JPH02253172A - 物性測定装置 - 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） 本発明は、冷凍機を用いた物性の測定装置に関する。

（従来の技術） 極低温冷凍機は、スターリングサイクルやギホードマク
マホン（ＧＭ）サイクルを利用して１００に以下の極低
温を得ている。一方、ある物質を超低温に冷やすと電気
抵抗がゼロを示す。即ち、超電導物質であるが、この超
電導特性を示す物質か否かを判断するには、一般には、
結晶構造の確認、マイスナー効果の確認、電気抵抗が転
移点付近で急激に消失することの確認、テスト結果の再
現性の確認等が必要になり、又、ジョセフソン結合部に
光導電性半導体を付加した時には、光照射時の電流・電
圧特性を測定し物質特性を確認する必要がある。

このような極低温時の種々の特性を測定・確認する必要
が有るにも拘らず、このような要望を満たす測定装置が
提供されていない。

（本発明が解決しようとする課題） 本発明は、前述したように極低温下での、たとえば、超
電導物質の確認を可能にする測定装置を提供することを
解決すべき課題とする。

（課題を解決するだめの手段） 本発明は、前述した課題を解決するために、極低温冷凍
機のコールドステーションに関連して設けられた断熱シ
ールドケース、コールドステーションの極低温を受ける
よう被測定サンプルを断熱ケース内に支持するサンプル
サポート、サンプルに少くとも電流を印加する第１の電
極、サンプルに光を照射する光ファイバー、第１の電極
及び光ファイバーへの信号を処理するコンピュータより
なる物性測定装置を提供する。

好ましくは、サンプルが超電導体であり、サンプルから
の電圧及び温度信号をコンピュータに送るようにする。

（作用） 極低温冷凍機により超低温とされたケース内の被測定部
から電流、電圧変化、光を照射した時の電流、電圧関係
の測定を可能にする。

（実施例） 第１図に物性測定装置の一例を示す。極低温冷凍機１は
、たとえば、特開昭６０−２０７８６３号公報に開示さ
れる如き冷凍機を使用するごとが可能であり、この冷凍
機１のサンプルルーム２は、外部からドアの開閉により
接近自在である。冷凍機１のサンプルルーム２からの電
気信号は、コンピュータ３により演算処理され、ギホー
ドマクマポンサイクルの場合、コンプレッサーをコンピ
ュータ３と並設させる。

第２図に、本発明の基本的者えを示す。コンピュータ３
は、ＧＰ−ＩＢハスを介して、光コントローラ４、電圧
計５、定電流源６及び極低温温度計７に接続される。一
方、被測定物１０の上面に対の電極８．８′を２組配し
、又、その下面に熱電対９を取付ける。各電極８．８′
は電圧計５と定電流源６に接続し、且つ熱電対９を極低
温温度計７に接続する。これとは別に、サンプルサポー
ト１０の中央に光ファイバー１１の端部を位置させ、こ
の光ファイバー１１を光コントローラ４に接続する。

サンプルルーム２は、極低温冷凍機１のコールドステー
ジ１２の周囲に固定されたベース１３、ベース１３にボ
ルトで固定されるケース１４を有ず。熱電対９に接続さ
れるワイヤー９′、電極８．８′に接続されるワイヤー
８″をベース１３を貫通させてコールドステージ１２上
に延出させる。

光コントローラ４に接続される光ファイバー１１のリー
ド部１１′がベース１３を貫通する。第４図に示す例は
、第３図の例と実質的に同しであるが、しかし、リード
部１１’がケース１４の中腹部を貫通している点で、第
３図例と相異する。

第５図にサンプルサポート１０の例の詳細を示す。サン
プルサポート１０は、コールドヘッド１２に固定された
断面コの字状の台１５を有す。

超電導体の如き被測定物のサンプル１６は、この台１５
の下のアーム１６に支持され且つ光ファイバーＩＩの先
端が上のアーム１７に固定され、す“ンブル１６の指定
部への照射を可能にする。サンプルサポート１０ば、コ
ールドヘッド１２の極低温をサンプルに伝達可能な熱電
導率のよい材質のもので作る。

サンプル１６として超電導物質を用いた例を第６図に示
す。本例では、＜１００＞面の単結晶のＭｇＯからなる
基板１８に、蒸着法により、Ｙ−Ｂａ　−Ｃｕ−０の５
００ｎｍ超電導薄膜１９を生成させたものをサンプルと
して用いている。このシンプル１６は、薄膜１９の一部
に凹部を設けて、いわゆるジョセフソン結合とし、この
結合部に光導電性半導体２０を付加する。この半導体２
ｏに光ファイバー１１を介して、光を照射し、電極８．
８′間の電流・電圧特性を測定すると第７図の９ｎき特
性が、たとえば、得られる。このことがらも理解される
如く、超電導体の結合部の構成や材料、光出力の特性、
強度、時間等により電流・電圧特性がどのように異なる
か認識し、光集積回路の開発が可能となる。

第８図に光ファイバー１１の一例を示す。光ファイバー
１１の芯線２１は、ヘッドカバー２２内のレンズ２３に
対接し、芯線２１を通る光は、レンズ２３により収束し
て、開口２４によりサンプル１６に照射される。光ファ
イバー１１はコネクター２５を介して光コントローラ４
に接続される。

光ファイバー１１の台１５への取付は、ヘッドカバー２
２のビス穴２６を利用して行えばよい。

光ファイバー１１、サンプル１６及び電極８．８′等の
数は、図示例に限定することなく、所望の数とすればよ
い。極低温、たとえば、約１０に迄の温度調整は、コン
ピュータ３により自動制御させる。

（効果） 本発明によれば、被測定物、特に、超電導体の抵抗率や
帯磁率等の物性に加えて、光との相関データが、広い温
度域で容易に得られる。又、測定環境がシステムとして
固定しであるので、測定者を同定することなく、再現性
、信頼性の高いデータが得られる。さらに、本発明は、
異なったサンプルの物性を同条件下で同時に測定できる
利点を有す。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一例の正面図、第２図は測定システム
を示す図、第３図と第４図は測定部を示す断面図、第５
図はサンプルサポートの断面図、第６図はサンプルの拡
大断面図、第７図は電圧と電流の関係を示すグラフ図、
第８図は光ファイバーを示す正面図である。 図中： １・・・・・・冷凍機　　２・・・・・・ザンプルルー
ム３・・・・・・コンピュータ　４・・・・・・光コン
トローラ５・・・・・・電圧計　　６・・・・・・定電
流源７・・・・・・極低温温度計　８．８′・・・・・
・電極９・・・・・・熱電対　１０・・・・・・サンプ
ルサポータ１１・・・・・・光ファイバー １２・・・・・・コールドステージ １６・・・・・・サンプル 代理人　弁理士　　桑　　原　　英　　明１１′

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）極低温冷凍機のコールドステーションに関連して
   設けられた断熱シールドケース、コールドステーション
   の極低温を受けるよう被測定サンプルを断熱ケース内に
   支持するサンプルサポータ、サンプルに少くとも電流を
   印加する第１の電極、サンプルに光を照射する光ファイ
   バー、第１の電極及び光ファイバーへの信号を処理する
   コンピュータよりなる物性測定装置。
2. （２）サンプルが超電導体であり且つサンプルからの電
   圧信号を受ける第２の電極を有する請求項（１）の物性
   測定装置。
3. （３）サンプルに熱電対を付け、サンプルの温度を測定
   すると共に温度信号及び電圧信号をコンピュータに送る
   請求項（２）の物性測定装置。