磁场测量方法以及磁场测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及磁场测量方法以及磁场测量装置。在光泵浦式的磁场测量中，能够测量探测光是单方向且多个方向的磁场。在磁场测量装置(1)中，光源(18)对气室(12)向Z轴方向照射兼具泵浦光和探测光的直线偏振光，磁场产生器(8)对气室(12)，分别在X、Y轴方向施加作为取n个固定值fi(i＝1、…、n)的振幅A0的时间函数f(t)的磁场Ax、以及作为取m个固定值gj(j＝1、…、m)的振幅A0的时间函数g(t)的磁场Ay。运算控制部(30)使用人工磁场A的X、Y轴方向成分Ax、Ay以及与磁传感器(10)的测量值W-相当的自旋极化度Mx，来计算测量区域的磁场C(Cx、Cy、Cz)。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及利用了光的磁场测量方法以及磁场测量装置。
技术介绍
利用了光的磁场测量装置能够对来自心脏的磁场(心磁)、来自脑的磁场(脑磁)等由生物体产生的微少的磁场进行测量，期待被应用于医疗图像诊断装置等。在这样的磁场测量装置中，对装入有碱金属等的气(气体)的气室照射泵浦光以及探测光。被装入气室内的原子被泵浦光激发而自旋极化，透过该气室的探测光的偏振面利用磁光效应根据磁场而旋转。通过测定该气室的透过前后的探测光的偏振面的旋转角度，来测量磁场(例如，专利文献1)。专利文献1：日本特开2013-108833号公报现有的一般的光泵浦式的磁场测量装置在磁场的检测轴是单方向，检测轴和磁场的方向不同的情况下，测量磁场向检测轴的射影分量。但是，实际分布于空间的磁场是三维的矢量，在欲更加精密地测量磁场的情况下，优选测量XYZ正交三轴这样的三轴方向的磁场。由于检测轴为与探测光的照射方向对应的方向，所以简单地说，在通过增加探测光的照射方向来增加检测轴情况下，需要使各个照射方向精密地正交。若照射方向相对于假定的方向倾斜，则伴随于此在检测轴上产生倾斜，其结果为，在作为三维矢量的磁场的测量值上产生误差。
技术实现思路
本专利技术是鉴于上述情况而完成的，其目的在于在光泵浦式的磁场测量中，能够测量探测光是单方向，并且多个方向的磁场，或者高精度地进行磁测量。应用例1用于解决上述课题的第一专利技术是磁场测量装置用于测量测量区域的磁场的磁场测量方法，该磁场测量装置的第一方向、第二方向以及第三方向相互正交，且具备：光源，射出光；介质，使上述光沿着上述第三方向通过，根据上述测量区域的磁场使光学特性变化；光检测器，检测上述光学特性；以及第一磁场产生器，将上述第一方向的磁场施加给上述测量区域，该磁场测量方法包含：使上述第一磁场产生器产生上述第一方向侧第一能级的恒定磁场、上述第一方向侧第二能级的恒定磁场、以及上述第一方向侧第三能级的恒定磁场作为上述第一方向的磁场；以及使用上述光检测器的检测结果以及上述第一方向的磁场，来计算上述测量区域的磁场。根据本应用例的磁场测量方法，能够通过仅对第三方向(Z方向)这样的单方向的光的照射，来计算测量区域的磁场矢量。即，能够通过仅对单方向的光的照射，来计算测量区域的磁场的第一方向(X方向)成分、第二方向(Y方向)成分以及第三方向(Z方向)成分。具体而言，对根据测量区域的磁场使光的光学特性变化的介质，施加3个能级的恒定磁场作为与光的射出方向亦即第三方向(Z方向)正交的第一方向(X方向)的磁场。而且，使用光的光学特性的检测结果以及第一方向(X方向)的磁场来计算测量区域的磁场。应用例2作为第二专利技术，是根据第一专利技术的磁场测量方法，也可以构成计算上述测量区域的磁场的处理包含基于上述光检测器的检测结果来计算表示上述介质的磁化矢量的上述第一方向的成分的磁化值，使用产生上述第一方向侧第一能级的恒定磁场时的第1-1的磁化值、产生上述第一方向侧第二能级的恒定磁场时的第2-1的磁化值、产生上述第一方向侧第三能级的恒定磁场时的第3-1的磁化值、以及上述第一方向的磁场，来计算上述测量区域的磁场的磁场测量方法。根据本应用例的磁场测量方法，基于介质的光学特性的检测结果来计算表示介质的磁化矢量的第一方向(X方向)的成分的磁化值，使用作为第一方向(X方向)的磁场分别产生3个能级的恒定磁场时的3个磁化值以及第一方向(X方向)的磁场，来计算测量区域的磁场矢量(磁场的第一方向(X方向)成分、第二方向(Y方向)成分以及第三方向(Z方向)成分)。应用例3作为第三专利技术，根据第二专利技术的磁场测量方法，也可以构成计算上述测量区域的磁场的处理使作为上述第一方向的磁场的上述第一方向侧第i能级(i＝1、2、3)的恒定磁场与产生上述第一方向的磁场时的磁化值的各个组合适用下述公式1的磁场测量方法。[式1]Mxi=ca·CxCy+CyA10fi+aCza2+Cx2+Cy2+Cz2+2CxA10fi+(A10fi)2...(1)]]>其中，上述测量区域的磁场C＝(Cx，Cy，Cz)，x、y、z分别是上述第一方向、上述第二方向、上述第三方向的空间坐标，Mxi是产生上述第一方向侧第i能级的恒定磁场时的磁化值，a、c是常量，A10fi是上述第一方向侧第i能级的恒定磁场。根据本应用例的磁场测量方法，对作为第一方向(X方向)的磁场的3个能级的恒定磁场与产生该恒定磁场时的磁化值的各个组合，求解由将各值代入公式1所得的3个式子构成的连立方程式，从而能够计算作为三维矢量的介质的测量区域的磁场(Cx、Cy、Cz)。应用例4作为第四专利技术，根据第一～第三中任意一个磁场测量方法，也可以构成上述第一方向侧第一能级的恒定磁场、上述第一方向侧第二能级的恒定磁场以及上述第一方向侧第三能级的恒定磁场中的至少一个是零磁场的磁场测量方法。应用例5第五专利技术是磁场测量装置用于测量测量区域的磁场的磁场测量方法，该磁场测量装置的第一方向、第二方向以及第三方向相互正交，且具备：光源，射出光；介质，使上述光沿着上述第三方向通过，根据上述测量区域的磁场使光学特性变化；光检测器，检测上述光学特性；以及第二磁场产生器，将上述第二方向的磁场施加给上述测量区域，该磁场测量方法包含：使上述第二磁场产生器作为上述第二方向的磁场产生上述第二方向侧第一能级的恒定磁场、上述第二方向侧第二能级的恒定磁场、以及上述第二方向侧第三能级的恒定磁场；以及使用上述光检测器的检测结果以及上述第二方向的磁场，来计算上述测量区域的磁场。根据本应用例的磁场测量方法，能够通过仅向第三方向(Z方向)这样的单方向的光的照射，来计算测量区域的磁场矢量。即，能够通过仅向单方向的光的照射，来计算测量区域的磁场的第一方向(X方向)成分、第二方向(Y方向)成分以及第三方向(Z方向)成分。具体而言，对根据测量区域的磁场使光的光学特性变化的介质，施加3个能级的恒定磁场作为与光的射出方向亦即第三方向(Z方向)正交的第二方向(Y方向)的磁场。而且，使用光的光学特性的检测结果以及第二方向(Y方向)的磁场，来计算测量区域的磁场。应用例6作为第六专利技术，根据第五专利技术的磁场测量方法，也可以构成计算上述测量区域的磁场的处理包含基于上述光检测器的检测结果来计算表示上述介质的磁化矢量的上述第一方向的成分的磁化值，使用产本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁场测量方法，其特征在于，是磁场测量装置用于测量测量区域的磁场的磁场测量方法，所述磁场测量装置，其第一方向、第二方向以及第三方向相互正交，且具备：光源，射出光；介质，使所述光沿着所述第三方向通过，根据所述测量区域的磁场而使光学特性变化；光检测器，检测所述光学特性；以及第一磁场产生器，将所述第一方向的磁场施加给所述测量区域，该磁场测量方法包含：使所述第一磁场产生器产生所述第一方向侧第一能级的恒定磁场、所述第一方向侧第二能级的恒定磁场、以及所述第一方向侧第三能级的恒定磁场作为所述第一方向的磁场；以及使用所述光检测器的检测结果以及所述第一方向的磁场，来计算所述测量区域的磁场。

【技术特征摘要】
2014.12.02 JP 2014-243867;2015.08.11 JP 2015-158751.一种磁场测量方法，其特征在于，
是磁场测量装置用于测量测量区域的磁场的磁场测量方法，
所述磁场测量装置，其第一方向、第二方向以及第三方向相互正交，
且具备：
光源，射出光；
介质，使所述光沿着所述第三方向通过，根据所述测量区域的磁场
而使光学特性变化；
光检测器，检测所述光学特性；以及
第一磁场产生器，将所述第一方向的磁场施加给所述测量区域，
该磁场测量方法包含：
使所述第一磁场产生器产生所述第一方向侧第一能级的恒定磁场、
所述第一方向侧第二能级的恒定磁场、以及所述第一方向侧第三能级的
恒定磁场作为所述第一方向的磁场；以及
使用所述光检测器的检测结果以及所述第一方向的磁场，来计算所
述测量区域的磁场。
2.根据权利要求1所述的磁场测量方法，其特征在于，
计算所述测量区域的磁场的处理包含基于所述光检测器的检测结
果来计算表示所述介质的磁化矢量的所述第一方向的成分的磁化值，使
用产生所述第一方向侧第一能级的恒定磁场时的第1-1的磁化值、产生
所述第一方向侧第二能级的恒定磁场时的第2-1的磁化值、产生所述第
一方向侧第三能级的恒定磁场时的第3-1的磁化值以及所述第一方向的
磁场，来计算所述测量区域的磁场。
3.根据权利要求2所述的磁场测量方法，其特征在于，
计算所述测量区域的磁场的处理使作为所述第一方向的磁场的所
述第一方向侧第i能级(i＝1、2、3)的恒定磁场与产生所述第一方向
的磁场时的磁化值的每个组合适用下述公式1，
[式1]
Mxi=ca·CxCy+CyA10fi+aCza2+Cx2+Cy2+Cz2+2CxA10fi+(A10fi)2...(1)]]>其中，所述测量区域的磁场C＝(Cx、Cy、Cz)，x、y、z分别是所
述第一方向、所述第二方向、所述第三方向的空间坐标，Mxi是产生所
述第一方向侧第i能级的恒定磁场时的磁化值，a、c是常量，A10fi是所
述第一方向侧第i能级的恒定磁场。
4.根据权利要求1～3中任意一项所述的磁场测量方法，其特征在
于，
所述第一方向侧第一能级的恒定磁场、所述第一方向侧第二能级的
恒定磁场以及所述第一方向侧第三能级的恒定磁场中的至少一个是零
磁场。
5.一种磁场测量方法，其特征在于，
是磁场测量装置用于测量测量区域的磁场的磁场测量方法，
所述磁场测量装置，其第一方向、第二方向以及第三方向相互正交，
且具备：
光源，射出光；
介质，使所述光沿着所述第三方向通过，根据所述测量区域的磁场
使光学特性变化；
光检测器，检测所述光学特性；以及
第二磁场产生器，将所述第二方向的磁场施加给所述测量区域，
该磁场测量方法包含：
使所述第二磁场产生器产生所述第二方向侧第一能级的恒定磁场、
所述第二方向侧第二能级的恒定磁场以及所述第二方向侧第三能级的
恒定磁场作为所述第二方向的磁场；以及
使用所述光检测器的检测结果以及所述第二方向的磁场，来计算所
述测量区域的磁场。
6.根据权利要求5所述的磁场测量方法，其特征在于，
计算所述测量区域的磁场的处理包含基于所述光检测器的检测结
果来计算表示所述介质的磁化矢量的所述第一方向的成分的磁化值，使
用产生所述第二方向侧第一能级的恒定磁场时的第1-1的磁化值、产生
所述第二方向侧第二能级的恒定磁场时的第1-2的磁化值、产生所述第
二方向侧第三能级的恒定磁场时的第1-3的磁化值以及所述第二方向的
磁场，来计算所述测量区域的磁场。
7.根据权利要求6所述的磁场测量方法，其特征在于，
计算所述测量区域的磁场的处理使作为所述第二方向的磁场的所
述第二方向侧第j能级(j＝1、2、3)的恒定磁场与产生所述第二方向
的磁场时的磁化值的每个组合适用下述公式2，
[式2]
Mxj=ca·CxCy+CxA20gj+aCza2+Cx2+Cy2+Cz2+2CyA20gj+(A20gj)2...(2)]]>其中，所述测量区域的磁场C＝(Cx、Cy、Cz)，x、y、z分别是所
述第一方向、所述第二方向、所述第三方向的空间坐标，Mxj是产生所
述第二方向侧第j能级的恒定磁场时的磁化值，a、c是常量，A20gj是所
述第二方向侧第j能级的恒定磁场。
8.根据权利要求5～7中任意一项所述的磁场测量方法，其特征在
于，
所述第二方向侧第一能级的恒定磁场、所述第二方向侧第二能级的
恒定磁场、以及所述第二方向侧第三能级的恒定磁场中的至少一个是零
磁场。
9.一种磁场测量方法，其特征在于，
是磁场测量装置用于测量测量区域的磁场的磁场测量方法，
所述磁场测量装置，其第一方向、第二方向以及第三方向相互正交，
且具备：
光源，射出光；
介质，使所述光沿着所述第三方向通过，根据所述测量区域的磁场
使光学特性变化；
光检测器，检测所述光学特性；
第一磁场产生器，将所述第一方向的磁场施加给所述测量区域；以
及
第二磁场产生器，将所述第二方向的磁场施加给所述测量区域，
该磁场测量方法包含：
使所述第一磁场产生器产生所述第一方向侧第一能级的恒定磁场、
以及所述第一方向侧第二能级的恒定磁场作为所述第一方向的磁场；
使所述第二磁场产生器产生所述第二方向侧第一能级的恒定磁场、
以及所述第二方向侧第二能级的恒定磁场作为所述第二方向的磁场；以
及
使用所述光检测器的检测结果、所述第一方向的磁场以及所述第二
方向的磁场，来计算所述测量区域的磁场。
10.根据权利要求9所述的磁场测量方法，其特征在于，
计算所述测量区域的磁场的处理包含基于所述光检测器的检测结
果来计算表示所述介质的磁化矢量的所述第一方向的成分的磁化值，
使用下述各项来计算所述测量区域的磁场：
1)产生所述第一方向侧第一能级的恒定磁场以及所述第二方向侧
第一能级的恒定磁场时的第1-1的磁化值、产生所述第一方向侧第一能

\t级的恒定磁场以及所述第二方向侧第二能级的恒定磁场时的第1-2的磁
化值、产生所述第一方向侧第二能级的恒定磁场以及所述第二方向侧第
一能级的恒定磁场时的第2-1的磁化值、产生所述第一方向侧第二能级
的恒定磁场以及所述第二方向侧第二能级的恒定...

【专利技术属性】
技术研发人员：长坂公夫，宫坂光敏，
申请(专利权)人：精工爱普生株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP