JPH06317639A - 初比透磁率の測定方法および装置 - Google Patents
初比透磁率の測定方法および装置Info
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- JPH06317639A JPH06317639A JP13001093A JP13001093A JPH06317639A JP H06317639 A JPH06317639 A JP H06317639A JP 13001093 A JP13001093 A JP 13001093A JP 13001093 A JP13001093 A JP 13001093A JP H06317639 A JPH06317639 A JP H06317639A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 低温における初比透磁率およびその周波数依
存性を精度良く測定することができるようにする。 【構成】 均一な交番磁界内に配置され差動的に接続さ
れた２つの差動コイル２ａ，２ｂを有する差動コイル対
２内に高温超伝導体の超伝導遷移温度以下の雰囲気にお
いて高温超伝導体および被測定物を別々に挿入したとき
にそれぞれ差動コイル対の両端に生じる電圧をロックイ
ン・アンプ４を介して測定し、これら測定値に基き被測
定物の初比透磁率を求める。
存性を精度良く測定することができるようにする。 【構成】 均一な交番磁界内に配置され差動的に接続さ
れた２つの差動コイル２ａ，２ｂを有する差動コイル対
２内に高温超伝導体の超伝導遷移温度以下の雰囲気にお
いて高温超伝導体および被測定物を別々に挿入したとき
にそれぞれ差動コイル対の両端に生じる電圧をロックイ
ン・アンプ４を介して測定し、これら測定値に基き被測
定物の初比透磁率を求める。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は超電導体の完全反磁性を
利用し、これを標準試料として被測定物の低温における
初比透磁率を測定するための新規な測定方法および装置
に関する。
利用し、これを標準試料として被測定物の低温における
初比透磁率を測定するための新規な測定方法および装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】超電導材料は、臨界温度以下でゼロ抵
抗、完全反磁性、ジョセフソン効果等の特性を示す材料
である。なかでも酸化物超電導体は液体窒素温度以上で
超電導を示す材料として各種の応用が期待されている。
完全反磁性を利用した磁気遮蔽体への応用もその１つで
ある。超電導体を磁気遮蔽体として用いる場合、従来の
強磁性磁気遮蔽体との併用により、広い応用範囲が期待
できる。ただし、このような場合には、強磁性体を超電
導体と共に液体窒素温度に冷却して使用する場合が多
い。液体窒素温度に冷却した場合、強磁性体は室温とは
異なる磁気シールド率を示す。
抗、完全反磁性、ジョセフソン効果等の特性を示す材料
である。なかでも酸化物超電導体は液体窒素温度以上で
超電導を示す材料として各種の応用が期待されている。
完全反磁性を利用した磁気遮蔽体への応用もその１つで
ある。超電導体を磁気遮蔽体として用いる場合、従来の
強磁性磁気遮蔽体との併用により、広い応用範囲が期待
できる。ただし、このような場合には、強磁性体を超電
導体と共に液体窒素温度に冷却して使用する場合が多
い。液体窒素温度に冷却した場合、強磁性体は室温とは
異なる磁気シールド率を示す。
【０００３】強磁性体の磁気シールド率Ｓは、厚さｔと
初比透磁率（μsi）に比例するため、初比透磁率の大き
さを求めることがシールド率を評価する上で必須であ
る。また、遮蔽したい磁場の周波数（例えば生体磁気計
測などでは１０Ｈｚ以下等）に対する初比透磁率を求め
る必要があり、このため周波数依存性が重要となる。こ
のように強磁性体の磁気シールド率を評価するためには
初比透磁率を知らなければならず、特に強磁性体を液体
窒素温度で使用する場合には、液体窒素温度での初比透
磁率を求める必要がある。
初比透磁率（μsi）に比例するため、初比透磁率の大き
さを求めることがシールド率を評価する上で必須であ
る。また、遮蔽したい磁場の周波数（例えば生体磁気計
測などでは１０Ｈｚ以下等）に対する初比透磁率を求め
る必要があり、このため周波数依存性が重要となる。こ
のように強磁性体の磁気シールド率を評価するためには
初比透磁率を知らなければならず、特に強磁性体を液体
窒素温度で使用する場合には、液体窒素温度での初比透
磁率を求める必要がある。
【０００４】そして従来、初比透磁率の測定方法として
は、例えばリング状試料にコイルを巻き付け、これをマ
クスウェルブリッジ回路で測定する方法が知られてい
る。
は、例えばリング状試料にコイルを巻き付け、これをマ
クスウェルブリッジ回路で測定する方法が知られてい
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この方
法によれば、測定が煩雑で、低温での測定も困難である
という問題がある。
法によれば、測定が煩雑で、低温での測定も困難である
という問題がある。
【０００６】本発明の目的は、このような従来技術の問
題点に鑑み、低温における被測定物の初比透磁率および
その周波数依存性を精度良く測定することができる初比
透磁率の測定方法および装置を提供することにある。
題点に鑑み、低温における被測定物の初比透磁率および
その周波数依存性を精度良く測定することができる初比
透磁率の測定方法および装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明では、均一な交番磁界内に配置され差動的に接続
された２つの差動コイルを有する差動コイル対内に高温
超伝導体の超伝導遷移温度以下の雰囲気において高温超
伝導体および被測定物を別々に挿入したときにそれぞれ
差動コイル対に生じるコイル電圧をロックイン・アンプ
を介して測定し、これら測定値に基き被測定物の初比透
磁率を求めるようにしている。
本発明では、均一な交番磁界内に配置され差動的に接続
された２つの差動コイルを有する差動コイル対内に高温
超伝導体の超伝導遷移温度以下の雰囲気において高温超
伝導体および被測定物を別々に挿入したときにそれぞれ
差動コイル対に生じるコイル電圧をロックイン・アンプ
を介して測定し、これら測定値に基き被測定物の初比透
磁率を求めるようにしている。
【０００８】液体窒素温度における初比透磁率を求める
場合には、高温超伝導体および被測定物は、測定時に液
体窒素内に配置される。
場合には、高温超伝導体および被測定物は、測定時に液
体窒素内に配置される。
【０００９】
【作用】均一な交番磁界内に配置された差動コイル対内
に高温超伝導体および被測定物をそれぞれ挿入した場合
に差動コイル対の両端に生じる各コイル電圧の比は、た
とえば後述する（３）式で示されるように、その測定時
の磁界の周波数および温度における被測定物の初比透磁
率で定まる一定値となる。したがって、高温超伝導体お
よび被測定物それぞれの場合のコイル電圧を測定するこ
とにより、その測定時の磁界の周波数および温度におけ
る被測定物の初比透磁率が求められる。また、磁界の周
波数を変化させながら初比透磁率を求めることにより、
初比透磁率の周波数依存性が得られる。すなわち、超電
導体の完全反磁性を利用し、これを標準試料として低温
における材料の初比透磁率が簡便に測定される。
に高温超伝導体および被測定物をそれぞれ挿入した場合
に差動コイル対の両端に生じる各コイル電圧の比は、た
とえば後述する（３）式で示されるように、その測定時
の磁界の周波数および温度における被測定物の初比透磁
率で定まる一定値となる。したがって、高温超伝導体お
よび被測定物それぞれの場合のコイル電圧を測定するこ
とにより、その測定時の磁界の周波数および温度におけ
る被測定物の初比透磁率が求められる。また、磁界の周
波数を変化させながら初比透磁率を求めることにより、
初比透磁率の周波数依存性が得られる。すなわち、超電
導体の完全反磁性を利用し、これを標準試料として低温
における材料の初比透磁率が簡便に測定される。
【００１０】また、これによれば、液体窒素温度での測
定が精度良く、簡便に行われる。したがって、液体窒素
温度で超電導体磁気シールドと併用する場合の磁性体の
シールド効果の初比透磁率に基づく推定が簡便に行われ
る。また、このような磁気シールド率の推定に極めて重
要な微小磁場中においても初比透磁率が簡便に測定され
る。
定が精度良く、簡便に行われる。したがって、液体窒素
温度で超電導体磁気シールドと併用する場合の磁性体の
シールド効果の初比透磁率に基づく推定が簡便に行われ
る。また、このような磁気シールド率の推定に極めて重
要な微小磁場中においても初比透磁率が簡便に測定され
る。
【００１１】
【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。図１は本発明の一実施例に係る初比透磁率の測定装
置を示す概略図、そして図２はその差動コイル対を示す
概略図である。これらの図に示すように、この装置は、
均一な磁場Ｂexを形成するための励磁コイル１、差動的
に接続された２つの差動コイル２ａおよび２ｂからなり
励磁コイル１が形成する均一な磁場Ｂex内に配置される
差動コイル対２、差動コイル対２に生じるコイル電圧を
ロックイン・アンプ４を介して測定するコイル電圧測定
手段、差動コイル対２内に挿入され、そのとき差動コイ
ル対２に生じるコイル電圧が測定される高温超伝導体で
構成された標準試料３とを備える。液体窒素温度（７
７．４Ｋ）における初比透磁率を求める場合には、高温
超伝導体および被測定物は、測定時に液体窒素内に配置
される。
る。図１は本発明の一実施例に係る初比透磁率の測定装
置を示す概略図、そして図２はその差動コイル対を示す
概略図である。これらの図に示すように、この装置は、
均一な磁場Ｂexを形成するための励磁コイル１、差動的
に接続された２つの差動コイル２ａおよび２ｂからなり
励磁コイル１が形成する均一な磁場Ｂex内に配置される
差動コイル対２、差動コイル対２に生じるコイル電圧を
ロックイン・アンプ４を介して測定するコイル電圧測定
手段、差動コイル対２内に挿入され、そのとき差動コイ
ル対２に生じるコイル電圧が測定される高温超伝導体で
構成された標準試料３とを備える。液体窒素温度（７
７．４Ｋ）における初比透磁率を求める場合には、高温
超伝導体および被測定物は、測定時に液体窒素内に配置
される。
【００１２】この構成において、励磁コイル１により均
一な交番磁界を形成し、その磁界内に配置された差動コ
イル内に、Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ超電導体ロッドで構成し
た標準試料３および磁性体で構成した被測定物５を別々
に挿入したときにそれぞれ差動コイル対２の両端に生じ
るコイル電圧をロックイン・アンプ４を介して測定し、
これら測定値に基き被測定物の初比透磁率μsiを求める
ことができる。
一な交番磁界を形成し、その磁界内に配置された差動コ
イル内に、Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ超電導体ロッドで構成し
た標準試料３および磁性体で構成した被測定物５を別々
に挿入したときにそれぞれ差動コイル対２の両端に生じ
るコイル電圧をロックイン・アンプ４を介して測定し、
これら測定値に基き被測定物の初比透磁率μsiを求める
ことができる。
【００１３】すなわち、電磁気理論によれば、超電導体
ロッドの標準試料３を作動コイル対２の中心に挿入した
場合、差動コイル対２の両端間に生じるコイル電圧ｅs
は ｅs ＝Ｎωμ0 Ｈac（ω）πｒ2 （ｘ／Ｌ） （１） と書ける。ここで、Ｎは各差動コイル２ａおよび２ｂの
巻数、ωは角周波数、Ｈac（ω）は励磁コイル１による
均一磁場、μ0 は真空中の透磁率、ｒは標準試料３の半
径、ｘは差動コイル対２の中心からの変位、２Ｌは標準
試料３の長さであり、各差動コイル２ａおよび２ｂの長
さでもある。
ロッドの標準試料３を作動コイル対２の中心に挿入した
場合、差動コイル対２の両端間に生じるコイル電圧ｅs
は ｅs ＝Ｎωμ0 Ｈac（ω）πｒ2 （ｘ／Ｌ） （１） と書ける。ここで、Ｎは各差動コイル２ａおよび２ｂの
巻数、ωは角周波数、Ｈac（ω）は励磁コイル１による
均一磁場、μ0 は真空中の透磁率、ｒは標準試料３の半
径、ｘは差動コイル対２の中心からの変位、２Ｌは標準
試料３の長さであり、各差動コイル２ａおよび２ｂの長
さでもある。
【００１４】同様にして、差動コイル対２に標準試料３
と同サイズおよび同形状の被測定物として磁性体ロッド
を挿入した場合の差動コイル対２のコイル電圧ｅm は ｅm ＝Ｎωμ0 Ｈac（ω）πｒ2 （ｘ／Ｌ）μsi （２） となる。前記（１）及び（２）式より、初比透磁率μsi
は次のように表せる。
と同サイズおよび同形状の被測定物として磁性体ロッド
を挿入した場合の差動コイル対２のコイル電圧ｅm は ｅm ＝Ｎωμ0 Ｈac（ω）πｒ2 （ｘ／Ｌ）μsi （２） となる。前記（１）及び（２）式より、初比透磁率μsi
は次のように表せる。
【００１５】 μsi＝ｅm ／ｅs （３） この（３）式より、コイル電圧ｅm とｅs がわかれば、
被測定物の初比透磁率μsiを求めることができる。そし
て、励磁コイル１による均一磁場の角周波数ωを変化さ
せながら初比透磁率μsiを求めることにより、初比透磁
率μsiの周波数依存性も求めることができる。
被測定物の初比透磁率μsiを求めることができる。そし
て、励磁コイル１による均一磁場の角周波数ωを変化さ
せながら初比透磁率μsiを求めることにより、初比透磁
率μsiの周波数依存性も求めることができる。
【００１６】これによれば、低温において、かつ数ミリ
ガウスの微小磁場中においても磁性体の初比透磁率とそ
の周波数依存性を、精度良くかつ簡便に測定することが
できる。
ガウスの微小磁場中においても磁性体の初比透磁率とそ
の周波数依存性を、精度良くかつ簡便に測定することが
できる。
【００１７】次に、この装置を用いて実際に測定を行っ
た結果を示す。測定に用いた装置のサイズ等は、図２に
示す各コイル２ａおよび２ｂの内径ｒ1 が１２ｍｍ、外
径ｒ2 が１４．２ｍｍ、標準試料３および被測定物５の
半径ｒが４ｍｍ、各コイル２ａおよび２ｂならびに標準
試料３および被測定物５の長さ２Ｌが２７ｍｍ、各コイ
ル２ａおよび２ｂの巻数が共に１８００ターン、インダ
クタンスが１５．６ｍＨであり、標準試料３は、超電導
転移温度Ｔｃが９０ＫであるＹ1 Ｂａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-δの
酸化物超電導体で構成してある。
た結果を示す。測定に用いた装置のサイズ等は、図２に
示す各コイル２ａおよび２ｂの内径ｒ1 が１２ｍｍ、外
径ｒ2 が１４．２ｍｍ、標準試料３および被測定物５の
半径ｒが４ｍｍ、各コイル２ａおよび２ｂならびに標準
試料３および被測定物５の長さ２Ｌが２７ｍｍ、各コイ
ル２ａおよび２ｂの巻数が共に１８００ターン、インダ
クタンスが１５．６ｍＨであり、標準試料３は、超電導
転移温度Ｔｃが９０ＫであるＹ1 Ｂａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-δの
酸化物超電導体で構成してある。
【００１８】この構成において、予め、標準試料３およ
び被測定物５を用い、適当な磁界Ｂexにおいて、コイル
電圧ｅm およびｅs と変位ｘとの関係を調べた。変位は
マイクロメータを用いて測定し、これらのコイル電圧ｅ
m およびｅs と変位ｘとが直線関係にあることを確認し
た。この結果よりコイル電圧ｅm またはｅs からｘを求
めることができる。
び被測定物５を用い、適当な磁界Ｂexにおいて、コイル
電圧ｅm およびｅs と変位ｘとの関係を調べた。変位は
マイクロメータを用いて測定し、これらのコイル電圧ｅ
m およびｅs と変位ｘとが直線関係にあることを確認し
た。この結果よりコイル電圧ｅm またはｅs からｘを求
めることができる。
【００１９】次に、標準試料３を差動コイル対２の中心
軸に沿った一定位置（ｘ＝＋８ｍｍ）に挿入し、励磁コ
イル１による磁場の磁束密度Ｂexを５×１０-6Ｔとし、
１０〜２０ＫＨｚの範囲でその周波数を変化させ、コイ
ル電圧ｅs をロックインアンプ４で測定した。測定温度
は７７．４Ｋであった。図３にこの結果を示す。図３
中、白丸がこの測定結果としての測定値を示し、直線は
前記（１）式から計算した理論値を示す。この図から、
コイル電圧ｅs の周波数依存性は、理論値と実験値とが
非常に良く一値することがわかる。
軸に沿った一定位置（ｘ＝＋８ｍｍ）に挿入し、励磁コ
イル１による磁場の磁束密度Ｂexを５×１０-6Ｔとし、
１０〜２０ＫＨｚの範囲でその周波数を変化させ、コイ
ル電圧ｅs をロックインアンプ４で測定した。測定温度
は７７．４Ｋであった。図３にこの結果を示す。図３
中、白丸がこの測定結果としての測定値を示し、直線は
前記（１）式から計算した理論値を示す。この図から、
コイル電圧ｅs の周波数依存性は、理論値と実験値とが
非常に良く一値することがわかる。
【００２０】次に、被測定物５として、フェライト、７
８パーマロイおよび軟鉄について、前記標準試料の場合
と同様にして、コイル電圧ｅm を測定した。そして、こ
の結果と前記標準試料について測定したコイル電圧ｅs
とに基づき前記（３）式を用い、各測定周波数ωについ
て、前記各磁性体の初比透磁率μsiを求めた。この結果
を図４に示す。同図において、●はフェライト、■は７
８パーマロイ、□は軟鉄についての値を示す。
８パーマロイおよび軟鉄について、前記標準試料の場合
と同様にして、コイル電圧ｅm を測定した。そして、こ
の結果と前記標準試料について測定したコイル電圧ｅs
とに基づき前記（３）式を用い、各測定周波数ωについ
て、前記各磁性体の初比透磁率μsiを求めた。この結果
を図４に示す。同図において、●はフェライト、■は７
８パーマロイ、□は軟鉄についての値を示す。
【００２１】このようにして、従来の測定では困難な、
低温での初比透磁率μsiおよびその周波数依存性が簡便
な方法で測定される。
低温での初比透磁率μsiおよびその周波数依存性が簡便
な方法で測定される。
【００２２】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、比測定
磁性体の液体窒素温度での初比透磁率とその周波数依存
性を精度良く、かつ簡便に求めることができる。また、
低温での磁性体の初比透磁率を簡単に求めることがで
きるので、例えば液体窒素温度で超電導体磁気シールド
と併用する場合の磁性体のシールド効果を簡単に推定す
ることができる。さらに、磁気シールド率の推定に極
めて重要な微小磁場中での初比透磁率を測定することが
できる。
磁性体の液体窒素温度での初比透磁率とその周波数依存
性を精度良く、かつ簡便に求めることができる。また、
低温での磁性体の初比透磁率を簡単に求めることがで
きるので、例えば液体窒素温度で超電導体磁気シールド
と併用する場合の磁性体のシールド効果を簡単に推定す
ることができる。さらに、磁気シールド率の推定に極
めて重要な微小磁場中での初比透磁率を測定することが
できる。
【図１】 本発明の一実施例に係る初比透磁率の測定装
置を示す概略図である。
置を示す概略図である。
【図２】 図１の装置に用いられる差動コイル対を示す
概略図である。
概略図である。
【図３】 図１の装置を用いて測定したＹＢＣＯ超電導
体ロッドのコイル電圧ｅs の周波数依存性を示すグラフ
である。
体ロッドのコイル電圧ｅs の周波数依存性を示すグラフ
である。
【図４】 図１の装置を用いて測定した７７．４Ｋにお
けるフェライト、７８パーマロイ、および軟鉄の初比透
磁率μsiの周波数依存性を示すグラフである。
けるフェライト、７８パーマロイ、および軟鉄の初比透
磁率μsiの周波数依存性を示すグラフである。
１：励磁コイル、２：差動コイル対、２ａ，２ｂ：差動
コイル、３：標準試料、４：ロックイン・アンプ、５：
被測定物。
コイル、３：標準試料、４：ロックイン・アンプ、５：
被測定物。
Claims (4)
- 【請求項１】 均一な磁場を形成するための励磁コイル
と、 差動的に接続された２つの差動コイルからなり、前記励
磁コイルが形成する均一な磁場内に配置される差動コイ
ル対と、 この差動コイル対に生じるコイル電圧をロックイン・ア
ンプを介して測定するコイル電圧測定手段と、 前記均一な磁場内に配置された差動コイル対内に挿入さ
れ、かつ高温超伝導体の超伝導遷移温度以下の雰囲気中
に配置されたとき、差動コイル対に生じる電圧が前記コ
イル電圧測定手段によって測定される高温超伝導体とを
備え、 この測定値と、同様にして被測定物について測定される
コイル電圧とが被測定物の初比透磁率の測定値を決定す
るのに用いられることを特徴とする初比透磁率の測定装
置。 - 【請求項２】 前記超伝導遷移温度以下の雰囲気とする
ために、高温超伝導体および被測定物は、測定時に液体
窒素内に配置されることを特徴とする請求項１記載の測
定装置。 - 【請求項３】 均一な交番磁界内に配置され差動的に接
続された２つの差動コイルを有する差動コイル対内に高
温超伝導体の超伝導遷移温度以下の雰囲気において高温
超伝導体および被測定物を別々に挿入したときにそれぞ
れ差動コイル対の両端に生じる電圧をロックイン・アン
プを介して測定し、これら測定値に基き被測定物の初比
透磁率を求めることを特徴とする初比透磁率の測定方
法。 - 【請求項４】 前記超伝導遷移温度以下の雰囲気とする
ために、高温超伝導体および被測定物は、測定時に液体
窒素内に配置されることを特徴とする請求項４記載の測
定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13001093A JPH06317639A (ja) | 1993-05-07 | 1993-05-07 | 初比透磁率の測定方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13001093A JPH06317639A (ja) | 1993-05-07 | 1993-05-07 | 初比透磁率の測定方法および装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06317639A true JPH06317639A (ja) | 1994-11-15 |
Family
ID=15023922
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13001093A Pending JPH06317639A (ja) | 1993-05-07 | 1993-05-07 | 初比透磁率の測定方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06317639A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7910063B2 (en) | 2002-03-08 | 2011-03-22 | Lifeassays Ab | Drift compensated magnetic permeability detector |
| CN114740408A (zh) * | 2022-03-17 | 2022-07-12 | 浙江原邦材料科技有限公司 | 一种吸波材料磁导率的测试装置 |
-
1993
- 1993-05-07 JP JP13001093A patent/JPH06317639A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7910063B2 (en) | 2002-03-08 | 2011-03-22 | Lifeassays Ab | Drift compensated magnetic permeability detector |
| CN114740408A (zh) * | 2022-03-17 | 2022-07-12 | 浙江原邦材料科技有限公司 | 一种吸波材料磁导率的测试装置 |
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