JP2009518657A - 光学磁力計アレイならびにそれを製造および使用する方法 - Google Patents
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Abstract
Description
シリコンは、微小電子機器または他のMEMSに結合された光学磁力計を形成し、および/または、装着するのに適切な材料である。それは、さらに、優れた剛性を有し、適切な硬さのマイクロ構造を形成することができるので、寸法の安定性に有用である。本発明の特定の実施例では、基板は、集積回路(IC)、パッケージ化された集積回路、および/または、集積回路ダイを含む。例えば、基板は、マイクロプロセッサ、ネットワーク・プロセッサ、または他の演算処理装置を含む、パッケージ化された集積回路である。基板は、例えば、Controlled Collapse Chip Connection(あるいは「C4」)組立技術を用いて構築され、ここで、複数のリードまたはボンド・パッドは、接続要素(例えば、ハンダ・バンプ、コラム)のアレイによって内部的に電気的に接続される。
一実施例では、装置は、さらに、チャンバの少なくとも1つを横切る振動磁界を生成することができる磁石を含む。特定の実施例では、振動磁界は、チャンバ内の原子蒸気に送出された光に対して約45°に方向づけられる。特定の実施例では、磁石は、振動磁界を生成可能な、例えばマイクロコイルの形状をした電磁石である。磁石は、基板上あるいは光学磁力計自体に形成される。
シリコンは、微小電子機器または他のMEMSに結合された光学磁力計を形成し、および/または、装着するのに適切な材料である。それは、さらに、優れた剛性を有し、適切な硬さのマイクロ構造を形成することができるので、寸法の安定性に有用である。本発明の特定の実施例では、基板は、集積回路(IC)、パッケージ化された集積回路、および/または集積回路ダイを含む。例えば、基板は、マイクロプロセッサ、ネットワーク・プロセッサ、または他の演算処理装置を含む、パッケージ化された集積回路である。基板は、例えば、Controlled Collapse Chip Connection(あるいは「C4」)組立技術を用いて構築され、ここで、複数のリードまたはボンド・パッドは、接続要素(例えば、ハンダ・バンプ、コラム)のアレイによって内部的に電気的に接続される。
60nmほど小ささの特徴が生成される。
Claims (63)
- 基板および前記基板上に配置された光学磁力計のアレイを含む装置であって、前記磁力計の少なくとも1つは、原子蒸気で満たされたチャンバを有するコンテナを含み、前記原子蒸気は、前記チャンバを横切る外部磁界の存在によって変化する光学的性質を有することを特徴とする装置。
- 前記装置は、前記チャンバ内の前記原子蒸気に光を送出することができる光源を含むことを特徴とする請求項1記載の装置。
- 前記少なくとも1つの磁力計は、前記原子蒸気に光を送出することができる光源を含むことを特徴とする請求項2記載の装置。
- 前記装置は、前記原子蒸気の光学的性質を検出することができる受光器を含むことを特徴とする請求項1記載の装置。
- 前記少なくとも1つの磁力計は、前記原子蒸気の光学的性質を検出することができる受光器を含むことを特徴とする請求項4記載の装置。
- 前記チャンバの少なくとも1つを横切る振動磁界を生成することができる磁石をさらに含むことを特徴とする請求項1記載の装置。
- 前記振動磁界は、前記チャンバ内の前記原子蒸気に送出された前記光に対して約45°に方向づけられることを特徴とする請求項6記載の装置。
- 前記基板は、前記受光器からの信号を処理または分析することができるコンポーネントを含むことを特徴とする請求項2記載の装置。
- 前記コンポーネントは、制御器、ディスプレイ、アンプ、マイクロプロセッサ、MEMS、および集積回路のうちの1またはそれ以上を含むことを特徴とする請求項8記載の装置。
- 前記光学磁力計のアレイは、前記基板の表面上に配置されることを特徴とする請求項1記載の装置。
- 前記光学磁力計のアレイは、人間の胸部上または近傍に配置することができ、また、前記装置は、前記人間の心臓の磁界を検出することができることを特徴とする請求項10記載の装置。
- 前記基板の前記表面は、平面、曲面、またはそれらの組合せであり、また、前記磁力計は、人間の胸部の少なくとも一部を覆うことができることを特徴とする請求項11記載の装置。
- 前記光学磁力計のアレイは、人間の頭部上または近傍に配置することができ、また、前記装置は、前記人間の脳の磁界を検出することができることを特徴とする請求項10記載の装置。
- 前記基板の前記表面は、曲面またはヘルメット状の形状を有し、また、前記光学磁力計のアレイは、人間の頭部の少なくとも一部を覆うことができることを特徴とする請求項13記載の装置。
- 前記磁力計の少なくとも一部は、独立して、スカラーまたはベクトル磁力計であることを特徴とする請求項1記載の装置。
- 前記光学磁力計のアレイは、前記外部磁界の二次元または三次元のマッピングを生成するためにデータを提供することができることを特徴とする請求項1記載の装置。
- 前記磁力計の少なくとも一部は、ポラライザ、クウォータ・プレート、フィルタ、またはそれらの組合せをさらに含むことを特徴とする請求項1記載の装置。
- 前記コンテナは、独立して、シリコン、ガラス、ポリマ、またはそれらの組合せを含むことを特徴とする請求項1記載の装置。
- 前記コンテナは、シリコンとガラスとの組合せを含むことを特徴とする請求項18記載の装置。
- 前記コンテナおよび前記チャンバは、独立して、円筒、立方体、または立方体状の形状を有することを特徴とする請求項1記載の装置。
- 前記コンテナは、約0.1mmから約10cmの全体寸法を有することを特徴とする請求項1記載の装置。
- 前記コンテナは、約1.0mmから約5.0cmの全体寸法を有することを特徴とする請求項1記載の装置。
- 前記チャンバは、約100(μm)3から約1.0(cm)3の容積を有することを特徴とする請求項1記載の装置。
- 前記チャンバは、約1000(μm)3から約10(mm)3の容積を有することを特徴とする請求項23記載の装置。
- 前記原子蒸気は、リチウム(Li)、ナトリウム(Na)、カリウム(K)、ルビジウム(Rb)、セシウム(Cs)、およびフランシウム(Fr)、あるいはそれらの組合せを含むことを特徴とする請求項1記載の装置。
- 前記チャンバは、さらに、バッファ・ガスで満たされることを特徴とする請求項1記載の装置。
- 前記バッファ・ガスは、窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、ラドン、またはそれらの組合せを含むことを特徴とする請求項26記載の装置。
- 前記光源は、レーザを含むことを特徴とする請求項2記載の装置。
- 前記レーザは、面発光レーザ(VCSEL)であることを特徴とする請求項28記載の装置。
- 前記光源は、前記原子蒸気に円偏光レーザ・ビームを送出することができることを特徴とする請求項2記載の装置。
- 前記光源は、ビーム・スプリッタを含むことを特徴とする請求項2記載の装置。
- 前記受光器は、フォトダイオードであることを特徴とする請求項4記載の装置。
- 前記チャンバの少なくとも一部のそれぞれを横切る外部磁界の存在は、前記チャンバの少なくとも一部のそれぞれの中で、前記原子蒸気の前記光学的性質を変化させることができることを特徴とする請求項1記載の装置。
- 前記外部磁界は、約10−16テスラ(T)から約10−9Tまでの磁束密度を有することを特徴とする請求項1記載の装置。
- 基板を提供する段階と、
前記基板の表面上に光学磁力計のアレイを形成する段階と、
から構成され、
前記磁力計の少なくとも1つは、原子蒸気で満たされたチャンバを有するコンテナを含み、前記原子蒸気は、前記チャンバを横切る外部磁界の存在によって変化する光学的性質を有する、
ことを特徴とする方法。 - 前記装置は、前記チャンバ内の前記原子蒸気に光を送出することができる光源を含むことを特徴とする請求項35記載の方法。
- 前記装置は、前記原子蒸気の光学的性質を検出することができる受光器を含むことを特徴とする請求項35記載の方法。
- 前記チャンバの少なくとも1つを横切る振動磁界を生成することができる磁石を提供する段階をさらに含むことを特徴とする請求項35記載の方法。
- 前記振動磁界は、前記チャンバ内の前記原子蒸気に送出された前記光に対して約45°に方向づけられることを特徴とする請求項38記載の方法。
- 前記基板は、前記受光器からの信号を処理または分析することができるコンポーネントを含むことを特徴とする請求項36記載の方法。
- 前記コンポーネントは、制御器、ディスプレイ、アンプ、マイクロプロセッサ、MEMS、および集積回路のうちの1またはそれ以上を含むことを特徴とする請求項40記載の方法。
- 前記光学磁力計のアレイは、前記基板の表面上に形成されることを特徴とする請求項35記載の方法。
- 前記光学磁力計のアレイは、人間の胸部上または近傍に配置することができ、また、前記装置は、前記人間の心臓の磁界を検出することができることを特徴とする請求項42記載の方法。
- 前記光学磁力計のアレイは、人間の頭部上または近傍に配置することができ、また、前記装置は、前記人間の脳の磁界を検出することができることを特徴とする請求項42記載の方法。
- 前記コンテナは、シリコン、ガラス、ポリマ、またはそれらの組合せを含むことを特徴とする請求項35記載の方法。
- 前記コンテナは、シリコンとガラスとの組合せを含むことを特徴とする請求項45記載の方法。
- 前記コンテナおよび前記チャンバは、独立して、円筒、立方体、または立方体様の形状を有することを特徴とする請求項35記載の方法。
- 前記原子蒸気は、リチウム(Li)、ナトリウム(Na)、カリウム(K)、ルビジウム(Rb)、セシウム(Cs)、およびフランシウム(Fr)、あるいはそれらの組合せを含むことを特徴とする請求項35記載の方法。
- 前記チャンバは、さらに、バッファ・ガスで満たされることを特徴とする請求項35記載の方法。
- 前記受光器は、フォトダイオードであることを特徴とする請求項35記載の方法。
- 前記チャンバの少なくとも一部のそれぞれを横切る外部磁界の存在は、前記チャンバの少なくとも一部のそれぞれの中で、前記の原子蒸気の前記光学的性質を変化させることができることを特徴とする請求項35記載の方法。
- 装置を提供する段階であって、前記装置は、基板および前記基板上に配置された光学磁力計のアレイを含む、段階と、
外部磁界内に前記装置を配置する段階と、
前記光学磁力計のアレイの少なくとも一部を同時に使用することによって前記外部磁界を検出する段階と、
から構成されることを特徴とする方法。 - 前記光学磁力計のアレイの少なくとも一部のそれぞれは、
原子蒸気で満たされたコンテナを有するチャンバ、
前記チャンバ内の前記原子蒸気に光を送出することができる光源、および、
前記チャンバの前記原子蒸気の光学的性質を検出することができる受光器、
を含むことを特徴とする請求項52記載の方法。 - 前記チャンバの少なくとも1つを横切る振動磁界を提供する段階をさらに含むことを特徴とする請求項53記載の方法。
- 外部磁界内に前記装置を配置する段階は、前記装置の位置および方向を調整する段階を含むことを特徴とする請求項53記載の方法。
- 前記外部磁界を検出する段階は、別個の磁力計を使用して前記外部磁界の個別部分のそれぞれを検出する段階を含むことを特徴とする請求項52記載の方法。
- 前記磁力計の少なくとも一部のそれぞれは、独立して、スカラーまたはベクトル磁力計であることを特徴とする請求項52記載の方法。
- 前記外部磁界の二次元または三次元のマッピングを生成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項52記載の方法。
- 前記方法は、磁気的に遮蔽された環境内で実行されることを特徴とする請求項52記載の方法。
- 外部磁界内に前記装置を配置する段階は、人間の胸部上または近傍に前記装置を配置する段階を含むことを特徴とする請求項52記載の方法。
- 人間の心磁図(MCG)を生成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項60記載の方法。
- 外部磁界内に前記装置を配置する段階は、人間の頭部上または近傍に前記装置を配置する段階を含むことを特徴とする請求項52記載の方法。
- 人間の脳磁気図(MEG)を生成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項62記載の方法。
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