JP2013217690A - Magnetic field correction device and magnetic field measuring device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、磁場を補正する技術に関する。 The present invention relates to a technique for correcting a magnetic field.
磁気センサーを用いて生体が発する微弱な磁場を計測する場合には、外部磁場の影響を低減するために、磁気シールドが用いられる。例えば、特許文献1には、磁気遮蔽室の外壁と内壁の間に設けられ、3軸方向に3組のコイルを配置した磁気シールドが記載されている。特許文献2には、シールドルームを覆うように設けられ、3軸方向に3組のコイルを配置した磁気遮蔽装置が記載されている。特許文献3には、対象空間の内面を分割した各領域にコイルを配置した磁気シールドにおいて、対象空間内の磁場分布を領域毎に制御する技術が記載されている。
When measuring a weak magnetic field generated by a living body using a magnetic sensor, a magnetic shield is used to reduce the influence of an external magnetic field. For example,
光ポンピング式の磁気センサーでは、複数の小型のセルが用いられる場合がある。特許文献1〜3に記載の技術では、部屋等の広範囲の空間の磁場分布の均一性を向上させることはできても、各セルの微小な領域における磁場を完全に均一にすることはできない。
本発明は、複数のセルの各領域における磁場の影響を低減することを目的の一つとする。
In an optical pumping type magnetic sensor, a plurality of small cells may be used. In the techniques described in
An object of the present invention is to reduce the influence of a magnetic field in each region of a plurality of cells.
本発明に係る磁場補正装置は、光により励起されスピン偏極する原子が内部に封入された複数のセルに対して単一のセル又は隣り合うセル毎に設けられる複数のコイル体と、前記複数のコイル体に電流を供給する電流供給部と、磁気センサーを用いて前記複数のセルの各領域の磁場を測定し、当該測定した磁場を打ち消す交流磁場が前記複数のコイル体から発生するように、前記電流供給部による電流の供給を制御する制御部とを備えることを特徴とする。
この構成によれば、複数のセルの各領域における磁場の影響を低減することができる。
A magnetic field correction apparatus according to the present invention includes a plurality of coil bodies provided in each of a single cell or adjacent cells with respect to a plurality of cells in which atoms that are spin-polarized by being excited by light are enclosed, and the plurality of coil bodies A current supply unit that supplies current to the coil body and a magnetic sensor to measure a magnetic field in each region of the plurality of cells, and an alternating magnetic field that cancels the measured magnetic field is generated from the plurality of coil bodies. And a control unit that controls supply of current by the current supply unit.
According to this configuration, the influence of the magnetic field in each region of the plurality of cells can be reduced.
前記複数のコイル体はそれぞれ、前記単一のセルを挟んで第1の軸上に配置された一対の第1のコイルと、前記単一のセルを挟んで前記第1の軸と交わる第2の軸上に配置された一対の第2のコイルと、前記単一のセルを挟んで前記第1の軸及び前記第2の軸と交わる第3の軸上に配置された一対の第3のコイルとを有してもよい。
この構成によれば、複数のセルの各領域における磁場の3軸成分を打ち消すことができる。
Each of the plurality of coil bodies includes a pair of first coils disposed on a first axis across the single cell, and a second crossing the first axis across the single cell. A pair of second coils arranged on the axis of the first and a pair of third coils arranged on a third axis intersecting the first axis and the second axis across the single cell You may have a coil.
According to this configuration, the three-axis component of the magnetic field in each region of the plurality of cells can be canceled out.
前記複数のセルは、2次元配列されており、前記磁場測定装置は、透磁率が閾値よりも高い材料で形成され、前記複数のセルにおける隣り合うセルの間に設けられる複数の仕切り板を備えてもよい。
この構成によれば、磁場の影響を低減する処理を短時間で行うことができる。
The plurality of cells are two-dimensionally arranged, and the magnetic field measurement apparatus includes a plurality of partition plates formed of a material having a magnetic permeability higher than a threshold value and provided between adjacent cells in the plurality of cells. May be.
According to this structure, the process which reduces the influence of a magnetic field can be performed in a short time.
前記制御部は、前記複数のセルの領域の磁場を一度に測定し、当該測定した磁場を打ち消す交流磁場が発生するような電流を前記複数のセルに設けられた前記複数のコイル体に供給させてもよい。
この構成によれば、隣り合うセルのコイル体から発生する磁場の影響を補正することができる。
The control unit measures the magnetic fields in the regions of the plurality of cells at a time, and supplies current to the plurality of coil bodies provided in the plurality of cells such that an alternating magnetic field that cancels the measured magnetic fields is generated. May be.
According to this structure, the influence of the magnetic field generated from the coil body of the adjacent cell can be corrected.
前記複数のセルは、2次元配列されており、前記制御部は、前記複数のセルを一つずつ順番に選択し、当該選択したセルの領域の磁場を測定し、当該測定した磁場を打ち消す磁場が発生するような電流を当該選択したセルに設けられたコイル体に供給させてもよい。
この構成によれば、隣り合うセルのコイル体から発生する磁場の影響を補正することができる。
The plurality of cells are two-dimensionally arranged, and the control unit sequentially selects the plurality of cells one by one, measures the magnetic field in the region of the selected cells, and cancels the measured magnetic field. A current that causes the generation of the current may be supplied to the coil body provided in the selected cell.
According to this structure, the influence of the magnetic field generated from the coil body of the adjacent cell can be corrected.
前記複数のセルは、マトリクス状に配列されており、前記制御部は、前記複数のセルを一列又は一行ずつ順番に選択し、当該選択したセルの領域の磁場を測定し、当該測定した磁場を打ち消す磁場が発生するような電流を当該選択したセルに設けられたコイル体に供給させてもよい。
この構成によれば、隣り合うセル間の磁場の干渉を抑制することができる。
The plurality of cells are arranged in a matrix, and the control unit sequentially selects the plurality of cells one by one or one row, measures a magnetic field in a region of the selected cell, and determines the measured magnetic field. A current that generates a magnetic field to be canceled may be supplied to the coil body provided in the selected cell.
According to this configuration, it is possible to suppress magnetic field interference between adjacent cells.
本発明に係る磁場測定装置は、前記磁場補正装置と、光により励起されスピン偏極する原子が内部に封入された複数のセルと、前記複数のセルに光を照射する照射部と、前記複数のセルを透過した前記光の偏光面の回転角を検出する検出部とを備え、前記制御部は、前記検出部により検出された前記回転角に基づいて、前記複数のセルの各領域の磁場を測定することを特徴とする。
この構成によれば、磁場の測定精度を向上させることができる。
The magnetic field measurement device according to the present invention includes the magnetic field correction device, a plurality of cells in which atoms that are spin-polarized and excited by light are enclosed, an irradiation unit that irradiates the plurality of cells with light, and the plurality of cells A detection unit that detects a rotation angle of a polarization plane of the light transmitted through the cell, and the control unit detects a magnetic field of each region of the plurality of cells based on the rotation angle detected by the detection unit. Is measured.
According to this configuration, the magnetic field measurement accuracy can be improved.
図1は、実施形態に係る磁場測定装置1の構成を示す図である。磁場測定装置1は、生体が発する磁場を測定する光ポンピング式の磁気センサーである。磁場測定装置1は、例えば心臓から発生する磁場(心磁)を測定する心磁計や、脳から発生する磁場(脳磁)を測定する脳磁計に用いられる。
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a magnetic
磁場測定装置1は、セルアレイ10と、ポンプ光照射部20と、プローブ光照射部30(照射部の一例)と、検出部40と、制御装置50(制御部の一例)と、電流供給部60とを備える。セルアレイ10は、複数のセル11を備える。セル11は、例えばガラス等の光透過性を有する材料で形成された立方体の容器である。セル11内には、原子が封入される。原子は、例えばアルカリ金属原子(セシウム等)である。
The magnetic
ポンプ光照射部20は、円偏光成分を有するポンプ光L1を各セル11に照射する。ポンプ光L1が照射されると、セル11内の原子の最外殻電子が励起され、スピン偏極が生じる。スピン偏極した原子は、磁場によって歳差運動をする。プローブ光照射部30は、直線偏光成分を有するプローブ光L2を各セル11に照射する。このとき、プローブ光照射部30は、プローブ光L2をポンプ光L1と直交するように照射する。プローブ光L2の偏光面は、セル11を透過するときに、セル11内の原子により回転させられる(ファラデー効果)。この偏光面の回転角は、磁場に応じた大きさになる。セル11を透過したプローブ光L2は、検出部40に入射する。検出部40は、入射したプローブ光L2の偏光面の回転角を検出する。
The pump
図2は、制御装置50の構成を示すブロック図である。制御装置50は、CPU(Central Processing Unit)51と、メモリー52と、操作部53と、表示部54とを備える。CPU51は、メモリー52に記憶されたプログラムを実行することにより、磁場測定装置1の各部を制御する。また、CPU51は、検出部40によって検出された回転角に基づいて、磁場の大きさを算出する。これにより、磁場が測定される。操作部53は、例えばキーボードとマウスとを備える。操作部53は、磁場測定装置1の操作に用いられる。表示部54は、例えば液晶ディスプレイである。表示部54は、CPU51による制御の下、磁場の測定結果を表示する。
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of the
図3は、セルアレイ10の平面図である。セルアレイ10は、5行5列のマトリクス状に配列された25個のセル11を備える。隣り合うセル11の間には、高透磁率の材料で形成された仕切り板12が設けられる。この「高透磁率」とは、透磁率が閾値よりも高いことをいう。
FIG. 3 is a plan view of the
図4は、セル11の斜視図である。図4に示すx軸(第1の軸の一例)、y軸(第2の軸の一例)及びz軸(第3の軸の一例)は、互いに直交する。セルアレイ10に含まれるセル11は、いずれも同様の構成を有する。セル11には、補正コイル体13(コイル体の一例)が設けられる。この補正コイル体13は、x軸補正コイル14(第1のコイル14の一例)と、y軸補正コイル15(第2のコイル14の一例)と、z軸補正コイル16(第3のコイル15の一例)とを備える。
FIG. 4 is a perspective view of the
x軸補正コイル14は、一対の第1のコイル14hと第2のコイル14iにより構成される。第1のコイル14hと第2のコイル14iとは、セル11を挟んでx軸上に配置される。第1のコイル14hと第2のコイル14iとは、そのコイル面が平行になるように設けられる。y軸補正コイル15は、一対の第3のコイル15hと第4のコイル15iにより構成される。第3のコイル15hと第4のコイル15iとは、セル11を挟んでy軸上に配置される。第3のコイル15hと第4のコイル15iとは、そのコイル面が平行になるように設けられる。z軸補正コイル16は、一対の第5のコイル16hと第6のコイル16iにより構成される。第5のコイル16hと第6のコイル16iとは、セル11を挟んでz軸上に配置される。第5のコイル16hと第6のコイル16iとは、そのコイル面が平行になるように設けられる。第1のコイル14h〜第6のコイル16iは、いずれも中空の矩形形状を有する。ポンプ光L1、プローブ光L2は、第1のコイル14h〜第6のコイル16iのいずれかの中空部分を通ってセル11に照射される。
The
磁場測定装置1は、磁気シールド2内に配置される。磁気シールド2は、磁性材料で形成されており、外部からの磁場の侵入を抑制する。しかし、磁気シールド2が設けられていても、磁気シールド2の性能や磁場環境によっては、外部からの磁場が磁気シールド2内に侵入することがある。以下の説明では、外部から磁気シールド2内に侵入した磁場を「侵入磁場」という。侵入磁場が存在すると、セルアレイ10の領域の磁場が不均一になり、磁場測定装置1の磁場の測定精度が悪くなってしまう。
The magnetic
電流供給部60は、制御装置50の制御の下、補正コイル体13に電流を供給し、侵入磁場を打ち消すキャンセル磁場を発生させる。具体的には、電流供給部60は、第1のコイル14hと第2のコイル14iとに同じ方向の電流を供給し、侵入磁場のx軸成分を打ち消すキャンセル磁場を発生させる。電流供給部60は、第3のコイル15hと第4のコイル15iとに同じ方向の電流を供給し、侵入磁場のy軸成分を打ち消すキャンセル磁場を発生させる。電流供給部60は、第5のコイル16hと第6のコイル16iとに同じ方向の電流を供給し、侵入磁場のz軸成分を打ち消すキャンセル磁場を発生させる。
The
図5は、磁場の補正処理を示すフローチャートである。この処理は、磁場測定装置1を用いて、生体の磁場を測定する前に行われる。また、この処理を行う場合、セルアレイ10は、磁気シールド2内の磁場環境下に置かれる。オペレーターは、操作部53を用いて、侵入磁場を補正する動作の実行を指示する操作を行う。この操作が行われると、制御装置50は、セルアレイ10を用いて、複数のセル11の各領域における侵入磁場を測定する(ステップS11)。
FIG. 5 is a flowchart showing magnetic field correction processing. This process is performed before the magnetic field of the living body is measured using the magnetic
具体的には、制御装置50は、ポンプ光照射部20を制御して、ポンプ光L1を各セル11に照射させ、原子をスピン偏極させる。制御装置50は、プローブ光照射部30を制御して、ポンプ光L1と直交するようにプローブ光L2を各セル11に照射させる。プローブ光照射部30からプローブ光L2が照射されると、検出部40は、各セル11を透過したプローブ光L2の偏光面の回転角を検出する。制御装置50は、検出部40により検出された回転角に基づいて、各セル11の領域における侵入磁場の大きさを算出する。これにより、各セル11の領域における侵入磁場が測定される。
Specifically, the
制御装置50は、ステップS11で測定した侵入磁場に基づいて、各セル11の領域の侵入磁場を打ち消すキャンセル磁場を算出する(ステップS12)。このキャンセル磁場は、侵入磁場と同じ大きさで逆方向の交流磁場である。制御装置50は、算出したキャンセル磁場をセル11毎に補正テーブルTに格納して、メモリー52に記憶させる。
The
図6は、補正テーブルTを示す図である。セルアレイ10に含まれる複数のセル11には、予め1〜25の番号がIDとして割り当てられている。補正テーブルTには、セル11のIDとキャンセル磁場とが対応付けて格納されている。例えば、ID「1」のセル11の領域について、キャンセル磁場M1が算出された場合には、このID「1」とキャンセル磁場M1とが対応付けて格納される。
FIG. 6 is a diagram showing the correction
制御装置50は、ステップS12で算出したキャンセル磁場に基づいて、電流供給部60から各セル11の補正コイル体13に電流を供給させる(ステップS13)。例えば、図6に示す補正テーブルTでは、ID「1」とキャンセル磁場M1とが対応付けられている。この場合、制御装置50は、電流供給部60を制御して、ID「1」のセル11の補正コイル体13にキャンセル磁場M1を発生するための電流を供給させる。制御装置50は、他のセル11に設けられた補正コイル体13についても同様に、電流供給部60を制御して、キャンセル磁場を発生させるための電流を供給させる。
The
電流供給部60から電流が供給されると、各セル11の補正コイル体13は、キャンセル磁場を発生する。これにより、各セル11の領域における侵入磁場が打ち消される。なお、「打ち消す」とは、侵入磁場が0とみなせる範囲内の値になることをいう。この範囲は、例えば0を中心とした±数ナノテスラ(nT)の範囲である。
When a current is supplied from the
また、図3に示すように、隣り合うセル11の間には、透磁率の高い材料で形成された仕切り板12が設けられている。これにより、各セル11の補正コイル体13がキャンセル磁場を発生するときに、隣り合うセル11間の磁場の干渉を抑制することができる。
Moreover, as shown in FIG. 3, between the
本実施形態では、補正コイル体13と電流供給部60と制御装置50とが協働して磁場補正装置として機能する。本実施形態では、各セル11に補正コイル体13が設けられているため、複数のセル11の各領域における侵入磁場の影響を低減することができる。これにより、磁場測定装置1の磁場の測定精度を向上させることができる。また、本実施形態では、複数のセル11の各領域の侵入磁場が一度に測定されているため、磁場の補正処理を短時間で行うことができる。
In the present embodiment, the
本発明は上述した実施形態に限定されず、以下のように変形してもよい。また、以下の変形例を相互に組み合わせてもよい。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and may be modified as follows. Further, the following modifications may be combined with each other.
(1)変形例1
上述した実施形態では、セルアレイ10に含まれる全てのセル11について、まとめて磁場の補正処理が行われていた。しかし、この補正処理は、単一のセル11又は複数のセル11毎に行われてもよい。
(1)
In the embodiment described above, the magnetic field correction processing is performed on all the
図7は、この変形例に係るセル11に割り当てられたIDを示す図である。1列目のセル11には、上から順に1〜5の番号がIDとして割り当てられている。2列目のセル11には、上から順に6〜10の番号がIDとして割り当てられている。3列目〜5列目のセル11についても同様に、11〜25の番号がIDとして割り当てられている。
FIG. 7 is a diagram showing IDs assigned to the
例えば、磁場の補正処理は、セル11毎に行われてもよい。このとき、制御装置50は、セルアレイ10に含まれる複数のセル11を一つずつ順番に選択する。この順番は、例えばIDの番号が小さい順又は大きい順であってもよい。制御装置50によりセル11が選択されると、この選択されたセル11について上述したステップS11〜S13の処理が行われる。ここでは、IDの番号が小さい順にセル11が選択される場合を想定する。この場合、まずID「1」のセル11が選択され、ID「1」のセル11の領域の侵入磁場が測定され(ステップS11)、この侵入磁場のキャンセル磁場が算出され(ステップS12)、ID「1」のセル11の補正コイル体13に電流が供給される(ステップS13)。次に、ID「2」のセル11が選択され、ID「2」のセル11の領域の侵入磁場が測定され(ステップS11)、この侵入磁場のキャンセル磁場が算出され(ステップS12)、ID「2」のセル11の補正コイル体13に電流が供給される(ステップS13)。ID「3」〜「25」のセル11についても、同様の処理が順番に行われる。また、この処理を、全てのセル11の領域の磁場が0とみなせる範囲内の値になるまで繰り返してもよい。
For example, the magnetic field correction process may be performed for each
図7に示すように、ID「1」のセル11とID「2」のセル11とは隣接しているため、ID「2」のセル11は、ID「1」のセル11の補正コイル体13から発生するキャンセル磁場の影響を受ける。しかし、この変形例では、ID「1」のセル11の領域の磁場が補正された後に、ID「2」のセル11の領域の磁場の補正が行われる。そのため、ID「2」のセル11については、ID「1」のセル11の補正コイル体13から発生するキャンセル磁場の影響を受けた侵入磁場が測定され、この侵入磁場を打ち消すキャンセル磁場が算出される。したがって、ID「2」のセル11の領域の磁場を補正するときに、隣り合うID「1」のセル11の補正コイル体13から発生する磁場の影響も併せて補正することができる。
As shown in FIG. 7, since the
また、磁場の補正処理は、一列毎又は一行毎に行われてもよい。このとき、制御装置50は、複数のセル11を一列又は一行ずつ順番に選択する。この順番は、例えば図7中の左端、右端、上端又は下端に近い順であってもよい。制御装置50によりセル11が選択されると、この選択されたセル11について上述したステップS11〜S13の処理が行われる。ここでは、図7中の左端に近い順に一列ずつセル11が選択される場合を想定する。この場合、まず1列目のセル11が選択され、1列目のセル11の領域の侵入磁場が測定され(ステップS11)、この侵入磁場のキャンセル磁場が算出され(ステップS12)、1列目のセル11の補正コイル体13に電流が供給される(ステップS13)。次に、2列目のセル11が選択され、2列目のセル11の領域の侵入磁場が測定され(ステップS11)、この侵入磁場のキャンセル磁場が算出され(ステップS12)、2列目のセル11の補正コイル体13に電流が供給される(ステップS13)。3列目〜5列目のセル11についても、同様の処理が順番に行われる。また、この処理を、全てのセル11の領域の磁場が0とみなせる範囲内の値になるまで繰り返してもよい。
Further, the magnetic field correction process may be performed for each column or for each row. At this time, the
図7に示すように、1列目のセル11と2列目のセル11とはx軸方向に隣接しているため、2列目のセル11は、1列目のセル11の補正コイル体13から発生するキャンセル磁場の影響を受ける。しかし、この変形例では、1列目のセル11の領域の磁場が補正された後に、2列目のセル11の領域の磁場の補正が行われる。そのため、2列目のセル11については、1列目のセル11の補正コイル体13から発生するキャンセル磁場の影響を受けた侵入磁場が測定され、この侵入磁場を打ち消すキャンセル磁場が算出される。したがって、2列目のセル11の領域の磁場を補正するときに、隣り合う1列目のセル11の補正コイル体13から発生する磁場の影響も併せて補正することができる。
As shown in FIG. 7, since the
(2)変形例2
磁場測定装置1は、グラジオメータ型の構成を備えていてもよい。例えば、1次グラジオメータ型の構成を備える場合、磁場測定装置1は、第1のセルアレイ10Aと第2のセルアレイ10Bとを備える。
(2)
The magnetic
図8は、この変形例に係る第1のセルアレイ10A及び第2のセルアレイ10Bの正面図である。第1のセルアレイ10Aと第2のセルアレイ10Bとは、z軸方向に重ねて配置される。第1のセルアレイ10Aは、複数の第1のセル11Aを備える。第2のセルアレイ10Bは、複数の第2のセル11Bを備える。第1のセル11A及び第2のセル11Bの構成は、上述した実施形態で説明したセル11と同様である。このグラジオメータ型の構成では、第1のセルアレイ10Aと第2のセルアレイ10Bにおける測定結果の差分をとることによって、環境磁場の影響を除去することができる。
FIG. 8 is a front view of the
図9は、この変形例に係る第1のセル11A及び第2のセル11Bの斜視図である。グラジオメータ型の構成では、z軸方向に隣り合う第1のセル11Aと第2のセル11との間の距離が小さいため、第1のセル11Aの領域と第2のセル11Bの領域においては、侵入磁場の大きさが同一であるとみなせる。そのため、この変形例では、第1のセル11A及び第2のセル11Bに対して1個の補正コイル体13Aが設けられる。つまり、この変形例では、z軸方向に隣り合う第1のセル11A及び第2のセル11Bに対して1個の補正コイル体13Aが設けられる。この補正コイル体13Aは、第1のx軸補正コイル17Aと、第2のx軸補正コイル17Bと、第1のy軸補正コイル18Aと、第2のy軸補正コイル18Bと、z軸補正コイル19とを備える。
FIG. 9 is a perspective view of the
第1のx軸補正コイル17Aは、一対の第1のコイル17hと第2のコイル17iとにより構成される。第1のコイル17hと第2のコイル17iとは、第1のセル11Aを挟んでx軸上に配置される。第2のx軸補正コイル17Bは、一対の第1のコイル17jと第2のコイル17kとにより構成される。第1のコイル17jと第2のコイル17kとは、第2のセル11Bを挟んでx軸上に配置される。
The first
第1のy軸補正コイル18Aは、一対の第3のコイル18hと第4のコイル18iとにより構成される。第3のコイル18hと第4のコイル18iとは、第1のセル11Aを挟んでy軸上に配置される。第2のy軸補正コイル18Bは、一対の第3のコイル18jと第4のコイル18kとにより構成される。第3のコイル18jと第4のコイル18kとは、第2のセル11Bを挟んでy軸上に配置される。
The first y-
z軸補正コイル19は、一対の第5のコイル19hと第6のコイル19iにより構成される。第5のコイル19hと第6のコイル19iとは、第1のセル11A及び第2のセル11Bを挟んでz軸上に配置される。第1のセル11Aと第2のセル11Bの間には、コイルは設けられない。これにより、z軸方向に隣り合うセル11の間で磁場が干渉するのを抑制することができる。なお、図9では、第1のセル11Aと第2のセル11Bとの間にコイルが設けられていない構成を例示しているが、第1のセル11Aと第2のセル11Bとの間にコイルが設けられてもよい。この場合には、第1のセル11Aと第2のセル11Bとの間隔を十分に確保することにより、磁場の干渉を抑制することができる。
The z-
また、グラジオメータ型の構成を採用した場合、磁場の補正処理は、セルアレイ毎に行われてもよい。このとき、制御装置50は、生体の磁場を測定するときに生体の近くに配置される順にセルアレイ10を選択する。図8の例では、まず第1のセルアレイ10Aが選択され、次に第2のセルアレイ10Bが選択される。制御装置50によりセルアレイ10が選択されると、上述した変形例1と同様に、選択されたセルアレイ10についてステップS11〜S13の処理が行われる。
When a gradiometer type configuration is employed, the magnetic field correction process may be performed for each cell array. At this time, the
図8に示すように、第1のセルアレイ10Aと第2のセルアレイ10Bとはz軸方向に隣接しているため、第2のセルアレイ10Bは、第1のセルアレイ10Aの補正コイル体13から発生するキャンセル磁場の影響を受ける。しかし、この変形例では、第1のセルアレイ10Aの領域の磁場が補正された後に、第2のセルアレイ10Bの領域の磁場の補正が行われる。そのため、第2のセルアレイ10Bについては、第1のセルアレイ10Aの補正コイル体13から発生するキャンセル磁場の影響を受けた侵入磁場が測定され、この侵入磁場を打ち消すキャンセル磁場が算出される。したがって、第2のセルアレイ10Bの領域の磁場を補正するときに、隣り合う第1のセルアレイ10Aの補正コイル体13から発生する磁場の影響も併せて補正することができる。
As shown in FIG. 8, since the
(3)変形例3
補正コイル体13は、侵入磁場の3軸成分を補正するものに限定されない。補正コイル体13は、侵入磁場の2軸成分又は1軸成分だけを補正するものであってもよい。例えば、侵入磁場のz成分だけを補正する場合、補正コイル体13は、z軸補正コイル16のみで構成される。
補正コイル体13の形状は、図4に示す立方体の形状に限定されない。例えば、補正コイル体13は、直方体や球体の形状を有していてもよい。
第1のコイル14h〜第6のコイル16iの形状は、矩形に限定されない。例えば、第1のコイル14h〜第6のコイル16iは、円形、楕円形、多角形等の形状を有していてもよい。
(3) Modification 3
The
The shape of the
The shape of the
(4)変形例4
上述した実施形態では、複数のセル11の各領域の侵入磁場を測定する磁気センサーとして、セルアレイ10が用いられていた。しかし、この磁気センサーは、セルアレイ10に限定されない。例えば、フラックスゲート磁束計を用いて複数のセル11の各領域の侵入磁場が測定されてもよい。この場合、複数のセル11の近傍には、それぞれフラックスゲート磁束計が設けられる。
(4)
In the above-described embodiment, the
(5)変形例5
磁場測定装置1は、各セル11の領域における侵入磁場のx軸成分、y軸成分及びz軸成分を測定してもよい。この場合、ポンプ光L1及びプローブ光L2は、それぞれ3軸方向から照射される。
磁場測定装置1は、ポンプ光L1とプローブ光L2を用いた2ビーム方式の磁気センサーに限定されない。例えば、磁場測定装置1は、単一の光をポンプ光とプローブ光に兼用する1ビーム方式の磁気センサーであってもよい。この場合、磁場測定装置1は、実施形態で説明した構成のうち、ポンプ光照射部20以外の構成を備える。
(5)
The magnetic
The magnetic
(6)変形例6
磁気シールド2は、必ずしも設けられていなくてもよい。例えば、補正コイル体13だけで各セル11の領域の磁場を十分に補正できる場合には、磁気シールド2を設けなくてもよい。
(6) Modification 6
The
(7)変形例7
複数のセル11の配列は、マトリクス状に限定されない。複数のセル11は、マトリクス状以外の形状で2次元配列されていてもよい。例えば、複数のセル11は、放射線状に2次元配列されていてもよい。また、複数のセル11は、一列に配列されていてもよい。或いは、複数のセル11は、生体の表面の形状に沿って配列されていてもよい。
セル11の形状は、立方体に限定されない。例えば、セル11は、直方体、多面体、球体、円柱等の形状を有していてもよい。
また、セル11内の原子は、固体、液体、または気体のうち、どの状態でセル11に導入されてもよい。原子は、少なくとも測定時にガス化していればよく、常にガス状態である必要はない。
(7)
The arrangement of the plurality of
The shape of the
The atoms in the
(8)変形例8
CPU51により実行されるプログラムは、磁気テープ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、光磁気ディスク、メモリーなどの記録媒体に記録した状態で提供され、制御装置50にインストールされてもよい。また、このプログラムは、インターネット等の通信回線を介して制御装置50にダウンロードされてもよい。
(8) Modification 8
The program executed by the
1…磁場測定装置、10…セルアレイ、11…セル、12…仕切り板、13…補正コイル体、20…ポンプ光照射部、30…プローブ光照射部、40…検出部、50…制御装置、60…電流供給部
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記複数のコイル体に電流を供給する電流供給部と、
磁気センサーを用いて前記複数のセルの各領域の磁場を測定し、当該測定した磁場を打ち消す交流磁場が前記複数のコイル体から発生するように、前記電流供給部による電流の供給を制御する制御部と
を備えることを特徴とする磁場補正装置。 A plurality of coil bodies provided in each of a single cell or adjacent cells with respect to a plurality of cells in which atoms that are spin-polarized by being excited by light are enclosed;
A current supply unit for supplying current to the plurality of coil bodies;
Control that measures the magnetic field of each region of the plurality of cells using a magnetic sensor, and controls the supply of current by the current supply unit so that an alternating magnetic field that cancels the measured magnetic field is generated from the plurality of coil bodies And a magnetic field correction apparatus.
ことを特徴とする請求項1に記載の磁場補正装置。 Each of the plurality of coil bodies includes a pair of first coils disposed on a first axis across the single cell, and a second crossing the first axis across the single cell. A pair of second coils arranged on the axis of the first and a pair of third coils arranged on a third axis intersecting the first axis and the second axis across the single cell The magnetic field correction apparatus according to claim 1, further comprising: a coil.
透磁率が閾値よりも高い材料で形成され、前記複数のセルにおける隣り合うセルの間に設けられる複数の仕切り板を備える
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の磁場補正装置。 The plurality of cells are two-dimensionally arranged,
The magnetic field correction apparatus according to claim 1, further comprising a plurality of partition plates that are formed of a material having a magnetic permeability higher than a threshold value and are provided between adjacent cells in the plurality of cells.
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の磁場補正装置。 The control unit measures magnetic fields in the regions of the plurality of cells at a time, and supplies currents that generate an alternating magnetic field that cancels the measured magnetic fields to the plurality of coil bodies provided in the plurality of cells. The magnetic field correction apparatus according to claim 1, wherein the magnetic field correction apparatus is a magnetic field correction apparatus.
前記制御部は、前記複数のセルを一つずつ順番に選択し、当該選択したセルの領域の磁場を測定し、当該測定した磁場を打ち消す磁場が発生するような電流を当該選択したセルに設けられたコイル体に供給させる
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の磁場補正装置。 The plurality of cells are two-dimensionally arranged,
The control unit sequentially selects the plurality of cells one by one, measures the magnetic field in the region of the selected cell, and provides the selected cell with a current that generates a magnetic field that cancels the measured magnetic field. The magnetic field correction apparatus according to claim 1, wherein the magnetic field correction apparatus is supplied to the coil body.
前記制御部は、前記複数のセルを一列又は一行ずつ順番に選択し、当該選択したセルの領域の磁場を測定し、当該測定した磁場を打ち消す磁場が発生するような電流を当該選択したセルに設けられたコイル体に供給させる
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の磁場補正装置。 The plurality of cells are arranged in a matrix,
The control unit sequentially selects the plurality of cells one by one or one row, measures the magnetic field in the region of the selected cell, and supplies the selected cell with a current that generates a magnetic field that cancels the measured magnetic field. It supplies to the provided coil body. The magnetic field correction apparatus of any one of Claim 1 to 3 characterized by the above-mentioned.
光により励起されスピン偏極する原子が内部に封入された複数のセルと、
前記複数のセルに光を照射する照射部と、
前記複数のセルを透過した前記光の偏光面の回転角を検出する検出部とを備え、
前記制御部は、前記検出部により検出された前記回転角に基づいて、前記複数のセルの各領域の磁場を測定する
ことを特徴とする磁場測定装置。 The magnetic field correction apparatus according to any one of claims 1 to 6,
A plurality of cells in which atoms that are spin-polarized and excited by light are enclosed;
An irradiation unit for irradiating light to the plurality of cells;
A detection unit that detects a rotation angle of a polarization plane of the light transmitted through the plurality of cells,
The said control part measures the magnetic field of each area | region of these cells based on the said rotation angle detected by the said detection part. The magnetic field measuring apparatus characterized by the above-mentioned.
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