JP2585397B2 - 磁界センサ - Google Patents
磁界センサInfo
- Publication number
- JP2585397B2 JP2585397B2 JP63250655A JP25065588A JP2585397B2 JP 2585397 B2 JP2585397 B2 JP 2585397B2 JP 63250655 A JP63250655 A JP 63250655A JP 25065588 A JP25065588 A JP 25065588A JP 2585397 B2 JP2585397 B2 JP 2585397B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnetic field
- field sensor
- znte
- cdte
- mnte
- Prior art date
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- Measuring Magnetic Variables (AREA)
- Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、たとえば送電線や配電線に流れる電流や
磁界を検知するための磁界センサ、あるいは探傷用磁界
センサや電力量計測用磁界センサなどのファラデー効果
材料を使用した磁界センサに関するものである。
磁界を検知するための磁界センサ、あるいは探傷用磁界
センサや電力量計測用磁界センサなどのファラデー効果
材料を使用した磁界センサに関するものである。
［従来の技術］ 鉛ガラス、ZnSe結晶、BSO結晶等の光透過性の良い磁
気光学材料に外部から磁界を加え、磁界と同じ方向に光
を透過させると、ファラデー効果により磁気光学材料を
通過中に光の偏波面が回転する現象が知られている。偏
波面の回転角θ（min）は下式により与えられる。
気光学材料に外部から磁界を加え、磁界と同じ方向に光
を透過させると、ファラデー効果により磁気光学材料を
通過中に光の偏波面が回転する現象が知られている。偏
波面の回転角θ（min）は下式により与えられる。
θ＝VHl ここで、Ｖはベルデ定数（min/Oe・cm）、Ｈは磁界の
強さ（Oe）、ｌはファラデー回転素子の長さ（cm）を示
す。
強さ（Oe）、ｌはファラデー回転素子の長さ（cm）を示
す。
この磁気旋光現象を利用して磁界の測定を行なうこと
ができる。第８図は、ファラデー効果を利用した磁界セ
ンサの基本構成を示している。第８図において、入射光
９は、光ファイバ１およびロッドレンズ２を通り、直方
体状の偏光子３を通過して直線偏波となり、次いで同様
に直方体状のファラデー回転素子４に入射し、ここで磁
界５の影響により偏波面が角度θだけ回転されてファラ
デー回転素子４から出る。このときの偏波面の回転角度
θは、ファラデー回転素子４の出力側に置いた直方体状
の検光子６により光の強度に置換えられる。そして、こ
の光は、ロッドレンズ７および光ファイバ８を通り、出
射光10となり、この出射光の強度をフォトダイオードで
検知することにより測定することができる。
ができる。第８図は、ファラデー効果を利用した磁界セ
ンサの基本構成を示している。第８図において、入射光
９は、光ファイバ１およびロッドレンズ２を通り、直方
体状の偏光子３を通過して直線偏波となり、次いで同様
に直方体状のファラデー回転素子４に入射し、ここで磁
界５の影響により偏波面が角度θだけ回転されてファラ
デー回転素子４から出る。このときの偏波面の回転角度
θは、ファラデー回転素子４の出力側に置いた直方体状
の検光子６により光の強度に置換えられる。そして、こ
の光は、ロッドレンズ７および光ファイバ８を通り、出
射光10となり、この出射光の強度をフォトダイオードで
検知することにより測定することができる。
第８図に示す磁界センサでは、ファラデー回転素子４
として鉛ガラス、ZnSe結晶、BSO結晶（Bi12SiO20）等の
光学結晶が用いられており、それらの感度はベルデ定数
Ｖで表わされ、850nmの波長では、次の数値となる。
として鉛ガラス、ZnSe結晶、BSO結晶（Bi12SiO20）等の
光学結晶が用いられており、それらの感度はベルデ定数
Ｖで表わされ、850nmの波長では、次の数値となる。
鉛ガラス 0.01 min/Oe・cm BSO結晶 0.10 min/Oe・cm ZnSe結晶 0.15 min/Oe・cm ［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上述の従来の光学結晶は、いずれもベ
ルデ定数値が小さく、このため感度が低かった。実用的
な感度を得るためには、一定の回転角度θを得る必要が
あるが、上述の式θ＝VHlから明らかなように、ベルデ
定数値が低い場合には、ファラデー回転素子の長さｌ
を、たとえば５〜30mm程度の長さに設定する必要があっ
た。このため、従来のファラデー効果材料を用いた磁界
センサの場合には、センサが大型化し、狭い場所での磁
界測定が困難になるという問題を生じた。
ルデ定数値が小さく、このため感度が低かった。実用的
な感度を得るためには、一定の回転角度θを得る必要が
あるが、上述の式θ＝VHlから明らかなように、ベルデ
定数値が低い場合には、ファラデー回転素子の長さｌ
を、たとえば５〜30mm程度の長さに設定する必要があっ
た。このため、従来のファラデー効果材料を用いた磁界
センサの場合には、センサが大型化し、狭い場所での磁
界測定が困難になるという問題を生じた。
この発明の目的は、大きなベルデ定数値を示すファラ
デー効果材料を用いることにより小型化を図ることを可
能にした磁界センサを提供することにある。
デー効果材料を用いることにより小型化を図ることを可
能にした磁界センサを提供することにある。
［課題を解決するための手段およびその作用効果］ 本発明者等は、上記の問題点を解決するため、従来よ
りも大きなベルデ定数を有するファラデー効果材料につ
いて種々検討を重ねた結果、CdMnTe系合金に、ZnTeを合
金化させることにより、ベルデ定数の大きなファラデー
効果材料が得られることを見出し、この発明をなすに至
ったものである。
りも大きなベルデ定数を有するファラデー効果材料につ
いて種々検討を重ねた結果、CdMnTe系合金に、ZnTeを合
金化させることにより、ベルデ定数の大きなファラデー
効果材料が得られることを見出し、この発明をなすに至
ったものである。
すなわち、この発明の磁界センサは、CdTe−MnTe−Zn
Te系合金からなるファラデー効果材料をファラデー回転
素子として用いることを特徴としている。
Te系合金からなるファラデー効果材料をファラデー回転
素子として用いることを特徴としている。
さらに、この発明の磁界センサに用いられるファラデ
ー効果材料は、以下のような組成範囲内にあることが好
ましい。すなわち、添付の第１図に示すように、Cd0.3M
n0.5Zn0.2Te（CdTe30％,MnTe50％,ZnTe20％）、Cd0.4Mn
0.5Zn0.1Te（CdTe40％,MnTe50％,ZnTe10％）、Cd0.55Mn
0.4Zn0.05Te（CdTe55％,MnTe40％,ZnTe5％）、Cd0.75Mn
0.2Zn0.05Te（CdTe75％,MnTe20％,ZnTe5％）、Cd0.8Mn
0.1Zn0.1Te（CdTe80％,MnTe10％,ZnTe10％）、Cd0.7Mn
0.1Zn0.2Te（CdTe70％,MnTe10％,ZnTe20％）で囲まれる
範囲内（境界線を含む）の組成を有することが好まし
い。
ー効果材料は、以下のような組成範囲内にあることが好
ましい。すなわち、添付の第１図に示すように、Cd0.3M
n0.5Zn0.2Te（CdTe30％,MnTe50％,ZnTe20％）、Cd0.4Mn
0.5Zn0.1Te（CdTe40％,MnTe50％,ZnTe10％）、Cd0.55Mn
0.4Zn0.05Te（CdTe55％,MnTe40％,ZnTe5％）、Cd0.75Mn
0.2Zn0.05Te（CdTe75％,MnTe20％,ZnTe5％）、Cd0.8Mn
0.1Zn0.1Te（CdTe80％,MnTe10％,ZnTe10％）、Cd0.7Mn
0.1Zn0.2Te（CdTe70％,MnTe10％,ZnTe20％）で囲まれる
範囲内（境界線を含む）の組成を有することが好まし
い。
この発明の磁界センサに用いられるファラデー効果材
料は、大きなベルデ定数を有しており、特に第１図に示
す範囲内の組成のものは、ベルデ定数が2.0min/Oe・cm
以上のベルデ定数を有している。したがって、従来のフ
ァラデー効果材料である鉛ガラス、BSO結晶およびZnSe
結晶等に比べると、10倍〜数10倍という大きなベルデ定
数値を有していることになる。このため、この発明の磁
界センサでは、ファラデー回転素子の長さｌを従来に比
べ1/10〜1/数10に小型化することができる。このため、
この発明の磁界センサは小型化が可能であり、狭い場所
での磁界測定が可能となる。
料は、大きなベルデ定数を有しており、特に第１図に示
す範囲内の組成のものは、ベルデ定数が2.0min/Oe・cm
以上のベルデ定数を有している。したがって、従来のフ
ァラデー効果材料である鉛ガラス、BSO結晶およびZnSe
結晶等に比べると、10倍〜数10倍という大きなベルデ定
数値を有していることになる。このため、この発明の磁
界センサでは、ファラデー回転素子の長さｌを従来に比
べ1/10〜1/数10に小型化することができる。このため、
この発明の磁界センサは小型化が可能であり、狭い場所
での磁界測定が可能となる。
［実施例］ 第２図の３元系相図中に○で示した組成の結晶を、ブ
リッジマン法により作製した。高純度の原料であるCdT
e,MnTeおよびZnTeをそれぞれ所定の組成比となるよう
に、グラファイトボート中で配合し、肉厚の石英反応管
中に入れ真空封入した。この石英反応管を横形電気炉中
に入れ、原料を加熱溶融した後、約12時間保持した。そ
の後石英反応管を低温部へ微速で移動させることによ
り、一端から結晶化させた。得られた結晶は、幅20mm、
長さ200mm、深さ10mmであり、多結晶体であった。結晶
の長さ方向の中央部から、厚さ2mmのウエハ試料を切出
し、両面を研摩し、鏡面仕上げして厚さ1mmの試料とし
た。得られた結晶の構造は、分析の結果、閃亜鉛鉱型結
晶の単一相であった。各試料について、室温でベルデ定
数を測定した。測定波長は、660、730、780、850および
1300nmとした。第３図は、660nmの測定波長における実
施例のベルデ定数を示す３元系相図である。各組成比の
結晶に対する測定結果は、それぞれの測定比を示す点の
右上に示した。単位は、min/Oe・cmであり、光が透過し
ない試料については、●で示した。
リッジマン法により作製した。高純度の原料であるCdT
e,MnTeおよびZnTeをそれぞれ所定の組成比となるよう
に、グラファイトボート中で配合し、肉厚の石英反応管
中に入れ真空封入した。この石英反応管を横形電気炉中
に入れ、原料を加熱溶融した後、約12時間保持した。そ
の後石英反応管を低温部へ微速で移動させることによ
り、一端から結晶化させた。得られた結晶は、幅20mm、
長さ200mm、深さ10mmであり、多結晶体であった。結晶
の長さ方向の中央部から、厚さ2mmのウエハ試料を切出
し、両面を研摩し、鏡面仕上げして厚さ1mmの試料とし
た。得られた結晶の構造は、分析の結果、閃亜鉛鉱型結
晶の単一相であった。各試料について、室温でベルデ定
数を測定した。測定波長は、660、730、780、850および
1300nmとした。第３図は、660nmの測定波長における実
施例のベルデ定数を示す３元系相図である。各組成比の
結晶に対する測定結果は、それぞれの測定比を示す点の
右上に示した。単位は、min/Oe・cmであり、光が透過し
ない試料については、●で示した。
同様に、第４図、第５図、第６図および第７図は、そ
れぞれ測定波長730nm、780nm、850nmおよび1300nmにお
ける測定結果を示している。第３図〜第７図に示す測定
結果から明らかなように、ベルデ定数の値は測定波長に
よって変化するが、Mn,Zn,TeおよびCdの量に大きく依存
している。
れぞれ測定波長730nm、780nm、850nmおよび1300nmにお
ける測定結果を示している。第３図〜第７図に示す測定
結果から明らかなように、ベルデ定数の値は測定波長に
よって変化するが、Mn,Zn,TeおよびCdの量に大きく依存
している。
第１図に示し斜線の領域は、第３図〜第７図に示す測
定ベルデ定数が2.0min/Oe・cm以上の従来にない大きな
値を示す組成範囲を示している。なおこの組成範囲は、
境界線に相当する部分も含まれる。
定ベルデ定数が2.0min/Oe・cm以上の従来にない大きな
値を示す組成範囲を示している。なおこの組成範囲は、
境界線に相当する部分も含まれる。
以上のようにして得られるCdTe−MnTe−ZnTe系合金か
らファラデー回転素子を形成し、たとえば第８図に示す
ように構成して、この発明の磁界センサとすることがで
きる。
らファラデー回転素子を形成し、たとえば第８図に示す
ように構成して、この発明の磁界センサとすることがで
きる。
そして、この発明の磁界センサに用いられるファラデ
ー効果材料は、高いベルデ定数に有するため、ファラデ
ー回転素子を構成する結晶体の長さｌを長く設定しなく
とも、十分な感度が得られ、狭い場所でも磁界測定が可
能な磁界センサとすることができる。従来より用いられ
ているZnSe結晶やBSO結晶をファラデー回転素子に用い
た場合、たとえば５〜30mmの長さが必要であったとする
と、この発明では、ファラデー回転素子の結晶体の長さ
を約0.06mm〜2.3mm程度まで短くすることができ、磁界
センサを小型化することができる。
ー効果材料は、高いベルデ定数に有するため、ファラデ
ー回転素子を構成する結晶体の長さｌを長く設定しなく
とも、十分な感度が得られ、狭い場所でも磁界測定が可
能な磁界センサとすることができる。従来より用いられ
ているZnSe結晶やBSO結晶をファラデー回転素子に用い
た場合、たとえば５〜30mmの長さが必要であったとする
と、この発明では、ファラデー回転素子の結晶体の長さ
を約0.06mm〜2.3mm程度まで短くすることができ、磁界
センサを小型化することができる。
第１図は、この発明の実施例において、室温で2.0min/O
e・cm以上のベルデ定数を示す組成範囲を示す３元系相
図である。第２図は、この発明の実施例において測定し
た組成を示す３元系相図である。第３図は、660nmの測
定波長における実施例のベルデ定数を示す３元系相図で
ある。第４図は、730nmの測定波長における実施例のベ
ルデ定数を示す３元系相図である。第５図は、780nmの
測定波長における実施例のベルデ定数を示す３元系相図
である。第６図は、850nmの測定波長における実施例の
ベルデ定数を示す３元系相図である。第７図は、1300nm
の測定波長における実施例のベルデ定数を示す３元系相
図である。第８図は、磁界センサの構成概念図である。 図において、１は光ファイバ、２はロッドレンズ、３は
偏光子、４はファラデー回転素子、５は磁界、６は検光
子、７はロッドレンズ、８は光ファイバ、９は入射光、
10は出射光を示す。
e・cm以上のベルデ定数を示す組成範囲を示す３元系相
図である。第２図は、この発明の実施例において測定し
た組成を示す３元系相図である。第３図は、660nmの測
定波長における実施例のベルデ定数を示す３元系相図で
ある。第４図は、730nmの測定波長における実施例のベ
ルデ定数を示す３元系相図である。第５図は、780nmの
測定波長における実施例のベルデ定数を示す３元系相図
である。第６図は、850nmの測定波長における実施例の
ベルデ定数を示す３元系相図である。第７図は、1300nm
の測定波長における実施例のベルデ定数を示す３元系相
図である。第８図は、磁界センサの構成概念図である。 図において、１は光ファイバ、２はロッドレンズ、３は
偏光子、４はファラデー回転素子、５は磁界、６は検光
子、７はロッドレンズ、８は光ファイバ、９は入射光、
10は出射光を示す。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭64−59181（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−127984（ＪＰ，Ａ) 特公 昭46−37713（ＪＰ，Ｂ１)
Claims (2)
- 【請求項１】ファラデー回転素子を通過する光の偏波面
の回転角の大きさから磁界を検知する磁界センサにおい
て、 前記ファラデー回転素子がCdTe−MnTe−ZnTe系合金から
形成されていることを特徴とする磁界センサ。 - 【請求項２】前記CdTe−MnTe−ZnTe系合金が、添付の第
１図に示すように、Cd0.3Mn0.5Zn0.2Te（CdTe30％,MnTe
50％,ZnTe20％）、Cd0.4Mn0.5Zn0.1Te（CdTe40％,MnTe5
0％,ZnTe10％）、Cd0.55Mn0.4Zn0.05Te（CdTe55％,MnTe
40％,ZnTe5％）、Cd0.75Mn0.2Zn0.05Te（CdTe75％,MnTe
20％,ZnTe5％）、Cd0.8Mn0.1Zn0.1Te（CdTe80％,MnTe10
％,ZnTe10％）、Cd0.7Mn0.1Zn0.2Te（CdTe70％,MnTe10
％,ZnTe20％）で囲まれる範囲内（境界線を含む）の組
成を有する、請求項１記載の磁界センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63250655A JP2585397B2 (ja) | 1988-10-04 | 1988-10-04 | 磁界センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63250655A JP2585397B2 (ja) | 1988-10-04 | 1988-10-04 | 磁界センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0296676A JPH0296676A (ja) | 1990-04-09 |
| JP2585397B2 true JP2585397B2 (ja) | 1997-02-26 |
Family
ID=17211084
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63250655A Expired - Lifetime JP2585397B2 (ja) | 1988-10-04 | 1988-10-04 | 磁界センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2585397B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101975882A (zh) * | 2010-09-16 | 2011-02-16 | 哈尔滨工业大学 | 基于bso晶体的差流检测方法及实现此方法的装置 |
-
1988
- 1988-10-04 JP JP63250655A patent/JP2585397B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101975882A (zh) * | 2010-09-16 | 2011-02-16 | 哈尔滨工业大学 | 基于bso晶体的差流检测方法及实现此方法的装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0296676A (ja) | 1990-04-09 |
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