける。磁場測定装置９は、測定対象の磁場の中にセル１が位置するように配置される。具体的には、磁場測定装置９は、セル１から見て−ｚ方向に測定対象が位置するように配置される。

図２は、セル１の構成を示す斜視図である。セル１は、中空の立方体の一面から末端が閉ざされた管が延びた形状をしており、ガラス等の光を透過する材料で形成される。セル１の上述した中空の立方体は、外部と内部とを仕切り、光を透過する少なくとも４枚の部材を有している。この光を透過する４枚の部材とは、セル１の＋ｘ方向、−ｘ方向、＋ｙ方向、および−ｙ方向に面した各部材であり、−ｘ方向の部材を壁面１１ａ（図２において図示せず）と、＋ｘ方向の部材を壁面１１ｂという。また、セル１の部材のうち、−ｙ方向の部材を壁面１２ａと、＋ｙ方向の部材を壁面１２ｂ（図２において図示せず）という。また、セル１を構成する部材のうちポンプ光およびプローブ光が照射されない＋ｚ方向の部材を壁面１３ｂといい、−ｚ方向の部材を壁面１３ａという（図２において図示せず）。そして、壁面１３ｂから＋ｚ方向に延びてさらに−ｘ方向に曲がる、末端の閉塞された筒状の部材を筒状部１４という。なお、セル１の形状は、他の立体形状であってもよい。

セル１の内部には、例えばアルカリ金属の原子が気体の状態（すなわちガス状態）で封入される。このアルカリ金属は、例えばリチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、ルビジウム（Ｒｂ）、セシウム（Ｃｓ）、フランシウム（Ｆｒ）である。セル１内の原子は、円偏光により励起されて原子の外殻電子のスピンが偏極される。なお、セル１の内部には、典型的には単一種類のアルカリ金属の原子が封入されるが、複数種類のアルカリ金属の原子が含まれていてもよい。また、セル１内の原子は、常時気体の状態である必要はなく、磁場の測定を行うときに気体の状態であればよい。さらに、セル１の内部には、セル１の壁との衝突等によるアルカリ金属の原子の緩和を穏やかにするために、ヘリウム（Ｈｅ）、窒素（Ｎ）などが緩衝ガスとして含まれていてもよい。

加熱部７は、例えば電熱ヒーターであり、セル１と壁面１３ａで接触し、その接触面を介してセル１の内部に封入された気体を加熱する。

被覆層２は、＋ｚ方向および−ｚ方向にそれぞれ正方形の開口部を有する四角柱状の部材であり、セル１を−ｚ方向に移動させてその開口部に嵌め込むことで、壁面１１ａ、壁面１１ｂ、壁面１２ａ、および壁面１２ｂに接し、これらをそれぞれ外側から覆う。図３は、被覆層２によってセル１が覆われた様子を示す図である。被覆層２には、ポンプ光を透過させるための孔２１ａ（図２において図示せず）および孔２１ｂと、プローブ光を透過させるための孔２２ａおよび孔２２ｂ（図２において図示せず）が設けられている。

図４は、図３における矢視IV−IVからセル１および被覆層２を見た断面図である。そして、図５は、図３における矢視V−Vからセル１および被覆層２を見た断面図である。これらに示すように、セル１の壁面は厚さがＬ１であるのに対して、被覆層２の厚さはＬ１よりも厚いＬ２である。そして、孔２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂの開口面積は、被覆層２に覆われていない壁面１３ａ，１３ｂおよび筒状部１４が外気に接する面積に比べて小さい。

被覆層２は、材質として例えば炭化ケイ素などを含んでおり、セル１内に封入された原子をガス状態にするために加熱部７が壁面１３ａからセル１を加熱するときに、セル１とともに加熱される。被覆層２は、例えばセル１を構成する部位のうちポンプ光およびプローブ光が照射されない＋ｚ方向の壁面（壁面１３ｂという）または−ｚ方向の壁面（壁面１３ａという、図２において図示せず）、ならびに壁面１３ｂから延びた、末端の閉塞された筒状の部位（筒状部１４という）に比べて大きい熱容量を有する。

ポンプ光照射部３は、光源と、半波長板と、偏光ビームスプリッターと、四分の一波長板とを備える。光源は、レーザー光を図１に示す矢印Ｄ１方向に照射する。半波長板は、光源から照射された光の偏光面を回転させる。偏向ビームスプリッターは、半波長板を透過した光のｐ偏光成分（入射面に対して平行な成分）を透過させ、ｓ偏光成分（入射面に対して垂直な成分）を反射させる。このｓ偏光成分は、例えばレーザー光の出力のモニタリングに用いられてもよいし、光を吸収する部材により吸収されてもよい。四分の一波長板は、偏向ビームスプリッターを透過した光を円偏光に変化させる。これにより、四分の一波長板を透過した光は、円偏光成分を有するポンプ光となる。

プローブ光照射部４は、光源と、半波長板と、偏向ビームスプリッターと、偏光板とを備える。光源は、レーザー光を図１に示す矢印Ｄ２方向に照射する。半波長板は、光源から照射された光の偏光面を回転させる。偏向ビームスプリッターは、半波長板を透過した光のｐ偏光成分を透過させ、ｓ偏光成分を反射させる。偏光板は、偏向ビームスプリッターを透過した光のうち特定方向に偏光した光だけを透過させる。これにより、偏光板を透過した光は、直線偏光成分を有するプローブ光となる。なお、ポンプ光とプローブ光とは、互いに直交する関係であることが好ましいが、交差する関係であれば完全に直交しなくてもよい。

プローブ光計測部５は、プローブ光照射部４から照射されセル１を透過したプローブ光を検出する。プローブ光計測部５は、ウォラストンプリズムと、光センサーと、Ａ／Ｄ変換器と、メモリーと、演算部とを備える。ウォラストンプリズムは、セルを通過したプローブ光のｐ偏光成分とｓ偏光成分とを、開き角を持って取り出す。

光センサーは、例えばフォトダイオードであり、ウォラストンプリズムを透過したプローブ光を電気信号に変換して出力する。Ａ／Ｄ変換器は、光センサーから出力された電気信号をデジタルデータに変換して出力する。メモリーは、Ａ／Ｄ変換器から出力されたデータを記憶する。演算部は、メモリーに記憶されたデータを用いて、光センサーにより検出されたプローブ光のｐ偏光成分とｓ偏光成分との差分を算出する。なお、プローブ光計測部５は、偏光ビームスプリッターを用いて、セル１を透過したプローブ光をｐ偏光成分とｓ偏光成分に分離し、これらの差分を算出してもよい。

磁場測定装置９は、これらの構成のほかに、例えば、測定対象以外の磁場を遮蔽するための磁気シールドや、外部からの磁場に対する補正用の磁場を印加するコイルなどを備えていてもよい。

１−２．動作
次に、磁場測定装置９の動作を説明する。ポンプ光照射部３は、セル１にポンプ光を照射する。これにより、セル１内の原子は励起状態となる。このとき、セル１内の原子は、セル１に印加された測定対象の磁場に応じたトルクを受けて歳差運動を行う。続いて、プローブ光照射部４は、セル１にプローブ光を照射する。このプローブ光は、セル１の内部を通過するときに、セル１内の原子の歳差運動により、その偏光面が回転される。この偏光面の回転角は、セル１に印加された測定対象の磁場に応じた大きさを有する。つまり、この原子は、光により励起されるとセル１の外部から印加される磁場に応じて直線偏光の偏光面を回転させる原子の一例である。セル１を透過したプローブ光は、半波長板により偏光面が回転され、プローブ光計測部５に備えられたウォラストンプリズムに到達する。プローブ光計測部５は、到達したプローブ光をｓ偏光成分とｐ偏光成分とに分離し、ｐ偏光成分とｓ偏光成分との差分を算出する。これにより、セル１の内部を通過するときに回転されたプローブ光の偏光面の回転角が得られる。この偏光面の回転角は、セル１に印加された測定対象の磁場に応じた大きさを有する。従って、磁場測定装置９は、プローブ光の偏光面の回転角を求めることにより、測定対象の磁場を測定する。

磁場の測定に際して加熱部７により加熱され沸点を超える温度になると、セル１内に封入された原子はガス状態となる。一方、磁場を測定している最中や、測定が終了した後には、加熱部７による加熱が停止され、セル１および被覆層２は自然放冷される。これによりガス化した原子は、露点以下に冷却された時点でセル１内部に析出する。このとき被覆層２は、セル１を構成する部位のうちポンプ光およびプローブ光が照射されない部位よりも熱容量が大きいため、これらの部位に比べて大きい熱を蓄積している。そして、被覆層２が接触している壁面１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂには孔２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂを除いて外気に接触する部分がないため、セル１のこれら壁面に蓄えられた熱は、孔２１ａに相当する領域を除いて、外気へ直接に散逸するのではなく、被覆層２に蓄積された熱とともに被覆層２を通して散逸する。一方、被覆層２によって覆われていない壁面１３ａ，１３ｂおよび筒状部１４は、直接外気にさらされるので、これらの部位に蓄積された熱は外気へ直接散逸する。

以上により、セル１および被覆層２が自然放冷されると、被覆層２が接触している壁面１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂは、被覆層２に蓄えられた熱と被覆層２自体の熱抵抗により、壁面１３ａ，１３ｂおよび筒状部１４に比べて熱の散逸が緩慢になる。そのため、壁面１３ａ，１３ｂおよび筒状部１４の方が、壁面１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂよりも速く冷却されるので、セル１内でガス化した原子は、壁面１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂよりも壁面１３ａ，１３ｂまたは筒状部１４において析出しやすくなる。

また、上述したように、被覆層２の厚さを、セル１の厚さであるＬ１よりも厚いＬ２となるように設定したり、孔２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂの開口面積を、被覆層２に覆われていない壁面１３ａ，１３ｂおよび筒状部１４が外気に接する面積に比べて小さく設定したりすることにより、放冷時においてセル１のうち被覆層２に覆われた壁面は、それ以外の部位に比べて緩やかに冷却される。

したがって、セル１を再加熱して磁場測定装置９による磁場の測定を行う際に、ポンプ光およびプローブ光が照射される領域に結露がない状態で動作させることが可能になり、磁場測定装置９の測定精度の低下が抑制され、装置寿命が延びる。

２．変形例
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、以下のように変形させて実施してもよい。また、以下の変形例を組み合わせてもよい。

２−１．セル１に照射されるポンプ光及びプローブ光は、出射されてからセル１に入射するまでの進行方向が一定である必要はない。つまり、ポンプ光及びプローブ光は、セル１に入射するときに所定の方向になっていればよく、途中でミラー等によって反射され、進行方向が変更されてもよい。したがって、例えば、光の照射位置や検出位置を１箇所に集中させることも可能である。

また、プローブ光がポンプ光を兼ねてもよい。この場合、プローブ光照射部４により照射された光により、セル１に封入された原子が励起し、その励起された原子によって、その光に含まれた直線偏光成分が回転すればよい。なお、この変形例において、ポンプ光照射部３はなくてもよい。

２−２．磁場測定装置９は、セル１を透過したポンプ光を検出してもよい。また、磁場測定装置９には、セル１を透過したポンプ光を吸収する部材を設けてもよい。この部材は、シート状であるとより好ましい。

２−３．磁場測定装置９は、プローブ光計測部５で検出した光に応じた信号を可視化し、これを表示する手段を備えてもよい。また、磁場測定装置９は、プローブ光計測部５で検出した光に応じた信号を生成し、これを外部装置（表示装置、コンピュータ装置など）に出力する構成を備えていてもよい。

２−４．被覆層２が透明な材質である場合、または、磁場測定に影響を与えない程度に光を吸収する材質である場合には、被覆層２に孔２１ａなどを設けなくてもよい。

２−５．また、セル１に代えて、壁面１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂから外気への熱の散逸速度が、他の部位から外気への熱の散逸速度よりも遅くなるように形成されたセル１ａを用いてもよい。このセル１ａは、例えば、＋ｘ方向、−ｘ方向、＋ｙ方向、および−ｙ方向の厚みがそれぞれ＋ｚ方向および−ｚ方向よりも厚くなるように、各方向の部材が形成されていてもよい。均一な材質でセル１ａを製造するのであれば、厚い部位の方が薄い部位よりも蓄熱量が大きく、放冷における冷却速度が緩慢になるからである。なお、この場合、被覆層２はなくてもよい。

図６は、この変形例におけるセル１ａをｙｚ平面に平行な平面で切り取ったときの断面図である。この場合、同図に示すように、壁面１３ａの厚みがＬ１１であり、壁面１３ｂの厚みがＬ１であるところ、壁面１２ｂの厚みがＬ１およびＬ１１のいずれよりも厚いＬ１０である。そのため、例えば、セル１の壁面１２ｂから＋ｙ方向に流出する熱量は、壁面１３ａから＋ｚ方向に流出する熱量や、壁面１３ｂから−ｚ方向に流出する熱量に比べて小さくなる。

２−６．また、セル１ａの壁面１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂを構成する部材の材質は、その熱伝導率が他の部位を構成する材質の熱伝導率よりも小さいものを採用するようにしてもよい。これにより、壁面１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂから、セル１の外部を取り囲む外気への熱抵抗が、これ以外の部位から外気への熱抵抗よりも高く設定される。この場合、壁面１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂの厚みは、他の部位にと同じかそれ以下であってもよい。要するに、壁面１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂから外気への熱の散逸速度が、これ以外の部位から外気への熱の散逸速度よりも遅くなるように、各部位の材質が選択されていればよい。なお、壁面１２ａ，１２ｂは、セル１の内部に面した壁面のうち直線偏光が透過する第１領域を含む第１部材の一例であり、壁面１３ａ，１３ｂまたは筒状部１４は、前記内部に面した壁面のうち外部までの熱抵抗が前記第１領域よりも低い第２領域を含む第２部材の一例である。

２−７．上述の実施形態において、セル１および被覆層２は、加熱部７による加熱が停止されたときに自然放冷されていたが、これらを冷却する手段は自然放冷に限られない。例えば、ペルティエ素子などの冷却手段を利用してこれらを冷却してもよい。この場合であっても、壁面１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂは、被覆層２に蓄えられた熱と被覆層２自体の熱抵抗により、壁面１３ａ，１３ｂおよび筒状部１４に比べて熱の散逸が緩慢になるので、磁場測定装置９による磁場の測定を行う際に、ポンプ光およびプローブ光が照射される領域に結露がない状態で動作させることが可能になる。なお、上記の冷却手段は、セル１の全体を外部から冷却してもよいが、特にポンプ光またはプローブ光が照射されない部位を冷却してもよい。

２−８．上述の実施形態において、磁場の測定に先駆けて、加熱部７が加熱する部位を壁面１３ａとしたが、例えば、被覆層２の内部や、セル１と被覆層２との境界面、外気と被覆層２との境界面などに加熱部７を設けてもよい。要するに、被覆層２が熱を蓄積していて、放冷時においてその熱が外気へ散逸されるために、セル１の壁面のうち被覆層２が接している壁面の冷却速度が、被覆層２の接していない部位の冷却速度に比べて遅くなるように、磁場測定装置９が構成されていればよい。

２−９．上述の実施形態において、セル１には、筒状部１４が設けられていたが、筒状部１４はなくてもよい。要するに、セル１は、磁場測定のための光が照射されない部位を有しており、この部位が磁場測定のための光が照射される部位に比べて放冷時における冷却速度が速くなるように、これらの部位に接する被覆層２の熱容量や、これらの部位そのものの熱容量が決定されていればよい。なお、壁面１２ａ，１２ｂは、セル１の内部に面した壁面のうち直線偏光が透過する第１領域を含む第１部材の一例であり、壁面１３ａ，１３ｂまたは筒状部１４は、外部からの加熱を停止させた場合に前記第１部材より速く冷却される第２部材の一例である。

２−１０．上述の実施形態において、壁面１３ａ，１３ｂおよび筒状部１４は、被覆層２によって覆われておらず、直接外気にさらされていたが、被覆層２により覆われていてもよい。この場合であっても、例えば、被覆層２のうち、壁面１３ａ，１３ｂおよび筒状部１４を覆う部位が、光の照射される壁面１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂを覆う部位に比べて薄くなるように被覆層２が形成されていればよい。また、壁面１３ａ，１３ｂおよび筒状部１４を覆う部位の熱伝導率が、光の照射される壁面１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂを覆う部位の熱伝導率よりも大きくなるように、それぞれの材質を決定してもよい。

２−１１．上述の実施形態において、セルの形状は、中空の立方体の一面から末端が閉ざされた管が延びた形状であったが、例えば、中空の球体の一部から末端の閉じた管が延びている形状であってもよい。図７は、この変形例におけるセル１ｂおよび被覆層２ｂの構成を示す斜視図および断面図である。図７に示すように、セル１ｂは中空の球体の一部から末端の閉じた管が延びている形状をしており、被覆層２ｂは、セル１ｂの球体を被覆する帯状の形状をしている。図７（ａ）における矢視VIIb−VIIbからセル１および被覆層２ｂを見ると、図７（ｂ）に示すような断面図となる。同図に示すように、被覆層２ｂには、セル１ｂに磁場計測のための光を透過させるため孔２２ａ，２２ｂが設けられている。セル１ｂのうち、これらの孔２２ａ，２２ｂに相当する部分が光の照射される領域（ここでは、被照射領域という）である。被覆層２は、筒状部１４よりもこれら被照射領域の近くにあるため、筒状部１４よりも被照射領域の方が冷却されにくい。したがって、筒状部１４に比べて被照射領域には、封入された原子の結露が起こりにくくなる。

１，１ａ，１ｂ…セル、１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂ…壁面、１４…筒状部、２，２ｂ…被覆層、２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂ…孔、３…ポンプ光照射部、４…プローブ光照射部、５…プローブ光計測部、７…加熱部、９…磁場測定装置。

Claims (7)

1. 光により励起されると磁場に応じて直線偏光の偏光面を回転させる原子を内部に封入し、当該原子に照射される前記直線偏光を透過させるセルと、
   前記セルを透過する前記直線偏光の偏光面の回転角を計測する計測部と
   を備え、
   前記セルは、
   前記内部に面した壁面のうち前記直線偏光が透過する第１領域を含む第１部材と、
   前記内部に面した壁面のうち外部までの熱抵抗が前記第１領域よりも低い第２領域を含む第２部材と
   を有することを特徴とする磁場測定装置。
2. 前記セルは、前記内部に面した壁面を含む内部セルと、当該内部セルの外表面のうち、前記第２領域よりも前記第１領域に近い部分を覆う層と
   を備え、
   前記層の熱容量は、前記第２部材の熱容量よりも大きい
   ことを特徴とする請求項１に記載の磁場測定装置。
3. 前記原子を励起させる光である第１の光を、前記セルに第１の方向に照射する第１の照射部と、
   前記第１の照射部により前記第１の光が照射されるセルに、前記直線偏光を含む光である第２の光を前記第１の光に交差させる方向である第２の方向に照射する第２の照射部と
   を備え、
   前記計測部は、前記第２の照射部により照射される第２の光のうち、前記セルを透過する成分の偏光面の回転角を計測する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の磁場測定装置。
4. 前記層には、前記内部セルのうち、前記光が照射される第１領域に対応する部分に、前記光を透過させる孔が設けられている
   ことを特徴とする請求項２に記載の磁場測定装置。
5. 前記第１領域から外部までの厚みは、前記第２領域から外部までの厚みに比べて厚い
   ことを特徴とする請求項１に記載の磁場測定装置。
6. 内部に面した壁面のうち直線偏光が透過する第１領域を含む第１部材と、
   前記内部に面した壁面のうち外部までの熱抵抗が前記第１領域よりも低い第２領域を含む第２部材と
   を備え、
   光により励起されると磁場に応じて前記直線偏光の偏光面を回転させる原子を前記内部に封入し、前記第１領域を介して前記原子に照射される前記直線偏光を透過させる
   ことを特徴とするセル。
7. 内部に面した壁面のうち直線偏光が透過する第１領域を含む第１部材と、
   外部からの加熱を停止させた場合に前記第１部材より速く冷却される第２部材と
   を備え、
   光により励起されると磁場に応じて前記直線偏光の偏光面を回転させる原子を前記内部に封入し、前記第１領域を介して前記原子に照射される前記直線偏光を透過させる
   ことを特徴とするセル。

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