JP2624828B2 - Magnetometer and method for detecting deterioration of metal material using the same - Google Patents

Magnetometer and method for detecting deterioration of metal material using the same

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JP2624828B2
JP2624828B2 JP1084835A JP8483589A JP2624828B2 JP 2624828 B2 JP2624828 B2 JP 2624828B2 JP 1084835 A JP1084835 A JP 1084835A JP 8483589 A JP8483589 A JP 8483589A JP 2624828 B2 JP2624828 B2 JP 2624828B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は超電導量子干渉計を用いた磁束計,磁束セン
サに係り、特に化学プラント及び原子力プラント等の高
温環境下で使用される含フエライト系ステンレス鋼等の
金属材料の実機部における高温時効脆化損傷の検知に好
適なピツクアツプコイル(プローブコイル)及びピツク
アツプコイル(プローブコイル)用コアに関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a magnetometer and a magnetic flux sensor using a superconducting quantum interferometer, and particularly to a ferrite-containing system used in a high temperature environment such as a chemical plant and a nuclear power plant. The present invention relates to a pickup coil (probe coil) and a core for a pickup coil (probe coil) suitable for detecting high-temperature aging embrittlement damage in an actual machine portion of a metal material such as stainless steel.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

含フエライト系ステンレス鋼の劣化診断の場合のごと
く低磁界ではなく、核融合トロイダルマグネツトや粒子
加速器用マグネツト、超電導発電機用マグネツト等に使
用される高磁界域において高い臨界電流特性を発揮する
超電導シートコイルの製造方法について、特開昭62−27
7704号公報に述べられている技術がある。
Superconductivity that exhibits high critical current characteristics in a high magnetic field region used for fusion toroidal magnets, magnets for particle accelerators, magnets for superconducting generators, etc., instead of low magnetic fields as in the case of deterioration diagnosis of ferrite-containing stainless steel A method for manufacturing a sheet coil is disclosed in
There is a technique described in Japanese Patent No. 7704.

一方、含フエライトステンレス鋼実機部材の高温脆化
損傷度の検知方法として、特開昭61−28859号公報に記
載のような方法がある。これは、フエライトスコープを
用いて、実機部材の高温長時間使用後のフエライト量変
化を磁気的に測定することによつて当該部の脆化の進行
度を検知する方法である。
On the other hand, as a method for detecting the degree of high-temperature embrittlement damage of an actual ferrite-containing stainless steel member, there is a method described in JP-A-61-28859. This is a method of detecting the degree of embrittlement of the relevant part by magnetically measuring the change in the amount of ferrite after long-time use at a high temperature of a real machine member using a ferrite scope.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

特開昭61−28859号公報においては、フエライトスコ
ープを用いてフエライト量変化を測定する手法であるた
め、初期フエライト相のスピノーダル分解によつて生じ
るα′相やG相の析出による磁気特性の変化を計測する
ことができないという問題があつた。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-28859 discloses a method for measuring a change in the amount of ferrite using a ferrite scope. Therefore, a change in magnetic properties due to precipitation of an α ′ phase or a G phase caused by spinodal decomposition of an initial ferrite phase. There was a problem that can not be measured.

特開昭62−277704号公報においては、Mb3Sn超電導金
属間化合物等の超電導導体に関するもので、超電導金属
間化合物を構成する2つ以上の金属元素のうち少なくと
も1つを含有する基板と、残りの金属元素を含有する金
属板とを重ね、さらにその間に高磁界域における臨界電
流密度を向上させるTi,Ta等の第3元素を含む添加部材
を挿入し、レーザビームや電子線等の加熱ビームによる
回路形成処理を施して、超電導シートコイルを製造する
方法である。前記方法は基板と金属板を合金化すること
なく第3元素を添加して超電導回路を生成させることが
できるため、高磁界域において優れた臨界電流特性を発
揮する超電導コイルを製造できる。しかしながら上記従
来技術は、最近の酸化物高温超電導材のコイルの製法に
関しては論じられておらず、低磁界において最適な超電
導プリントコイルの製法についての配慮がなされていな
かつた。
JP-A-62-277704, relates to a superconducting conductor such as Mb 3 Sn superconducting intermetallic compound, a substrate containing at least one of two or more metal elements constituting the superconducting intermetallic compound, A metal plate containing the remaining metal element is stacked, and an additional member containing a third element such as Ti or Ta for improving the critical current density in a high magnetic field region is inserted between the metal plates, thereby heating a laser beam, an electron beam, or the like. This is a method of manufacturing a superconducting sheet coil by performing a circuit forming process using a beam. According to the above method, a superconducting circuit can be produced by adding a third element without alloying the substrate and the metal plate, so that a superconducting coil exhibiting excellent critical current characteristics in a high magnetic field region can be manufactured. However, the above prior art does not discuss a recent method of manufacturing a coil made of a high-temperature oxide superconducting material, and no consideration is given to a method of manufacturing an optimum superconducting printed coil in a low magnetic field.

この他先行技術として特開昭62−140403号公報記載の
技術がある。これによれば、加速器等の偏向電磁石に用
いられる超電導コイルにおいて、超電導コイルの口出し
部同士を交差させ、互いに逆向きの電流を流す複数の閉
曲面を設けることにより、超電導素線の臨界電流特性を
劣化させることなく、超電導コイルの中心側近傍で不整
磁場の少ない均一な磁場を発生することができる。しか
しながら上記従来技術は加速器等の高磁場では有効であ
るが、超電導量子干渉素子(以下、スキツドともいう)
のような微少磁場の検出においては、コイルの取出し口
による不整磁場よりも、外界や内部の雑音による影響の
方が大きい。
As another prior art, there is a technique described in JP-A-62-140403. According to this, in a superconducting coil used for a bending electromagnet of an accelerator or the like, a critical current characteristic of a superconducting element wire is provided by providing a plurality of closed curved surfaces in which leads of the superconducting coil cross each other and flow currents in opposite directions. , A uniform magnetic field with little irregular magnetic field can be generated near the center of the superconducting coil. However, the above-mentioned prior art is effective in a high magnetic field such as an accelerator, but a superconducting quantum interference device (hereinafter also referred to as a skid).
In the detection of such a weak magnetic field, the influence of the external and internal noises is greater than the irregular magnetic field caused by the coil outlet.

本発明の目的は、磁束伝達回路、又は磁束トランスを
備えた超電導量子干渉素子磁束計の感度と信号分解能の
向上を図るとともに、高温環境下で使用する含フエライ
ト系ステンレス鋼等の金属材料の実機部材の脆化の程度
を高精度に検知できる方法及び装置を提供することにあ
る。
An object of the present invention is to improve the sensitivity and signal resolution of a magnetic flux transmission circuit or a superconducting quantum interference device magnetometer provided with a magnetic flux transformer, and to use a real machine of a metal material such as ferrite-containing stainless steel used in a high-temperature environment. An object of the present invention is to provide a method and an apparatus capable of detecting the degree of embrittlement of a member with high accuracy.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

上記目的は、超電導量子干渉素子磁束計の磁束トラン
スにおいて、プローブコイル或いはピツクアツプコイル
をプリントコイルとし、かつ、該プリントコイルに軟磁
性材料のプリントコイル用コアを具備することにより、
達成される。前記プリントコイルは薄膜状プリントコイ
ル又は、薄板状プリントコイルにすることができる。ま
た、プリントコイルは二枚以上重ねることも可能であ
り、二枚のプリントコイルの巻き方向を変えると磁束勾
配計にもなる。薄膜状プリントコイルの製造方法とし
て、スパッタ,レーザスパッタ,MBE方、MOCVD法,スプ
レーパイロリシス法等が採用でき、薄膜板プリントコイ
ルの場合にはドクターブレード法が可能である。
The above object is achieved by providing a probe coil or a pickup coil as a printed coil in a magnetic flux transformer of a superconducting quantum interference element fluxmeter, and providing the printed coil with a printed coil core of a soft magnetic material.
Achieved. The print coil may be a thin film print coil or a thin plate print coil. In addition, two or more print coils can be stacked, and if the winding direction of the two print coils is changed, it becomes a magnetic flux gradiometer. Sputtering, laser sputtering, MBE method, MOCVD method, spray pyrolysis method, etc. can be adopted as a method of manufacturing a thin film print coil. In the case of a thin film print coil, a doctor blade method is possible.

尚、以下の説明においてプローブコイル(探傷コイ
ル)は磁束伝達回路と対応させ、ピツクアツプコイル
(検出コイル)は磁束トランスと対応させて記している
が、両者の明確な技術的区別は不要であり、磁束伝達回
路と磁束トランスとは共に超電導閉回路であり、互いに
技術的区別も不要であるが、便宜上このように対応させ
て語句を使用する。また、プリントコイルとは薄膜状に
あるいは薄板状に形成したコイルを示し、印刷形成のも
のには限定されない。
In the following description, a probe coil (flaw detection coil) is associated with a magnetic flux transmission circuit, and a pickup coil (detection coil) is associated with a magnetic flux transformer. The magnetic flux transmission circuit and the magnetic flux transformer are both superconducting closed circuits and do not need to be technically distinguished from each other. However, for convenience, terms are used in such a manner. The print coil is a coil formed in a thin film or a thin plate, and is not limited to a coil formed by printing.

(磁束計) 本発明の磁束計は金属材料の脆化程度を検知するもの
であって、該金属材料を被測定物としてこれに磁場を印
加する励磁コイルと、プローブコイル或いはピツクアツ
プコイルが被測定物に面するよう配置された磁束伝達回
路或いは磁束トランスと、該回路或いはトランスから発
生する磁束の届く範囲内に設けた超電導量子干渉素子と
を備え、前記コイルにプリントコイルを適用したことを
特徴とする。すなわち本発明の磁束計は、金属材料の脆
化程度を検知するものであって、該金属材料を被測定物
としてこれに磁場を印加する励磁コイルと、この磁場印
加により、該被測定物から得られる磁気特性の変化を検
出する超電導量子干渉素子と、前記被測定物に面するよ
うにプローブコイル若しくはピックアップコイルを配置
してなる超電導閉回路とを備え、前記超電導量子干渉素
子は前記超電導閉回路から発生する磁束の届く範囲内に
配置してかつ磁束伝達回路と磁気的に結合させ、前記プ
ローブコイル若しくはピックアップコイルには超電導製
のプリントコイルを適用したことを特徴とする。更に望
ましくは軟磁性材料のコアを併用する。軟磁性コアを併
用するならプローブコイルが必ずしもプロトコイルであ
ることを要しない。これらのコイルと被測定物との間に
は両部材間の距離を規定する部材(介在物)を挿入する
ことが好ましい。
(Fluxmeter) The magnetometer according to the present invention detects the degree of embrittlement of a metal material. An excitation coil for applying a magnetic field to the metal material as an object to be measured, and a probe coil or a pickup coil are measured. A magnetic flux transmission circuit or a magnetic flux transformer arranged so as to face an object; and a superconducting quantum interference device provided within a reach of a magnetic flux generated from the circuit or the transformer, and a printed coil is applied to the coil. And That is, the magnetometer of the present invention detects the degree of embrittlement of a metal material, and uses the metal material as an object to be measured, an excitation coil that applies a magnetic field thereto, and by applying this magnetic field, A superconducting quantum interference device for detecting a change in the obtained magnetic properties, and a superconducting closed circuit in which a probe coil or a pickup coil is arranged so as to face the object to be measured, wherein the superconducting quantum interference device includes the superconducting closed circuit. It is arranged within a range where the magnetic flux generated from the circuit reaches and magnetically coupled with the magnetic flux transmission circuit, and a superconducting printed coil is applied to the probe coil or the pickup coil. More preferably, a core of a soft magnetic material is used together. If a soft magnetic core is used together, the probe coil does not necessarily need to be a proto coil. It is preferable to insert a member (inclusion) that defines the distance between these members and the object to be measured.

コイルとコアの関係はプリントコイルを凹部を有する
板状のコアの該凹部にはめこみ、かつ該コアは軟磁性材
料で形成して磁束漏洩を抑制するものであり次のような
態様が挙げられる。
The relationship between the coil and the core is such that the printed coil is fitted into the concave portion of the plate-shaped core having the concave portion, and the core is formed of a soft magnetic material to suppress magnetic flux leakage.

プリントコイルに対して被測定試料と反対側に軟磁
性材のコアを具備する。
A soft magnetic material core is provided on the opposite side of the print coil from the sample to be measured.

軟磁性材料のコアをプリントコイルの超電導リボン
間に装着し、該プリントコイルと軟磁性材のコアを同一
平面上に収納する。
The core of the soft magnetic material is mounted between the superconducting ribbons of the print coil, and the print coil and the core of the soft magnetic material are housed on the same plane.

上記のコアと上記のコアを一体物としたコアを
備える。
The above-mentioned core and the above-mentioned core are provided as a unit.

プリントコイルの超電導リボン間のコアを被測定試
料側に延長し、被測定試料と接触させる。
The core between the superconducting ribbons of the printed coil is extended toward the sample to be measured and is brought into contact with the sample to be measured.

プリントコイルを2枚以上重ねる。 Lay two or more print coils.

(磁気遮蔽) 磁気遮蔽には、磁束が入射するプリントコイルを除く
全体を磁気遮蔽板で被覆する方法と、磁束伝達回路或い
は磁束トランスのリード線を磁気遮蔽管で覆いかつその
回路或いはトランスの中でスキツドに磁束を伝えるコイ
ルと該スキツドとを磁気遮蔽板で被覆する方法とがあ
る。
(Magnetic Shielding) The magnetic shielding is a method of covering the entire surface except for the printed coil where the magnetic flux is incident with a magnetic shielding plate, and covering a magnetic flux transmission circuit or a lead wire of a magnetic flux transformer with a magnetic shielding tube and using the magnetic shielding tube. Then, there is a method of covering the coil transmitting the magnetic flux to the skid and the skid with a magnetic shielding plate.

磁気遮蔽板や磁気遮蔽管は、高透磁率材又はμメタル
とすることが好ましい。
It is preferable that the magnetic shield plate and the magnetic shield tube are made of a high magnetic permeability material or μ metal.

(磁束勾配計) 本発明の磁束勾配計は、プローブコイル若ししくピツ
クアツプコイルと逆巻きにした第2のプリントコイルを
前記プローブコイル若しくはピツクアツプコイルに対し
て被測定体とは反対側に設けたものである。
(Flux Gradiometer) The magnetic flux gradiometer of the present invention is provided with a probe coil or a second printed coil, which is reversely wound with a pickup coil, provided on the opposite side of the probe coil or the pickup coil from the object to be measured. It is.

(プリントコイル) プローブコイル(ピツクアツプコイルとも言える)や
ピツクアツプコイル(プローブコイルとも言える)はプ
リントコイルとなることが望ましい。
(Print Coil) It is desirable that the probe coil (also called a pickup coil) or the pickup coil (also called a probe coil) be a printed coil.

プリントコイルの製法を例示すれば次の通りである。 The following is an example of a method for manufacturing a printed coil.

基板上に予めプリントコイルの形状に合わせて作製
したマスクを置き、該型の前方に配置した超電導材ター
ゲツトをスパツタすることにより基板上に超電導性薄膜
コイル状物を形成する。
A mask prepared in advance according to the shape of the printed coil is placed on the substrate, and a superconducting material target disposed in front of the mold is sputtered to form a superconducting thin film coil on the substrate.

上記のスパツタに代えて電子ビーム蒸着,レーザ
スパツタ蒸着,MBE蒸着,MOCVD蒸着,スプレーパイロリシ
ス法蒸着、若しくはこれらの組合せ、またはこれらとス
パツタとの組合せを行う。
Instead of the above-mentioned sputter, electron beam evaporation, laser sputter evaporation, MBE evaporation, MOCVD evaporation, spray pyrolysis evaporation, or a combination thereof, or a combination of these and a sputter is performed.

超電導体となる可塑性を備えた(つまり超電導材料
の)混合物を冷間加工により線材化し、該線材をコイル
形状に変形させた後、ドクターブレード法にてプリント
コイル状にし、焼成して得る。
A mixture having plasticity to be a superconductor (that is, a superconducting material) is formed into a wire by cold working, and the wire is deformed into a coil shape, and then formed into a print coil shape by a doctor blade method and fired.

超電導体となる可塑性を備えた(超電導材料の)混
合物をドクターブレード法により板材化し、該板材を直
接加工法にてプリントコイル状にし、焼成して得る。
The mixture (of the superconducting material) having plasticity to be a superconductor is formed into a plate by a doctor blade method, and the plate is formed into a print coil shape by a direct processing method, and then fired.

基板表面にプリントコイルのネガ画像を形成してお
き、その後薄膜を全面に付与し、次いで溶剤にてネガ画
像形成物とその上に付与された超電導薄膜をネガパター
ン状に除去して基板上の残部として超電導薄膜のコイル
を形成する。
A negative image of the printed coil is formed on the surface of the substrate, and then a thin film is applied to the entire surface, and then the negative image formed product and the superconducting thin film applied thereon are removed in a negative pattern with a solvent to form a negative pattern. A superconducting thin-film coil is formed as the remainder.

基板表面の超電導薄膜上にプリントコイルのポジパ
ターンを形成し、エツチングにてネガパターンを除去
し、残部のポジパターン表面を形成するレジストを溶剤
で除去し若しくはドライエツチングプロセスでアツシン
グする。
A positive pattern of the print coil is formed on the superconducting thin film on the substrate surface, the negative pattern is removed by etching, and the resist forming the remaining positive pattern surface is removed by a solvent or is etched by a dry etching process.

基板上の超電導薄膜を集束イオンビームでスパツタ
若しくはイオン注入し、ビームを走査して得る。
The superconducting thin film on the substrate is sputtered or ion-implanted with a focused ion beam, and the beam is scanned.

基板上の薄膜にレーザビームを照射し加熱,走査し
て、非超電導相を形成する温度ではネガパターン、超電
導相を形成する温度ではポジパターンを作成する。
The thin film on the substrate is irradiated with a laser beam and heated and scanned to form a negative pattern at a temperature at which a non-superconducting phase is formed and a positive pattern at a temperature at which a superconducting phase is formed.

超電導材料をペースト状にして基板上にこれをスク
リーン印刷することによりコイルパターンを得る。
A coil pattern is obtained by making the superconducting material into a paste and screen-printing it on a substrate.

上記ネガ画像やコイルパターンの形成にシルクスク
リーン印刷や感光性樹脂を用いる。
Silk screen printing or a photosensitive resin is used for forming the negative image and the coil pattern.

酸素中または大気中での加熱処理を行う。 Heat treatment is performed in oxygen or air.

(コア) 本発明のコアは軟磁性材でできている。この製法は、
熱処理によつて点欠陥,格子欠陥や不純物析出による内
部応力の不均一性を取り除き、かつ磁場中冷却や圧延と
再結晶によつて磁化容易方向を調整することを特徴とす
る。
(Core) The core of the present invention is made of a soft magnetic material. This manufacturing method
It is characterized by removing the non-uniformity of internal stress due to point defects, lattice defects and precipitation of impurities by heat treatment, and adjusting the direction of easy magnetization by cooling in a magnetic field, rolling and recrystallization.

(劣化検出方法) 本発明の劣化検出方法は、被測定物たる金属材料に磁
場を印加すると共に該被測定物固有の磁気特性の変化を
監視し、この磁気特性の変化から前記被測定物の劣化の
程度を知る劣化検出方法において、前記磁気特性の変化
を上記本発明の磁束計を用いて計測することを特徴とす
る。
(Deterioration Detection Method) In the degradation detection method of the present invention, a magnetic field is applied to a metal material as an object to be measured, and a change in magnetic characteristics specific to the object to be measured is monitored. In a deterioration detection method for determining the degree of deterioration, the change in the magnetic characteristics is measured using the magnetometer according to the present invention.

〔作用〕[Action]

超電導量子干渉素子磁気トランス(磁束伝達回路)に
おいて、検出コイルを超電導リボンから成るプリントコ
イルとすることによつて一般的にピツクアツプコイルの
自己インダクタンスは減少する。さらに自己インダクタ
ンスの減少によつて磁束トランス(磁束伝達回路)の磁
束の伝達率ε(感度)が上がり、その結果として磁束計
の信号分解能は向上する。また、プリントコイルに軟磁
性材のプリントコイル用コアを具備することにより、磁
力線がコア内に導かれるためにプリントコイルの超電導
ループ内を通過する磁束の漏洩が抑制され、外部磁界か
らのノイズを減少させることができたため磁気センサと
しての感度は一段と向上する。さらに、高温環境下で使
用した含フエライト系ステンレス鋼のフエライト相中に
析出したα′相やG相による起磁力の変化は、ピツクア
ツプコイルの測定試料の近傍に設けることができるた
め、本発明の磁気センサ(磁束計)によつて高精度に測
定される。
In a superconducting quantum interference device magnetic transformer (magnetic flux transfer circuit), the self-inductance of the pickup coil is generally reduced by using a printed coil composed of a superconducting ribbon for the detection coil. Furthermore, the transmission factor ε (sensitivity) of the magnetic flux of the magnetic flux transformer (magnetic flux transmission circuit) increases due to the decrease of the self-inductance, and as a result, the signal resolution of the magnetometer improves. In addition, since the print coil is provided with a soft magnetic material print coil core, magnetic flux is guided into the core, so that leakage of magnetic flux passing through the superconducting loop of the print coil is suppressed, and noise from an external magnetic field is reduced. The sensitivity as a magnetic sensor is further improved because it can be reduced. Further, the change in the magnetomotive force due to the α 'phase and the G phase precipitated in the ferrite phase of the ferrite-containing stainless steel used in a high-temperature environment can be provided in the vicinity of the measurement sample of the pickup coil. It is measured with high accuracy by a magnetic sensor (magnetometer).

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の実施例を、図面により説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

(磁気センサの構成) 第1図,第20〜25図は本発明実施例に係る磁束計(磁
気センサ)の概略構成図である。第1図の実施例では超
電導量子干渉計(スキツド)1を上部に設け、測定試料
2の近傍に、プリントコイル製のピツクアツプコイル3
を配置した。前記超電導量子干渉計(スキツド)1,ピツ
クアツプコイル3は外来ノイズを遮蔽するためにシール
ド99内に設けられる。第1図に示されるように装置のお
およその寸法は、装置の径Wは20〜200mm、装置の高さ
Hは50〜200mmである。またピツクアツプコイル3の厚
さAは50μm〜3mm、ピツクアツプコイル3と試料2の
間は密着させるか、あるいは近接して配置する。ピツク
アツプコイル3と試料2の間の距離Bはおおよそ100μ
m〜5mmである。
(Configuration of Magnetic Sensor) FIGS. 1 and 20 to 25 are schematic configuration diagrams of a magnetic flux meter (magnetic sensor) according to an embodiment of the present invention. In the embodiment shown in FIG. 1, a superconducting quantum interferometer (skid) 1 is provided on an upper part, and a pickup coil 3 made of a printed coil is provided near a measurement sample 2.
Was placed. The superconducting quantum interferometer (skid) 1 and the pickup coil 3 are provided in a shield 99 for shielding external noise. As shown in FIG. 1, the approximate dimensions of the device are that the diameter W of the device is 20 to 200 mm and the height H of the device is 50 to 200 mm. The thickness A of the pickup coil 3 is 50 μm to 3 mm, and the pickup coil 3 and the sample 2 are placed in close contact with each other or are arranged close to each other. The distance B between the pickup coil 3 and the sample 2 is approximately 100 μ
m to 5 mm.

ピツクアツプコイル3は薄膜によつても薄板によつて
も形成可能であるが、第1図,第20〜25図では薄板の場
合を例として図示する。第20図の実施例では、ピツクア
ツプコイル4と測定試料2の距離を規定するために、比
透磁率が1に近く磁束の吸収損失を抑制する部材5を挿
入する。部材5の材質としてポリエチレンやテフロン等
の有機絶縁材料や無機絶縁材料が適当である。上記プリ
ントコイルにより、測定試料2の微少な磁束変化に追従
することができ、磁気センサの感度と信号分解能が向上
する。
The pickup coil 3 can be formed by a thin film or a thin plate. FIGS. 1 and 20 to 25 show the case of a thin plate as an example. In the embodiment shown in FIG. 20, a member 5 whose relative permeability is close to 1 and suppresses magnetic flux absorption loss is inserted in order to define the distance between the pickup coil 4 and the measurement sample 2. As the material of the member 5, an organic insulating material such as polyethylene or Teflon or an inorganic insulating material is suitable. The printed coil can follow a slight change in magnetic flux of the measurement sample 2, and improves the sensitivity and signal resolution of the magnetic sensor.

第21図の実施例では、プリントコイル4に対して測定
試料2と反対側に軟磁性材のプリントコイル用コア
(1)6を備えた。軟磁性材料としては、ヒステリシス
損の少ないパーマロイ(PC)や高硬度パーマロイ(HP
C)等の鉄−ニツケル合金やセンダスト、又は、高周波
に強いフエライト系材料が有効である。このプリントコ
イル用コア(1)6の装着により、プリントコイル4を
通過する磁束の漏洩を抑制し、磁気センサの信号強度を
増大させる。第22図の実施例では、プリントコイル用コ
ア(2)7をプリントコイル4の超電導リボン間にはめ
込み、プリントコイル4とプリントコイル用コア(2)
7を同一平面上に収納させた。又、第23図の実施例で
は、第21図のプリントコイル用コア(1)6と第22図の
プリントコイル用コア(2)7を一体物としたプリント
コイル用コア(3)8を装着した。さらに第24図の実施
例では、第23図のプリントコイル4の超電導リボン間の
コアを測定試料側に延長し、測定試料2と接触するプリ
ントコイル用コア(4)9を設けた。このプリントコイ
ル用コア(4)9により、測定試料2から放出される磁
力線は直接コア内に導かれるため、漏洩磁束が減少する
とともにノイズがキヤンセルされ、磁気センサの感度が
向上する。
In the embodiment shown in FIG. 21, a print coil core (1) 6 made of a soft magnetic material is provided on the side opposite to the measurement sample 2 with respect to the print coil 4. As soft magnetic materials, permalloy (PC) with low hysteresis loss and high hardness permalloy (HP
An iron-nickel alloy such as C), sendust, or a ferrite material resistant to high frequency is effective. By mounting the print coil core (1) 6, the leakage of magnetic flux passing through the print coil 4 is suppressed, and the signal strength of the magnetic sensor is increased. In the embodiment of FIG. 22, the print coil core (2) 7 is fitted between the superconducting ribbons of the print coil 4, and the print coil 4 and the print coil core (2) are inserted.
7 were housed on the same plane. In the embodiment of FIG. 23, a print coil core (3) 8 in which the print coil core (1) 6 of FIG. 21 and the print coil core (2) 7 of FIG. 22 are integrated is mounted. did. Further, in the embodiment of FIG. 24, the core between the superconducting ribbons of the print coil 4 of FIG. 23 is extended toward the measurement sample side, and a print coil core (4) 9 that comes into contact with the measurement sample 2 is provided. Since the magnetic field lines emitted from the measurement sample 2 are guided directly into the core by the print coil core (4) 9, the leakage magnetic flux is reduced, noise is canceled, and the sensitivity of the magnetic sensor is improved.

第25図は磁束こう配計の概略図である。自己インダク
タンスの等しい二つのピツクアツプコイルを直列に接続
した磁束伝達回路を有し、被測定体側に一つの下部ピツ
クアツプコイル10をセツトし、被測定体側とは反対側に
もう一方の上部ピツクアツプコイル11を逆向きになるよ
うに配置したものである。この場合均一磁界は打ち消し
合うので、二つのピツクアツプコイルの拾う磁束の差の
みがSQVIDに伝わる信号となる。コアの配置方法はいろ
いろ考えられるが、例えば第25図に図示されるようにコ
ア17を配置する方法がある。本磁束こう配計を用いる
と、フエライト相内に発生するα′相やG相の深さ方向
の分布を調べることが可能となり、均一な外部磁界が差
し引かれるので、前記の磁束計よりもシールドについて
都合がよく、S/Nにおいても有利である。
FIG. 25 is a schematic diagram of a magnetic flux gradient meter. It has a magnetic flux transmission circuit in which two pickup coils having the same self-inductance are connected in series, one lower pickup coil 10 is set on the measured object side, and the other upper pickup coil 11 is set on the opposite side of the measured object side. They are arranged in the opposite direction. In this case, since the uniform magnetic field cancels out, only the difference between the magnetic fluxes picked up by the two pickup coils becomes a signal transmitted to the SQVID. There are various methods for arranging the cores. For example, there is a method for arranging the cores 17 as shown in FIG. Using this flux gradient meter, it is possible to investigate the distribution of α 'phase and G phase in the ferrite phase in the depth direction, and a uniform external magnetic field is subtracted. It is convenient and advantageous in S / N.

第25図は磁気センサの感度と測定試料2の近傍に下部
プリントコイル10を設け、下部プリントコイル10に対し
て測定試料2と反対側に、下部プリントコイルと逆巻き
の上部プリントコイル11を備えた。この二つのプリント
コイルにより、磁束勾配の測定が可能となり、前記のプ
リントコイルでは絶縁値の測定であるのに対して、相対
値の測定および磁束方向の検知ができるようになるとと
もに、S/Nにおいて有利となる。
FIG. 25 shows that the lower print coil 10 is provided in the vicinity of the measurement sample 2 with the sensitivity of the magnetic sensor, and the lower print coil and the upper print coil 11 reversely wound on the opposite side of the lower print coil 10 from the measurement sample 2. . With these two printed coils, the magnetic flux gradient can be measured.In contrast to the above-described printed coil, which measures the insulation value, the relative value can be measured and the direction of the magnetic flux can be detected. It becomes advantageous in.

このように第25図に示される磁束計は、二つのピツク
アツプコイルを備えているので、前述の磁束計が絶対値
測定であるのに対し、相対値の測定および磁束方向の検
知ができ、磁束勾配の測定が可能となる。
Thus, the magnetometer shown in FIG. 25 is provided with two pickup coils, so that the above-described magnetometer measures absolute values, but can measure relative values and detect the direction of magnetic flux. The gradient can be measured.

第26図に冷却システムを具備した本発明の磁束計を示
す。第23図に示した形状を有する磁束計の磁気しやへい
板281の周囲を内側真空容器290で囲む。内側真空容器29
0を外側真空容器291内に装着し、真空用フレキシブル管
300より真空に排気する。真空に排気することによつて
磁束計と被測定物の断熱をおこなう。測定試料2の一つ
である原子炉圧力容器の内壁は通常の検査時には約60度
の炉水に浸漬された状態であり、これらの炉水と磁束計
との断熱効率を高めるために多層断熱層310を外側真空
容器の内側に接着する。内側真空容器290の内部には、
供給用フレキシブル管320より液体ヘリウム又は液体窒
素を導入し、戻り用フレキシブル管330より排出する。
これらの冷却媒体により、プリントコイル4やリード線
24、コイルS25やrfSQVID28や超電導で動作する温度まで
冷却される。ここで、プリントコイル4がNb−Ti系でrf
SQVID28がNb系の超電導材料から構成されている場合に
は液体ヘリウムを導入し、両者がY系,Bi系、又はTl系
の超電導材料からできている場合には液体窒素を導入す
る。磁束計の外側真空容器291等の構造体はステンレス
あるいは強化プラスチツクによつて作られている。
FIG. 26 shows a magnetometer of the present invention equipped with a cooling system. An inner vacuum vessel 290 surrounds the periphery of the magnetic shield plate 281 of the magnetometer having the shape shown in FIG. Inner vacuum vessel 29
0 inside the outer vacuum vessel 291
Evacuate from 300 to vacuum. By evacuating to a vacuum, the magnetometer and the object to be measured are insulated. The inner wall of the reactor pressure vessel, which is one of the measurement samples 2, is immersed in about 60 degrees of reactor water at the time of normal inspection. To improve the thermal insulation efficiency between these reactor water and the magnetometer, multilayer insulation is used. The layer 310 is adhered to the inside of the outer vacuum vessel. Inside the inner vacuum vessel 290,
Liquid helium or liquid nitrogen is introduced from the supply flexible tube 320 and discharged from the return flexible tube 330.
With these cooling media, the print coil 4 and the lead wire
24. Cooled to a temperature that operates with coil S25, rfSQVID28 and superconductivity. Here, when the print coil 4 is Nb-Ti based and rf
When the SQVID 28 is made of an Nb-based superconducting material, liquid helium is introduced, and when both are made of a Y-based, Bi-based, or Tl-based superconducting material, liquid nitrogen is introduced. Structures such as the outer vacuum vessel 291 of the magnetometer are made of stainless steel or reinforced plastic.

第27図は、本発明の磁束計を原子力容器に適用した場
合を説明する断面図である。
FIG. 27 is a cross-sectional view illustrating a case where the magnetometer of the present invention is applied to a nuclear power container.

原子力圧力容器の炉壁933の高温時効脆化損傷を検知
する場合には、本発明の磁束計が備つた外側真空容器29
1を駆動シヤフト(1)934及び駆動シヤフト(2)935
に取り付け、各駆動シヤフトはギヤボツクス936内に接
続されている。外側真空容器291はX軸モータ937により
X方向へ移動し、Y軸モータ938によりY方向への移動
も可能となる。前記ギヤボツクス936はフレーム939で支
持し、フレーム939は図のごとく吸盤940を介して炉壁93
3上に4箇所で固定する。ここで、吸盤940と炉壁933と
の吸着は、真空ポンプ941を用いて吸盤940内の炉水を排
出することにより行う。さらにフレーム939はケーブル9
42で吊るし、蓋を開けた圧力容器の上部に配置したクレ
ーンで上下左右への移動が可能である、尚、930はヘリ
ウム管で真空チヤンバに連結される舵腹管となつてお
り、その内部には磁束計と外部とを結ぶ配線系統がシー
ルされつつ収容されている。
When detecting high temperature aging embrittlement damage of the reactor wall 933 of the nuclear pressure vessel, the outer vacuum vessel 29 equipped with the magnetometer of the present invention is used.
Drive Shaft (1) 934 and Drive Shaft (2) 935
And each drive shaft is connected in a gearbox 936. The outer vacuum vessel 291 is moved in the X direction by the X-axis motor 937, and is also moved in the Y direction by the Y-axis motor 938. The gear box 936 is supported by a frame 939, and the frame 939 is connected to a furnace wall 93 via a suction cup 940 as shown in the figure.
3 Fix it at 4 places on the top. Here, the suction between the suction cup 940 and the furnace wall 933 is performed by discharging the furnace water in the suction cup 940 using a vacuum pump 941. In addition, frame 939 is cable 9
It can be moved up and down and left and right by a crane suspended at 42 and placed on the top of the pressure vessel with the lid open.In addition, 930 is a rudder pipe connected to a vacuum chamber with a helium tube, , A wiring system for connecting the magnetometer and the outside is housed while being sealed.

第1図,第20〜25図のプリントコイルの実施例形状を
第2〜4図に示す。第2図のプリントコイル(1)12は
超電導リボンを平行に並べた形をしており、超電導ルー
プを形成する溝部(1)15溝部(3)15溝部(3)17を
通過する磁束を計測することができるが、溝部(2)16
を通過する磁束を計測することができないので、その部
分が損失となる。第3図のプリントコイル(2)13、及
び第4図のプリントコイル(3)14において、溝部
(4)18は超電導リボン(1)21と超電導リボン(2)
22からなるループの自己インダクタンスとそれに相当す
る磁束信号強度を有し、溝部(5)19はさらに内側の超
電導リボンによる自己インダクタンスとそれに相当する
磁束信号強度が上乗せされることになり、結局、溝部
(6)20が最も磁束信号強度が高い場所となる。プリン
トコイル(3)14はプリントコイル(2)13に比べて角
部がアール部となつているので電流の形式による抵抗を
下げる効果がある。上記したプリントコイルは、磁束に
影響を与える析出物が局所的な分布をしている金属材料
の試料等に有効である。
Examples of the printed coil shown in FIGS. 1 and 20 to 25 are shown in FIGS. The printed coil (1) 12 shown in FIG. 2 has a shape in which superconducting ribbons are arranged in parallel, and measures the magnetic flux passing through the grooves (1) 15 grooves (3) 15 grooves (3) 17 forming a superconducting loop. The groove (2) 16
Cannot measure the magnetic flux passing through the portion, and that portion becomes a loss. In the printed coil (2) 13 of FIG. 3 and the printed coil (3) 14 of FIG. 4, the groove (4) 18 is formed by the superconducting ribbon (1) 21 and the superconducting ribbon (2).
The self-inductance of the loop consisting of the loop 22 and the magnetic flux signal strength corresponding to the self-inductance and the magnetic flux signal strength corresponding to the self-inductance by the inner superconducting ribbon are added to the groove (5) 19, and the groove is eventually formed. (6) 20 is a place where the magnetic flux signal intensity is highest. The printed coil (3) 14 has an effect of lowering the resistance depending on the type of current since the corners are rounded as compared with the printed coil (2) 13. The above-described print coil is effective for a metal material sample or the like in which precipitates affecting magnetic flux are locally distributed.

(磁束センサの感度及び信号分解能) 第5図のピツクアツプコイルP23は、リード線24を介
してコイルS25と結合しており、全体として超電導閉回
路26を形成している。また、コイルS25は、ジヨセフソ
ン接合27を1個有するrfSQUID28とMSで結合する。ld
リード線の自己インダクタンスで、十分によじつておい
て可能な限りLdを小さくする。第2〜4図に示したピツ
クアツプコイルを使用した場合、従来の円形多巻型ピツ
クアツプコイルと比較して磁束計の感度及び信号分解能
が向上する。上記理由を第6図を用いて説明する。ピツ
クアツプコイルP23の自己インダクタンスをLP,巻数を
nP,断面積をAP,円形一巻コイルとした場合の等価平均直
径をd,コイルS25の自己インダクタンスをLS,巻数をnS,
一巻の自己インダクタンスとすると、磁束計の感度に相
当するピツクアツプコイルPを各々LPO,LSO23からコイ
ルS25への磁束の伝達率εは第6図の式で示される。ε
が最大となるのはLP=LSで、最大感度は図のようにな
る。したがつて検出コイルの一巻の自己インダクタンス
LPOを小さくすることにより、磁束計の感度εと信号分
解能ΔΦが向上する。またピツクアツプコイル(1)1
5,(2)16,(3)17は従来のピツクアツプコイルと比
べてnP=1で断面積APが小さく平均直径dが大きくなる
ことよりLPOを減少させる効果がある。
(Sensitivity and Signal Resolution of Magnetic Flux Sensor) The pickup coil P23 in FIG. 5 is connected to the coil S25 via the lead wire 24, and forms a superconducting closed circuit 26 as a whole. The coil S25 binds with rfSQUID28 and M S for one have a Jiyosefuson junction 27. l d is the self-inductance of the lead wire, which is sufficiently twisted to make L d as small as possible. When the pickup coil shown in FIGS. 2 to 4 is used, the sensitivity and signal resolution of the magnetometer are improved as compared with the conventional circular multi-turn pickup coil. The above reason will be described with reference to FIG. The self-inductance of the pickup coil P23 is L P and the number of turns is
n P , the cross-sectional area is A P , the equivalent average diameter of a circular single-turn coil is d, the self-inductance of the coil S25 is L S , the number of turns is n S ,
Assuming that the winding has a self-inductance, the pickup rate of the magnetic flux from the pickup coil P corresponding to the sensitivity of the magnetometer to the coil S25 from L PO and L SO 23 is shown by the equation in FIG. ε
Is maximum when L P = L S , and the maximum sensitivity is as shown in the figure. Therefore, the self-inductance of one turn of the detection coil
By reducing L PO , the sensitivity ε of the magnetometer and the signal resolution ΔΦ are improved. Pickup coil (1) 1
5, (2) 16, (3) 17 has the effect of reducing the L PO than the sectional area A P is small average diameter d is increased by n P = 1 as compared with the conventional pickup coil.

さらに従来雑音対策として、第7図に示すように、測
定試料2からの磁束を検知するプリントコイル側以外の
磁気センサ全体をμメタル等の磁気しやへい板281で被
い、外来磁気を10-1G程度までしやへいする。次に、磁
束伝達回路のリード線24を鉛等の磁気しやへい管282で
磁気しやへいし、かつSQUID28とSQUID28へ磁束を伝える
コイルS25とをPC材等の磁気しやへい材283でしやへいす
ることにより、外来磁気による雑音は十分に抑制され
る。
Further, as a conventional countermeasure against noise, as shown in FIG. 7, the entire magnetic sensor other than the print coil side for detecting the magnetic flux from the measurement sample 2 is covered with a magnetic shield plate 281 such as μ metal to reduce the external magnetism. Up to about -1 G. Next, the lead wire 24 of the magnetic flux transmission circuit is magnetically shielded by a magnetic shield tube 282 such as lead, and the SQUID 28 and the coil S25 for transmitting magnetic flux to the SQUID 28 are formed by a magnetic shield material 283 such as a PC material. By reducing the noise, noise due to extraneous magnetism is sufficiently suppressed.

(本発明の応用例) 第8図において、第1,20〜25図の測定試料2を化学プ
ラント及び原子力プラント等の高温環境下で使用される
含フエライト系ステンレス鋼29とする。含フエライト系
ステンレス鋼29を高温環境中で長時間使用すると、内部
組織に変化を生じ、強度が低下する。第8図に示すよう
に上記内部組織の変化は、鋼中フエライト相30のスピノ
ーダル分解によるもので、フエライト相30内にα′相31
及びG相32が析出する。まず試料を消磁装置によつて消
磁し、励磁コイルを設けた励磁システムにより磁化する
と、フエライト相30より発生する磁力線33は第8図のよ
うになる。しかしながら、従来のピツクアツプコイル34
を用いると、コイルが試料から離れているため、磁束密
度の高い領域の測定ができず、微少析出物による磁束密
度変化の計測感度が低かつた。一方、本実施例のプリン
トコイル4を使用すると、コイルを微少析出物に接近さ
せることができるため、α′相31やG相32による磁束密
度の変化を感度よく測定することができる。また、比透
磁率が1に近い薄板材を挿入することにより、プリント
コイル4を保持することにより、プリントコイル4と測
定試料である含フエライト系ステンレス鋼との間の距離
のふらつきを減少させ、より一層の感度の向上を計るこ
とが可能である。
(Application Example of the Present Invention) In FIG. 8, the measurement sample 2 in FIGS. 1, 20 to 25 is a ferrite-containing stainless steel 29 used in a high-temperature environment such as a chemical plant and a nuclear power plant. If the ferrite-containing stainless steel 29 is used for a long time in a high-temperature environment, the internal structure is changed, and the strength is reduced. As shown in FIG. 8, the change in the internal structure is due to the spinodal decomposition of the ferrite phase 30 in the steel.
And the G phase 32 precipitates. First, when the sample is demagnetized by the demagnetizer and magnetized by the excitation system provided with the excitation coil, the lines of magnetic force 33 generated from the ferrite phase 30 are as shown in FIG. However, the conventional pickup coil 34
In the case of using, since the coil was far from the sample, the measurement in the region where the magnetic flux density was high could not be performed, and the measurement sensitivity of the magnetic flux density change due to the minute precipitate was low. On the other hand, when the printed coil 4 of the present embodiment is used, the coil can be brought close to the minute precipitate, so that the change in the magnetic flux density due to the α ′ phase 31 and the G phase 32 can be measured with high sensitivity. Further, by inserting a thin plate material having a relative magnetic permeability close to 1 to hold the printed coil 4, the fluctuation of the distance between the printed coil 4 and the ferrite-containing stainless steel as a measurement sample is reduced, It is possible to further improve the sensitivity.

第9図に、含フエライト系ステンレス鋼29を第21図に
示した磁気センサによつて測定する場合の磁力線の分布
を示す。第8図のプリントコイル4のみの場合に比較し
て、プリントコイル用コア6により磁力線が誘導されて
漏洩磁束が減少する。さらに、第10図に示すように、第
24図に示した磁気センサで測定すると、第9図ではプリ
ントコイルに到達できなかつた磁力線(2)35は、軟磁
性材のプリントコイル用コア8により誘導されるため、
さらに漏洩磁束の抑制と感度の向上及びノイズの低減を
計ることができる。
FIG. 9 shows the distribution of the lines of magnetic force when the ferrite-containing stainless steel 29 is measured by the magnetic sensor shown in FIG. Compared to the case of only the print coil 4 shown in FIG. 8, the magnetic lines of force are induced by the print coil core 6, and the leakage magnetic flux is reduced. Further, as shown in FIG.
When measured by the magnetic sensor shown in FIG. 24, the magnetic field lines (2) 35 that could not reach the print coil in FIG. 9 are induced by the print coil core 8 made of a soft magnetic material.
Further, it is possible to suppress leakage magnetic flux, improve sensitivity, and reduce noise.

第11図は、高温環境中で長時間使用する前の受け入れ
材である含フエライト系ステンレス鋼29についての磁束
密度37(B)−起磁力36(H)特性図である。起磁力36
により磁化曲線は磁気ヒステリシスループ38を形成し、
最大磁束密度39,残留磁束密度40,保持力41、またはヒス
テリシス面積42を測定することができる。また、最大磁
束密度39は材料の初期フエライト量に依存する。これに
対して、高温環境中で長時間使用した劣化材について、
従来のピツクアツプコイル34と、本発明のプリントコイ
ル4を用いて測定すると、磁束密度37−起磁力36特性は
それぞれ第12図,第13図となる。図から明らかなよう
に、本発明の磁気センサを使用したことにより、ヒステ
リシス面積42や残留磁束密度40の測定感度が大幅に向上
するという効果がある。
FIG. 11 is a magnetic flux density 37 (B) -magnetomotive force 36 (H) characteristic diagram of a ferrite-containing stainless steel 29 which is a receiving material before being used for a long time in a high temperature environment. Magnetoforce 36
The magnetization curve forms a magnetic hysteresis loop 38,
The maximum magnetic flux density 39, the residual magnetic flux density 40, the coercive force 41, or the hysteresis area 42 can be measured. Further, the maximum magnetic flux density 39 depends on the initial ferrite amount of the material. In contrast, for deteriorated materials that have been used for a long time in a high-temperature environment,
When measured using the conventional pickup coil 34 and the printed coil 4 of the present invention, the magnetic flux density 37-magnetomotive force 36 characteristics are as shown in FIGS. 12 and 13, respectively. As is clear from the figure, the use of the magnetic sensor of the present invention has an effect that the measurement sensitivity of the hysteresis area 42 and the residual magnetic flux density 40 is greatly improved.

(プリントコイルの製造方法) プリントコイルの製造方法について説明する。プリン
トコイル製造方法として、スパツタ蒸着,電子ビーム蒸
着,レーザスパツタ蒸着,MBE蒸着,MOCVD蒸着,スプレー
パイロリシス法蒸着が使用される。
(Method of Manufacturing Print Coil) A method of manufacturing a print coil will be described. Sputter evaporation, electron beam evaporation, laser sputter evaporation, MBE evaporation, MOCVD evaporation, and spray pyrolysis evaporation are used as print coil manufacturing methods.

プリントコイルをスパツタ蒸着によつて作成する場合
について説明する。スパツタ蒸着では、製造容器内に例
えばMgOからなる基板を配置し基板上に予めプリントコ
イルの形状に合わせて作成したマスクを置き、製造容器
内に置かれたBiSiCaCuO等の超電導材料焼結体からなる
ターゲットを、アルゴンAr等の希ガスプラズマ中でスパ
ツタリングすることによつて基板上に超電導性薄膜コイ
ル状物を形成する。
A case where a print coil is formed by sputtering vapor deposition will be described. In sputter deposition, a substrate made of, for example, MgO is placed in a production container, and a mask previously created according to the shape of the printed coil is placed on the substrate, and a superconducting material sintered body such as BiSiCaCuO placed in the production container is formed. A superconducting thin-film coil is formed on the substrate by sputtering the target in a rare gas plasma such as argon Ar.

電子ビーム蒸着法によつて作成した場合について説明
する。電子ビーム蒸着では、高真空中で電子ビームを超
電導物質からなる金属源に照射することによつて金属を
真空蒸発させ、そのフラツクスを基板上に蒸着する方法
である。真空度は高い方が良く例えば10-6Pa程度が望ま
しいが、10-3Pa程度の真空度においても、基板温度500
℃以上、成膜速度数10nm/分で石英基板上に遷移温度Tc
=9.8゜KのNb薄膜を成膜することができ、この遷移温度
Tcはバルクより高い値となつている。
A case where the electron beam is formed by the electron beam evaporation method will be described. In the electron beam evaporation, a metal source made of a superconducting material is irradiated with an electron beam in a high vacuum to vaporize a metal in vacuum and deposit the flux on a substrate. The higher the degree of vacuum, the better, for example, about 10 -6 Pa is desirable, but even at a degree of vacuum of about 10 -3 Pa, the substrate temperature 500
Transition temperature Tc on a quartz substrate at a deposition rate of 10 nm / min.
= 9.8 ゜ K Nb thin film can be formed, and this transition temperature
Tc is higher than bulk.

第14図は電子ビーム蒸着を例として本発明の薄膜プリ
ントコイルの成膜方法を説明する図である。例えば10-6
Torr台の真空中で石英基板43上に予めプリントコイルの
形状に合わせて作製したマスク(型)44を置き、基板温
度を600℃で加熱回転して、上方から電子ビーム照射に
よつて真空蒸発した超電導構成物質例えばNbのフラツク
ス45をすてることにより、マスク44の溝部に薄膜状プリ
ントコイル46を作製する。ここで石英基板上に数十mm/m
in程度の成膜速度で薄膜を成長させることができ、Tcは
バルクより高く、9.8Kが得られる。
FIG. 14 is a view for explaining a method of forming a thin-film printed coil of the present invention using electron beam evaporation as an example. For example, 10 -6
A mask (mold) 44 previously prepared according to the shape of the printed coil is placed on a quartz substrate 43 in a vacuum of a Torr table, and the substrate is heated and rotated at 600 ° C., and vacuum evaporation is performed from above by electron beam irradiation. The thin film print coil 46 is formed in the groove of the mask 44 by immersing the flux 45 of the superconducting constituent material, for example, Nb. Here, several tens of mm / m
A thin film can be grown at a film forming speed of about in, and Tc is higher than that of bulk, and 9.8K can be obtained.

レーザビーム蒸着について説明する。第15図に示すよ
うに例えばMgO基板上にマスク(型)44を形成して真空
容器47内に導入し10-10〜10-11Torrの真空度に排気す
る。真空容器47の中心部に、BiSiCaCuO焼結体等からな
る超電導材のターゲツト49を設け、エキシマレーザ50の
レーザ光51をターゲツト49に照射しフラツクス45を発生
させることにより、基板43上に薄膜状プリントコイル46
を成長させる。尚、フラツクス45の状態を四重極質量分
析計52で監視する。例えばレーザ源としてArFエキシマ
レーザ(波長193nm)を用い、出力30mJ/パルスのレーザ
光を20Hzで20分間照射することによって、1μmの超電
導膜を形成することができる。高真空を必要とするが、
基板加熱は要しない。
Laser beam deposition will be described. As shown in FIG. 15, for example, a mask (mold) 44 is formed on an MgO substrate, introduced into a vacuum vessel 47, and evacuated to a degree of vacuum of 10 -10 to 10 -11 Torr. A target 49 made of a superconducting material such as a BiSiCaCuO sintered body is provided at the center of the vacuum container 47, and a laser beam 51 of an excimer laser 50 is irradiated on the target 49 to generate a flux 45, thereby forming a thin film on the substrate 43. Printed coil 46
Grow. The state of the flux 45 is monitored by the quadrupole mass spectrometer 52. For example, a 1 μm superconducting film can be formed by using an ArF excimer laser (wavelength 193 nm) as a laser source and irradiating a laser beam with an output of 30 mJ / pulse at 20 Hz for 20 minutes. Requires a high vacuum,
No substrate heating is required.

MBE蒸着法として、酸化物超電体プリントコイルを形
成する場合を例として説明する。超高真空中(10-10〜1
0-11Torr台)で、例えば、超電導材を構成する元素を含
んだ蒸着源として金属Ba,金属Cu,金属レアケース,固体
酸素源としてSb2O3を用いてこの蒸着源を加熱して真空
蒸発させ、例えば600℃に加熱したMgO基板(100)面上
に各構成元素を一原子層毎積み上げて超電導膜(約2μ
mの膜)が形成される。
An example in which an oxide superconductor printed coil is formed as the MBE deposition method will be described. In ultra-high vacuum (10 -10 -1
0-11 Torr), for example, using a metal Ba, a metal Cu, a metal rare case as an evaporation source containing the elements constituting the superconducting material, and using Sb 2 O 3 as a solid oxygen source to heat this evaporation source. Each constituent element is stacked on the MgO substrate (100) surface heated to, for example, 600 ° C. in an atomic layer, and the superconducting film (about 2 μm) is evaporated.
m) is formed.

MOCVD蒸着によつてプリントコイルを製造する場合に
ついて説明する。
A case where a printed coil is manufactured by MOCVD deposition will be described.

MOCVD法とは、超電導材の構成材料元素を含有した材
料を気化し、それぞれのガスをキヤリアガスで運んで加
熱した基板上に膜を形成される手法である。例えばYBCO
膜を作製するには、有機化合物材料であるY(DPM)3,B
a(DPM)2,Cu(DPM)を気化し、各ガスの温度を130〜
160℃,280〜300℃,140〜170℃に保つて、Arのキヤリア
ガスといつしよに毎分200cm3の流速で反応室に運ぶ。こ
のとき同時に、精製した酸素ガスも毎分200〜500cm3
速度で反応室に送る。基板温度は600℃とする。この条
件では、1時間当り0.1〜10μmの成長速度でYBCO薄膜
を合成できる。
The MOCVD method is a technique in which a material containing a constituent element of a superconducting material is vaporized, and a film is formed on a substrate heated by carrying each gas with a carrier gas. For example, YBCO
To prepare the film, the organic compound material Y (DPM) 3 , B
a (DPM) 2 and Cu (DPM) 2 are vaporized and the temperature of each gas is set to 130 ~
160 ° C., 280 to 300 ° C., and maintained at 140 to 170 ° C., carried to the reaction chamber at a flow rate per minute 200 cm 3 to try when the Kiyariagasu of Ar. At the same time, purified oxygen gas is also sent to the reaction chamber at a rate of 200 to 500 cm 3 per minute. The substrate temperature is 600 ° C. Under these conditions, a YBCO thin film can be synthesized at a growth rate of 0.1 to 10 μm per hour.

次にスプレーバイオリシス法によりプリントコイルを
製作する方法について説明する。
Next, a method of manufacturing a printed coil by the spray biolysis method will be described.

スプレーパイオリシス法とは、加熱した基板上に超電
導物質を含有した水溶液を大気中で吹き付けた後大気中
で熱処理を行い超電導膜を得る方法。この方法は、複雑
な形状をした基板にも成膜可能であり、仕込みの組成比
がそのまま膜組成になり、成膜速度が速く厚膜化も容易
であるという利点がある。例えばBi系超電導では、Bi,S
r,Ca,Cuが1対1対1対2になるようにそれぞれの硝酸
塩を混合した水溶液を作る。次に400℃に加熱した基板
上に大気中で水溶液を吹き付けると、溶媒である水は一
瞬のうちに気化する。ほとんどのCu硝酸塩は数秒で酸化
物に、Bi硝酸塩も一部が酸化物になる。最後に空気中で
860℃×10分の熱処理を行うと、残りの金属硝酸塩が酸
化物になり、超電導体プリントコイルが形成される。
The spray pyrolysis method is a method in which an aqueous solution containing a superconducting substance is sprayed on a heated substrate in the air and then heat-treated in the air to obtain a superconducting film. This method has an advantage that a film can be formed even on a substrate having a complicated shape, the composition ratio of the preparation becomes the film composition as it is, the film formation speed is high, and the film can be easily made thick. For example, in Bi-based superconductors, Bi, S
An aqueous solution is prepared by mixing the respective nitrates so that r, Ca and Cu are in a ratio of 1: 1: 1: 1: 2. Next, when an aqueous solution is sprayed on the substrate heated to 400 ° C. in the air, water as a solvent evaporates instantaneously. Most Cu nitrates turn into oxides in a few seconds, and Bi nitrates also turn into oxides. Finally in the air
When heat treatment is performed at 860 ° C. for 10 minutes, the remaining metal nitrate turns into an oxide, and a superconductor printed coil is formed.

レーザスパツタ蒸着による製造例を示す。 An example of manufacturing by laser sputter deposition will be described.

レーザスパツタ蒸着法とは、レーザ光を超電導材から
なるターゲツトに照射し、ターゲツトからスパツタされ
るフラツクスを基板上にたい積させて超電導膜を得る方
法。例えばMgO基板上に、BiSiCaCuO焼結体をターゲツト
として、ArFエキシマレーザ(波長193nm)からの出力30
mJ/1パルスのレーザ光を20Hzで20分間照射と1μmの超
電導膜となる。蒸着は10-10Torr台の超高真空中で行
い、基板は加熱しない。
The laser sputter deposition method is a method of irradiating a target made of a superconducting material with a laser beam and depositing a flux sputtered from the target on a substrate to obtain a superconducting film. For example, an output from an ArF excimer laser (wavelength 193 nm) with a BiSiCaCuO sintered body as a target on an MgO substrate
Irradiation with a laser beam of mJ / 1 pulse at 20 Hz for 20 minutes results in a 1 μm superconducting film. The deposition is performed in an ultra-high vacuum of the order of 10 -10 Torr, and the substrate is not heated.

第16図に薄板状プリントコイルの製造手順の一例を示
す。予め作製したBa2YCuO7 等組成を有する酸化物を
結合剤と混合・粉砕する。結合剤としては一般にエポキ
シ系の樹脂又は有機バインダーを用いる。次に押し出し
法等の冷間加工により線材化し、コイル形状に変化させ
る。さらにその部材をドクターブレード53により、薄板
状コイル54とする。最後に、結合剤を蒸発させて粉末を
焼結するために薄板状コイル54を焼成する。
FIG. 16 shows an example of a procedure for manufacturing a thin plate-shaped printed coil. Ba 2 YCuO 7 prepared in advance An oxide having a composition such as y is mixed and pulverized with a binder. Generally, an epoxy resin or an organic binder is used as the binder. Next, it is formed into a wire by cold working such as an extrusion method, and is changed into a coil shape. Further, the member is made into a thin plate coil 54 by a doctor blade 53. Finally, the thin coil 54 is fired to evaporate the binder and sinter the powder.

ここでドクターブレード法について説明する。 Here, the doctor blade method will be described.

トクダーブレード法とは、積層コンデンサ用誘導体層
の生シートの製造によく用いられ、原理的にはセラミツ
ク粉末にバインダ、可塑剤,分離剤,溶剤を均一に混合
し、脱泡して調整した泥しよう(スラリー)を平坦な金
属、又はガラス板上に流し、その厚さをドクターブレー
ドという平坦な部分をもつた刃を接触させて移動しなが
ら調節する方法をいう。例えばBi系超電導体(例えばテ
ープ状物)を作製する場合には、酸化物原料をBi0.7Pb
0.3SrCa1Cu1.8Oxの組成比で混合し、高Tc相のBi系超電
導体を作る。これを粉砕し、有機バインダーと混合して
スラリーを作る。次にデクターブレードを使い、このス
ラリーでポリエステル・フイルム等の基板の上に幅125m
m,厚さ100μmの厚膜の超電導体膜を成膜する。この厚
膜フイルムから例えば幅3mm,長さ100mmのリボンをプリ
ントコイル形状に切り出し、例えば500℃,1時間程度の
熱処理を行う。
The Tokudah blade method is often used for the production of a raw sheet of a dielectric layer for a multilayer capacitor. In principle, a binder, a plasticizer, a separating agent, and a solvent are uniformly mixed with a ceramic powder and adjusted by defoaming. A method in which a slurry (slurry) is poured onto a flat metal or glass plate, and the thickness of the slurry is adjusted by moving a doctor blade having a flat portion, which is a doctor blade, into contact therewith. For example, when producing a Bi-based superconductor (for example, a tape-like material), the oxide raw material is Bi 0.7 Pb
By mixing at a composition ratio of 0.3 SrCa 1 Cu 1.8 O x , a high Tc phase Bi-based superconductor is produced. This is crushed and mixed with an organic binder to form a slurry. Next, using a doctor blade, apply this slurry on a substrate of polyester film or the like with a width of 125 m.
A thick superconductor film having a thickness of 100 μm and a thickness of 100 μm is formed. A ribbon having a width of, for example, 3 mm and a length of 100 mm is cut out from the thick film into a printed coil shape, and a heat treatment is performed, for example, at 500 ° C. for about one hour.

第17図に薄膜状プリントコイルの製造例を示す。基板
43上に感光性樹脂53−1を用いてプリントコイルのネガ
画像を作製し、次に超電導薄膜54−1を全面に蒸着す
る。さらに、溶剤を用いてネガ画像形成物質とその上の
薄膜を除去することにより薄膜状プリントコイル46が作
製される。
FIG. 17 shows an example of manufacturing a thin-film print coil. substrate
A negative image of a print coil is formed on the 43 by using a photosensitive resin 53-1 and then a superconducting thin film 54-1 is deposited on the entire surface. Further, the thin film print coil 46 is manufactured by removing the negative image forming substance and the thin film thereon using a solvent.

Pb系超電導体に実施した場合を1例として以下により
具体的に説明する。基板43上に感光性樹脂53を用いてプ
リントコイルのネガ画像を作成する。基板には石英ガラ
ス又はサフアイアを用い、感光性樹脂にはビスアジド,N
−アセチル4ニトロ1ナフチルアミンを用いる。
A case in which the present invention is applied to a Pb-based superconductor will be described more specifically as an example. A negative image of the print coil is created on the substrate 43 using the photosensitive resin 53. Quartz glass or sapphire is used for the substrate, and bisazide, N
Using acetyl 4-nitro-1 naphthylamine.

次に全面に超電導薄膜54を形成する。超電導材はPb系
を用い、形成方法は抵抗加熱による真空蒸着を用いる。
ここで純粋のPb薄膜は熱歪に対する耐性が弱く、防水性
(耐水性)枚が悪いのでPb以外にAuとInを添加し、実際
にはAu(約4W%),In(約5〜14W%、例えば12W%),Pb
(約82〜88W%、例えば84W%)の順で真空蒸着する。さ
らに、溶剤にてネガ画像形成物質とその上の薄膜を除去
することにより薄膜状プリントコイル46が作製される。
Next, a superconducting thin film 54 is formed on the entire surface. A Pb-based superconducting material is used, and a vacuum deposition by resistance heating is used as a forming method.
Here, a pure Pb thin film has poor resistance to thermal strain and has poor waterproof (waterproof) sheet, so Au and In are added in addition to Pb. Actually, Au (about 4 W%), In (about 5 to 14 W) %, Eg 12W%), Pb
(About 82 to 88 W%, for example, 84 W%) in this order. Further, the negative image forming substance and the thin film thereon are removed with a solvent, whereby the thin film print coil 46 is manufactured.

溶剤としては、例えばアルカリ水溶液またはアルコー
ルが使用される。
As the solvent, for example, an aqueous alkali solution or alcohol is used.

上記説明において材料は1例であり、本発明は他の材
料にも適用される。
In the above description, the material is one example, and the present invention is applied to other materials.

類似例として第18図に薄膜プリントコイルの製造例を
示す。基板43上に超電導薄膜54を形成させ、感光性樹脂
54によりプリントコイルのポジパターン55を形成する。
次に、化学エツチによりネガパターン56を除去し、さら
にポジパターン55に残つている感光性樹脂54を溶剤にて
溶解除去すると、薄膜状プリントコイル46が形成され
る。
FIG. 18 shows a production example of a thin-film printed coil as a similar example. A superconducting thin film 54 is formed on a substrate 43, and a photosensitive resin
The print coil forms a positive pattern 55 of the print coil.
Next, the negative pattern 56 is removed by chemical etching, and the photosensitive resin 54 remaining on the positive pattern 55 is dissolved and removed with a solvent, whereby a thin-film print coil 46 is formed.

第3図,第4図のプリントコイルは、プリントコイル
が重なりあう交差部を有する。交差部の形状,製法につ
いて第4図のプリントコイルを例として説明する。
The print coil shown in FIGS. 3 and 4 has an intersection where the print coils overlap. The shape and manufacturing method of the intersection will be described using the printed coil in FIG. 4 as an example.

第28図は第4図に示した超電導プリントコイルの交差
部の製造行程の概略図であり、第29図はその交差部の概
観図である。第28図において例えば9.5Kで超電導となる
Nbを、ガラスの基板43上に電子ビーム蒸着(6KW)を200
0(Å/min)の成長速度で50分間蒸着して10μmの厚さ
をもつNbの超電導膜(1)440を形成させて、プリント
コイルを作製する。この超電導膜(1)44上にマスク
(1)450を置き、その上方からスパツタリングにより
約15μmのSiO2又はLiFの絶縁膜460を形成させる。その
際、絶縁膜が局部的に薄く(数十Å)ならないようにし
なければその絶縁膜がジヨセフソン接合となつてしまう
ので注意を払う。さらにマスク(1)45を取り除き、マ
スク(2)451を図のように設置し、その上方から電子
ビーム蒸着(6KW)で20μmのNb膜を蒸着し、マスク
(2)451を除去すると第29図に示すような交差部が作
製できる。ただし、絶縁膜460は超電導膜(1)440より
もX方向に延ばすことにより、超電導膜(1)440と超
電導膜(2)441がブリツジを形成してジヨセフソン接
合にならないようにする。
FIG. 28 is a schematic view of the manufacturing process of the intersection of the superconducting printed coil shown in FIG. 4, and FIG. 29 is a schematic view of the intersection. In Fig. 28, it becomes superconducting at 9.5K, for example.
Nb was deposited on a glass substrate 43 by electron beam evaporation (6 KW)
Vapor deposition is performed at a growth rate of 0 (Å / min) for 50 minutes to form an Nb superconducting film (1) 440 having a thickness of 10 μm, thereby producing a printed coil. A mask (1) 450 is placed on the superconducting film (1) 44, and an SiO 2 or LiF insulating film 460 of about 15 μm is formed from above the mask by sputtering. At that time, care must be taken that the insulating film will not be a Josephson junction unless the insulating film is locally thinned (several tens of mm). Further, the mask (1) 45 is removed, the mask (2) 451 is placed as shown in the figure, and a 20 μm Nb film is deposited from above by electron beam evaporation (6 KW), and the mask (2) 451 is removed. An intersection as shown in the figure can be produced. However, by extending the insulating film 460 in the X direction more than the superconducting film (1) 440, the superconducting film (1) 440 and the superconducting film (2) 441 do not form bridges to form a Josephson junction.

さらに超電導プリントコイルの製法について説明す
る。
Further, a method of manufacturing a superconducting printed coil will be described.

第30図は超電導プリントコイルの製造方法の他の一実
施例を示す。
FIG. 30 shows another embodiment of the method of manufacturing a superconducting printed coil.

回路パターンのネガに相当する溝部を形成したNb製の
基板561の該溝にTi(回路パターン)562をはめ込む。こ
のTiはめ込み済みのNb基板上にCu−Sn合金製金属板563
を重ね合わせて接合し、TiをはさんだNb基板とCu−Sn合
金板とのラミネートを作る。このラミネートに、Tiパタ
ーンに沿ってレーザビームを照射し、両基板のNbとSnの
拡散反応を行わせ、かつTiを拡散させてNb3Sn−Tiの超
電導回路564を得る。周囲のNb3Sn層(パターン外の層)
は化学的手段(エツチング等)や切削にて除去する。
A Ti (circuit pattern) 562 is fitted into the groove of the Nb substrate 561 having a groove corresponding to the negative of the circuit pattern. This metal plate 563 made of Cu-Sn alloy is placed on this Nb substrate
Are laminated and joined to form a laminate of an Nb substrate sandwiching Ti and a Cu-Sn alloy plate. The laminate is irradiated with a laser beam along the Ti pattern to cause a diffusion reaction between Nb and Sn on both substrates and to diffuse Ti to obtain an Nb 3 Sn—Ti superconducting circuit 564. Surrounding Nb 3 Sn layer (layer outside pattern)
Is removed by chemical means (such as etching) or cutting.

さらにY−Ba−Cu−O系コイルの製造例として、第31
図に示すような方法がある。まず、Y−Ba−Cu3元系合
金の鋳塊565を圧延して基板566を作る。この基板566上
に回路パターンを切欠いたポリイミド等の高分子材料遮
蔽シート567を張り付ける。このシート付き基板をNaOH
等のアルカリ水溶液に浸漬しつつ、水溶液に通電する
と、シートの切欠いてある部分(基板の露出部)に陽極
酸化による酸化物層567が形成される。次いでこの基板
を例えば800〜950℃で5〜100時間加熱処理する。この
処理により、酸化物層中の酸素と基板の各元が互いに拡
散して反応し、酸化物系超電導コイル568(Y1Ba2Cu3O
4-x)が得られる。不要の部位は化学的、或いは機械的
に削除すればよい。
Further, as an example of manufacturing a Y-Ba-Cu-O-based coil, the 31st
There is a method as shown in the figure. First, the ingot 565 of the Y-Ba-Cu ternary alloy is rolled to form the substrate 566. On this substrate 566, a polymer material shielding sheet 567 such as polyimide, in which a circuit pattern is cut, is attached. The substrate with this sheet is
When an electric current is applied to the aqueous solution while immersed in an alkaline aqueous solution such as that described above, an oxide layer 567 is formed by anodic oxidation in the notched portion of the sheet (exposed portion of the substrate). Next, this substrate is heat-treated at 800 to 950 ° C. for 5 to 100 hours. By this treatment, oxygen in the oxide layer and each element of the substrate diffuse and react with each other, and the oxide-based superconducting coil 568 (Y 1 Ba 2 Cu 3 O
4-x ) is obtained. Unnecessary portions may be deleted chemically or mechanically.

第19図に薄膜状プリントコイルの製造の一実施例を示
す。基板43上に超電導薄膜54を形成し、液体金属イオン
源57より集束イオンビーム58を薄膜上に照射しスパツタ
する。また、集束イオンビーム58をアインツエルレンズ
59で集束制御60し、かつイオンビーム走査制御61及び基
板43の位置決め制御62により、薄膜状プリントコイル46
を作製する。実施例はいろいろあるが例えばCa,Auを液
体金属イオン源としてガラス,石英,YSZ(イツトリア安
定ジルコニア)基板上の超電導材YBa2Cu3O7-δを加工す
ることができる。もちろん他材料にも適用できる。本発
明の実施例によれば、従来の超電導薄膜や線材の製造工
程を大きく増加させることなく、プリントコイルを製造
することができるという効果がある。
FIG. 19 shows an embodiment of the production of a thin-film print coil. A superconducting thin film 54 is formed on a substrate 43, and a focused ion beam 58 is irradiated onto the thin film from a liquid metal ion source 57 to perform sputtering. In addition, the focused ion beam 58
A focusing control 60 is performed at 59, and an ion beam scanning control 61 and a positioning control 62 of the substrate 43 are performed to control the thin film print coil 46.
Is prepared. Although there are various embodiments, for example, a superconducting material YBa 2 Cu 3 O 7- δ on a glass, quartz, YSZ (yttria-stable zirconia) substrate can be processed using Ca, Au as a liquid metal ion source. Of course, it can be applied to other materials. According to the embodiment of the present invention, there is an effect that a printed coil can be manufactured without greatly increasing the manufacturing process of the conventional superconducting thin film or wire.

前記薄膜状プリントコイルの製造例において、基板と
して用いた場合に薄膜が相分離を起こさない高透磁率材
料をプリントコイル製造用の基板とすれば、作製したプ
リントコイルを基板から削除せずにコアとして用いるこ
とができるという効果がある。また、一般の透磁率の低
い基板は薄いものを採用することにより、被測定体とプ
リントコイルとの距離を規定する部材として用いること
ができるという効果もある。
In the production example of the thin-film print coil, if a high-permeability material in which the thin film does not cause phase separation when used as the substrate is used as the substrate for manufacturing the print coil, the produced print coil may be removed from the substrate without removing the core. There is an effect that it can be used as. Further, by adopting a thin substrate as a general substrate having a low magnetic permeability, there is also an effect that the substrate can be used as a member for defining the distance between the measured object and the printed coil.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明によれば、超電導量子干渉計と磁束トランスか
ら成る磁気センサにおいて、磁束トランスの磁束伝達率
及び、磁束計としての感度と信号分解能を向上させるこ
とができるので、化学プラント及び原子力プラント等の
高温環境下で使用される含フエライト系ステンレス鋼の
劣化度を高精度に検知することができるという効果があ
る。
According to the present invention, in a magnetic sensor including a superconducting quantum interferometer and a magnetic flux transformer, the magnetic flux transmissibility of the magnetic flux transformer and the sensitivity and signal resolution as a magnetic flux meter can be improved. There is an effect that the degree of deterioration of ferrite-containing stainless steel used in a high-temperature environment can be detected with high accuracy.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図,第20図,第21図,第22図、第23図,第24図及び
第25図は夫々本発明の実施例に係る磁束計の縦断面図、
第2図,第3図,第4図は夫々本発明に用いるプリント
コイルの例を示す上視図、第5図は本発明の実施例に係
る磁束計の原理構成図、第6図は本発明の検出例を示す
フロー図、第7図は外来磁気雑音を抑制する磁束計の概
略断面図、第8図は従来の方法と本発明の方法による磁
束測定状態の相違を示す概略断面図、第9図は第21図の
磁気センサによる磁束測定の状態を示す概略断面図、第
10図は第24図の磁気センサによる磁束測定の状態を示す
概略断面図、第11図は含フエライト系ステンレス鋼の受
け入れ材の磁気ヒステリシスを示す特性図、第12図は含
フエライト系ステンレス鋼の劣化材を従来の方法で測定
した磁気ヒステリシスを示す特性図、第13図は劣化材を
本発明の方法で測定した磁気ヒステリシスを示す特性
図、第14図,第15図及び第19図は夫々本発明の薄膜状プ
リントコイルの製造方法の一実施例を示す装置の概略
図、第16図は薄板状プリントコイルの製造手順の一実施
例を示すフロー図、第17図,第18図は夫々本発明の薄膜
状プリントコイルの製造方法の一実施例を示すフロー
図、第26図は液体ヘリウム温度で作動する超電導体材料
を磁束トランス及びSQVIDに用いた場合の磁束計の概略
図、第27図は本発明の磁束計により原子力プラントの原
子炉炉壁の磁気特性を検出する場合の概略図、第28図は
本発明のプリントコイルの交差部の作製方法を示す図、
第29図は本発明のプリントコイルの交差部の概観図、第
30図,第31図は、夫々プリントコイルの作製法の1例を
示す説明図である。 1……超電導量子干渉計、2……測定試料、3……ピツ
クアツプコイル、4……プリントコイル、5……部材、
6……プリントコイル用コア(1)、7……プリントコ
イル用コア(2)、8……プリントコイル用コア
(3)、9……プリントコイル用コア(4)、10……下
部プリントコイル、11……上部プリントコイル、12……
プリントコイル(1)、13……プリントコイル(2)、
14……プリントコイル(3)、15……溝部(1)、16…
…溝部(2)、17……溝部(3)、18……溝部(4)、
19……溝部(5)、20……溝部(6)、21……超電導リ
ボン(1)、22……超電導リボン(2)、23……ピツク
アツプコイルP、24……リード線、25……コイルS、26
……超電導ループ、27……ジヨセフソン接合、28……rf
SQUID、28−1……磁気しやへい板、28−2……磁気し
やへい管、28−3……磁気しやへい材、29……含フエラ
イト系ステンレス鋼、30……フエライト相、31……α′
相、32……G相、33……磁力線、34……従来のピツクア
ツプコイル、35……磁力線(2)、36……起磁力、37…
…磁束密度、38……磁気ヒステリシスループ、39……最
大磁束密度、40……残留磁束密度、41……保持力、42…
…ヒステリシス面積、43……基板、44……型、45……フ
ラツクス、46……薄膜状プリントコイル、47……真空容
器、48……真空排気、49……ターゲツト、50……エキシ
マレーザ、51……レーザ光、52……四重極質量分析計、
53……ドクターブレード、54……薄板状コイル、53−1
……感光性樹脂、54−1……超電導薄膜、55……ポジパ
ターン、56……ネガパターン、57……液体金属イオン
源、58……集束イオンビーム、59……アインツエルレン
ズ、60……集束制御、61……イオンビーム走査制御、62
……位置決め制御、63……内側真空容器、64……多層断
熱材、65……真空用フレキシブル管、66……供給用フレ
キシブル管、67……戻り用フレキシブル管、68……外側
真空容器、69……炉壁、70……駆動シヤフト(1)、71
……駆動シヤフト(2)、72……ギヤボツクス、73……
X軸モータ、74……Y軸モータ、75……フレーム、76…
…吸盤、77…真空ポンプ、78……ケーブル、79……基
板、80……超電導膜(1)、81……超電導膜(2)、82
……マスク(1)、83……マスク(2)、84……絶縁
膜、85……Nb製の基板、86……Ti(回路パターン)、87
……Cu−Sn合金製金属板、88……Nb3Sn−Ti製の超電導
回路、89……鋳塊、90……基板、91……高分子材料製遮
蔽シート、92……酸化物層、93……酸化物系超電導体コ
イル。
1, 20, 21, 22, 23, 24 and 25 are longitudinal sectional views of a magnetometer according to an embodiment of the present invention, respectively.
2, 3, and 4 are top views showing examples of a printed coil used in the present invention, FIG. 5 is a diagram showing the principle configuration of a magnetometer according to an embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 7 is a flow chart showing a detection example of the present invention, FIG. 7 is a schematic sectional view of a magnetometer for suppressing external magnetic noise, FIG. 8 is a schematic sectional view showing a difference between a conventional method and a magnetic flux measurement state according to the method of the present invention, FIG. 9 is a schematic sectional view showing a state of magnetic flux measurement by the magnetic sensor of FIG. 21,
10 is a schematic sectional view showing the state of magnetic flux measurement by the magnetic sensor of FIG. 24, FIG. 11 is a characteristic diagram showing the magnetic hysteresis of the receiving material of ferrite-containing stainless steel, and FIG. FIG. 13 is a characteristic diagram showing the magnetic hysteresis of the deteriorated material measured by the conventional method, FIG. 13 is a characteristic diagram showing the magnetic hysteresis of the deteriorated material measured by the method of the present invention, FIG. 14, FIG. 15 and FIG. FIG. 16 is a schematic view of an apparatus showing one embodiment of a method of manufacturing a thin-film print coil according to the present invention. FIG. 16 is a flowchart showing one embodiment of a manufacturing procedure of a thin-plate print coil. FIG. 17 and FIG. FIG. 26 is a flow chart showing one embodiment of the method of manufacturing a thin film printed coil of the present invention, FIG. 26 is a schematic diagram of a magnetometer when a superconductor material operating at liquid helium temperature is used for a magnetic flux transformer and SQVID, FIG. The figure is based on the magnetometer of the present invention. Schematic diagram for detecting the magnetic characteristics of the reactor wall of the nuclear power plant, FIG. 28 is a diagram showing a method of manufacturing the intersection of the printed coil of the present invention,
FIG. 29 is a schematic view of the intersection of the printed coil of the present invention,
FIG. 30 and FIG. 31 are explanatory diagrams each showing an example of a method of manufacturing a printed coil. 1 ... superconducting quantum interferometer, 2 ... measurement sample, 3 ... pickup coil, 4 ... print coil, 5 ... member,
6 core for print coil (1), 7 core for print coil (2), 8 core for print coil (3), 9 core for print coil (4), 10 lower print coil , 11 …… Top printed coil, 12 ……
Print coil (1), 13 ... Print coil (2)
14 ... Print coil (3), 15 ... Groove (1), 16 ...
... groove (2), 17 ... groove (3), 18 ... groove (4),
19 ... groove (5), 20 ... groove (6), 21 ... superconducting ribbon (1), 22 ... superconducting ribbon (2), 23 ... pick-up coil P, 24 ... lead wire, 25 ... Coil S, 26
…… superconducting loop, 27 …… Josephson junction, 28 …… rf
SQUID, 28-1 ... magnetic shield plate, 28-2 ... magnetic shield tube, 28-3 ... magnetic shield material, 29 ... ferrite-containing stainless steel, 30 ... ferrite phase, 31 ... α '
Phase, 32: G phase, 33: Magnetic field line, 34: Conventional pickup coil, 35: Magnetic field line (2), 36: Magnetomotive force, 37 ...
... magnetic flux density, 38 ... magnetic hysteresis loop, 39 ... maximum magnetic flux density, 40 ... residual magnetic flux density, 41 ... coercive force, 42 ...
... hysteresis area, 43 ... substrate, 44 ... mold, 45 ... flux, 46 ... thin-film print coil, 47 ... vacuum vessel, 48 ... vacuum exhaust, 49 ... target, 50 ... excimer laser, 51 …… Laser light, 52 …… Quadrupole mass spectrometer,
53: Doctor blade, 54: Thin coil, 53-1
... photosensitive resin, 54-1 ... superconducting thin film, 55 ... positive pattern, 56 ... negative pattern, 57 ... liquid metal ion source, 58 ... focused ion beam, 59 ... Einzel lens, 60 ... ... Focusing control, 61 ... Ion beam scanning control, 62
…… Positioning control, 63 …… Inner vacuum vessel, 64 …… Multilayer insulation material, 65 …… Vacuum flexible pipe, 66 …… Supply flexible pipe, 67 …… Return flexible pipe, 68 …… Outer vacuum vessel, 69: Furnace wall, 70: Drive shaft (1), 71
…… Drive shaft (2), 72 …… Gear box, 73 ……
X-axis motor, 74 ... Y-axis motor, 75 ... frame, 76 ...
... Suction cup, 77 ... Vacuum pump, 78 ... Cable, 79 ... Substrate, 80 ... Superconducting film (1), 81 ... Superconducting film (2), 82
... Mask (1), 83 ... Mask (2), 84 ... Insulating film, 85 ... Nb substrate, 86 ... Ti (circuit pattern), 87
…… Cu-Sn alloy metal plate, 88… Nb 3 Sn-Ti superconducting circuit, 89 …… Ingot, 90 …… Substrate, 91 …… Polymer shielding sheet, 92 …… Oxide layer , 93 ... Oxide superconductor coil.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石川 雄一 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 大高 正広 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 小口 優子 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 (56)参考文献 特開 昭59−133474(JP,A) 特開 昭62−58179(JP,A) 特開 昭62−22057(JP,A) 特開 昭59−174749(JP,A) 特開 昭61−210942(JP,A) 特開 昭56−108973(JP,A) 特開 平1−124781(JP,A) 実開 昭61−161659(JP,U) 実開 昭63−25387(JP,U) 実開 昭62−182476(JP,U) 実開 昭60−168078(JP,U) 実開 昭62−182475(JP,U) 実公 昭57−56218(JP,Y2) 実公 昭63−1251(JP,Y2) 計測と制御Vol.26 No.11 P P.27−30 電子情報通信学会創立70周 年記念総合全国大会S’6−1 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Yuichi Ishikawa 502 Kandate-cho, Tsuchiura-shi, Ibaraki Pref. Machinery Research Laboratory, Hitachi, Ltd. In the laboratory (72) Inventor Yuko Oguchi 502 Kandate-cho, Tsuchiura-city, Ibaraki Pref. Hitachi Machinery, Ltd. (56) References JP-A-59-133474 (JP, A) JP-A-62-58179 (JP, A JP-A-62-22057 (JP, A) JP-A-59-177474 (JP, A) JP-A-61-210942 (JP, A) JP-A-56-108973 (JP, A) 124781 (JP, A) Fully open 1986-6-1659 (JP, U) Fully open 63-2,587 (JP, U) Fully open, 62-182476 (JP, U) Fully open, 60-168078 (JP, U) 62-182475 (JP, U) Public Akira 57-56218 (JP, Y2) real public Akira 63-1251 (JP, Y2) measurement and control Vol. 26 No. 11 PP. 27-30 IEICE 70th Anniversary Commemorative National Convention S'6-1

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】金属材料の脆化程度を検知するものであっ
て、該金属材料を被測定物として、これに磁場を印加す
る励磁コイルと、この磁場印加により、該被測定物から
得られる磁気特性の変化を検出する超電導量子干渉素子
と、前記被測定物に面するようにプローブコイル若しく
はピックアップコイルを配置してなる超電導閉回路とを
備え、前記超電導量子干渉素子は前記超電導閉回路から
発生する磁束の届く範囲内に配置してかつ前記超電導閉
回路と磁気的に結合させ、前記プローブコイル若しくは
ピックアップコイルには超電導材製のプリントコイルを
適用し、前記超電導閉回路は該プリントコイルと前記磁
気的結合用のコイルとをリード線で結んで全体として超
電導材製の閉回路をなし、該リード線を磁気遮蔽管で覆
い、かつ前記超電導材閉回路の中で前記超電導量子干渉
素子に磁束を伝えるコイルと該超電導量子干渉素子とを
磁気遮蔽板で被覆し、更に前記プリントコイル側を除く
全体を磁気遮蔽板で被覆してなることを特徴とする磁束
計。
An object for detecting the degree of embrittlement of a metal material, wherein the metal material is used as an object to be measured, and an excitation coil for applying a magnetic field to the object is obtained. A superconducting quantum interference device for detecting a change in magnetic characteristics, and a superconducting closed circuit in which a probe coil or a pickup coil is arranged so as to face the device under test, wherein the superconducting quantum interference device is provided from the superconducting closed circuit. The printed coil made of a superconducting material is applied to the probe coil or the pickup coil, and the superconducting closed circuit is disposed within the reach of the generated magnetic flux and magnetically coupled to the superconducting closed circuit. The coil for magnetic coupling is connected with a lead wire to form a closed circuit made of a superconducting material as a whole, the lead wire is covered with a magnetic shielding tube, and the A coil for transmitting magnetic flux to the superconducting quantum interference device and the superconducting quantum interference device are covered with a magnetic shielding plate in a material closed circuit, and the whole except for the print coil side is further covered with a magnetic shielding plate. Features magnetic flux meter.
【請求項2】請求項1において、前記プリントコイルを
凹部を有する板状のコアの該凹部にはめこみ、かつ該コ
アは軟磁性材料で形成して磁束漏洩を制御するものであ
ることを特徴とする磁束計。
2. The device according to claim 1, wherein said print coil is fitted into said concave portion of a plate-shaped core having a concave portion, and said core is formed of a soft magnetic material to control magnetic flux leakage. Magnetic flux meter.
【請求項3】請求項1又は2において、前記プリントコ
イルと前記被測定物との距離を規定する部材を具備する
ことを特徴とする磁束計。
3. The magnetometer according to claim 1, further comprising a member for defining a distance between the printed coil and the object to be measured.
【請求項4】被測定物たる金属材料に磁場を印加すると
共に該被測定物固有の磁気特性の変化を監視し、この磁
気特性の変化から前記被測定物の劣化の程度を知る劣化
検出方法において、前記磁気特性の変化を請求項1乃至
3のいずれかの磁束計を用いて計測することを特徴とす
る金属材料の劣化検出方法。
4. A deterioration detection method for applying a magnetic field to a metal material as an object to be measured and monitoring a change in magnetic characteristics specific to the object to be measured, and detecting a degree of deterioration of the object to be measured from the change in the magnetic characteristics. 4. A method for detecting deterioration of a metal material according to claim 1, wherein the change in the magnetic property is measured using the magnetometer according to claim 1.
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