JPH01162178A - 超伝導磁気検出器 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は超伝導体が臨界磁場を境として超伝導状態お
よび常伝導状態のそれぞれに転移することを利用した磁
気検出器に関する。

〔従来の技術〕

超伝導体は超伝導性を示す転移温度以下の状態にあって
も、これに加えられる磁場が臨界磁場といわれる超伝導
体固有の大きさを超えると常伝導状態に転移する。また
逆に磁場が＃−臨界磁場以下に減少すると上記と逆方向
の転移を示す、最近急速に開発が進められている高温超
伝導体はほとんどが常伝導状態で高い抵抗値を示すので
、臨界磁場近傍における大きな抵抗値の変化を利用する
磁気検出器が提案されている。

この検出器は電流を流した超伝導体の示す上記の抵抗値
の大きな変化を利用して、臨界磁場近傍における磁場の
ステップ状の変化を検出するようにしたもので、磁気検
出スイッチとして利用される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このような磁気検出スイッチとしての磁気検出器は臨界
磁場近傍の比較的大きな磁場の変化による抵抗値の２値
的な変化を検出して、電圧の２値出力として与えるもの
なので、磁場の大きさに対応する出力を得ることができ
なかった。

この発明は超伝導磁気検出器の上記の欠点を解消して、
磁場の大きさに対応する出力を与えることが可能な超伝
導磁気検出器を提供することを目的とする。

Ｃ問題点を解決するための手段〕 この発明は超伝導体の臨界磁場の大きさが超伝導体中を
流れる電流の電流密度に依存することに着目したもので
、超伝導体の断面積が電流の流れる方向に不均一である
ようにしたものである。

〔作用〕

超伝導体の断面積が電流の流れる方向に不均一であれば
、それに応じて電流の方向に沿う各部の電流密度も不均
一となり、超伝導状態から常伝導状態に転移している部
分の長さが磁場の大きさに応じて変化する。これによっ
て磁場の大合さに応じた抵抗値を得ることができるので
、定電流を与えて磁場に応じた出力電圧を得ることがで
きる。

〔実施例〕

第１図はこの発明による超伝導磁気検出器の実施例の平
面図である・、絶縁体としての基板ｌ上に厚さ一定の超
伝導体１ｐ１４２が形成され、その両端に通常の金属薄
膜電極３が設けられている。金属薄膜電極３は基板ｌの
隅にはワイヤボンディング川パッド４．５が形成され、
これらに接続された図示されていない外部電極を介して
超伝導体ＷｔＷＡに定電流が与えられ、またその際金属
薄膜電極間に発生する電圧が測定される。

超伝導体薄膜２は電流の流れる方向にその幅が直線的に
変化しており、上記の方向の断面積は不均一となってお
り、膜の厚さが一定であることから幅に対応した変化を
示す、このため金属薄膜電極３を介して超伝導体ＷｉＭ
４２に電流を流すと、その流れる方向に沿う各部で電流
密度が異なってくる。

この状態で超伝導体薄膜２に磁場が加わると、断面積が
小で電流密度の大きな部分すなわち幅の狭い部分はど臨
界磁場が小であることからこの幅の狭い部分から常伝導
状態に転移する。常伝導状態に転移した部分の広さは、
加わった磁場の強さならびに流れる電流の大きさに依存
する。超低導薄１！ｌ　２全体の抵抗値は上記のように
常伝導状態に転移した部分の広さによって変化するので
、超低導薄Ｍ４２に定電流を与えれば、電極３の間には
磁場の大きさに対応した出力電圧を生じ、この電圧を測
定して磁場の大きさを測定することができる。

磁場の増加および減少に対して上記の転移はそれぞれ反
対方向の特性を示すので、これによって磁場の連続的な
変化を測定することが可能となる。

この実施例による磁気検出器の出力電圧と磁場の強さと
の関係はおおむね第２図のような直線的なものとなる。

この発明による磁気検出器の大きな利点の一つは超伝導
体の形状を変えて任意の出力特性を与えることができる
ことである。

第３図はこの発明の第２の実施例で、第１図の実施例と
同様な構成で階段状の超低導薄１１５！６を形成したも
ので、その出力電圧特性は超伝導薄膜６の形状に対応し
て第４図に示すように階段状となる。さらに第５図に示
す第３の実施例では、図示のような形状の超伝導体薄膜
７が形成され、第６図のように磁場の強さによって検出
感度を異にする出力特性が得られる。

第７図はこの発明の第４の実施例の外形図である。この
実施例では円錐台状の絶縁体ｌｌ上に一定の厚さの超伝
導体薄膜１２を形成し、さらに両端にそれぞれ常伝導体
の金属薄膜電極１３．１４を設け、これらにリード線１
５．１（ｉを接合したものである。超伝導体１ａ膜１２
の面積は電流の流れる方向に沿って変化しており、これ
に応じて電流密度も変化し、その変化に応じた出力特性
を示す。

この形式のものも絶縁体の形状を変えることで任意の出
力特性を得ることができる。

このほか上記の絶縁体を用いず、超伝導体自体を第７図
と類似の形状とし、その両端に金属薄膜電極とリード線
とを設けた構成のものも同様な効果を得ることができる
。

〔発明の効果〕

この発明によれば超伝導体の断面積を電流の流れる方向
に不均一なものとし、各部での電流密度を異ならせるこ
とによって、電流の流れる方−覧って臨界磁場の大きさ
が変るように超低Ｎ１．磁気検出器を構成している。こ
のため常伝導状態に転移している部分の長さが磁場の大
きさに対応して変リ、磁場の大きさに応じた出力特性を
もち磁場の大きさの測定可能な簡便な磁気検出器が得ら
れる。

電流の流れる方向に沿う超伝導体の断面積の与え方によ
って種々の特性を与えることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による超伝導磁気検出器の実施例の平
面図、第２図はその実施例の出力特性を示すグラフ、第
３図、第４図、第５図、第６図はそれぞれこの発明の第
２および第３の実施例の平面図とその特性を示すグラフ
、第７図はこの発明の第４の実施例の外形図である。 １・・・基板（絶縁体）、２，６．７．１２・・・超伝
導体薄膜、１１・・・絶縁体。 男　１　図 罵２　記

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）超伝導体が臨界磁場を境として超伝導状態および常
   伝導状態のそれぞれに転移することを利用した磁気検出
   器において、超伝導体の断面積が電流の流れる方向に不
   均一であることを特徴とする超伝導磁気検出器。 ２）特許請求の範囲第１項記載の検出器において、超伝
   導体が絶縁体上に設けられた薄膜であることを特徴とす
   る超伝導磁気検出器。