JP2012168078A - Magnetic field measuring device - Google Patents

Abstract

Translated fromJapanese

【課題】複数のセルを配列して検体からの磁場を詳細に測定しうる磁場計測装置を提供する。
【解決手段】磁場計測装置は、ポンプ光によって励起される原子からなる原子群を含み、光を透過させる第１の面１０１，第２の面，第３の面１０３を少なくとも有する多面体形状の複数のセルを隣接してなるセルアレイ１０を有する。各セルの第１の面１０１は、設置面に対して同じ方向に傾斜しており、第２の面は第１の面１０１に隣接し、第３の面１０３は第２の面と対向している。磁場計測装置は、各セルの第１の面１０１にポンプ光を照射し、第２の面にポンプ光と交差するようにプローブ光を照射することで、各セルの第２の面から入射して第３の面１０３を透過したプローブ光を受光し、受光したプローブ光から各セルにおける磁場を検出する。
【選択図】図３A magnetic field measurement apparatus capable of measuring a magnetic field from a specimen in detail by arranging a plurality of cells.
A magnetic field measuring apparatus includes a plurality of polyhedron shapes including an atomic group composed of atoms excited by pump light and having at least a first surface, a second surface, and a third surface that transmit light. The cell array 10 is formed of adjacent cells. The first surface 101 of each cell is inclined in the same direction with respect to the installation surface, the second surface is adjacent to the first surface 101, and the third surface 103 is opposed to the second surface. ing. The magnetic field measuring apparatus irradiates the first surface 101 of each cell with the pump light and irradiates the second surface with the probe light so as to intersect the pump light, thereby entering from the second surface of each cell. Then, the probe light transmitted through the third surface 103 is received, and the magnetic field in each cell is detected from the received probe light.
[Selection] Figure 3

Description

Translated fromJapanese

本発明は、磁場計測装置に関する。  The present invention relates to a magnetic field measurement apparatus.

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等において、光ポンピングを利用した磁気センサーが利用されている。このような磁気センサーにおいては、所定の原子が封入された各セルに対して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直交するように照射し、各セルにおける生体から発する磁場をプローブ光によって検出する。下記特許文献１には、そのような光ポンピング原子磁力計が開示されている。  2. Description of the Related Art Magnetic sensors using optical pumping are used in a magnetic field measurement device that detects a magnetic field emitted from a living heart or the like. In such a magnetic sensor, each cell in which a predetermined atom is enclosed is irradiated so that pump light having a circularly polarized component and probe light having a linearly polarized component are orthogonal to each other, and emitted from a living body in each cell. The magnetic field is detected by probe light. Patent Document 1 below discloses such an optical pumping atomic magnetometer.

特開２００９−２３６５９９号公報JP 2009-236599 A

多数のセルを配置して検体から発する磁場を広範囲に測定する場合、セルとセルとの間隔が広いほど検体からの磁場を詳細に計測できない。そのため、より詳細に磁場を計測するためにはセルを配置する間隔をできるだけ小さくすることが望ましい。
本発明は、複数のセルを配列して検体からの磁場を詳細に測定しうる磁場計測装置を提供する。When a large number of cells are arranged to measure a magnetic field generated from a specimen over a wide range, the magnetic field from the specimen cannot be measured in detail as the distance between the cells increases. Therefore, in order to measure the magnetic field in more detail, it is desirable to make the interval between the cells as small as possible.
The present invention provides a magnetic field measurement apparatus capable of measuring a magnetic field from a specimen in detail by arranging a plurality of cells.

本発明に係る磁場計測装置は、ポンプ光によって励起される原子からなる原子群を含み、設置面に対して傾斜し光を透過させる第１の面と、前記第１の面に隣接し光を透過させる第２の面と、当該第２の面を透過した光を透過させる第３の面とを有する多面体形状の複数のセルを、前記第１の面の傾斜方向が同じ方向となり、少なくとも隣合う一つのセルと接するように配列したセルアレイと、前記セルアレイの各セルの前記第１の面にポンプ光を照射するポンプ光照射手段と、前記各セルの前記第２の面に、当該セル内において前記ポンプ光と交差するようにプローブ光を照射するプローブ光照射手段と、前記各セルの前記第３の面を透過したプローブ光を受光し、前記各セルにおける磁場を各々検出する検出手段とを備えることを特徴とする。この構成によれば、検体からの磁場を詳細に測定することができる。  A magnetic field measurement apparatus according to the present invention includes an atomic group composed of atoms excited by pump light, a first surface that is inclined with respect to an installation surface and transmits light, and light adjacent to the first surface. A plurality of polyhedral cells having a second surface to be transmitted and a third surface to transmit light transmitted through the second surface are arranged such that the inclination direction of the first surface is the same direction and at least adjacent A cell array arranged in contact with one matching cell, pump light irradiation means for irradiating the first surface of each cell of the cell array with pump light, and the second surface of each cell in the cell Probe light irradiating means for irradiating probe light so as to intersect the pump light, and detecting means for receiving the probe light transmitted through the third surface of each cell and detecting the magnetic field in each cell, respectively Characterized by comprising That. According to this configuration, the magnetic field from the specimen can be measured in detail.

また、本発明に係る磁場計測装置は、上記磁場計測装置において、前記各セルは、光を透過させると共に、当該セルの前記第１の面が傾斜する側と相対する側に前記設置面に対して傾斜する第４の面を有し、前記ポンプ光照射手段は、前記各セルの前記第１の面にポンプ光を照射する第１処理と、前記第１処理に代えて、前記各セルの前記第４の面にポンプ光を照射する第２処理とを行うこととしてもよい。この構成によれば、各セルに対して第１の面と第４の面の２方向からポンプ光を各々照射することができるため、各セルにおいて２方向の磁場を検出することができる。  Moreover, the magnetic field measurement apparatus according to the present invention is the above magnetic field measurement apparatus, wherein each cell transmits light and is opposite to the side on which the first surface of the cell is inclined with respect to the installation surface. And the pump light irradiating means includes a first process for irradiating the first surface of each cell with pump light, and the first process instead of the first process. A second process of irradiating the fourth surface with pump light may be performed. According to this configuration, each cell can be irradiated with pump light from two directions of the first surface and the fourth surface, so that a magnetic field in two directions can be detected in each cell.

また、本発明に係る磁場計測装置は、上記磁場計測装置において、前記ポンプ光照射手段及び前記プローブ光照射手段は、各々１つの光源を有し、前記ポンプ光照射手段は、前記光源からの光を前記ポンプ光として前記各セルに分配して照射し、前記プローブ光照射手段は、前記光源からの光を前記プローブ光として前記各セルに分配して照射することとしてもよい。この構成によれば、セル毎にポンプ光とプローブ光の各光源を設ける場合と比べて、装置構成を小型化することができる。  In the magnetic field measurement apparatus according to the present invention, the pump light irradiation unit and the probe light irradiation unit each include one light source, and the pump light irradiation unit includes light from the light source. May be distributed and irradiated to each cell as the pump light, and the probe light irradiation unit may distribute and irradiate the light from the light source as the probe light to each cell. According to this structure, compared with the case where each light source of pump light and probe light is provided for every cell, an apparatus structure can be reduced in size.

実施形態に係る磁場計測装置の構成例を表わすブロック図である。It is a block diagram showing the example of a structure of the magnetic field measuring apparatus which concerns on embodiment.（ａ）及び（ｂ）は、実施形態に係るセルを表わす図である。(A) And (b) is a figure showing the cell which concerns on embodiment.実施形態に係るポンプ光照射部とセルアレイとを示す図である。It is a figure which shows the pump light irradiation part and cell array which concern on embodiment.実施形態に係るプローブ光照射部と検出ユニットとセルアレイとを示す図である。It is a figure which shows the probe light irradiation part, detection unit, and cell array which concern on embodiment.（ａ）及び（ｂ）は、変形例（１）に係るセルアレイとポンプ光を表わす図である。(A) And (b) is a figure showing the cell array and pump light concerning a modification (1).変形例（１）に係る磁場計測装置の構成例を表わすブロック図である。It is a block diagram showing the structural example of the magnetic field measuring device which concerns on a modification (1).（ａ）及び（ｂ）は、変形例（１）に係るセルアレイとポンプ光照射部とを表わす図である。(A) And (b) is a figure showing the cell array and pump light irradiation part which concern on a modification (1).

（構成）
図１は、本発明に係る実施形態の磁場計測装置の構成例を表わすブロック図である。磁場計測装置１は、セルアレイ１０、ポンプ光照射部２０、プローブ光照射部３０、及び検出ユニット４０を有する。セルアレイ１０は、複数のセル（１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ）を一列に並べて構成されている。各セルは、光を透過するガラス等の素材で形成され、セル内部に所定の原子からなる原子群が含まれた各々独立した物体である。この所定の原子は、円偏光によって励起状態となりスピン偏極する原子であり、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）及びフランシウム（Ｆｒ）等のアルカリ金属である。なお、各セル内には、アルカリ金属の原子の他に、ヘリウム（Ｈｅ）、窒素（Ｎ）などのバッファーガスが含まれていてもよい。アルカリ金属の原子は、磁気を検出する際に気体の状態であればよく、常時気体の状態でなくてもよい。(Constitution)
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of a magnetic field measurement apparatus according to an embodiment of the present invention. The magnetic field measurement apparatus 1 includes acell array 10, a pumplight irradiation unit 20, a probelight irradiation unit 30, and adetection unit 40. Thecell array 10 is configured by arranging a plurality of cells (10a, 10b, 10c, 10d) in a line. Each cell is an independent object that is formed of a material such as glass that transmits light and includes an atomic group consisting of predetermined atoms inside the cell. This predetermined atom is an atom that is excited by circularly polarized light and spin-polarized. For example, lithium (Li), sodium (Na), potassium (K), rubidium (Rb), cesium (Cs), and francium (Fr ) And the like. Each cell may contain a buffer gas such as helium (He) and nitrogen (N) in addition to alkali metal atoms. The alkali metal atoms may be in a gaseous state when detecting magnetism, and may not always be in a gaseous state.

各セル（１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ）は、全て同じ形状である。図２（ａ）（ｂ）は、本実施形態におけるセル１０ａを表わす図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示すセル１０ａの左右を反転させた図である。図２（ａ）（ｂ）に示すように、セル１０ａは、第２の面１０２と、第２の面１０２と対向する第３の面１０３とが直角三角形の三角柱の形状を有する。セル１０ａの第１の面１０１は、各セルが設置される設置面に対して傾斜し、ポンプ光が照射される面である。また、第２の面１０２はプローブ光が照射される面であり、第３の面１０３は第２の面１０２から入射したプローブ光がセル１０ａを透過して出射する面である。各セルは、図３に示すように、設置面Ｇに対する第１の面１０１の傾斜方向が全て同じ方向となるように隣接して設置面Ｇに配置される。この例では、第１の面１０１にポンプ光が照射され、第２の面１０２の側、つまりｙ軸方向からプローブ光が照射されるため、ポンプ光とプローブ光とに直交する矢印Ａ方向の磁場の強度が検出対象となる。なお、本実施形態では、セルアレイ１０のセルは一列に４つ並べられている例であるが、セルの数は複数であればよく、複数列であってもよい。また、設置面Ｇは、例えば、各セルが台座等に取り付けられた状態において各セルの下面が位置する平面、又は、各セルの下端が共通して接する平面として形成される。つまり、セルアレイ１０の下端側において各セルの配列方向に広がる平面によって形成される。  Each cell (10a, 10b, 10c, 10d) has the same shape. 2A and 2B are diagrams showing thecell 10a in this embodiment, and FIG. 2B is a diagram in which the left and right sides of thecell 10a shown in FIG. 2A are reversed. As shown in FIGS. 2A and 2B, thecell 10a has a triangular prism shape in which thesecond surface 102 and thethird surface 103 facing thesecond surface 102 are right-angled triangles. Thefirst surface 101 of thecell 10a is a surface that is inclined with respect to the installation surface on which each cell is installed and is irradiated with pump light. Thesecond surface 102 is a surface to which the probe light is irradiated, and thethird surface 103 is a surface from which the probe light incident from thesecond surface 102 is transmitted through thecell 10a and emitted. As shown in FIG. 3, the cells are arranged adjacent to each other on the installation surface G so that the inclination directions of thefirst surface 101 with respect to the installation surface G are all the same direction. In this example, thefirst surface 101 is irradiated with pump light, and the probe light is irradiated from thesecond surface 102 side, that is, the y-axis direction. Therefore, in the direction of arrow A orthogonal to the pump light and the probe light. The intensity of the magnetic field is a detection target. In the present embodiment, four cells in thecell array 10 are arranged in a line, but the number of cells may be plural, and may be plural. Moreover, the installation surface G is formed, for example, as a plane on which the lower surface of each cell is located in a state where each cell is attached to a pedestal or the like, or a plane on which the lower ends of the cells are in common contact. That is, it is formed by a plane extending in the arrangement direction of each cell on the lower end side of thecell array 10.

ポンプ光照射部２０は、ポンプ光照射手段の一例であり、円偏光成分を有するポンプ光を各セルに照射する。具体的には、図３に示すように、ポンプ光照射部２０は、光源２０１と、光源２０１から出力される光を分配する分配機構２０２と、分配機構２０２から出力した光を各セルに導く光ファイバ等の伝送媒体２０３とを有する。

光源２０１は、無偏光成分を有するレーザー光を出力する。分配機構２０２は、光源２０１からのレーザー光をセルの数だけ分岐させ、分岐させた各レーザー光を、コリメートレンズ、偏光板、四分の一波長板等の光学部材（図示略）を出力端に有する伝送媒体２０３を介して、円偏光成分を有するポンプ光に変換して出力する。伝送媒体２０３から出力されたポンプ光は、各セルの第１の面１０１に入射すると、セル内のアルカリ金属原子はポンプ光によって同一方向にスピン偏極する。The pumplight irradiation unit 20 is an example of a pump light irradiation unit, and irradiates each cell with pump light having a circularly polarized component. Specifically, as shown in FIG. 3, the pumplight irradiation unit 20 guides the light source 201, thedistribution mechanism 202 that distributes the light output from the light source 201, and the light output from thedistribution mechanism 202 to each cell. Atransmission medium 203 such as an optical fiber.

The light source 201 outputs laser light having a non-polarized component. Thedistribution mechanism 202 branches the laser beam from the light source 201 by the number of cells, and outputs the branched laser beam to an optical member (not shown) such as a collimator lens, a polarizing plate, and a quarter-wave plate. The light is converted into pump light having a circularly polarized component and output through thetransmission medium 203 included in FIG. When pump light output from thetransmission medium 203 enters thefirst surface 101 of each cell, alkali metal atoms in the cell are spin-polarized in the same direction by the pump light.

次に、プローブ光照射部３０と検出ユニット４０の詳細について図４を用いて説明する。図４は、図３に示すｚ軸方向から各セルを見たときのプローブ光照射部３０と検出ユニット４０と各セルとを表わしている。プローブ光照射部３０は、プローブ光照射手段の一例であり、各セルに照射されるポンプ光と略直交するように直線偏光成分を有するプローブ光を照射する。プローブ光照射部３０は、図４に示すように、光源３０１と、光源３０１から出力される光を分配する分配機構３０２と、分配機構３０２から出力した光を各セルに導く光ファイバ等の伝送媒体３０３とを有する。  Next, details of the probelight irradiation unit 30 and thedetection unit 40 will be described with reference to FIG. FIG. 4 shows the probelight irradiation unit 30, thedetection unit 40, and each cell when each cell is viewed from the z-axis direction shown in FIG. The probelight irradiation unit 30 is an example of a probe light irradiation unit, and irradiates the probe light having a linearly polarized component so as to be substantially orthogonal to the pump light irradiated to each cell. As shown in FIG. 4, the probelight irradiation unit 30 includes alight source 301, adistribution mechanism 302 that distributes light output from thelight source 301, and transmission of an optical fiber or the like that guides light output from thedistribution mechanism 302 to each cell.Medium 303.

光源３０１は、無偏光成分を有するレーザー光を出力する。分配機構３０２は、光源３０１から出力したレーザー光をセルの数だけ分岐させ、分岐させた各レーザー光を、コリメートレンズ、偏光板、半波長板等の光学部材（図示略）を出力端に有する伝送媒体３０３を介して、直線偏光成分を有するプローブ光に変換して出力する。各セルに照射されたプローブ光は、各々のセルに入射し、各セルにおける磁場の影響によりセル内の原子が歳差運動を行った回転力に応じて偏光面が回転されてセルを透過し、各セルの第３の面１０３から出射する。なお、本実施形態では、ポンプ光とプローブ光とが略直交するように照射される例であるが、ポンプ光とプローブ光とが各セルの内部において交差していれば直交に限らない。  Thelight source 301 outputs laser light having a non-polarized component. Thedistribution mechanism 302 branches the laser beam output from thelight source 301 by the number of cells, and has an optical member (not shown) such as a collimator lens, a polarizing plate, and a half-wave plate at the output end of each branched laser beam. The light is converted into probe light having a linearly polarized light component via thetransmission medium 303 and output. The probe light irradiated to each cell is incident on each cell, and the plane of polarization is rotated according to the rotational force that the atoms in the cell have precessed due to the influence of the magnetic field in each cell. The light is emitted from thethird surface 103 of each cell. In this embodiment, the pump light and the probe light are irradiated so as to be substantially orthogonal to each other. However, the pump light and the probe light are not limited to being orthogonal as long as the pump light and the probe light intersect each other inside each cell.

検出ユニット４０の各検出部（４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ）は、検出手段の一例である。各検出部は、各セルの第３の面１０３から出射したプローブ光を偏光ビームスプリッター等によってＰ偏光成分とＳ偏光成分とに分離し、分離した光をフォトディテクタで受光する。各検出部は、フォトディテクタから出力されたＰ偏光成分とＳ偏光成分の光量に応じた電気信号を解析してプローブ光の偏光面の回転角度を求め、回転角度に応じた磁場の強度を求める。  Each detection part (40a, 40b, 40c, 40d) of thedetection unit 40 is an example of a detection means. Each detector separates the probe light emitted from thethird surface 103 of each cell into a P-polarized component and an S-polarized component by a polarization beam splitter or the like, and receives the separated light with a photodetector. Each detection unit analyzes an electrical signal corresponding to the light amounts of the P-polarized component and the S-polarized component output from the photodetector to obtain the rotation angle of the polarization plane of the probe light, and obtains the strength of the magnetic field according to the rotation angle.

（動作例）
次に、磁場計測装置１の動作例について説明する。
ポンプ光照射部２０は、光源２０１からレーザー光を出力して分配機構２０２でポンプ光を分岐させ、分岐した各レーザー光を各出力端で円偏光成分を有するポンプ光に変換し、伝送媒体２０３を介して各セルの第１の面１０１に照射する。
各セルに照射されたポンプ光がセル内に入射すると、セル内のアルカリ金属原子はポンプ光によって励起されてスピン偏極し、検体からの磁場に応じて歳差運動を行う。(Operation example)
Next, an operation example of the magnetic field measurement apparatus 1 will be described.
The pumplight irradiation unit 20 outputs laser light from the light source 201, branches the pump light by thedistribution mechanism 202, converts each branched laser light into pump light having a circularly polarized component at each output end, and transmits thetransmission medium 203. Thefirst surface 101 of each cell is irradiated via
When the pump light irradiated to each cell enters the cell, the alkali metal atoms in the cell are excited by the pump light to be spin-polarized and perform precession according to the magnetic field from the specimen.

プローブ光照射部３０は、光源３０１からレーザー光を出力して分配機構３０２でプローブ光を分岐させ、分岐した各レーザー光を各出力端で直線偏光成分を有するプローブ光に変換し、伝送媒体３０３を介して各セルの第２の面１０２に照射する。各セルの第２の面１０２から入射したプローブ光は、セル内で歳差運動を行っている原子群によって偏光面が回転されて第３の面１０３の方へ進み、第３の面１０３から出射する。各セルの第３の面１０３から出射したプローブ光は、各セルに対応する検出部においてＰ偏光成分とＳ偏光成分に分離されて受光される。各検出部は、受光した各セルのＰ偏光成分とＳ偏光成分の光量に基づいてプローブ光の偏光面の回転角をセル毎に求め、各回転角に基づいて各セルにおける磁場の強度を求める。  The probelight irradiation unit 30 outputs laser light from thelight source 301, branches the probe light by thedistribution mechanism 302, converts each branched laser light into probe light having a linearly polarized component at each output end, and transmits thetransmission medium 303. Thesecond surface 102 of each cell is irradiated via The probe light incident from thesecond surface 102 of each cell travels toward thethird surface 103 with its polarization plane rotated by the group of atoms precessing in the cell, and from thethird surface 103. Exit. The probe light emitted from thethird surface 103 of each cell is separated into a P-polarized component and an S-polarized component and received by a detection unit corresponding to each cell. Each detection unit obtains the rotation angle of the polarization plane of the probe light for each cell based on the received light quantity of the P-polarized component and S-polarized component of each cell, and obtains the strength of the magnetic field in each cell based on each rotation angle. .

上記実施形態では、各セルが隣接して配置されると共に、全てのセルに対してポンプ光及びプローブ光が同時に照射される構成となっているため、詳細に検体からの磁場を検出することができる。また、セルを隣接して配置し、ポンプ光とプローブ光の各光源から各セルに対してポンプ光及びプローブ光を分配して照射する構成であるため、セル毎にポンプ光とプローブ光の光源を設ける場合と比べて装置を小型化することができる。  In the above embodiment, the cells are arranged adjacent to each other, and the pump light and the probe light are simultaneously irradiated to all the cells, so that the magnetic field from the specimen can be detected in detail. it can. In addition, since the cells are arranged adjacent to each other and the pump light and the probe light are distributed and irradiated from the light sources of the pump light and the probe light to each cell, the light sources of the pump light and the probe light are provided for each cell. The apparatus can be reduced in size as compared with the case of providing.

＜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。<Modification>
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and may be carried out by being modified as follows. Further, the following modifications may be combined.

（１）上述した実施形態では、第２の面１０２と第３の面１０３が直角三角形のセルを用いて１方向の磁場を測定する例について説明したが、例えば、第２の面１０２と第３の面１０３が二等辺三角形のセルを用いて２方向の磁場を測定するようにしてもよい。この場合には、図５（ａ）に示すように各セル（１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ）を設置面Ｇに配置し、実施形態と同様に、セルの第１の面１０１にポンプ光を照射し、ｙ軸方向、つまり第２の面１０２にプローブ光を照射することで、ポンプ光とプローブ光とに直交する矢印Ｂ１方向の磁場を検出する。また、図５（ｂ）に示すように、第１の面１０１が傾斜する側と相対する側に設置面Ｇに対して傾斜する第４の面１０４、つまり、第１の面１０１の傾きを表わす係数の正負の符号が反対となる係数の傾きを有する第４の面１０４に対してもポンプ光を照射し、ｙ軸方向にプローブ光を照射することで、ポンプ光とプローブ光とに直交する矢印Ｂ２方向の磁場を検出するように構成する。(1) In the above-described embodiment, an example in which thesecond surface 102 and thethird surface 103 measure a magnetic field in one direction using a right-angled triangular cell has been described. The threesurfaces 103 may measure a magnetic field in two directions using an isosceles triangular cell. In this case, as shown in FIG. 5A, each cell (10a, 10b, 10c, 10d) is arranged on the installation surface G, and the pump light is applied to thefirst surface 101 of the cell as in the embodiment. By irradiating and irradiating probe light to the y-axis direction, that is, thesecond surface 102, a magnetic field in the direction of arrow B1 orthogonal to the pump light and the probe light is detected. Further, as shown in FIG. 5B, the inclination of thefourth surface 104 inclined with respect to the installation surface G on the side opposite to the side on which thefirst surface 101 is inclined, that is, the inclination of thefirst surface 101 is set. By irradiating the pump light to thefourth surface 104 having a coefficient gradient in which the positive and negative signs of the expressed coefficients are opposite, and irradiating the probe light in the y-axis direction, the pump light and the probe light are orthogonal to each other. To detect the magnetic field in the direction of arrow B2.

ここで、本変形例に係る磁場計測装置１Ａの構成を表わすブロック図を図６に示す。図６において、実施形態と同様の構成については、実施形態と同様の符号を付している。図６に示すように、磁場計測装置１Ａは、制御部５０と駆動部６０とを備えている点で実施形態とは異なる。本変形例では、ポンプ光照射部２０、制御部５０、及び駆動部６０がポンプ光照射手段として機能する。磁場計測装置１Ａは、セルアレイ１０の上方にレール（図示略）を備え、レール上に設置された駆動部６０においてポンプ光照射部２０を回転可能に支持するように構成されている。なお、以下の説明において、ポンプ光照射部２０のデフォルトの配置は、図７（ａ）に示す状態である。つまり、ポンプ光照射部２０の伝送媒体２０３ａ，２０３ｂ，２０３ｃ，２０３ｄとセル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄとが各々対応するように配置された状態である。  Here, a block diagram showing the configuration of the magneticfield measurement apparatus 1A according to the present modification is shown in FIG. In FIG. 6, components similar to those in the embodiment are denoted by the same reference numerals as in the embodiment. As shown in FIG. 6, the magnetic field measurement apparatus 1 </ b> A is different from the embodiment in that it includes acontrol unit 50 and adrive unit 60. In this modification, the pumplight irradiation unit 20, thecontrol unit 50, and thedrive unit 60 function as pump light irradiation means. The magneticfield measuring apparatus 1A includes a rail (not shown) above thecell array 10 and is configured to rotatably support the pumplight irradiation unit 20 in a drivingunit 60 installed on the rail. In the following description, the default arrangement of the pumplight irradiation unit 20 is as shown in FIG. That is, thetransmission media 203a, 203b, 203c, 203d of the pumplight irradiation unit 20 and thecells 10a, 10b, 10c, 10d are arranged to correspond to each other.

駆動部６０は、制御部５０によって入力される制御信号に従ってポンプ光照射部２０を回転させて移動させる。駆動部６０は、第１の面１０１の方向からポンプ光を照射する制御信号が入力された場合には、図７（ａ）に示すデフォルトの配置でポンプ光照射部２０を停止させておく。また、駆動部６０は、第４の面１０４の方向からポンプ光を照射する制御信号が入力された場合には、ポンプ光照射部２０の伝送媒体２０３ｄ，２０３ｃ，２０３ｂ，２０３ａとセル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄとが各々対応する図７（ｂ）に示す配置となるようにポンプ光照射部２０の向きを回転させてレール上を移動させる。更に、駆動部６０は、ポンプ光照射部２０をデフォルトの配置に戻す制御信号が入力された場合には、ポンプ光照射部２０を図７（ａ）に示すデフォルトの配置に戻す。  Thedrive unit 60 rotates and moves the pumplight irradiation unit 20 in accordance with a control signal input by thecontrol unit 50. When a control signal for irradiating pump light from the direction of thefirst surface 101 is input, the drivingunit 60 stops the pumplight irradiating unit 20 in the default arrangement shown in FIG. Further, when a control signal for irradiating pump light from the direction of thefourth surface 104 is input to the drivingunit 60, thetransmission media 203d, 203c, 203b, and 203a and thecells 10a and 10b of the pumplight irradiating unit 20 are input. , 10c, and 10d are moved on the rail by rotating the direction of the pumplight irradiation unit 20 so that the arrangement shown in FIG. Furthermore, when a control signal for returning the pumplight irradiation unit 20 to the default arrangement is input, the drivingunit 60 returns the pumplight irradiation unit 20 to the default arrangement illustrated in FIG.

制御部５０は、第１の面１０１方向からポンプ光を照射する第１処理を行って検体からの磁場を検出する第１検出処理と、第４の面１０４方向からポンプ光を照射する第２処理を行って検体からの磁場を検出する第２検出処理とを切り換えて行う。本変形例では、第１検出処理の終了後に第２検出処理を自動的に開始する。具体的には、制御部５０は、第１の面１０１方向からポンプ光を照射することを指示する制御信号を駆動部６０に入力し、ポンプ光照射部２０から各セルの第１の面１０１に対してポンプ光を照射させると共に、プローブ光照射部３０から各セルの第２の面１０２に対してプローブ光を照射させる。制御部５０は、各検出部から出力される検出結果を受付けると第１検出処理を終了し、第２検出処理に移行する。  Thecontrol unit 50 performs a first process for irradiating pump light from thefirst surface 101 direction to detect a magnetic field from the specimen, and a second process for irradiating pump light from thefourth surface 104 direction. The second detection process for detecting the magnetic field from the specimen by performing the process is switched. In the present modification, the second detection process is automatically started after the end of the first detection process. Specifically, thecontrol unit 50 inputs a control signal instructing to irradiate pump light from the direction of thefirst surface 101 to the drivingunit 60, and thefirst surface 101 of each cell from the pumplight irradiating unit 20. The probe light is irradiated from the probelight irradiation unit 30 to thesecond surface 102 of each cell. When thecontrol unit 50 receives the detection result output from each detection unit, thecontrol unit 50 ends the first detection process and proceeds to the second detection process.

制御部５０は、第４の面１０４方向からポンプ光を照射することを指示する制御信号を駆動部６０に入力し、ポンプ光照射部２０から各セルの第４の面１０４に対してポンプ光を照射させると共に、プローブ光照射部３０から各セルの第２の面１０２に対してプローブ光を照射させる。制御部５０は、各検出部から出力される検出結果を受付けると第２検出処理を終了し、ポンプ光照射部２０をデフォルトの位置に戻す制御信号を駆動部５０に入力する。  Thecontrol unit 50 inputs a control signal instructing to irradiate pump light from the direction of thefourth surface 104 to thedrive unit 60, and the pump light is applied to thefourth surface 104 of each cell from the pumplight irradiation unit 20. And the probelight irradiation unit 30 irradiates thesecond surface 102 of each cell with the probe light. When thecontrol unit 50 receives the detection result output from each detection unit, thecontrol unit 50 ends the second detection process, and inputs a control signal for returning the pumplight irradiation unit 20 to the default position to thedrive unit 50.

（２）上述した実施形態では、各セルの第２の面１０２及び第３の面１０３が直角三角形の形状である例を用いたが、ポンプ光が照射される第１の面１０１が設置面に対して一定の角度で傾斜されている多面体形状であればこれに限らない。また、上述した変形例（１）では、セルの第２の面１０２及び第３の面１０３が二等辺三角形のセルを例に説明したが、例えば、セルの第２の面１０２及び第３の面１０３が台形状のセルであってもよい。要は、各セルは、設置面に対して傾斜し光を透過させる第１の面１０１と、第１の面１０１と隣接し光を透過させる第２の面１０２と、第２の面１０２に対向し光を透過させる第３の面１０３と、光を透過させると共に第１の面１０１が傾斜する側と相対する側に設置面に対して傾斜する第４の面１０４とが形成されている多面体形状であればよい。(2) In the above-described embodiment, the example in which thesecond surface 102 and thethird surface 103 of each cell have a right triangle shape is used. However, thefirst surface 101 to which the pump light is irradiated is the installation surface. However, the present invention is not limited to this as long as it is a polyhedron shape inclined at a constant angle. Further, in the above-described modification (1), thesecond surface 102 and thethird surface 103 of the cell have been described by taking an isosceles triangular cell as an example, but for example, thesecond surface 102 and thethird surface 103 of the cell Thesurface 103 may be a trapezoidal cell. The point is that each cell is inclined with respect to the installation surface to thefirst surface 101 that transmits light, thesecond surface 102 that is adjacent to thefirst surface 101 and transmits light, and thesecond surface 102. Athird surface 103 that opposes and transmits light, and afourth surface 104 that transmits light and is inclined with respect to the installation surface on a side opposite to the side on which thefirst surface 101 is inclined are formed. Any polyhedral shape may be used.

（３）上述した実施形態では、ポンプ光及びプローブ光の光源が一つの例を説明したが、セル毎のポンプ光とプローブ光の各光源を用いて、ポンプ光とプローブ光とを各セルに照射してもよい。(3) In the above-described embodiment, an example in which the light source of the pump light and the probe light is one has been described. However, the pump light and the probe light are supplied to each cell by using the light sources of the pump light and the probe light for each cell. It may be irradiated.

（４）上述した実施形態では、各検出部において各セルにおける磁場の強度を求める例を説明したが、各検出部で受光したＰ偏光成分とＳ偏光成分の光量に応じた電気信号を磁場計測装置１の外部の演算装置に出力し、当該演算装置においてプローブ光の回転角を算出し、回転角に応じた磁場の大きさを求めるようにしてもよい。(4) In the above-described embodiment, the example in which the magnetic field strength in each cell is obtained in each detection unit has been described. However, an electric signal corresponding to the amount of light of the P-polarized component and the S-polarized component received by each detection unit It is also possible to output to an arithmetic device outside the device 1, calculate the rotation angle of the probe light in the arithmetic device, and obtain the magnitude of the magnetic field according to the rotation angle.

（５）上述した変形例（１）では、一のポンプ光照射部２０を用いて、各セルの第１の面１０１及び第４の面１０４にポンプ光を各々照射させる例であったが、ポンプ光照射手段の一例として、各セルの第１の面１０１にポンプ光を照射する第１処理を行う第１ポンプ光照射部と、各セルの第４の面１０４にポンプ光を照射する第２処理を行う第２ポンプ光照射部とを設け、第１ポンプ光照射部によって第１処理を行った後、第２ポンプ光照射部によって第２処理を行うようにしてもよい。(5) In the above modification (1), the pumplight irradiation unit 20 is used to irradiate thefirst surface 101 and thefourth surface 104 of each cell with the pump light. As an example of the pump light irradiation means, a first pump light irradiation unit that performs a first process of irradiating pump light to thefirst surface 101 of each cell, and a first pump light irradiation to thefourth surface 104 of each cell. A second pump light irradiation unit that performs two processes may be provided, and after the first process is performed by the first pump light irradiation unit, the second process may be performed by the second pump light irradiation unit.

（６）上述した変形例（１）では、第１検出処理の終了後に第２検出処理を自動的に開始する例を説明したが、第１検出処理と第２検出処理の切り換えをユーザー操作に応じて行うように構成してもよい。この場合には、磁場計測装置１において、例えば、第１検出処理を指示する操作ボタンと第２検出処理を指示する操作ボタン等の操作手段を備えるように構成してもよい。制御部６０は、操作手段を介したユーザー操作に応じて、第１検出処理と第２検出処理とを行うように駆動部５０、ポンプ光照射部２０、プローブ光照射部３０、及び検出ユニット４０を制御する。(6) In the modified example (1) described above, the example in which the second detection process is automatically started after the end of the first detection process has been described. However, switching between the first detection process and the second detection process can be performed by a user operation. You may comprise so that it may respond | correspond. In this case, the magnetic field measurement apparatus 1 may be configured to include operation means such as an operation button for instructing the first detection process and an operation button for instructing the second detection process. Thecontrol unit 60 performs the first detection process and the second detection process in accordance with a user operation via the operation unit, and thedrive unit 50, the pumplight irradiation unit 20, the probelight irradiation unit 30, and thedetection unit 40. To control.

（７）上述した変形例（１）では、第１検出処理と第２検出処理の処理毎に、制御部５０はプローブ光照射部３０から各セルの第２の面１０２に対して照射させる例を説明したが、第１検出処理に続けて第２検出処理を自動開始する場合には、プローブ光照射部３０からのプローブ光の照射を第２検出処理が終了するまで継続して行うようにしてもよい。(7) In the modification (1) described above, thecontrol unit 50 irradiates thesecond surface 102 of each cell from the probelight irradiation unit 30 for each of the first detection process and the second detection process. However, when the second detection process is automatically started after the first detection process, the probe light irradiation from the probelight irradiation unit 30 is continuously performed until the second detection process is completed. May be.

１，１Ａ・・・磁場計測装置、１０・・・セルアレイ、１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ・・・セル、２０・・・ポンプ光照射部、３０・・・プローブ光照射部、４０・・・検出ユニット、４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ・・・検出部、５０・・・制御部、６０・・・駆動部、１０１・・・第１の面、１０２・・・第２の面、１０３・・・第３の面、１０４・・・第４の面、２０１，３０１・・・光源、２０２，３０２・・・分配機構、２０３，２０３ａ，２０３ｂ，２０３ｃ，２０３ｄ，３０３・・・伝送媒体DESCRIPTION OFSYMBOLS 1,1A ... Magnetic field measuring apparatus, 10 ... Cell array, 10a, 10b, 10c, 10d ... Cell, 20 ... Pump light irradiation part, 30 ... Probe light irradiation part, 40 ... Detection unit, 40a, 40b, 40c, 40d ... detection unit, 50 ... control unit, 60 ... drive unit, 101 ... first surface, 102 ... second surface, 103. .... Third surface, 104 ... Fourth surface, 201, 301 ... Light source, 202, 302 ... Distribution mechanism, 203, 203a, 203b, 203c, 203d, 303 ... Transmission medium

Claims (3)

Translated fromJapanese

ポンプ光によって励起される原子からなる原子群を含み、設置面に対して傾斜し光を透過させる第１の面と、前記第１の面に隣接し光を透過させる第２の面と、当該第２の面を透過した光を透過させる第３の面とを有する多面体形状の複数のセルを、前記第１の面の傾斜方向が同じ方向となり、少なくとも隣合う一つのセルと接するように配列したセルアレイと、
前記セルアレイの各セルの前記第１の面にポンプ光を照射するポンプ光照射手段と、
前記各セルの前記第２の面に、当該セル内において前記ポンプ光と交差するようにプローブ光を照射するプローブ光照射手段と、
前記各セルの前記第３の面を透過したプローブ光を受光し、前記各セルにおける磁場を各々検出する検出手段と
を備えることを特徴とする磁場計測装置。A first surface that includes an atomic group composed of atoms excited by pump light, is inclined with respect to the installation surface and transmits light; a second surface that is adjacent to the first surface and transmits light; and A plurality of polyhedral-shaped cells having a third surface that transmits light transmitted through the second surface are arranged so that the inclination direction of the first surface is the same direction and at least one adjacent cell is in contact Cell array
Pump light irradiation means for irradiating the first surface of each cell of the cell array with pump light;
Probe light irradiating means for irradiating the second surface of each cell with probe light so as to intersect the pump light in the cell;
A magnetic field measuring apparatus comprising: detecting means for receiving probe light transmitted through the third surface of each cell and detecting a magnetic field in each cell. 前記各セルは、光を透過させると共に、当該セルの前記第１の面が傾斜する側と相対する側に前記設置面に対して傾斜する第４の面を有し、
前記ポンプ光照射手段は、前記各セルの前記第１の面にポンプ光を照射する第１処理と、前記第１処理に代えて、前記各セルの前記第４の面にポンプ光を照射する第２処理とを行うことを特徴とする請求項１に記載の磁場計測装置。Each of the cells has a fourth surface that transmits light and is inclined with respect to the installation surface on a side opposite to a side on which the first surface of the cell is inclined.
The pump light irradiation means irradiates the fourth surface of each cell with pump light instead of the first processing for irradiating the first surface of each cell with pump light and the first processing. The magnetic field measurement apparatus according to claim 1, wherein the second process is performed. 前記ポンプ光照射手段及び前記プローブ光照射手段は、各々１つの光源を有し、
前記ポンプ光照射手段は、前記光源からの光を前記ポンプ光として前記各セルに分配して照射し、
前記プローブ光照射手段は、前記光源からの光を前記プローブ光として前記各セルに分配して照射することを特徴とする請求項１又は２に記載の磁場計測装置。The pump light irradiation means and the probe light irradiation means each have one light source,
The pump light irradiation means distributes and irradiates light from the light source to the cells as the pump light,
The magnetic field measurement apparatus according to claim 1, wherein the probe light irradiation unit distributes and irradiates light from the light source as the probe light to the cells.

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