JPH0799386B2 - ディジタル磁界検出装置 - Google Patents
ディジタル磁界検出装置Info
- Publication number
- JPH0799386B2 JPH0799386B2 JP62193017A JP19301787A JPH0799386B2 JP H0799386 B2 JPH0799386 B2 JP H0799386B2 JP 62193017 A JP62193017 A JP 62193017A JP 19301787 A JP19301787 A JP 19301787A JP H0799386 B2 JPH0799386 B2 JP H0799386B2
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- Japan
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- magnetic field
- superconductor
- digital
- superconducting
- digital magnetic
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- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明はセラミックス超電導体材料を使用したディジタ
ル磁界検出装置に関するものである。
ル磁界検出装置に関するものである。
＜従来の技術及びその問題点＞ 従来より磁界を検出するために半導体のホール効果や磁
気抵抗効果を利用した磁気センサー、あるいは磁性体の
磁気抵抗効果を利用した磁気センサーが使用されてい
る。半導体のホール効果及び磁気抵抗効果を利用した素
子の磁界に対する感度は100ガウス程度、磁性体の磁気
抵抗効果を利用した素子の磁界に対する感度は1000ガウ
ス程度である。
気抵抗効果を利用した磁気センサー、あるいは磁性体の
磁気抵抗効果を利用した磁気センサーが使用されてい
る。半導体のホール効果及び磁気抵抗効果を利用した素
子の磁界に対する感度は100ガウス程度、磁性体の磁気
抵抗効果を利用した素子の磁界に対する感度は1000ガウ
ス程度である。
このように、従来の磁界検出装置では磁界に対する感度
は必ずしも高くなく、数100ガウス程度であった。ま
た、半導体や磁性体を用いた磁気抵抗素子では、素子の
抵抗増加が、ある領域で磁界の２乗に比例するので、磁
界の低い値に対しては、抵抗増加は著しく低い。このた
め、数キロガウス程度までバイアス磁界を予め加えてお
き、そして信号磁界を検出しているが、この場合の検出
感度は１ガウス程度である。
は必ずしも高くなく、数100ガウス程度であった。ま
た、半導体や磁性体を用いた磁気抵抗素子では、素子の
抵抗増加が、ある領域で磁界の２乗に比例するので、磁
界の低い値に対しては、抵抗増加は著しく低い。このた
め、数キロガウス程度までバイアス磁界を予め加えてお
き、そして信号磁界を検出しているが、この場合の検出
感度は１ガウス程度である。
また、これ等はすべて磁界をアナログ的に検出するもの
であるが、DATのようにディジタル磁気信号の場合、第
５図に示すように雑音が挿入されていても忠実にエラー
を検出して具合の悪い面がある。
であるが、DATのようにディジタル磁気信号の場合、第
５図に示すように雑音が挿入されていても忠実にエラー
を検出して具合の悪い面がある。
更に、超電導体を用いたSQUID磁束センサを用いる方法
があるが、構造が複雑な上、極低温を必要とする等の問
題点があった。
があるが、構造が複雑な上、極低温を必要とする等の問
題点があった。
本発明は上記の点に鑑みて創案されたものであり、セラ
ミックス超電導体材料の新しい現象を利用し、ディジタ
ル的な磁界信号を能率よく検出する高感度、高性能ディ
ジタル磁界検出装置を提供することを目的としたもので
ある。
ミックス超電導体材料の新しい現象を利用し、ディジタ
ル的な磁界信号を能率よく検出する高感度、高性能ディ
ジタル磁界検出装置を提供することを目的としたもので
ある。
また、本発明は、超電導体部分に電極を接触させただけ
の、極めて簡単な構造のディジタル磁界検出装置を容易
に提供することを目的としたものである。
の、極めて簡単な構造のディジタル磁界検出装置を容易
に提供することを目的としたものである。
＜問題点を解決するための手段＞ 上記の目的を達成するため、本発明のディジタル磁界検
出装置は、超電導体粒子が電気的に弱く結合された弱結
合を有するセラミックス超電導体に電流端子及び電圧端
子を設け、上記の超電導体の超電導の弱結合状態が破ら
れる大きさの臨界磁界よりわずかに小さいバイアス磁界
を上記の超電導体に印加し、このバイアス磁界に重畳す
るディジタルの磁界変化を抵抗変化として検出するよう
に構成している。
出装置は、超電導体粒子が電気的に弱く結合された弱結
合を有するセラミックス超電導体に電流端子及び電圧端
子を設け、上記の超電導体の超電導の弱結合状態が破ら
れる大きさの臨界磁界よりわずかに小さいバイアス磁界
を上記の超電導体に印加し、このバイアス磁界に重畳す
るディジタルの磁界変化を抵抗変化として検出するよう
に構成している。
超電導体粒子が電気的に弱く結合された弱結合を有する
セラミックス超電導体を超電導状態を示す臨界温度以下
の温度に保ちながら超電導体に磁界をかけると、第３図
に示すように、磁界がBoガウス（例えば５ガウス）程度
までは超電導状態を維持し、超電導体は抵抗零である。
更に磁界を上げてBoガウス以上になると超電導状態が破
れ、有限の電気抵抗を示す。すなわち、B1の磁界の時に
は再現よく、R1の抵抗値を示す。このとき電気抵抗は印
加磁界に対してほぼ比例して変化することを見出してい
る。
セラミックス超電導体を超電導状態を示す臨界温度以下
の温度に保ちながら超電導体に磁界をかけると、第３図
に示すように、磁界がBoガウス（例えば５ガウス）程度
までは超電導状態を維持し、超電導体は抵抗零である。
更に磁界を上げてBoガウス以上になると超電導状態が破
れ、有限の電気抵抗を示す。すなわち、B1の磁界の時に
は再現よく、R1の抵抗値を示す。このとき電気抵抗は印
加磁界に対してほぼ比例して変化することを見出してい
る。
上記の特性は、発明者等は次のように理解している。
即ち、上記のような特性は、セラミックス焼結体が多く
の超電導体粒子より構成され、その粒子境界に極めて薄
い絶縁物が存在するか、あるいは粒子間の接触部分がポ
イント状になる等、いわゆる超電導体粒子が電気的に弱
く結合された超電導の弱結合の集合体とみなすことがで
き、弱磁界（臨界磁界）で超電導の弱結合状態が破れる
結果、生じるものであり、換言すれば、セラミックス超
電導体粒子同志の接触界面のトンネル現象の結果、生じ
るものであると考えている。
の超電導体粒子より構成され、その粒子境界に極めて薄
い絶縁物が存在するか、あるいは粒子間の接触部分がポ
イント状になる等、いわゆる超電導体粒子が電気的に弱
く結合された超電導の弱結合の集合体とみなすことがで
き、弱磁界（臨界磁界）で超電導の弱結合状態が破れる
結果、生じるものであり、換言すれば、セラミックス超
電導体粒子同志の接触界面のトンネル現象の結果、生じ
るものであると考えている。
本発明は、上記した超電導状態部分及び抵抗変化部分を
利用してディジタル的に磁界を検出するディジタル磁界
検出装置を構成するものである。
利用してディジタル的に磁界を検出するディジタル磁界
検出装置を構成するものである。
＜作用＞ 本発明は第４図に示す磁界と電気抵抗の関係を示す特性
図において、バイアス磁界として臨界磁界（B0）よりや
や小さい。例えば約０〜５ガウスの磁界を加え、更にデ
ィジタル信号をこのバイアス磁界に重畳することによ
り、丁度その出力は第６図に示すような出力波形になっ
て雑音が除去された高信頼性のディジタル出力が得られ
ることになる。
図において、バイアス磁界として臨界磁界（B0）よりや
や小さい。例えば約０〜５ガウスの磁界を加え、更にデ
ィジタル信号をこのバイアス磁界に重畳することによ
り、丁度その出力は第６図に示すような出力波形になっ
て雑音が除去された高信頼性のディジタル出力が得られ
ることになる。
＜実施例＞ 以下、本発明の一実施例について、図面を参照して説明
する。
する。
第１図は、本発明の一実施例のディジタル磁界検出装置
の構成を示す斜視図である。
の構成を示す斜視図である。
第１図において、１はセラミックス超電導素子であり、
この超電導素子１は、酸化イットリウムY2O3、炭酸バリ
ウムBaCO3、酸化銅CuOを1:2:3に秤量し、充分に分散混
合した微粒子を900℃、５時間空気中で仮焼成し、次に
再び粉砕、分散させ、ペロブスカイト型酸化物超電導体
の均一な微粒子（１μｍφ以下）からなる粉体を作製
し、加圧力1ton/cm2にて例えば円状のペレットに形成
し、次に1000℃の空気中にて３時間保持し、200℃まで
５時間で降温させて、厚み1mmの円状のペレットを作製
した。この材料より薄い長方形に切り出してセラミック
ス超電導体素子１を作製した。本発明の一実施例におけ
るセラミックス超電導体１は（Y1−Ba2−Cu3）O6の組成
になっており、これを構成する超電導体粒子の境界が電
気的に弱く結合された弱結合を示し、超電導の弱結合の
破られる磁界（臨界磁界）は約５ガウスであった。
この超電導素子１は、酸化イットリウムY2O3、炭酸バリ
ウムBaCO3、酸化銅CuOを1:2:3に秤量し、充分に分散混
合した微粒子を900℃、５時間空気中で仮焼成し、次に
再び粉砕、分散させ、ペロブスカイト型酸化物超電導体
の均一な微粒子（１μｍφ以下）からなる粉体を作製
し、加圧力1ton/cm2にて例えば円状のペレットに形成
し、次に1000℃の空気中にて３時間保持し、200℃まで
５時間で降温させて、厚み1mmの円状のペレットを作製
した。この材料より薄い長方形に切り出してセラミック
ス超電導体素子１を作製した。本発明の一実施例におけ
るセラミックス超電導体１は（Y1−Ba2−Cu3）O6の組成
になっており、これを構成する超電導体粒子の境界が電
気的に弱く結合された弱結合を示し、超電導の弱結合の
破られる磁界（臨界磁界）は約５ガウスであった。
このように薄い長方形に切り出した素子１の両端及びそ
の内側近傍に電流電極2,3及び電圧電極4,5をそれぞれ、
チタン（Ti）蒸着膜と銀ペーストによって形成し、それ
ぞれ電流端子6,7及び電圧電極8,9を接続した。
の内側近傍に電流電極2,3及び電圧電極4,5をそれぞれ、
チタン（Ti）蒸着膜と銀ペーストによって形成し、それ
ぞれ電流端子6,7及び電圧電極8,9を接続した。
上記の素子１に希土類の永久磁石10を近接設置してバイ
アス磁界としてBb＝４ガウスをかける。なお、このバイ
アス磁界はフェライトなどの磁石であってもよい。
アス磁界としてBb＝４ガウスをかける。なお、このバイ
アス磁界はフェライトなどの磁石であってもよい。
本実施例では、素子のラッピングと微細加工技術により
ジグザグの形状に加工して、常伝導状態での電気抵抗が
1KΩオーダになるようにしたところ、約１ガウスのディ
ジタルパルス信号磁界に対して約350Ωの値を示し、1mA
のパルス電流に対して0.35Vの出力パルス電圧を確認し
た。
ジグザグの形状に加工して、常伝導状態での電気抵抗が
1KΩオーダになるようにしたところ、約１ガウスのディ
ジタルパルス信号磁界に対して約350Ωの値を示し、1mA
のパルス電流に対して0.35Vの出力パルス電圧を確認し
た。
本発明の実施例で用いている超電導素子１の臨界温度は
90゜Kであるので、液体窒素で冷却して行ったが、ペル
チェ冷却効果素子をカスケード状に結合した装置を用い
て冷却しても良く、更に室温で超電導素子が実現できる
ものであれば、冷却せずに実用化が図れることは言うま
でもない。
90゜Kであるので、液体窒素で冷却して行ったが、ペル
チェ冷却効果素子をカスケード状に結合した装置を用い
て冷却しても良く、更に室温で超電導素子が実現できる
ものであれば、冷却せずに実用化が図れることは言うま
でもない。
第２図は、本発明の他の実施例の構成を示す図であり、
第１図における永久磁石10に代えて電磁石11を素子１に
近設して配置し、電磁石11の励磁電流を任意に制御する
ことにより、適切なバイアス磁界の大きさに設定し得る
ようにしたものである。このような構成により、バイア
ス磁界の任意設定が可能となり、超電導体の大きさや形
状が任意に変わっても容易に本発明を適用することが出
来る。更に室温で動作する超電導素子が実現出来れば、
例えば磁気テープなどの磁気信号を音声や画像処理等の
信号処理にも有効に用いることが可能となる。
第１図における永久磁石10に代えて電磁石11を素子１に
近設して配置し、電磁石11の励磁電流を任意に制御する
ことにより、適切なバイアス磁界の大きさに設定し得る
ようにしたものである。このような構成により、バイア
ス磁界の任意設定が可能となり、超電導体の大きさや形
状が任意に変わっても容易に本発明を適用することが出
来る。更に室温で動作する超電導素子が実現出来れば、
例えば磁気テープなどの磁気信号を音声や画像処理等の
信号処理にも有効に用いることが可能となる。
なお、上記実施例においては、超電導セラミックスとし
てＹ−Ba−Cu−Ｏ系を例にして説明したが本発明はこれ
に限定されることなく、例えばLa−Ba−Cu−Ｏ系、Ｙ−
Sr−Ba−Cu−Ｏ系等のIII a族元素、II a族元素、銅（C
u）元素及び酸素（Ｏ）元素を構成元素とした超電導セ
ラミックスを用いても同様に実施することが出来ること
は言うまでもない。
てＹ−Ba−Cu−Ｏ系を例にして説明したが本発明はこれ
に限定されることなく、例えばLa−Ba−Cu−Ｏ系、Ｙ−
Sr−Ba−Cu−Ｏ系等のIII a族元素、II a族元素、銅（C
u）元素及び酸素（Ｏ）元素を構成元素とした超電導セ
ラミックスを用いても同様に実施することが出来ること
は言うまでもない。
＜発明の効果＞ 以上のように、本発明のディジタル磁界検出装置は従来
の素子特性と全く異なり、微小磁界に対して高感度に磁
界検出を行なうことが出来、しかも超電導素子の電気抵
抗が零の領域と、超電導素子の磁界に対する電気抵抗の
変化する領域を使用するため、高感度で低雑音のディジ
タル磁界検出を行なうことが出来る。しかもバイアス磁
界も大きいものを必要としない。
の素子特性と全く異なり、微小磁界に対して高感度に磁
界検出を行なうことが出来、しかも超電導素子の電気抵
抗が零の領域と、超電導素子の磁界に対する電気抵抗の
変化する領域を使用するため、高感度で低雑音のディジ
タル磁界検出を行なうことが出来る。しかもバイアス磁
界も大きいものを必要としない。
また本発明は、超電導素子に電極端子を形成するだけの
極めて単純な構造であるから、短い製造工程で大量生産
することが出来る。
極めて単純な構造であるから、短い製造工程で大量生産
することが出来る。
第１図は本発明の一実施例のディジタル磁界検出装置の
構成を示す斜視図、第２図は本発明の他の実施例のディ
ジタル磁界検出装置の構成を示す斜視図、第３図は本発
明の動作を説明するための磁界と抵抗の関係を示す特性
図、第４図は本発明の一実施例の磁界と電気抵抗の関係
を示す特性図、第５図は従来のディジタル磁気信号の波
形を示す図、第６図は本発明に係るディジタル磁気信号
処理後の波形を示す図である。 １……超電導素子、2,3……電流電極、4,5……電圧電
極、6,7……電流端子、8,9……電圧端子、10……バイア
ス磁界、11……電磁バイアス磁界。
構成を示す斜視図、第２図は本発明の他の実施例のディ
ジタル磁界検出装置の構成を示す斜視図、第３図は本発
明の動作を説明するための磁界と抵抗の関係を示す特性
図、第４図は本発明の一実施例の磁界と電気抵抗の関係
を示す特性図、第５図は従来のディジタル磁気信号の波
形を示す図、第６図は本発明に係るディジタル磁気信号
処理後の波形を示す図である。 １……超電導素子、2,3……電流電極、4,5……電圧電
極、6,7……電流端子、8,9……電圧端子、10……バイア
ス磁界、11……電磁バイアス磁界。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−17175（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−290377（ＪＰ，Ａ) Ｃ．Ｗ．Ｃｈｕ，ｅｔ ａｌ．：Ｐｈｙ ｓ．Ｒｅｖ．Ｌｅｔｔ．Ｖｏｌ．58 Ｎ ｏ．４，26 Ｊａｎｕａｒｙ 1987 Ｐ Ｐ．405−407 「磁電変換素子の構造と応用」Ｐ．132, Ｐ．246 コロナ社 昭和49年９月15日発 行
Claims (2)
- 【請求項１】超電導体粒子が電気的に弱く結合された弱
結合を有するセラミックス超電導体に電流端子及び電圧
端子を設け、 上記超電導体の超電導の弱結合状態が破られる大きさの
臨界磁界よりわずかに小さいバイアス磁界を上記超電導
体に印加し、 該バイアス磁界に重畳するディジタルの磁界変化を抵抗
変化として検出することを特徴とするディジタル磁界検
出装置。 - 【請求項２】前記バイアス磁界を電磁石により印加し、
該電磁石の励磁電流によりバイアス磁界の大きさを制御
することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のディ
ジタル磁界検出装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62193017A JPH0799386B2 (ja) | 1987-08-01 | 1987-08-01 | ディジタル磁界検出装置 |
| EP88307044A EP0301902B1 (en) | 1987-07-29 | 1988-07-29 | Method and device for sensing a magnetic field with use of a magneto-resistive property of a superconductive material |
| AT88307044T ATE95316T1 (de) | 1987-07-29 | 1988-07-29 | Verfahren und anordnung zum nachweisen eines magnetfeldes mittels der magnetowiderstandseigenschaften eines supraleitenden materials. |
| DE88307044T DE3884514T2 (de) | 1987-07-29 | 1988-07-29 | Verfahren und Anordnung zum Nachweisen eines Magnetfeldes mittels der Magneto-widerstandseigenschaften eines supraleitenden Materials. |
| US07/226,067 US5011818A (en) | 1987-07-29 | 1988-07-29 | Sensing a magnetic field with a super conductive material that exhibits magneto resistive properties |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62193017A JPH0799386B2 (ja) | 1987-08-01 | 1987-08-01 | ディジタル磁界検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6438675A JPS6438675A (en) | 1989-02-08 |
| JPH0799386B2 true JPH0799386B2 (ja) | 1995-10-25 |
Family
ID=16300796
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62193017A Expired - Lifetime JPH0799386B2 (ja) | 1987-07-29 | 1987-08-01 | ディジタル磁界検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0799386B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4857533B2 (ja) * | 2004-07-12 | 2012-01-18 | ソニー株式会社 | 映像表示装置のフロント組立体及び映像表示装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5917175A (ja) * | 1982-07-20 | 1984-01-28 | Aisin Seiki Co Ltd | 極低温用磁場検出素子 |
| JPS61290377A (ja) * | 1985-06-18 | 1986-12-20 | Canon Electronics Inc | 磁気抵抗効果型センサ |
-
1987
- 1987-08-01 JP JP62193017A patent/JPH0799386B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 「磁電変換素子の構造と応用」Ｐ．１３２，Ｐ．２４６コロナ社昭和４９年９月１５日発行 |
| Ｃ．Ｗ．Ｃｈｕ，ｅｔａｌ．：Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｌｅｔｔ．Ｖｏｌ．５８Ｎｏ．４，２６Ｊａｎｕａｒｙ１９８７ＰＰ．４０５−４０７ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6438675A (en) | 1989-02-08 |
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