原子磁気センサのコンパクトなモジュールの特性は,アルカリ金属原子のスピン偏極の空間分布を考慮しない均一なモデルでは十分記述できていなかった.今回,小型セル内のスピン偏極の分布を考慮したモデルによって,モジュールの特性を再現することを目指した.ポンプのレーザ光の減衰も考慮しつつ,壁との衝突によるスピン偏極の緩和を境界条件として,拡散項のあるブロッホ方程式の数値解を求めた.20mmの立方セルに8mm径のビームを通す試作モジュールの特性の解析を行い,光ポンピング強度と信号応答の実験的な特性が良く記述できることが示せた.小型の原子磁気センサモジュールの特性の理解を深め,さらに性能向上を図るために,センサのセル内におけるスピン偏極の不均一性を解析に取り込むことが重要である.