JP2001042016A

JP2001042016A - 磁場計測装置

Info

Publication number: JP2001042016A
Application number: JP11219563A
Authority: JP
Inventors: Akihiko Kandori; 明彦神鳥; Keiji Tsukada; 啓二塚田; Norihide Saho; 典英佐保; Hiroyuki Tanaka; 弘之田中; Kazumasa Takagi; 一正高木; Akira Tsukamoto; 塚本　　晃
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1999-08-03
Filing date: 1999-08-03
Publication date: 2001-02-16

Abstract

(57)【要約】【課題】極低温冷媒の蒸発量を減少させ真空度を自動
的に保持できる極低温容器を具備する磁場計測装置を提
供する。【解決手段】磁場計測装置は、検査対象から発生する
磁場を検出する検出コイルを具備するＳＱＵＩＤ磁束計
２と、内筒容器７と外筒容器８を具備する２重構造を有
し内筒容器の内部に冷却冷媒５が貯蔵され第１の開口１
２が外筒容器に設けられ、外筒容器と内筒容器との間の
空間３２が真空に保持され、ＳＱＵＩＤ磁束計を冷却す
る溶媒を収納する低温容器１と、冷媒の液面を計測する
液面計４と、冷媒の温度を計測する温度計３と、低温容
器の第１の開口と真空ポンプとを結ぶ配管に配置される
真空計１４及び電磁弁１５と、計測される真空度、冷媒
の温度、冷媒の液面の何れか１つ以上を用いて、真空ポ
ンプの動作を制御する制御手段１９とを有する。【効果】真空度の劣化に伴なう極低温冷媒の異常蒸発
による容器破裂等の危険を防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、心臓磁場、脳磁場
等の生体磁場計測、地磁気計測、非破壊検査等の微弱磁
場を行なう超伝導デバイスであるＳＱＵＩＤ（Ｓｕｐｅ
ｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇＱｕａｎｔｕｍＩｎｔｅｒ
ｆｅｒｅｎｃｅＤｅｖｉｃｅ：超伝導量子干渉素子）
磁束計を極低温に冷却する極低温容器及びこれを用いた
磁場計測装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＳＱＵＩＤとして、液体窒素温度（７７
Ｋ）近傍で動作する酸化物超伝導体を用いた高温超伝導
ＳＱＵＩＤ、液体ヘリウム温度（４．２Ｋ）近傍で動作
するＮｂ等を用いた金属系ＳＱＵＩＤが知られれてい
る。熱侵入の少ない極低温容器の内部にＳＱＵＩＤを配
置し、極低温冷媒や冷凍機を使用してＳＱＵＩＤを超伝
導状態に保持する。極低温状態に保持されたＳＱＵＩＤ
は磁場を高感度に電圧に変換する超高感度磁気センサと
して動作し、生体の心臓や脳等から発生する微弱磁場を
計測できる。

【０００３】従来の極低温容器は、検査対象の磁場変化
のみを計測するため、非金属のＦＲＰ（ｆｉｂｒｅｒ
ｅｉｎｆｏｒｃｅｄｐｌａｓｔｉｃｓ）等の強度が強
く熱侵入の少ないプラスチック部材で構成されている。
極低温容器は熱侵入を避けるため、容器の内部は真空に
保持されている。極低温容器の内部に液体ヘリウム、液
体窒素等の極低温冷媒を貯蔵する構成では、極低温容器
を２重構造にして、２重構造の内部を真空に保持し、内
側の容器内部に極低温冷媒を貯蔵する（Ｒｅｖ．Ｓｃ
ｉ．Ｉｎｓｔｒｕｍ．Ｖｏｌ．５３、Ｎｏ．１２、１９
８２、ｐ．１８２１）。ＳＱＵＩＤは極低温冷媒中に配
置され、極低温容器の外部に配置される駆動回路によっ
て磁束計として駆動され、検査対象から発生する磁場の
計測を行なう。以上の構成が最も多く使用されている極
低温容器の構成である。

【０００４】その他にも磁場計測を目的として、冷凍機
を用いた極低温容器が知られている。冷凍機が取り付け
られた極低温容器の場合にも、極低温容器は、非金属の
ＦＲＰ等の強度が強く熱侵入の少ないプラスチック部材
で構成されている。極低温容器の内部には冷凍機と連結
されたコールドヘッド部とコールドヘッド部に取り付け
られたＳＱＵＩＤが設置されており、コールドヘッド部
及びＳＱＵＩＤの回りは真空に保持されている。コール
ドヘッド部を冷却することによりＳＱＵＩＤを超伝導状
態に転移させて、磁場計測を行なっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】プラスチック部材で構
成される極低温容器を用いて真空を保持する場合、極低
温容器の内部の真空を熱侵入の少ない１０~⁴Ｔｏｒｒ以
下に長時間保持することは大変難しく、半年、１年とい
った一定期間毎に真空を引き直す手間が必要となる。真
空を引き直すことは作業が煩雑な上に、作業に慣れない
作業者が行なうと事故を起こす危険性が高いという問題
があった。更に、極低温容器の内部に極低温冷媒が保持
された状態で真空度が徐々に悪くなると、極低温冷媒の
蒸発量が増大するだけでなく、真空度がある閾値を越え
ると極低温冷媒の蒸発が急激に発生し圧力の増大によ
り、極低温容器が破損する恐れがあり、安全性に問題が
ある。

【０００６】本発明の目的は、極低温冷媒の蒸発量を減
少させ、真空度を常に保持でき、極低温容器内の真空度
の劣化に伴なう極低温冷媒の異常蒸発を防止でき、極低
温容器内の真空度を常に自動的に制御し作業者の煩雑な
作業を不要にでき、更に、極低温容器内に設置された冷
凍機と連結されたコールドヘッド部の温度の揺らぎを小
さくし、コールドヘッド部に接続されたＳＱＵＩＤの温
度の揺らぎを軽減できる極低温容器を具備する磁場計測
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】本発明の磁場計測装置で
は、極低温容器の内部の真空部に連結される真空ポンプ
と、極低温容器の内部の真空部と真空ポンプとの間を接
続する配管の中間に配置される電磁弁と、電磁弁と極低
温容器の内部の真空部との間に配置される真空計と、極
低温容器の内部に配置される温度計及び液面計と、真空
計により測定される極低温容器の内部の真空度、又は、
温度計により測定される温度、又は、液面計により測定
される極低温容器の内部の極低温冷媒の液面の位置によ
り、真空ポンプを制御する制御装置を有する構成とす
る。

【０００８】本発明の構成によれば、極低温容器の内部
への熱の侵入量を減少できる。その結果、極低温容器の
内部に極低温冷媒を貯蔵する場合、極低温冷媒の蒸発を
抑止可能であり、極低温冷媒の異常蒸発による容器破裂
等の危険を防止できる。また、冷凍機を使った極低温容
器では、常に一定の真空度が保持できるため、コールド
ヘッド部の冷却効率を向上させるだけなく、コールドヘ
ッド部に接続されたＳＱＵＩＤの温度の揺らぎを減少で
きる。更に、極低温容器を自動的に一定の真空状態に保
持できるため、極低温容器が取り付けてある磁場計測装
置のガントリーから極低温容器を取り外すことなく常に
一定の真空状態に保持できる。作業者は、真空ポンプを
取り扱う煩雑な作業から解放される。

【０００９】本発明の第１の構成の磁場計測装置は、検
査対象から発生する磁場を検出する検出コイルを具備す
る１又は複数のＳＱＵＩＤ磁束計と、前記ＳＱＵＩＤ磁
束計を冷却する低温容器と、前記ＳＱＵＩＤ磁束計を駆
動する駆動回路と、前記ＳＱＵＩＤ磁束計により検出さ
れる信号を収集するデータ収集装置と、前記低温容器の
第１の開口と真空ポンプとを結ぶ配管に配置される真空
計及び電磁弁と、前記真空計により計測される前記低温
容器の内部の真空度に基づいて、前記真空ポンプの動作
を制御する制御手段とを有することに特徴を有する。

【００１０】第１の構成では、前記低温容器が内筒容器
と外筒容器を具備する２重構造を有し、前記内筒容器の
内部に冷却冷媒が貯蔵され、前記第１の開口が前記外筒
容器に設けられ、前記外筒容器と前記内筒容器との間の
空間が真空に保持されること、前記外筒容器に第２の開
口が設けられ、前記第２の開口は、前記外筒容器と前記
内筒容器との間の空間の真空度と大気圧との差を利用し
て密閉されること、前記配管が非磁性の部材から構成さ
れること、前記低温容器が磁気シールドルームの内部に
配置され、前記真空計、前記電磁弁、及び前記制御手段
が前記磁気シールドルームの外部に配置されること、計
測された前記真空度が１０~⁴Ｔｏｒｒよりも劣化した時
に、前記制御手段は前記電磁弁を開く制御を行なうこ
と、前記低温容器の蓋に配置される冷凍機と、前記冷凍
機に連結される圧縮機とを有すること、前記低温容器が
磁気シールドルームの内部に配置され、前記圧縮機が前
記磁気シールドルームの外部に配置されること、前記デ
ータ収集装置が前記信号を収集している間は、前記制御
手段は、前記冷凍機及び前記圧縮機の動作を停止せる制
御を行なうこと、等にも特徴がある。

【００１１】本発明の第２の構成の磁場計測装置は、検
査対象から発生する磁場を検出する検出コイルを具備す
る１又は複数のＳＱＵＩＤ磁束計と、内筒容器と外筒容
器を具備する２重構造を有し、前記内筒容器の内部に冷
却冷媒が貯蔵され、前記第１の開口が前記外筒容器に設
けられ、前記外筒容器と前記内筒容器との間の空間が真
空に保持され、前記ＳＱＵＩＤ磁束計を冷却する溶媒を
収納する低温容器と、前記冷媒の液面を計測する液面計
と、前記冷媒の温度を計測する温度計と、前記低温容器
の第１の開口と真空ポンプとを結ぶ配管に配置される真
空計及び電磁弁と、前記真空計により計測される前記外
筒容器と前記内筒容器との間の空間の真空度、計測され
る前記冷媒の前記温度、計測される前記冷媒の前記液面
の何れか１つ以上を用いて、前記真空ポンプの動作を制
御する制御手段とを有することに特徴を有する。

【００１２】第２の構成では、前記外筒容器に第２の開
口が設けられ、前記第２の開口は、前記外筒容器と前記
内筒容器との間の空間の真空度と大気圧との差を利用し
て密閉されることにも特徴がある。

【００１３】本発明の第３の構成の磁場計測装置は、検
査対象から発生する磁場を検出する検出コイルを具備す
る１又は複数のＳＱＵＩＤ磁束計と、前記ＳＱＵＩＤ磁
束計を冷却する低温容器と、前記ＳＱＵＩＤ磁束計を駆
動する駆動回路と、前記ＳＱＵＩＤ磁束計により検出さ
れる信号を収集するデータ収集装置と、前記低温容器の
蓋に配置される冷凍機と、前記冷凍機に連結し前記低温
容器の外部に配置される圧縮機と、前記低温容器の内部
に配置され前記冷凍機により冷却され前記ＳＱＵＩＤ磁
束計を冷却するコールドヘッドと、前記低温容器の第１
の開口と真空ポンプとを結ぶ配管に配置される真空計及
び電磁弁と、前記真空計により計測される前記低温容器
の内部の真空度に基づいて、前記真空ポンプの動作を制
御する制御手段とを有することに特徴を有する。

【００１４】第３の構成では、前記低温容器に第２の開
口が設けられ、前記第２の開口は、前記低温容器の内部
の真空度と大気圧との差を利用して密閉されること、前
記データ収集装置が前記信号を収集している間は、前記
制御手段は、前記冷凍機及び前記圧縮機の動作を停止せ
る制御を行なうこと、冷却媒体が充填され前記ＳＱＵＩ
Ｄ磁束計が収納される内部容器が前記極低温容器の内部
に配置され、前記内部容器の開口を前記コールドヘッド
が閉鎖することにも特徴がある。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図に基づ
いて詳細に説明する。図１は、本発明の磁場計測装置の
構成例を示す図である。磁気シールドルーム６０１の中
に、被験者が寝るベッド６０５と、極低温容器１を保持
するガントリー６０４とが配置されている。極低温容器
１として、以下に説明する図２、図３、図４に示す構成
の極低温容器の何れかを使用する。極低温容器１の内部
に配置されたＳＱＵＩＤは駆動回路６０２によって磁束
計として駆動され、磁束計の出力はアンプフィルター６
０３を通過した後、データ収録とデータ収録の制御を行
なうパソコン６０４に接続される。

【００１６】極低温容器１は、真空の引き口１２と補助
引き口２３とを持つ。真空の引き口１２は、配管１３に
よって磁気シールドルームの外部に配置される真空計１
４に接続される。真空計１４は、電磁弁１７を介して配
管１６により真空ポンプ１８に接続される。本発明の実
施例では、真空計１４、電磁弁１７、真空ポンプ１８を
磁気シールドルームの外部に配置し、真空計１４、電磁
弁１７、真空ポンプ１８等の部材の持つ磁性による妨害
磁場の影響を避ける構成とする。また、真空計１４に接
続される真空圧力計２０、温度計（図２、図３、図４）
３に接続される温度測定器２１、液面計（図２）４に接
続される液面測定装置２２、も磁気シールド外部に配置
し、妨害磁場の発生を避ける構成とする。

【００１７】更に、真空圧力計２０の電圧出力２７、温
度測定器２１の電圧出力２８、液面測定装置２２の電圧
出力２９に基づいて、電磁弁１７、真空ポンプ１８を制
御信号３１により制御する制御装置１９も、磁気シール
ド外部に配置し、妨害磁場の発生を避ける構成とする。
配管１３、１６、電磁弁１７は何れもアルミニウムやゴ
ム等の非磁性材料の部材で構成することが望ましく、特
にＳＱＵＩＤ磁束計に距離が近い配管１３はゴム製の配
管を使用することが望ましい。なお、本発明に於ける、
真空ポンプ１８の動作を制御する制御信号３１を発生し
真空ポンプを動作させる制御の詳細については後述する
（図６）。

【００１８】図２は、本発明の第１の実施例の極低温容
器の構成例を示す図である。極低温容器１は、内部に極
低温冷媒を保持するため２重構造となっている。ＦＲＰ
で作られた２重構造の外筒容器８と内筒容器７の間は真
空に保持されている。外筒容器８と内筒容器７の各内壁
及び外壁には、ポリエステルフィルムにアルミ蒸着した
熱シールド材や銅を使った熱シールド材がＦＲＰと一体
化して配置され、極低温容器１の外部からの熱侵入を避
ける構成となっている。内筒容器７の内部には極低温冷
媒５が充填されており、極低温冷媒５中に、複数のＳＱ
ＵＩＤ磁束計２が配置されている。ＳＱＵＩＤ磁束計は
配線９とコネクタボックス１０を介してデータ処理装置
３０に接続され、磁場の変化を計測できる。

【００１９】データ処理装置３０は、ＳＱＵＩＤを駆動
させる駆動回路（図１に示す６０２）、アンプフィルタ
回路（図１に示す６０３）、データ取り込み回路（図１
に示す６０４）を含んでいる。極低温容器１の上部には
フランジ１１が取り付けれ、フランジ１１には発泡スチ
ロール、ウレタン等の断熱材で構成された断熱部６が取
り付けれられており、極低温容器１の上部からの熱侵入
を防いでいる。図２に示す以上の構成は、後で説明す
る、図７に示す従来の極低温容器の構成と同じである。

【００２０】本発明の構成では、従来の極低温容器の構
成の他に、極低温容器１の内部に液面計４、温度計３と
を配置し、極低温容器１の外筒容器８と内筒容器７の間
の空間３２を自動的に真空排気するため、外筒容器８
に、真空ポンプと接続できる真空の引き口１２と補助引
き口２３とが形成されている。真空の引き口１２は、配
管１３に接続され、真空センサ１４、配管１６、電磁弁
１５、配管１７を介して真空ポンプ１８に接続される。
真空の引き口１２は常に開放状態としておき、電磁弁１
５によって真空ポンプ１８の開閉を行なう。電磁弁１５
は、電源がオフの時に閉状態となるタイプを使用し、停
電が起きても真空が破れない構成とする。

【００２１】電磁弁本体は電磁石を使用することが一般
的で妨害磁場を発生する可能性があるため、図１に示す
磁気シールドルームの外部に電磁弁本体を配置すること
が望ましい。また、ピラニーゲージ、ピニングゲージ等
の真空センサ１４もセンサのケースに磁性材料等が使用
されることが多いため、磁気シールド外部に配置するこ
とが望ましい。

【００２２】真空センサ１４は真空計接続線２６により
真空圧力計２０に接続され、真空度が電圧２７で出力さ
れる。真空の引き口１２から真空ポンプ１８との間に接
続されている配管等にゴミ等が詰まった場合は、真空セ
ンサ１４が、極低温容器１の外筒容器８と内筒容器７の
間の空間３２の正しい真空度を感知できない場合が考え
られる。正しい真空度が感知されていない場合に、極低
温容器１の外筒容器８と内筒容器７の間の空間３２の圧
力が急激に上昇すると危険なため、補助の真空の引き口
２３を用意しこのような急激な圧力上昇時には、補助の
真空の引き口２３が外れる構成とする。補助の真空の引
き口２３はシリンダにオーリングを取り付けた構造と
し、極低温容器１の外筒容器８と内筒容器７の間の空間
３２の圧力と大気圧との圧力差で、オーリングが極低温
容器１の側に押し付けられる構成とする。

【００２３】温度計３は、温度計接続線２５を介して温
度測定器２１に接続され極低温（４．２Ｋ近傍）から３
００Ｋ近傍の温度まで測定が可能な炭素温度計等で構成
し、温度測定器２１によって温度の値を電圧出力２８で
観測できる。液面計４（超伝導線を用いたものを使用）
は、液面計接続線２４を介して液面測定装置２２に接続
され、連続的に冷媒の液面レベルを電圧出力２９で観察
できる。真空圧力計２０の電圧出力２７、温度測定器２
１の電圧出力２８、液面測定装置２２の電圧出力２９
は、制御装置１９に入力され、例えば、極低温容器１の
外筒容器８と内筒容器７の間の空間３２の真空度が、１
０~⁴Ｔｏｒｒ（トール）以下になり、温度が１００Ｋよ
り高くなりなおかつ、液面が０％（液面に実質的に変化
がない場合）の時、制御装置１９は、真空ポンプ１８を
動作させる制御信号３１を発生し、真空ポンプを回転さ
せる。

【００２４】なお、第１の実施例に於ける、真空ポンプ
１８の動作を制御する制御信号３１を発生し真空ポンプ
を動作させる制御の詳細については後述する（図６）。

【００２５】図３は、本発明の第２の実施例の極低温容
器の構成例を示す図である。第２の実施例の構成は、極
低温容器１が一重容器である点、極低温冷媒を使用せず
冷凍機及び圧縮機によりコールドヘッド部を冷却する点
で、第１の実施例の構成と相違する。

【００２６】極低温容器１の外筒容器８には、冷凍機１
０４が取り付けられるフランジ１１が設置されている。
冷凍機１０４には熱伝導体１０２が接続され、熱伝導体
１０２の先端にはコールドヘッド部１０１が配置してあ
る。コールドヘッド部１０１には複数のＳＱＵＩＤ磁束
計２が接触して配置してあり、コールドヘッド部との熱
伝導効率を高くする構成としている。コールドヘッド部
１０１、熱伝導体１０２が配置される極低温容器１の内
部空間１０３は真空となっており、外筒容器８の内壁及
び外壁には、ポリエステルフィルムにアルミ蒸着した熱
シールド材や銅を使った熱シールド材がＦＲＰと一体化
して配置され、極低温容器１の外部からの熱侵入を避け
る構成となっている。

【００２７】冷凍機１０４と圧縮機１０５とは連結管１
０６により接続されており、圧縮ガスのやりとりが冷凍
機１０４と圧縮機１０５との間で行なわれる。圧縮機１
０５は制御装置１９から制御信号１０７を受け取り、圧
縮機１０５及び冷凍機１０４の動作を制御する。例え
ば、冷凍機１０４と圧縮機１０５とのガスの交換が原因
となり連結管１０６が振動を引き起こす場合には、デー
タ処理装置３０が磁場ノイズを検出し、制御信号１０８
（図１）を出力し、制御装置１９によって冷凍機１０４
及び圧縮機１０５の停止を行なう。即ち、振動による磁
場ノイズが生体磁場測定の障害となる場合には、冷凍機
１０４及び圧縮機１０５を停止させる。

【００２８】なお、第２の実施例に於ける、冷凍機の運
転の詳細、真空ポンプ１８の動作を制御する制御信号３
１を発生し真空ポンプを動作させる制御の詳細について
は後述する（図５、図６）。

【００２９】また、第２、第３の実施例に於いて、圧縮
機１０５、温度測定器２１、真空圧力計２０、制御装置
１９、真空ポンプ１８、電磁弁１５、真空計１４、デー
タ処理装置３０は、磁気シールドルーム（図１）の外部
に配置することが望ましい。

【００３０】図４は、本発明の第３の実施例の極低温容
器の構成例を示す図である。第３の実施例の構成は、コ
ールドヘッド部が、冷却媒体を保持する容器の蓋となる
ように配置し、冷却媒体内にＳＱＵＩＤ磁束計を設置す
る点で、第２の実施例の構成と相違する。冷却前に流動
性があり室温以上に沸点を持つ、例えば、シリコン油
（大気圧下で沸点が４１０Ｋ以上である）等の冷却媒体
２０１を充填し保持する内部容器２０２を、極低温容器
１の内部に配置し、冷却媒体２０１内にＳＱＵＩＤ磁束
計２を設置する構成とする。

【００３１】内部容器２０２はＦＲＰ等のプラスチック
部材で作成されている。冷却媒体２０１は、冷凍機１０
４によって熱伝導体１０２を介して冷却されるコールド
ヘッド１０１によって極低温状態に冷却され、冷却媒体
２０１内にあるＳＱＵＩＤ磁束計は超伝導状態に転移し
磁束計動作が可能となる。その他の構成は、第２の実施
例と同様である。

【００３２】なお、第３の実施例に於ける、冷凍機の運
転の詳細、真空ポンプ１８の動作を制御する制御信号３
１を発生し真空ポンプを動作させる制御の詳細について
は後述する（図５、図６）。

【００３３】図５は、本発明の第２、第３の実施例に於
ける冷凍機の運転例を示すフローチャートである。生体
磁場を計測中であるか否かの判断を行ない（工程７０
１）、計測中である場合は、データ処理装置３０からの
制御信号１０８により、制御装置１９は冷凍機１０４を
停止させる（工程７０２）。次に前回で計測された温度
（Ｔ１）と今回計測された温度（Ｔ２）との温度差（Δ
Ｔ）を計算し（工程７０３）、ΔＴ≦１０Ｋの場合、予
め設定した時間間隔、例えば、１時間をおいて開始点に
戻り処理を繰り返す（工程７０６）。工程７０３で、Δ
Ｔ＞１０Ｋの場合は、計測を中断するようにデータ処理
装置に制御信号１０８が制御装置１９から送信される。
計測中断後、所定の短時間後に冷凍機を再度スタートさ
せ（工程７０４）、予め設定した時間間隔、例えば、１
時間をおいて開始点に戻り処理を繰り返す（工程７０
７）。

【００３４】図６は、本発明の第１、第２、第３の実施
例に於ける真空ポンプの動作の制御の例を示す、真空
度、温度、冷却媒体の液面の値を用いたフローチャート
である。まず、真空計１４で計測された真空度Ａを使っ
て真空度チェックを行なう（工程３０１）。例えば、真
空度１０~⁴Ｔｏｒｒを基準値として、真空度Ａが１０~⁴
Ｔｏｒｒの基準値より大きい値か否かをチェックし、真
空が悪くなっているか否かを判断する。Ａ≦１０~⁴Ｔｏ
ｒｒの場合は、真空ポンプが停止の状態となる（工程３
０５）。

【００３５】Ａ＞１０~⁴Ｔｏｒｒの場合は、更に、測定
された温度Ｂにより温度チェックと、測定された冷媒の
液面の高さの測定値Ｃにより冷媒液面チェックを行なう
（工程３０２）。工程３０２に於いて、例えば、Ｂ＞１
００Ｋ、且つ、Ｃ＝０％の場合（液面に実質的に変化が
ない場合）、真空ポンプをスタートする（工程３０
３）。一方、Ｂ≦１００Ｋ、且つ、Ｃ≠０％の場合（液
面に実質的に変化が生じている場合）は、警告をオペレ
ーターに発し、オペレーターが真空ポンプを作動させる
か否かを判断し、オペレーターがマニュアルで真空ポン
プを制御できる（工程３０４）。工程３０３に到達する
と、１時間に１回といった時間間隔で開始点に戻り（工
程３０６）、繰り返しチェックが行える構成とする。

【００３６】また、工程３０５に到達すると、同様に、
１時間に１回といった時間間隔で開始点に戻り（工程３
０７）、繰り返しチェックが行える構成とする。基準値
である１０~⁴Ｔｏｒｒ、１００Ｋ、０％は、オペレータ
ーによって自由に選択設定できる構成とする。

【００３７】また、極低温容器内の冷媒の異常な蒸発等
が多く、頻繁に真空ポンプを動作させる必要がある場合
には、温度チェック、冷媒液面チェック（工程３０２）
を実行せず、真空度チェック（工程３０１）のみの実行
もできる。第２、第３の実施例（冷凍機を使用した極低
温容器の構成）では、極低温冷媒を使用しないので、工
程３０２では液面チェックの項目は行わない構成とす
る。

【００３８】図７は、従来技術の極低温容器の構成例を
示す図である。図７に示す構成では、真空の引き口１２
が１つのみである。図７に示す構成では、引き口１２
は、真空に引く時以外は通常閉められたままで使用され
る。図７に示す極低温容器１を真空に引く場合、通常、
図１に示すように、極低温容器１を保持するガントリー
から極低温容器１を取り外して、真空に引き直すのが一
般的であり、作業が煩雑であった。本発明の構成では、
極低温容器を自動的に一定の真空状態に保持できるの
で、真空ポンプを取り扱う煩雑な作業が不要となり、ガ
ントリーから極低温容器を取り外すことなく一定の真空
状態に常に保持できる。

【００３９】

【発明の効果】本発明によれば、極低温容器の内部への
熱侵入量を減少でき、極低温容器の内部に極低温冷媒を
貯蔵する場合には、極低温冷媒の蒸発を抑止可能であ
り、異常蒸発による容器破裂等の危険を防止できる。ま
た、冷凍機を使った極低温容器では、常に一定の真空度
が保持できるため、コールドヘッド部の冷却効率を向上
できるだけでなく、コールドヘッド部に接続されたＳＱ
ＵＩＤの温度の揺らぎを減少できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の磁場計測装置の構成例を示す図。

【図２】本発明の第１の実施例の極低温容器の構成例を
示す図。

【図３】本発明の第２の実施例の極低温容器の構成例を
示す図。

【図４】本発明の第３の実施例の極低温容器の構成例を
示す図。

【図５】本発明の第２、第３の実施例に於ける冷凍機の
運転例を示すフローチャート。

【図６】本発明の第１、第２、第３の実施例に於ける真
空ポンプの動作制御の例を示すフローチャート。

【図７】従来技術の極低温容器の構成例を示す図。

【符号の説明】

１…極低温容器、２…ＳＱＵＩＤ磁束計、３…温度計、
４…液面計、５…極低温冷媒、６…断熱材、７…内筒容
器、８…外筒容器、９…配線、１０…コネクタボック
ス、１１…フランジ、１２…真空引き口、１３、１６、
１７…配管、１４…真空計、１５…電磁弁、１８…真空
ポンプ、１９…制御装置、２０…真空圧力計、２１…温
度測定器、２２…液面測定装置、２３…補助の真空引き
口、２４…液面計接続線、２５…温度計接続線、２６…
真空計接続線、２７…真空圧力計の電圧出力、２８…温
度測定器の電圧出力、２９…液面計測定装置の電圧出
力、３０…データ処理装置、３１…真空ポンプの動作を
制御する制御信号、３２…極低温容器の外筒容器と内筒
容器の間の真空空間、１０１…コールドヘッド、１０２
…熱伝導体、１０３…極低温容器の内部の真空空間、１
０４…冷凍機、１０５…圧縮機、１０６…連結管、１０
７、１０８…制御信号、２０１…冷却媒体（冷媒）、２
０２…内部容器、６０１…磁気シールドルーム、６０２
…駆動回路、６０３…アンプフィルター、６０４…コン
ピューター、６０５…ベッド、６０６…パソコン。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐保典英茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内 (72)発明者田中弘之茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内 (72)発明者高木一正埼玉県比企郡鳩山町赤沼2520番地株式会社日立製作所基礎研究所内 (72)発明者塚本晃埼玉県比企郡鳩山町赤沼2520番地株式会社日立製作所基礎研究所内Ｆターム(参考） 2G017 AA01 AA16 AC01 AD32 AD33 BA15 2G053 AB14 BB17 CA10 4C027 AA10 CC04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】検査対象から発生する磁場を検出する検出
コイルを具備するＳＱＵＩＤ磁束計と、前記ＳＱＵＩＤ
磁束計を冷却する低温容器と、前記ＳＱＵＩＤ磁束計を
駆動する駆動回路と、前記ＳＱＵＩＤ磁束計により検出
される信号を収集するデータ収集装置と、前記低温容器
の第１の開口と真空ポンプとを結ぶ配管に配置される真
空計及び電磁弁と、前記真空計により計測される前記低
温容器の内部の真空度に基づいて、前記真空ポンプの動
作を制御する制御手段とを有することを特徴とする磁場
計測装置。
【請求項２】請求項１に記載の磁場計測装置に於いて、
前記低温容器が内筒容器と外筒容器を具備する２重構造
を有し、前記内筒容器の内部に冷却冷媒が貯蔵され、前
記第１の開口が前記外筒容器に設けられ、前記外筒容器
と前記内筒容器との間の空間が真空に保持されることを
特徴とする磁場計測装置。
【請求項３】請求項２に記載の磁場計測装置に於いて、
前記外筒容器に第２の開口が設けられ、前記第２の開口
は、前記外筒容器と前記内筒容器との間の空間の真空度
と大気圧との差を利用して密閉されることを特徴とする
磁場計測装置。
【請求項４】請求項１に記載の磁場計測装置に於いて、
前記配管が非磁性の部材から構成されることを特徴とす
る磁場計測装置。
【請求項５】請求項１に記載の磁場計測装置に於いて、
前記低温容器が磁気シールドルームの内部に配置され、
前記真空計、前記電磁弁、及び前記制御手段が前記磁気
シールドルームの外部に配置されることを特徴とする磁
場計測装置。
【請求項６】請求項１に記載の磁場計測装置に於いて、
計測された前記真空度が１０~⁴Ｔｏｒｒよりも劣化した
時に、前記制御手段は前記電磁弁を開く制御を行なうこ
とを特徴とする磁場計測装置。
【請求項７】請求項１に記載の磁場計測装置に於いて、
前記低温容器の蓋に配置される冷凍機と、前記冷凍機に
連結される圧縮機とを有することを特徴とする磁場計測
装置。
【請求項８】請求項７に記載の磁場計測装置に於いて、
前記低温容器が磁気シールドルームの内部に配置され、
前記圧縮機が前記磁気シールドルームの外部に配置され
ることを特徴とする磁場計測装置。
【請求項９】請求項７に記載の磁場計測装置に於いて、
前記データ収集装置が前記信号を収集している間は、前
記制御手段は、前記冷凍機及び前記圧縮機の動作を停止
させる制御を行なうことを特徴とする磁場計測装置。
【請求項１０】検査対象から発生する磁場を検出する検
出コイルを具備するＳＱＵＩＤ磁束計と、内筒容器と外
筒容器を具備する２重構造を有し、前記内筒容器の内部
に冷却冷媒が貯蔵され、前記第１の開口が前記外筒容器
に設けられ、前記外筒容器と前記内筒容器との間の空間
が真空に保持され、前記ＳＱＵＩＤ磁束計を冷却する溶
媒を収納する低温容器と、前記冷媒の液面を計測する液
面計と、前記冷媒の温度を計測する温度計と、前記低温
容器の第１の開口と真空ポンプとを結ぶ配管に配置され
る真空計及び電磁弁と、前記真空計により計測される前
記外筒容器と前記内筒容器との間の空間の真空度、計測
される前記冷媒の前記温度、計測される前記冷媒の前記
液面の何れか１つ以上を用いて、前記真空ポンプの動作
を制御する制御手段とを有することを特徴とする磁場計
測装置。
【請求項１１】請求項１０に記載の磁場計測装置に於い
て、前記外筒容器に第２の開口が設けられ、前記第２の
開口は、前記外筒容器と前記内筒容器との間の空間の真
空度と大気圧との差を利用して密閉されることを特徴と
する磁場計測装置。
【請求項１２】検査対象から発生する磁場を検出する検
出コイルを具備するＳＱＵＩＤ磁束計と、前記ＳＱＵＩ
Ｄ磁束計を冷却する低温容器と、前記ＳＱＵＩＤ磁束計
を駆動する駆動回路と、前記ＳＱＵＩＤ磁束計により検
出される信号を収集するデータ収集装置と、前記低温容
器の蓋に配置される冷凍機と、前記冷凍機に連結し前記
低温容器の外部に配置される圧縮機と、前記低温容器の
内部に配置され前記冷凍機により冷却され前記ＳＱＵＩ
Ｄ磁束計を冷却するコールドヘッドと、前記低温容器の
第１の開口と真空ポンプとを結ぶ配管に配置される真空
計及び電磁弁と、前記真空計により計測される前記低温
容器の内部の真空度に基づいて、前記真空ポンプの動作
を制御する制御手段とを有することを特徴とする磁場計
測装置。
【請求項１３】請求項１２に記載の磁場計測装置に於い
て、前記低温容器に第２の開口が設けられ、前記第２の
開口は、前記低温容器の内部の真空度と大気圧との差を
利用して密閉されることを特徴とする磁場計測装置。
【請求項１４】請求項１２に記載の磁場計測装置に於い
て、前記データ収集装置が前記信号を収集している間
は、前記制御手段は、前記冷凍機及び前記圧縮機の動作
を停止せる制御を行なうことを特徴とする磁場計測装
置。
【請求項１５】請求項１２に記載の磁場計測装置に於い
て、冷却媒体が充填され前記ＳＱＵＩＤ磁束計が収納さ
れる内部容器が前記低温容器の内部に配置され、前記内
部容器の開口を前記コールドヘッドが閉鎖することを特
徴とする磁場計測装置。