JP2002188967A - 磁場依存性を有する温度計の磁場校正方法 - Google Patents
磁場依存性を有する温度計の磁場校正方法Info
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- G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
- G01K7/36—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using magnetic elements, e.g. magnets, coils
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K15/00—Testing or calibrating of thermometers
Abstract
(57)【要約】
【課題】 磁場依存性を有する温度計を、容易に磁場校
正することができる方法を提供する。 【解決手段】 磁場依存性を有しない物性値を有する物
質のこの物性値の温度依存特性を測定し（手順１）、磁
場中の各温度において、物質と磁場校正しようとする磁
場依存性を有する温度計とを同一の温度に保ち（手順
２）、温度計の指示温度を求めると共に、磁場依存性の
ない測定方法によって物性値を測定し（手順３）、この
物性値と物性値の温度依存特性とから温度を求め、この
温度と上記指示温度とから、磁場中の各温度における磁
場依存性を有する温度計の磁場校正値を得る（手順
４）。
正することができる方法を提供する。 【解決手段】 磁場依存性を有しない物性値を有する物
質のこの物性値の温度依存特性を測定し（手順１）、磁
場中の各温度において、物質と磁場校正しようとする磁
場依存性を有する温度計とを同一の温度に保ち（手順
２）、温度計の指示温度を求めると共に、磁場依存性の
ない測定方法によって物性値を測定し（手順３）、この
物性値と物性値の温度依存特性とから温度を求め、この
温度と上記指示温度とから、磁場中の各温度における磁
場依存性を有する温度計の磁場校正値を得る（手順
４）。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、磁場依存性を有
する温度計の磁場校正方法に関する。
する温度計の磁場校正方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】極低温、強磁場中での精密な温度測定を
必要とする技術分野、例えば、超伝導体の研究開発分
野、又はその製造分野においては、抵抗温度計が一般に
使用されている。抵抗温度計は、薄膜抵抗値の温度依存
性を利用して、温度を測定するものであるが、形状が小
さいため、複雑な装置の局所及び狭所に取り付けること
ができ、また、温度変化に対する応答が早いため、上記
技術分野においては、必要不可欠な温度計である。この
抵抗温度計では、例えば、薄膜材料として窒化ジルコニ
ウム・オキサイドを使用し、大きさが０．７５×１．０
×０．２５ｍｍと言った小型のものも市販されている。
必要とする技術分野、例えば、超伝導体の研究開発分
野、又はその製造分野においては、抵抗温度計が一般に
使用されている。抵抗温度計は、薄膜抵抗値の温度依存
性を利用して、温度を測定するものであるが、形状が小
さいため、複雑な装置の局所及び狭所に取り付けること
ができ、また、温度変化に対する応答が早いため、上記
技術分野においては、必要不可欠な温度計である。この
抵抗温度計では、例えば、薄膜材料として窒化ジルコニ
ウム・オキサイドを使用し、大きさが０．７５×１．０
×０．２５ｍｍと言った小型のものも市販されている。
【０００３】ところで、抵抗温度計の抵抗値は、温度に
よって変化するのみならず、印加する磁場によっても磁
気抵抗効果により変化するので、真の温度を求めるに
は、抵抗温度計の磁場校正値を必要とする。しかしなが
ら、市販の抵抗温度計に添付されている磁場校正値は限
られた温度、限られた磁場強度における校正値でしかな
く、使用目的によっては使用できない。また、使用する
磁場強度が著しく大きい場合には、その様な強磁場での
校正値が知られていない。このような場合、必要とする
強磁場中において、磁場依存性を有しない温度計と抵抗
温度計を同一の温度に保ち、磁場依存性を有しない温度
計の指示温度と抵抗温度計の指示温度との差を磁場校正
値として得ればよいのであるが、極低温から室温まで広
い範囲をカバーできるもので、磁場依存性をもたず、か
つ、十分な精度を有する温度計は存在しない。例えば、
磁場依存性を有しない温度計として、静電容量の温度依
存性を利用するキャパシタンス温度計があるが、この温
度計は、熱ストレスに弱く、室温から極低温の広い範囲
をカバーしつつ精度の高い測定をすることができない。
よって変化するのみならず、印加する磁場によっても磁
気抵抗効果により変化するので、真の温度を求めるに
は、抵抗温度計の磁場校正値を必要とする。しかしなが
ら、市販の抵抗温度計に添付されている磁場校正値は限
られた温度、限られた磁場強度における校正値でしかな
く、使用目的によっては使用できない。また、使用する
磁場強度が著しく大きい場合には、その様な強磁場での
校正値が知られていない。このような場合、必要とする
強磁場中において、磁場依存性を有しない温度計と抵抗
温度計を同一の温度に保ち、磁場依存性を有しない温度
計の指示温度と抵抗温度計の指示温度との差を磁場校正
値として得ればよいのであるが、極低温から室温まで広
い範囲をカバーできるもので、磁場依存性をもたず、か
つ、十分な精度を有する温度計は存在しない。例えば、
磁場依存性を有しない温度計として、静電容量の温度依
存性を利用するキャパシタンス温度計があるが、この温
度計は、熱ストレスに弱く、室温から極低温の広い範囲
をカバーしつつ精度の高い測定をすることができない。
【０００４】このため、超伝導体の研究開発，製造等の
技術分野におけるように、極低温強磁場中において、精
密な温度測定、及び、高速かつ微小な温度変化の検知を
必要とする技術分野において、重大な支障を来してい
る。
技術分野におけるように、極低温強磁場中において、精
密な温度測定、及び、高速かつ微小な温度変化の検知を
必要とする技術分野において、重大な支障を来してい
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記課題に
鑑み、磁場依存性を有する温度計を容易にかつ高精度に
磁場校正することができる方法を提供することを目的と
する。
鑑み、磁場依存性を有する温度計を容易にかつ高精度に
磁場校正することができる方法を提供することを目的と
する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の磁場依存性を有する温度計の磁場校正方法
は、磁場依存性を有しない物性値を有する物質の、この
物性値の温度依存特性を測定し、磁場中の各温度におい
て、上記物性値を有する物質と磁場校正しようとする磁
場依存性を有する温度計とを同一の温度に保ち、磁場依
存性を有する温度計の指示温度を求めると共に磁場依存
性のない測定方法によって上記物性値を測定し、この物
性値と上記物性値の温度依存特性とから温度を求め、こ
の温度と磁場依存性を有する温度計の指示温度とから、
磁場中の各温度における磁場依存性を有する温度計の磁
場校正値を得ることを特徴とする。本発明において、磁
場依存性を有しない物性値を有する物質が、非磁性体か
つ非超伝導体物質から成る固体物質であり、磁場依存性
を有しない物性値が、この物質の比熱であることを特徴
とする。また、磁場依存性を有する温度計が、抵抗温度
計であることを特徴とする。さらに、磁場依存性のない
測定方法は、熱緩和時間法による比熱測定法であること
を特徴とする。
め、本発明の磁場依存性を有する温度計の磁場校正方法
は、磁場依存性を有しない物性値を有する物質の、この
物性値の温度依存特性を測定し、磁場中の各温度におい
て、上記物性値を有する物質と磁場校正しようとする磁
場依存性を有する温度計とを同一の温度に保ち、磁場依
存性を有する温度計の指示温度を求めると共に磁場依存
性のない測定方法によって上記物性値を測定し、この物
性値と上記物性値の温度依存特性とから温度を求め、こ
の温度と磁場依存性を有する温度計の指示温度とから、
磁場中の各温度における磁場依存性を有する温度計の磁
場校正値を得ることを特徴とする。本発明において、磁
場依存性を有しない物性値を有する物質が、非磁性体か
つ非超伝導体物質から成る固体物質であり、磁場依存性
を有しない物性値が、この物質の比熱であることを特徴
とする。また、磁場依存性を有する温度計が、抵抗温度
計であることを特徴とする。さらに、磁場依存性のない
測定方法は、熱緩和時間法による比熱測定法であること
を特徴とする。
【０００７】上記構成によれば、固体の比熱が室温以下
の温度において著しい温度依存性を有しているから、比
熱の温度特性を得ることにより、比熱から温度がわか
る。また、非磁性体かつ非超伝導物質から成る固体の比
熱は磁場によって変化しないから、磁場中であっても比
熱が測定できれば温度がわかる。印加する磁場中の各温
度において、磁場依存性を有する抵抗温度計と固体とを
同一の温度に保ち、抵抗温度計の指示温度を求めると共
に、磁場の影響を受けずに比熱が測定できる熱緩和時間
法によって比熱を測定するから、この比熱から温度がわ
かり、この温度とこの温度に対応する抵抗温度計の指示
温度とから、印加磁場中の各温度における磁場校正値を
得ることができる。すなわち、本発明によれば、磁場依
存性を有する抵抗温度計の磁場校正が容易にかつ高精度
にでき、極低温強磁場中での温度測定が可能になる。
の温度において著しい温度依存性を有しているから、比
熱の温度特性を得ることにより、比熱から温度がわか
る。また、非磁性体かつ非超伝導物質から成る固体の比
熱は磁場によって変化しないから、磁場中であっても比
熱が測定できれば温度がわかる。印加する磁場中の各温
度において、磁場依存性を有する抵抗温度計と固体とを
同一の温度に保ち、抵抗温度計の指示温度を求めると共
に、磁場の影響を受けずに比熱が測定できる熱緩和時間
法によって比熱を測定するから、この比熱から温度がわ
かり、この温度とこの温度に対応する抵抗温度計の指示
温度とから、印加磁場中の各温度における磁場校正値を
得ることができる。すなわち、本発明によれば、磁場依
存性を有する抵抗温度計の磁場校正が容易にかつ高精度
にでき、極低温強磁場中での温度測定が可能になる。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明を好適な実施の形態
に基づいて詳細に説明する。初めに、本実施の形態で使
用する比熱測定用の物質について説明する。図１は、固
体の比熱の温度依存性を示したものである。固体の比熱
Ｃｖは、格子比熱と電子比熱との和から成るが、格子比
熱が支配的である。格子比熱は、量子化された格子振
動、すなわち、フォノンがＢｏｓｅ−Ｅｉｎｓｔｅｉｎ
統計に従うことから、図１に示すように室温以下の温度
において、著しい温度依存特性を有している。さらに、
固体を構成する物質が磁性体でなければ、格子比熱の温
度依存特性は磁場に依存せず一定である。また、電子比
熱の温度依存特性は、固体を構成する物質が磁性体、及
び超伝導体でなければ磁場に依存せずに一定である。す
なわち、本実施の形態で使用する比熱測定用の物質は、
非磁性体、かつ、非超伝導物質からなる固体である。
に基づいて詳細に説明する。初めに、本実施の形態で使
用する比熱測定用の物質について説明する。図１は、固
体の比熱の温度依存性を示したものである。固体の比熱
Ｃｖは、格子比熱と電子比熱との和から成るが、格子比
熱が支配的である。格子比熱は、量子化された格子振
動、すなわち、フォノンがＢｏｓｅ−Ｅｉｎｓｔｅｉｎ
統計に従うことから、図１に示すように室温以下の温度
において、著しい温度依存特性を有している。さらに、
固体を構成する物質が磁性体でなければ、格子比熱の温
度依存特性は磁場に依存せず一定である。また、電子比
熱の温度依存特性は、固体を構成する物質が磁性体、及
び超伝導体でなければ磁場に依存せずに一定である。す
なわち、本実施の形態で使用する比熱測定用の物質は、
非磁性体、かつ、非超伝導物質からなる固体である。
【０００９】次に、比熱測定の例として熱緩和時間法に
よる測定法について説明する。図２は、熱緩和時間法に
よる比熱測定装置の概念図である。図２において、非磁
性体、かつ非超伝導物質からなる比熱測定用の固体１
は、、固体１と熱的接触を良好に保ちつつ既値の熱容量
Ｃｓ（ジュール／ｇ・Ｋ）を有する試料台２に搭載され
る。この試料台２は、温度計４とヒーター５を有し、既
値の熱コンダクタンス（ジュール／ｓｅｃ・Ｋ）を有す
る複数の線材３を介して両側に配置した熱浴６に吊され
ている。各熱浴６は、温度計７を有し、熱源８と熱的に
接触している。これらの比熱測定用構成部材は真空容器
９に内包されている。この真空容器９は、試料台２、線
材３、熱浴６とともに非磁性材料で形成されている。な
お、ヒーター５への電力の供給、及び温度計４の信号の
出力は、線材３を介しておこなわれるようになってい
る。また、図示しないが、ヒーター５及び温度計４，７
は、外部に設置する電源及び計測器にそれぞれ接続され
ている。
よる測定法について説明する。図２は、熱緩和時間法に
よる比熱測定装置の概念図である。図２において、非磁
性体、かつ非超伝導物質からなる比熱測定用の固体１
は、、固体１と熱的接触を良好に保ちつつ既値の熱容量
Ｃｓ（ジュール／ｇ・Ｋ）を有する試料台２に搭載され
る。この試料台２は、温度計４とヒーター５を有し、既
値の熱コンダクタンス（ジュール／ｓｅｃ・Ｋ）を有す
る複数の線材３を介して両側に配置した熱浴６に吊され
ている。各熱浴６は、温度計７を有し、熱源８と熱的に
接触している。これらの比熱測定用構成部材は真空容器
９に内包されている。この真空容器９は、試料台２、線
材３、熱浴６とともに非磁性材料で形成されている。な
お、ヒーター５への電力の供給、及び温度計４の信号の
出力は、線材３を介しておこなわれるようになってい
る。また、図示しないが、ヒーター５及び温度計４，７
は、外部に設置する電源及び計測器にそれぞれ接続され
ている。
【００１０】この比熱測定装置を用いて熱緩和時間法に
よる比熱測定を行う場合、熱源８を所定の温度に冷却し
た後、試料台２のヒーター５に所定の電力で所定の時
間、通電し、固体１及び試料台２の温度を上昇させる。
熱浴６の温度をＴｂ、試料台２の温度をＴとすると、単
位時間当たりの、比熱測定用の固体１及び試料台２から
熱浴６に線材３を介して移動する熱エネルギーは、複数
の線材３の全熱コンダクタンスをＫｗ（ジュール／Ｋ・
ｓｅｃ）とすると、 Ｋｗ・（Ｔ−Ｔｂ） （１）式 である。
よる比熱測定を行う場合、熱源８を所定の温度に冷却し
た後、試料台２のヒーター５に所定の電力で所定の時
間、通電し、固体１及び試料台２の温度を上昇させる。
熱浴６の温度をＴｂ、試料台２の温度をＴとすると、単
位時間当たりの、比熱測定用の固体１及び試料台２から
熱浴６に線材３を介して移動する熱エネルギーは、複数
の線材３の全熱コンダクタンスをＫｗ（ジュール／Ｋ・
ｓｅｃ）とすると、 Ｋｗ・（Ｔ−Ｔｂ） （１）式 である。
【００１１】一方、固体１及び試料台２の比熱をＣｖ及
びＣｓとし、また、固体１及び試料台２が、それぞれ単
位質量、すなわち、１ｇ（グラム）であるとし、Δｔ時
間にΔＴの温度降下があったとすれば、単位時間に固体
１及び試料台２が線材３に放出した熱エネルギーの量
は、 （Ｃｖ＋Ｃｓ）・ΔＴ／Δｔ （２）式 であり、この量は、（１）式の量と等しいから、任意の
時間、温度において、 （Ｃｖ＋Ｃｓ）・ｄＴ／ｄｔ＝−Ｋｗ・（Ｔ−Ｔｂ） （３）式 の関係が成り立つ。
びＣｓとし、また、固体１及び試料台２が、それぞれ単
位質量、すなわち、１ｇ（グラム）であるとし、Δｔ時
間にΔＴの温度降下があったとすれば、単位時間に固体
１及び試料台２が線材３に放出した熱エネルギーの量
は、 （Ｃｖ＋Ｃｓ）・ΔＴ／Δｔ （２）式 であり、この量は、（１）式の量と等しいから、任意の
時間、温度において、 （Ｃｖ＋Ｃｓ）・ｄＴ／ｄｔ＝−Ｋｗ・（Ｔ−Ｔｂ） （３）式 の関係が成り立つ。
【００１２】（３）式から、試料台２の温度Ｔは、 Ｔ＝Ａ・ｅｘｐ（−ｔ／τ）＋Ｔｂ （４）式 但し：τ＝（Ｃｖ＋Ｃｓ）／Ｋｗ （５）式 ：Ａは定数、 に従って緩和することがわかる。従って、温度Ｔの時間
に対する熱緩和曲線の勾配から時定数を求め、（５）式
と比較することによって、また、Ｃｓ及びＫｗが既知で
あることから、固体１の比熱Ｃｖを求めることができ
る。
に対する熱緩和曲線の勾配から時定数を求め、（５）式
と比較することによって、また、Ｃｓ及びＫｗが既知で
あることから、固体１の比熱Ｃｖを求めることができ
る。
【００１３】次に、温度計が磁場依存性を有していても
時定数から求める比熱は精度が高いことを説明する。図
３は、時定数から求める比熱の精度を説明する図であ
る。図３において、曲線Ａ，Ｂは、試料台２のヒーター
５に所定の電力で所定の時間、通電し、固体１及び試料
台２の温度を上昇させた後の熱緩和曲線を示し、Ａは真
の熱緩和曲線、Ｂは磁場依存性を有する温度計４で測定
した熱緩和曲線を示す。なお、縦軸は温度、横軸は時間
を示している。
時定数から求める比熱は精度が高いことを説明する。図
３は、時定数から求める比熱の精度を説明する図であ
る。図３において、曲線Ａ，Ｂは、試料台２のヒーター
５に所定の電力で所定の時間、通電し、固体１及び試料
台２の温度を上昇させた後の熱緩和曲線を示し、Ａは真
の熱緩和曲線、Ｂは磁場依存性を有する温度計４で測定
した熱緩和曲線を示す。なお、縦軸は温度、横軸は時間
を示している。
【００１４】試料台２の温度Ｔを測定する温度計４は、
磁場依存性を有しており、磁場中では真の温度を示さな
い。温度計４が、例えば磁場Ｈにおいて真の温度Ｔ1 、
Ｔ2に対し、Ｔ1 ＋δＴ1 、Ｔ2 ＋δＴ2 を指示すると
すれば、図３のＢの熱緩和曲線が得られる。熱緩和曲線
Ｂの勾配Ｋは、図３の時刻ｔ1 、ｔ2 において、 Ｋ＝｛（Ｔ2 ＋δＴ2 ）−（Ｔ1 ＋δＴ1 ）｝／（ｔ2 −ｔ1 ） ＝｛Ｔ2 −Ｔ1 ＋δＴ2 −δＴ1 ｝／（ｔ2 −ｔ1 ） （６）式 となり、温度計４の指示温度の磁場による誤差、δ
Ｔ1 、δＴ2 は、δＴ2 −δＴ1 として勾配Ｋに寄与す
る。温度Ｔ1 、Ｔ2 が十分近接していれば、δＴ1 、δ
Ｔ2 は十分近接した値となり、δＴ2 −δＴ1 は小さく
できる。すなわち、温度変化に対して十分高感度な温度
計を使用し、十分近接した温度範囲における勾配から時
定数を求め、この時定数から比熱を求めるので、十分な
精度で比熱を求めることができ、この比熱から十分な精
度で温度を求めることができる。
磁場依存性を有しており、磁場中では真の温度を示さな
い。温度計４が、例えば磁場Ｈにおいて真の温度Ｔ1 、
Ｔ2に対し、Ｔ1 ＋δＴ1 、Ｔ2 ＋δＴ2 を指示すると
すれば、図３のＢの熱緩和曲線が得られる。熱緩和曲線
Ｂの勾配Ｋは、図３の時刻ｔ1 、ｔ2 において、 Ｋ＝｛（Ｔ2 ＋δＴ2 ）−（Ｔ1 ＋δＴ1 ）｝／（ｔ2 −ｔ1 ） ＝｛Ｔ2 −Ｔ1 ＋δＴ2 −δＴ1 ｝／（ｔ2 −ｔ1 ） （６）式 となり、温度計４の指示温度の磁場による誤差、δ
Ｔ1 、δＴ2 は、δＴ2 −δＴ1 として勾配Ｋに寄与す
る。温度Ｔ1 、Ｔ2 が十分近接していれば、δＴ1 、δ
Ｔ2 は十分近接した値となり、δＴ2 −δＴ1 は小さく
できる。すなわち、温度変化に対して十分高感度な温度
計を使用し、十分近接した温度範囲における勾配から時
定数を求め、この時定数から比熱を求めるので、十分な
精度で比熱を求めることができ、この比熱から十分な精
度で温度を求めることができる。
【００１５】本実施の形態においては、上記に説明した
ように、磁場に影響されないで比熱を求めることができ
る熱緩和時間法によって比熱を測定し、この比熱から温
度を求め、この温度を用いて、磁場依存性を有する温度
計の磁場校正を行うことを特徴とする。
ように、磁場に影響されないで比熱を求めることができ
る熱緩和時間法によって比熱を測定し、この比熱から温
度を求め、この温度を用いて、磁場依存性を有する温度
計の磁場校正を行うことを特徴とする。
【００１６】次に、本実施の形態における、磁場依存性
を有する抵抗温度計の磁場校正方法の手順を説明する。
図４は、本実施の形態の磁場依存性を有する抵抗温度計
の磁場校正方法の手順を説明する図である。手順１にお
いて、無磁場中において、磁場依存性のない比熱を有す
る物質の比熱を、絶対温度０Ｋ〜室温付近までの各温度
において測定し、この物質の比熱の温度依存特性曲線を
求める。
を有する抵抗温度計の磁場校正方法の手順を説明する。
図４は、本実施の形態の磁場依存性を有する抵抗温度計
の磁場校正方法の手順を説明する図である。手順１にお
いて、無磁場中において、磁場依存性のない比熱を有す
る物質の比熱を、絶対温度０Ｋ〜室温付近までの各温度
において測定し、この物質の比熱の温度依存特性曲線を
求める。
【００１７】手順２において、上記磁場依存性のない比
熱を有する物質を熱緩和時間法による比熱測定器の試料
台に取り付けると共に、この比熱計の熱浴に、磁場校正
しようとする抵抗温度計を熱接触良く取り付ける。
熱を有する物質を熱緩和時間法による比熱測定器の試料
台に取り付けると共に、この比熱計の熱浴に、磁場校正
しようとする抵抗温度計を熱接触良く取り付ける。
【００１８】手順３において、上記熱緩和時間法による
比熱測定器の熱源を、絶対温度０Ｋ〜室温付近までの各
温度に設定し、各温度において、磁場Ｈを上記比熱測定
器に印加した状態で、熱緩和時間法により比熱を求め、
同時に、磁場校正しようとする抵抗温度計の指示温度を
求める。
比熱測定器の熱源を、絶対温度０Ｋ〜室温付近までの各
温度に設定し、各温度において、磁場Ｈを上記比熱測定
器に印加した状態で、熱緩和時間法により比熱を求め、
同時に、磁場校正しようとする抵抗温度計の指示温度を
求める。
【００１９】手順４において、手順３で求めた熱緩和時
間法による比熱と手順１で求めた比熱の温度依存特性曲
線とを対比して、比熱に対応する真の温度を特定し、こ
の真の温度と手順３で同時に求めた抵抗温度計の指示温
度との差から、磁場強度Ｈ中における抵抗温度計の磁場
校正値を求める。
間法による比熱と手順１で求めた比熱の温度依存特性曲
線とを対比して、比熱に対応する真の温度を特定し、こ
の真の温度と手順３で同時に求めた抵抗温度計の指示温
度との差から、磁場強度Ｈ中における抵抗温度計の磁場
校正値を求める。
【００２０】上記手順によれば、無磁場中で、磁場依存
性のない比熱の温度依存特性を測定するから、容易に、
比熱の温度依存特性曲線を得ることができ、この温度依
存特性曲線を利用すれば、比熱から正確な温度がわか
る。熱緩和時間法によって比熱を測定するから磁場中に
おいても正確な比熱がわかる。そして、正確な比熱がわ
かるから、正確な温度がわかり、抵抗温度計の磁場中に
おける指示温度の磁場校正値を得ることができる。この
磁場校正値を用いれば、磁場中においても抵抗温度計で
正確な温度を測定することができる。
性のない比熱の温度依存特性を測定するから、容易に、
比熱の温度依存特性曲線を得ることができ、この温度依
存特性曲線を利用すれば、比熱から正確な温度がわか
る。熱緩和時間法によって比熱を測定するから磁場中に
おいても正確な比熱がわかる。そして、正確な比熱がわ
かるから、正確な温度がわかり、抵抗温度計の磁場中に
おける指示温度の磁場校正値を得ることができる。この
磁場校正値を用いれば、磁場中においても抵抗温度計で
正確な温度を測定することができる。
【００２１】次に、本実施の形態の一実施例を説明す
る。図５は、本発明の磁場依存性を有する温度計の磁場
校正方法により求めた抵抗温度計の磁場校正結果を示す
図である。窒化ジルコニウウム・オキサイド薄膜抵抗で
構成される市販の抵抗温度計を磁場校正した。磁場依存
性を有しない比熱を有する固体として、非磁性体かつ非
超伝導体物質であるアルミナを使用した。印加磁場は１
４Ｔ（テスラ）である。図５において、横軸は、この抵
抗温度計の指示温度である。縦軸は、本発明の磁場依存
性を有する温度計の磁場校正方法により求めた、磁場強
度１４Ｔ（テスラ）中における校正値である。すなわ
ち、この温度計の指示温度（横軸）に、縦軸で示される
校正値を加えることにより、真の温度を求めることがで
きる
る。図５は、本発明の磁場依存性を有する温度計の磁場
校正方法により求めた抵抗温度計の磁場校正結果を示す
図である。窒化ジルコニウウム・オキサイド薄膜抵抗で
構成される市販の抵抗温度計を磁場校正した。磁場依存
性を有しない比熱を有する固体として、非磁性体かつ非
超伝導体物質であるアルミナを使用した。印加磁場は１
４Ｔ（テスラ）である。図５において、横軸は、この抵
抗温度計の指示温度である。縦軸は、本発明の磁場依存
性を有する温度計の磁場校正方法により求めた、磁場強
度１４Ｔ（テスラ）中における校正値である。すなわ
ち、この温度計の指示温度（横軸）に、縦軸で示される
校正値を加えることにより、真の温度を求めることがで
きる
【００２２】図５において、○は、本発明の方法によっ
て求めた校正値である。●は、同等の窒化ジルコニウウ
ム・オキサイド薄膜抵抗で形成された抵抗温度計を他の
方法（磁場依存性のない温度計としてキャパシタンス温
度計を使用して磁場校正している。Ｒｅｖ．Ｓｃｉ．Ｉ
ｎｓｔ．７０（１９９９）１０４）で求めた校正値であ
り、比較のために掲載している。図中の文献値の縦バー
はばらつきの程度を示している。
て求めた校正値である。●は、同等の窒化ジルコニウウ
ム・オキサイド薄膜抵抗で形成された抵抗温度計を他の
方法（磁場依存性のない温度計としてキャパシタンス温
度計を使用して磁場校正している。Ｒｅｖ．Ｓｃｉ．Ｉ
ｎｓｔ．７０（１９９９）１０４）で求めた校正値であ
り、比較のために掲載している。図中の文献値の縦バー
はばらつきの程度を示している。
【００２３】図５から明らかなように、本発明の方法に
よって求めた校正値と文献の比較値は傾向が良く一致し
ており、また、本発明の方法によって求めた校正値は文
献値より細かな温度刻みで構成されている。これは前述
したように、キャパシタンス温度計は熱ストレスに弱い
ため、広範囲に温度を振れないためである。また、キャ
パシタンス温度計を使用する従来の校正法は、熱ストレ
スを避けるため、一定温度のもとで磁場を変化させ、一
定磁場のもとで温度を変化させる必要があり、稠密な温
度間隔で磁場校正を行う場合には、本発明の方法に較べ
遙かに長時間を要する。
よって求めた校正値と文献の比較値は傾向が良く一致し
ており、また、本発明の方法によって求めた校正値は文
献値より細かな温度刻みで構成されている。これは前述
したように、キャパシタンス温度計は熱ストレスに弱い
ため、広範囲に温度を振れないためである。また、キャ
パシタンス温度計を使用する従来の校正法は、熱ストレ
スを避けるため、一定温度のもとで磁場を変化させ、一
定磁場のもとで温度を変化させる必要があり、稠密な温
度間隔で磁場校正を行う場合には、本発明の方法に較べ
遙かに長時間を要する。
【００２４】上記説明では、磁場依存性を有しない物性
値の温度依存性として、比熱の温度依存性を利用した
が、比熱に限らず、磁場依存性を有しない物性値であ
り、かつ、温度依存性を有する物性値であれば、同様な
方法で、磁場依存性を有する温度計の磁場校正が可能な
ことは明らかである。また、磁場依存性を有する温度計
として抵抗温度計を例に説明したが、本発明によれば、
抵抗温度計に限らず、各種の温度計の磁場校正が同様に
可能であることは明らかである。
値の温度依存性として、比熱の温度依存性を利用した
が、比熱に限らず、磁場依存性を有しない物性値であ
り、かつ、温度依存性を有する物性値であれば、同様な
方法で、磁場依存性を有する温度計の磁場校正が可能な
ことは明らかである。また、磁場依存性を有する温度計
として抵抗温度計を例に説明したが、本発明によれば、
抵抗温度計に限らず、各種の温度計の磁場校正が同様に
可能であることは明らかである。
【００２５】
【発明の効果】上記説明から理解されるように、本発明
の磁場依存性を有する温度計の校正方法によれば、磁場
依存性を有する温度計を高精度かつ容易に磁場校正する
ことができる。このようにして抵抗温度計の磁場校正値
が得られれば、磁場中でも、抵抗温度計を、局所かつ狭
所の温度測定が可能で、かつ、急激な温度変化が測定で
きる温度計として使用できるようになる。かくして、本
発明法を極低温、かつ、強磁場中の温度測定を必要とす
る技術分野に使用すれば、極めて有用である。
の磁場依存性を有する温度計の校正方法によれば、磁場
依存性を有する温度計を高精度かつ容易に磁場校正する
ことができる。このようにして抵抗温度計の磁場校正値
が得られれば、磁場中でも、抵抗温度計を、局所かつ狭
所の温度測定が可能で、かつ、急激な温度変化が測定で
きる温度計として使用できるようになる。かくして、本
発明法を極低温、かつ、強磁場中の温度測定を必要とす
る技術分野に使用すれば、極めて有用である。
【図１】固体の比熱の温度依存性を示したグラフであ
る。
る。
【図２】熱緩和時間法による比熱測定装置の概念図であ
る。
る。
【図３】時定数から求める比熱の精度を説明するグラフ
である。
である。
【図４】本実施の形態の磁場依存性を有する抵抗温度計
の磁場校正方法の手順を説明する図である。
の磁場校正方法の手順を説明する図である。
【図５】本発明の磁場依存性を有する温度計の磁場校正
方法により求めた抵抗温度計の磁場校正結果を示すグラ
フである。
方法により求めた抵抗温度計の磁場校正結果を示すグラ
フである。
１ 磁場依存性を有しない比熱を有する物質 ２ 試料台 ３ 線材 ４ 温度計 ５ ヒーター ６ 熱浴 ７ 温度計 ８ 熱源 ９ 真空容器 Ｎ 単位体積当たり原子数 ｋB ボルツマン定数 Ｋ 勾配
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (74)上記１名の復代理人 100082876 弁理士 平山 一幸 (72)発明者 田中 康資 茨城県つくば市梅園１丁目１番４ 工業技 術院電子技術総合研究所内 (72)発明者 伊豫 彰 茨城県つくば市梅園１丁目１番４ 工業技 術院電子技術総合研究所内 (72)発明者 白川 直樹 茨城県つくば市梅園１丁目１番４ 工業技 術院電子技術総合研究所内 (72)発明者 池田 伸一 茨城県つくば市梅園１丁目１番４ 工業技 術院電子技術総合研究所内 (72)発明者 伊原 英雄 茨城県つくば市梅園１丁目１番４ 工業技 術院電子技術総合研究所内 (72)発明者 常盤 和靖 千葉県松戸市大金平１−15 ライフピア北 小金305号室 (72)発明者 渡辺 恒夫 東京都小金井市貫井北町２−８−12 (72)発明者 上村 彰 東京都板橋区南常盤台２−21−14 メゾ ン・ド・マドーヌ401号 (72)発明者 ジョン エリス マッカーサー ザ サー ド 埼玉県所沢市大字上新井890−14 Ｆターム(参考） 2F056 XA07 XA10
Claims (4)
- 【請求項１】 磁場依存性を有しない物性値を有する物
質の該物性値の温度依存特性を測定し、 磁場中の各温度において、上記物質と磁場校正しようと
する磁場依存性を有する温度計とを同一の温度に保ち、
上記温度計の指示温度を求めると共に磁場依存性のない
測定方法によって上記物性値を測定し、この物性値と上
記物性値の温度依存特性とを対比して温度を求め、 この温度と上記指示温度とから、上記磁場中の各温度に
おける上記磁場依存性を有する温度計の磁場校正値を得
ることを特徴とする、磁場依存性を有する温度計の磁場
校正方法。 - 【請求項２】 前記磁場依存性を有しない物性値を有す
る物質が、非磁性体かつ非超伝導体物質から成る固体物
質であり、前記磁場依存性を有しない物性値が、上記物
質の比熱であることを特徴とする、請求項１に記載の磁
場依存性を有する温度計の磁場校正方法。 - 【請求項３】 前記磁場依存性を有する温度計が、抵抗
温度計であることを特徴とする、請求項１に記載の磁場
依存性を有する温度計の磁場校正方法。 - 【請求項４】 前記磁場依存性のない測定方法は、熱緩
和時間法による比熱測定法であることを特徴とする、請
求項１に記載の磁場依存性を有する温度計の磁場校正方
法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000386049A JP3416685B2 (ja) | 2000-12-19 | 2000-12-19 | 磁場依存性を有する温度計の磁場校正方法 |
| PCT/JP2001/011100 WO2002050502A1 (fr) | 2000-12-19 | 2001-12-18 | Procede d'etalonnage du champ magnetique d'un thermometre avec dependance au champ magnetique |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000386049A JP3416685B2 (ja) | 2000-12-19 | 2000-12-19 | 磁場依存性を有する温度計の磁場校正方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002188967A true JP2002188967A (ja) | 2002-07-05 |
| JP3416685B2 JP3416685B2 (ja) | 2003-06-16 |
Family
ID=18853214
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000386049A Expired - Lifetime JP3416685B2 (ja) | 2000-12-19 | 2000-12-19 | 磁場依存性を有する温度計の磁場校正方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3416685B2 (ja) |
| WO (1) | WO2002050502A1 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006234574A (ja) * | 2005-02-24 | 2006-09-07 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | キャパシタンス温度計 |
| JP2007120948A (ja) * | 2005-10-25 | 2007-05-17 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | キャパシタンス温度計 |
| CN102564637A (zh) * | 2010-12-15 | 2012-07-11 | 新科实业有限公司 | 磁隧道结中偏流/偏压引起的升温的测量方法 |
| CN104568209A (zh) * | 2015-01-07 | 2015-04-29 | 大连理工大学 | 一种基于热重变化的磁性材料居里温度测量方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2545740B2 (ja) * | 1994-03-18 | 1996-10-23 | 工業技術院長 | 温度センサ |
| JPH08136361A (ja) * | 1994-11-11 | 1996-05-31 | Tanaka Kikinzoku Kogyo Kk | 測温抵抗体比較校正装置の均熱ブロック及び測温抵抗体の比較校正方法 |
| JPH08152365A (ja) * | 1994-11-29 | 1996-06-11 | Tanaka Kikinzoku Kogyo Kk | 測温抵抗体の校正方法 |
-
2000
- 2000-12-19 JP JP2000386049A patent/JP3416685B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
2001
- 2001-12-18 WO PCT/JP2001/011100 patent/WO2002050502A1/ja not_active Application Discontinuation
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006234574A (ja) * | 2005-02-24 | 2006-09-07 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | キャパシタンス温度計 |
| JP2007120948A (ja) * | 2005-10-25 | 2007-05-17 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | キャパシタンス温度計 |
| JP4686759B2 (ja) * | 2005-10-25 | 2011-05-25 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | キャパシタンス温度計 |
| CN102564637A (zh) * | 2010-12-15 | 2012-07-11 | 新科实业有限公司 | 磁隧道结中偏流/偏压引起的升温的测量方法 |
| CN104568209A (zh) * | 2015-01-07 | 2015-04-29 | 大连理工大学 | 一种基于热重变化的磁性材料居里温度测量方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3416685B2 (ja) | 2003-06-16 |
| WO2002050502A1 (fr) | 2002-06-27 |
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