JPH05501453A - 原子干渉性ジャイロスコープ、加速度計、及び重力観測計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ■、技術面 この発明は、中性原子及び分子の関係する物質波の干渉計に関するものである。

当該発明の応用できる範囲のものには、加速度計、ジャイロスコープ、重力計、 重力の影響を受けない状態下で、しかも／或は、慣性自由落下座標内の単−或は 合成構成成分の慣性航行とガインダンスシステムの運動を測定できる器具、天文 学的体積内の質量の一般関数を遠隔的に測定できる器具、地動針、地球の質量関 数を測定する器具、石油等の地下資源を探知する器具、地上、地表、地下におい て測地、重力観察に活用できる器具等があるが、当該発明の応用の可能性は、こ れに限られるものではない。

当該発明は、物質波の量子物理学的干渉、即ち有質量の物質構成粒子と関係する プロジャイル波を基礎にしている点で過去の発明とは異なる。特に低エネルギー 中性原子及び／或は分子と関係する物質波を含む点が特徴的である。その結果、 従来の古典波による光の属性を使用した干渉計に比べて、感知力が飛躍的にのび ている。

便宜上、原子または原子的という語を使用する場合は、特に説明がない限り、原 子及び／或は分子的、そして原子及び／或は分子という意味であるが、これによ って当該発明の範囲が限定される事はない。また物質波とは、有質量構成粒子の 伝達に結びつけられるところの量子力学的デブログリー波の事を指す。

Ａ、慣性座標からの経路の測定 慣性座標から自身の座標の動きを感知できる器具は、例えば慣性的飛行や誘導方 面において、実質的また商業的に重要である。こうした動きは、チャスレーとユ ーラーの古典力学の定理によって基本的に二極類、つまり回転と加速に限定され る。部分的加速の慣性的効果は重力の作用による効果と独立に測定する事はでき ない（これは、非常な正確性を保つ事で衆知のアインシュタインの相対性理論に よる）。同時発生ずる回転と加速の効果はコリオリの力及び遠心力によって相互 に結ばれている。

Ｂ、古典波と物質波の違い 古典波と量子力学波は、それぞれ際だった特徴を持つ重要な波現象である。古典 波は、常に数学的実数によってその振幅を表わす事ができるが、古典波として認 識されるものうちでも重要なものは、電磁反射（光を含む）に関わるものであり 、これらの波は、マクスウェルの方程式で表わす事ができる。真空状態でこれら の波は、同値の群及び位相速度で光速で伝達する。２０世紀初頭に量子力学が出 現するまでは、波現象はすべてこの古典波に分類できると考えられていた。

量子力学波は、古典波とは基本的に異なる。ここで使用する「物質波」とは、有 質量粒子の伝達に関係する量子力学波を指す。これらの波は、数学的には複素数 によってのみ表わすことができ、その伝達がシュロディンガーの方程式に左右さ れている為、ブランク定数と負の平方根の使用が必要である。量子力学の規定及 びそれに含まれる所謂波粒子の二元性は、物質波とそれに結合する粒子の運動を 表わしている。これらの波は不等値の群及び位相速度で伝達する。群速度はそれ に関わる粒子のものと同値であり、位相速度は、光速度を越える。波に準する干 渉現象が関わる場合、有質量粒子の伝達は、量子力学の方式によってのみ表わす 事ができる。

Ｃ０干渉 干渉計とは、波をふたつ以上の独立した経路を通って伝達させ、重複発生させる 方法である。重複発生の時点で、波はその相対位相によって、相殺的或は建設的 に増長する。この時点での総体的振幅及び強度の測定値は、各経路間の相対位相 に相当する。

干渉計は、古典波用にも量子力学波用にも作られてきたが、量子力学波干渉は、 古典波に半世紀遅れをとって発見された。波を量子力学的に表現する事は、物質 波による慣性座標系からの伝達の感知を討議する上での基本である。この逆が光 学的干渉慣性感知器について言える。光学的干渉は、古典的電磁波の伝達という 形で、正確に分析できるからである。

■、技術的背景 Ａ１回転、加速及び重力感知の既存の方法慣性座標からの伝達を感知する既存の 方法は、基本的に次の三つにわけられる。

即ち、機械的、干渉的、及び量子力学的方法である。

■１機械的慣性感知 回転は一般に、ジャイロスコープの使用の他、様々な方法（例えば、回転液体の 表面白子やフーコーのふりこ等）によって感知できる。加速は一般に、抑制質量 の変位かそれを回復するのに必要とされる力の測定によって感知できる。これに は弾性抑制（スプリング）或は重力抑制（振り子がジャイロスコープに付随する 振り子）の作用する質量が使用される。振り子を使用する場合にただひとつ限定 されるのは、重力と加速の三つの空間成分のうち、二つしか測定できない事であ る。第三成分の測定が必要な場合は、また別の方法をとらなければならない。

この第三成分を測定する方法を、一般に「重力計」と呼ぶ。これについては、ブ 【１ツクスメイヤー（［］ｒｏｘｍｅｙｅｒ）が、慣性座標からの伝達を感知で きる方法、及び慣性飛行と誘導の応用における実際的な問題についてすてにＲｍ している（ｌｎｅｒｔｉａｌ　Ｎａｖｉｇａｔ、ｉｏｎ　ＳｙＳｔｅｍｓ、　Ｍ ｃＧｒａｗ　Ｈｉｌ、　Ｎｅｗ　Ｙｏｒｋ、　１９６４）。

さらにこの様なセンサーの自由平行系（ストラップダウン−モード）における慣 性飛行き誘導システムへの応用の分析に適切な方程式と数学的技術は、ナト・Ｔ ガルト　（ＮＡＴＯＡＣＡＲＤ）の講義ノートシリーズに詳しく記されている。

　（＄９５゜Ｓｔｒａｐｄｏｗｎ　Ｉｎｅｒｔｉａｌ　５ｙｓｔｅｏ＋ｓ、ＡＧ ＡＲローＬＳ−９５，ｌ５ＢＮ　９２−８３５−０２１４−０；　ａｎｄ@＄１ ３３゜ Ａｄｖａｎｃｅｓ　ｉｎ　Ｓｔｒａｐｏｗｎ　Ｉｎｅｒｔｉａｌ　Ｓｙｓｔｅｍ ｓ、ＡＧＡＲローＬＳ−１３３，１ｓＲＮ　９２−８３５−O３５１−１＞。

重力グラディエントの測定には、重力を二つの異なる地点で感知し、その力の差 を決定する事が必要である。その為の古典的方法と器具は、１世紀以上も前にエ トベッンユによって発明されている。彼の発明した測定器（今日では、エトベラ シュのねじりばかりと呼ばれる）では、この二つの質量に作用する重力の差がビ ームを回転させる力を提供する。エトベラシュのねじりばかりは、現在、重力勾 配を測定する最も一般的な測定器である。

２、光学的干渉慣性センサー 光学干渉計、即ち二本の光のビートが、閉鎖面積の中を相対する方向に回転する 様設計された器具が干渉計の回転に敏感な事は、今世紀初頭（Ｍ干物理学の発達 以前）のサグナック、ミケルソンを始めとする科学者達の画期的発明以来、よく 知られている事実であり、この現象はサグナック効果と呼ばれている。サグナッ ク効果にライては、ポストによる論文がある（Ｒｅｖｓ、　Ｍｏｄ、　Ｐｈｙｓ 、　３９．　ｐ、４７５゜１９６７）。またショウ（Ｃｈｏｗ）らは回転を感知 できる光学干渉計の現状について討議している（Ｒｅｖｓ、　Ｍａｄ、　Ｐｈｙ ｓ、　５７．　ｐ、６１．１９８５）。

３、量子力学的慣性センサー 回転を感知する様々な量子力学的方法は、ポメランツェフ（Ｐｏｍｅｒａｎｔｓ ｅｖ）やスコルッスキー（Ｓｋｒｏｔｓｋｉｉ）らによってすでに討議されてい る（Ｓｏｖｉｅｔ　Ｐｈｙｓ。

１１ｓｐｅｋｈｉ　１００．　ｐ、１４７．１９７０）、これらの方法は、物質 波の慣性を利用していない。

Ｂ、量子力学的物質波慣性の既存の方法電磁物質慣性の原理は、すでに電子顕微 鏡に応用されている。シンプソン（Ｒｅｖｓ、　Ｍａｄ、　Ｐｈｙｓ、　２ｇ、 　ｐ、２５４．１９５６；　Ｓｉｍｐｓｏｎ　Ｒｅｖ、　Ｓｃｉ、　Ｉｎ５ｔｒ 、　２５．　垂g０５゜ １９５４）とガバー（Ｒｅｖｓ、　Ｍｏｄ、　Ｐｈｙｓ、　２８．　ｐ、２６０ ．１９５６）は、電子干渉の定理について述べている。中性子物質波慣性につい ては、ワーナーによって作られ、説明されている（Ｐｈｙｓｉｃｓ　Ｔｏｄａｙ 　３３．　ｐ２ｔ　１９８０）。ワーナーらは、サグナック効果に相当する物質 波によっておこる中性子の量子力学的位相が、地球の回転に及ぼす効果を示した 。さらにコルラ（Ｃｏｌｅｌｌａ）らは、重力によって誘導される中性子物質波 の量子力学的干渉を示した。

しかし今日まで、実際的な干渉感知方法を提供する為に、中性子によって示され る科学的原理の応用方法を提供した者は誰もいない。しかも、回転酸は加速と重 力の結合作用による物質波の位相のずれを明確にする方法を提供した者もいない のである。

アルドシュラ−（Ａｌｔｓｈｕｌｅｒ）とフランツは、「物質波干渉法」で、１ ９７３年に、合衆国政府の特許を取得している。彼らの発明品は、粒子源ビーム スプリッタ−１二つのビーム反射板、そして粒子探知器から構成される。この発 明では、粒子源から発射される粒子と結合した物質波は、差分面積を取り囲む、 二つの空間的に独立した経路を通って伝達し、経路の途中でビーム反射板によっ て、粒子探知器にむけて方向を転換する。粒子探知器をビーム分析器と探知器に 分ける方法も示されている。ビームスプリッタ−と分析器には、アルドシュラ− とフランツは、定在波レーザー透過性回折格子をブラッグの角度において使用し ている。

ビーム反射板には、単一のブラッグ反射を定在波レーザーを使用し、結晶面か回 折での単列として使用している。

彼らの発明は、回転、加速及び／或は重力探知器に応用される事が期待された。

彼らの発明における干渉が、中性粒子ではなく荷電粒子によって操作されれば、 閉鎖面積を通り抜ける磁束の測定にも利用できる。

アルドシュラ−とフランツは、宇宙空間に存在する他の孤立物体を重引力によっ て探知する為に、彼らの発明品を宇宙船内に設置する事を提案した。しかし私見 によれば、彼らの発明した加速重力計を登載した宇宙船は、それ自体が船体近く に存在する他の型刃物体に引かれる為、この提案は無効である。つまり、船体自 体がその物体に向かって落下し、自身の慣性座標系に留まってしまうからである 。従って、彼らの加速重力計は、重力場を感知する事はできない。

アルドシュトラ−とフランツは、特許の取得こそ早かったが、その発明品に非実 用的な面があった為、実用化には至らなかった。当時中性原子と分子による物質 波の干渉及びその回転、加速そして重力に対する感度は、まだ立証されていな閉 回路干渉計を製造する為の波面分割は、様々な段階を経て得られてきた。中でも 特に効果的なのは、屈折を利用する方法である。単一スリットによる屈折は、も し大きな角度での偏向が得られたならば、エタンデュは低くなる。適切な信号レ ベルを得るには、高いエタンデュがめられる。こうした偏向を起こすさらに効果 的な方法として物理光学方面でよく知られているものに、屈折率を利用する方法 がある。回折格子は、入射ビームに対して広い波面を提供するので、同屈折率で 単一の狭いスリットを使用した場合に比較して、ずっと高いエタンデュが得られ る訳である。

ワインバーブらは、四つの回折格子を使用した閉回路光学干渉計（光の干渉を立 証する）の為の対称及び非対称的な配置を示した（Ｊ、　Ｓｃｉ、　１ｎｓｔｒ 、　３６．　ｐ２２７゜１９５６）。これらの配置によれば、第一番目の格子が 最初の波面分割を起こし、第四番目の格子が波面の再結合を起こして、干渉計パ ターンを助長する。その間の二つの格子（一般には同一格子の延長）は、分かれ た経路が四番目の格子の平面で集束できる為の経路の役目を果たす。こうした幾 何学的配置の干渉計の特徴で、過去にあげられた重要な点は、格子の物理的変位 （例えば振動等によるもの）に対する感度が劣っている事である。

マートンらとシンプソン（Ｐｈｙｓ、　Ｒｅｖ、　９０．　ｐ４９０．１９５３ ；　Ｒｅｖ、　Ｓｃｉ、　１ｎｓｔｒ、　２５゜ｐ１０９９．１９５４）は、ワ インバーブらの非対称幾何学的配置及び結晶性フォイルにおけるブラッグの偏向 （透過中のもの）を利用して、電子の物質波を作りだそうとした。ポンス（Ｂｏ ｎｓｅ）とハートは、これに似た幾何学と純シリコンの結晶（透過中のもの）を 利用して、中性子の物質波を作りだした（Ａｐｐｌ、　Ｐｈｙｓ、　Ｌｅｔｔ、 　６゜ｐ１５５．１９６５）。先に述べたコルクらとワーナーらの立証では、ポ ンスとハートの中性子干渉計が使用されている。

単一スリットによる中性バタシウム原子と結合される物質波の屈折は、リービッ ト（Ｌｅａｖｉｔｔ）とビルスによって立証されている（Ａｆｆｌｅｒｉ、　Ｊ 、　Ｐｈｙｓ、　３７．　ｐ９０５゜１９６９）。またゴールドらは、近共鳴定 在レーザー光によって、中性塩化ナトリウム原子と結合する物質波の屈折を観察 した（Ｐｈｙｓ、　Ｒｅｖ、　Ｌｅｔｔ、　５６．　ｐ８２７．１９８６）。

この実験では、第へ層以上の屈折で、利用価値の高い強度の屈折率が得られた。

Ｄ、原子ビームを減速し冷却する為の既存の技術はぼ単一のエネルギーであり、 さらに重要な事には低速度の原子ビームを発生させる二つの方法が最近立証され た。この技術は、シュワルツシルト（Ｓｃｈｗａｒｔｓ−ｃｈｉｌｄ、　Ｐｈｙ ｓｉｃｓ　Ｔｏｄａｙ　３９．　ｐ１７．１９８６）　、及びワインランドとイ タノ　（ＰｈｙｓｉｃｓＴｏｄａｙ　４０．　ｐ３４．１９８７）らによって討 議されている。同様の方法で、低速度で低温の分子ビームを発生させる事も可能 なはずである。プロトン（Ｐｒｏｄｏｎ）らは、一時的に連続するビームを発生 させる方法を立証している（Ｐｈｙｓ、　Ｒｅｖ、　Ｌｅｔｔ、　４９゜ｐＨ４ ９，１９８２；及びＰｈｙｓ、　Ｒｅｖ、　Ｌｅｔｔ、　５４．　Ｐ９９２．１ ９８５ｏまたフィリップスとメットカーフらも参照；　Ｐｈｙｓｃ、Ｒｅｖ、　 Ｌｅｔｔ、　４ｇ、　ｐ５９６．１９８２）。この方法では、錐状の磁気ソレノ イドを使用して、ビームの光学共鳴波長にゼーマンのずれを発生させるが、この 時ビームは、それとはほぼ同じ波長で逆伝達をするレーザービームによって減速 及び冷却される。アートマー（ＥｒｔＩｌｌｅｒ）らは、これとは別に一時的な パルスビームを発生させる方法を立証した（Ｐｈｙｓｃ、　Ｒｅｖ、　Ｌｅｔｔ 、　５４．　ｐ９９６゜１９８５＋またはチューらの論文も参照Ｐｈｙｓｃ、　 Ｒｅｖ、　Ｌｅｔｔ、　５７．　ｐ３１４．１９８６）。この方法では、原子が 減速冷却される際に共鳴度を保つ為、各パルス間にその波長が共鳴するパルスレ ーザを使用する。

上記の原子ビーム減速技術は、同時にビームの強度（各ユニットの光速間隔）を 大幅に減少させる事なくビームを冷却化（速度の分散を狭化）させ得る特徴も合 わせ持っている。機械的速度選択器（高速度で回転する歯型ディスクやみそのあ る輪等で構成されるもの）の使用も可能であるが、これにはビーム強度が大きく 減少するという難点がある。

■、開示 Ａ０発明の目的 当発明の目的は、中性原子及び／或は分子を使用した様々な配置の実用的物質波 干渉計を提供する事である。

中性原子及び／或は分子を使用し、回転率も測定できる様々な配置の実用的物質 波干渉計を提供する事も当発明の目的のひとつである。

中性原子及び／或は分子を使用し、加速と重力及び／或は加速と重力勾配を測定 できる様々な配置の実用的物質波干渉計を提供する事も当発明の目的のひとつ同 時に、これとは別に回転率も測定できる様々な配置の物質波干渉計を提供する事 も当発明の目的のひとつである。

自身の勾配、速度及び位置の変化を測定できる実用的物質波干渉計を提供する事 もこの発明の目的のひとつである。

高質量でありながら或はまた低速度でもあり得る中性原子及び／或は分子を使用 した実用的物質波干渉計を提供する事も、この発明の目的のひとつである。

物質波回路の偏向が、固体物質上の単一または複数のスリットによる回折によっ て行われる実用的物質波干渉計を提供する事も、この発明の目的のひとつである 。

固体物質上に、ある一定方向に向かう勾配とその直交方向に集束する勾配を構成 する様装置されたスリットにより行われる回折を通して、物質波回路の偏向が発 生する実用的物質波干渉計を提供する事も、この発明の目的のひとつである。

円型または楕円型の環状を含む濃質の環状を構成する様固体物質上に配置された 口径による回折を通して、物質波回路の偏向が行われる実用的物質波干渉計を提 供する事も、この発明の目的のひとつである。

物質波経路の偏向が、原子と伝導面の間の電気−ダイポール−誘導−像一ダイポ ールの相互作用及び／或は極分子と伝導面の永久的電気−ダイポール−像−ダイ ポールの相互作用によって行われる中性原子及び／或は分子を使用した実用的物 質波干渉計を提供する事も、この発明の目的のひとつである。

物質波経路の偏向が、電磁波との相互作用によって行われる実用的物質波干渉計 を提供する事も、この発明の目的のひとつである。

物質波経路の偏向が、電磁波との相互作用によって行なわれ、しかも干渉計自体 の振動も含めて、構成部分の位置変化に敏感ではない実用的物質波干渉計を提供 する事も、この発明の目的のひとつである。

物質波経路の偏向が、電磁波との相互作用によって行わわ、しかも物質波ビーム のエネルギーが分散存在する中で、その経路に焦点を合わせる事のできる実用的 物質波干渉計を提供する事も、この発明のひとつである。

干渉計の超位置領域に発生する定在物質波干渉パターンと、この定在物質波干渉 パターンにほぼ一致する波長の定在電磁波との間の相互作用の利用と、この相互 作用によって放出される放射束を測定する事によって、物質波干渉計の干渉計パ ターンを測定する方法を提供する事、もこの発明の目的のひとつである。

回転及び加速、そして重力までを同時に測定ＷＩＪし、外部偏向ポテンシャルの 応用及び／或はギンパルに干渉計システムを登載する事によって、回転及び／或 は加速と動によるビーム偏向を補うか相殺できる実用的物質波干渉計を提供する 事もこの発明の目的のひとつである。

回転及び加速、また重力を同時に測定識別し、外部偏向ポテンシャルの応用及び ／或はギンパル干渉計システムを登載する事によって、回転及び／或は加速と重 力によるビーム偏向を補うか相殺できる干渉計である。さらに応用される外部ポ テンシャル及び／或はギンパルがゼロに等しい干渉計の干渉変化を保持できるフ ィードバックシステムによって操作さねへ出力信号が（少なくとも部分的に）こ のフィードバックシステムから発信される実用的物質波干渉計を提供する事も、 この発明の目的のひとつである。

干渉計幾何学が、物質波経路沿いか経路付近に適用されるＸ線干渉によって測定 また安定化されへ慣性センサーとして使用できる実用的物質波干渉計を提供する 事も当発明の目的のひとつである。

干渉幾何学が光学干渉計の使用により測定そして／或は安定化さね、慣性センサ ーとして使用できる実用的物質波干渉計を提供する事も、当発明の目的のひとつ である。

地球の一部分を含む、測定困難な体積内における質量の配分を、遠距離から測定 できる器具を提供する事も、当発明の目的のひとつである。

地上、地表、地下において使用でき、石油や鉱物等の地下資源を発見できる器具 を提供する事も、この発明の目的のひとつである。

以−に述べた以外の当発明の目標、目的また特徴等は、次に述べる当発明の説明 において詳細に述べる事とする。

Ｂ、当発明の要約 当発明は、高感度の慣性センサーを提供する、単−或はいくつかに組み合わせた 実用的物質波干渉計１である。この干渉計は、様々な配置に組み合わせ事ができ る他、中性原子及び／或は分子と合成された量子力学的物質波を利用している事 に特徴がある。慣性センターキしては、回転率、加速と重力、またはこれらを同 時にｊｆｆ１Ｍ’ｌしながら測定する事が可能である。従って、干渉計からの出 力信号により、その位置、速度、及び配向を決定する事ができる。特殊な配列が なされた場合には、重力勾配及び／或は回転軸の位置と方向を測定する事も可能 である。しかも当発明の適用は、慣性センサーの分野のみに限られず、原子や分 子の様々な電磁相互作用を始め、最近発見された合成依存五次力等の様に、物質 波に影響を及ぼす他の要素の感知にも利用できる。

物質波経路の幾何学は、有限面積を閉じこみながら／或は互いに異なった位置に 配置されている。経路位置の変位により、重力と加速に対する感度は高まり、有 限面積を閉じ込む事で、回転に対する感度も高められる。重力勾配の測定に効果 的な経路配置は、基本的なハネ型の一般化である。この配置は、二つくまたはそ れ以−Ｆ）のループを囲む（及び／或はその様に配置された対経路セグメント） 有限面が、それぞれ次の面（及び／或はその様に配置された対経路セグメント） に連続して直列し、各々の有限面（及び／或はセグメント）は、対局（時計まわ り、或は反時計まわり）に配路されている。

これらの幾何学を可能にする為に必要な物質波経路の偏向は、様々な方法によっ て得る事ができる。その主なものは、固定物質上の単一または複数のスリットに よる物質波の回折、原子と荷電面の間に発生する電気ダイポール誘導映像と電気 ダイポールの相互作用による偏向、極分子と荷電面の間に発生する永久電気ダイ ポールと映像ダイポールの相互作用による偏向、伝達する粒子と電磁場及び／或 は電磁波との相互作用により発生する偏向、結晶面からのブラッグ反射、そして この他様々な適用ポテンシャルによる偏向等である。

当発明は、幾種類もの方法に配置できるが、ある特殊な配置では、器具振動によ る変位を含む構成部分の変位に対する感度が低下する。また別の配置では、物質 波ビームエネルギーが分散存在している環境下で、経路を焦点に合わせるはか／ 或は物質波ビームの狭い範囲を選択する事ができる。また別の配置の特徴として は、干渉計の超位置領域で起こる定在物質波干渉パターンの位相を決定できる方 法が提供できる事があげられる。これらの配置では、定在物質波とその空間周期 （波長）が、定在波物質波干渉パターンにほぼ一致する格子（或は格子として作 用する定在電磁波）との相互作用を利用しており、そこから放出される相互作用 の生産物質の結束を映像化し探知する事ができる。

慣性効果による物質波経路の偏向を補う能力も、当発明の特徴のひとつである。

それには様々な方法がある。そのひとつは、各干渉計をギンボールに回転的に登 載するものである。またひとつは、物質波分散を屈折及び／或は遅延、及び／或 は物質波分散を加速させる別のポテンシャルを適用する方法である。適用された ポテンシャル及び／或はギンパルは、ゼロに等しい干渉のずれを保持するフィー ドバックシステムに操作される。このシステムの為の出力信号は、影響を受けな かった位相のずれとこのフィードバックシステムのエラー信号から発信される。

物質波経路幾何学は、この発明中の様々な方法によって安定化（或は補償）され る。その方法のひとつは、物質波経路沿い或は経路付近にＸ線干渉を適用するも のである。その様々な場合Ｘ線の波長は、物質波のものとほぼ一致する。光学波 干渉の使用も、幾何学的安定化の方法のひとつである。慣性効果による干渉パタ ーンの感度と方向の変化は、別の物質波位相プレイを挿入する事でモニターでき る。これらのディレィは、別のボテンシャルを適用する事によって得られる。

そのに、別の位相ディレィを適用する事で、このディレィが物質波経路幾何学の 、もう一台のモニターとして使用できるのである。

長方形幾何学のスリットを持つ干渉計を使用し、その各々のスリットが単一の結 果のみを生め出す、単−質重とエネルギーの原子を伝達する場合は、回転ベクト ル、加速ベクトル、及び重力ベクトルの三つの構成成分を同時に測定する為に、 ６個の干渉計が必要−ｒある。各（外針から弔−質量及び／或はエネルギーが伝 達される場合には、各干渉計がニー）の結果を生み出す事ができるので、必要と される王ζム計の数を減らず事が可能である。その上、この発明に使用される軸 対称配分では、干渉計が同時に二つの直交軸に関する測定が可能な為、干渉計の 必要数をさらに少なくする事ができる。重力勾配測定器に重要な関数次元におい ては、軸対称配分では干渉計はひきつで足りる。

原ｒビートと物質波伝達経路の焦点を合わせる事も、この発明の重要な特徴のひ とつである。この発明に使用される配分幾何学の中には、ビームエネルギー分散 を集束できるものが多くある。その上この発明中の幾何学には、中性原子伝達と いう全く新しい分野においても、すでに物理光学分野でよく知られている定理を 使用し、さらに幾何学的集束を可能にできるものも数多くある。

この発明は、今まで飛行、測地学等の慣性及び重力センサーに伝統的に使用され てきた測定器具に応用できる上、量子物理学物質波干渉という画期的特徴により 、電流測定にも応用可能である。また、慣性重力センサーと言う超高感度器具に より、既存のセンサーでは感知できなかった分野の測定器としても、この発明結 果を応用できる。その−例として、天文学的数値の質量の配分を測定する物質断 層Ｘ線撮影器があげられる。産業調査や石油発掘にも、この発明を利用する事が 可能である。

■０図面の概略説明 図１は、中性原子及び／或は分子物質波用の単−干渉計の図式である。

図２は、回転、加速及び重力を同時に感知できる６個の干渉計システムに使用で きる三個の干渉計配向を示す。

図３は、伝達粒子と中央の電導バリアー内の電磁像の間に発生する相互作用によ り、物質波経路の伝達が増長される場合における、中性原子及び／或は分子物格 子干渉計の図式である。

図４ｂは、中性原子物質波用の、対称の横軸と非対称の立て軸を持つ、単一の格 子干渉計の図式である。

計の図式である。

の８字型経路格子干渉計の図式である。

図５は、下層経路に位相差装置を付け、探知スクリーン前方にフリンジマスクを 装備した、中性原子及び／或は分子用のスリットを二つ持つ干渉計の図式である 。

図６ａと図６ｂは、パルス原子ビーム減速装置、固体物質上のスリットによって 発生する回折による経路偏向、及びＸ線ビーム幾何学安定装置を装備した器具の 平面と側面図である。この組み合わせは、図９ａと図９ｂに示すコイルセット内 に装備される。

図７ａは、連続原子ビーム減速技術、電磁定在波による回折によって発生する偏 向及びＸ線干渉計システムによる幾何学安定法を用いた具体的な器具の平面図で ある。構成部分のほとんどは、図９と９ｂに示すコイルセットを改造したものに 組み込まれる。

図７ｂは、図７ａに使用された回折位相器の透視図である。各末端に連結された 円筒状のワイヤーを通して電導リボンに電流が流れる。

図８８は、連続原子ビーム減速技術と結晶面に発生するブラッグ反射による偏向 を利用した器具の平面図である。この幾何学は、Ｘ線干渉（構成部分はここに示 されていない）を利用し、図７ａと図７ｂに示した物に近似の方法で安定化され ている。構成部分のはとんとは、図１０の図式に示されるコイルセットの中に組 み込まれている。

図８ｂは、図８の経路と結晶配分の代案であり、重力勾配の測定に使用される。

呼応性部分のほとんどは、図１０に示されるコイルセットの中に組み込まれる。

図９８と９ｂは、図６８、図６ｂ、及び図７ａに示される器具に使用される電磁 コイルセットである。図９ｂに示される巻き線の装備は、縦電流伝達棒１３１− １４５の内部でも外部でもかまわない。これらのコイルが図７ａに示す器具と共 に使用される時は、その間に原子ビームとレーザービームを通路を提供する目的 の為、ソレノイドコイルの巻き線はややずらされる。

図１０は、図８ａと図８ｂの見取図に示される器具の電磁場コイルセットの代案 である。図式を明確化する為、ソレノイド１５０は、ここには示されていない。

図１１ａは、４ａと図４ｂの幾何学を利用した器具の、共通平面上に存在する規 準スリットと結合された格子１６．２０、Ｇ１及びＧ６と組み合わせて使用でき るコリメーターと格子を一体化させたものである。これを利用すれば、物質波が 経過するスリットを含むシートの数を減らす事ができる。図６ａとｂに示す器具 では、スリット１１の代りにこれを使用し、熱線２１のすぐ前方にも備えつけれ ば、それが干渉マスクとして作用する為、この器具に、図４のａからｄに示され るものと近似の幾何学を利用する事ができる。

図１１ｂは、図４ａと図４ｂに示される幾何学を利用した器具の、共通平面上に 存在する規準スリットと結合された格子１８、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４及びＧ５を組み 合わせる為に使用できるコリメーターと格子を一体化したものを示す。これを使 用すれば、物質波が経路するスリットを含むンートの数を少なくする事ができる 。図６ａと図６ｂの器具において、これをスリット１７とスリット１８の代用と して使用すれば、この器具にも、図４のａからｄに示される幾何学に近似のもの が利用できる。

図１１ｃは、スリットの縦方向に平行フエ焦点を得る為、フレスネル光学を利用 した図１１のスリットの組み合わせの代案である。

図１ｉｄは、図１１ａで示した配置の代用に使用できる軸対称の干渉計用の軸対 称スリットの配置である。

図１ｉｅは、図１１ｂと図１１ｃの配置の代用に軸倉称の干渉計に使用できる軸 対称スリットの四分の−の図である。スリット配置の全体像は、円形状スリット が、放射状に分割されて配置されている。

図１１ｇは、干渉計用に平行入力原子ビームを発生させる為に使用されるフレス ネル光学を利用した共軸楕円スリットの配置を示す。この配置は、幅と間隔も示 す。

図１２ａは、石油発掘の際に、試掘溝内で使用するのに適した器具の図示である 。これは、ふたつの直交する格子配置の干渉計から構成され、干渉計の軸は、試 掘溝の軸に平行に配置される。

図１２ｂは、図１２ａの代案である。これは、単一の格子配置干渉計から構成さ れ、図１ｉｄと図１ｉｅで示される軸対称格子を利用している。

ここに図示されたもの以外の構成成分の入れ換え及び／或は交換を必要とする配 置では、さらに多種類の器具を提供する事ができる。

■、当該発明を実用化する為の最良の方法Ａ、当該発明操作の基本 １、単純物質波干渉計構成 中性原子物質波用の単純な干渉計の構成は、図１に示されている（その幾何学は 、ヤングの光の実験に使用された古典的な二重スリットに似ている）。質量ｍの 原子がエネルギー源２から放出さね、狭いスリット５０によって照準を正される 。エネルギー源２は、−例をあげれば、普通の天火でもかまわない。スリット５ ０を出た後、原子と結合した物質波は、狭いスリブ）ＳｌとＳ２から同時経路Ｐ １とＰ２を通って伝達し、この時、様々な応用ポテンシャルによって、回折及び ／或は偏向された後、探知スクリーン４に到達する。ここで波経路は、有限面積 へを閉鎖して重複発生する。スクリーン４に衝突した原子の束は、スクリーン上 の様々な位置で探知さねへそれによって二つの経路沿いの波長の差によって構成 される干渉パターンが測定される。経路の位相のずれによって発生する干渉のず れは、干渉パターン像を測定するスクリーン４を構成する探知器で測定する事が できる。

まず上記の構成が、閉鎖面の中心に位置する二つの経路によって、当該平面に直 角な軸の周囲を回転していると仮定する。（これとは別の回転軸を取り上げれば 、二つの経路に均等な中心加速が発生しない。これについては、また別のセクシ ョンで取り上げる事とする）。もし、原子が慣性座標の中で伝達していると見れ ば、この装置は、当該座標に比例する回転をしている事になる。もし回転が時計 用りだとすれば、上部経路沿いの探知器までの距離は、下部経路沿いの距離に比 例して長くなる。スリットと探知器は、回転の間中、エネルギー源５０から探知 器にむかって移動するからである。従って、探知器は当該装置の回転により位相 のずれを探知できるのである。

この位相のずれを計算するには、量子力学を応用しなければならず、また物質波 を回転する座標内で伝達するものと考え、伝達中に起こるコリオリ効果と遠心性 ポテンシャルも考慮しなければならない。この計算は、ＷＫＢ近似値によって簡 略化できる。

もしＰを経路平面に直角なベクトルとすれば、Ａは閉鎖面積であり、（ラジアン ）は回転による二つの経路間の位相のずれとなり、Ｐ方向の回転率ベクトルΩ（ 毎秒のラジアン）構成は、次の式で表わされる。

ｈは、ブランク定数である。干渉計の回転に対する感度は、閉鎖面積周囲に複回 線を配置する事、閉鎖面積を増加する事、或は伝達粒子の質量ｍを増加する事な どにより高める事ができる。

こうして、この単純な干渉計を利用して、平面に直角な軸の周囲の回転率を測定 する事ができるのである。従って、各々がΩの別の構Ｍ分を感知する三つの干渉 計からなる器具の場合は、回転率ベクトルの三つの構成成分のすべてを時間の因 数を使用して測定する事ができる訳である。Ωを時間に対して積分すれば（連続 回転間の可換性の欠如により）、当該干渉計の時間依存性の位置づけができる。

伝達波が光である場合の干渉計では、その構成が上記のものと相似であっても、 上記の物質波を利用した干渉計に比べて、回転に対する感度が著しく劣る。方程 される。

光（或は他の電磁放射）を利用した干渉計の相似関係は、下の式で表われれる。

λは光の波長、Ｃは光の速度である。同面積では、感度の比率はｍλｃ／ｈであ る。例えば、ｍをＨｇ２０２原子の質量と等しくし、λを６３２８人つまりヘリ ウムネオンレーザ−と等しくすれば、感度の比率は、だいたい１０′１となる。

光を閉鎖面積中のいくつもの回線を通過させる事で、物質波によって得られるも のの数倍に値する光学干渉計面積を得る事は、方法としては簡単であるが、光学 干渉計を利用して、物質波干渉計の回転率に対する感度と同程度の感度を得るこ とは、非常に困難である。

３、加速の測定 次に、すべての構成が加速し及び／或は重力の影響下にあると想定する。もし干 渉計が加速の全くない座標上にあり、同面積の純重力場の影響を受けているとす れば、その中を伝達する原子は、そこに影響を及ぼす重力ポテンシャルを感知す る。このポテンシャルでは、各経路は互いにずらしであるため、スリットＳ１を 伝達する原子は、スリブ）Ｓ２を伝達する原子とは異なる重力ポテンシャルを感 じる。その結果、各経路はそれぞれ異なる位相のずれを感知するのである。

二つの経路間の位相のずれの総値は、量子物理学と経路沿いの適切は重力ポテン シャルを使って計算できる。ここでもＷＫＢ［数の利用で、計算を単純化できる 。この計算では、結果的に得られる位相のずれαの方向ｄに対する加速と重力ベ クトル、ａ十ｇの構成成分が下の式によってわかる。

ｄは、エネルギー源と探知器の線に直角な経路平面の単位ベクトル、Ｌはエネル ギー源からスリット、スリットから探知器に至る経路の長さである。ｙは、スリ ット間の空間距離の半分の値、そしてＥは粒子の運動エネルギーである。（計算 の単純化の為、四つの対角線上経路の長さは、すべて等しいものとする）この結 果、当該干渉計は、器具それ自体の実際の加速総数値と重力による同値の加速に よっておこる位相のずれを感知する訳である。もし、当該干渉計が回転しておら ず、また重力場（或はその影響を減じる事のできる既知の重力場）に位置しなけ れば、時間に対する最初の積分式（２）により、方向ｄに対する干渉計の速度構 成成分がめられ、二つめの積分式では、その方向の位置構成成分がめられる。

伝達波が光である相似の配置では、上記の物質波を利用した干渉計に比べ、加速 と重力に対する感度が著しく劣る。方程式（２）を物質波に検算して、その位相 のずれを回転率と面積に関して計算すると下の式になる。

光を利用した相似の干渉計では、その方程式が下記の様になる。

は光の波長でＣは光の速度である。同面積では、感度率は下の様になる。

ｖ ここでＶは原子の速度である。もしｍをＮａ２ｆｆ原子の質量と同じにすれば、 ■は５０　ｍ／ｓｅｃ　（ナトリウム原子を利用したレーザー冷却減速実験で容 易に得られる結果に相当する）となり、λはＨｅ−Ｎｅレーザーの波長に等しく 、感度率は約１．４・１０′７となる。一旦わかれた光の経路をくり返し重ね合 わせるのは簡単ではあが、その場合感度率があまりにも大きくなりすぎるので、 光学干渉計の感度を物質波干渉計の加速と重力に対する感度に近付ける事は、は ぼ不可能である。

積の中心に位置しない場合、位相のずれはＣ２に比例する遠心力による影響を受 ける。（この影響については、上記に述べた回転では暫時述べない事とした）回 転中心が干渉計から離れていれば、遠心力は単純な線型加速として概算できる。

これ以外の場合においては、第二次の位相のずれ（そしておそらくその他の影響 要素によるそれ以上の次元のずれ）がおこり、その分析はもっと複雑になる。（ しかし、この場合もずれの総計を出す事はできる）これ以上の次元の位相のずれ は、各々様々な力による加速と回転率の影響によって発生する。ここでは−次元 の分析のみを述べるが、この説明の簡素化は、当該発明の能力の有限性を代表す るものではない。

それぞれ１から６までの番号をつけた六つの干渉計からなる器具を想定し、それ と結合するｐとｄベクトル、質量、面積、次元及びエネルギーを相当指数で表わ す。干渉計１から６は、ｍｌからｍ６の質量の粒子Ｅ１からＥ、のエネルギーを 利用しているが、ｍｌはｍ、と、或はＥｌはＥ４とは異なる。同様の制約がｍ７ とＥ、に関してはｍ５とＥＳに、ｍ３とＥ、に関してｍ６とＥ６に関しては、６ ｍとＥ６に与えられる。次に当該器具の座標系において座標と指定する三つの単 位ベクトルを、それぞれｅ、、Ｃ９、ｅＩｌとする。また干渉計１から３までに ついては、三つのベクトルｄとベクトルｐの各々が、それぞれの軸に沿って存在 する様に配列する。干渉計４から６についても同様の指数計算を行う。−例とし て図２のｐ−ｐ−ｄ−ｄ−ｅ％ｐ−ｐ−ｄ−ｄ−ｅ、　ｐ−ｐ−ｄ−ｄ−ｅ　を 取り上げてみる。もちろんこれ以外にもいくらも計算方法は存在し、そのどれを とってもいい訳である５、直交でない単位ベクトルｅ、ｅ、及びＣ２を使用して の指数計算も、これらのベクトルが同一平面に並んでいない限り可能である。六 つの干渉計の位相のずれＴ、からＴ６は、下の数式によって表わされる。

Ｔ１−Ｃ１０，＋Ｄ＋（ａ＋ｇ）ｙ＋ｏ［Ω、（ａ＋ｇ）、、ｍ＋、Ｅ＋］＋ｓ ＋、（Ｅ＋、ｍｌ）。

７２−Ｃ２Ωｙ　＋　Ｄ　ａ　（ａ　４−　ｇ　）−＋　Ｏ［Ω、　（ａ＋ｇＬ 、　ｍａ、　Ｅ２］＋　３２．　（Ｅ２．　ｍｚ）。

７　ｓ　−Ｃ３Ω、＋Ｄａ（ａ＋ｇ）、＋−０［Ω、（ａ＋ｇ）ｘ、ｒｒ＋＋、 Ｅａ］＋Ｓｓ、（Ｅａ、ｍ３）、　（３）Ｔ　４−”　ＣａΩ−＋　Ｄａ　（ａ 　＋　ｇ　）ｙ　＋　Ｏ［Ω、（ａ”ｇ）ｙ、　ｍａ、　Ｅ４］＋　３４．　（ Ｅ４．　ｍＪ。

Ｔ　ｓ　＝　ＣｓΩｙ　＋　Ｄｓ　（ａ　＋　ｇ　）−＋　Ｏ［Ω、　（ａ＋ｇ ）　、、　ｒｎｓ、　Ｅｓｌ　＋　Ｓ　ｓ、　（Ｅｓ、　ｍ刀j。

Ｔ　ｓ−Ｃ６Ω、＋Ｉ）ｓ（ａ＋ｇ）、＋Ｏ［Ω、　（ａ＋ｇ）、、　ｍｙ、　 Ｅｓｌ　＋　Ｓｓ、　（Ｅｓ、　ｍｓ）。

Ｃ９、Ω、及びＣ１は、回転率（角速度）ベクトルの構成成分ｘ、ｙ、２であり 、（Ｃ４−ｇ）、（ａ＋ｇ）及び（ａ＋ｇ）は、加速及び重力ベクトル（ａ＋ｇ ）の構成成分ｘ、、ｙ、ｚである。係数ＣＩとり、は次の二つの数式によってめ られる。

因数Ｏ（Ω、（ａ＋ｇ）＋　、ｍａｔ　、Ｅｋ）は小規模の高次元数を、因数Ｓ 、（Ｅ、、ｍ＋）は、位相をおくらせる追加要素を表わす。この因数に対する遠 心力の影響は、二重経路回線の周囲の線積分によりめられる。

ここでＣ６は経路沿いの一地点で経路に平行の単位ベクトルを、ｒは回転の中心 から当該地点までのベクトルを、そしてｄｓは経路距離の微分である。

方程式（３）においても、測定された六つの位相のずれＴ１から１６に関して、 回転率ベクトルΩと加速及び重力ベクトル（ａ＋ｇ）の総計を同時に計算する事 ができる。非常な正確さを要求する応用では、遠心力と他の高次数の成員も含め る事もできる。その場合、直径ベクトル「は、回転の中心を決定する方程式を積 分し、その成員によってこの位置を正す異次積分法でめられる。ｒをめるもうひ とつの方法は、干渉計の組み合わせを物質波重力計（下記に示す）によって増加 させ、ｒを直接測定するものである。この方法によれば、当該干渉計の組み合わ せは、回転及び加速と重力を同時に、しかも個別に測定する事ができる。

５、原子ビームの不均衡の限定 上記の位相ずれ計算では、回転及び加速と重力の効果による経路の横断変位を無 視し、これらは、直線軌道とみなした。伝達する原子ビームに回転と重力（或は 加速による同等の影響）が加わる場合、ビームは直線軌道から白線軌道に偏向す る。従って、空間内で粒子が自由に伝達していれば、その経路は同じポテンシャ ル内で伝達する古典粒子の軌道になる。この様な軌道は、当該ポテンシャルによ って曲線軌道に変位し、放物線状の弧を描く。回転率及び加速と重力が増加すれ ば、曲線率も増加する。これらの値が小さいものであっても、曲線率は膨大なも のとなり、ビームが探知器まで到達しない場合もありうる。従って、たとえ小規 模の力学的範囲を得たい場合においても、慣性センサーを製作するにあたっては 、この白線化をなくす事が大切である。

この曲線化を大部分あるいは全体的になくす為に、粒子の軌道沿いに別のポテン シャルを応用する。つまりビームの直線軌道４保持する為には、偏向力を相殺す る別の力を加えなければならない訳である。前記の偏向力は回転及び重力と加速 の効果を相殺しなければならない。重力と加速による力は、重力と加速の起こす 総力の方向にポテンシャル・グラディエンドを応用する事で相殺できる。回転に よる力は、干渉計に対して定位置を保つギンパルシステムを使用する事で相殺で きる。干渉計システム内に、複数の原子運動が存在する場合においては、速度に 依存する力によって、回転の力を補償する事も可能である。該当システム内に存 在する様々な原子の運動がほぼ等しい場合は、それらの運動に直角な力を応用す る事で、だいたいの補償ができる。これらの原子運動を量子物理学的見地から見 れば、この様な補償力を加える事は、外部からポテンシャル・グラディエントを 与える事と同価値である。結果的に、薄いダイヤモンド型の干渉計経路の幾何学 と、無視できる範囲でのビーム運動、即ち干渉計の軸に直行する方向に均等に増 加するポテンシャルは、曲線化を強める事になる。

上記の条件を満足させるポテンシャル勾配は、限定された範囲でのみ得られるも ので、それは、原子の磁気運動に平行な構成勾配の磁場から構成される。この様 な磁場は、回転と加速によってビームが不均衡をおこした場合、狭い範囲での加 速で一回に決められた質量の関わる時には、ある程度不均衡をなくす事ができる 。しかし、不均衡が加速によってのみおこり、重力が補償される場合には、広範 囲のビーム加速での不均衡をなくす事が可能である。回転が存在しない場合（例 えばシステムがギンパルに登載されている）、磁力偏向力は粒子質量とは独立で ありながら、その加速と重力による力はその質量に比例する為、その様なポテン シャル・グラディエンドは、加速と重力による一定の質量での不均衡をなくす事 ができるのみである。

ポテンシャル適用により、干渉計内には別の位相のずれが発生ずる。しかし外的 に適用されるポテンシャルにより、慣性ポテンシャルが消去される場合は、位相 のずれも消去する。従って、外的に適用される磁場で、経路の屈曲をなくす様な 性質のものは、干渉計内で総合的な位相のずれを発生させる事はない。

直線軌道を保つポテンシャルを適用するフィードバックシステムは、干渉計の位 相のずれをゼロに等しくする性質のポテンシャルを適用する。同様に、干渉計の 位相のずれをゼロに等しくする為に必要な適用ポテンシャルの大きさは、そのシ ステムが計測しようとする回転と加速および重力の価に相当する。つまり、その 様なフィードバックシステムのエラー信号は、干渉計の出力信号を提供する訳で ある。

極性分子を使用するシステムでは、電子場勾配が同様の効果を達成する。必要勾 配を持つ磁場の幾何学は当該発明の望ましい具体例の中に示した。

しかし、同じ効果を達成できる別の幾何学とポテンシャルも存在する事が認めら れており、当該発明の範囲は、以下に示される幾何学やポテンシャルに限定され るものではない。

６、結晶表面の反射による回折 電子、原子、中性子等が、結晶面の反射により回折現象をおこす事は、古くから デビッドソンとガーマー（Ｇｅｒｍｅｒ）　、ニスターマン、フリッシュ（Ｆｒ ｉｓｃｈ）とスターンらの研究により知られており、これはブラッグ反射と呼ば れる。当該発明では、今までにない方法として、結晶面で中性原子のブラッグ反 射を応用する閉鎖回路の干渉計幾何学を用いた。慣性効果に敏感に反応する幾何 学の例は以下に示す。しかし、同様の効果を達成する別の幾何学も存在する為、 当該発明の範囲は、以下に示す幾何学の例に限定されるものではない。

上記の古典的実験では、ＬｉＦ　（またはその他の化学塩）等の自然発生した結 晶を用いているが、当該発明では、浄化シリコン等から作られた人造の大きな結 晶を使う事が望ましい。

当該発明とアルドシュラ−とフランツらの発明の大きな違いは、ひとつ以上の特 定の順序での回折を利用する事で、当該発明の結晶面ビーム反射板は、同時にビ ームスプリッタ−としても作用する事である。アルドシュラ−とフランツによっ て呈示された結晶面の利用方法では、単一角度での回折反射しか示さず、これは ビームスプリッタ−としては作用しない。

７、解像力による回折 図３は、図１と近似の干渉計の図式であり、スリットＳ１と８２の間の薄いシー トの代りに、適切ｔｌ形（例えば筒状）の伝導性のバリアー８を使用している。

通過する原子とバリアー内に発生する像の間の電子双極子に誘導される電子双極 の力は、原子をビームの再結合する領域に誘導する様な偏向力を発生させる。こ の様な力の存在（ファン・デル　ヴアール、ｖａｎ　ｄｅｒ　ｗａａｌの力に近 似）は、ラスキンとクツシュ（ｋｕｓｃｈ）らによって示された（Ｐｈｙｓ、　 Ｒｅｖ、　１７９．　ｐ、７１２．１９６９）。

その結果、スリブ）Ｓｌと８２の経路の原子ビームの偏向が回折のみによってお こる場合に比較して、さらに広い空間を８１と８２の間にとれる事がわかった。

さらに広い空間とは、即ちさらに大きい範囲の閉鎖面積と経路を可能にする為、 感性も高められる訳である。

極性分子の偏向（例えば永久電子双極運動率）は、それが伝導表面に近接してい れば得られるのは自明の理である。この場合、分子の永久電子双極と表面内の像 の間で反応がおきる。極性分子が伝達性のものである場合は、大きなビーム偏向 を得る為にこの反応を利用するなら、その配置は、先に示した双極に誘導される 双極反応と似たものである。

８、電磁場格子による回折 中性原子（及び分子）の回折格子は、原子物質の原子変位に共鳴する定在波電磁 場ビーム（レーザーのくぼみ等にできる）によって作る事ができる。原子ビーム を横断して通過するこの様な電磁場ビームは、最大磁場では、最小磁場よりもさ らに強く原子と反応する。この反応により、電磁場の経路に沿って、原子は空間 的に定期的に散逸（さもなくば、量子力学的位相が変位する）、その結果電磁場 ビームは、回折格子として作用する。この場合、リボン状の電磁場ビームが最適 である。

もし、原子の入射ビームが、定在波電磁場ビームと対角線状に衝突すれば、定在 波の移動波の分解の周波は、移動波に沿って原子の加速分解とドプラーのずれで 整合する。電磁場ビームと原子ビーム入射角度の違いによって、ドプラーのずれ は変わる。

ドプラーのずれが共鳴幅に比較して大きい場合は、限られた角度の範囲での原子 変位吸収の分光幅は、電磁波の分光幅と重なる。従って、限られた入射範囲の原 子のみが（例えば、自然の原子共鳴がレーザーの周波と重なるもの）レーザーと 一ムと反応する。この様な共鳴は、定在電磁波に直角の両側で、同角度で対象的 にふたつ発生する。その様な共鳴の角度はビームの加速によって決定される。

もし原子ビームの照準が、入射角度を限定するのであれば、格子は、加速選択の 役目も果たす事になる。もしふたつの定在波電磁ビームが小さな角度で同時に重 複発生すれば、同じ原子ビーム照準を通しての共鳴が、ふたつの異なる加速グル ープの下で発生する。同じ経路を通って伝達するふたつの加速グループは、回転 を加速及び重力から区別する為に、干渉計のセル内で使用する事ができる。

原子ビーム加速により、自然の共鳴幅がドプラーのずれと同じかそれより小さい 場合は、ドプラーの加速選択はおこらない。それでも、格子の自然の働きによる 加速選択はおこる。その様な場合、適切なスリットの位置を決める事により、格 子の伝達加速を分散させる事ができる。

定在波電磁ビームは、レーザービームを鏡に反射させて作る事ができる。また、 レーザーの共鳴のくぼみに自然発生する定在波を利用して、その様なビームを作 る事もひとつの方法である。

はないが、それが一般に認識される現代物理の法則に矛盾しない事が、当該発明 によって示される訳であるが、中性原子物質波に関する限り、固体物質上の複数 のスリットかほぼ同じ共鳴度の電磁定在波が、適切な格子を提供する（図１に示 されるふたつのスリットが最も単純な複数格子の例である）。格子は、中性原子 物質波干渉計で、物質波を前面で分散したり、変更したり、再結合させるのに使 われる。空間の周波数が小さい格子は、原子物質波を大きな角度に偏向させる。

その様な格子は、高い回折順序で利用する事により、さらに大きな偏向を発生さ せる事もできる。

その様な干渉計幾何学には、ワインバーブらのものと同様のものが適切である。

当該発明では、彼等の方法も全般的に考慮し、その上に手を加えて使用した。対 象及び非対象の幾何学も、８字型のもの（重力勾配計用）も使用した。中性原子 閉鎖回路干渉計の回折格子は、該当経路の幾何学に選ばれた対象属性によって、 同じ経路に沿った違った回折での異なる積分値の加速（及び／或は波長）を同時 に受け取れる様に、または異なる経路で、同じか異なる順序での異なった加速を 受け取れる様に配置されている。

ワインバーブらは、横方向には対象と非対象の両方の幾何学を示したが、縦刃が 利用されてきた。特に今まで作られた閉鎖回路物質波干渉計で、経路偏向の為に 回折を利用するものは、マートンらの電子干渉計やポンスとハートの中性子干渉 計も含めて、横方向に非対象で、縦方向には対象の幾何学のみを用いている。

さらにワインバーブの研究成果を利用したこれらの研究では、ゼロから一元の回 折を一番目と最後の格子に使用し、真ん中の格子には一元（ワインバーブらがそ うした様に）の回折を使っている。これまで作られてきた物質波干渉計の回折が ゼロ元と一元に限定されるのは、その様な電子及び中性子干渉計が、ブラッグの 回折を用いているからである。当該発明では、平面（二次元）格子を使用してい るので、上記の様な回折元の限定はおこらない。

中性原子物質波干渉計に適切な物質波経路と格子の配置は、図４から図４ｆに示 しＣある。これらの図式では、格子は固体物質上のスリットか定在電磁波からな っている。物質波は波源２から出され、スリット１０で照準を合わされた後、探 知器６で探知される。バッフル１２が加えられているのは、ここで格子の回折元 を選択する為である。図４ａから４ｄでは、最初の格子は１６で最後の格子は２ ０である。中心のふたつ（ここでは同じ格子の延長として示されているか、それ に限定されるものではない）は１８である。

図４８は、横方向に非対象で、縦方向に対象な格子の簡単な中性原子干渉の図式 である。格子１６と格子２０での回折が、このふたつの経路でゼロ元と一元で、 真ん中の１８で一元である場合、その幾何学は、ワインバーブら、マートンら、 モしてポンスとハートらのものと同じである。しかし、閉鎖面積が大きい中性原 子物質波の干渉計の場合には、格子１６と２０のふたつの経路での回折がゼロ元 か高元ｎで、格子１８での回折がｎの場合が、特に効果的である。

図４ｂは、縦横両方向に対象な格子の簡単な中性原子物質波干渉計の図式である 。最初の格子１６と最後の格子１８の回折元がプラスまたはマイナス−で、真ん 中の格子１８ではプラスまたはマイナスニならば、ワインバーブらによって呈示 された縦横方向に対象なものと同じケースになる。閉鎖面積が大きい中性原子物 質波干渉計にとって、特に望ましいケースは、最初の格子１６と最後の格子２０ での回折が高元のプラス／マイナスｎで、格子１８では２ｎになる場合に得であ る。図４ｄは、横方向に対象で縦方向に非対象な格子の簡単な中性原子物質波干 渉計の図式である。

図４ｅは、８字型経路で横方向に非対象な格子の簡単な中性原子物質波干渉計の 図式である。図４ｆは、８字型経路で縦方向に対象な格子の簡単な中性原子物質 波干渉計の図式である。図４ｅと図４ｆの配置は、重力勾配の測定に役立つもの である。

格子の組み合わせによってできる中性原子物質波干渉計の色（波長の違いによる ）の属性には注目すべきものがある。横方向に対象な場合に格子は、波長とは独 立して経路が重なる領域に自然に照準を合わせる作用をする。入力原子ビームが 広領域の波長を含む場合に、この照準作用は、高いスルーブツト・フラックスを 提供する為に効果的である。

横方向に非対象な格子の場合は、入力ビームの中から波長の領域を狭い範囲で選 択する様な作用を発揮する。

図４ａから図４ｆで示される幾何学は、物質波が通過伝達するスリット（バッフ ル）のある固体シートの数を減らす事で簡略化できる。例えば、図４ｂでは、オ ーブン２とコリメーター１０の左側シートの照準スリット１０を通過したビーム は、探知器６に到達するまでにさらに６つのシートのスリット、即ちコリメータ ー１０の右側のシート、格子シート６、コリメーター１２の左側のシート、格子 シート１８、格子シート２０そしてコリメーター１２の右側のシートを通過しな ければならない。各格子に隣接するスリットを持つ照準シートは、それに関わる 隣接する格子の照度及び／或は作用するスリットの数を限定するのに効果がある 。しかし、これと同じ効果が、格子とそれに関わるコリメーターシートを単一の 平面シート上で組み合わせる事によっても得られる。

図１１ａとｂのスリット配列は、上記の理由で組み合わせられた隣接シートの例 である。例えば図４ｂでは、コリメーター１０の右側のシートは、格子１６のシ ートと組み合わせて図１１ａの配置と同じシートにする事ができるし、コリメー ター１２の左側のシートは、格子１８のシートと組み合わせて図１１ｂと同じ配 置にする事ができる。格子２０のシートは、再びコリメーター１２の右側のシー トと組み合わせて図１１ａと同じ配置のものを作る事ができる。その様にすれば 、上記の大枚のシートは３枚に減らす事が可能である。図４ａから４ｆの配置に ついても同じ様な組み合わせ（及び／或は入れ換え）が可能である。

図４ａから４ｆの幾何学配列は、フレスネルによって発見された後、一般的に光 やその他の電磁放射に関わる物理光学でよく応用される波伝達の法則を採用して 、スリットの長方向に平行な向きに照準を提供する事でさらに効果的にする事が できる。当該発明では、この数学的法則を固体シート上のスリットを通過する中 性原子の伝達という、光学でもあまり一般化されていない方面で応用している。

照準を提供できるスリット配置の例は、図１１ｃに示される。

図Ｎｃの口径配列は図１１ｃに手を加えたもので、図１１ｂと図１１ｃの両方に 共通なスリットグループ２７０は、端から端まで折重ねて、上向きに位置を変え 、各々のグループのスリットの長さは、そのひとつ内側のものより短くしである 。この折重ねによってみっつのスリットグループ２７２．２７３、及び２７４が できる。同様に下向きに折重ねれば、同じ様なグループのセット２７９ができる 。同様にして、スリットグループ２７１の折重ねは、スリットグループ２７８の 反復を生み出す訳である。

この様な折重ねに関係する配置変えにより、波がある格子スリット地点から次の 格子スリットの地点通過までの伝達経路の長さを、隣接するスリット或はスリッ トグループを通るふたつの点を結ぶ経路上のデブログリー波長の積分数によって さらにのばす事ができる。この様な配置によれば、外部のグループ或は外部スリ ットからの経路は、他の経路と位相内で結合する。位相内で経路が結合すれば、 さらに効果的なスルーブツトを生み出す照準効果を提供できる。このプロセスは 、格子による物質波の回折で発生させるものではあるが、勾配を持った空間は干 渉計の有限幾何学の調整を可能にする（完全に平面な空間は無限に長い装置の場 合にのみ有効である）。

照準効果を高める事、及び上に述べた様なシート数の減少は、図１１ａと図１１ Ｃのスリット配置を図４ｂの幾何学配置に調整して利用すれば、同時に得る事が できる。この調整は、上に述べた図１１のａとｂを利用してバッフルシートの数 を減少させた場合と同じである。先にも述べた様に、コリメーター１０の右側の シートは、格子１６のシートと組み合わせて図１１ａのスリット配置２６９を作 りだし、格子２０のシートは、コリメーター１２の右側のシートと組み合わせて 、図１１ａの配置を作りだす。図４ａの中心に位置するふたつの格子の配置を利 用する代りに、コリメーター１２の左側のシートと格子１８のシートは、図１１ ｃの単一シートスリットの配置に置き換えである。その結果、粒子のスルーブツ トは増加する。

図１１のａとｂの長方形のスリット配置をさらに効果的にすれば、平行する軸を 持つふたつの直角に向けられた干渉計をひとつの干渉計にする事も可能になる。

図１１のｄとｅは、固体物質シート上に作られた同心の臘スリットからなってい る。図１ｉｄの環状スリブ）２８０は、一番外側の輪から中心の輪まで、だいた い等間隔にあけられている。しかし、中心部の２８３は固定している。図１１ｄ と図１ｉｅの放射状軸２８１は、内側の固定輪を支える構造になっている。逆に シート平面上に位置しない部分の構造は、格子の内側部分を支える作用をする。

軸対象の干渉計は、図１１ａと図１１ｃのスリット配置を図４ｂの幾何学に調整 して利用すれば作る事ができる。この調整は、先に述べたバッフルシートの数を 減らす為に行った調整と同じものである。コリメーターＩＯの右側のシートは、 格子１６のシートと組み合わせらね、図１１ｄの単一スリット配置に置き換えら れている。格子２０のシートは、コリメーター１２の右側のシートと組み合わせ られ、図１１ｄの配置を作り出す様にされている。中心のふたつの格子には、コ リメーター１２の左側のシートと格子１８のシートが図１ｉｅの単一スリットの 配置に置き換えられている。この様な置き換えをすれば、上に述べた様な軸対象 の干渉計の軸を含む平面は、それがどれであっても図４ｂの二次元スリット配置 幾何学と同じものになる。つまり、この平面に遮断される二次元幾何学では、一 番目と三番目のシートは、ひとつのスリットセットとからなり、中心のシートは 広い間隔をおいたスリットのセットふたつからなる。

こうして作り出される軸対象の干渉計幾何学の利点は、慣性効果が最後の格子（ 及び／或は探知器）上で、縦方向（図４ｂに示される平面の様に）と図式の平面 に直角の両方向で干渉パターンを移す事ができる点にある。同様の格子幾何学の 配置変えが、図４ｄと図４ｆでも可能である。図１２ｂは、図４ｆの幾何学をそ の様に配置変えして利用したものを示す。

当該発明者の計算（フレスネルの数学を使用した）によれば、この軸対象で図４ ｂの干渉計を調整したシートの組み合わせでは、次の結果が得られる。この計算 には、毎秒１０メートルの加速の中性カリウム原子を用い、各格子間の距離は、 Ｒ＝１メートルにしである。原子のデブログリー波長は、約λ＝１０オングスト ロームである。Ｒ，（物質波の最初のフレスネルゾーンの半径）は、原子のデブ ログリー波長、λ及びはじめのふたつの格子平面Ｒの間の縦方向の空間の二乗に 等しい。Ｌ記のパラメーターは、Ｒ，−３２ミクロンである。

一番目の格子は、図１ｉｄの配置になっている。これに望ましい外側の半径とＲ ，よりやや小さめの価である。この格子の環状スリットの数はいくつでもよく（ ひとつであってもよい）、中心点は開放していても閉鎖していてもよい。当該発 明の例では、すべてのスリットは空間Ｒ，（間隔）距離が等しくしかも同じ厚み を持っているが、別の配置ではスリットの厚みを変えた方がよい場合も考えられ る。最初の格子は進入してくる平行物質波ビームを高密度の空洞共通円錐状ビー ムの東に変え、この変化したビームが二番目の格子平面と重なる地点に高密度の 環状ビームを反射する。さらに、最初の格子から反射され、二番目の格子の中心 閉鎖点２８３に遮断される中心ビーム（必ずしも空洞とは限らない）もある。

ビームＮの二番目の格子での円錐状ビーム半径はＲ，−Ｒ−λ／Ｒ，である。最 初の円錐状ビームが最も密度が高い。Ｒ５−２２ミクロンでは、最初の空洞ビー ムの半径は、Ｒ，、−４８０ミクロン（約′Ａｍｍ）である。空洞ビームの半径 面での厚さは、一番目の格子の外部半径に反比例する。もしその場合の半径がＲ ｐ元だとすれば、空洞ビーム半径の厚さもやはりＲ，である。

二番目の格子は図１ｉｅの配置をとる。この場合望ましい配置は、スリット２８ ２を一番目の格子によって発生したくさらに密度の高い）ビームの輪の半径まで 延ばす事である。もし二番目の格子のスリット空間が一番目のものと同じならば 、二番目の格子は空洞ビームを三番目の格子を中心とした同心の高密度リングに 変化させて照準を合わせる。三番目の格子は、図１ｉｄの配置である。この格子 は干渉マスクとして作用する。

上に述べた干渉言１配置の共通点は、それらがすべて一定の間隔をおいて配列さ れたシートからなり、各シート上には少なくともひとつは中性粒子とそれに関わ る物質波が通過できるアパーチャがある事である。物質波干渉効果は、伝達経路 がコーナー付近で屈折する傾向にある時に、特に顕著になる。この屈折はふたつ またはそれ以上の経路が重なって干渉をおこす時に発生する。一般にその様な干 渉現象をおこすシートＴパーチャによくみられる特徴は、そのシートの幾何学平 面上でしかもそのシートのアパーチャ上にあるふたつの点の間にひかれた時、シ ートの閉鎖部分を通過する直線セグメントが、想像上少なくともひとつはあると 言う場合に発生ずるものである。同一シート上にアパーチャが複数ある場合が、 この状態を満足させるものだが、アパーチャがひとつだけの場合でも、環状の様 に、それが外に向かってすべての面で凸状を示してさえいなければ、上記の条件 を満足できる。

１０、差動位相変位 図１の代用となる配置は図５に示される。波源２、スリブ）ＳＯｌＳｌ、Ｓ２は 前と同様の作用をする。物質波経路Ｐ２のひとつに、調節可能な差動位相変位器 ３０を配置している。干渉マスク２８は、探知器６の前面に備えつけである。

探知器の大きさは、干渉マスクの端から端までを覆う程度である。最大及び最小 干渉により、干渉マスクを横切る横断定在物質波が発生する。干渉マスクは、横 断定在物質波の空間間隔に等しい間隔のスリブＩＩ）１−Ｄｎよりなり、異なる 干渉の最大値が、外部から挿入される位相の遅れによって与えられる特定の価に 同時に反応する様に配置されている。基本的には、先に述べた様な干渉計幾何学 上に配置された最後の格子が、その様なマスクの役目を果たす。

挿入される差動位相の遅れが異なるので、その結果探知されるフラックスにもそ れに相当する正弦波のバリエーションがでる。この正弦波のバリエーション（遅 れの作用としての）の相殺位相は、回転と加速及び重力による干渉計の位相のず れの価である。このバリエーション（遅れの作用としての）の周波は、原子ビー ム効果エネルギーと干渉計セル面積に関連し、先に述べた係数即ちＣＩとＤ＋を 決定するのに必要な価である。もし一種類以上波或はエネルギーが同時にセルを 通過した場合には、各波の遅れの作用としてのバリエーションの位相と周波は、 探知器の電流のバリエーションのフォーリエ（Ｐｏｕｒ　１ｅｒ）分析によって められる。

実際問題として、各経路に関連する調節可能な位相の遅れを挿入するには、様々 な方法が考えられる。先に述べたビームの不均衡を限定する器具もその様な作用 をするものである。差動位相シフターには、また別の作用もある。例えば、挿入 された位相が０度から９０度の角度で迅速に変位し、干渉計位相の変化がこの変 位と同期に観察されている場合には、ふたつのチャンネル（０度と９０度）を持 つ干渉計ができる訳である。回転率及び／或は加速と重力の値が変化すれば、干 渉計位相の総合値も変化する。したがってふたつのチャンネルを観察すれば、こ の変化の性質（正か負か）を決定する事ができる。

位相を遅らす事のできる調節可能な器具を登載したシステムのもうひとつの使用 方法として、位相の遅れをいくつもの半径の中を通過させて、その遅れの作用と しての探知器の反応を観察する事があげられる。もし回転率及び／或は加速と重 力値の変化の為に、位相のずれの変化に対して遅れの変化率が速い場合には、こ のシステムによって位相のずれの性質（正か負か）とその程度を測る事ができる 。さらに挿入された位相の遅れがビームエネルギーによるものの場合は、そのエ ネルギーの変化も観察できる。そして干渉計の効果面積がこの効果エネルギーに 依存する場合（電磁定在波格子が使用された様な場合）には、効果閉鎖面積も同 様にして知る事ができる。

回折要素を横方向に移動させる事のできる装置も差動位相シフターとして作用す るが、干渉マスクを移動させる事もこの範喝に含まれる。物質波偏向にスリット を持つ格子が使用される場合には、圧電気要素の様な電気的装置により、これを 干渉計の軸に直角方向に移動させる事ができる。定在波電磁格子が使用される場 合には、これらの位置は電気光学的方法により移動させればよい。こういった形 の位相シフターは、先に述べた磁力を利用したものに比較して、回転率や加速率 の急激な変化に迅速に反応できる。磁力を利用したものは、粒子が干渉計を通過 するまで反応できないからである。

１１、干渉拡大器 先に述べた様に、図５の干渉マスク２８は、物質波が重なる領域で物質波干渉の 横断空間に等しいスリット間隔を持つ様に配置されており、ここでは、干渉の最 大値と最小値が横断定在物質波を発生させる。また別の方法として、スリット間 隔が横断定在物質波の間隔にほぼ等しいが微妙に異なる干渉マスク配置が考えら れる。この場合探知器６は、図１の探知スクリーン４の様に、探知器に置き換え られる。そして間隔の差は、探知スクリーンを通過する波の密度にゆっくりした 横断空間のバリエーションを発生させる（例えばモールＭｏ１ｒｅのパターン） 。

その結果図１の配置に示される探知スクリーン４よりもっと広い間隔で配置され た探知器スクリーンでも観察可能な程に拡大された横断干渉パターンが発生する のである。また干渉マスクを定在波のスリット間隔と等間隔に傾ける事で、スリ ット間隔に微妙な変化を与える事も可能である。

１２、電磁力フリンジ探知器 先に述べた物質波格子干渉計の最後の格子は、電磁格子が使用される場合には、 干渉マスクとして作用する他に、探知システムの重要部分としての作用も果たす 事ができる。電磁定在波の最大値での原子分散に加えて、電磁波の逆数共鳴の分 散もおこるからである。この分散放射は、電磁波探知スクリーンに投影させる事 ができる。例えば、分散した電磁波が光学的波長を持つ場合、レンズを使用して ＣＣＤ路やヒジコン管の様な探知器に像を投影する事ができる。さらに探知器の 出力信号によって干渉計の位相のずれを測定する事もできる。

この他、電磁波の密度と波長および伝達する原子の構造によっては、電磁波と原 子の相互反応によって、イオンや電子等の粒子が発生する事もある。こうして発 生する粒子の空間配分を投影及び測定するのに適切な器具は、同時に干渉計の位 相のずれを測定するのにも効果的である。

１３、重力勾配の測定 重力勾配（及び／或は回転運動が存在する場合には、回転の中心地）は、単純に 干渉計をふたつ作製し、それらを別々に配置するという先に述べた様な装置によ って測定する事ができる。しかし、これと同じ見地に立って、さらに単純でしか も正確なシステムを作製する事もまた可能である。

ふたつの経路がふたつのループ（８字型）構造に沿っている様な物質波干渉計が 図４０と図４ｆに示されている。ふたつの経路は、六つつの地点Ｇ１から６６で 回折格子によって偏向される。Ｇ１での偏向は、波の最初の分化を作りだす。

Ｇ２から６５での偏向は、経路の方向を変える作用をし、Ｇ６での偏向により、 波が重なる地点で分化した波は再び結合する。これらの経路は、直線セグメント から成り、ふたつの８字型のループ面積は、等しくなる様に設計されている。

ふたつのループの周りの回路は、逆方向に向いているので、物質波が巡る総面積 はゼロに等しい。その結果干渉計は、回転に敏感に反応せず、遠心加速は無視し てもさしつかえない。もし各ループに影響する重力場の力が同一でないならば、 重力によってこのふたつのループにできる位相のずれは、互いに相殺しあう事が できない。したがって、重力場の影響力に比例する位相のずれが起きる。重力勾 配が存在する場合は、この様なケースがおこり、ふたつのループにそれぞれ影響 している重力場の力の差は、勾配にループの効果空間をかけあわせたものである 。

この為、８字型幾何学配置の中性原子物質波干渉計によって、重力勾配の測定が できる訳である。

遠心力は、勾配のある重力場と同じ働きをし、しかもこの配置では干渉計の効果 面積がゼロである為にコリオリの力も位相のずれをおこさないので、この配置で は、遠心力の大きさも測定する事ができる。効果面積がゼロの干渉計は、同時に また回転率も測定できる為、回転の半径ベクトルは、その様な装置を組み合わせ る事によって知る事ができる。

三つ以上のループを持つ干渉計では、重力場の二次導関数等をひきだす事ができ る。

１４６　集束の為の格子の使用 物質波干渉計のビームスプリッタ−として、固体シート上の複数のスリットから なる格子を使用する事を提案するのは、当該発明が初めてである。その様な格子 は、例えば光や極超実短波を集束するフレネルゾーン平面格子として物理光学面 ではすでに使用されているが、同様にこの格子を集束の為の要素として当該発明 では応用する。当該発明で使用される格子は、同じく当該発明に使用される加速 アダプターの分散した出力を集束させるレンズとして作用し、干渉計にさらに平 行に近い入力ビームを提供する事で、原子加速ベクトルの分散を少なくする様に 配置できる。つまり、この格子は加速アダプターとしても作用する訳である。

この様な集束要素は図１１ｆと図ＩＬｇに示される。先にのべた図１１ｃの場合 と同様、これらも被伝達に関しては、フレスネルの数学原理を応用しなければな らない。図１１ｆは、環状リング構造の格子を示す。図１１ｇは、ビームの非点 収差を矯正（或は作り出す）のに役立つ長円リング形のスリット２８５を持つ非 点収差集束格子を示す。図１１ｄの環状スリット２８０とちがい、図１１ｆのス リット２８４には、適切な勾配を持った空間と幅を与えである。ある焦点面の一 点の環状アパーチャからそれに続く焦点面の一点のアパーチャへぬける伝達経路 は、隣接するリング状のスリットをぬける同じふたつの点の間の経路より長いド ブログリーの波長の積分数にほぼ相当する。

半径軸２８１　（或は必ずしも格子平面上にない他の構造）は、図１１の「とｇ の環状リングを補助する機械的役目を果たす。連続する焦点面が無限に移動し、 その前の平面が波源の虚焦点にある時、分散するビームから平行とみなしてもよ い程度の出力ビームが発生する。

１５、重力勾配を持つ質量の断層Ｘ線写真装置断層Ｘ線写真装置とは、物体の内 部体積を測定する場合に、実際にはその物体から遠距離におかれた装置を使用し て測定する方法である。一般になじみのあるものとしては、Ｘ線医学に画期的な 変化をもたらしたＣＡＴスキャンがそうである。この装置を使用すれば、患者の 身体にＸ線ビームを連続的に通過させて体内の三次元構造を調査し、コンピュー タがそれを望ましい形の三次元像に組み立てるのである。

断層Ｘ線写真は、医学の領域やＸ線通過測定力のみに限られるものではない。

当該発明は、この断層Ｘ線写真の新しい使用方法も示すものである。当該発明に よる装置では、すべての物体間で引き合う微小な重力を探知し、これを同じく当 該発明による重力観測計と加速計とともに利用する事で、直接には測定困難な体 積の質量分布を測るものである。重力観測計（或は加速計）を測定しようとする 物体付近に配置し、その物体の重力勾配（或は磁場）を測定すれば、その物体の 質量に対する重力観測計の反応を見れば、それを数学的に置き換える事でその物 体の質量分布を調べる事ができる。したがって当該発明を応用すれば、直接的な 測定が困難な物体（たとえば輸送コンテナ等の内容物）の調査が可能である。

直接的な測定が困難でありながら、調査を必要とする物体の中でも重要なものが 地球である。当該発明による重力観測計を登載した中性原子干渉計は、船、潜水 艦或はトラック等の水陸路輸送、航空機、宇宙船、地球軌道上の人工衛星等で輸 送し、地球地殻の質量分布を調査できるばかりでなく接近する他の車や宇宙船も 感知する事ができる。動観測計の動きは、異なった位置での重力観測計の連続測 定を可能にし、それによって断層Ｘ線写真では不可能だった調査も可能になる。

もし当該干渉計の輸送車または船舶の振動が問題になる場合には、加速計ではな く重力観測計が干渉計と輸送車の振動の差を感知する。当該装置に適切に設計さ れたサスペンション・システムを装備すれば、それによって干渉計と輸送車の振 動差をめる事ができるのである。

この様に断層Ｘ線写真装置ではめられない測定値の問題を解決する方法の一部と して、当該発明の重力観測計を石油や鉱物等の地下自然資源を探索する為に掘削 した地下坑に設置する事が考えられる。図１２ａとｂは、そうした使用方法下の ガスの塊等について知る事ができる。これにより作製は簡単だが、使用がやや複 雑なものに重力観測計をひとつだけ登載した干渉計がある。これは軸に沿って地 下坑内で回転させる事で方位量子等をめるものである。図１２ｂに示される装置 では、図１２ａの直角に配置されたふたつの干渉計を軸対象格子を使用して、軸 対象なひとつの干渉計にしたものである。この装置では、地下坑内で装置を様々 な位置に移動させる事で、勾配測定をする。地下坑内での干渉計の作用の一部と してとらえられる勾配信号を分析すれば、当該地下坑付近の密度分布が調査でき るのである。

１６、中性原子干渉計を使用した電流測定磁場及び／或はその勾配はその磁場と 反応する中性粒子の磁力運動を通して、を与える。この影響は、それを当該発明 による様々装置で探知し、それによって回折位相シフターを作製する事ができる 。またこれと同じ過程を逆利用し、干渉計を観察される位相のずれから磁場を発 生させる電流を推定する事も可能である。

特に電流が干渉計の差分面積を通過する場合には、当該発明の装置は、非常に敏 感な電流計として効果を発揮する。

Ｂ、理想的な具体例 中性原子及び／或は分子物質波干渉計を使用した発明の具体例は、いくつも考え られる。それらの例は、回転、加速と重力、及び／或は重力勾配を感知するのに 利用できる。ここでは図面化にふされしい三つの基本配置とその応用が示されて おり、これらは当該発明の構成要素を数多く利用したものである。構成要素の入 れ換え及び／或は代用で、図に示された以外の場合を想定するには、また別の理 想的具体例を示さなければならない。これ以外に、さらに当該発明の構成要素の 一部或はいくつかを同時に利用した要素、別種の装置、及び／或は既成のセンサ ーを加える事も可能な事が認められている。物質波干渉計の極度な感性を考慮　 ′すれば、既成のセンサーの利用は、当該発明の例えば感性誘導や飛行システム 等における力学的範囲を拡張する為には適切と思われる。各具体例には、単一の 干渉計しか示されていないが、この様な干渉計を複数利用する例が必要になる当 該発明の応用方法もある。

ここに示したものは、現段階で理想的と考えられる当該発明の具体例であるが、 当該発明の範囲を出ない限りにおいて、変更、代用、改造等が可能な事は言うま でもない。

物質波干渉計慣性センサーの具体例に必要な構成要素は、以下の通りである。

（Ｂ）照準調節をした原子ビーム源 （Ｃ）与えられた加速間隔内でフラックスを極度に減少させる事なくビーム原子 の速度をおとす事のできる加速アダプター（ロ）共伝達偏向器 （Ｅ）原子ビーム偏光アダプター ディバイダー、経路方向転換器、そして位相感知ビーム再結合器或は重複領域と してそれぞれ配置されているもの。

（Ｇ）伝達経路が連続的に各独立平面（及び／或はビームディバイダー）を閉じ 、その様な閉鎖面積が入口コリメーター（及び／或はビームディバイダー）及び 位相を感知できるビーム再結合器、或は重複領域で、お互いに重複する事なく勧 勾配を測定する装置で、上記（Ｆ）に代われる１）の。

（Ｈ）ひとつ或はそれ以上の探知器 （１）遅速な原子ビームの自由落下を限定或は安定させる装置（ビーム差限定器 ）Ｕ）差動位相シフター （Ｋ）原子／分子ビーム伝達経路をすべて閉鎖できる高真空システム（Ｌ）サー ボ抑制ギンパル （ｌｌｌ）上記装置の各々に関連するモニター（Ｎ）必要とされる応用の結果を 分析する為のデータプロセス用ハード及びソフトウェアと適切な電気回路 求められるシステムの感性、正確性、経費或は複雑さ等により、これらの構成要 素は自由に選択してよい。

１、原子及び分子種の選択 方程式（１）と（２）から、干渉計の回転と加速及び重力に対する感性は、粒子 の質量と動力エネルギーの作用によるものである事がわかる。従って低エネルギ ー、高質量原子及び／或は分子に関係する物質波を使用すれば、高い感性が得ら れる訳であるさらに当該発明の力学的領域を拡張するには、同時に何種類もの原 子を使用すればよい。他の装置構成部分の選択（例えば格子として電磁波を使用 したり、加速アダプターとしてレーザー冷却や減速に使用する）によっては、接 地状態で電磁共鳴の変化を発生する様なエネルギーレベルを持つ原子や分子種を 選択するとよい。さらに電磁放射は、レーザー等の様に、現状で使用可能な電磁 放射の範囲内で、できる限り短くする（これは、有限面積を最大にする為、細か い格子を定期的に通過させる必要があるからである）。

セリウム、ルビジウム、タリウム、水銀及びソジウム原子、Ｃ９２、ＣｓＲｂそ して１７分子は、当発明に適切な分子選択である。特に、水銀は原子量が重＜　 ＜Ａ＝　１９８−２０４）同時に波長共鳴移行が短い（２５３７及び１８５０人 ）ので、適切な原子といえるが、この波長のレーザーは、入手が困難であるか高 価なのが難点である。その意味では、原子ソジウムとルビジウムのレーザー冷却 は、すでに利用されているという利点がある。物質波経路の偏向、分化及び再結 合に、クリスタル表面がブラッグ反射モードで使用される場合は、表面への吸着 を防ぐ為、クリプトンやゼノン等を選択するとよい。

２、照準調節された原子ビーム源 原子ビーム源は、選択された原子の種類によって異なる。上記の例で選択したも のに適切なビーム源は、一般に原子ビーム装置に使用されている噴散オーブンで ある。図６ａと図６ｂでは、原子種１を含む噴散オーブン３が、照準調節された スリット５と１１の後部に示されており、図７ａでは、スリット５と７１の後部 に、図８ａではスリット５と１６３の後部に示されている。これらの結合作用に より、照準調節された原子（或は分子ビーム）が発生する。図１．３．４ａから ４ｆ、及び図５では、ビーム源２と照準調節されたスリット１０が同様の作用を する。

この様なオーブンは、タンタルやモリブデン等の耐熱性金属で作り、セラミック 製のスリーブでオーブンから絶縁された状態で埋め込まれたワイヤーコイルで熱 処理して作る事ができる。この様な装置に適切な原子と分子ビームの方法は、ラ ムジーによって提唱されている（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ　ＢｅａＩＩｌｓ、　０ｘ ｆｏｒｄ、　Ｌｏｎｄｏｎ、　１９６９）。

ビーム源と照準調節されたスリットによって発生するビームは、照準がよく合わ せられたものになるはずである。集束効果を増強し、結果的に得られる加速分布 を狭くするには、イングリッシュとゾーン（Ｍｅｔｈｏｄｓ　ｏｆ　Ｅｘｐｅｒ ｉｍｅｎｔａｌ　Ｐｈｙｓｉｃｓ。

νｏ１．３．２ｎｄ　ｅｄｉｔｉｏｎ、　Ｄ、　Ｗｉｌｌｉａｍｓ　ｅｄ、　Ａ ｃａｄｅａ＋ｉｃ　Ｐｒｅｓｓ、　Ｎｅｗ　Ｙｏｒｋ、　１X７２）の提 唱した超音波ジェット型のビーム源やアルゴン等の期待をジェットを通して発射 するものも利用可能である。

スリット及び／或はアパーチャに熱を加えれば、濃縮した粒子が堆積してつまる のを防止できる。図６ａと図６ｂのスリット１７や１９と鏡１５図７ａのスリッ ト７１と８１、鏡１５とレンズ１０５、図８ａ、図８ｂのクリスタル１６７．１ ６９．１７９．１８１．１８３及び１８５とスリット１６３．１９５．１９７等 の下降ビームを決定する要素は、熱処理をおこなった方がよい。逆に液体窒素を 使用してこれらの要素を冷却すれば、吸収されたビームがこれらの構成要素に再 度反射するのを防止できる。

３、　ビーム加速アダプター はぼ単一エネルギーで、さらに重要な事には遅速な原子ビームを発生させる方法 が最近示された。分子を使用した場合も同様の方法で、ビームの速度をおとし、 冷却する事ができる。感性を高めるには、加速が遅い方がよいからである。何故 速度の遅いビームが望ましいかと言うと、原子／分子種のドブログリー波長は、 その運動と反比例するからである。また別の理由で、長いドブログリー波長が望 まれる事もある。短い波長で測定可能な干渉率を得るには、非常に小さなスリッ トで機械的にしっかりした干渉計幾何学が必要だが、波長が長ければ、もっと簡 素化した装置でよい結果が得られる。さらに、ビームの方向変更に回折を使用し た場合には、波長が短ければそれだけ構成部分として取り入れる事のできる干渉 計の閉鎖面積が広がり、回転と加速及び重力に対する感度も高くなる。

図６３と図６ｂの具体例は、アートマーらのパルス技術を応用したものである。

ここでは、加速アダプターは、それぞれ広がりの狭い加速を２種類発生させる様 に配置されている。加速幅の狭さは、フリンジの可視性（フリンジコントラスト ）を高めるのに望ましいからである。この２種類の加速は、一種ずつ非常に短い 間隔で交互に発生させている。ここで使用するものは、パルス加速でも連続加速 技術でもよいが、図６ａと図６ｂの配置には、パルス技術を採用した。それは、 ビームの迅速な加速変化が、交替する２種類のパルスのレーザーパルス特性を電 子光学的に調節する事で簡単に得られるからである。

図６ａと図６ｂでは、リボン状のレーザービーム１３が鏡１５によって反射し、 干渉計の入口スリット１５を通過した後、領域７のオーブン３から出る原子ビー ムき反応する。原子ビームの速度はふとさねへ冷却される。レーザービームはパ ルス化されへその波長は各パルス間で変化し、原子グループを冷却減速する。交 互に変化するパルスは、それぞれ異なる密度及び／或は継続時間を持つ。これに よって、減速した原子ビームパルスがスリブ）１１を通過する際の加速度に変化 を持たせる事ができる。

図６ａと図６ｂの配置に代わるものとしては、加速アダプターとビーム源にふた つの異なる質量を発生させる方法も考えられる。その為には、オーブン３に二種 類の物質を入れなければならない。それにより各種に対応する二種類の波長によ るパルスの間で、レーザービームが交互に発生する。

図７ａの配置では、これに関係する干渉計セル自体が、加速アダプターよりさら に廉しい加速（及びドブログリー波長の物質波）選択をする。それは、電磁回折 格子８７．８９．９１．９３．９７．９９と１０１を作りだす為の定在波レーザ ービーム１２３を使用する事で得られる結果である。同様に、図８ａと８ｂの配 置もクリスタル１６７．１６９．１７９．１８１．１８３及び１８５の平面のブ ラッグ反射により、それ自身の加速選択を行う。これらの具体例では、スルーブ ツトの値を最大にする為、干渉計セルの入力加速分布のピークがセルによって選 択される加速分布に合わせられる。

図７ａと図８ａの配置の加速アダプターは、プロトンらの連続技術を採用したも のである。冷却と速度の遅延は、原子に影響するレーザービーム１２５からの放 射圧力によっておこる。図７は、このレーザービームが鏡１５によって反射し、 中央スリット８１とスリット７１を順次通過する過程を示す。図８ａでは、レー ザービームは、クリスタル１７９の穴を通過し、スリット１６３を通る。どちら の図においても、ビームはその後錐状のソレノイド１１５を通過し、その際にオ ーブン３とスリット５によって発生する原子ビームと反応する。原子は、ソレノ イド１１５を伝達する際に、レーザービーム１２５からの放射圧力で減速し冷却 される。加速（そして相当値のドツプラーシフト）が減速した原子は、ソレノイ ド１１５の漸減の相当分だけ増加した磁場の領域に進む。その結果増加するジ− マンエネルギーシフトは、原子ビームの共鳴とそのレーザービームとの反応を保 持する役目を果たす。

図１２のａとｂで使用されるレーザー冷却と減速要素は、様々な異る／及び／或 は非点収差加速分布を生み出す。はとんどの場合、干渉計配置には平行入力ビー ム分布の場合が最も効果的である。図１２ａの多様は加速分布と非点収差を正す には、焦点格子２６５を使用すればよい。この場合のスリット配置は、図１１ｇ に示されたものと似ている。図１２ｂの具体例では、格子３６５が同様の役目を 果たす。後者の具体例では、ビーム源の非点収差は、極小さなものである為、焦 点格子として図１１ｆに示されたものと近似のスリット配置を使用する。

４、共伝達偏向器 放射圧力による加速アダプターには、共軸方向（少なくともおおよそは）に伝達 するレーザービームが必要である。図５ａ、ｂ、図７ａ、ｂ、図８ａ、ｂでは、 ここで使用する様々な下降方向スリットは、その幅を充分広くし、原子ビームを 妨害しない小さな鏡１５を通して、加速アダプターレーザービームが進入できる 様にし、それによってレーザービームが反応領域（例えば図６ａ、ｂでは、領域 ７）に障害なく伝達できる様にしたものである。反応領域で、レーザービームは 、原子ビームと同一直線上に（少なくともおおよそは）にある。

またこれに代わる具体例では、加速アダプターレーザービームの進入を様々な構 成要素が妨害する結果を招く場合も想定される。これを防ぐにはレーザービーム と原子ビームの逆方向伝達を許す為に、レーザービームか原子ビームの一方、或 はその両方を偏向しなければならない。こうした妨害を避けるため、図６８と図 ６ｂでは、鏡１５がレーザービーム１３を偏向し、同様に図７ａではレーザービ ーム１２５を偏向する。これらのレーザービームは、干渉計セル平面に直角な方 向から鏡１５に入射する。スリットが狭すぎて入射が不可能な場合には、これに 代わる方法としてレーザービームを干渉計セルの入口スリット（図６ａと図６ｂ ではスリット１１、図マａではスリット７１）の前平面に反射させて入射させる 事もできる。また、レーザービーム（？Ｊ！数の有り得る）を対角に鏡角度で原 子ビームに衝突させる方法も可能である。

レーザービームの偏向が非常に小さい場合は、原子ビームをレーザービームから 離れた地点で偏向させ、レーザービームを入射させてもよい。ビーム偏向には、 様々な方法が考えられる。不均衡な磁場を原子の磁力運動と反応させれば、適切 な偏向力が得られる。その様な力は、スターン・ガーラック型の磁石、二本のワ イヤー磁石、或は多偏向焦点磁石等で得る事ができる。この配置の適例は、ラム ゼイ（同−Ｆ）によって示されている。また共鳴レーザー光を直角に衝突させ、 光の放射力で偏向力を発生させる方法もある。

図８３の例は、ｌ、　Ｒａｂｉ　（ｌｏｃ、　ｃｉｔ、　Ｒａｍ５ｅｙ、　ｐ３ ９５＞のビーム偏向方法によるものである。原子ビーム１８９は、磁場１６６か ら磁場１６５を通過する際に受ける磁場勾配によって偏向される。均衡磁場１６ ５は、ソレノイド１５２によって発生する。レーザービーム１２５は、クリスタ ル１７９の穴とスリット１６３のうちのひとつを通過し、ソレノイド１１５の原 子ビーム１８９に平行である。

５、原子ビーム分極化アダプター 差動位相シフター及び／或はビーム差の限定には、原子ビーム粒子の磁力運動が 分極化するか特定の方向に向けられていなければならない。レーザー冷却と減速 を使用した場合、通常加速アダプター及び／或は偏向器が分極ビームを発生させ る。加速アダプターが分極やビームの直線化を行わない様な例では、原子ビーム 偏向用に説明されたものと同様の磁場選択器を応用Ｉ７て、それを行う事もでき る。図６ａと図６ｂの具体例では、加速アダプターがスリット１１．１７および １９の長方向に平行な分極を持つビーム２を発生させる。この方向は原子ビーム 差限定に有効であり、安定１７た背景磁場４１がこの分極の摂動を防ぐ。

図７ａの具体例では、加速アダプターがビームの軸に平行なビーム分極を生み出 すが、ビーム差限定と差動位相シフターには、セル平面に直角な分極を持つビー ムが必要である。この例では外部から磁場を与え、それを伝達経路の周囲からセ ルにむけてゆっくり回転させて、原子磁力運動が外から与えられた方向に断熱的 にその方向を調整する様にして、分極位相を発生させている。その様な断熱的摂 動は、ロビｘ　Ｄ　−（Ａ＋ｎｅｒ、　Ｊ、　Ｐｈｙｓ、　３９．　ｐ１４６． １９７１）によって説明されている。図７ａでは、低速で回転する磁場は、ソレ ノイド１１５の干渉磁場が消滅し、均衡磁場４１の力が強くなる時に発生する。

同様に図８ａでは、その様な磁場は、ソレノイド１１５の干渉磁場が消滅し、均 衡磁場１６６の力が強くなる際に発生する。磁場１６５と１６６は、磁力は違う が同方向にむいており、ビーム分極を保持する作用を果たす。

図１２のａとｂの具体例では、原子ビームは、干渉計軸のスルーブツトに平行な 分極を持つ。この分極は、ソレノイド２３７によって発生する磁場に保持される 。弦波プレート２２１は、冷却及び減速作用をする円形分極を持つ光を発生させ る為、分極調節はレーザー光の上で行われる。

６、回転及び加速と重力を測定する為の干渉計セル回転及び加速と重力を測定す る為の干渉計セルは、次の構成部分からなる。回転に対する感度を高める為、有 限面積を囲む様に設計された経路幾何学、加速と重力に対する感度を高めるため 、それぞれが重ならない様に設計された経路幾何学、入口コリメーター、ビーム ディバイダー、経路方向転換器、位相に敏感なビーム再結合器または再結合（重 複）領域。

この様な干渉計セルの具体例のひとつが図６ａと図６ｂに示されている。これは 、図１の配置をそのまま発展させたものである。セル入口コリメータースリット １１は、ビームディバイダーの役目も果たす。スリット１７と１９は、経路方向 転換器である。スリットは、それによっておこる光の回折と同じたけ物質波によ る入射原子ビームを偏向させるが、これは物理光学では周知の事実である。重複 領域は、熱線２１の表面にある。物質波経路９は、スリット１１を通過し、さら にスリット１７と１９を通過して熱線２１で消える。熱線探知器はふたつ使用さ れており、セル軸に対して横方向に食い違った配置がされているが、これは各々 が少しずつ違った物質波機のずれをとらえる事ができる為のものである。ふたつ の電子効果強度装置２５をモニターすれば、慣性による位相のずれがすべて感知 できる。

原子のドブログリー波長は、すべてオームストロング単位で現わされるので、充 分に感知できる干渉率を得るには、図６ａと図６ｂの干渉計セルに示されたスリ ット幅（及び／或は横断空間）は、入口コリメータースリット１１と方向転換ス リット１７と１９、スリット１７と１９及び探知器表面２１の間の空間がメータ 一単位の時は、ミクロンで表わされる。その様なスリットは、現在ミクロ電子光 学や半導体技術で一般的に行われている技術を使用すれば簡単に作製できる。

例えば、金属あるいはその他の適切な材料のシートをブラズム食１１１機等のプ ロセスにかけて薄くし、さらに電子ビームかプラズマ食刻で薄いスリットを切れ ばよい。また金属あるいはその他の適切な材料のシートに穴をあけ、この穴に結 晶塩等のつめこみ、シート全体を平らにしてもよい。その後、スリットを作る部 分以外の表面には、蒸化プロセスによって金属皮膜をはり、スリット作製部分は マスクで覆う。最後に塩は分解させる。スリット作製のもうひとつの方法は、レ ービッ）　（Ｌｅａｖｉｔｔ）とミルズらの様に（同上）、丁寧に研ぎ洗ったナ イフの先を使用するものである。

また非常に細いワイヤーや繊維の網を使用してもよい。

人工的に製造した純粋結晶シリコンは、スリット作製に役立つ基本材料といえる 。現在の技術を駆使すれば、これをミクロンに近い薄さにする事ができる。シリ コン８１成は、原子電荷の高い（高２）、再製金属の薄い皮膜で覆い、弱いＸ線 に対する不透明度を得る事もできる。

図１１．　ｂは、図６８とｂの具体例に代わるスリット１７と１９の配置を示す 、図４ｂに近似の幾何学を使用できる様にしたものである。スリット選択用のふ たつのコリメータ１２によって選択された、格子１８のふたつのスリットグルー プは、共軸のスリットと結合し、同種のすべてのスリットが同一シート上ででき る様に作用する。

図１１ａは、図６ａとｂのものの代用となるスリット１１の配置を示すが、ここ では、図４ｂのものに近似した幾何学が使用できる。コリメーター１０の最後の スリットによって選択された格子１６のスリットは、最後のスリットと結合して 、すべての同種のスリットが同一シート上でできる様に作用する。さらに図６ａ とｂの具体例と図４ｂの幾何学が利用できる様に、図６ａとｂの経路幾何学では 、熱線探知器２１のすぐ前面に図１１ａのスリット配置がほどこされており、こ れは干渉マスクの役目を果たす。

図１１ｃは、経路焦点をスリットの長方形に向ける図１１ｂのスリット配置の代 用を示す。この構成の詳しい説明は、前述の通りである。図１１ｂのスリットグ ループは、各々端から端まで再製され、それぞれがその内側のものより短くなっ ている。各スリット間の長さと間隔は、内側から外側へと進につれて、やはり少 しずつ減らしである。スリットグループの数を増し、スリット間の間隔を不均等 にすれば、経路焦点をあわせる時に、フラックスのスループットが増す。さらに 一番外側のスリットの端から端までの長さには、梯子状の横断構成要素２８６を 使用すれば、図１１ｃの配置は図１１ｂの配置よりも機械的に強度が増す。図１ １ｃの配置を簡素化するには、各スリットグループの間で、同じスリット間隔と スリット幅を等しくすればよい。こうした端から端までを再製する方法は、図１ １ａの格子にあてはめれば、同様の焦点結果が得られる。

図７ａは、干渉計セルのもうひとつの具体例を示す。ここでは、定在波レーザー ビームが、電磁回折格子として使用される。これらの格子は、同時に三つのセル を作り出す様に設計されている。格子８７．８９．９１、と９１、及び格子８７ ．９３．９１と１０１は、それぞれ横方向に非対象の格子干渉セルを作り出す。

入口コリメーターは、スリット７１で格子８９．９１及び９３の延長は、三つの スリットセット８１によって限定される。格子８７はビームディバイダーであり 、ゼロ元とｎ元で作用する。格子８９．９１及び９３は、経路方向転換器である 。格子８９と９３は、ｎ元と２ｎ元で作用するが、格子９１はゼロ元とｎ元で作 用する。格子９７．９９及び１０１は重複領域で、各々が同時に干渉マスク、干 渉拡大器及び螢光探知スクリーンとして作用する。これら三つつの格子（同一格 子の延長）は、干渉計軸に準じて多少傾斜をもたせてあり、格子８７．８９及び ９１と９３は、この軸に直角である。

図７３の具体例は、加速分布が狭く一度にひとつの質量しか持たない物質波を使 Ａルでいる。加速アダプターは、ごく低加速の原子ビームを連続的に発生させる 様に設計されている。加速が低い為、自然の原子ビーム共鳴幅は、原子ビームの 加速によって発生するビーム１２３のドツプラー位相と同値かそれよりも小さい 。したがって空間幅の設定によっては、格子のドツプラー加速選択は起こらない 場合もある。しかし、格子とスリット７１と８１の作用により、また別の（加速 アダプターによって起こるもの以上）選択が起こる場合もある。ドツプラー加速 選択がなければ、単一レーザービーム１２３は、すべての電磁格子８７．８９． ９１．９３．９７．９９及び１０１を作り出す事になる。それは選択された種類 の電磁共鳴の波長に近値に調節された狭帯域幅レーザー１１７によって発生する 。

レンズ１２４がそれを平行リボン型のビームに集結させる。レーザービーム１２ ３は、部分反射鏡７５によって三つのビームに分化し、鏡６９によって自身に反 射して定在波格子を作り出す。

図８ａは、同時に回転と加速及び重力を測定できる干渉計セルのもうひとつの具 体例である。ここでは、原子ビーム１８９の波長選択反射の為にクリスタルの表 面を使用している。入口コリメーターは、スリット１６３である。スリット１７ ９は、ビームディバイダーで、それぞれ異なる回折元及び／或は異なる組み合わ せのクリスタルの反射に相当するふたつの方向へビームを同時反射させる。この 方向は、スリット１９５によって選択される。クリスタル１８１と１８３は、経 路方向転換器である。クリスタル１８５の表面に、重複領域ができる。図８８の 具体例は、狭加速分布で、一度にひとつの質量しかもたない物質波を使用してい る。これに加わる加速選択（加速アダプターによってなされる以上のもの）が、 回折りリスタルの作用によって起こる場合もある。物質波経路１９１は、お互い 重ならず、回転と加速を同時に感知できる様、有限面積を囲む様にしである。こ の具体例は、クリスタルの狭い格子幅を利用して、場所をとらない方法で大きな 閉鎖面積を囲む事ができ、大きな回折角度を作り出せるのが特徴である。

７、重力勾配測定用干渉計セル 重力勾配測定用干渉ａ１セルは、図７８に示された経路幾何学を図４ｅ及び／或 は４ｆに示されたものと入れ換える事で作製できる。図４ｅとＥＫ４ｆの格子Ｇ １からＧ６は、図６ａとｂで示されたものと同様の定在波レーザービームを使用 して、図７ａで示された様にレーザービームを三方向でなく四方向に分化させる 事で得られる。図４ｅと図４１の８字型のふたつのループは、同等面積を囲みな がら別方向に向けられている為、干渉計は回転と加速及び重力に対しては感知度 が低いが、重力勾配に対しては感知度が高いのである。

重力勾配測定用の干渉計セルのもうひとつの具体例は、図８ａに示された経路幾 何学を図８ｂに示されたものと入れかえる事で得られる。この幾何学では、物質 波経路はふたつの同等面積を別方向に周る為、干渉Ｊ１は回転と加速に対しては 感知度が低いが、重力勾配に対しては、高い感知度を示すのである。図８ａの具 体例では、物質波は、クリスタル１６７と１６９によって反射し、経路幾何学は スリット１９７によって固定されている。

図１２ａは、当該発明の具体例の中でも、地面に掘削された坑内におろして、石 油（或は鉱物）の探索に適切と思われる例を示している。これはふたつの直交す る重力勾配測定用に設計された干渉計からなり、干渉計の軸２６１と２６３は、 坑の軸２４０にそれぞれ平行である。カリウム、セシウム、ルビジウム等の原子 は、オーブン２０１から発散し、照準スリット２０２と２０３を通ってリボン状 のビーム２２９と２３１を作りだすが、このビームが各々干渉計軸２６１と２６ ３に沿って伝達する。これらのビームのまばらな方向は、各々に直角である。固 体レーザー２１９は、クォーター波プレート２２１によって円形分極し、非点収 差レンズ２２３によって焦点を合わされる、断続周波で冷却および減速効果のあ る電磁放射を促供する。鏡２２７は、これらのレンズからの光のひとつを反射し 、部分的に銀を塗布した鏡２２５は、ふたつのレーザービームを結合させる。こ の様な冷却減速放射は、ワッツとウェイマン［０ｐｔｉｃｓ　Ｌｅｔｔ、１１． ２９１（１９８６）１によって示されたものと似ている。放射は鏡２２３によっ て反射し、原子と−ム２２９と非平行の方向に共伝達し、照準スリット２０３に 焦点を合わせる。ふたつめのその様な放射源（図では示されていない）からの放 射は、鏡２０５によって反射し、原子ビーム２３１に非平行の方向に共伝達する 。従って、鏡２０５と２２３は、共伝達偏向器として作用し、冷却減速された原 子ビームを通過させる為の薄いスリット２５４と２５３を持つ。直角方向に向け られた非点収差焦点格子２６５はビームの加速平行を高める作用をする。

冷却されたビーム２２９は、格子２０７を通って伝達するが、この格子は、図１ １ａに示されたスリットの組み合わせからなり、このスリットは、ビームの通過 と回折を可能にする為、長方向に中心を向けられている。格子２０７は、ビーノ ・２２９をふたつの経路に向けて分化させるが、この経路は格子２０９の様々の スリット、コリメーター２２１及び格子２１３の様々なスリットを通過して伝達 し、８字型経路２５０を通って格子２１５で再結合する。経路の組み合わせのひ とつは、差動位相差ソレノイド２３９をぬける。格子２０９と２１３は、図１１ ｂと図１１Ｃに近似のスリット配置を含み、格子２１５のスリット配置は、図１ １ａに近似している。探知器２１７は図６ａと図６ｂの熱線の組み合わせ２１さ それに関わる構成要素に近似している。ビーム２３１の通過路は、ビーム２２９ に偏ているが、経路を決定する要５２０２．２０５．２０８．２１０．２１２． １２４．２１６．２１８および２３９はそれに対する構成要素が２０３．２３３ ．２９７．２０９．２１１．２１３．２１５．２１７及び２１５を持つが、直角 に向けられたリボン状の原子ビーム中心に反応して、干渉計軸の周囲（平行）に ９０度回転させである。

図１２ｂは、図１２ａの代用となる具体例を示す。これは重力勾配測定用に設計 されたひとつの干渉計からなり、図１２ａにみられたものと同じ構成要素を沢山 持つ。オーブン３１０には出口はひとつしかない。コリメーター３０３は、円錐 型の原子ビーム３２９を発生させ、レンズ３２３は、同突型の冷却減速放射ビー ムを発生させる。この干渉計の格子３０７と３１５には、軸対象で図１１ｄに示 されたものと同じ格子配置を用いており、格子３０９と３１３には、図！２ｅの ものを用いている。コリメーター３０３と３１１は、それぞれ円形アパーチャ（ スリットではなく）を持ち、鏡３３３はオーブン３０１か入射レーザー放射から 見ると長円形のアパーチャを持つ。焦点格子３６５は、図１１ｆと同じ軸対象の 配置を持ち、通過過程でビーム加速を減速させる。格子とアパーチャは、軸２６ １に対して対象である。

図１２ｂの具体例の複数の経路は、共軸空洞で円錐形経路“旋回８字型”　（８ 字型の長い軸の周りを回転する）３５０のひと組であり、図１２ａで使用される リボン形８字型経路２５０とはちがう。しかし、図１２ｂの軸対象干渉計の干渉 軸を含む平面は、図１２ａの具体例のふたつの干渉計に使用される平面スリット 配置幾何学のどちらかを再生するものである。円錐形粒子経路の数は、格子３０ ７．３０９．３１３及び３１５の円形スリットの数による。これらの場合に適切 な例は先に示した。探知器３１７は、熱線を四本含み、干渉計軸にむかう両方向 の粒子フラックス勾配を探知できる。

８、探知器 原子ビーム探知器の選択は、選択される原子種によって異なる。ソジウム、セシ ウム、スビジウム等のアルカリ金属、その様なアルカリ金属を含む分子、または アルカリ上のあるものの中から原子種を選択した場合は、その測定は、熱線によ る表面イオン化とそれに続くイオン電流測定によればよい。この電流は、電子効 果強化装置等の方法で簡単に測定できる。必要ならば、そうして発生したイオン の焦点を質量分光計を通して合わせる事で、熱線の純度がおちるのを防ぐ事もで きる。

図６ａと図６ｂの具体例は、重複領域の原子ビームを、熱線２１で表面イオン化 させ、陰極バイアスをしたスリット２３を通過させて加速させて探知する。質量 分光計は、磁場４１の存在下でイオンを経路２７を伝達をさせれば得られる。

その後イオンは、電子効果強化装置２５で探知される。熱線３９とバイアスイオ ン収集プレート３７は、スリットの長方向に平行方向の原子ビーム差をおおまか に探知するのに使用される。これらからの信号は、原子ビーム差限定磁場のおお まかなサーボ抑制に使用される。正確な抑制は、加速に反応する軸が、この方向 に向かっている直交干渉計から信号で行う。

図８８と図８ｂの具体例は、重複領域の原子ビームを熱線１７５での表面イオン 化と、それに続く負バイアススリット１７３を通じての加速によって探知する。

質量分光計は、イオンを磁場１６５の存在下で伝達させる事で得られる。その後 イオンは、電子効果強度装置１７７で探知されるものである。

原子探知の別の方法は、入射共鳴レーザーと一部によるビームからの共鳴螢光の 光をモニターするものである。レーザ一連破によるビームを複数光子イオン化し 、発生するイオン或は電子電流を適切な方法でモニターする事も原子探知の方法 のひとつである。その様な技術は、今日の原子ビーム実験では一般的に行われて いる。それらの多くは、ラムゼイ（同上）によって説明されている。

重複領域に干渉マスクを装備してもよい。これは、固体物質から作られたスリッ トから成り、その後ろには、大きな探知器が装備される。干渉マスク自体も、定 在波電磁格子で作れば、螢光スクリーンとして作用できる。その結果発生する光 （光イオン化か分子の光***が起こった場合には、粒子の光）は、探知器によっ て探知できる。これに適切な探知器は、光が発生する場合には光効果強度装置、 電荷粒子が準安定原子が発生する場合には、電子効果強度である。発生した光或 は電荷粒子は、光か電子が発生する場合にはＣＣＤ　（固定電荷偶力法）やシリ コンダイオードアレーが、光が発生する場合には、ビジコンが適切である。

図７ａの具体例では、電磁格子９７．９９及び１０１は、それぞれ同時に干渉マ スク、螢光探知スクリーン及び干渉強化装置として作用する。レーザービーム１ ２３の共鳴螢光によってこれらの格子で発生する光と物質波ビームの原子は、レ ンズ１０５によって、１０９．１１１及び１１３の位置で、光像感知ＣＣＤアレ ー１０７に焦点を合わせられる。

９、原子ビーム差限定器 原子ビーム差限定器の目的は、原子磁力運動（干渉計平面に直角に分極されてい る）に平行な磁場の構成要素に充分な勾配を与える事で、慣性力の存在の結果お こる経路のカーブを消却する事である。その様な磁場は、干渉計の位相のずれも ゼ用こ等しくする。ビーム差限定器には、その様なゼロに等しい値を保持する為 に、この磁場をサーボ抑制する電子フィードバックシステムを付加してもよい（ これは当該発明の図には示されていないが、標準技術にそって作られたもの）。

このシステムからのエラー信号は、干渉計データの出力信号を提供する。つまり 、エラー信号は、回転と加速及び重力位相のずれの合計値に比例するものである 。

図９８と図９ｂは、ビーム差を限定する磁場を発生させる伝導体とを示す。これ らの図の説明はコープイネ−トシステム１４９に関係する。図９ａの伝導体は、 ソレノイド１４７と八つつの伝導体１３１．１３５．１３７．１３９．１４１． １４３及び１４５からなるが、図９ｂのものはコイル１３０からなる。これらの 伝導体を流れる電流を提供する別の伝導体は、ここでは示されていないが、必要 とされない余分な磁場を発生しない様な位置に配置されている。コイル１３０は 、ソレノイド１４７の内部にあり、干渉計の物質波経路は、その間に位置する。

図９ａと図９ｂに示される伝導体のセットは、図６ａと図６ｂ及び図７ａの具体 例と共に使用される。コイル１４７は、図７ａにも図９ａにも示される。コイル １４７の屈折の一部は、スリット５を出る原子ビームとレーザービーム１２３の 通過の為に省略しである。図６ａとｂに示された干渉計具体例と共に使用する場 合には、ソレノイドコイル１４７は、図６のａとｂの構成要素すべてを囲み、屈 折は省略する必要がない。図６ａとｂの具体例の代用で、ふたつの質量が使用さ れる場合には、それぞれの質量の値によって磁場が交替しなければならない。

図９ａと図９ｂでは、干渉計の軸は２一方向（おおよそ）になる様に指定されて いる。コイル１４７は、図６ａ、ｂ及び図７ａの具体例では、平均磁場４１を発 生させ、この磁場は、原子磁力運動の方向をｙ−軸にそって保持する。

伝導体１３１．１３７．１３９及び１４５は、すべて同電流値を持ち、２−軸に 平行である。これらは、ｘ−ｙ平面にほぼ四角になる様な形で空間をあけて配置 されている。伝導体１３１と１４５の電流の流れの方向は同じだが伝導体１３７ と１３９には反対になる。これは右と左に書かれた矢印で示しである。この様に 配置された四つつの伝導体には、磁場のｙ−構成要素には、ｙ一方向の勾配をも たせる。こうしてこれら四つつの伝導体に使用される磁場は、ｙ一方向の物質波 を屈折させるのである。

伝導体１３３．１３５．１４１及び１４３は、すべて２−軸に平行で、ｘ−ｙ平 面に長四角な形にある様に空間配置されている。Ｘ一方向への長四角の程度は、 ｙ一方向の４０％である。四つの伝導体の電流の方向と強さは、同じである。こ の様にされた四つの伝導体は、磁場のｙ−構成要素には、Ｘ一方向の勾配を使用 する。これら四つの伝導体に使用された磁場は、Ｘ一方向への物質波経路を屈折 させる。

コイル１３０は、それぞれの屈折がＺ一方向にむかって段々大きくなっていく様 に西げである。これらのコイルは、２一方向にむかって異なる強度をもつ磁場を ｙ一方向に作り出す。これらふたつのコイルに使用された磁場は、２一方向に物 質波を屈折させる。

図１０もまた、ビーム差限定磁場を発生させる伝導体セットの具体例を示したも のである。これは、図９ａと図９ｂのものと似ているが、もう少しコンパクトに なっている。コイルセット１３０は、それと同じ作用をする四つつの伝導体１５ １で代用されている。これらの棒作用は、棒１３３．１３５．１４１、及び１４ ３と似ており、図８ａで示された様なコンパクトな干渉計の具体例で使用される ものである。図８ａに示すソレノイドコイル１５０は、図を明確にする為、図１ ０では省略しである。コイル１５２は、図８ａでも図１０でも示されている。

これは、図８３の干渉計セルを囲む。ソレノイドコイル１５２で省略されている 屈折は、レーザービーム１２５と原子ビーム１８９を通過させる為である。

図１２ａ、ｂの具体例では、干渉計軸２６１．１６３及び３６１が縦方向でない 場合には、干渉計経路は軸から離れた方向に差（カーブ）を生じる傾向にある。

これらの具体例では、その差は棒２４１．２４３．２４５及び２４７を通過し、 干渉計の軸に平行に中心を調節した電流によってできる磁場勾配によって補償さ れる。棒２４１．２４３．２４５及び２４７は、四つつの棒からなるが、これら の棒は、一本ずつがそれぞれの後ろに来る様に配置されている為、図１２ａとｂ の配置では、複数ある様には見えない。これらはすべて、干渉計の軸に平行に配 置されている。棒２４１と２４５の八つつの棒は、図９ａの棒１３１．１３３． １３５．１３７．１３９．１４１．１４３及び１４５と同様の作用をする。棒２ ４３と２４７の八つつの棒は、各干渉計の８字型経路のはじめと二番目のループ の間のビーム差動差を補償する。この差動を感知する為、コリメーター２１１． ２１２及び３１１のすぐ前面に別の探知器（ここでは示されていない）を配置し てもよい。

図１２ａとｂの干渉計軸が縦方向の場合でも、勾配をもった経路の要素は、縦方 向から離れた方向にカーブする傾向にある。このカーブを補償するにはふたつの 方法がある。まず、先細のソレノイド２３７が軸性磁場と軸性磁場勾配の両方を 提供する。レーザービームの通過を許す為に、ソレノイドには小さなギャップが あるが、このギャップは、干渉場および／或はギャップ付近の屈折によって橋渡 しされている。レーザーとそれに関わる構成要素は、ソレノイド内部に配置して もよい。軸性場は、干渉計軸に平行に中心を合わせた原子磁力運動を保持し、勾 配は、差動差を補償する上向きの力（ポテンシャル勾配）を提供する。次に、格 子２０７と１０９、格子１０９とコリメーター２１１、コリメーター２１１と格 子２１３、格子２１３と２１５の間の内部平面の間隔は、等しくなくてもよいが 、経路が上方向に進むにつれて一原子ずつ減っていってもよい。空間のバリＩ− ションによって、粒子ビームが重力場を上に進むにつれて減速するのを補償する 事ができる。格子３０７．３０９．３１３および３１５とコリメーター３１１は 、図１２ｂと同様の空間配置でよい。

１０、差動位相シフター 各経路に関する調節可能な位相遅延は、様々な方法で挿入する事ができるその利 用法は、すでに述べた通りである。差動位相シフターのひとつの形は、先に述べ た差動着眼定器である。これは、物質波経路を偏向させると同時に、回折面でも 位相をシフトする。この例では、ふたつの経路上に強度の異なる磁場を作りだし 、原子に偏向力をもたせる為、磁場勾配を利用している。原子の磁力運動に影響 して、磁場は原子のエネルギーをシフトし、その結果その量子力学的位相を変え る。各々の経路は、異なる磁場の影響を受けて、ちがった位相のずれと偏向を示 す。

差動位相シフターのもうひとつの形は、同時に経路を偏向する事のないものであ る。この例は、図７ａ、図８ａおよび図８ｂに示されている。ここでは、各経路 の原子に使用される磁場が異なる。この磁場の勾配は、極く小さいものであり、 経路偏向も無視してよい。適切な磁場方向は、原子ビームの分極に平行（セルの 平面に直角）なもので、これはビーム原子が磁場を通過する際に、ビーム（回転 が変わる）の分極変化を誘導しない為である。

図７ａと図８ａ、ｂの具体例では、磁場はそれと関係する物質波の経路に平行な リボン状の伝導体８３と８に電流を流して作られる。これでビームの分極に平行 （セル平面に直角）な磁場が作られる。

図７ｂは、その様なリボン状の伝導体８３と８５の間を物質波が通過する場合の 予想図である。電流は、干渉計セル平面に直角のリボン状の端で、ワイヤー８４ によって流されたり止められたりする。リボン８５の電流の流れは、リボン８３ の電流の流れと同値で、方向は逆である。リボンの間には、はぼ平均的な磁場が できる。組み合わされたリボンの電流を変えれば、その間を流れる物質波の位相 遅延に変化を与える事もできる。

伝導体のコイル２３９と２５１は、図１２ａのそれぞれに関係する干渉計経路ル ープを抜けて、干渉計に差動位相補償を提供する。その様な伝導体に電流を流せ ば、ループ状経路に平行でありながら、同時にループ状でない経路に非平行の磁 場を作り出す。この具体例では、伝達電子の磁力運動は経路にだいたい平行なの で、総エネルギー（そしてこれらに関係する位相の進行）は、ループ状とそでな い経路の間で異なる。従ってその磁場は、再結合する経路間で探知可能な位相の ずれを生じる。

コイル２３９と２５１の電流によって生じる位相のずれを測定する事で、この電 流を測定する方法もまた可能である。感知度が極度に高いアンメーターを作製す る為のさらに簡単な方法は、ここに示された図４ｆのものではなく図４ａ或は図 ４ｂの幾何学を利用したものである。

位相のずれを補償するには、図１２ｂの配置を利用し、格子の少なくともひとつ を干渉計軸に直角の方向に振動的（あるいは回転的）に動かし、この動きとシン クロナイズする信号のバリエーションを探知すればよい。例えば、その様な動き は圧電気発電機によって得る事ができる。

１１、高真空システム 高品質の真空状態を作りだすシステムは、先に述べたすべての具体例において、 全部の原子伝達経路を囲むものである。システム内の残留気体によるビーム分散 を防ぐのは、必要不可欠な事である。その様な真空状態を作りだすのは、今日で はごく普通に行われており、簡単に入手できるパーツや一般的技術によって簡単 に作り出す事ができる。真空部分とその構成要素は、図には示されていない。

例えば、図１２ａと図１２ｂの構成要素を囲むのは、重い容器である。その様な 容器壁の部分２９２は、図１２ｂに示されている。これにより、適切な真空状態 が得られるだけでなく、同時に地面にあけられた坑の堀削泥や水２９５からかか る外的圧力に抵抗する事もできる。スプリング２９１、ダッシュポット２９３、 補助ケーブル２９４の振り体運動及び周囲の掘削泥と水２９５の濃度によって、 干渉４のサスペンションの振動が作られる。

１２、ギンバルンステム 先に述べたビーム差動限定システムは、様々な運動や質量が存在する場合には、 回転による差を限定する事はない。加速アダプター（或は干渉計セル）が広範囲 に広がった加速を通過する場合（高い物質波ビームスルーブツトを得る為には必 要）、或は大きな偏向角度が使用される場合（図１０に示された具体例の場合） には、様々な運動が起こってくる。その様な場合には、回転によるビーム差は、 干渉計システムを固定中心に保持するギンパルに登載する事で補償できる。

図８ａと８ｂに示された干渉計システムは、様々な経路方向をとるので、それら の回転を防止する為のギンパルに登載されている。それは、結果としてでてくる 回転率信号によって、角度をもった位置をサーボ抑制する事で実現される。

高い回転率では、図６ａと図６ｂの具体例においても、原子加速分布が大きけれ ば、ギンパルが必要になる。これは、ビーム加速分布が広い場合には干渉計を通 じて分布が広がっていれば、高い回転率において干渉感知率が低くなるからであ る。この具体例では、ギンパルは、干渉計が感知する回転率を限定する為に利用 してもよい。

図７ａの具体例は、一度に単一の原子加速と質量しか用いていない。したがって 、ふたつの異なる加速でのデータを得るには、その様な干渉計システムをひとつ 以上使う必要がある。しかし、この具体例の運動はほとんどすべて同一直線上に あり、その分布は無視してもさしつかえない為、ギンパルは必要なく、つりさげ た形で作動させる事ができるのである。

１３、関連モニター ビーム加速、レーザー波長と強度、磁場等のパラメーターは、きちんとモニター しなければ、当該発明で可能な感知度の最上限を得る事ができない。その為に適 切な装置は、すべて図で示しである訳ではないが、必要だと認識されるべきもの である。ビーム差探知器３７と３９は、その様なモニターの例である。

モニターのもうひとつの例は、図６ａと図６ｂに付加的な特徴を与えるものであ る。それは、元位置でのＸ線経路長さを安定させる構成からなる。陽極３１に衝 突する電子ビーム２９により定エネルギーＸ線が発生する。陽極３１と電子ビー ム２９の材質は、この材質からのＫ或はＬ線の線放射が原子の波長になるべく近 いものになる様に選択する。Ｘ線は、オーブン１の坑３６を通過する。スリット ５．１１．１７．１９及び３３を構成する材料は、高い原子電荷（鉛の様な）を 持つ為、スリットはこれらのＸ線に対して不透明である。その後Ｘ線は、原子と ほぼ同じ経路９に沿って通過し、探知器平面２１の近くにインターフェイス型を 描く。Ｘ線質量はゼロである為、そのインターフェイスは、回転及び／或は加速 と重力からはほとんど影響を受けない。スリット幾何学に不適折な屈折や位置変 化があれば、インターフェイスに必ず変化が及烏それは、Ｘ線探知器３５のＸ線 フラックスの変化としてとらえられる。物質波に加えて、Ｘ線インターフェイス をモニターすれば、スリット幾何学の屈折は補償される。

図７８は、幾何学モニター用の元位置Ｘ線干渉計である。この操作は、図６ａと 図６ｂのものに似ている。Ｘ線源要素２９と３１及び探知器要素３３と３５は、 図６ａと図６ｂのものと同様な作用をする。Ｘ線は、スリット９０によって照準 を合わせられる。Ｘ線の回折は、図４ａから図４ｄの幾何学と近似の格子干渉計 を作る格子９２によって起こる。格子９２とスリット９０および３３は、高い原 子電荷（鉛の様な）を持つ材料から作り、スリットはＸ線にたいして不透明であ る。格子は鏡６９にしっかりと取り付けられており、これらの鏡の位置変化を感 知する為、具体例での電磁格子の横方向の位置を決める役目をはたす。

Ｘ線は原子に沿ったクリスタル面での反射も経験できる為、元位置Ｘ線幾何学モ ニターシステムは、図８ａと図８ｂの具体例にも使用できる。その方法は、図６ ８と図６ｂに似ているが、図８８と図８ｂには示されていない。

１を電子回線及びデータプロセスシステム当該発明の理想的応用に結果分析に必 要な電子回路とデータプロセスのシステムについてもふれておかねばならない。

当該発明を慣性飛行と誘導に応用する場合には、慣性誘導に適切な方程式がとか れねばならない。この方程式についての説明は、例えばブロックスメイヤ−（同 上）、オドネル（Ｉｎｅｒｔｉａｌ　Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ−Ａｎａｌｙｓｉｓ 　ａｎｄ　Ｄｅｓｉｇｎ、ＭｃＧｒｏｗ　Ｈｉｌｌ、Ｎｅｗ　Ｙｏｒｋ、１９６ ４）　、ピットマン　（Ｉｎｅｒｔｉａｌ　Ｇｕｉｄａｎｃｅ、　Ｊｏｈｎ　Ｗ ｉｌｅｙ　ａｎｄ　５ｏｎｓ、Ｉｎｃ、、　Ｎｅｗ　Ｙｏｒｋ、　１９６２＞及 びナト・アガルトの講義シリーズ（同上）で討議されており、これらの資料は、 すでに参考として述べておいた。さらに方程式（３）を始めとする方程式もデー タシステムで解く必要がある。これには、市販のデジタルコンピューターを使用 すればよい。

当発明の為に討議された配置の一部を変更し、たり、改造したりする事は、フレ イムに述べられている範囲内に限っては、許されるものとする。

Ｖｌ、工業的利用 当発明は、加速、回転、位置、方位確定、重力、近接する物体の質量配分及び電 子流を測定するのに利用可能である。またこの他にも、質量の断層Ｘ線写真、測 地及び石油発掘にも利用できる。

ＦＩＧ、２ １ｚ ＦＩＧ、４Ｆ ＦＩＧ、１１Ｃ ＦＩＧ、　ＩＩＧ ＦＩＧ、１２Ａ 平成　年　月　日 １．特許出ｉａノ表示　ＰＣＴ／ＩＪｓ　９０１０１１９８３、特許出願人 氏　名　タラウザー　ジョン　フランシス浄書′内容に変更なし） 請求の範囲 １、重力場の空間勾配を測定する装置で、原子及び分子から選択された中性粒子 を作り出す方法、伝達経路決定方法を含む干渉計で、その粒子とそれに伴う物質 波が別々に配置された何本もの経路を伝達し、しかも各経路は重なる事はなく、 横方向の位置関係にはほとんど相互の影響かなく、その経路は、隣接するほぼ同 値の８字型配置の反対側を回路し、各経路はふたつの部分のそれぞれの周囲を反 対方向に回路し、伝達経路と了パーチャーは、シート上のアパーチャーを通過す る伝達経路の少なくとも１本は、同一シート上の別のアパーチャーを通過する別 の経路の伝達粒子よりも長いデブログリー波長の積分数とほぼ同値であるもの、 粒子に関連する量子力学的物質波か干渉する領域、物質波間の干渉を探知する装 置から構成されるもの。

Ｚ　電流を測定する装置で、原子及び分子から選択された中性粒子を作る方法、 伝達経路決定方法を含む干渉計で、粒子とそれに伴う物質波がそれぞれ重ならな い様に配置された複数の経路と粒子の量子力学的物質波か干渉する領域を伝達す るもの、測定する電流を伝達しながら、経路の少なくとも１本の付近を通過する 導電体を少なくともひとつ、電流の磁場によって物質波の位相のずれを測定する 方法、以上のものから構成されるもの。

３、中性粒子物質波干渉計を作り出す方法で、原子及び分子から選択された中性 粒子源、中性粒子を並行にする方法、中性粒子源から出る粒子間の速度ベクトル の分散をなくす方法、中性原子干渉計、さらに間隔を置いて配置されたかなり平 坦の固定シート何枚かを構成部分にもち、各シートには、粒子とそれに伴う物質 波かアパーチャーを通過して伝達する様に開けられたアパーチャーがあり、１枚 のシート上を通過する伝達経路の少なくとも１本は、同一シート上の別のアパー チャーを通過する伝達粒子より長いデブログリー波長の積分数にほぼ同値のもの 、粒子に伴う量子力学的物質波か干渉する領域、シートの並びのスリットを通過 する粒子を探知する方法から構成されるもの。

５、請求の範囲３の装置で、１枚のソート上のアパーチャーか、それぞれ互いに 隔離されたグループを形成するもの。

６、請求の範囲３の装置で、アパーチャーの少なくともひとつはスリットの形に なっているもの。

７、請求の範囲６の装置で、同一シートに、だいたい並行で並列になったスリγ トか、少なくともふたつはあるもの。

８、請求の範囲６の装置で、だいたい並行で、端から端まで空間をおいたスリッ トか、同一シート上に少なくともふたつはあるもの。

９、請求の範囲６の装置で、スリットか直線でないもの。

１０、請求の範囲９の装置で、スリットの中心線が楕円型になるもの。

１１、請求の範囲ｌＯの装置で、スリットが楕円のアーチの部分に分解し、それ によってそれを形作るシートを通過するスリットの数を増す事のできるもの。

１１　請求の範囲ＩＯの装置で、同一シート上のスリットの数がネステッド状の 楕円型を作るもの。

１３、請求の範囲ｌＯの装置で楕円が円型になるもの。

１４、請求の範囲ＩＯの装置で、楕円の中心がアパーチャー内にあるもの。

１５、請求の範囲ＩＯのアパーチャーで、楕円の中心かシートの固体部分にある もの。

１６、請求の範囲３の装置で、シートか、だいたい同一の平面に置かれたファイ バーから構成され、隣接したファイバー間のギャップがアパーチャーを構成して いるもの。

＋７．　請求の範囲３の装置で、少なくとも１枚のシートの一部分は、そのシー トの平面上にない構成部分によってサポートされているもの。

＋８．　請求の範囲３の装置で、さらに少なくとも１本の伝達経路に近接する位 置に電流伝導表面を少なくともひとつはもっているものから構成されるもの。

１９、中性粒子物質波干渉を作り出す装置で、選択された原子及び分子から中性 粒子源、中性粒子をビームに並行化する方法、中性原子干渉計から構成され、さ らにそれぞれ重ならない様に配置された経路を伝達する別々の配置にのびる複数 の可干渉性ビームを分散する結晶面、空間的に隔離されたビームの少なくとも１ 本を反射させる結晶面を少なくともひとつ、空間的に隔離されたビームの粒子に 関連する量子力学的物質波か干渉し反射する結晶面、結晶面に反射した粒子を探 知する方法から構成されるもの。

２０、請求の範囲１９の装置で、結晶の少なくともひとつは、化学塩からなるも の。

２１、請求の範囲１９の装置で、結晶の少なくともひとつは、シリコンであるも の。

２Ｚ　請求の範囲１９の装置で、結晶の少なくともひどつは、人工的に成長させ たものであるもの。

２３、隣接する物質の質量分布に関する情報を、その物質か作り出す重力場の空 間勾配によって測定する方法で、選択された原子及び分子から中性粒子の並行化 されたビームを作り出すもの、干渉計内でそれぞれ重ならない様に配置され、さ らに横方向の影響はほぼない様に配置された幾何学の複数の経路にそって粒子と それに関する物質波を伝達させ、しかも経路は、８字型の隣合うほぼ同値のふた つの反する側を周り、各経路はそれぞれ反射層りに回るものを使用して構成した 干渉計から構成されるもので、この場合に干渉計は、質量分散を測定する物質の 近くに配置し、粒子に関連する量子力学的物資波が干渉する領域の物質波の干渉 を測定する。

２４、請求の範囲２３の方法で、干渉計をそれに隣接する物質に関して移動させ たもの。

２５、請求の範囲２３の方法で、隣接する物質を干渉計に関して移動させたもの 。

２６、請求の範囲２３の方法で、地球の少なくとも一部分を測定する方法から構 成されるもの。

２７、請求の範囲２３の方法で、干渉計をそれが配置された環境の振動からある 程度隔離したもの。

２８、請求の範囲２６の方法で、地球の自然資源に関係する情報を測定する方法 から構成されるもの。

２９、請求の範囲２６の方法で、干渉計を地面に掘った坑の中におろして使用す るもの。

３０、電流を測定する方法で、選択された原子及び分子の中性粒子粒子を作り出 す方法、粒子をビームに並行化させる方法、それぞれ重ならない様に配置された 複数の経路に沿って粒子とそれに関連する物質波を粒子に関連する量子力学的物 質波が干渉する領域に伝達させる方法で、伝達経路の少なくとも１本の近くに測 定する電流を通過させ、電流によってできる磁場によって作り出される物質波の 位相のずれを測定する方法から構成されるもの。

３１、中性粒子物質波干渉を発生させ、測定する方法で、原子及び分子から選択 された中性粒子源を提供し、中性粒子をビームに並行化し、粒子源から出る粒子 の速度ベクトルの分散をなくし、さらに空間を置いて配置されたかなり平坦な部 分をもつ固定シートで、各シートに少なくともひとつのアパーチャーかあるもの を配置し、このアパーチャーを通して粒子とそれに関連する物質波を伝達させ、 １枚のシート上のアパーチャーを通過する伝達経路の少なくとも１本か、同一シ ート上の別のアパーチャーを通過する伝達粒子より長いデブログリー波長の積分 数にほぼ同値のもの、粒子に関連する物質波の量子力学的干渉がおこる領域、並 んだシートのアパーチャを通過する粒子を測定できる方法から構成されるもの。

３３、中性粒子物質波ビームの焦点をあわせる請求の範囲３１の方法で、強め合 う干渉か焦点領域の少なくとも１箇所で起こり、弱め合う干渉か他の場所でおこ る様にアパーチャーを配置した方法から構成されるもの。

３４、請求の範囲３１の方法で、アパーチャーの少なくともひとつをスリット型 にしたもの。

３５、請求の範囲３１の方法で、同一シート上に、お互いに重ならないグループ を形成する別々のアパーチャーを配置したもの。

３６、請求の範囲３４の方法で、同一シート上にだいたい並行に横に並ぶスリッ トを少なくともふたつは配置したもの。

３７、請求の範囲３４の方法て、同一シート上に並行で、しかも端から端まで空 間をとったアパーチャーを少なくともふたつは配置したもの。

３８、請求の範囲３４の方法で、スリットか直線てないもの。

３９、請求の範囲３８の方法で、スリットの中心線がほぼ楕円を形作るもの。

４０、楕円スリットを形成するシートを通るアパーチャの数を増加させる請求の 範囲３９の方法で、さらに楕円スリットを楕円アーチの部分に分化させたもの。

４１、請求の範囲３９の方法で、さらにスリットの中心線がネステッド状の楕円 を形成し、同一シート上のスリットを複数提供する事のできる方法から構成され るもの。

４２、請求の範囲３９の方法で、楕円か円形になったもの。

４３、請求の範囲３９の方法で、楕円の中心をアパーチャー内に配置したもの。

４４、請求の範囲３９の方法で、楕円の中心をシートの固定部分に配置したもの 。

４５、請求の範囲３１の方法で、さらに何組かのファイバーをほぼ同一平面上に 配置し、隣接するファイバー間のギャップかアパーチャーを構成している様なシ ートから構成されるもの。

４６、請求の範囲３１の方法で、少なくとも１枚のシートの一部分は、そのシー トの平面上にない構造でサポートしたもの。

４７、請求の範囲３１の方法で、伝達経路の少な（とも１本の近くに最低ひとつ の電流伝導面をもたせたもの。

４８、中性粒子物質波干渉を作り出す方法で、原子及び分子から選択された中性 粒子源、中性粒子をビームに並行化する方法、結晶面でそれぞれ重ならない様に 位置する複数の可干渉性のビームに反射分化させ、それぞれ重ならない様に配置 した経路を通じて複数のビームを伝達させ、重複しない様装置されたビームの少 なくとも１本を結晶面で反射させて、最低１本の別のビームと集束させ、その様 なビームが集束し干渉する領域に結晶面を配置し、結晶面に反射した粒子を探知 する方法から構成されるもの。

４９、請求の範囲４８の方法で、さらに結晶面の少なくともひとつを化学塩から 形成したもの。

５０、請求の範囲４８の方法で、さらに結晶面の少なくともひとつをシリコンか ら形成したもの。

５１、請求の範囲４８の方法で、結晶面の少なくともひとつは、人工的に成長さ せたものである事。

５２、請求の範囲３の装置で、さらに干渉計をそれの置かれる環境の振動からあ る程度隔離する為の方法から構成されるもの。

手続補正書（方式） ％式％ 氏　名　クラウザー　ジョン　フランシス５、補正命令の日付　平成４年１０月 ２０日６、補正の対象　明細書および請求の範囲７、補正の内容　別紙のとおり 手続補正書（方式） ％式％ ５、補正命令の日付　平成４年１０月２０日７、補正の内容　別紙のとおり 国際調査報告

Claims (51)

【特許請求の範囲】
1. １．重力場の空間勾配を測定する装置で、原子及び分子から選択された中性粒子 を作り出す方法、伝達経路決定方法を含む干渉計で、その粒子とそれに伴う物質 波が別々に配置された何本もの経路を伝達し、しかも各経路は重なる事はなく、 横方向の位置関係にはほとんど相互の影響がなく、その経路は、隣接するほぼ同 値の８字型配置の反対側を回路し、各経路はふたつの部分のそれぞれの周囲と粒 子に関連する量子力学的物質波が干渉する領域を反対方向に回路するもの、物質 波間の干渉を探知する方法、干渉計とそれが配置される環境の間の振動を隔離す る何らかの方法、以上のものから構成されるもの。
2. ２．電流を測定する装置で、原子及び分子から選択された中性粒子を作る方法、 伝達経路決定方法を含む干渉計で、粒子とそれに伴う物質波がそれぞれ重ならな い様に配置された複数の経路と粒子の量子力学的物質波が干渉する領域を伝達す るもの、測定する電流を伝達しながら、経路の少なくとも１本の付近を通過する 伝達体を少なくともひとつ、電流の磁場によって作られる物質波の位相のいずれ を測定する方法、以上のものから構成されるもの。
3. ３．中性粒子物質波干渉計を作り出す方法で、原子及び分子から選択された中性 粒子源、中性粒子を並行にする方法、中性粒子源から出る粒子間の速度ベクトル の分散をなくす方法、中性原子干渉計、さらに間隔を置いて配置されたかなり平 坦の固定シート何枚かを構成部分にもち、各シートには、粒子とそれに伴う物質 波がアパーチャ−を通過して伝達する様に開けられたアパーチャ−があるもの、 この場合、シートの中の少なくとも１枚には、シートの上に位置する幾何学的平 面に並び、しかもそのシートのアパーチャ−内に位置する２点の間に引かれた時 、そのシートの固体部分を通過する想像上の直線部分があるもの、粒子に伴う量 子力学的物質波が干渉する領域、シートの並びのスリットを通過する粒子を探知 する方法、以上のものから構成されるもの。
4. ４．請求の範囲３の装置で、伝達経路とアパーチャ−が、シートのアパーチャ− を通過する経路の少なくともひとつは、同じシートの別のアパーチャ−を通過す る別の経路よりデブログリー波長の整数倍だけ長いこと。
5. ５．請求の範囲３の装置で、１枚のシートにいくつもの別々のアパーチャ−があ り、これらのアパーチャ−がそれぞれ別々のグループを構成するもの。
6. ６．請求の範囲３の装置で、アパーチャ−の少なくともひとつはスリットの形に なっているもの。
7. ７．請求の範囲６の装置で、同一シート上に、だいたい並行で並列になったスリ ットが、少なくともふたつはあるもの。
8. ８．請求の範囲６の装置で、だいたい並行で、端から端まで空間をおいたスリッ トが、同一シート上に少なくともふたつはあるもの。
9. ９．請求の範囲６の装置で、スリットが直線でないもの。
10. １０．請求の範囲９の装置で、スリットの中心線が楕円型になるもの。
11. １１．請求の範囲１０の装置で、スリットが楕円のアーチの部分に分解し、それ によってそれを形作るシートを通過するスリットの数を増す事のできるもの。
12. １２．請求の範囲１０の装置で、同一シート上のスリットの数がネステッド状の 楕円型を作るもの。
13. １３．請求の範囲１０の装置で楕円が円型になるもの。
14. １４．請求の範囲１０の装置で、楕円の中心がアパーチャ−内にあるもの。
15. １５．請求の範囲１０のアパーチャ−で、楕円の中心がシートの固体部分にある もの。
16. １６．請求の範囲３の装置で、シートが、だいたい同一の平面に置かれたファイ バーから構成され、隣接したファイバー間のギャップがアパーチャ−を構成して いるもの。
17. １７．請求の範囲３の装置で、少なくとも１枚のシートの一部分は、そのシート の平面上にない構成部分によってサポートされているもの。
18. １８．請求の範囲３の装置で、さらに少なくとも１本の伝達経路に近接する位置 に電流伝導表面を少なくともひとつはもっているものから構成されるもの。
19. １９．中性粒子物質波干渉を作り出す装置で、選択された原子及び分子から中性 粒子源、中性粒子をビームに並行化する方法、中性原子干渉計から構成され、さ らにそれぞれ重ならない様に配置された経路を伝達する別々の配置にのびる複数 の可干渉性ビームを分散する結晶面、空間的に隔離されたビームの少なくとも１ 本を反射させる結晶面を少なくともひとつ、空間的に隔離されたビームの粒子に 関連する量子力学的物質波が干渉し反射する結晶面、結晶面に反射した粒子を探 知する方法から構成されるもの。
20. ２０．請求の範囲１９の装置で、結晶の少なくともひとつは、化学塩からなるも の。
21. ２１．請求の範囲１９の装置で、結晶の少なくともひとつは、シリコンであるも の。
22. ２２．請求の範囲１９の装置で、結晶の少なくともひとつは、人工的に成長させ たものであるもの。
23. ２３．隣接する物質の質量分布に関する情報を、その物質が作り出す重力場の空 間勾配によって測定する方法で、選択された原子及び分子から中性粒子の並行化 されたビームを作り出すもの、干渉計内でそれぞれ重ならない様に配置され、さ らに横方向の影響はほぼない様に配置された幾何学の複数の経路にそって粒子と それに関する物質波を伝達させ、しかも経路は、８字型の隣合うほぼ同値のふた つの反する側を周り、各経路はそれぞれ反対周りに回るものを使用して構成した 干渉計から構成されるもので、この場合に干渉計は、質量分散を測定する物質の 近くに配置し、粒子に関連する量子力学的物質波が干渉する領域の物質波の干渉 を測定する。
24. ２４．請求の範囲２３の方法で、干渉計をそれに隣接する物質に関して移動させ たもの。
25. ２５．請求の範囲２３の方法で、隣接する物質を干渉計に関して移動させたもの 。
26. ２６．請求の範囲２３の方法で、地球の少なくとも一部分を測定する方法から構 成されたもの。
27. ２７．請求の範囲２３の方法で、干渉計をそれが配置された環境の振動からある 程度隔離したもの。
28. ２８．請求の範囲２６の方法で、地球の自然資源に関係する情報を測定する方法 から構成されるもの。
29. ２９．請求の範囲２６の方法で、干渉計を地面に堀った坑の中におろして使用す るもの。
30. ３０．篭流を測定する方法で、選択された原子及び分子の中性粒子を作り出す方 法、粒子をビームに並行化させる方法、それぞれ重ならない様に配置された複数 の経路に沿って粒子とそれに関連する物質波を粒子に関連する量子力学的物質波 が干渉する領域に伝達させる方法で、伝達経路の少なくとも１本の近くに測定す る電流を通過させ、電流によってできる磁場によって作り出される物質波の位相 のずれを測定する方法から構成されるもの。
31. ３１．中性粒子物質波干渉を発生させ、測定する方法で、原子及び分子から選択 された中性粒子源を提供し、中性粒子をビームに並行化し、粒子源から出る粒子 の速度ベクトルの分散をなくし、さらに空間を置いて配置されたかなり平坦な部 分をもつ固定シートで、各シートに少なくともひとつのアパーチャ−があるもの を配置し、このアパーチャ−を通して粒子とそれに関連する物質波を伝達させ、 しかも少なくとも１枚のシートのアパーチャ−がそのシートの幾何学平面上の２ 点で、シートのアパーチャ−内にあるものの間に引かれた時に、シートの固定部 分を通過する少なくとも１本の想像上の直線ができる様に配置したものから構成 されるもので、粒子に関連する物質波の量子力学的干渉がおこる領域を提供し、 並んだシートのアパーチャ−を通過する粒子を測定できるもの。
32. ３２．請求の範囲３１の方法で、さらにシートのアパーチャ−を通過する伝達経 路の少なくとも１本が、同一シート上の別のアパーチャ−を通過する経路よりも 、デブログリー波長の整数倍だけ長くなる様配置された経路とアパーチャ−から 構成されるもの。
33. ３３．中性粒子物質波ビームの焦点をあわせる請求の範囲３１の方法で、強め合 う干渉が焦点領域の少なくとも１箇所で起こり、弱め合う干渉が他の場所でおこ る様にアパーチャ−を配置した方法から構成されるもの。
34. ３４．請求の範囲３１の方法で、アパーチャ−の少なくともひとつをスリット型 にしたもの。
35. ３５．請求の範囲３２の方法で、同一シート上に、お互いに重ならないグループ を形成する別々のアパーチャ−を配置したもの。
36. ３６．請求の範囲３４の方法で、同一シート上にだいたい並行に横に並ぶスリッ トを少なくともふたつは配置したもの。
37. ３７．請求の範囲３４の方法で、同一シート上に並行で、しかも端から端まで空 間をとったアパーチャ−を少なくともふたつは配置したもの。
38. ３８．請求の範囲３４の方法で、スリットが直線でないもの。
39. ３９．請求の範囲３８の方法で、スリットの中心線がほぼ楕円を形作るもの。
40. ４０．楕円スリットを形成するシートを通るアパーチャの数を増加させる請求項 ３９の方法で、さらに楕円スリットを楕円アーチの部分に分化させたもの。
41. ４１．請求の範囲３９の方法で、さらにスリットの中心線がネステッド状の楕円 を形成し、同一シート上のスリットを複数提供する事のできる方法から構成され るもの。
42. ４２．請求の範囲３９の方法で、楕円が円形になったもの。
43. ４３．請求の範囲３９の方法で、楕円の中心をアパーチャ−に配置したもの。
44. ４４．請求の範囲３９の方法で、楕円の中心をシートの固定部分に配置したもの 。
45. ４５．請求の範囲３１の方法で、さらに何組かのファイバーをほぼ同一平面上に 配置し、隣接するファイバー間のギャップがアパーチャ−を構成している様なシ ートから構成されるもの。
46. ４６．請求の範囲３１の方法で、少なくとも１枚のシートの一部分は、そのシー トの平面上にない構造でサポートしたもの。
47. ４７．請求の範囲３１の方法で、伝達経路の少なくとも１本の近くに最低ひとつ の篭流伝導面をもたせたもの。
48. ４８．中性粒子物質波干渉を作り出す方法で、原子及び分子から選択された中性 粒子源、中性粒子をビームに並行化する方法、結晶面でそれぞれ重ならない様に 位置する複数の可干渉性のビームに反射分化させ、それぞれ重ならない様に配置 した経路を通じて複数のビームを伝達させ、重複しない様配置されたビームの少 なくとも１本を結晶面で反射させて、最低１本の別のビームと集束させ、その様 なビームが集束し干渉する領域に結晶面を配置し、結晶面に反射した粒子を探知 する方法から構成されるもの。
49. ４９．請求の範囲４８の方法で、さらに結晶面の少なくともひとつを化学塩から 形成したもの。
50. ５０．請求の範囲４８の方法で、さらに結晶面の少なくともひとつをシリコンか ら形成したもの。
51. ５１．請求の範囲４８の方法で、結晶面の少なくともひとつを人工的に成長させ たもの。