JPH01291182A

JPH01291182A - 磁気検出装置

Info

Publication number: JPH01291182A
Application number: JP63120065A
Authority: JP
Inventors: Kosei Tagawa; 孝生田川
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1988-05-17
Filing date: 1988-05-17
Publication date: 1989-11-22
Anticipated expiration: 2010-10-25
Also published as: JPH0799389B2

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、超電導材料よりなる磁気抵抗素子を用いて
例えば生体磁気や岩石磁気などによる微弱磁界の測定を
行うことができるようにした磁気検出装置に関する。

〈従来の技術〉従来、このような磁気検出装置としては第６図に示すよ
うなものがある。この磁気検出装置は、超電導体が磁界
により超電導状態から電気抵抗を持つ状態に移る現象を
利用して、磁界強度を抵抗値の変化として検出するもの
である。すなわち、セラミック超電導体６１に電流電極
６２ａ、６２ｂを介して電流を流し、電圧電極６３ａ、
６３ｂ間の電圧を測ることによりこの電圧電極間に作用
する磁界をこの電圧電極間の抵抗の変化として検出する
ようになっている。この磁界に対する電気抵抗特性を種
々の電流値に対して表わしたのが第７図である。この第
７図に示す特性は棒状のセラミック超電導体の場合の特
性例であるが、この特性は超電導材料の形状１組成、製
造工程等により大巾に変えることができる。

このことは、超電導体が棒状や板状の場合だけでなく、
非磁性絶縁板、例えばアルミナ板の上にシルクスクリー
ンやスプレーできわめて薄い超電導体を形成した場合で
も同様で、膜の厚み、電極パターン幅、組成等により磁
界に対する抵抗特性を大巾に変えることができる。

第８図はこのような絶縁性基板の上にスクリーン印刷で
超電導体８１、電流電極８２ａ、８２ｂ。

電圧電極８３ａ、８３ｂを成膜した磁気抵抗素子を有す
る磁気検出装置を示したものである。この磁気抵抗素子
の場合、棒状又は板状の磁気抵抗素子に比べて磁界に対
する抵抗変化を大きくでき、特性のばらつきを小さくす
ることができる。また、超電導体８Ｉの組成・粒径・製
造工程を変えることにより磁界に対する抵抗特性を変え
ることができるのはもちろんである。これらを一定にし
ても超電導対８１の長さｅ１巾Ｗ、厚さｄを変えること
により大巾に特性を変えることができる。

第９図はこの特性の変わる例を示している。ここで、特
性Ｃは特性りに比べて巾Ｗ１厚みｄを共に大きくした場
合の特性である。但し、磁界を十分大きくした場合、す
なわち超電導状態でなく常電導状態になった場合の抵抗
値が、特性Ｃの場合と特性りの場合で同程度の値となる
ように長さａを大きくしている。

〈発明が解決しようとする課題〉このように、上記従来の磁気検出装置では第９図の特性
Ｃや特性りに代表されるような抵抗特性が得られる。し
かしながら、特性りの場合は磁界Ｂの小さい領域におい
ては磁界の変化に対する抵抗Ｒの変化が大きいため感度
が良くなるが、小さい磁界で抵抗が飽和する為測定可能
な磁界領域が狭くなるという問題がある。一方、特性Ｃ
の場合は磁界が微弱な領域においては抵抗か零の超電導
状態であるため感度が無く、抵抗が現れる磁界の領域に
おいては、磁界の広い領域まで抵抗が変化するため、測
定可能な磁界領域を広くとれるが、磁界の変化に対する
抵抗の変化が少なく感度が悪いという問題がある。

そこで、この発明の目的は、感度が良くかつ、測定可能
な磁界領域が広い磁気検出装置を提供することにある。

〈課題を解決するための手段〉本発明者は、第９図に示す特性Ｃの磁気抵抗素子と特性
りの磁気抵抗素子を、はパ同一の磁界が作用する様に接
近させて設置し、かつ両者を直列に接続した磁気抵抗素
子の磁界に対する抵抗特性か特性Ｅのようになることに
着目した。すなわちこの複合特性は特性Ｃの立上り磁界
近辺でわずかに折曲するが実用上問題はなく、特性りに
比べて磁界の測定可能領域が広くなっており、また特性
Ｃに比べて特に磁界の小さい領域での感度が良くなって
いる。そして、この特性Ｅから容易に類推できるように
、磁界に対する電気抵抗特性の異なる複数の磁気抵抗素
子を、は・′同一の磁界が作用する様に接近させて設置
し、これらを直列に接続すれば、感度がよく測定可能領
域の広い磁気検出装置が得られることがわかる。

本発明は」二足着眼点にもとづいてなされたものであり
、第１の発明は、超電導材料よりなる磁気抵抗素子を用
いて磁界を測定する磁気検出装置において、磁界に対す
る電気抵抗特性の異なる２つ以上の磁気抵抗素子を直列
に接続したことを特徴としている。

また、第２の発明は、超電導材料よりなる磁気抵抗素子
を用いて磁界を測定する磁気検出装置において、磁気抵
抗素子に作用する磁界の一部をシールドするシールド部
材を設けたことを特徴としている。

また、第３の発明は、非磁性誘電体上に超電導材料を折
曲して帯状に作成してなる磁気検出装置において、上記
超電導材料は、その折曲した隣接する部分を流れる電流
の向きが逆方向になるようなパターンを持っていること
を特徴としている。

〈作用〉第１の発明においては、直列に接続された電気抵抗特性
の異なる２つ以上の磁気抵抗素子が、それに作用する電
界によりそれぞれその電気抵抗特性に応じた電気抵抗を
示す。従って、複数の磁気抵抗素子全体の電気抵抗は各
磁気抵抗素子の電気抵抗の総和となる。

また、第２の発明においては、シールド部材が磁気抵抗
素子に作用する磁界の一部をシールドし、磁気抵抗素子
がシールドされた部分とシールドされていない部分とで
異なる電気抵抗を示し、磁気抵抗素子全体の電気抵抗は
、シールドされた部分の電気抵抗とシールドされていな
い部分の電気抵抗の総和となる。

また、第３の発明においては、非磁性誘電体上折曲して
帯状に作成された超電導材料の、その折曲した隣接する
部分を電流が逆方向に流れる。従って、電流によって発
生した磁界が互いに打消し合い、検出しようとする磁界
分布が乱れないので、超電導材料の帯を長くすることが
でき、電気抵抗を大きくすることができる。

従って、第１．第２．第３の発明共、感度を良くすると
共に、測定可能な磁界領域を広くする。

〈実施例〉以下、この発明を図示の実施例により詳細に説明する。

第１の発明の実施例第１図は本発明の一実施例における磁気抵抗素子の構成
を示したものである。この磁気抵抗素子は基板１３上に
巾の異なる種類のパターンの超電導体１１を直列に形成
し、この超電導体１１の両端に抵抗測定端子１２を設け
ている。この場合は、磁気抵抗素子の組成、製造工程お
よび厚みは一定であるが、パターン毎にこれらを変える
ようにしてもよい。

第２図は本発明の他の実施例における磁気抵抗素子の構
成を示したものである。この磁気抵抗素子は基板２３上
に巾が一定の超電導体２１を中央部の一定鎖線をはさん
で左右対称となるように形成し、この超電導体２１の両
端に抵抗測定端子２２を設けている。そして、右側と左
側とで超電導体の組成、厚みあるいは製造工程のうちの
１つ以上を変えることにより磁界に対する抵抗特性を変
えるようにしている。

第２図に示す超電導体２１は基板２３上に左右対称に形
成された特性の異なる２種類の超電導体で構成されてい
るが、特性の異なる３種以上の超電導体で構成されるよ
うにしてもよい。

また、第１図や第２図に示す磁気抵抗素子は基板の同一
平面上に単位長さ当りの特性の異なる超電導体を直列に
形成しているが、基板の表面と裏面に異なる特性の超電
導体を形成し、これらの超電導体を直列に接続するよう
にしてもよい。また、特性の異なる超電導体を形成した
小さな基板を複数枚作成し、これらの基板を１枚の基板
の上に接着し、ワイヤーボンディング等で各超電導体を
接続するようにしてもよい。

また、第１図や第２図に示す磁気抵抗素子は、超電導体
の両端に抵抗測定端子を設け、この抵抗測定端子が電流
電極と電圧電極を兼用するようにしているが、第８図に
示すように電流電極と電圧電極をそれぞれ別々に設ける
ようにしてもよい。

以上は基板上に膜状超電導体を生成した磁気抵抗素子の
場合について説明したが、これに限定されるものではな
く、超電導体を棒状１線状あるいは板状にしたものでも
よく、更に膜状のものと棒状のものを組合わせるといっ
たように、異なる形態の超電導体を組合わせたものでも
よい。

第２の発明の実施例本実施例における磁気抵抗素子は第２図に示すパターン
の超電導体２１の全体を同一特性の超電導体で作成し、
例えば、第３図に示すように、この超電導体２１の右半
分をシールド部材２４で磁界からシールドするようにし
ている。このシールド部材２４としては磁性体あるいは
超電導体を用い、磁性体の磁気シールド作用あるいは超
電導体のマイスナー効果による磁気シールド作用を利用
するようにしている。

こうすることにより、シールド部材２４でシールドされ
た超電導体２１の部分に作用する電界か小さくなり、全
体として抵抗特性の異なる２種類の超電導体を直列に接
続した場合と等価となる。

例えば非シールド部が第９図に示す特性りのような特性
を示し、シールド部が特性Ｃのような特性を示し、全体
として特性Ｅのような特性か得られる。

上記実施例では超電導体２Ｉに作用する磁界の一部をシ
ールドするようにしたが、磁性体よりなる疎のメツシュ
や透磁率の低い板を基板２３の近辺に置いても同等の効
果が得られる。この場合、メツシュの網目サイズや材質
あるいは線径、シールド板の厚み等のシールド性の要因
となるものを変えることにより、測定領域を更に広げる
ことができる。

第３の発明の実施例磁界に対する抵抗特性の異なる複数の磁気抵抗素子を直
列に接続した場合は、例えば第９図に示すように、特性
Ｃの素子と、特性りの素子を直列に接続すると特性Ｅに
示すように特性の改善された素子が得られることは上述
した通りであるが、同一特性の素子、例えば特性りの素
子を複数個直列に接続した場合にも、磁界の変化に対す
る抵抗の変化が大きくなり、特性が改善されることがわ
かる。

この同一特性の素子を直列に接続することは例えば第８
図に示す磁気抵抗素子において巾Ｗや厚みｄを同じにし
、長さＱを大きくすることと等価となる。しかしながら
、単にｅを大きくすると、同一磁界中に置くことが困難
となり測定精度上問題が生じるので、例えば基板上に超
電導材料を折曲して帯状に作成して検出部を小さくまと
める必要がある。

しかし、このようにした場合、抵抗を測定するために流
した電流により発生した磁界が検出しようとする磁界分
布を乱すことがある。

そこで、本実施例における磁気抵抗素子は第４図や第５
図に示すように、隣接する部分を流れる電流の向きが逆
方向になるようなパターンを持っている。

第４図に示す磁気抵抗素子は、非磁性誘電体基板（図示
せず）上に超電導材料の検出部４１を折曲して帯状に作
成している。ここで、端子部４２が検出部４１に比べて
巾が広くなっているのは、端子部４２の電流密度を小さ
くして磁界によって生じる抵抗を小さくするためのもの
である。このような構造にすることにより、端子部４２
の磁界強度が検出部４１の磁界強度に対する測定値に誤
差として入ることはない。

また、第５図に示す磁気抵抗素子は、非磁性誘電体基板
（図示せず）の表面に実線で示す超電導体５１ａを、裏
面に点線で示す超電導体５１ｂをそれぞれ折曲して帯状
に作成している。この超電導体５１ａと５１ｂは作図の
都合上ずらして描かれているか、それぞれ基板の表と裏
に基板に対して対称となるように作成されており、スル
ーホール５３を介して接続されている。また、上記超電
導体５１ａは基板の表面に設けられた抵抗測定端子５２
ａに接続され、超電導体５１ｂは基板の裏面に設けられ
た抵抗測定端子５２ｂに接続されている。

上記超電導体５１ａ、５１ｂはそれぞれ、その隣接する
部分を流れる電流が逆方向となるように折曲しており、
更に基板をはさんで相対する超電導体５１ａの部分と５
１ｂの部分とを流れる電流の向きが互いに逆方向となる
ようになっている。

このように、第４図や第５図に示すパターンを形成する
ことにより、電流によって発生する磁界の影響をなくし
、測定範囲が広く、感度の良い磁気抵抗素子を得ろこと
ができる。

〈発明の効果〉以上より明らかなように、第１の発明においては、磁界
に対する電気抵抗特性の異なる２つ以上の磁気抵抗素子
を直列に接続し、第２の発明においては、磁気抵抗素子
に作用する磁界の一部をシールド部材によりシールドし
、第３の発明においては、非磁性誘電体上に折曲して帯
状に作成された超電導体が、その折曲した隣接する部分
を流れる電流の向きが逆方向になるようなパターンを持
っている。したがって、この発明によれば、磁気検出装
置の感度が良く、測定範囲が広くできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１の発明の一実施例における磁気抵抗素子を
示す図、第２図は第１の発明の他の実施例における磁気
抵抗素子を示す図、第３図は第２の発明の一実施例にお
ける磁気抵抗素子を示す図、第４図は第３の発明の一実
施例における磁気抵抗素子を示す図、第５図は第３の発
明の他の実施例における磁気抵抗素子を示す図、第６図
および第７図はそれぞれ従来の棒状超電導磁気抵抗素子
およびその特性を示す図、第８図および第９図はそれぞ
れ従来の膜状超電導磁気抵抗素子およびその特性を示す
図である。１１．２１，４１．５１ａ、５　ｌｂ−超電導体、１２
．２２，４２．５２ａ、５２ｂ−抵抗測定端子、１３．
２３・・・基板、２４・・・ンールド部材。特　許　出　願　人　　シャープ株式会社代　理　人　
弁理士　　前出　葆　はか１名第１図第２２第３図第６図第７図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）超電導材料よりなる磁気抵抗素子を用いて磁界を
測定する磁気検出装置において、磁界に対する電気抵抗
特性の異なる２つ以上の磁気抵抗素子を直列に接続した
ことを特徴とする磁気検出装置。
（２）超電導材料よりなる磁気抵抗素子を用いて磁界を
測定する磁気検出装置において、磁気抵抗素子に作用す
る磁界の一部をシールドするシールド部材を設けたこと
を特徴とする磁気検出装置。
（３）非磁性誘電体上に超電導材料を折曲して帯状に作
成してなる磁気検出装置において、上記超電導材料は、
その折曲した隣接する部分を流れる電流の向きが逆方向
になるようなパターンを持っていることを特徴とする磁
気検出装置。