本发明涉及磁力测量装置、气室、磁力测量装置的制造方法、以及气室的制造方法。
背景技术：
已知一种对封入有碱金属气体的气室照射直线偏光，根据偏光面的旋转角测量磁场的光抽运式磁力测量装置。专利文献1公开了一种磁力测量装置，其具备下述气室，即：贮存槽(安瓿容纳室)里容纳封入有碱金属的安瓿，通过对该安瓿照射激光而在安瓿的玻璃管中形成贯通孔，使安瓿里的碱金属蒸发，使该蒸汽(气体)从贮存槽通过连通孔充满主室内。
然而，例如，在从设置在贮存槽上的开口部插入安瓿并容纳在贮存槽中，通过密封部堵住开口部进行密封时，当从容纳安瓿的工序至密封工序的处置及通过密封部密封时，有可能安瓿会从开口部向贮存槽外伸出。并且，在对安瓿照射激光时，如果安瓿的位置由于个体偏差而从激光的照射位置偏离，或由于安瓿在贮存槽中不稳定，安瓿受到激光照射的冲击而晃动，则有可能利用激光照射的深度方向的加工不会有进展，从而无法产生碱金属的气体。如果发生这些情况，将导致制造成品率下降，以及重新加工等原因造成的制造工作量的增大。
作为用于产生碱金属气体的部件，也可以考虑专利文献1中记载的安瓿以外的方式。因此，本发明的课题是提供一种气室及磁力测量装置及其制造方法，上述气室及磁力测量装置能够抑制用于使容纳在贮存槽中的安瓿等产生碱金属气体的部件从开口部向外伸出，同时，在贮存槽中保持稳定的状态，通过激光照射可靠地产生碱金属气体，抑制制造成品率的下降以及制造工作量的增大，从而提高生产率。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2012-183290号公报。
技术实现要素：
本发明用于解决上述技术问题中的至少一部分问题而提出，可以通过如下方式或应用例来实现。
[应用例1]本应用例的磁力测量装置是测量磁场的磁力测量装置，其特征在于，包括气室，其具备：室部，具有：第一室、与所述第一室连通且具有长度方向的第二室、设置在所述第二室的所述长度方向的与所述第一室相反的相反侧的开口部；密封部，密封所述开口部；以及碱金属的气体，填充在所述第一室和所述第二室，在所述第二室内，沿所述长度方向设置有保持部。
根据本应用例的构成，在室部，在第二室的长度方向上的与第一室相反的相反侧设置有开口部，在第二室内沿长度方向设置有保持部。因此，在磁力测量装置的制造工序中，能够将从开口部沿长度方向插入第二室中用于产生碱金属气体的部件(以下，也简称部件)设置在保持部。由此，能够利用保持部将部件保持在第二室中，因此，通过密封部密封开口部之前的处置以及通过密封部密封开口部时，能够抑制部件从开口部向第二室外伸出。并且，在对部件照射激光使其产生碱金属的气体时，能够抑制部件从激光的照射位置偏离以及部件受到激光照射导致的冲击而晃动，因此，能够更可靠地产生碱金属气体。其结果，能够提供一种能够抑制制造成品率的下降及制造工作量的增大，从而提高生产率的磁力测量装置。
[应用例2]是上述应用例涉及的磁力测量装置，优选所述保持部具有对所述长度方向倾斜的倾斜面。
根据本应用例的构成，保持部具有对第二室的长度方向倾斜的倾斜面，因此，能够将从开口部沿长度方向插入第二室中的部件通过倾斜面引导而容易地设置在保持部上。
[应用例3]是上述应用例涉及的磁力测量装置，优选所述保持部由从所述第二室的设置有所述开口部的侧的内壁的壁面向所述长度方向下沉的凹部构成。
根据本应用例的构成，在第二室的设置有开口部的侧的内壁的壁面，与从壁面向长度方向下沉的凹部之间形成段差部，该段差部在第二室内成为将保持部(凹部)沿长度方向隔开的障壁，因此，能够以稳定的状态在第二室内将部件保持在保持部(凹部)。
[应用例4]是上述应用例涉及的磁力测量装置，优选所述保持部由从所述第二室的设置有所述开口部的侧的内壁的壁面向所述长度方向伸出的凸部构成。
根据本应用例的构成，从第二室的设置有开口部的侧的内壁的壁面向长度方向伸出的凸部，在第二室内成为沿长度方向将保持部隔开的障壁，因此，能够在第二室内以稳定的状态将部件保持在保持部(被凸部隔开的部分)。
[应用例5]本应用例涉及的气室，其特征在于，具备：室部，其具有第一室、与所述第一室连通且具有长度方向的第二室、设置在所述第二室的所述长度方向的与所述第一室相反的相反侧的开口部；密封部，密封所述开口部；以及碱金属的气体，填充在所述第一室和所述第二室，在所述第二室内，沿所述长度方向设置有保持部。
根据本应用例的构成，在室部，在第二室的长度方向上的与第一室相反的相反侧设置有开口部，在第二室内沿长度方向设置有保持部。因此，在气室的制造工序中，能够将从开口部沿长度方向插入第二室中用于产生碱金属气体的部件设置在保持部。由此，能够利用保持部将部件保持在第二室中，因此，通过密封部密封开口部之前的处置以及通过密封部密封开口部时，能够抑制部件从开口部向第二室外伸出。并且，在对部件照射激光使其产生碱金属的气体时，能够抑制部件从激光的照射位置偏离以及部件受到激光照射导致的冲击而晃动，因此，能够更可靠地产生碱金属气体。其结果，能够提供一种能够抑制制造成品率的下降及制造工作量的增大，从而提高生产率的气室。
[应用例6]是上述应用例涉及的气室，优选所述保持部具有对所述长度方向倾斜的倾斜面。
根据本应用例的构成，保持部具有对第二室的长度方向倾斜的倾斜面，因此，能够将从开口部沿长度方向插入第二室内的部件通过倾斜面引导而容易地设置在保持部上。
[应用例7]是上述应用例涉及的气室，所述保持部可以由从所述第二室的设置有所述开口部的侧的内壁的壁面向所述长度方向下沉的凹部构成。
根据本应用例的构成，在第二室的设置有开口部的侧的内壁的壁面，与从壁面向长度方向下沉的凹部之间形成段差部，该段差部在第二室内成为将保持部(凹部)沿长度方向隔开的障壁，因此，能够以稳定的状态在第二室内将部件保持在保持部(凹部)。
[应用例8]是上述应用例涉及的气室，优选所述保持部可以由从所述第二室的设置有所述开口部的侧的内壁的壁面向所述长度方向伸出的凸部构成。
根据本应用例的构成，从第二室的设置有开口部的侧的内壁的壁面向长度方向伸出的凸部，在第二室内成为沿长度方向将保持部隔开的障壁，因此，能够在第二室内以稳定的状态将部件保持在保持部(被凸部隔开的部分)。
[应用例9]本应用例涉及的磁力测量装置的制造方法，其特征在于，是测量磁场的磁力测量装置的制造方法，包括：配置工序，其在室部的第二室，从开口部沿长度方向插入含有碱金属的固形物进行配置，上述室部具有第一室、与所述第一室连通且具有长度方向的所述第二室、在所述第二室内沿所述长度方向设置的保持部、设置在所述第二室的所述长度方向的与所述第一室相反的相反侧的所述开口部；密封工序，在密封部密封所述开口部；以及照射工序，对所述固形物照射激光，在所述配置工序，将所述固形物配置在所述保持部上。
根据本应用例的制造方法，在配置工序，在沿长度方向设置有保持部的室部的第二室，从设置在长度方向的与第一室相反的相反侧的开口部沿长度方向，插入用于使碱金属气体产生的部件即含有碱金属的固形物，从而配置在保持部上。由此，能够在第二室内将固形物保持在保持部，因此，在从配置工序到密封工序的处置及在密封工序中通过密封部密封开口部时，能够抑制固形物从开口部向第二室外伸出。并且，在照射工序中对固形物照射激光使碱金属的气体产生时，能够抑制固形物从激光的照射位置偏离以及固形物受激光照射的冲击而晃动，因此，能够更可靠地使碱金属气体产生。其结果，能够提供一种抑制制造成品率的下降及制造工作量的增大，从而能够提高生产率的磁力测量装置的制造方法。
[应用例10]是上述应用例涉及的磁力测量装置的制造方法，在上述密封工序中，优选以使所述长度方向沿竖直方向并且所述开口部成为竖直方向的下方侧的方式将所述室部设置在所述密封部上。
根据本应用例的制造方法，由于将室部设置在密封部上，以使在密封工序中开口部成为竖直方向的下方侧，因此，例如在将低熔点玻璃作为密封材料粘着密封部与室部时，能够从位于下方的密封部侧对低熔点玻璃进行加热，同时，对位于上方的室部施加负载，从而能够有效地进行密封。这种情况下，由于固形物被保持在保持部，因此，即使配置室部使得开口部成为下方侧，也能够抑制固形物从开口部向第二室外伸出。
[应用例11]是上述应用例涉及的磁力测量装置的制造方法，所述固形物是内部填充有碱金属材料的安瓿，在所述照射工序中，优选对所述安瓿照射紫外线区域的波长的脉冲激光。
根据本应用例的制造方法，在照射工序中，由于对内部填充有碱金属材料的安瓿照射紫外线区域的波长的脉冲激光，因此，能够在对室部不造成损伤的情况下，在安瓿的玻璃管上形成贯通孔，使内部的碱金属蒸发，从而使碱金属气体蒸发。而且，在照射脉冲激光时，由于安瓿被保持在保持部上，因此，可以抑制安瓿从脉冲激光的照射位置偏离，或安瓿受到脉冲激光照射的冲击而晃动。
[应用例12]是上述应用例涉及的磁力测量装置的制造方法，所述固形物是含有碱金属化合物和吸附剂的药丸，在所述照射工序中，优选对所述药丸照射从红色至红外线区域的波长的连续振荡激光。
根据本应用例的制造方法，在照射工序中，由于对包含碱金属化合物和吸附剂的药丸照射从红色至红外线区域的波长的连续振荡激光，因此，能够局部加热药丸使碱金属化合物活性化而使产生碱金属气体，同时，利用吸附剂吸附杂质。并且，在照射连续振荡激光时，由于药丸被保持在保持部，因此，可以抑制药丸从连续振荡激光的照射位置偏离，或药丸受到连续振荡激光照射的冲击而晃动。
[应用例13]本应用例涉及的气室的制造方法，其特征在于，包括：配置工序，其在具有第一室、与所述第一室连通且具有长度方向的第二室、在所述第二室内沿所述长度方向设置的保持部、设置在所述第二室的所述长度方向的与所述第一室相反的相反侧的开口部的室部的所述第二室，从所述开口部沿所述长度方向插入含有碱金属的固形物进行配置；密封工序，通过密封部密封所述开口部；以及照射工序，对所述固形物照射激光，在所述配置工序，将所述固形物配置在所述保持部上。
根据本应用例的制造方法，在配置工序，在沿长度方向设置有保持部的室部的第二室，从设置在长度方向的与第一室相反的相反侧的开口部沿长度方向，插入用于使碱金属气体产生的部件即含有碱金属的固形物，从而配置在保持部上。由此，能够在第二室内将固形物保持在保持部，因此，在从配置工序到密封工序的处置及在密封工序中通过密封部密封开口部时，能够抑制固形物从开口部向第二室外伸出。并且，在照射工序中对固形物照射激光使碱金属的气体产生时，能够抑制固形物从激光的照射位置偏离以及固形物受激光照射的冲击而晃动，因此，能够更可靠地使碱金属气体产生。其结果，能够提供一种抑制制造成品率的下降及制造工作量的增大，从而能够提高生产率的气室的制造方法。
[应用例14]是上述应用例涉及的气室的制造方法，在上述密封工序中，优选以使所述长度方向沿着竖直方向并且所述开口部成为竖直方向的下方侧的方式将所述室部设置在所述密封部上。
根据本应用例的制造方法，由于将室部设置在密封部上以使在密封工序中开口部成为竖直方向的下方侧，因此，例如在将低熔点玻璃作为密封材料粘着密封部与室部时，能够从位于下方的密封部侧对低熔点玻璃进行加热，同时，对位于上方的室部施加负载，从而能够有效地进行密封。这种情况下，由于固形物被保持在保持部，因此，即使配置室部使得开口部成为下方侧，也能够抑制固形物从开口部向第二室外伸出。
[应用例15]是上述应用例涉及的气室的制造方法，所述固形物是内部填充有碱金属材料的安瓿，在所述照射工序，优选对所述安瓿照射紫外线区域的波长的脉冲激光。
根据本应用例的制造方法，在照射工序中，由于对内部填充有碱金属材料的安瓿照射紫外线区域的波长的脉冲激光，因此，能够在对室部不造成损伤的情况下，在安瓿的玻璃管上形成贯通孔，使内部的碱金属蒸发，从而使碱金属气体蒸发。而且，在照射脉冲激光时，由于安瓿被保持在保持部上，因此，可以抑制安瓿从脉冲激光的照射位置偏离，或安瓿受到脉冲激光照射的冲击而晃动。
[应用例16]是上述应用例涉及的气室的制造方法，所述固形物是含有碱金属化合物和吸附剂的药丸，在所述照射工序中，优选对所述药丸照射从红色至红外线区域的波长的连续振荡激光。
根据本应用例的制造方法，在照射工序中，由于对包含碱金属化合物和吸附剂的药丸照射从红色至红外线区域的波长的连续振荡激光，因此，能够局部加热药丸使碱金属化合物活性化而使产生碱金属气体，同时，利用吸附剂吸附杂质。并且，在照射连续振荡激光时，由于药丸被保持在保持部，因此，可以抑制药丸从连续振荡激光的照射位置偏离，或药丸受到连续振荡激光照射的冲击而晃动。
附图说明
图1是示出本实施方式的磁力测量装置的构成的框图。
图2a是沿第一实施方式的气室的长度方向的侧截面图。
图2b是沿图2a的a-a’线的俯截面图。
图3a是从第一实施方式的气室的密封部侧所见的侧视图。
图3b是沿第一实施方式的安瓿的长度方向的截面图。
图3c是沿图3b的c-c’线的简要截面图。
图4a是对第一实施方式的气室的制造方法进行说明的图。
图4b是对第一实施方式的气室的制造方法进行说明的图。
图5a是对第一实施方式的气室的制造方法进行说明的图。
图5b是对第一实施方式的气室的制造方法进行说明的图。
图6a是对第一实施方式的气室的制造方法进行说明的图。
图6b是对第一实施方式的气室的制造方法进行说明的图。
图7a是沿第二实施方式的气室的长度方向的侧截面图。
图7b是沿图7a的a-a’线的俯截面图。
图8a是第二实施方式的药丸的立体图。
图8b是对第二实施方式的气室的制造方法进行说明的图。
图9a是对第二实施方式的气室的制造方法进行说明的图。
图9b是对第二实施方式的气室的制造方法进行说明的图。
图10a是对第二实施方式的气室的制造方法进行说明的图。
图10b是对第二实施方式的气室的制造方法进行说明的图。
图11a是示出变形例1的气室的构成例的部分俯截面图。
图11b是示出变形例1的气室的构成例的部分俯截面图。
图11c是示出变形例1的气室的构成例的部分俯截面图。
图12a是示出变形例2的气室的构成例的截面图。
图12b是示出变形例2的气室的构成例的截面图。
图12c是示出变形例2的气室的构成例的截面图。
图13是示出变形例3的原子振荡器的构成的简图。
图14a是对变形例3的原子振荡器的动作进行说明的图。
图14b是对变形例3的原子振荡器的动作进行说明的图。
符号说明
10、10a、10b、50、50a、57、气室
11、17、保持部(凹部)12、12a、51、51a、58、室部
13、碱金属气体(碱金属的气体)14、主室(第一室)
16、贮存槽(第二室)17a、53a、倾斜面
18、开口部19、密封部
20、安瓿(包含碱金属的固形物)
30、药丸(包含碱金属的固形物)40、脉冲激光(激光)
44、连续振荡激光(激光)52、54、保持部
53、55、凸部100、磁力测量装置。
具体实施方式
以下，参照图面，对使本发明具体化的实施方式进行说明。为使说明的部分成为能够识别的状态，将所使用的附图进行适当的放大、缩小、或夸张显示。并且，有时除了说明所必需的构成要素以外，会省略图示。
(第一实施方式)
〈磁力测量装置的构成〉
参照图1，对第一实施方式的磁力测量装置的构成进行说明。图1是示出本实施方式的磁力测量装置的构成的框图。本实施方式涉及的磁力测量装置100是使用非线性磁光旋转(nmor)的磁力测量装置。磁力测量装置100被用于测量例如，来自心脏的磁场(心磁)及来自大脑的磁场(脑磁)等从生物体发出的微小的磁场的生物体状态测量装置(心磁计或脑磁计等)。磁力测量装置100也可以用于金属探测仪等。
如图1所示，磁力测量装置100具备光源1、光纤2、连接器3、偏光板4、气室10、偏光分离器5、光检测器(光电探测器：pd)6、光检测器7、信号处理电路8、显示装置9。气室10中，封装有碱金属气体(气体状态的碱金属原子)。作为碱金属原子，可以使用例如铯(cs)、铷(rb)、钾(k)、钠(na)等。以下，以使用铯作为碱金属的情况为例进行说明。
光源1是输出基于铯的吸收线的波长(例如相当于d1线的894nm)的激光束的装置，例如是可调激光器。从光源1输出的激光束，是具有连续的一定的光量的光，即是cw(连续波)光。
偏光板4是使激光束向特定方向偏光，使其成为直线偏光的元件。光纤2是将光源1输出的激光束向气室10一侧引导的部件。光纤2使用例如只传播基本模式的单模的光纤。连接器3是用于将光纤2连接至偏光板4的部件。连接器3是扭转式，将光纤2连接至偏光板4。
气室10是内部有空隙的箱子(室)，在该空隙(图2a所示的主室14)中封装有碱金属的蒸汽(图2a所示的碱金属气体13)。对于气室10的构成，将在后面说明。
偏光分离器5是将入射的激光束分离成彼此垂直的两个偏光成分的光束的元件。偏光分离器5是例如沃拉斯顿棱镜或偏光束分离器。光检测器6及光检测器7是对激光束的波长具有灵敏度的检测器，将基于入射光的光量的电流向信号处理电路8输出。如果光检测器6及光检测器7本身产生磁场，则有可能对测量造成影响，因此，优选由非磁性材料构成。光检测器6及光检测器7设置在从气室10看与偏光分离器5相同的一侧(下游侧)。
如果沿激光束的路径对磁力测量装置100的各部分的设置进行说明，则光源1位于激光束的路径的最上游，以下，从上游侧依次设置有光纤2、连接器3、偏光板4、气室10、偏光分离器5、以及光检测器6、7。
从光源1输出的激光束被光纤2引导而到达偏光板4。到达偏光板4的激光束成为偏光度更高的直线偏光。透过气室10的激光束激励(光抽运)封装在气室10中的碱金属原子。这种情况下，激光束受到基于磁场强度的偏光面旋转作用，偏光面旋转。透过气室10的激光束由偏光分离器5分离成两个偏光成分的光束。两个偏光成分的光束的光量通过光检测器6及光检测器7测量(探测)。
信号处理电路8分别从光检测器6及光检测器7接收表示所测量的光束的光量的信号。信号处理电路8基于接收的各个信号，测量激光束的偏光面的旋转角。偏光面的旋转角由基于激光束的传播方向的磁场强度的函数表示(例如，参照d.budker、外5名，《原子的共振非线性磁光学旋转效果》，现代物理学杂志，美国，美国物理学会，2002年10月，第74卷，第4号，p1153-1201的数学式(2)。数学式(2)是线性光学旋转相关的内容，nmor的情况也可以使用大致相同的式子)。信号处理电路8通过偏光面的旋转角来测量激光束的传播方向的磁场的强度。显示装置9根据信号处理电路8显示所测量的磁场的强度。
接下来，参照图2a、图2b、图3a、图3b以及图3c，对第一实施方式的气室及用于气室的安瓿的构成进行说明。
〈气室的构成〉
图2a是沿第一实施方式的气室的长度方向的侧截面图。图2b是沿图2a的a-a’线的俯截面图。图3a是从第一实施方式的气室的密封部侧所见的侧视图。
在图2a、图2b、以及图3a中，将气室10的高度方向作为z轴，将上方侧作为+z方向。将与z轴交叉的方向，即气室10的长度方向作为x轴，将图2a及图2b的右侧作为+x方向。并且，将与z轴及x轴交叉的方向，即气室10的宽度方向作为y轴，将图3a的纸面的左侧作为+y方向。
如图2a及图2b所示，第一实施方式涉及的气室10由室部12和密封部19构成。室部12是内部具有空隙的箱子(室)，例如，由石英玻璃形成。室部12的内壁也可以例如利用石蜡涂层而形成。室部12的厚度是1mm至5mm，例如是1.5mm左右。
室部12，作为内部的空隙，具有：作为第一室的主室14、作为第二室的贮存槽16。在主室14与贮存槽16中，填充有碱金属已蒸发的气体(以下，称为碱金属气体)13。在主室14与贮存槽16中，除了碱金属气体13，也可以存在稀有气体等惰性气体。
主室14与贮存槽16沿长度方向即x轴方向并排设置，通过连通孔15连通。连通孔15设置在主室14及贮存槽16的上方侧(+z方向侧)(参照图2a)。在贮存槽16的长度方向的主室14及连通孔15的相反侧(-x方向侧)上设置有开口部18。开口部18设置在贮存槽16的靠上方(参照图2a)。
在贮存槽16上，沿长度方向即x轴方向设置有保持部17。保持部17由从贮存槽16的设置有开口部18的一侧(-x方向侧)的内壁的壁面16a沿长度方向向-x方向侧下沉的凹部构成。在壁面16a与从壁面16a下沉的保持部17(凹部)之间，沿x轴方向形成有段差部，形成该段差部的-y方向侧的表面，成为对x轴方向倾斜的倾斜面17a。倾斜面17a(段差部)在贮存槽16中作为隔开保持部17的障壁发挥作用。另外，保持部17(凹部)的-x方向的深度、y轴方向的宽度、以及对倾斜面17a的x轴方向的倾斜角度，可根据后述的安瓿20的外形形状适当设定。
在贮存槽16中，沿长度方向即x轴方向，容纳有安瓿20。安瓿20被设置成使得其-x方向侧的前端部容纳在保持部17内，即，使得-x方向侧的前端部比倾斜面17a更位于-y方向侧，且比壁面16a也更位于-x方向侧。由此，安瓿20在贮存槽16中保持在保持部17上。安瓿20的玻璃管22上形成有贯通孔(开口部)21。对于安瓿20的构成，将在后面说明。
另外，在图2a中，a-a’线是沿x轴方向通过开口部18的中心和贮存槽16和连通孔15的中心和主室14的线。在图2b中，b-b’线是沿x轴方向通过开口部18的中心和贮存槽16和安瓿20的中心和连通孔15的中心和主室14的线。图2a是从-y方向侧看沿图2b的b-b’线的截面所见的截面图，图2b是从+z方向侧看沿图2a的a-a’线的截面所见的截面图。
图3a是从长度方向的-x方向侧看气室10所见的侧视图。如图3a所示，连通孔15是例如圆形。连通孔15的内径是例如0.4mm至1mm左右。开口部18例如也是圆形。开口部18的内径是例如0.4mm至1.5mm左右。
开口部18被密封部19密封，由此，室部12(主室14及贮存槽16)被密封。密封部19例如是矩形，但也可以是圆形等其它形状。作为密封部19的材料，可以使用例如石英玻璃。密封部19通过例如设置在开口部18的周围的低熔点玻璃粉(未图示出)粘着在室部12上。
如果从密封部19侧看，安瓿20设置在贮存槽16的-y方向的内壁的壁面16b与保持部17的倾斜面(段差部)17a之间。另外，优选保持部17设置在离开开口部18及连通孔15的位置上。在本实施方式，如图3a所示，保持部17被设置为对开口部18及连通孔15离开-y方向侧且离开-z方向侧。
〈安瓿的构成〉
图3b是沿第一实施方式的安瓿的长度方向的截面图。图3c是沿图3b的c-c’线的简要截面图。如图3b所示，作为含有第一实施方式的碱金属的固形物的安瓿20，具有长度方向。图3b示出了以安瓿20的长度方向沿x轴方向的方式设置安瓿20时的x-z截面。安瓿20由中空状的玻璃管22构成。玻璃管22由例如硼硅酸玻璃形成。
玻璃管22沿一方向(在图3b中为x轴方向)延伸，其两端部被焊接。由此，内部为中空状的玻璃管22被密封。另外，玻璃管22的两端部的形状不仅限于图3b所示那样的圆的形状，也可以是接近于平面的形状以及一部分尖锐的形状等。在玻璃管22的中空状的内部填充有碱金属固体(粒状或粉末状的碱金属原子)24。作为碱金属原子固体24，如上所述，除了铯以外，可以使用铷、钾、钠。
图3b示出了安瓿20(玻璃管22)被密封后的状态。在安瓿20被制造的阶段，玻璃管22是密封的状态，但在气室10完成后的阶段，玻璃管22上形成贯通孔21(参照图2a)，密封被破坏。由此，安瓿20中的碱金属固体24蒸发，向气室10中流入，室部12的空隙被碱金属气体13充满(参照图2a)。另外，为使碱金属固体24变得容易从安瓿20中蒸发并流出，在安瓿20的上表面与室部12的内面之间，例如在+z方向上设置有1.5mm左右的间隙(参照图2a)。
图3c示出与安瓿20的长度方向交叉的方向的y-z截面。如图3c所示，玻璃管22的y-z截面形状是例如大致圆形，但也可以是其它形状。优选玻璃管22的外径ф为0.2mm≤ф≤1.2mm。玻璃管22的壁厚t为0.1mm≤t≤0.5mm，大概是外径ф的20％左右。如果玻璃管22的壁厚t不足0.1mm，则玻璃管22变得容易破损，如果玻璃管22的壁厚t超过0.5mm，则在玻璃管22上形成贯通孔21的加工(详细见后述)变得困难。
〈气室的制造方法〉
接下来，参照图4a、图4b、图5a、图5b、图6a及图6b，对第一实施方式的气室的制造方法进行说明。图4a、图4b、图5a、图5b、图6a及图6b是说明第一实施方式的气室的制造方法的图。另外，图4a、图4b、图5b、及图6a是对应于图2a的侧截面图，图5a是对应于图2b的俯截面图，图6b是图6a的激光照射位置的截面图。本实施方式的气室的制造方法包括配置工序、密封工序及照射工序。
首先，准备图4a所示的室部12。虽然省略了图示，但例如，切断由石英玻璃制成的玻璃板，准备对应于构成室部12的各个壁面的玻璃板部件。并且，将这些玻璃板部件组装起来，通过粘接剂或焊接将玻璃板部件之间接合，得到具有如图4a所示的那种主室14和贮存槽16的室部12。在这个阶段，室部12的开口部18开放。另外，贮存槽16中的保持部17能够通过对玻璃板部件进行加工形成凹部及倾斜面17a而构成。
接下来，如图4b所示，在室部12的贮存槽16中设置安瓿20(设置工序)。如图4b箭头所示，从室部12的设置在贮存槽16的开口部18沿长度方向(x轴方向)将安瓿20插入贮存槽16中。安瓿20被以其延伸方向沿着贮存槽16的长度方向(x轴方向)的方式插入贮存槽16中。
将安瓿20插入贮存槽16中之后，将安瓿20设置在保持部17。如图5a箭头所示那样，在使安瓿20沿着贮存槽16的-y方向侧的内壁的壁面16b的同时，通过使其向-x方向侧移动，而使得安瓿20容纳并保持在保持部17中。例如，如果在图4b所示的状态下，贮存槽16(室部12)的-y方向侧以比+y方向侧更下方的方式倾斜，则能够使安瓿20更靠近壁面16b。并且，如图5a所示，通过改变室部12的姿势，以使开口部18成为竖直方向的下方侧，能够使安瓿20向保持部17侧(-x方向侧)移动。
这种情况下，由于安瓿20的前端受到倾斜面17a的引导，因此，能够容易地将安瓿20设置在保持部17。并且，在安瓿20设置在保持部17的状态，倾斜面17a在贮存槽16中作为隔开保持部17的障壁而发挥作用，因此，在从设置工序到密封工序的处置时，能够抑制安瓿20从开口部18向贮存槽16外伸出。
另外，到配置工序之前的阶段，如图3b所示，安瓿20成为中空状的玻璃管22的内部填充并密封了碱金属固体24的状态。安瓿20是在接近于真空的低压环境下(理想状态是在真空中)，在管状的玻璃管22的中空状的内部填充碱金属固体24，将玻璃管22的两端部分别焊接并密封而形成。由于作为碱金属固体24使用的铯等碱金属富有反应性不能在大气中处理，因此，以在低压环境下密封在安瓿20中的状态容纳在室部12中。
接下来，如图5a所示，在密封部19密封贮存槽16的开口部18(密封工序)。在密封工序，充分进行室部12中的脱气，在内部的空隙中杂质极少的状态下，密封室部12(主室14、连通孔15、以及贮存槽16)。例如，在接近于真空的低压环境下(理想状态是在真空中)，在室部12及密封部19的至少一方的开口部18的周围设置低熔点玻璃粉(未图示出)，通过粘着并密封室部12和密封部19，使得室部12被密封。
对室部12和密封部19进行粘着时，如图5a所示，优选将室部12设置在密封部19上，以使长度方向沿着竖直方向，同时，开口部18成为竖直方向的下方侧。像这样进行设置，通过从位于竖直方向的下方的密封部19侧加热低熔点玻璃粉，同时，对位于上方的室部12施加负载，使室部12和密封部19密合，能够有效地进行密封。
其中，在贮存槽16未设置保持部17的情况下，如果在密封工序设置室部12，以使开口部18成为竖直方向的下方侧，则安瓿20以其长度方向沿着竖直方向的方式设置，因此，有可能从开口部18向贮存槽16外部伸出。在本实施方式，安瓿20被保持在保持部17，因此，即使在密封工序以开口部18成为下方侧的方式设置室部12，也能够抑制安瓿20从开口部18向贮存槽16外部伸出。图5b示出了密封工序之后，安瓿20在贮存槽16中被保持在保持部17，开口部18在密封部19被密封的室部12。
接下来，如图6a及图6b所示，利用聚光透镜42对脉冲激光40进行聚光，穿过室部12照射安瓿20的玻璃管22(照射工序)。脉冲激光40以在安瓿20(玻璃管22)的上表面聚焦的方式照射。由此，在玻璃管22形成贯通孔21(参照图2a)，使安瓿20中的碱金属固体24蒸发，使其流入气室10的空隙。由于激光的指向性及聚光性优异，因此，通过照射脉冲激光40，能够容易地在玻璃管22上形成贯通孔21。
在照射工序，需要在对室部12不造成损伤的情况下，在安瓿20的玻璃管22上形成贯通孔21。因此，在由石英玻璃形成的玻璃管22由硼硅酸玻璃形成时，室部12使用例如紫外线区域的波长的脉冲激光40。紫外线区域的波长的光会透过石英玻璃，但仅仅会被硼硅酸玻璃吸收一点点。由此，能够在对室部12不造成损伤的情况下，选择性地加工安瓿20的玻璃管22而形成贯通孔21。
脉冲激光40的能量例如设为20μj/pulse至200μj/pulse。脉冲激光40的脉冲宽度例如设为10纳秒至50纳秒，优选30纳秒左右。脉冲激光40的重复频率例如设为50khz左右，脉冲激光40的照射时间例如设为100msec左右。
而且，为在照射工序可靠地在安瓿20的玻璃管22上形成贯通孔21，优选设定对安瓿20照射脉冲激光40的照射位置，使其位于脉冲激光40的焦点在安瓿20的宽度方向(y轴方向)的中央部。如果脉冲激光40的焦点偏离安瓿20的宽度方向的中央部，则有时深度方向的加工无法进展，不能使玻璃管22贯通。
通过在安瓿20形成贯通孔21，在贮存槽16中安瓿20的密封被打破，碱金属固体24从安瓿20中蒸发，变成碱金属气体13流出。从贮存槽16中流出的碱金属气体13通过连通孔15流入室部12的主室14而扩散。其结果，如图2a所示，室部12的空隙被碱金属气体13充满。
然而，当贮存槽16未设置保持部17时，有时会出现安瓿20不能被保持在稳定状态下，在贮存槽16中安瓿20的位置根据个体而偏差，以及处置室部12时安瓿20因些微的倾斜及冲击而晃动从而从脉冲激光40的照射位置偏离的情况。而且，如果安瓿20没有保持在稳定状态下，则由于被脉冲激光40照射导致的冲击，有时安瓿20会晃动而从该位置偏离。如果这样，则在照射工序中不能在玻璃管22上形成贯通孔21，会导致制造气室10的工序中的制造成品率的下降，以及重新加工造成的制造工作量的增大。
在本实施方式，如图6a和图6b所示，由于在贮存槽16中安瓿20被保持在保持部17，因此，当在贮存槽16中安瓿20的位置偏移以及在处置时，能够抑制安瓿20晃动，因此，可抑制安瓿20从脉冲激光40的照射位置偏移。并且，在照射工序，可以抑制由于脉冲激光40的照射的冲击导致安瓿20晃动。由此，能够在安瓿20稳定且可靠地形成贯通孔21，使碱金属气体13产生，因此，能够抑制气室10的制造成品率的下降及制造工作量的增大，提高生产率。
另外，在照射工序，只要碱金属固体24从安瓿20中蒸发并流出即可，因此，不仅限于形成贯通孔21，例如，可以使玻璃管22产生裂缝而切断安瓿20，也可以破坏玻璃管22。但是，在这种情况下，如果玻璃管22的碎片以及从安瓿20中放出的碱金属固体24通过连通孔15侵入主室14中，则会导致磁力测量装置100的测量精度下降。
在本实施方式，保持部17被设置为相对于连通孔15离开-y方向侧且离开-z方向侧，因此，能够抑制玻璃管22的碎片及碱金属固体24侵入主室14中。由此，能够制造并提供具有优异测量精度的磁力测量装置100。
另外，本实施方式的磁力测量装置100的制造方法包括上述气室10的制造方法。由于制造本实施方式的磁力测量装置100的工序，在制造气室10的工序以外的工序中使用公知的方法，因此，省略对其的说明。
(第二实施方式)
第二实施方式，相对第一实施方式，除了包含碱金属的固形物是药丸而不是安瓿这一点以外，室部的构成大致相同。对于第二实施方式的气室及用于气室的药丸的构成，参照图7a、图7b及图8a进行说明。另外，对于与第一实施方式共同的构成要素，采用相同的符号，并省略对其的说明。
〈药丸的构成〉
首先，对作为包含第二实施方式的碱金属的固形物的药丸的构成进行说明。图8a是第二实施方式的药丸的立体图。如图8a所示，第二实施方式的药丸30是例如大致圆筒形。药丸30的圆筒形的直径ф是例如1mm左右，药丸30的圆筒形的高度t是例如1mm左右。另外，药丸30的外形形状不仅限于大致圆筒形，也可以是长方体或球体等其它形状。
药丸30包含碱金属化合物和吸附剂。药丸30在后述的照射工序，通过照射激光和碱金属化合物活性化而生成碱金属，这时释放的杂质及杂质气体被吸附剂吸附。作为碱金属化合物，当使用铯作为碱金属时，可以使用例如钼酸铯、氯化铯等铯化合物。作为吸附剂，可以使用例如锆粉末、铝等。
〈气室的构成〉
图7a是沿第二实施方式的气室的长度方向的侧截面图。图7b是沿图7a的a-a’线的俯截面图。另外，图7a是从-y方向侧看图7b的b-b’线所见的截面图，图7b是从+z方向侧沿图7a的a-a’线所见的截面图。
如图7a及图7b所示，第二实施方式的气室10a和第一实施方式的气室10同样，由具有通过连通孔15连通的主室14及贮存槽16的室部12、和密封部19构成。在贮存槽16中，设置有从内壁的壁面16a沿长度方向向-x方向侧下沉的凹部构成的保持部17。另外，保持部17(凹部)的-x方向的深度、y轴方向的宽度、以及倾斜面17a的对x轴方向的倾斜角度可以根据药丸30的外形形状适当设定。
在图7a及图7b所示的气室10a完成后的状态下，在贮存槽16中由药丸30的碱金属化合物生成碱金属26(例如，铯)，主室14及贮存槽16被碱金属26蒸发后的碱金属气体13充满。在贮存槽16中，也可以残留吸附了杂质气体的吸附剂31及杂质等。
〈气室的制造方法〉
接下来，参照图8b、图9a、图9b、图10a及图10b，对第二实施方式的气室的制造方法进行说明。图8b、图9a、图9b、图10a及图10b是对第二实施方式的气室的制造方法进行说明的图。第二实施方式的气室的制造方法，相对于第一实施方式的气室的制造方法，在设置工序将药丸30设置在贮存槽16中这一点、以及在照射工序照射连续振荡激光这一点不同，除此之外，其它大致相同。另外，对与第一实施方式共同的制造方法，省略对其的说明。
如图8b所示，准备室部12，在室部12的贮存槽16中设置药丸30(设置工序)。如图8b中箭头所示，从室部12的设置在贮存槽16中的开口部18沿长度方向(x轴方向)将药丸30插入贮存槽16中。
将药丸30插入贮存槽16中之后，将药丸30设置在保持部17。如图9a的箭头所示，与第一实施方式的安瓿20的情况同样，通过使药丸30在沿着贮存槽16的-y方向侧的内壁的壁面16b(参照图9a)的同时，向-x方向侧移动，从而使药丸30容纳并保持在保持部17。
这种情况下，由于药丸30被倾斜面17a引导，因此，能够容易地将药丸30设置在保持部17。并且，在药丸30设置在保持部17的状态下，由于倾斜面17a在贮存槽16中作为隔开保持部17的障壁发挥作用，因此，在从设置工序至密封工序的处置时，能够抑制药丸30从开口部18向贮存槽16外部伸出。
接下来，如图9a所示，采用和第一实施方式相同的方法，在密封部19密封贮存槽16的开口部18(密封工序)。在密封工序，由于药丸30被保持在保持部17，因此，即使以开口部18成为下方侧的方式设置室部12，也能够抑制其从开口部18向贮存槽16外部伸出。图9b示出了在密封工序之后，药丸30在贮存槽16中被保持在保持部17，开口部18被密封部19密封的室部12。
接下来，如图10a及图10b所示，利用聚光透镜42聚光，穿过室部12对药丸30照射连续振荡激光44(照射工序)。连续振荡激光44以在药丸30的上表面的大致中央部聚焦的方式照射。
作为连续振荡激光44，例如，可以在680nm至1200nm左右的波长使用连续振荡的ld(激光二极管)激光。优选连续振荡激光44的波长为800nm左右。连续振荡激光44的输出，例如设为1w至10w左右，优选为2w至5w左右。连续振荡激光44的照射时间例如设为10秒至5分钟左右，优选为30秒至90秒左右。
通过照射连续振荡激光44，药丸30被加热，药丸30中包含的碱金属化合物产生活性化，生成碱金属26。并且，碱金属26蒸发成为碱金属气体13而流入贮存槽16中，通过连通孔15流入室部12的主室14并扩散。其结果，如图7a及图7b所示，室部12的空隙被碱金属气体13充满。从碱金属化合物中释放的杂质及杂质气体被吸附剂31(参照图7a)吸附。
第二实施方式的气室10a，需要在对室部12不造成损伤的情况下，加热药丸30。在第二实施方式的照射工序，通过照射连续振荡激光44，局部地加热药丸30，因此，与对容纳有药丸30的贮存槽16(室部12)整体进行加热的情况相比，能够抑制热对构成室部12的部件造成的影响。
为局部加热药丸30，优选以连续振荡激光44对药丸30的照射位置、连续振荡激光44的焦点位于药丸30的上表面的中央部的方式进行设定。如果连续振荡激光44的焦点从药丸30偏离，则药丸30的加热变得不充分，碱金属的生成不会进展，从而导致气室10a的制造成品率下降，以及重新加工导致的制造工作量的增大。
根据本实施方式，如图10a及图10b所示，由于在贮存槽16中药丸30被保持在保持部17，因此，能够抑制在贮存槽16中药丸30的位置偏移以及在处置时药丸30晃动，因此，可以抑制药丸30从连续振荡激光44的照射位置偏移。并且，在照射工序，可抑制因连续振荡激光44的照射的冲击导致药丸30晃动。由此，能够稳定且可靠地对药丸30照射连续振荡激光44，并加热，使其产生碱金属气体13，因此，能够抑制气室10a的制造成品率的下降以及制造工作量的增大，从而提高生产率。
上述实施方式仅仅表示本发明的一方面，在本发明的范围内，可以进行任意的变形及应用。作为变形例，可以参考以下例子。
(变形例1)
上述实施方式的磁力测量装置及气室由设置在贮存槽中的保持部向长度方向下沉的凹部构成，是具有倾斜面的构成，但本发明不仅限于这种构成。保持部也可以是上述实施方式以外的构成。图11a、图11b以及图11c是表示变形例1的气室的构成例的部分俯截面图。图11a、图11b以及图11c相当于图2b所示的俯截面图。
如图11a所示，气室10b的室部12a具有在贮存槽16中从壁面16a沿长度方向向-x方向侧下沉的凹部构成的保持部11。保持部11中的沿安瓿20的长度方向的表面11a不是倾斜面，而是与贮存槽16的-y方向侧的内壁的壁面16b大致平行的表面。根据这种构成，在安瓿20设置在保持部11的状态下，与壁面16b大致平行的表面即表面11a，在贮存槽16中作为隔开保持部11的障壁发挥作用。因此，在从设置工序到密封工序的处置时，能够更可靠地抑制安瓿20从开口部18向贮存槽16外部伸出，以及在照射工序因脉冲激光40的照射的冲击导致安瓿20晃动。
如图11b所示，气室50的室部51具有由在贮存槽16中从壁面16a沿长度方向向+x方向侧突出的凸部53构成的(被凸部53隔开)保持部52。凸部53的-y方向侧的表面成为对x轴方向倾斜的倾斜面53a。根据这种构成，在设置工序安瓿20的前端被倾斜面53a引导，因此，能够将安瓿20容易地设置在保持部52。并且，在安瓿20设置在保持部52的状态下，倾斜面53a(凸部53)在贮存槽16中作为隔开保持部52的障壁发挥作用。因此，在从设置工序到密封工序的处置时，能够抑制安瓿20从开口部18向贮存槽16外部伸出，以及在照射工序因脉冲激光40的照射的冲击导致安瓿20晃动。
如图11c所示，气室50a的室部51a，具有在贮存槽16中从壁面16a沿长度方向向+x方向侧突出的凸部55构成(被凸部55隔开)的保持部54。沿保持部54中的安瓿20的长度方向的表面55a，不是倾斜面，而是与贮存槽16的-y方向侧的内壁的壁面16b大致平行的表面。根据这种构成，在安瓿20设置在保持部54的状态下，与壁面16b大致平行的表面即表面55a(凸部55)，在贮存槽16中作为隔开保持部54的障壁发挥作用。因此，在从设置工序到密封工序的处置时，能够更可靠地抑制安瓿20从开口部18向贮存槽16外部伸出，以及在照射工序因脉冲激光40的照射的冲击而导致安瓿20晃动。
另外，在上述变形例1的气室10b、50、50a的说明中，作为包含碱金属的固形物，是假设使用第一实施方式的安瓿20，但变形例1的气室10b、50、50a的构成也能够适用于第二实施方式的药丸30的情况。
(变形例2)
上述实施方式及变形例的磁力测量装置及气室由保持部沿长度方向下沉的凹部或沿长度方向突出的凸部构成，但本发明不仅限于这种构成。保持部也可以是上述实施方式及变形例以外的构成。图12a、图12b、及图12c是示出变形例2的气室的构成例的截面图。图12a是相当于图2a所示的侧截面图的部分侧截面图，图12b是相当于图5a所示的俯截面图的部分俯截面图，图12c相当于图6b所示的激光照射位置的截面图。
如图12a及图12b所示，变形例2的气室57的室部58具有在沿贮存槽16中沿长度方向设置的保持部59。如图12c所示，保持部59由贮存槽16的沿底面(-z方向侧的表面)16c向-z方向侧下沉的凹部构成。在底面16c与从底面16c下沉的保持部59(凹部)之间，沿x轴方向形成有段差部，形成该段差部的-y方向侧的表面59a在贮存槽16中作为隔开保持部59的障壁发挥作用。根据这种构成，如果在设置工序，贮存槽16(电磁部58)的-y方向侧以比+y方向侧更向下方的方式倾斜，则能够将安瓿20容纳在保持部59(凹部)中。因此，在照射工序，能够抑制因脉冲激光40的照射的冲击导致安瓿20晃动。
另外，在上述变形例2的气室57的说明中，作为包含碱金属的固形物，是假定使用第一实施方式的安瓿20，但变形例2的气室57的构成，也能够适用于第二实施方式的药丸30的情况。
(变形例3)
能够应用上述实施方式及变形例的气室的装置，不仅限于磁力测量装置100，上述实施方式及变形例的气室也能够应用于例如原子时钟等原子振荡器。图13是示出变形例3的原子振荡器的构成的简图。并且，图14a及图14b是说明变形例3的原子振荡器的动作的图。
图13所示的变形例3的原子振荡器(量子干涉装置)101是利用量子干涉效应的原子振荡器。如图13所示，原子振荡器101具备：上述实施方式的气室10(或者气室10a、10b、50、50a、57中的任一个)、光源71、光学部件72、73、74、75、光检测部76、加热器77、温度传感器78、磁场发生部79、控制部80。
光源71，作为激发气室10中的碱金属原子的激励光ll，射出后述的频率不同的两种光(图14a所示的共振光l1及共振光l2)。光源71由例如垂直共振腔表面放射激光器(vcsel)等半导体激光等构成。光学部件72、73、74、75设置在光源71与气室10之间的激励光ll的光路上，从光源71侧向气室10侧，依次设置有光学部件72(透镜)、光学部件73(偏光板)、光学部件74(减光滤波器)、光学部件75(λ/4波长板)。
光检测部76检测透过气室10中的激励光ll(共振光l1、l2)的强度。光检测部76由例如太阳能电池、光电二极管等构成，连接至后述的控制部80的激励光控制部82。加热器77(加热部)为使气室10中的碱金属维持气体状态(作为碱金属气体13)，对气室10进行加热。加热器77(加热部)由例如发热电阻等构成。
温度传感器78为控制加热器77的发热量，对加热器77或气室1的温度进行检测。温度传感器78由热变电组、热电偶等公知的各种温度传感器构成。磁场发生部79产生使气室10中的碱金属简并后的多个能级发生塞曼分裂的磁场。通过塞曼分裂，能够扩大碱金属的简并的不同能级间的间距，提高分辨率。其结果，能够提高原子振荡器101的振荡频率的精度。磁场发生部79由例如赫尔姆霍茨线圈以及螺线管线圈等构成。
控制部80具有：控制光源71射出的激励光ll(共振光l1、l2)的频率的激励光控制部82、基于温度传感器78的检测结果控制对加热器77的通电的温度控制部81、以及进行控制使得磁场发生部79产生的磁场保持一定的磁场控制部83。控制部80设置在例如安装在基板上的ic芯片上。
对原子振荡器101的原理进行简单说明。图14a是说明原子振荡器101的气室10中的碱金属的能量状态的图，图14b是示出来自原子振荡器101的光源71的两种光的频率差与使用光检测部76的检测强度之间的关系的坐标图。如图14a所示，被封入气室10中的碱金属(碱金属气体13)具有3能级系统的能级，能够取得能级不同的两种基底状态(基底状态s1、基底状态s2)、以及激励状态等三种状态。其中，基底状态s1是比基底状态s2更低的能量状态。
如果对这种碱金属气体13照射频率不同的两种共振光l1、l2，则根据共振光l1的频率ω1与共振光l2频率ω2的差(ω1-ω2)，共振光l1、l2的碱金属气体13的光吸收率(光透过率)会变化。而且，当共振光l1的频率ω1与共振光l2频率ω2的差(ω1-ω2)与相当于基底状态s1和基底状态s2的能量差的频率一致时，从基底状态s1、s2向激励状态的激励就会分别停止。这种情况下，共振光l1、l2均在不被碱金属气体13吸收的情况下穿过。这种现象被称为cpt现象或电磁感应透明现象(eit：electromagneticallyinducedtransparency)。
光源71向气室10射出上述频率不同的两种光(共振光l1及共振光l2)。其中，例如，如果将共振光l1的频率ω1固定，使共振光l2的频率ω2改变，则当共振光l1的频率ω1与共振光ω2的频率的差(ω1-ω2)与相当于基底状态s1和基底状态s2的能量差的频率ω0一致时，光检测部76的检测强度会如图14b所示急剧上升。这种陡峭的信号被称为eit信号。这种eit信号根据碱金属的种类而具有固有的固有值。因此，通过将这种eit信号作为标准使用，能够实现高精度的原子振荡器101。
用于原子振荡器101的气室10需要小型且长寿命，根据上述实施方式的气室的构成及其制造方法，能够稳定地制造小型且长寿命的气室10，因此，能够优选用于小型且精度高的长寿命的原子振荡器101。