JPH0266478A - 磁界検出装置 - Google Patents
磁界検出装置Info
- Publication number
- JPH0266478A JPH0266478A JP21776588A JP21776588A JPH0266478A JP H0266478 A JPH0266478 A JP H0266478A JP 21776588 A JP21776588 A JP 21776588A JP 21776588 A JP21776588 A JP 21776588A JP H0266478 A JPH0266478 A JP H0266478A
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- Japan
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- detection coil
- core
- coil
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
Ａ０発明の目的
（１）産業上の利用分野
本発明はスクイッド素子（ＳＱＵＩＤ
Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｉ
ｎｔｅｒｆｅｒｅｃｅ Ｄｅｖｉｃｅ。
ｎｔｅｒｆｅｒｅｃｅ Ｄｅｖｉｃｅ。
超伝導量子干渉素子）を用いて、磁界の大きさを検出す
る装置に関し、医療や資源探査等の分野において磁界を
高精度に検出するために応用される。
る装置に関し、医療や資源探査等の分野において磁界を
高精度に検出するために応用される。
（２）従来の技術
スクイッド素子は超伝導状態においてジョセフソン素子
に流れる電流が外部磁界に極めて高感度に依存するとい
う現象を利用するものであり、それを用いた磁界検出装
置は第３図に示されるような原理的構成から成っている
。図において１はスクイッド素子であり一部にジョセフ
ソン接合部１３を有する超伝導体からなるリングである
。コイル２はコンデンサ３とともにタンク回路４を形成
し、このタンク回路４はスクイラド素子１と誘導的に結
合する。タンク回路４は高周波電源９から微弱高周波電
力の供給を受け、高周波で共振するＬＣ共振回路である
。コイル５は測定すべき外部磁界Ｂ０を探知する検出コ
イル７に磁束伝達部６を介して接続しこれと閉回路を構
成する。このコイル５もスクイラド素子ｌと誘導的に結
合するように配置される。スフインド素子１、高周波共
振回路４、コイル５、磁束伝達部６及び検出コイル７は
一点鎖線で示される低温槽８内に置かれ臨界温度以下に
保たれる。高周波電源９からの高周波電力により共振回
路４に発生する高周波電圧は増幅器１０で増幅され整流
器１１で整流されて出力端子１２に出力を生ずる。いま
検出コイル７の交叉する外部磁界が８０＋ΔＢに変化す
るとΔＢを打ち消すように遮蔽電流が流れ、スクイラド
素子１と交叉する磁界が変化し、この磁界変化に対応し
てスクイラド素子１のリングの接合部１３は超伝導状態
ｐ常伝導状態のスイッチング動作を繰返す。その結果、
出力端子１０に発生する直流出力は外部磁界の増加する
に従って揺動を繰返し第４図に示すような波形を描き、
出力の最大値は外部磁界が１磁束量子Φ。増加するごと
に現われる。
に流れる電流が外部磁界に極めて高感度に依存するとい
う現象を利用するものであり、それを用いた磁界検出装
置は第３図に示されるような原理的構成から成っている
。図において１はスクイッド素子であり一部にジョセフ
ソン接合部１３を有する超伝導体からなるリングである
。コイル２はコンデンサ３とともにタンク回路４を形成
し、このタンク回路４はスクイラド素子１と誘導的に結
合する。タンク回路４は高周波電源９から微弱高周波電
力の供給を受け、高周波で共振するＬＣ共振回路である
。コイル５は測定すべき外部磁界Ｂ０を探知する検出コ
イル７に磁束伝達部６を介して接続しこれと閉回路を構
成する。このコイル５もスクイラド素子ｌと誘導的に結
合するように配置される。スフインド素子１、高周波共
振回路４、コイル５、磁束伝達部６及び検出コイル７は
一点鎖線で示される低温槽８内に置かれ臨界温度以下に
保たれる。高周波電源９からの高周波電力により共振回
路４に発生する高周波電圧は増幅器１０で増幅され整流
器１１で整流されて出力端子１２に出力を生ずる。いま
検出コイル７の交叉する外部磁界が８０＋ΔＢに変化す
るとΔＢを打ち消すように遮蔽電流が流れ、スクイラド
素子１と交叉する磁界が変化し、この磁界変化に対応し
てスクイラド素子１のリングの接合部１３は超伝導状態
ｐ常伝導状態のスイッチング動作を繰返す。その結果、
出力端子１０に発生する直流出力は外部磁界の増加する
に従って揺動を繰返し第４図に示すような波形を描き、
出力の最大値は外部磁界が１磁束量子Φ。増加するごと
に現われる。
この出力に現われる揺動回数を計数することによって検
出コイル７と交叉する磁界の大きさの変化値ΔＢを測定
することができる。
出コイル７と交叉する磁界の大きさの変化値ΔＢを測定
することができる。
（３）発明が解決しようとする課題
この従来のスクイラド素子を用いた磁界検出装置では初
期状態Ｂ０からの変化ΔＢのみを検出し、磁界の大きさ
そのものＢ０＋ΔＢを検出することができなかった。こ
の点に鑑み本発明は磁界の大きさそのものの値を検出す
ることができるスクイラド素子を用いた新規な磁界検出
装置を提供することを課題とする。
期状態Ｂ０からの変化ΔＢのみを検出し、磁界の大きさ
そのものＢ０＋ΔＢを検出することができなかった。こ
の点に鑑み本発明は磁界の大きさそのものの値を検出す
ることができるスクイラド素子を用いた新規な磁界検出
装置を提供することを課題とする。
Ｂ８発明の構成
（１）課題を解決するための手段
前記課題を解決するために、本発明の磁界検出装置は、
低温槽内に配置された検出コイルとスクイラド素子と、
それらを接続する磁束伝達部とを超伝導状態にして、検
出コイルの信号をスクイラド素子に導き磁界を検出する
装置において、加熱手段によって加熱可能な超伝導体で
作られたコアの表面に、絶縁層を介して、前記コアより
も臨界温度の高い超伝導体で作られた検出コイルを取り
付け、加熱手段により加熱されたコアが超伝導状態から
常伝導状態に移行する際に検出コイルを貫通する磁束の
変化を検出することを特徴とする。
低温槽内に配置された検出コイルとスクイラド素子と、
それらを接続する磁束伝達部とを超伝導状態にして、検
出コイルの信号をスクイラド素子に導き磁界を検出する
装置において、加熱手段によって加熱可能な超伝導体で
作られたコアの表面に、絶縁層を介して、前記コアより
も臨界温度の高い超伝導体で作られた検出コイルを取り
付け、加熱手段により加熱されたコアが超伝導状態から
常伝導状態に移行する際に検出コイルを貫通する磁束の
変化を検出することを特徴とする。
（２）作 用
前述の構成を備えた本発明の磁界検出装置において、加
熱手段によりコアを加熱するが、その際、その温度をコ
アの超伝導体の臨界温度より低い値からそれを越えて検
出コイルの超伝導体の臨界温度より低い値まで変化させ
る。これによりコアは超伝導状態から常伝導状態となり
検出コイルを貫通する磁界は零から外部磁界の大きさま
で変化する。この変化がスクイラド素子に導かれ、以後
は従来技術と同様の手段により出力端子に外部磁界の大
きさに相当した値が現われる。
熱手段によりコアを加熱するが、その際、その温度をコ
アの超伝導体の臨界温度より低い値からそれを越えて検
出コイルの超伝導体の臨界温度より低い値まで変化させ
る。これによりコアは超伝導状態から常伝導状態となり
検出コイルを貫通する磁界は零から外部磁界の大きさま
で変化する。この変化がスクイラド素子に導かれ、以後
は従来技術と同様の手段により出力端子に外部磁界の大
きさに相当した値が現われる。
（３）実施例
以下、本発明の磁界検出装置の一実施例について第１図
の構成図により説明する。スクイラド素子１、コイル２
、コンデンサ３、タンク回路４、コイル５、磁束伝達部
６、低温槽８、高周波電源９、増幅器１０、整流器１１
、出力端子１２及びスクイラド素子１のリングの接合部
１３は従来技術の構成と共通であり、説明は省略する。
の構成図により説明する。スクイラド素子１、コイル２
、コンデンサ３、タンク回路４、コイル５、磁束伝達部
６、低温槽８、高周波電源９、増幅器１０、整流器１１
、出力端子１２及びスクイラド素子１のリングの接合部
１３は従来技術の構成と共通であり、説明は省略する。
それ以外の構成は本発明特有のものであり、１４は磁束
伝達部６に設けられたスイッチであり、超伝導体で作ら
れている。１５はその表面に１い絶縁層１６が形成され
た超伝導体で作られた例えば円柱状のコアであり、その
側面の絶縁層１６上には検出コイル１８が超伝導体を蒸
着して形成されている。
伝達部６に設けられたスイッチであり、超伝導体で作ら
れている。１５はその表面に１い絶縁層１６が形成され
た超伝導体で作られた例えば円柱状のコアであり、その
側面の絶縁層１６上には検出コイル１８が超伝導体を蒸
着して形成されている。
検出コイル１８の両端間は狭い間隙を残しており、磁束
伝達部６に接続される６ １７はコア１５の上端面にや
はり絶縁層１６を介して取り付けられたコア１５の温度
を上げるためのヒータ（すなわち、加熱手段）である。
伝達部６に接続される６ １７はコア１５の上端面にや
はり絶縁層１６を介して取り付けられたコア１５の温度
を上げるためのヒータ（すなわち、加熱手段）である。
ここでコア１５は検出コイル１８よりも臨界温度の低い
超伝導体を用いる。例えば検出コイル１８にニオブＮｂ
（Ｔｃ＝９゜Ｋ）を用いるならば、コア１５にスズＳ
ｎ （Ｔｃ＝３．７°Ｋ）を使用する。
超伝導体を用いる。例えば検出コイル１８にニオブＮｂ
（Ｔｃ＝９゜Ｋ）を用いるならば、コア１５にスズＳ
ｎ （Ｔｃ＝３．７°Ｋ）を使用する。
次に、本発明のこの実施例の装置による作用を述べる。
まずコア１５及び検出コイル１Ｂの臨界温度をそれぞれ
Ｔ ｃ （ｃｏｒｅ） 、Ｔ ｃ （ｃｏｉｌ）また低
温槽８により冷却されているコア１５及び検出コイル１
８等の温度をＴとする。
Ｔ ｃ （ｃｏｒｅ） 、Ｔ ｃ （ｃｏｉｌ）また低
温槽８により冷却されているコア１５及び検出コイル１
８等の温度をＴとする。
（１）外部磁界Ｂ０のもとで、スイッチ１４をＯＦＦに
したまま、Ｔ ＜ Ｔ ｃ （ｃｏｒｅ） ＜ Ｔ ｃ
（ｃｏｉｌ）にすることにより、コア１５が超伝導状
態に転位し、検出コイル１８が囲む面積（−コア１５の
断面積）内の磁界が排除される。いわゆるマイスナー効
果である。このようにスイッチ）４をＯＦＦにしたまま
低温槽８内の全部材を超伝導状態に転位させるのは、ス
イッチ１４をＯＮにしたままだと、コイル５および磁束
伝達部６内に残留磁束が生じるので、それを防くためで
ある。
したまま、Ｔ ＜ Ｔ ｃ （ｃｏｒｅ） ＜ Ｔ ｃ
（ｃｏｉｌ）にすることにより、コア１５が超伝導状
態に転位し、検出コイル１８が囲む面積（−コア１５の
断面積）内の磁界が排除される。いわゆるマイスナー効
果である。このようにスイッチ）４をＯＦＦにしたまま
低温槽８内の全部材を超伝導状態に転位させるのは、ス
イッチ１４をＯＮにしたままだと、コイル５および磁束
伝達部６内に残留磁束が生じるので、それを防くためで
ある。
（２）温度ＴをＴ ＜ Ｔ ｃ （ｃｏｒｅ） ＜ Ｔ
ｃ （ｃｏｉｌ）に保ったまま、スイッチ１４をＯＮ
にすることにより検出コイル１８のループを作る。この
とき検出コイル１Ｂに入る磁界は零である。
ｃ （ｃｏｉｌ）に保ったまま、スイッチ１４をＯＮ
にすることにより検出コイル１８のループを作る。この
とき検出コイル１Ｂに入る磁界は零である。
（３） ヒータ１７を用いてコア１５を加熱しＴｃ（
ｃｏｒｅ） ＜ Ｔ ＜ Ｔ ｃ （ｃｏｉｌ）とし、
コア１５を超伝導から常伝導状態に転位させることによ
り、排除されていた磁界Ｂ０が検出コイル１８に入る。
ｃｏｒｅ） ＜ Ｔ ＜ Ｔ ｃ （ｃｏｉｌ）とし、
コア１５を超伝導から常伝導状態に転位させることによ
り、排除されていた磁界Ｂ０が検出コイル１８に入る。
（４）検出コイル１日には（２）の状態を保つため磁界
Ｂ０を打ち消すように遮蔽電流が流れる。
Ｂ０を打ち消すように遮蔽電流が流れる。
（５）スクイラドｌに磁界Ｂ０に対応した段階状の６ｎ
界が交叉し、出力端子１２には磁界Ｂ０に比例した出力
が生ずる。
界が交叉し、出力端子１２には磁界Ｂ０に比例した出力
が生ずる。
以上のように本発明では外部磁界の大きさの変化値では
なく磁界の大きさＢｏ又はＢ０＋ΔＢそのものの値を検
出することができる。
なく磁界の大きさＢｏ又はＢ０＋ΔＢそのものの値を検
出することができる。
以上本発明の実施例について説明したが、本発明は前記
実施例に限定されるものではなく、種々の変形例が考え
られる。
実施例に限定されるものではなく、種々の変形例が考え
られる。
例えばコア１５は円柱状ではなく角柱状にすることもで
きるし、検出コイル１８は蒸着による以外に単に超伝導
線を巻くことによっても作ることができる。また、スイ
ッチ１４は、コイル５および磁束伝達部６内の残留磁束
を排除して磁界検出精度を上げるのに有効であるが、省
略することも可能である。さらに、検出コイル１８は直
交３軸方向に３個配置することにより３次元空間内の磁
界の向き、大きさを検出することができる。第２図はそ
の例であり、３叉状のコア１５１上に絶縁層１６１を形
成しその上に３個のヒータ１７１゜１７２．１７３と超
伝導線を巻いた３個の検出コイル１８１．１８２．１８
３を設ける。なお第１図における磁束伝達部より右方の
構成はこの第２図に示した例では３つ備えられているが
図示は省略する。
きるし、検出コイル１８は蒸着による以外に単に超伝導
線を巻くことによっても作ることができる。また、スイ
ッチ１４は、コイル５および磁束伝達部６内の残留磁束
を排除して磁界検出精度を上げるのに有効であるが、省
略することも可能である。さらに、検出コイル１８は直
交３軸方向に３個配置することにより３次元空間内の磁
界の向き、大きさを検出することができる。第２図はそ
の例であり、３叉状のコア１５１上に絶縁層１６１を形
成しその上に３個のヒータ１７１゜１７２．１７３と超
伝導線を巻いた３個の検出コイル１８１．１８２．１８
３を設ける。なお第１図における磁束伝達部より右方の
構成はこの第２図に示した例では３つ備えられているが
図示は省略する。
Ｃ１発明の効果
前述のように、本発明の磁界検出装置によれば、スクイ
ラド素子を用いて高精度に磁界を検出する装置において
簡単な構成により外部磁界の大きさそのものの値を検出
することができ、医療や資源探査等の分野において広く
応用することができる。
ラド素子を用いて高精度に磁界を検出する装置において
簡単な構成により外部磁界の大きさそのものの値を検出
することができ、医療や資源探査等の分野において広く
応用することができる。
第１図は本発明の磁界検出装置の一実施例の構成図、第
２図は本発明の他の実施例の構成図、第３圓は従来技術
の装置の構成図、第４図は第３図の従来技術の装置の説
明図である。 １・・・スクイラド素子、５・・・コイル、８・・・低
温槽、１５・・・コア、１６・・・絶縁層、１７・・・
ヒータ、１８・・・検出コイル 特許出願人 株式会社島津製作所
２図は本発明の他の実施例の構成図、第３圓は従来技術
の装置の構成図、第４図は第３図の従来技術の装置の説
明図である。 １・・・スクイラド素子、５・・・コイル、８・・・低
温槽、１５・・・コア、１６・・・絶縁層、１７・・・
ヒータ、１８・・・検出コイル 特許出願人 株式会社島津製作所
Claims (1)
- 低温槽内に配置された検出コイルとスクイッド素子と、
それらを接続する磁束伝達部とを超伝導状態にして、検
出コイルの信号をスクイッド素子に導き磁界を検出する
装置において、加熱手段によって加熱可能な超伝導体で
作られたコアの表面に、絶縁層を介して、前記コアより
も臨界温度の高い超伝導体で作られた検出コイルを取り
付け、加熱手段により加熱されたコアが超伝導状態から
常伝導状態に移行する際に検出コイルを貫通する磁束の
変化を検出することを特徴とする、磁界検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21776588A JPH0266478A (ja) | 1988-08-31 | 1988-08-31 | 磁界検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21776588A JPH0266478A (ja) | 1988-08-31 | 1988-08-31 | 磁界検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0266478A true JPH0266478A (ja) | 1990-03-06 |
Family
ID=16709383
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21776588A Pending JPH0266478A (ja) | 1988-08-31 | 1988-08-31 | 磁界検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0266478A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0278982A (ja) * | 1988-09-14 | 1990-03-19 | Hitachi Ltd | 磁束計および磁気特性検査システム |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5537980A (en) * | 1978-09-11 | 1980-03-17 | Toshiba Corp | Superconductive magnetism measuring element |
| JPS5537974A (en) * | 1978-09-11 | 1980-03-17 | Toshiba Corp | Superconductive magnetism measuring instrument |
| JPS5990069A (ja) * | 1982-11-16 | 1984-05-24 | Agency Of Ind Science & Technol | 磁界測定法 |
| JPS607374A (ja) * | 1983-06-27 | 1985-01-16 | Shimadzu Corp | 磁束測定用センサ |
-
1988
- 1988-08-31 JP JP21776588A patent/JPH0266478A/ja active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5537980A (en) * | 1978-09-11 | 1980-03-17 | Toshiba Corp | Superconductive magnetism measuring element |
| JPS5537974A (en) * | 1978-09-11 | 1980-03-17 | Toshiba Corp | Superconductive magnetism measuring instrument |
| JPS5990069A (ja) * | 1982-11-16 | 1984-05-24 | Agency Of Ind Science & Technol | 磁界測定法 |
| JPS607374A (ja) * | 1983-06-27 | 1985-01-16 | Shimadzu Corp | 磁束測定用センサ |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0278982A (ja) * | 1988-09-14 | 1990-03-19 | Hitachi Ltd | 磁束計および磁気特性検査システム |
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