Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP6503697B2 - Gas cell manufacturing method and atomic oscillator - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP6503697B2 - Gas cell manufacturing method and atomic oscillator - Google Patents

Gas cell manufacturing method and atomic oscillator Download PDF

Info

Publication number
JP6503697B2
JP6503697B2 JP2014232436A JP2014232436A JP6503697B2 JP 6503697 B2 JP6503697 B2 JP 6503697B2 JP 2014232436 A JP2014232436 A JP 2014232436A JP 2014232436 A JP2014232436 A JP 2014232436A JP 6503697 B2 JP6503697 B2 JP 6503697B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ampoule
chamber
gas cell
manufacturing
alkali metal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2014232436A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2016095263A (en
JP2016095263A5 (en
Inventor
藤井 永一
永一 藤井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP2014232436A priority Critical patent/JP6503697B2/en
Priority to US14/933,798 priority patent/US10145909B2/en
Priority to CN201510765585.0A priority patent/CN105607014A/en
Publication of JP2016095263A publication Critical patent/JP2016095263A/en
Publication of JP2016095263A5 publication Critical patent/JP2016095263A5/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6503697B2 publication Critical patent/JP6503697B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)

Description

本発明は、磁気計測装置の製造方法および磁気計測装置に関する。   The present invention relates to a method of manufacturing a magnetic measurement device and a magnetic measurement device.

アルカリ金属ガスが封入されたガスセルに直線偏光を照射し、偏光面の回転角に応じて磁場を測定する光ポンピング式の磁気計測装置が知られている。特許文献1に、リザーバー(アンプル収容室)にアルカリ金属が封入されたアンプルを収容し、そのアンプルにレーザー光を照射することによりアンプルのガラス管に貫通孔を形成し、アンプル内のアルカリ金属を蒸発させて、その蒸気(ガス)をリザーバーから連通孔を介して主室内に充満させたガスセルを備えた磁気計測装置が開示されている。   There is known an optical pumping type magnetic measurement apparatus which irradiates linearly polarized light to a gas cell in which an alkali metal gas is sealed, and measures a magnetic field in accordance with the rotation angle of the polarization plane. In Patent Document 1, an ampoule in which an alkali metal is sealed is accommodated in a reservoir (ample storage chamber), and a laser beam is irradiated to the ampoule to form a through hole in the glass tube of the ampoule, and the alkali metal in the ampoule is removed. A magnetic measuring device is disclosed that includes a gas cell that is vaporized and fills the vapor (gas) from a reservoir into a main chamber through a communication hole.

特開2012−183290号公報JP, 2012-183290, A

ところで、貫通孔を形成する工程において、レーザー光を1箇所に照射して一つの貫通孔を形成する加工だけでは、深さ方向の加工が不十分でアンプルの気密が破れない場合や、貫通孔が形成できてもアンプル内のアルカリ金属の蒸発量が少なく主室内にアルカリ金属ガスが充満するまでに長時間を要する場合がある。しかしながら、確実に貫通孔を形成し、かつ短時間で主室内にアルカリ金属ガスを充満させるために、レーザー光を1箇所に照射する加工を何回も繰り返して行うと、製造工数の増大を招いてしまうという課題がある。   By the way, in the process of forming the through hole, the case where the processing in the depth direction is insufficient and the airtightness of the ampoule is not broken by the processing of forming one through hole by irradiating the laser light to one place alone or the through hole Although the amount of evaporation of the alkali metal in the ampoule is small, it may take a long time to fill the alkali metal gas in the main chamber. However, in order to reliably form the through holes and fill the main chamber with the alkali metal gas in a short time, if the process of irradiating the laser light to one place is repeated many times, the number of manufacturing steps is increased. There is a problem that you

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。   The present invention has been made to solve at least a part of the above-described problems, and can be realized as the following modes or application examples.

[適用例1]本適用例に係る磁気計測装置の製造方法は、磁場を計測する磁気計測装置の製造方法であって、第1室と、第2室と、前記第1室と前記第2室とを連通する連通孔と、を備えたガスセルの前記第2室に、アルカリ金属材料が充填されたアンプルを配置し、前記第1室と前記第2室と前記連通孔とを密封する工程と、前記アンプルにレーザー光を照射することにより前記アンプルに貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、を含み、前記第2室には、前記アンプルが落ち着く所定の位置が設けられ、前記貫通孔形成工程では、前記所定の位置を基準として前記アンプルの複数箇所に前記レーザー光を照射することを特徴とする。   Application Example 1 A method of manufacturing a magnetic measurement device according to this application example is a method of manufacturing a magnetic measurement device that measures a magnetic field, and includes a first chamber, a second chamber, the first chamber, and the second chamber. A step of disposing an ampoule filled with an alkali metal material in the second chamber of the gas cell provided with a communicating hole communicating with the chamber, and sealing the first chamber, the second chamber and the communicating hole And a through hole forming step of forming a through hole in the ampoule by irradiating the ampoule with a laser beam, and the second chamber is provided with a predetermined position at which the ampoule settles, the through hole The forming step is characterized in that the laser light is irradiated to a plurality of places of the ampoule with reference to the predetermined position.

本適用例の製造方法によれば、貫通孔形成工程において、第2室に配置されたアンプルの複数箇所にレーザー光を照射するので、アンプルに複数の貫通孔を並行して形成できる。そのため、レーザー光を1箇所だけに照射する場合と比べて、アンプルの気密を破って貫通孔を形成する確率を高めるとともに、内部のアルカリ金属材料が露出する面積を広くして、短時間で第2室から連通孔を介して第1室内にアルカリ金属ガスを充満させることができる。そして、レーザー光を1箇所に照射する工程を繰り返して複数の貫通孔を形成する場合と比べて、製造工数を低減することができる。また、アンプルが落ち着く所定の位置に配置された状態で、所定の位置を基準としてレーザー光を照射するので、アンプルが落ち着く位置がない場合と比べて、アンプルにレーザー光を照射する位置合わせをより精度良く行うことができる。これらにより、磁気計測装置の製造工数を低減し、生産性を向上させることができる。   According to the manufacturing method of this application example, in the through hole forming step, the laser light is irradiated to a plurality of locations of the ampoule arranged in the second chamber, so that the plurality of through holes can be formed in parallel in the ampoule. Therefore, as compared with the case where the laser light is irradiated to only one place, the probability of breaking the airtightness of the ampoule and forming the through holes is increased, and the area where the internal alkali metal material is exposed is enlarged, and The alkali metal gas can be filled in the first chamber from the two chambers via the communication hole. And a manufacturing man-hour can be reduced compared with the case where a process of irradiating a laser beam to one place is repeated, and a plurality of penetration holes are formed. In addition, since the laser beam is irradiated based on the predetermined position in a state where the ampoule is settled at the predetermined position, the position for irradiating the laser beam to the ampoule is more compared to the case where the ampoule is not settled. It can be done precisely. Thus, the number of manufacturing steps of the magnetic measurement device can be reduced, and the productivity can be improved.

[適用例2]上記適用例に係る磁気計測装置の製造方法であって、前記所定の位置は、第1の方向に沿って設けられ、前記アンプルは、長手方向を有し、前記長手方向が前記第1の方向に沿うように前記所定の位置に配置され、前記貫通孔形成工程では、前記第1の方向に沿った前記複数箇所に前記レーザー光を照射することが好ましい。   Application Example 2 In the method of manufacturing a magnetic measurement device according to the application example described above, the predetermined position is provided along a first direction, the ampoule has a longitudinal direction, and the longitudinal direction is the longitudinal direction. It is preferable to arrange | position the said predetermined position so that the said 1st direction may be followed, and to irradiate the said laser beam to the said multiple places along the said 1st direction at the said through-hole formation process.

本適用例の製造方法によれば、アンプルをその長手方向が第1の方向に沿うように所定の位置に配置し、アンプルの長手方向に沿った複数箇所にレーザー光を照射するので、複数の貫通孔を容易に形成できる。また、複数箇所のそれぞれをアンプルの長手方向における幅の中心に合わせ易くなるので、複数箇所のそれぞれにおいてより確実に気密を破ることができる。   According to the manufacturing method of this application example, the ampoule is disposed at a predetermined position such that the longitudinal direction thereof is along the first direction, and a plurality of locations along the longitudinal direction of the ampoule are irradiated with laser light. The through holes can be easily formed. In addition, since it becomes easy to align each of the plurality of locations with the center of the width in the longitudinal direction of the ampoule, airtightness can be more reliably broken in each of the plurality of locations.

[適用例3]上記適用例に係る磁気計測装置の製造方法であって、前記貫通孔形成工程では、前記レーザー光を前記第1の方向に沿って走査して照射することが好ましい。   Application Example 3 In the method of manufacturing a magnetic measurement device according to the application example described above, in the through hole forming step, it is preferable that the laser light be scanned and irradiated along the first direction.

本適用例の製造方法によれば、レーザー光を第1の方向に沿って走査して照射するので、アンプルの長手方向に沿った複数箇所で並行して貫通孔を形成することができる。   According to the manufacturing method of this application example, since the laser beam is scanned and irradiated along the first direction, through holes can be formed in parallel at a plurality of locations along the longitudinal direction of the ampoule.

[適用例4]上記適用例に係る磁気計測装置の製造方法であって、前記貫通孔形成工程では、ガルバノスキャナーを用いて前記レーザー光を走査することが好ましい。   Application Example 4 In the method of manufacturing a magnetic measurement device according to the application example described above, in the through hole forming step, it is preferable to scan the laser beam using a galvano scanner.

本適用例の製造方法によれば、ガルバノスキャナーを用いてレーザー光を第1の方向に沿って走査することができる。   According to the manufacturing method of this application example, laser light can be scanned along the first direction using a galvano scanner.

[適用例5]上記適用例に係る磁気計測装置の製造方法であって、前記貫通孔形成工程では、前記レーザー光を前記第1の方向に沿って分岐して照射することが好ましい。   Application Example 5 In the method of manufacturing a magnetic measurement device according to the application example described above, it is preferable that, in the through hole forming step, the laser light be branched and irradiated along the first direction.

本適用例の製造方法によれば、レーザー光を第1の方向に沿って分岐して照射するので、アンプルの長手方向に沿った複数箇所で並行して貫通孔を形成することができる。   According to the manufacturing method of this application example, since the laser beam is branched and irradiated along the first direction, the through holes can be formed in parallel at a plurality of locations along the longitudinal direction of the ampoule.

[適用例6]上記適用例に係る磁気計測装置の製造方法であって、前記貫通孔形成工程では、回折格子を用いて前記レーザー光を分岐することが好ましい。   Application Example 6 In the method of manufacturing a magnetic measurement device according to the application example, in the through hole forming step, it is preferable to branch the laser beam using a diffraction grating.

本適用例の製造方法によれば、回折格子を用いてレーザー光を第1の方向に沿って分岐することができる。   According to the manufacturing method of this application example, the laser beam can be branched along the first direction using the diffraction grating.

[適用例7]上記適用例に係る磁気計測装置の製造方法であって、前記貫通孔形成工程では、前記複数箇所のうちの一部の箇所に重複して前記レーザー光を照射することが好ましい。   Application Example 7 In the method of manufacturing a magnetic measurement device according to the application example described above, it is preferable that in the through hole forming step, the laser light is irradiated to overlap a part of the plurality of parts. .

本適用例の製造方法によれば、複数箇所のうちの一部の箇所に重複してレーザー光を照射するので、一部の箇所においてより大きな貫通孔を形成することができる。そのため、より短時間で第1室内にアルカリ金属ガスを充満させることができる。   According to the manufacturing method of this application example, the laser light is irradiated to a part of the plurality of parts in an overlapping manner, so that a larger through hole can be formed in a part of the parts. Therefore, the first chamber can be filled with the alkali metal gas in a shorter time.

[適用例8]本適用例に係る磁気計測装置は、磁場を計測する磁気計測装置であって、第1室と、第2室と、前記第1室と前記第2室とを連通する連通孔と、を有するセル部と、前記第2室に配置されたアンプルと、前記第1室と前記第2室とに充填されたアルカリ金属のガスと、を備えたガスセルを含み、前記第2室には、前記アンプルが落ち着く所定の位置が設けられ、前記アンプルには、複数の貫通孔が形成されていることを特徴とする。   Application Example 8 A magnetic measurement apparatus according to this application example is a magnetic measurement apparatus that measures a magnetic field, and is configured to communicate the first chamber, the second chamber, the first chamber, and the second chamber. A gas cell provided with a cell portion having a hole, an ampoule disposed in the second chamber, and an alkali metal gas filled in the first chamber and the second chamber, The chamber is provided with a predetermined position for the ampoule to settle, and the ampoule is formed with a plurality of through holes.

本適用例の構成によれば、アンプルに複数の貫通孔が形成されているので、貫通孔が1箇所だけ形成されている場合と比べて、アンプルの気密を破る確率を高めるとともに、内部のアルカリ金属材料が露出する面積を広くして短時間で第2室から連通孔を介して第1室内にアルカリ金属ガスを充満させることができる。また、アンプルが落ち着く所定の位置に配置された状態でレーザー光を照射して貫通孔を形成することができるので、アンプルが落ち着く位置がない場合と比べて、アンプルにレーザー光を照射する位置合わせをより精度良く行うことができる。これらにより、生産性を向上させることが可能な磁気計測装置を提供することができる。   According to the configuration of this application example, since a plurality of through holes are formed in the ampoule, the probability of breaking the airtightness of the ampoule is enhanced and the alkali inside is improved compared to the case where only one through hole is formed. It is possible to fill the alkali metal gas from the second chamber through the communication hole in a short time by widening the exposed area of the metal material. In addition, since the through holes can be formed by irradiating the laser beam in a state where the ampoule is settled at a predetermined position, the position alignment for irradiating the ampoule with the laser light is performed as compared with the case where the ampoule is not settled. Can be done more accurately. By these, the magnetic measurement apparatus which can improve productivity can be provided.

本実施形態に係る磁気計測装置の構成を示すブロック図。FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a magnetic measurement device according to the present embodiment. 第1の実施形態に係るガスセルの構成を示す概略図。Schematic which shows a structure of the gas cell which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係るガスセルおよびアンプルの構成を示す概略図。Schematic which shows the structure of the gas cell which concerns on 1st Embodiment, and an ampule. 第1の実施形態に係るガスセルの製造方法を説明する図。FIG. 6 is a view for explaining the method of manufacturing a gas cell according to the first embodiment. 第1の実施形態に係るガスセルの製造方法を説明する図。FIG. 6 is a view for explaining the method of manufacturing a gas cell according to the first embodiment. 第1の実施形態に係るガスセルの製造方法を説明する図。FIG. 6 is a view for explaining the method of manufacturing a gas cell according to the first embodiment. 第2の実施形態に係るレーザー光の照射方法を説明する図。The figure explaining the irradiation method of the laser beam which concerns on 2nd Embodiment. 変形例1に係る貫通孔の形成例を示す概略図。Schematic which shows the example of formation of the through-hole which concerns on the modification 1. FIG. 変形例2に係るガスセルの構成例を示す概略図。Schematic which shows the structural example of the gas cell which concerns on the modification 2. FIG.

以下、本発明を具体化した実施形態について図面を参照して説明する。使用する図面は、説明する部分が認識可能な状態となるように、適宜拡大、縮小、あるいは誇張して表示している。また、説明に必要な構成要素以外は図示を省略する場合がある。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The drawings to be used are appropriately enlarged, reduced, or exaggerated so that the parts to be described become recognizable. Moreover, illustration may be abbreviate | omitted except the component required for description.

(第1の実施形態)
<磁気計測装置の構成>
第1の実施形態に係る磁気計測装置の構成について、図1を参照して説明する。図1は、本実施形態に係る磁気計測装置の構成を示すブロック図である。本実施形態に係る磁気計測装置100は、非線形光学回転(Nonlinear Magneto-Optical Rotation:NMOR)を用いた磁気計測装置である。磁気計測装置100は、例えば、心臓からの磁場(心磁)や脳からの磁場(脳磁)などの生体から発生される微小な磁場を測定する生体状態測定装置(心磁計または脳磁計など)に用いられる。磁気計測装置100は、金属探知機などにも用いることができる。
First Embodiment
<Configuration of Magnetic Measurement Device>
The configuration of the magnetic measurement device according to the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the magnetic measurement device according to the present embodiment. The magnetic measurement device 100 according to the present embodiment is a magnetic measurement device using nonlinear optical rotation (NMOR). The magnetic measurement apparatus 100 is, for example, a biological condition measurement apparatus (such as a magnetocardiograph or magnetoencephalograph) that measures a minute magnetic field generated from a living body, such as a magnetic field from the heart (cardiac magnetism) or a magnetic field from the brain (brain magnetism). Used for The magnetic measurement device 100 can also be used as a metal detector or the like.

図1に示すように、磁気計測装置100は、光源1と、光ファイバー2と、コネクター3と、偏光板4と、ガスセル10と、偏光分離器5と、光検出器(Photo Detector:PD)6と、光検出器7と、信号処理回路8と、表示装置9とを備えている。ガスセル10内には、アルカリ金属ガス(気体の状態のアルカリ金属原子)が封入されている。アルカリ金属としては、例えば、セシウム(Cs)、ルビジウム(Rb)、カリウム(K)、ナトリウム(Na)などを用いることができる。以下では、アルカリ金属としてセシウムを用いる場合を例に取り説明する。   As shown in FIG. 1, the magnetic measurement apparatus 100 includes a light source 1, an optical fiber 2, a connector 3, a polarizing plate 4, a gas cell 10, a polarization separator 5, and a photodetector (Photo Detector: PD) 6. , A light detector 7, a signal processing circuit 8, and a display device 9. In the gas cell 10, an alkali metal gas (alkali metal atoms in a gaseous state) is enclosed. As an alkali metal, cesium (Cs), rubidium (Rb), potassium (K), sodium (Na) etc. can be used, for example. Below, the case where cesium is used as an alkali metal is taken and demonstrated to an example.

光源1は、セシウムの吸収線に応じた波長(例えばD1線に相当する894nm)のレーザービームを出力する装置、例えばチューナブルレーザーである。光源1から出力されるレーザービームは、連続的に一定の光量を有する、いわゆるCW(Continuous Wave)光である。   The light source 1 is a device that outputs a laser beam of a wavelength (for example, 894 nm corresponding to the D1 line) corresponding to the absorption line of cesium, for example, a tunable laser. The laser beam output from the light source 1 is so-called CW (Continuous Wave) light having a constant light quantity continuously.

偏光板4は、レーザービームを特定方向に偏光させ、直線偏光にする素子である。光ファイバー2は、光源1により出力されたレーザービームを、ガスセル10側に導く部材である。光ファイバー2には、例えば、基本モードのみを伝播するシングルモードの光ファイバーが用いられる。コネクター3は、光ファイバー2を偏光板4に接続するための部材である。コネクター3は、ねじ込み式で、光ファイバー2を偏光板4に接続する。   The polarizing plate 4 is an element that polarizes the laser beam in a specific direction to be linearly polarized. The optical fiber 2 is a member for guiding the laser beam output by the light source 1 to the gas cell 10 side. As the optical fiber 2, for example, a single mode optical fiber that propagates only the fundamental mode is used. The connector 3 is a member for connecting the optical fiber 2 to the polarizing plate 4. The connector 3 is screwed to connect the optical fiber 2 to the polarizing plate 4.

ガスセル10は、内部に空隙を有する箱(セル)であり、この空隙(図2(b)に示す主室14)にはアルカリ金属の蒸気(図2(b)に示すアルカリ金属ガス13)が封入されている。ガスセル10の構成については、後述する。   The gas cell 10 is a box (cell) having a void inside, and the alkali metal vapor (alkali metal gas 13 shown in FIG. 2 (b)) is present in the void (main chamber 14 shown in FIG. 2 (b)). It is enclosed. The configuration of the gas cell 10 will be described later.

偏光分離器5は、入射したレーザービームを、互いに直交する2つの偏光成分のビームに分離する素子である。偏光分離器5は、例えば、ウォラストンプリズムまたは偏光ビームスプリッターである。光検出器6および光検出器7は、レーザービームの波長に感度を有する検出器であり、入射光の光量に応じた電流を信号処理回路8に出力する。光検出器6および光検出器7は、それ自体が磁場を発生すると測定に影響を与える可能性があるので、非磁性の材料で構成されることが望ましい。光検出器6および光検出器7は、ガスセル10からみて偏光分離器5と同じ側(下流側)に配置される。   The polarization splitter 5 is an element that splits the incident laser beam into beams of two polarization components orthogonal to each other. The polarization splitter 5 is, for example, a Wollaston prism or a polarization beam splitter. The photodetector 6 and the photodetector 7 are detectors having sensitivity to the wavelength of the laser beam, and output a current corresponding to the light amount of incident light to the signal processing circuit 8. The light detector 6 and the light detector 7 are desirably made of non-magnetic materials, as they may affect the measurement when they generate a magnetic field. The photodetector 6 and the photodetector 7 are disposed on the same side (downstream side) as the polarization splitter 5 with respect to the gas cell 10.

磁気計測装置100における各部の配置を、レーザービームの経路に沿って説明すると、レーザービームの経路の最上流には光源1が位置し、以下、上流側から、光ファイバー2、コネクター3、偏光板4、ガスセル10、偏光分離器5、および光検出器6,7の順で配置されている。   The arrangement of each part in the magnetic measurement apparatus 100 will be described along the path of the laser beam. The light source 1 is positioned at the uppermost stream of the path of the laser beam, and from the upstream side, the optical fiber 2, connector 3, polarizing plate 4 , The gas cell 10, the polarization splitter 5, and the photodetectors 6, 7 in this order.

磁気計測装置100における各部の動作を、レーザービームの進行に沿って説明する。光源1から出力されたレーザービームは、光ファイバー2に導かれて偏光板4に到達する。偏光板4に到達したレーザービームは、偏光度がより高い直線偏光になる。ガスセル10を透過しているレーザービームは、ガスセル10に封入されているアルカリ金属原子を励起(光ポンピング)する。このとき、レーザービームは、磁場の強さに応じた偏光面回転作用を受けて偏光面が回転する。ガスセル10を透過したレーザービームは偏光分離器5により2つの偏光成分のビームに分離される。2つの偏光成分のビームの光量は、光検出器6および光検出器7で計測(プロービング)される。   The operation of each part in the magnetic measurement apparatus 100 will be described along the progress of the laser beam. The laser beam output from the light source 1 is guided to the optical fiber 2 and reaches the polarizing plate 4. The laser beam that has reached the polarizing plate 4 becomes linearly polarized light with a higher degree of polarization. The laser beam transmitted through the gas cell 10 excites (optically pumps) alkali metal atoms enclosed in the gas cell 10. At this time, the laser beam is rotated by its polarization plane rotating action according to the strength of the magnetic field. The laser beam transmitted through the gas cell 10 is split by the polarization splitter 5 into beams of two polarization components. The light amounts of the beams of the two polarization components are measured (probed) by the light detector 6 and the light detector 7.

信号処理回路8は、光検出器6および光検出器7により計測されたビームの光量を示す信号をそれぞれから受け取る。信号処理回路8は、受け取った各信号に基づいて、レーザービームの偏光面の回転角を計測する。偏光面の回転角は、レーザービームの伝播方向の磁場の強さに基づく関数で表される(例えば、D.バドカー、外5名,「原子の共鳴非線形磁気光学回転効果」,レビュー・オブ・モダン・フィジクス誌,米国,米国物理学会,2002年10月,第74巻,第4号,p.1153−1201の数式(2)を参照。数式(2)は線形光学回転に関するものであるが、NMORの場合もほぼ同様の式を用いることができる)。信号処理回路8は、偏光面の回転角からレーザービームの伝播方向における磁場の強さを測定する。表示装置9は、信号処理回路8により測定された磁場の強さを表示する。   The signal processing circuit 8 receives a signal indicating the light amount of the beam measured by the light detector 6 and the light detector 7 from each. The signal processing circuit 8 measures the rotation angle of the polarization plane of the laser beam based on each of the received signals. The rotation angle of the polarization plane is expressed as a function based on the strength of the magnetic field in the propagation direction of the laser beam (for example, D. Budker, et al., "Resonant non-linear magneto-optical rotation effect of atoms", review of · See the equation (2) in Modern Physics, USA, American Physical Society, October 2002, Vol. 74, No. 4, pp. 1153-1201, which relates to linear optical rotation In the case of NMOR, almost similar expressions can be used). The signal processing circuit 8 measures the strength of the magnetic field in the propagation direction of the laser beam from the rotation angle of the polarization plane. The display device 9 displays the strength of the magnetic field measured by the signal processing circuit 8.

続いて、第1の実施形態に係るガスセルとガスセルに用いられるアンプルとについて、図2および図3を参照して説明する。図2は、第1の実施形態に係るガスセルの構成を示す概略図である。詳しくは、図2(a)はガスセルの概略平面図であり、図2(b)は図2(a)のA−A’線に沿った概略断面図であり、図2(c)はガスセルの側面図である。図3は、第1の実施形態に係るガスセルおよびアンプルの構成を示す概略図である。図3(a)は図2(a)のB−B’線に沿ったガスセルの概略断面図であり、図3(b)はアンプルの長手方向に沿った概略断面図であり、図3(c)は図3(b)のC−C’線に沿った概略断面図である。   Subsequently, a gas cell according to the first embodiment and an ampoule used for the gas cell will be described with reference to FIGS. 2 and 3. FIG. 2 is a schematic view showing the configuration of the gas cell according to the first embodiment. More specifically, FIG. 2 (a) is a schematic plan view of the gas cell, FIG. 2 (b) is a schematic cross-sectional view along the line AA 'in FIG. 2 (a), and FIG. 2 (c) is a gas cell Side view of FIG. FIG. 3 is a schematic view showing the configuration of the gas cell and the ampoule according to the first embodiment. 3 (a) is a schematic cross-sectional view of the gas cell taken along the line B-B 'of FIG. 2 (a), and FIG. 3 (b) is a schematic cross-sectional view along the longitudinal direction of the ampoule. c) is a schematic sectional view along the line CC 'in FIG. 3 (b).

<ガスセルの構成>
図2(a),(b),(c)および図3(a)に、第1の実施形態に係るガスセル10を示す。図2(a),(b),(c)および図3(a)において、ガスセル10の高さ方向をZ軸とし、上方側を+Z方向とする。Z軸と交差する方向であって、ガスセル10の長さ方向を第1の方向としてのX軸とし、図2(a),(b)における右側を+X方向とする。そして、Z軸およびX軸と交差する方向であって、ガスセル10の幅方向を第2の方向としてのY軸とし、図2(c)および図3(a)の紙面における左側を+Y方向とする。
<Configuration of gas cell>
2 (a), (b), (c) and FIG. 3 (a) show a gas cell 10 according to the first embodiment. In FIGS. 2A, 2B, 2C and 3A, the height direction of the gas cell 10 is taken as the Z axis, and the upper side is taken as the + Z direction. The longitudinal direction of the gas cell 10 is taken as the X axis as the first direction, and the right side in FIGS. 2A and 2B is taken as the + X direction. Then, the width direction of the gas cell 10 is taken as a Y-axis as a second direction in the direction intersecting the Z-axis and the X-axis, and the left side in the sheet of FIG. 2C and FIG. Do.

図2(a)はガスセル10を+Z方向側からみた平面図であり、図2(b)はガスセル10をA−A’線に沿った断面を−Y方向側から見た断面図であり、図2(c)はガスセル10を−X方向側から見た側面図である。なお、本明細書では、図2(a)に示すようにガスセル10を+Z方向側から見ることを「平面視」という。また、ガスセル10の断面を断面と交差する方向から見ること、例えば、図2(b)に示すようにX軸に沿った断面を−Y方向側から見ることを「断面視」という。   2 (a) is a plan view of the gas cell 10 from the + Z direction side, and FIG. 2 (b) is a cross-sectional view of the gas cell 10 along the line A-A ', as viewed from the -Y direction side. FIG.2 (c) is the side view which looked at the gas cell 10 from the-X direction side. In the present specification, viewing the gas cell 10 from the + Z direction side as shown in FIG. 2A is referred to as “plan view”. Further, viewing the cross section of the gas cell 10 in a direction intersecting with the cross section, for example, viewing the cross section along the X-axis from the -Y direction side as shown in FIG.

図2(a)に示すように、本実施形態に係るガスセル10は、セル部12と封止部19とで構成される。セル部12は、内部に空隙を有する箱(セル)であり、例えば、石英ガラスにより形成されている。セル部12の内壁は、例えばパラフィンなどによりコーティングされていてもよい。セル部12の厚さは、1mm〜5mmであり、例えば、1.5mm程度である。   As shown to Fig.2 (a), the gas cell 10 which concerns on this embodiment is comprised by the cell part 12 and the sealing part 19. As shown in FIG. The cell portion 12 is a box (cell) having an air gap inside, and is formed of, for example, quartz glass. The inner wall of the cell portion 12 may be coated with, for example, paraffin. The thickness of the cell portion 12 is 1 mm to 5 mm, for example, about 1.5 mm.

セル部12は、内部の空隙として、第1室としての主室14と、第2室としてのリザーバー16とを有している。主室14とリザーバー16とは、X方向に沿って並ぶように配置されており、連通孔15を介して連通している。リザーバー16には、アンプル20が配置されている。アンプル20の構成については後述する。リザーバー16の−X方向側、すなわち連通孔15の反対側には、開口部18が設けられている。   The cell unit 12 has a main chamber 14 as a first chamber and a reservoir 16 as a second chamber as an internal space. The main chamber 14 and the reservoir 16 are arranged side by side along the X direction, and communicate with each other through the communication hole 15. An ampoule 20 is disposed in the reservoir 16. The configuration of the ampoule 20 will be described later. An opening 18 is provided on the −X direction side of the reservoir 16, that is, on the opposite side of the communication hole 15.

なお、A−A’線は、X軸方向に沿って開口部18の中心とリザーバー16と連通孔15の中心と主室14とを通る線である。B−B’線は、Y軸方向に沿ってリザーバー16とアンプル20とを通る線である。   The A-A 'line is a line passing the center of the opening 18, the center of the reservoir 16, the center of the communication hole 15, and the main chamber 14 along the X-axis direction. The B-B ′ line is a line passing through the reservoir 16 and the ampoule 20 along the Y-axis direction.

図2(b)に示すように、連通孔15は、主室14およびリザーバー16の上方側(+Z方向側)に設けられている。開口部18は、リザーバー16の上方側に設けられている。セル部12の内部の主室14とリザーバー16とには、アルカリ金属が蒸発したガス(以下ではアルカリ金属ガスという)13が充填されている。主室14とリザーバー16とには、アルカリ金属ガス13の他に、希ガス等の不活性ガスが存在していてもよい。   As shown in FIG. 2 (b), the communication hole 15 is provided on the upper side (+ Z direction side) of the main chamber 14 and the reservoir 16. The opening 18 is provided on the upper side of the reservoir 16. The main chamber 14 and the reservoir 16 inside the cell portion 12 are filled with a gas 13 (hereinafter referred to as an alkali metal gas) in which an alkali metal is evaporated. In the main chamber 14 and the reservoir 16, in addition to the alkali metal gas 13, an inert gas such as a rare gas may be present.

図2(c)に示すように、連通孔15は円形状である。連通孔15の内径は、例えば、0.4mm〜1mm程度である。開口部18も円形状である。開口部18の内径は、例えば、0.4mm〜1.5mm程度である。開口部18は封止部19により封止されており、これにより、セル部12(主室14およびリザーバー16)が密封されている。封止部19は、例えば矩形状であるが、円形状など他の形状であってもよい。封止部19の材料としては、例えば、石英ガラスが用いられる。封止部19は、例えば、開口部18の周囲に配置された低融点ガラスフリット(図示しない)を介してセル部12に固着されている。   As shown in FIG. 2 (c), the communication hole 15 is circular. The inner diameter of the communication hole 15 is, for example, about 0.4 mm to 1 mm. The opening 18 is also circular. The inner diameter of the opening 18 is, for example, about 0.4 mm to 1.5 mm. The opening 18 is sealed by the sealing portion 19 so that the cell portion 12 (main chamber 14 and reservoir 16) is sealed. The sealing portion 19 has, for example, a rectangular shape, but may have another shape such as a circular shape. For example, quartz glass is used as a material of the sealing portion 19. The sealing portion 19 is fixed to the cell portion 12 via, for example, a low melting point glass frit (not shown) disposed around the opening 18.

図3(a)に示すように、リザーバー16は、底部側(−Z方向側)に、Y軸方向に沿って傾斜する傾斜面31aと傾斜面31bとを有している。傾斜面31aは+Y方向に向かって上方側から底部側へ傾斜しており、傾斜面31bは−Y方向に向かって上方側から底部側へ傾斜している。これらの互いに反対向きに傾斜して交差する2つの傾斜面31a,31bによって、Y軸方向に沿った断面視で山状の凸状部が構成されている。傾斜面31a,31b同士が交差する交差部32が、断面視で山状の凸状部の頂点となっている。平面視では、交差部32はX軸方向に沿って稜線状に延在している(図2(a)参照)。   As shown to Fig.3 (a), the reservoir | reserver 16 has the inclined surface 31a and the inclined surface 31b which incline along a Y-axis direction in the bottom part side (-Z direction side). The inclined surface 31a is inclined from the upper side to the bottom side in the + Y direction, and the inclined surface 31b is inclined from the upper side to the bottom in the -Y direction. The two inclined surfaces 31a and 31b which are inclined in the opposite directions and intersect with each other form a mountain-shaped convex portion in a cross-sectional view along the Y-axis direction. The cross | intersection part 32 which inclined surface 31a, 31b cross | intersects becomes the vertex of the mountain-like convex-shaped part by cross sectional view. In a plan view, the crossing portion 32 extends in a ridge line along the X-axis direction (see FIG. 2A).

<アンプルの構成>
図3(b)に示すように、アンプル20は長手方向を有している。図3(b)には、アンプル20を、その長手方向がX軸方向に沿うように配置したときのX−Z断面を示している。アンプル20は、中空状のガラス管22で構成される。ガラス管22は、例えば、ホウ珪酸ガラスにより形成されている。
<Ampoule Configuration>
As shown in FIG. 3 (b), the ampoule 20 has a longitudinal direction. FIG. 3B shows an X-Z cross section when the ampoule 20 is disposed so that the longitudinal direction thereof is along the X-axis direction. The ampoule 20 is constituted by a hollow glass tube 22. The glass tube 22 is made of, for example, borosilicate glass.

ガラス管22は、一方向(図3(b)ではX軸方向)に沿って延在しており、その両端部が溶着されている。これにより、内部が中空状のガラス管22は密封されている。なお、ガラス管22の両端部の形状は、図3(b)に示すような丸い形状に限定されず、平面に近い形状や一部が尖った形状などであってもよい。ガラス管22の中空状の内部には、アルカリ金属材料としてのアルカリ金属固体(粒状や粉末状のアルカリ金属原子)24が充填されている。アルカリ金属固体24としては、上述したように、セシウムの他に、ルビジウム、カリウム、ナトリウムを用いることができる。   The glass tube 22 extends along one direction (X-axis direction in FIG. 3B), and both ends thereof are welded. Thus, the hollow glass tube 22 is sealed. In addition, the shape of the both ends of the glass tube 22 is not limited to a round shape as shown in FIG.3 (b), The shape near a plane, the shape in which one part pointed, etc. may be sufficient. The hollow interior of the glass tube 22 is filled with an alkali metal solid (particulate or powdery alkali metal atoms) 24 as an alkali metal material. As the alkali metal solid 24, rubidium, potassium and sodium can be used in addition to cesium as described above.

図3(b)には、アンプル20(ガラス管22)が密封された状態を示している。アンプル20が製造された段階ではガラス管22は密封された状態であるが、ガスセル10が完成した段階では、ガラス管22に貫通孔21が形成され密封が破られる(図3(a)参照)。これにより、アンプル20内のアルカリ金属固体24が蒸発してガスセル10内に流出し、セル部12の空隙がアルカリ金属ガス13で満たされる(図2(b)参照)。なお、アンプル20内からアルカリ金属固体24が蒸発して流出し易くなるように、アンプル20の上面とセル部12の内面との間には、例えば+Z方向に1.5mm程度の隙間が設けられている。   FIG. 3B shows a state in which the ampoule 20 (glass tube 22) is sealed. Although the glass tube 22 is in a sealed state when the ampoule 20 is manufactured, when the gas cell 10 is completed, the through hole 21 is formed in the glass tube 22 and the seal is broken (see FIG. 3A). . As a result, the alkali metal solid 24 in the ampoule 20 evaporates and flows out into the gas cell 10, and the space of the cell portion 12 is filled with the alkali metal gas 13 (see FIG. 2B). A gap of, for example, about 1.5 mm in the + Z direction is provided between the upper surface of the ampoule 20 and the inner surface of the cell portion 12 so that the alkali metal solid 24 easily evaporates and flows out from the inside of the ampoule 20. ing.

図3(c)に、アンプル20の長手方向と交差する方向におけるY−Z断面を示す。図3(c)に示すように、ガラス管22のY−Z断面形状は、例えば略円形であるが、他の形状であってもよい。ガラス管22の外径φは、0.2mm≦φ≦1.2mmである。ガラス管22の肉厚tは、0.1mm≦t≦0.5mmであり、概ね外径φの20%程度であることが好ましい。ガラス管22の肉厚tが0.1mm未満であるとガラス管22が破損し易くなり、ガラス管22の肉厚tが0.5mmを超えると、ガラス管22に貫通孔21を形成する加工(詳細は後述する)が困難となる。   FIG. 3C shows a Y-Z cross section in a direction intersecting the longitudinal direction of the ampoule 20. As shown in FIG. As shown in FIG. 3C, the Y-Z cross-sectional shape of the glass tube 22 is, for example, substantially circular, but may be another shape. The outer diameter φ of the glass tube 22 is 0.2 mm ≦ φ ≦ 1.2 mm. The thickness t of the glass tube 22 is 0.1 mm ≦ t ≦ 0.5 mm, and preferably about 20% of the outer diameter φ. If the thickness t of the glass tube 22 is less than 0.1 mm, the glass tube 22 is easily broken. If the thickness t of the glass tube 22 exceeds 0.5 mm, the through hole 21 is formed in the glass tube 22 (Details will be described later) becomes difficult.

<リザーバー内におけるアンプルの配置>
図3(a)に示すように、アンプル20は、リザーバー16内における所定の位置として、傾斜面31bとリザーバー16の側壁16aとに接する位置に配置されている。アンプル20は、その長手方向が側壁16aの延在方向、すなわちX軸方向に沿うように配置されている(図2(a)参照)。これにより、アンプル20は、リザーバー16内に安定した状態で保持される。
<Placement of Ampoule in Reservoir>
As shown in FIG. 3A, the ampoule 20 is disposed at a predetermined position in the reservoir 16 so as to be in contact with the inclined surface 31 b and the side wall 16 a of the reservoir 16. The ampoule 20 is disposed such that its longitudinal direction is along the extending direction of the side wall 16a, that is, the X-axis direction (see FIG. 2A). Thus, the ampoule 20 is held in the reservoir 16 in a stable state.

図3(a)に、リザーバー16の−X方向側に配置された開口部18をB−B’線に沿った断面に投影した位置を2点鎖線で示す。開口部18は、アンプル20が配置される上述の所定の位置から+Y方向に離れた位置に設けられている。より具体的には、開口部18は、Y軸方向においてアンプル20が配置される所定の位置と交差部32との間、すなわち傾斜面31bにおける最も低い所定の位置よりも上方側の位置であって、傾斜面31bよりも高い位置に設けられている。   The position which projected the opening part 18 arrange | positioned at the-X direction side of the reservoir | reserver 16 to the cross section which followed the B-B 'line | wire in FIG. 3 (a) is shown with a dashed-two dotted line. The opening 18 is provided at a position separated in the + Y direction from the above-described predetermined position where the ampoule 20 is disposed. More specifically, the opening 18 is a position between the predetermined position where the ampoule 20 is disposed and the intersection 32 in the Y-axis direction, that is, a position above the lowest predetermined position on the inclined surface 31 b. It is provided at a position higher than the inclined surface 31 b.

開口部18は、アンプル20をリザーバー16内に収納するための孔である。開口部18が傾斜面31bにおける上方側の位置に設けられているので、開口部18から挿入されたアンプル20は、傾斜面31bに沿って最も低い位置である所定の位置に移動する。   The opening 18 is a hole for storing the ampoule 20 in the reservoir 16. Since the opening 18 is provided at the upper position of the inclined surface 31 b, the ampoule 20 inserted from the opening 18 moves to the predetermined position which is the lowest position along the inclined surface 31 b.

連通孔15は、アンプル20が配置される上述の所定の位置から離れた位置に設けられていることが好ましい。連通孔15は、リザーバー16内でアルカリ金属固体24が蒸発したアルカリ金属ガス13を主室14へ流出させるための孔である。一方で、アンプル20に貫通孔21を形成する際に発生したガラス管22の破片やアンプル20内から放出されたアルカリ金属固体24が連通孔15を通って主室14内に侵入すると、磁気計測装置100の計測精度の低下を招くこととなる。したがって、連通孔15は、リザーバー16内の高い位置に設けられていることが好ましい。なお、開口部18に対する連通孔15の相対的な位置は、特に限定されない。   The communication hole 15 is preferably provided at a position apart from the above-described predetermined position where the ampoule 20 is disposed. The communication hole 15 is a hole for causing the alkali metal gas 13 in which the alkali metal solid 24 has evaporated in the reservoir 16 to flow out to the main chamber 14. On the other hand, when fragments of the glass tube 22 generated when forming the through hole 21 in the ampoule 20 and the alkali metal solid 24 released from the inside of the ampoule 20 enter the main chamber 14 through the communication hole 15, magnetic measurement The measurement accuracy of the device 100 will be reduced. Therefore, the communication hole 15 is preferably provided at a high position in the reservoir 16. The relative position of the communication hole 15 with respect to the opening 18 is not particularly limited.

ここで、アンプル20の径をφとし、開口部18の内径をD1とし、連通孔15の内径をD2とする。また、リザーバー16における室内の幅をWとし、室内の高さをH1とし、交差部32の高さをH2とする。アンプル20は、開口部18を通ることが必須であり、連通孔15を通らないことが望ましいので、D2<φ<D1となる。アンプル20をリザーバー16内に容易に収納し安定した状態で所定の位置に保持するためには、φ/2<H2<(H1−φ)であり、かつ、H2≦(H1−D1)であって、4φ<Wであることが好ましい。   Here, the diameter of the ampoule 20 is φ, the inner diameter of the opening 18 is D1, and the inner diameter of the communication hole 15 is D2. Further, the width of the chamber in the reservoir 16 is W, the height of the chamber is H1, and the height of the intersection 32 is H2. Since it is essential for the ampoule 20 to pass through the opening 18 and it is desirable not to pass through the communication hole 15, D2 <φ <D1. In order to easily store the ampoule 20 in the reservoir 16 and hold it in a stable position, φ / 2 <H2 <(H1−φ) and H2 ≦ (H1−D1). It is preferable that 4φ <W.

例えば、アンプル20の径φを1.0mmとすると、開口部18の内径D1を1.2mm程度とし、連通孔15の内径D2を0.4mm程度とすることができる。また、リザーバー16における室内の幅Wを5.0mm程度とし、室内の高さH1を2.5mm程度とし、交差部32の高さH2を1.2mm程度とすることができる。   For example, when the diameter φ of the ampoule 20 is 1.0 mm, the inner diameter D1 of the opening 18 can be about 1.2 mm, and the inner diameter D2 of the communication hole 15 can be about 0.4 mm. In addition, the width W of the chamber in the reservoir 16 can be about 5.0 mm, the height H1 of the room can be about 2.5 mm, and the height H2 of the intersection 32 can be about 1.2 mm.

<ガスセルの製造方法>
次に、ガスセル10の製造方法を図4、図5、および図6を参照して説明する。図4、図5、および図6は、第1の実施形態に係るガスセルの製造方法を説明する図である。詳しくは、図4(a)は図2(b)に対応するガスセル10の概略断面図であり、図4(b)および図4(c)は図2(c)に対応するガスセル10の側面図である。図5(a)は図3(a)に対応するガスセル10の断面図であり、図5(b)は図3(b)に対応するアンプル20の断面図であり、図5(c)は図5(b)のアンプル20を+Z方向側からみた平面図である。図6(a)および図6(b)はレーザー光の照射方法を説明する図である。
<Method of manufacturing gas cell>
Next, a method of manufacturing the gas cell 10 will be described with reference to FIGS. 4, 5 and 6. FIG.4, FIG.5 and FIG. 6 is a figure explaining the manufacturing method of the gas cell which concerns on 1st Embodiment. 4 (a) is a schematic cross-sectional view of the gas cell 10 corresponding to FIG. 2 (b), and FIGS. 4 (b) and 4 (c) are side views of the gas cell 10 corresponding to FIG. 2 (c). FIG. 5 (a) is a cross-sectional view of the gas cell 10 corresponding to FIG. 3 (a), FIG. 5 (b) is a cross-sectional view of the ampoule 20 corresponding to FIG. 3 (b), and FIG. It is the top view which saw the ampoule 20 of FIG.5 (b) from + Z direction side. 6 (a) and 6 (b) is a figure explaining the irradiation method of a laser beam.

まず、図4(a)に示すセル部12を用意する。図示を省略するが、例えば、石英ガラスからなるガラス板を切断して、セル部12を構成する各壁面に対応するガラス板部材を準備する。そして、これらのガラス板部材を組立て、ガラス板部材同士を接着剤または溶着により接合して、図4(a)に示すような主室14とリザーバー16とを有するセル部12を得る。この段階では、セル部12の開口部18は開放されている。なお、リザーバー16内の傾斜面31a,31b(図3(a)参照)は、ガラス板部材を加工して傾斜面を形成するか、または、ガラス板部材を斜めに配置して接合することで構成できる。
First, the cell unit 12 shown in FIG. 4 (a) is prepared. Although illustration is omitted, for example, a glass plate made of quartz glass is cut to prepare glass plate members corresponding to the respective wall surfaces constituting the cell portion 12. Then, these glass plate members are assembled, and the glass plate members are joined together by an adhesive or welding to obtain a cell portion 12 having a main chamber 14 and a reservoir 16 as shown in FIG. 4 (a). At this stage, the opening 18 of the cell portion 12 is open. The inclined surfaces 31a and 31b (see FIG. 3A) in the reservoir 16 are formed by processing a glass plate member to form an inclined surface, or by arranging the glass plate members obliquely and joining them. Can be configured with

続いて、セル部12のリザーバー16内にアンプル20を収納する(配置工程)。図4(b)に示すように、アンプル20は、セル部12のリザーバー16側に設けられた開口部18から挿入され、リザーバー16内に収納される。開口部18は傾斜面31bよりも高い位置にあるので、開口部18から挿入されたアンプル20は、傾斜面31b上に落下する。なお、開口部18を交差部32寄りに設けることで、アンプル20が開口部18から挿入されて傾斜面31b上に落下する際の落差を小さくして、アンプル20が衝撃などで不用意に破損するリスクを低減できる。   Subsequently, the ampoule 20 is stored in the reservoir 16 of the cell unit 12 (arrangement step). As shown in FIG. 4 (b), the ampoule 20 is inserted from an opening 18 provided on the reservoir 16 side of the cell unit 12 and stored in the reservoir 16. Since the opening 18 is at a higher position than the inclined surface 31 b, the ampoule 20 inserted from the opening 18 falls onto the inclined surface 31 b. In addition, by providing the opening 18 closer to the intersection 32, the drop when the ampoule 20 is inserted from the opening 18 and dropped onto the inclined surface 31b is reduced, and the ampoule 20 is accidentally damaged by an impact or the like. Reduce the risk of

また、開口部18は、アンプル20が配置される所定の位置に対して、傾斜面31bにおける上方側に配置されている。そのため、アンプル20は、傾斜面31b上を滑るように、あるいは、その長手方向を回転軸として傾斜面31bを転がるようにして、傾斜面31bに沿って矢印で示す底部側へ移動する。そして、アンプル20は、側壁16aに接する位置、すなわち所定の位置で停止する。このとき、アンプル20は、傾斜面31bと側壁16aとに案内されて、その長手方向がX軸方向に沿うように配置される。したがって、アンプル20を容易にリザーバー16内の所定の位置に配置できる。この傾斜面31bと側壁16aとに接する所定の位置が、アンプル20の落ち着く位置である。   The opening 18 is disposed on the upper side of the inclined surface 31 b with respect to the predetermined position where the ampoule 20 is disposed. Therefore, the ampoule 20 moves along the inclined surface 31b toward the bottom indicated by the arrow so as to slide on the inclined surface 31b or to roll the inclined surface 31b with the longitudinal direction as the rotation axis. Then, the ampoule 20 stops at a position in contact with the side wall 16a, that is, at a predetermined position. At this time, the ampoule 20 is guided by the inclined surface 31 b and the side wall 16 a so that the longitudinal direction thereof is along the X-axis direction. Therefore, ampoule 20 can be easily placed at a predetermined position in reservoir 16. The predetermined position in contact with the inclined surface 31 b and the side wall 16 a is a position where the ampoule 20 settles.

なお、この段階では、アンプル20は、図3(b)に示すように、中空状のガラス管22の内部にアルカリ金属固体24が充填され密封された状態となっている。アンプル20は、真空に近い低圧環境下(理想的には真空中)において、管状のガラス管22の中空状の内部にアルカリ金属固体24を充填し、ガラス管22の両端部をそれぞれ溶着し密封して形成する。アルカリ金属固体24として用いられるセシウムなどのアルカリ金属は、反応性に富み大気中で取り扱うことができないため、低圧環境下でアンプル20内に密封された状態でセル部12に収納される。   At this stage, as shown in FIG. 3B, the ampoule 20 is in a state in which the hollow glass tube 22 is filled with the alkali metal solid 24 and sealed. The ampoule 20 is filled with the alkali metal solid 24 in the hollow interior of the tubular glass tube 22 under a low pressure environment (ideally under vacuum) close to vacuum, and the both ends of the glass tube 22 are welded and sealed respectively To form. Since alkali metals such as cesium used as the alkali metal solid 24 are rich in reactivity and can not be handled in the atmosphere, they are housed in the cell unit 12 in a sealed state in the ampoule 20 under a low pressure environment.

続いて、図4(c)に示すように、セル部12内の脱気を十分に行い、内部の空隙に不純物が極めて少ない状態で、セル部12(主室14、連通孔15、およびリザーバー16)を密封する(封止工程)。例えば、真空に近い低圧環境下(理想的には真空中)において、セル部12および封止部19の少なくとも一方における開口部18の周囲に低融点ガラスフリット(図示しない)を配置し、セル部12と封止部19とを固着して封止することにより、セル部12が密封される。   Subsequently, as shown in FIG. 4C, degassing in the cell portion 12 is sufficiently carried out, and the cell portion 12 (main chamber 14, communication hole 15, and reservoir) in a state in which there are very few impurities in the internal space. 16) Seal (sealing process). For example, a low melting point glass frit (not shown) is disposed around the opening 18 in at least one of the cell portion 12 and the sealing portion 19 under a low pressure environment (ideally under vacuum) near vacuum, and the cell portion The cell portion 12 is sealed by fixing and sealing the sealing portion 12 and the sealing portion 19.

続いて、図5(a)に示すように、パルスレーザー光70を、セル部12を間に介してアンプル20のガラス管22に照射し、ガラス管22に複数の貫通孔21(図5(b)参照)を形成する(貫通孔形成工程)。レーザー光は指向性や収束性に優れているので、パルスレーザー光70を照射することにより、ガラス管22に容易に貫通孔21を形成することができる。   Subsequently, as shown in FIG. 5A, the pulse laser beam 70 is applied to the glass tube 22 of the ampoule 20 with the cell portion 12 interposed therebetween, and the glass tube 22 is exposed to a plurality of through holes 21 (FIG. b) Form a) (through hole forming step). Since the laser beam is excellent in directivity and convergence, the through hole 21 can be easily formed in the glass tube 22 by irradiating the pulse laser beam 70.

ここでは、セル部12に損傷を与えることなく、アンプル20のガラス管22に貫通孔21を形成する必要がある。そこで、セル部12が石英ガラスで形成されガラス管22がホウ珪酸ガラスで形成されている場合、例えば、紫外線領域の波長のパルスレーザー光70を用いる。紫外線領域の波長の光は、石英ガラスを透過するが、ホウ珪酸ガラスには僅かに吸収される。これにより、セル部12に損傷を与えることなく、アンプル20のガラス管22を選択的に加工して貫通孔21を形成することができる。   Here, it is necessary to form the through hole 21 in the glass tube 22 of the ampoule 20 without damaging the cell portion 12. Therefore, when the cell portion 12 is formed of quartz glass and the glass tube 22 is formed of borosilicate glass, for example, pulsed laser light 70 having a wavelength in the ultraviolet region is used. Light in the ultraviolet range transmits through quartz glass but is slightly absorbed by borosilicate glass. Thereby, the glass tube 22 of the ampoule 20 can be selectively processed to form the through hole 21 without damaging the cell portion 12.

図6(a)に、貫通孔形成工程におけるパルスレーザー光70の照射方法を模式的に示す。図6(a)に示すように、第1の実施形態では、ガルバノスキャナー72を用いてレーザー発振器(図示しない)から発せられたパルスレーザー光70の角度を振り、fθレンズ74を用いて集光させることにより、複数のビーム70a,70b,70cを発生させる。なお、fθレンズ74は、例えば、焦点距離が78mmのものを用いることができる。   FIG. 6A schematically shows the irradiation method of the pulse laser beam 70 in the through hole forming step. As shown in FIG. 6A, in the first embodiment, the galvano scanner 72 is used to swing the angle of the pulse laser beam 70 emitted from the laser oscillator (not shown), and the light is collected using the fθ lens 74. As a result, a plurality of beams 70a, 70b, 70c are generated. The fθ lens 74 may have, for example, a focal length of 78 mm.

パルスレーザー光70の照射条件としては、例えば、パルス幅を30nm程度とし、照射点(加工点)1点当たりのパルスエネルギーを50μJ/pulse〜200μJ/pulse程度とする。複数のビーム70a,70b,70cを照射する位置は、アンプル20が配置される所定の位置を基準として設定される。より具体的には、ビーム70a,70b,70cの照射点を、X軸方向、すなわちアンプル20の長手方向に沿った3点とする。そして、図6(b)に示すように、照射時間Tを100msec程度とし、照射の間隔を30μm程度として、X軸方向に沿って走査して照射する。   As irradiation conditions of the pulse laser beam 70, for example, the pulse width is about 30 nm, and the pulse energy per irradiation point (processing point) is about 50 μJ / pulse to about 200 μJ / pulse. The positions at which the plurality of beams 70a, 70b, and 70c are irradiated are set based on a predetermined position at which the ampoule 20 is disposed. More specifically, the irradiation points of the beams 70a, 70b and 70c are set to three points along the X-axis direction, that is, the longitudinal direction of the ampoule 20. And as shown in FIG.6 (b), the irradiation time T shall be about 100 msec, the space | interval of irradiation shall be about 30 micrometers, and it scans and irradiates along an X-axis direction.

このように、パルスレーザー光70から複数のビーム70a,70b,70cを発生させてアンプル20に照射することにより、ガラス管22において複数の照射点(加工点)で並行して加工が行われる。この加工により、図5(b)および図5(c)に示すように、アンプル20の長手方向であるX軸方向に沿って一列に並ぶように、ガラス管22に複数の貫通孔21が形成される。   As described above, the plurality of beams 70a, 70b and 70c are generated from the pulse laser beam 70 and irradiated to the ampoule 20, so that processing is performed in parallel at a plurality of irradiation points (processing points) in the glass tube 22. By this processing, as shown in FIGS. 5B and 5C, the plurality of through holes 21 are formed in the glass tube 22 so as to be aligned in a line along the X-axis direction which is the longitudinal direction of the ampoule 20. Be done.

複数のビーム70a,70b,70cをアンプル20の長手方向に沿って照射するので、アンプル20に容易に複数の貫通孔21を形成することができる。また、ビーム70a,70b,70cを照射する複数の照射点のそれぞれをアンプルの長手方向における幅の中心に合わせ易くなるので、複数の貫通孔21のそれぞれにおいてより確実に気密を破ることができる。   Since the plurality of beams 70a, 70b and 70c are irradiated along the longitudinal direction of the ampoule 20, the plurality of through holes 21 can be easily formed in the ampoule 20. Further, since each of the plurality of irradiation points for irradiating the beams 70a, 70b and 70c can be easily aligned with the center of the width in the longitudinal direction of the ampoule, airtightness can be more reliably broken in each of the plurality of through holes 21.

アンプル20に貫通孔21を形成することにより、図3(a)に示すように、セル部12のリザーバー16内でアンプル20の密封が破られ、アンプル20内からアルカリ金属固体24が蒸発しアルカリ金属ガス13となって流出する。図2(b)に示すように、リザーバー16内に流出したアルカリ金属ガス13は、連通孔15を通ってセル部12の主室14に流入し拡散する。この結果、セル部12の空隙がアルカリ金属ガス13で満たされる。   By forming the through holes 21 in the ampoule 20, as shown in FIG. 3A, the seal of the ampoule 20 is broken in the reservoir 16 of the cell portion 12, and the alkali metal solid 24 evaporates from the inside of the ampoule 20. The metal gas 13 flows out. As shown in FIG. 2 (b), the alkali metal gas 13 that has flowed out into the reservoir 16 flows into the main chamber 14 of the cell portion 12 through the communication hole 15 and is diffused. As a result, the void of the cell portion 12 is filled with the alkali metal gas 13.

ここで、貫通孔形成工程において、パルスレーザー光70を1点に照射して1箇所に貫通孔21を形成する加工だけでは、深さ方向の加工が不十分でアンプル20の気密が破れない場合がある。特に、リザーバー16内でアンプル20が安定した状態で保持されていないと、セル部12を取り扱う際のわずかな傾きや衝撃、あるいは、パルスレーザー光70が照射されたことによる衝撃で、アンプル20が動いてその位置がずれてしまうことがある。アンプル20の位置がずれると、アンプル20に対するパルスレーザー光70の照射点が相対的にずれることとなり、深さ方向の加工が不十分となってしまう。   Here, in the through hole forming step, the processing in the depth direction is insufficient and the airtightness of the ampoule 20 is not broken only by the processing of forming the through hole 21 by irradiating the pulse laser beam 70 at one point and forming the through hole 21. There is. In particular, if the ampoule 20 is not held in a stable state in the reservoir 16, the ampoule 20 may be damaged due to a slight inclination or impact when handling the cell portion 12 or an impact due to irradiation with the pulse laser beam 70. It may move and its position may shift. If the position of the ampoule 20 is displaced, the irradiation point of the pulse laser beam 70 to the ampoule 20 is relatively displaced, and the processing in the depth direction becomes insufficient.

また、貫通孔21が形成できても、1箇所の貫通孔21からではアンプル20内のアルカリ金属固体24の蒸発量が少なく、主室14内にアルカリ金属ガス13が充満するまでに長時間を要する場合がある。そこで、確実に貫通孔21を形成するため、あるいは、アルカリ金属固体24の蒸発量を多くするために、パルスレーザー光70を1箇所に照射する加工を何回も繰り返して行うと、製造工数の増大を招いてしまうという課題がある。   Further, even if the through holes 21 can be formed, the evaporation amount of the alkali metal solid 24 in the ampoule 20 is small from one through hole 21, and it takes a long time to fill the main chamber 14 with the alkali metal gas 13. It may be necessary. Therefore, in order to reliably form the through holes 21 or to increase the evaporation amount of the alkali metal solid 24, the process of irradiating the pulse laser beam 70 to one place is repeated many times, which reduces the number of manufacturing steps. There is a problem that it causes an increase.

本実施形態では、貫通孔形成工程においてアンプル20の複数箇所にパルスレーザー光70(ビーム70a,70b,70c)を照射して、アンプル20に複数の貫通孔21を並行して形成する。そのため、パルスレーザー光70を1箇所だけに照射する場合と比べて、アンプル20の気密を破って貫通孔21を形成する確率を高めるとともに、気密を破る範囲(アルカリ金属固体24が露出する面積)を広くして短時間で主室14内にアルカリ金属ガス13を充満させることができる。そして、貫通孔形成工程においてアンプル20に複数の貫通孔21を並行して形成できるので、パルスレーザー光70を1箇所に照射する工程を繰り返す場合と比べて、製造工数を低減することができる。   In the present embodiment, the plurality of through holes 21 are formed in parallel in the ampoule 20 by irradiating the pulse laser beams 70 (beams 70 a, 70 b, 70 c) to a plurality of locations of the ampoule 20 in the through hole forming step. Therefore, as compared with the case where the pulse laser beam 70 is irradiated to only one place, the airtightness of the ampoule 20 is broken to increase the probability of forming the through holes 21 and the range to break the airtightness (area where the alkali metal solid 24 is exposed) And the main chamber 14 can be filled with the alkali metal gas 13 in a short time. Further, since the plurality of through holes 21 can be formed in parallel in the ampoule 20 in the through hole forming step, the number of manufacturing steps can be reduced as compared with the case where the step of irradiating the pulse laser beam 70 to one place is repeated.

また、本実施形態では、リザーバー16の底部側にアンプル20が落ち着く所定の位置を有しており、アンプル20がリザーバー16内でX軸方向に沿って所定の位置に配置され、かつ、その位置に安定した状態で保持される。これにより、アンプル20に安定的かつ確実に貫通孔21を形成できるので、ガスセル10の製造歩留まりの低下や製造工数の増大を抑え、生産性を向上させることができる。   Further, in the present embodiment, the bottom of the reservoir 16 has a predetermined position at which the ampoule 20 settles, and the ampoule 20 is disposed in the reservoir 16 at a predetermined position along the X-axis direction, and the position thereof In a stable state. As a result, the through holes 21 can be stably and reliably formed in the ampoule 20, so that the manufacturing yield of the gas cell 10 can be prevented from being reduced and the number of manufacturing steps can be suppressed, and the productivity can be improved.

なお、アンプル20に貫通孔21を形成する工程では、アンプル20内からアルカリ金属固体24が蒸発して流出すればよいので、貫通孔21の形成に限定されず、例えば、ガラス管22に亀裂を生じさせてアンプル20を分断してもよいし、ガラス管22を破壊してもよい。しかしながら、このような場合に、ガラス管22の破片やアンプル20内から放出されたアルカリ金属固体24が連通孔15を通って主室14内に侵入すると、磁気計測装置100の計測精度の低下を招くこととなる。   In the process of forming the through hole 21 in the ampoule 20, the alkali metal solid 24 may be evaporated and flowed out from the inside of the ampoule 20, and therefore, it is not limited to the formation of the through hole 21; It may be produced and the ampoule 20 may be divided, or the glass tube 22 may be broken. However, in such a case, when the fragments of the glass tube 22 and the alkali metal solid 24 released from the inside of the ampoule 20 intrude into the main chamber 14 through the communication hole 15, the measurement accuracy of the magnetic measuring device 100 is reduced. It will incur.

本実施形態では、連通孔15が、アンプル20が配置される所定の位置から離れた位置であってリザーバー16内の高い位置に設けられているので、ガラス管22の破片やアルカリ金属固体24の主室14内への侵入を抑えることができる。これにより、優れた計測精度を有する磁気計測装置100を製造し提供することができる。   In the present embodiment, since the communication hole 15 is provided at a position away from the predetermined position where the ampoule 20 is disposed and at a high position in the reservoir 16, the fragments of the glass tube 22 and the alkali metal solid 24 are Invasion into the main room 14 can be suppressed. As a result, the magnetic measurement device 100 having excellent measurement accuracy can be manufactured and provided.

なお、本実施形態に係る磁気計測装置100の製造方法は、上述したガスセル10の製造方法を含んでいる。本実施形態に係る磁気計測装置100を製造する工程は、ガスセル10を製造する工程以外の工程では公知の方法を用いることができるため、その説明を省略する。   Note that the method of manufacturing the magnetic measurement device 100 according to the present embodiment includes the method of manufacturing the gas cell 10 described above. Since the well-known method can be used in processes other than the process of manufacturing the gas cell 10 in the process of manufacturing the magnetic measurement apparatus 100 according to the present embodiment, the description thereof is omitted.

(第2の実施形態)
第2の実施形態は、第1の実施形態に対して、ガスセルの製造方法におけるパルスレーザー光70から複数のビーム70a,70b,70cを発生させる方法が異なるが、それ以外の方法はほぼ同じであり、磁気計測装置100の構成も同じである。第2の実施形態に係るガスセルの製造方法について、図7を参照して、第1の実施形態と異なる点を説明する。図7は、第2の実施形態に係るレーザー光の照射方法を説明する図である。なお、第1の実施形態と共通する構成要素については同一の符号を付してその説明を省略する。
Second Embodiment
The second embodiment is different from the first embodiment in the method of generating a plurality of beams 70a, 70b and 70c from the pulsed laser beam 70 in the method of manufacturing a gas cell, but the other methods are almost the same. The configuration of the magnetic measurement apparatus 100 is the same. The method of manufacturing a gas cell according to the second embodiment will be described with reference to FIG. 7 as to differences from the first embodiment. FIG. 7 is a view for explaining a laser beam irradiation method according to the second embodiment. In addition, about the component which is common in 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted.

<ガスセルの製造方法>
図7に、第2の実施形態に係る貫通孔形成工程におけるパルスレーザー光70の照射方法を模式的に示す。図7に示すように、第2の実施形態では、回折格子76を用いてレーザー発振器(図示しない)から発せられたパルスレーザー光70を複数のビーム70a,70b,70cに分岐し、フーリエ変換レンズ78を用いてビーム70a,70b,70cの焦点をアンプル20に合わせる。
<Method of manufacturing gas cell>
In FIG. 7, the irradiation method of the pulse laser beam 70 in the through-hole formation process which concerns on 2nd Embodiment is shown typically. As shown in FIG. 7, in the second embodiment, the pulse laser beam 70 emitted from a laser oscillator (not shown) is branched into a plurality of beams 70a, 70b and 70c using a diffraction grating 76, and a Fourier transform lens The beam 70a, 70b, 70c is focused on the ampoule 20 using 78.

光学的な条件としては、例えば、パルスレーザー光70の波長を355nm程度とし、焦点距離を78mm程度とし、回折格子の分岐数を3とし、回折格子周期を923μm程度とする。パルスレーザー光70を、アンプル20の長手方向であるX軸方向に沿って3つのビーム70a,70b,70cに分岐させる。これにより、X軸方向に沿って直線状に3つのビーム70a,70b,70cが発生し、各ビームの分岐間隔は30μmとなる。   As the optical conditions, for example, the wavelength of the pulse laser beam 70 is about 355 nm, the focal length is about 78 mm, the number of branches of the diffraction grating is 3, and the diffraction grating period is about 923 μm. The pulse laser beam 70 is branched into three beams 70 a, 70 b and 70 c along the X-axis direction which is the longitudinal direction of the ampoule 20. As a result, three beams 70a, 70b and 70c are generated in a straight line along the X-axis direction, and the branching interval of each beam is 30 μm.

パルスレーザー光70の照射条件としては、例えば、パルス幅を30nm程度とし、照射点(加工点)1点当たりのパルスエネルギーを50μJ/pulse〜200μJ/pulse程度とし、照射時間を300msec程度とする。これにより、ガラス管22において複数の照射点(加工点)で並行して加工が行われ、第1の実施形態と同様に、アンプル20の長手方向であるX軸方向に沿って一列に並ぶように、ガラス管22に複数の貫通孔21が形成される(図5(b)および図5(c)参照)。   As irradiation conditions of the pulse laser beam 70, for example, the pulse width is about 30 nm, the pulse energy per irradiation point (processing point) is about 50 μJ / pulse to 200 μJ / pulse, and the irradiation time is about 300 msec. As a result, processing is performed in parallel at a plurality of irradiation points (processing points) in the glass tube 22 and aligned in a line along the X-axis direction which is the longitudinal direction of the ampoule 20 as in the first embodiment. A plurality of through holes 21 are formed in the glass tube 22 (see FIGS. 5 (b) and 5 (c)).

ビーム70a,70b,70cの分岐間隔は、回折格子76の周期を変えたものを用いることにより、上述の分岐間隔から変えることができる。なお、回折格子76の断面が正弦波形などのアナログ形状のものを用いると、回折効率が90%以上となるので、パルスレーザー光70の損失を低減することができる。また、回折格子76にセル型のCGH(計算機ホログラム)を用いると、任意の箇所に複数のビーム70a,70b,70cを照射することができる。   The branching intervals of the beams 70a, 70b and 70c can be changed from the above-mentioned branching intervals by using the one with the period of the diffraction grating 76 changed. In addition, when the cross section of the diffraction grating 76 has an analog shape such as a sine waveform, the diffraction efficiency is 90% or more, so that the loss of the pulse laser beam 70 can be reduced. In addition, when a cell-type CGH (computer hologram) is used for the diffraction grating 76, a plurality of beams 70a, 70b and 70c can be irradiated to an arbitrary place.

第2の実施形態においても、貫通孔形成工程においてアンプル20に複数の貫通孔21を並行して形成できるので、レーザー光を1箇所に照射する工程を繰り返す場合と比べて、製造工数を低減することができる。そして、アンプル20に安定的かつ確実に貫通孔21を形成できるので、ガスセル10の製造歩留まりの低下や製造工数の増大を抑え、生産性を向上させることができる。   Also in the second embodiment, since the plurality of through holes 21 can be formed in parallel in the ampoule 20 in the through hole forming step, the number of manufacturing steps can be reduced as compared to the case of repeating the step of irradiating the laser light to one place. be able to. Further, since the through holes 21 can be stably and surely formed in the ampoule 20, it is possible to suppress the decrease in the manufacturing yield of the gas cell 10 and the increase in the number of manufacturing processes, and to improve the productivity.

上述した実施形態は、あくまでも本発明の一態様を示すものであり、本発明の範囲内で任意に変形および応用が可能である。変形例としては、例えば、以下のようなものが考えられる。   The embodiment described above is merely an aspect of the present invention, and arbitrary modifications and applications are possible within the scope of the present invention. As a modification, for example, the following can be considered.

(変形例1)
上記実施形態の磁気計測装置の製造方法では、貫通孔形成工程においてアンプル20にX軸方向に沿って一列に並ぶように複数の貫通孔21を形成する構成であったが、本発明はこのような構成に限定されない。複数の貫通孔21を、他の方向に沿って、あるいは、一列に並ばない状態で形成する構成であってもよい。図8は、変形例1に係る貫通孔の形成例を示す概略図である。図8(a),(b),(c),(d),(e)は図5(c)のアンプル20を+Z方向側からみた平面図に対応する。
(Modification 1)
In the method of manufacturing the magnetic measurement device according to the above-described embodiment, the plurality of through holes 21 are formed in the ampule 20 so as to be aligned in the X axis direction in the through hole forming step. It is not limited to the following configuration. The plurality of through holes 21 may be formed along other directions or not in a line. FIG. 8 is a schematic view showing an example of formation of the through hole according to the first modification. 8 (a), (b), (c), (d) and (e) correspond to a plan view of the ampoule 20 of FIG. 5 (c) viewed from the + Z direction side.

図8(a)に示すように複数の貫通孔21をY軸方向に沿って形成してもよいし、図8(b)に示すように複数の貫通孔21をX軸方向とY軸方向とに沿って交差するように形成してもよいし、図8(c)に示すように複数の貫通孔21が円弧状など曲線状に並ぶように形成してもよい。また、図8(d)に示すように、複数の貫通孔21が互いに連続するように形成してもよい。さらに、図8(e)に示すように、パーカッション加工やトレパニング加工などにより、形成した3つの貫通孔21(または、そのうちの一部)に重複してパルスレーザー光70(ビーム70a,70b,70c)を照射し、貫通孔21の径を大きく加工してもよい。   A plurality of through holes 21 may be formed along the Y-axis direction as shown in FIG. 8A, or a plurality of through holes 21 may be formed in the X-axis direction and the Y-axis direction as shown in FIG. The through holes 21 may be formed so as to intersect each other, or may be formed so as to be arranged in a curved shape such as an arc shape as shown in FIG. Alternatively, as shown in FIG. 8D, the plurality of through holes 21 may be formed to be continuous with each other. Furthermore, as shown in FIG. 8 (e), the pulse laser beam 70 (beams 70a, 70b, 70c) overlaps the three through holes 21 (or part of them) formed by percussion processing, trepanning processing, etc. ), And the diameter of the through hole 21 may be processed to be large.

(変形例2)
上記実施形態の磁気計測装置100のガスセル10は、リザーバー16の底部側に交差部32がX軸方向に沿って稜線状に延在する山状の凸状部を有していたが、本発明はこのような構成に限定されない。例えば、リザーバーの底部側に谷状の凹状部を有していてもよいし、交差部がY軸方向に沿って稜線状に延在する山状の凸状部を有していてもよい。図9は、変形例2に係るガスセルの構成例を示す概略図である。
(Modification 2)
The gas cell 10 of the magnetic measurement device 100 of the above embodiment has a mountain-like convex portion in which the crossing portion 32 extends in a ridge line along the X-axis direction on the bottom side of the reservoir 16. Is not limited to such a configuration. For example, the bottom portion side of the reservoir may have a valley-shaped concave portion, or the intersection portion may have a mountain-shaped convex portion extending in a ridge line along the Y-axis direction. FIG. 9 is a schematic view showing a configuration example of a gas cell according to a second modification.

図9(a)に、リザーバー46の底部側に谷状の凹状部を有するガスセル40の概略断面図を示す。図9(a)は、図2(a)のB−B’線に沿った断面図に相当する。セル部42のリザーバー46は、底部側に、Y軸方向に沿って互いに反対向きに傾斜する傾斜面31aと傾斜面31bとを有し、これらの傾斜面31a,31bによってY軸方向に沿った断面視で谷状の凹状部が構成されている。傾斜面31a,31b同士が交差する交差部33が、断面視で谷状の凹状部の谷底となっている。   FIG. 9A shows a schematic cross-sectional view of the gas cell 40 having a valley-shaped concave portion on the bottom side of the reservoir 46. FIG. 9A corresponds to a cross-sectional view taken along the line B-B ′ of FIG. The reservoir 46 of the cell portion 42 has, on the bottom side, inclined surfaces 31a and 31b inclined in opposite directions along the Y-axis direction, and these inclined surfaces 31a and 31b are parallel to the Y-axis direction. The valley-shaped concave part is comprised by cross sectional view. An intersection 33 where the inclined surfaces 31a and 31b intersect each other is a valley bottom of a valley-shaped concave portion in a sectional view.

アンプル20は、リザーバー46内における所定の位置として、アンプル20が傾斜面31aと傾斜面31bとに接して落ち着く位置となる交差部33に配置される。アンプル20は、所定の位置において、傾斜面31aと傾斜面31bとに接し、その長手方向がX軸方向に沿うように安定した状態で保持される。傾斜面31aの傾斜角度と傾斜面31bの傾斜角度とが同じであれば、仮にアンプル20の径φ(図3(a)参照)がばらついた場合でも、アンプル20の中心は交差部33と平面視で重なる位置に配置される。そのため、アンプル20の径φが異なる場合やばらつく場合であっても、貫通孔形成工程において、アンプル20の長手方向に沿って複数のビーム70a,70b,70c(図6(a)参照)を照射する位置を容易に合わせることができる。   Ampoules 20 are arranged at predetermined positions in reservoir 46 at intersections 33 where ampoules 20 settle at contact with inclined surfaces 31a and 31b. At a predetermined position, ampoule 20 is in contact with inclined surface 31a and inclined surface 31b, and is held in a stable state such that the longitudinal direction is along the X-axis direction. If the inclination angle of the inclined surface 31a and the inclination angle of the inclined surface 31b are the same, even if the diameter φ of the ampoule 20 (see FIG. 3A) varies, the center of the ampoule 20 is a plane with the intersection 33 It is arranged at the position where it overlaps visually. Therefore, even if the diameter ア ン プ ル of the ampoule 20 is different or varies, the plurality of beams 70a, 70b, 70c (see FIG. 6A) are irradiated along the longitudinal direction of the ampoule 20 in the through hole forming step. Position can be easily adjusted.

図9(b)および図9(c)に、リザーバー56の底部側にX軸方向に沿って傾斜する傾斜面35aと傾斜面35bとを有するガスセル50を示す。図9(b)はガスセル50の概略平面図であり、図9(c)は図9(b)のD−D’線に沿った概略断面図である。図9(b)に示すように、セル部52のリザーバー56において傾斜面35a,35b同士が交差する交差部36はY軸方向に沿って稜線状に延在している。アンプル20は、その長手方向がY軸方向に沿うように配置される。   FIGS. 9B and 9C show a gas cell 50 having an inclined surface 35a and an inclined surface 35b inclined along the X-axis direction on the bottom side of the reservoir 56. FIG. FIG. 9 (b) is a schematic plan view of the gas cell 50, and FIG. 9 (c) is a schematic cross-sectional view taken along the line D-D ′ of FIG. 9 (b). As shown in FIG. 9B, in the reservoir 56 of the cell portion 52, an intersecting portion 36 where the inclined surfaces 35a and 35b intersect with each other extends in a ridge line along the Y-axis direction. Ampoule 20 is arranged such that its longitudinal direction is along the Y-axis direction.

図9(c)に示すように、アンプル20は、リザーバー56内における所定の位置として、アンプル20が傾斜面35aとリザーバー56の側壁56aとに接して落ち着く位置に、その長手方向がY軸方向に沿うように配置される。アンプル20は、傾斜面35aとリザーバー56の側壁56aとに接し、その長手方向がY軸方向に沿うように安定した状態で保持される。そのため、貫通孔形成工程において、アンプル20の長手方向であるY軸方向に沿って複数のビーム70a,70b,70c(図6(a)参照)を照射する位置を容易に合わせることができる。   As shown in FIG. 9C, ampule 20 is positioned at a predetermined position in reservoir 56 such that ampule 20 settles in contact with inclined surface 35a and side wall 56a of reservoir 56, and its longitudinal direction is the Y-axis direction. Be placed along the. Ampoule 20 is in contact with inclined surface 35a and side wall 56a of reservoir 56, and is held in a stable state so that the longitudinal direction thereof is along the Y-axis direction. Therefore, in the through hole forming step, the irradiation positions of the plurality of beams 70a, 70b and 70c (see FIG. 6A) can be easily aligned along the Y-axis direction which is the longitudinal direction of the ampoule 20.

(変形例3)
上記実施形態に係るガスセル10を適用可能な装置は、磁気計測装置100に限定されない。ガスセル10は、例えば、原子時計などの原子発振器にも適用できる。原子発振器に用いられるガスセルには小型化が要求されるが、上記実施形態のガスセルの製造方法によれば、小型のガスセル10を安定的に製造できるので、小型の原子発振器に好適に用いることができる。
(Modification 3)
The apparatus to which the gas cell 10 according to the above-described embodiment can be applied is not limited to the magnetic measurement apparatus 100. The gas cell 10 can also be applied to an atomic oscillator such as an atomic clock, for example. Although the gas cell used for the atomic oscillator is required to be miniaturized, according to the method for producing a gas cell of the above embodiment, the small gas cell 10 can be stably produced, so that it is suitably used for the compact atomic oscillator it can.

10,40,50…ガスセル、12,42,52…セル部、13…アルカリ金属ガス(アルカリ金属のガス)、14…主室(第1室)、15…連通孔、16,46,56…リザーバー(第2室)、20…アンプル、21…貫通孔、24…アルカリ金属固体(アルカリ金属材料)、70…パルスレーザー光(レーザー光)、72…ガルバノスキャナー、76…回折格子、100…磁気計測装置。   10, 40, 50: gas cell, 12, 42, 52: cell portion, 13: alkali metal gas (gas of alkali metal), 14: main chamber (first chamber), 15: communicating hole, 16, 46, 56: Reservoir (second chamber), 20: Ampoule, 21: through hole, 24: alkali metal solid (alkali metal material), 70: pulse laser beam (laser beam), 72: galvano scanner, 76: diffraction grating, 100: magnetic Measuring device.

Claims (6)

ガスセルにアルカリ金属材料が充填されたアンプルを配置し、密封する工程と、
前記アンプルにレーザー光を第1の方向に沿って走査しつつ複数回照射することにより前記アンプルの複数箇所に貫通孔を形成する工程と、を含むことを特徴とするガスセルの製造方法。
Placing and sealing an ampoule filled with an alkali metal material in a gas cell;
Forming a plurality of through holes at a plurality of locations of the ampoule by irradiating the ampoule with a plurality of times while scanning the laser light along the first direction .
ガスセルにアルカリ金属材料が充填されたアンプルを配置し、密封する工程と、  Placing and sealing an ampoule filled with an alkali metal material in a gas cell;
前記アンプルの第1の方向に沿った複数箇所にレーザー光を同時に照射することにより前記複数箇所に貫通孔を形成する工程と、を含むことを特徴とするガスセルの製造方法。  Forming a through hole at a plurality of locations along the first direction of the ampoule by simultaneously irradiating the plurality of locations along the first direction with a laser beam.
請求項1または2に記載のガスセルの製造方法であって、
前記密封する工程は、第1室と、第2室と、前記第1室と前記第2室とを連通する連通孔と、を備えたガスセルの前記第2室に、前記アンプルを配置することを含み、
前記第1室と前記第2室とは、第2の方向に並んで配置され、
前記第2の方向と直交する方向を第3の方向とし、前記第2の方向および前記第3の方向と直交する方向を第4の方向とした場合、前記第2室の内壁のうち前記第4の方向の一方側に位置する内壁には、前記第2の方向および前記第3の方向を含む仮想平面に対して傾斜している傾斜面が設けられ、
前記アンプルは、前記傾斜面における前記第4の方向の最も前記一方側に位置する第1位置に配置されていることを特徴とするガスセルの製造方法。
A method of manufacturing a gas cell according to claim 1 or 2 , wherein
In the sealing step, the ampoule is disposed in the second chamber of the gas cell provided with a first chamber, a second chamber, and a communication hole connecting the first chamber and the second chamber. Including
The first chamber and the second chamber are arranged side by side in a second direction,
In a case where a direction orthogonal to the second direction is a third direction and a direction orthogonal to the second direction and the third direction is a fourth direction, the third of the inner walls of the second chamber The inner wall located on one side of the four directions is provided with an inclined surface which is inclined with respect to a virtual plane including the second direction and the third direction,
The ampoule, gas cell manufacturing method according to the fourth direction of most the other hand are located in a first position located on the side wherein Rukoto in the inclined surface.
請求項に記載のガスセルの製造方法であって、
前記第1位置は、前記の方向に沿って設けられ、
前記アンプルは、長手方向を有し、
前記密封する工程は、前記アンプルを前記長手方向が前記第の方向に沿うように前記第1位置に配置することを含み
前記貫通孔を形成する工程では、前記第の方向に沿った前記複数箇所に前記レーザー光を照射することを特徴とするガスセルの製造方法。
A method of manufacturing a gas cell according to claim 3 , wherein
The first position is provided along the second direction,
The ampoule has a longitudinal direction,
The sealing step includes disposing the ampoule at the first position such that the longitudinal direction is along the second direction;
Wherein in the step of forming the through hole, the gas cell manufacturing method, which comprises irradiating the laser light to the plurality of locations along the second direction.
請求項1からのいずれか一項に記載のガスセルの製造方法であって、
前記貫通孔を形成する工程では、前記複数箇所のうちの一部の箇所に重複して前記レーザー光を照射することを特徴とするガスセルの製造方法。
A method of manufacturing a gas cell according to any one of claims 1 to 4 , wherein
In the step of forming the through hole, a method of manufacturing a gas cell is characterized in that the laser light is irradiated to a part of the plurality of parts in an overlapping manner.
第1室と、第2室と、前記第1室と前記第2室とを連通する連通孔と、前記第2室に設けられた開口部と、を有するセル部と、
前記開口部を封止する封止部と、
前記第2室に配置されたアンプルと、
前記第1室と前記第2室とに充填されたアルカリ金属のガスと、を備えたガスセルを含み、
前記第1室と前記第2室とは、第1の方向に並んで配置され、
前記第1の方向と直交する方向を第2の方向とし、前記第1の方向および前記第2の方向と直交する方向を第3の方向とした場合、前記第2室の内壁のうち前記第3の方向の一方側に位置する内壁には、前記第1の方向および前記第2の方向を含む仮想平面に対して傾斜している傾斜面が設けられ、
前記アンプルは、前記傾斜面における前記第3の方向の最も前記一方側に位置する第1位置に配置され、
前記開口部は、前記傾斜面よりも前記第3の方向の前記一方側とは反対の他方側、且つ前記傾斜面が傾斜する方向において前記第1位置から離れた位置に設けられており、
前記アンプルには、複数の貫通孔が形成されていることを特徴とする原子発振器。
A cell portion having a first chamber, a second chamber , a communication hole communicating the first chamber and the second chamber, and an opening provided in the second chamber ;
A sealing portion sealing the opening;
An ampoule disposed in the second chamber;
A gas cell comprising an alkali metal gas filled in the first chamber and the second chamber,
The first chamber and the second chamber are arranged side by side in a first direction,
When a direction orthogonal to the first direction is a second direction, and a direction orthogonal to the first direction and the second direction is a third direction, the third of the inner walls of the second chamber The inner wall located on one side of the three directions is provided with an inclined surface which is inclined with respect to a virtual plane including the first direction and the second direction,
The ampoule is disposed at a first position located closest to the one side in the third direction on the inclined surface,
The opening is provided on the other side opposite to the one side in the third direction than the inclined surface, and at a position apart from the first position in the direction in which the inclined surface is inclined,
An atomic oscillator characterized in that a plurality of through holes are formed in the ampoule.
JP2014232436A 2014-11-17 2014-11-17 Gas cell manufacturing method and atomic oscillator Expired - Fee Related JP6503697B2 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014232436A JP6503697B2 (en) 2014-11-17 2014-11-17 Gas cell manufacturing method and atomic oscillator
US14/933,798 US10145909B2 (en) 2014-11-17 2015-11-05 Magnetism measuring device, gas cell, manufacturing method of magnetism measuring device, and manufacturing method of gas cell
CN201510765585.0A CN105607014A (en) 2014-11-17 2015-11-11 Magnetism measuring device, manufacturing method of magnetism measuring device, and manufacturing method of gas cell

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014232436A JP6503697B2 (en) 2014-11-17 2014-11-17 Gas cell manufacturing method and atomic oscillator

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2016095263A JP2016095263A (en) 2016-05-26
JP2016095263A5 JP2016095263A5 (en) 2017-12-07
JP6503697B2 true JP6503697B2 (en) 2019-04-24

Family

ID=56069925

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014232436A Expired - Fee Related JP6503697B2 (en) 2014-11-17 2014-11-17 Gas cell manufacturing method and atomic oscillator

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6503697B2 (en)

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003019585A (en) * 2001-07-03 2003-01-21 Sumitomo Heavy Ind Ltd Device and method for laser beam machining
JP2003305585A (en) * 2001-09-11 2003-10-28 Seiko Epson Corp Laser processing method and processing apparatus
JP2003255262A (en) * 2002-03-05 2003-09-10 Tokyo Instruments Inc Special optical system using femtosecond laser
JP5821439B2 (en) * 2011-02-16 2015-11-24 セイコーエプソン株式会社 Gas cell manufacturing method
JP5994408B2 (en) * 2011-08-29 2016-09-21 セイコーエプソン株式会社 Package sealing method and gas cell manufacturing method
JP6035096B2 (en) * 2012-09-27 2016-11-30 三星ダイヤモンド工業株式会社 Laser processing equipment

Also Published As

Publication number Publication date
JP2016095263A (en) 2016-05-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10145909B2 (en) Magnetism measuring device, gas cell, manufacturing method of magnetism measuring device, and manufacturing method of gas cell
JP2017125689A (en) Magnetic measuring device, gas cell, manufacturing method of magnetic measuring device, and manufacturing method of gas cell
US10107876B2 (en) Magnetism measurement apparatus, gas cell, method for manufacturing magnetism measurement apparatus, and method for manufacturing gas cell
US20160097824A1 (en) Method for manufacturing magnetism measurement device, method for manufacturing gas cell, magnetism measurement device, and gas cell
US10234517B2 (en) Magnetism measuring device, manufacturing method of magnetism measuring device, gas cell, and manufacturing method of gas cell
JP5712066B2 (en) Magnetic field measuring device, magnetic field measuring device manufacturing method
US10393825B2 (en) Manufacturing method for gas cell, manufacturing method for magnetic field measurement apparatus, and gas cell
US10879669B2 (en) Photonic crystal laser
JP5434735B2 (en) Cell unit, cell unit group and magnetic field measuring apparatus
JP6511782B2 (en) Atomic oscillator and gas cell
JP2018132348A (en) Gas cell, magnetic measuring device, and atomic oscillator
JP6503697B2 (en) Gas cell manufacturing method and atomic oscillator
JP6299128B2 (en) Measuring device and magnetic measuring device
JP2015099152A (en) Magnetic field measuring apparatus
JP2018163910A (en) Gas cell manufacturing method, gas cell, magnetic measuring device, and atomic oscillator
JP2018133644A (en) Gas cell, magnetism measurement device, and atom oscillator
US11002808B2 (en) Gas cell, magnetometric device, method of manufacturing gas cell, and method of manufacturing magnetometric device
JP2012177585A (en) Magnetic field measuring device and array
JP2017227584A (en) Method of manufacturing gas cell and method of manufacturing magnetic measuring device
JP2016080459A (en) Magnetic measuring device manufacturing method, gas cell manufacturing method, magnetic measuring device, and gas cell
JP2018146532A (en) Gas cell manufacturing method, gas cell, magnetic measuring device, and atomic oscillator
JP2017125690A (en) Magnetic measuring device manufacturing method and gas cell manufacturing method
JP2018054404A (en) GAS CELL, MAGNETIC MEASURING DEVICE, AND GAS CELL MANUFACTURING METHOD
JP5673791B2 (en) Cell unit, cell unit group and magnetic field measuring apparatus
Lu et al. Commissioning of the Hard X-ray Split and Delay Line Unit for the MID Station at European XFEL

Legal Events

Date Code Title Description
RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20160623

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20171030

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20171030

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20180813

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180904

RD05 Notification of revocation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7425

Effective date: 20180905

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20181031

RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20181107

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20190226

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20190311

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6503697

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees