JPH02243970A

JPH02243970A - 微小抵抗測定装置

Info

Publication number: JPH02243970A
Application number: JP6373789A
Authority: JP
Inventors: Toshiji Tominaka; 冨中　利治; Hiroshi Tomeoku; 留奥　寛; Naoki Maki; 牧　直樹
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1989-03-17
Filing date: 1989-03-17
Publication date: 1990-09-28

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〕本発明は微小抵抗測定装置に係わり、特に、微小抵抗の
測定に有効なＳＱＵＩＤを用いた微小抵抗測定装置に関
する。

〔従来の技術〕

微小抵抗の測定装置としては、種々のものが提案されて
いる。そのうちで主なものは、４端子法を用いるもの、
及び被測定試料を含むループを流れる電流の減衰を測定
するものである。

第３図は、４端子法を用いたものである。該図において
、８は接続された超電導線、２は超電導線８の接続部、
９は超電導線接続部２の両端に接続されて端子間の電圧
を測定するための電圧計、１０は超電導線８に流れる電
流を測定するための電流計、１１は超電導線８に電流を
流すための電源である。この４端子法によって、超電導
線８に電流を流した時の、電圧計９で測定された電圧値
と電流計１０で測定された電流値の比から接続部２の抵
抗を評価できる。

しかしながら、上記のように構成された従来の４端子法
であっては、次のような問題があった。

即ち、接続部２以外で超電導線８が超電導状態での超電
導線接続部２の抵抗、つまり、接続抵抗を測定するため
には、超電導線８に流す電流は、超電導線８の臨界電流
値以下である必要があるが。

通常、数１０Ａから数１０００Ａの電流値であるため、
接続抵抗が１Ｏ−ｔａ〜１０″″１４Ω程度の非常に微
小な場合、接続部２での発生電圧はＩＱ−１０〜１Ｏ−
１３Ｖ程度で非常に微小である。このため、通常の電圧
計では感度不足のために測定できない。

しかし、１０′″１３　ｙ程度の非常に高い感度をもっ
たＳＱＵＩＤを利用した電圧計で測定する場合には、そ
れが可能になる。ところが、この場合には、ＳＱＵＩＤ
は外部ノイズに対して弱いために、超電導線８に流す電
流のわずかな変動、もしくはノイズなどのために、ＳＱ
ＵＩＤが測定不能な状態になる。そのために、ＳＱＵＩ
Ｄを利用した電圧計で測定するためには、超電導線８に
電流を流す電源として、非常に高い安定度を持ったノイ
ズのないものを使用する必要がある。しかし、数１ＯＡ
から数１０００Ａの電流値で動作でき、非常に高い安定
度を持ったノイズのない電源は技術的に困難であり、か
つまた、技術的に可能であっても高価なものになる。

また、接続抵抗測定以外のＳＱＵＩＤを用いた一般の試
料の抵抗測定の場合についても、上記超電導線８の接続
抵抗測定の場合と同様に、数１ＯＡから数１０００Ａの
大きな電流値で動作でき、非常に高い安定度を持ったノ
イズのない電源は技術的に困難であり、かつまた、技術
的に可能であっても高価である。

第４図は、超電導線ループを流れる電流の減衰を測定す
ることによって、接続抵抗を測定するものである。その
測定原理は、ヒータ３をオンにして、超電導線ループの
一部分を常電導状態にした状態で外部のコイル６に電流
を流し超電導線ループ内に磁場を印加し１次に磁場を印
加した状態でヒータ３をオフにして、超電導線ループ全
体を超電導状態に復帰する、その後で外部のコイル６の
電流を変化させることによって、接続部を持った超電導
線ループ１に電流を誘導する。そして、その誘導電流の
つくる磁場を磁場センサー５で測定して２誘導電流の減
衰の時定数を求める。次に。

この場合の減衰の時定数は超電導線ループ１のインダク
タンスと接続部の抵抗の比になるので、予め求めておい
た超電導線ループ１のインダクタンスの値を使って接続
部の抵抗を評価するものである。尚、上記技術に関して
は、［電気学会外止器研究会５Ａ−８３−６６，１９８
３４の予稿集第２９頁〜第３３頁に開示されている。

しかしながら、上記のように構成された超電導線ループ
の誘導電流の減衰を測定する方法にあっては、次のよう
な問題があった。即ち、上記のように減衰の時定数を測
定することによって接続抵抗が評価するためには、超電
導線ループ１のインダクタンスの値の評価が必要になる
が１通常できるだけ減衰を速くするために、上記超電導
線ループ１のインダクタンスを小さくする。その結果、
上記超電導線ループ１のインダクタンスの評価が難しく
なり誤差が大きくなる。そのために、接続抵抗の測定精
度が低くなる。また、超電導線ループ１の接続部の抵抗
が微小な場合には、磁場減衰の時定数が長くなり、それ
にともなって、上記４端子法に比較して、長時間の測定
が必要になる。

更に、２種類の超電導線で構成゛されたループのように
超電導線ループ１に複数の接続部がある場合、複数の接
続部のうちの１つについて接続抵抗を測定したい場合が
あるが、こ゛の方法では全部の接続抵抗の合計しか評価
できない。

〔発明が解決しようとする課題〕上記した従来の超電導線の接続抵抗測定装置にあっては
、４端子法では１通常の電圧計を用いる場合測定感度が
低い、また、超電導線ループの磁場減衰を測定する方法
では測定時間が長い、更に、従来の４端子法によるＳＱ
ＵＩＤを用いた微小抵抗測定装置であっては、被測定試
料に大きな電流を供給するのが困難であるなどの問題点
があった。

本発明の目的は、電流容量が小さい電源で大きな電流領
域まで測定できることは勿論、磁場減衰の方法に比べて
精度良くまた短時間に、かつ、複数の接続部の内から１
個の接続部についての接続抵抗を測定することができる
微小抵抗測定装置を提供する。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明では、超電導線を接
続して作成した超電導線閉ループの接続部の両端に電圧
リード線を設け、それをＳＱＵＩＤ電圧計に接続すると
共に、上記超電導線ループと磁気的に結合したコイルを
設け、かつ、上記超電導線ループにヒータを設置し、該
ヒータの電流、及び上記コイルの電流を操作することに
よって、上記超電導線閉ループに電流を誘導するように
して、超電導線の接続抵抗の測定を行なわせるものであ
る。

また、同様に、本発明では、抵抗を測定する試料の端子
間電圧をＳＱＵＩＤ電圧計で測定するために、抵抗の測
定をする試料とコイルとでループを形成するようにし、
上記ループにスイッチを設けて上記ループを開閉できる
ようにする。更に。

上記ループのコイルと磁気的に結合した別の外部コイル
を設け、上記ループのスイッチと外部コイルの電流を操
作することによって、上記試料とコイルとで形成された
ループに電流を誘導するようにして試料の抵抗測定を行
なわせるものである。

〔作用〕

上記構成によれば、超電導線を接続して形成した超電導
線ループの接続部の両端電圧をＳＱＵＩＤ電圧計によっ
て、１０”Ｖ程度の非常に高い感度で測定できる。また
、上記超電導線ループと電磁的に結合した外部コイルと
の相互インダクタンスを任意に設定できるので、上記外
部コイルを駆動する電源の電流容量が小さくても、上記
超電導線ループに所望の電流を誘導することができる。

また、上記外部コイルの電流をゼロまで下げることによ
って、上記超電導線ループに電流を誘導するようにすれ
ば、上記超電導線ループに電流を誘導した後、上記外部
コイルを駆動する電源をオフできるので、上記超電導線
ループに誘導された電流を上記外部コイルを駆動する電
源ノイズに依存しないようにすることができる。

また同様に、被測定試料の電圧端子の端子間電圧をＳＱ
ＵＩＤ？！！圧計によッテ、１Ｏ−１３Ｖ程度の非常に
高い感度で測定できる。また、被測定試料とコイルとで
ループを形成するようにして、上記ループのコイルとそ
れと磁気的に結合した外部コイルとの相互インダクタン
スを好都合に設定することによって、電流容量の小さい
電源によっても、上記被測定試料とコイルとで形成され
たループに所望の電流を誘導することができる。また同
様に、上記外部コイルの電流をゼロまで下げることによ
って、上記被測定試料とコイルとで形成されたループに
電流を誘導する場合には、上記被測定試料とコイルとで
形成されたループに電流を誘導した後、上記外部コイル
を駆動する電源をオフできるので、上記被測定試料とコ
イルとで形成されたループに誘導された電流を上記外部
コイルを駆動する電源ノイズに程存しないようにするこ
とができる。

〔実施例〕

本発明の超電導線の接続抵抗測定装置の一実施例を第１
図を参照しながら説明する。

第１図に示すように、超電導線を接続して形成した超電
導線ループ１の接続部２の両端に電圧リード線を設け、
それをＳＱＵＩＤ電圧計４に接続し、また、上記超電導
線ループ１の一部を常電導状態にすることができるよう
にヒータ３を設置し、更にまた、上記°超電導線ループ
１に電流を誘導するために、それと磁気°的に結合した
外部コイル６を設ける構成とする。

そして、更に上記超電導線ループ１の接続部に所望の磁
場を印加できるように超電導コイル７を設置し、それを
、永久電流モードで動作できるようにする構成でも良い
。

本実施例は、超電導線の接続部２の両端電圧をＳＱＵＩ
Ｄ電圧計４を使うことによって、ｌＯ″″１３Ｖ程度の
非常に高い感度で測定できる。また、上記超電導線ルー
プ１と磁気的に結合した外部コイル６との相互インダク
タンスを好都合に設定することによって、電流容量の小
さな電源によっても。

上記超電導線ループ１に所望の電流を誘導することがで
き、更にまた。上記超電導線ループ１に誘導された電流
を上記外部コイル６の電源ノイズに依存しないようにす
ることができる。

次に、測定法の詳細を示す。

１）ヒータ３をオンして、超電導線ループ１の一部を常
電導状態にする。

２）下部の外部コイル６に電流を流す。

３）ヒータ３をオフして、超電導線ループ１を超電導状
態に復帰する。

４）下部の外部コイル６の電流をゼロにする。

４）の操作により、超電導ループ１に電流が誘起される
。その後誘起された電流は超電導線ループ１のインダク
タンスと接続部の抵抗が決まる時定数で減衰していくと
考えられる。この過程で、誘起された電流値を磁場セン
サーで測定した磁場から評価する。そして、接続部の発
生電圧をＳＱＵＩＤ電圧計４によって測定して、接続部
の発生電圧と電流の比から接続抵抗を評価する。

また、接続抵抗における接続部の磁場による影響の評価
は、超電導コイル７を励磁して超電導線の接続部に磁場
を印加した状態で、同様に接続抵抗を測定することによ
り可能になる。

次に１本発明のＳＱＵＩＤを用いた被測定試料の抵抗測
定装置の一実施例を第２図を参照しながら説明する。

第２図に示されるように、被測定試料１３の電圧端子に
電圧リード線を設けそれをＳＱＵＩＤ電圧計４に接続す
る。また、上記被測定試料１３とコイル１２でループを
形成するようにし、また更に、スイッチ１５を設けて上
記被測定試料１３とコイル１２とで形成したループを開
閉できるようにする。更に、上記ループのコイル１２で
磁気的に結合した別の外部コイル６を設け、上記ループ
のスイッチ１５と外部コイル６の電流を操作することに
よって、上記の閉ループに電流を誘導するようにして試
料１３の抵抗聞定を行なわせる。

そして、更に試料１３に誘導された電流の測定のために
、上記ループのコイル１２の中心部に磁場センサー５を
設けて上記ループのコイル１２の発生磁場から誘導電流
を評価できるようにする。

また、ループが開の状態での電流減衰の時定数を好都合
に設定するために抵抗１４を設けてもよい。

本実施例は、試料１３の電圧端子の両端電圧をＳＱＵＩ
Ｄ電圧計４を使うことによって、１Ｏ−ＩＶ程度の非常
に高い感度で測定できる。また、上記ループのコイル１
２と磁気的に結合した別の外部コイル６との相互インダ
クタンスを好都合に設定することによって、電流容量の
小さな電源によっても、上記ループに所望の電流を誘導
することができ、更にまた、上記ループに誘導された電
流、すなりち試料１３に流れる電流を上記コイル６の電
源ノイズに依存しないようにすることができる。

次に、測定法の詳細を示す。

１）スイッチ１．５をオフして、試料１３とコイル１２
で形成されるループを開状態にする。

２）下部のコイル６に電流を流す。

３）スイッチ１５をオンして、試料１３とコイル１２で
形成されるループを閉状態にする。

４）下部のコイル６の電流をゼロにする。

４）の操作により、被測定試料１３とコイル１２で形成
されるループに電流が誘導される。その後誘導された電
流は上記ループのインダクタンスと抵抗で決まる時定数
で減衰していくと考えられる。この過程で、誘起された
電流値を磁場センサーで測定した磁場から評価し、また
、被測定試料１３の電圧端子の電圧をＳＱＵＩＤ電圧計
４によって測定して、被測定試料の抵抗を評価する。

〔発明の効果〕

本発明の超電導線の接続抵抗測定装置によれば、ＳＱＵ
ＩＤ電圧計によって超電導線の接続部の両端電圧を高感
度で測定でき、また、その超電導線に電流を誘導によっ
て流すため電源のノイズに関係なくなり、接続部の発生
電圧を高感度、高精度で測定できるようになり、超電導
線の接続抵抗の測定に有効である。

また同様に、本発明のＳＱＵＩＤを用いた種々の被測定
試料のための抵抗測定装置によれば、ＳＱＵＩＤ電圧計
によって被測定試料の電圧端子の端子間電圧を高感度で
測定でき、また、上記の被測定試料の電流を誘導によっ
て流すため電源のノイズに関係なくなり、被測定試料の
電圧端子の端子間電圧を高感度、高精度で測定できるよ
うになり、被測定試料の抵抗測定に有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す超電導線の接続抵抗の
測定装置構成図、第２図は本発明の一実施例を示すＳＱ
ＵＩＤを用いた種々の被測定試料のための抵抗側測定装
置構成図、第３図は従来の技術である４端子法の測定装
置構成図、第４図は従来の技術である超電導線閉ループ
の磁場減衰を測定する方法の測定装置構成図を示す。１・・・超電導線ループ、２・・・超電導線接続部、３
・・・ヒータ、４・・・ＳＱＵＩＤ電圧計、５・・・磁
場センサ６・・・外部コイル、７・・・超電導コイル。ｚ＊３図

Claims

【特許請求の範囲】１、超電導線を接続して作成した超電導線ループの接続
部の両端に設けられると共にＳＱＵＩＤ電圧計に接続さ
れるリード線と、上記超電導線ループに設けられたヒー
タと、上記超電導線ループと磁気的に結合した外部コイ
ルとを備え、上記超電導線ループと外部コイルとの相互
インダクタンスを任意に設定し、超電導線の接続抵抗の
測定を行なわせることを特徴とする微小抵抗測定装置。２、被測定試料とコイルを接続して作成したループの上
記被測定試料の電圧端子にリード線を設け、該リード線
をＳＱＵＩＤ電圧計に接続し、かつ、上記ループに該ル
ープの開閉を行なうスイッチを設けると共に、上記ルー
プのコイルと磁気的に結合した外部コイルを設け、上記
ループのコイルと外部コイルとの相互インダクタンスを
任意に設定し、上記被測定試料の抵抗測定を行なわせる
ことを特徴とする微小抵抗測定装置。