JP2833506B2 - 磁気検出装置 - Google Patents

磁気検出装置

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JP2833506B2
JP2833506B2 JP3392995A JP3392995A JP2833506B2 JP 2833506 B2 JP2833506 B2 JP 2833506B2 JP 3392995 A JP3392995 A JP 3392995A JP 3392995 A JP3392995 A JP 3392995A JP 2833506 B2 JP2833506 B2 JP 2833506B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、複数のSQUIDを用
いて被測定磁界を複数点において検出する、いわゆるマ
ルチチャンネルの磁気検出装置に関し、例えば生体磁気
計測等の微弱磁気を高精度の計測する分野に適した磁気
検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】生体磁気計測における脳磁界の測定等に
おいては、脳からの微弱磁界を複数点において検出する
必要があり、このような場合、通常は複数のSQUID
を用いたマルチチャンネル型の磁気検出装置が用いられ
る。
【0003】ところで、このような計測にあっては、測
定すべき磁界のほかに外部の磁気雑音源からの磁界の影
響を除去する必要がある。その対策として、従来のこの
種の装置では、各SQUIDの検出部であるピックアッ
プコイルとして、より高次の微分型グラジオメータを用
いるか、あるいは、実際の測定に供する複数のSQUI
Dのほかに、参照用のSQUIDを1つ以上設けて磁気
雑音成分を測定し、その測定結果を実際の測定に供され
ている各SQUIDの出力から減算する等によって、磁
気雑音成分を除去している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】以上のような従来の磁
気雑音除去対策のうち、前者の高次の微分型グラジオメ
ータを用いる方法は、装置がより複雑化するという欠点
がある。また、後者の参照用のSQUIDを別途設ける
方法は、参照用の装置が余分に必要となるばかりでな
く、磁気雑音源が測定すべき磁界の近くに存在する場合
には、測定用のSQUIDの検出部のある空間と、参照
用のSQUIDの検出部のある空間とで、雑音源からの
影響が大きく異なり、外来磁気雑音の除去が不完全とな
る場合があった。
【0005】本発明はこのような実情に鑑みてなされた
もので、特に高次の微分型グラジオメータを用いること
なく、かつ、参照用のSQUIDを設けることなく、比
較的磁気雑音源の位置が被測定空間に近くても、確実に
その影響を除去することのできる磁気検出装置の提供を
目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の磁気検出装置は、測定用の各SQUIDの
検出部12(1)・・・12(n) を、それぞれの位置および検
出軸の方向を既知の状態で配置するとともに、その各S
QUIDのうち、少なくとも3つのSQUIDによる検
出信号から、その検出磁気のベクトル成分を算出する演
算手段14bと、その演算結果を用いて、各SQUID
の個々の検出部12(1)・・・12(n) の位置および方向に
対応する磁気のベクトル成分を算出して、その算出結果
を各SQUIDの個々の検出信号から減算して磁気雑音
成分を除去する補正演算手段14cを備えたことによっ
て特徴づけられる。
【0007】
【作用】測定用の各SQUIDの検出部12(1)・・・12
(n) により検出される磁気は、被測定磁気源からの磁気
と、磁気雑音源からの磁気の双方が含まれるが、磁気雑
音源は被測定磁気源との比較においては各検出部12
(1)・・・12(n) よりも遠方にあるが故に、これらの各検
出部12(1)・・・12(n) は、磁気雑音源からのほぼ等し
い磁界を受けていると考えることができる。
【0008】そこで、位置と方向が既知の少なくとも3
つの検出部からの検出信号を用いてその検出磁気のベク
トル成分を演算すると、その演算結果は、その演算に供
した3つ以上の検出部が置かれている空間に存在する平
均的な磁気の大きさと方向をを表すデータとなる。この
データから、個々の検出部12(1)・・・12(n) の位置と
方向に対応する磁気のベクトル成分を算出して、その算
出結果を各SQUIDによる検出結果から減算すること
により、磁気雑音成分の影響が除去されて、被測定磁界
による寄与分のみを抽出できる。
【0009】
【実施例】図1は本発明実施例の構成を示す模式図で、
nチャンネルの1次微分磁束計に本発明を適用した例を
示している。
【0010】複数の磁気測定チャンネルはそれぞれ、S
QUID素子10とその駆動回路11、およびピックア
ップコイル12によって構成されている。各SQUID
素子10(1)・・・10(n) は、SQUIDリングのほかに
これと磁気的に結合されたインプットコイル、および駆
動回路11(1)・・・11(n) に接続されたフィードバック
コイル等を備えている。
【0011】各ピックアップコイル12(1)・・・12(n)
は、例えば1次微分型のグラジオメータであって、各S
QUID素子10(1)・・・10(n) 内のインプットコイル
とともに超伝導閉ループを形成しており、入力磁界をそ
れぞれに対応するSQUID素子10(1)・・・10(n) 内
のSQUIDリングに伝達する。これらの各ピックアッ
プコイル12(1)・・・12(n) は、被測定物W(被測定磁
気源)に近接して配置されており、その各位置とコイル
軸(検出軸)の方向はそれぞれ既知である。
【0012】駆動回路11(1)・・・11(n) は磁束ロック
回路と称される公知の回路で、例えばAF発振器からの
交流電流を、フィードバックコイルに流してSQUID
リングに交流磁束を印加し、その状態でのSQUIDリ
ングの出力を増幅してAF発振器からの基準信号と比べ
て位相検波し、さらにこれを積分型増幅器およびフィー
ドバックコイルを介してSQUIDリングにフィードバ
ックするという構成をとり、対応するピックアップコイ
ル12(1)・・・12(n) への入力磁気の大きさに対応した
電気信号を出力することができる。この各駆動回路11
(1)・・・11(n)からの出力信号は、それぞれA−D変換
器13(1)・・・13(n) によってデジタル化された後、コ
ンピュータ14に採り込まれる。
【0013】コンピュータ14は、この図1においてそ
の機能を模式的にブロック図化して表すように、各SQ
UIDからの磁気検出データD1 ・・Dn を記憶するメモ
リ14aと、そのメモリ14aの内容を用いた後述する
演算によって、測定空間における磁気ベクトルDmx′,
my′,Dmz′を算出する演算部14bと、その演算結
果から、個々のピックアップコイル12(1)・・・12(n)
の位置と方向に対応した仮想出力データD1 ′・・Dn
を算出し、その各値を個々の実際の磁気検出データD1
・・Dn から減算して、雑音成分を除去する補正演算部1
4cを備えている。
【0014】図2はコンピュータ14によるデータ処理
の内容の概略を示すフローチャートで、以下、この図を
参照しつつ、本発明実施例の作用を述べる。まず、各A
−D変換器13(1)・・・13(n) によりデジタル化された
1〜nチャンネルの各SQUIDによる磁気検出データ
1 ・・Dn を採取し、RAM等からなるメモリ14aに
格納する。次に、そのメモリ14a内のデータから、1
〜nの各チャンネルについて、その各ピックアップコイ
ル12(1)・・・12(n) の配設位置付近での磁気ベクトル
算出する。すなわち、例えば第mチャンネルのSQUI
Dによる磁気検出データをDm とし、その第mチャンネ
ルのピックアップコイル12(m) の近傍にピックアップ
コイルを持つチャンネルをm+1,m+2,m+3・・と
したとき、その少なくとも3つのチャンネルのSQUI
Dによる磁気検出データDm+1,m+2,m+3 ・・から、第
mチャンネルのピックアップコイル12(m) の配設位置
近傍に存在する磁気の近似的なベクトル成分Dmx′,D
my′,およびDmzを算出することができる。このベクト
ル成分Dmx, my, mz′は、上記したm+1,m
+2,m+3・・のチャンネルのピックアップコイルが置
かれている空間に存在する平均的な磁気の大きさと方向
を表すデータとなる。
【0015】次に、そのベクトル成分Dmx, my,
mz′から、第mチャンネルのピックアップコイル12
(m) の位置と方向への磁気成分Dm ′を算出する。そし
て、このDm ′の値を、第mチャンネルのSQUIDに
よる実際の検出データDm から減算する。この減算後の
値dm は、その第mチャンネルのピックアップコイル
(m) によって拾われた実際の磁気のデータと、そのピッ
クアップコイル12(m)の近傍空間に平均的に存在する
磁気を、同じ位置並びに方向で仮想的に検出した検出デ
ータとの差分であり、これは、外来磁気雑音の寄与がよ
り小さい、より高次の微分型グラジオメータをソフトウ
エア的に実現したことと等価となる。
【0016】以上の処理を、第1チャンネルから第nチ
ャンネルの全てのデータに対して施す。つまり各チャン
ネルの実測データD1 〜Dn から、上記のようにして算
出したそれぞれの仮想的な検出データD1 ′〜Dn ′を
減算した値d1 〜dn を求め、その各値を磁気検出デー
タとして順次記憶する。
【0017】なお、注目するチャンネルの近傍空間にお
ける磁気のベクトル成分Dmx, my, mz′を求め
るためには、注目チャンネルmを除く少なくとも3つの
チャンネルの出力が必要であり、また、4チャンネル以
上の出力からこのベクトルを求める場合は、そのうち1
チャンネルは注目するチャンネルm自体の出力であって
もよい。
【0018】また、以上の実施例では、各SQUIDの
検出部(ピックアップコイル)として1次微分型のグラ
ジオメータを用いたが、ピックアップコイルはより高次
の微分型グラジオメータを採用してもよいし、マグネト
メータであってもよく、更には、ピックアップコイルを
用いずにSQUIDリング自体で直接磁気を拾うように
してもよい。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
複数のSQUIDの検出部を、それぞれの位置並びに方
向を既知の状態で配置するとともに、その各SQUID
により検出された磁気信号から、その測定空間の平均的
な磁気のベクトル成分を演算するとともに、そのベクト
ル成分を用いて、個々のSQUIDの検出部の検出部の
位置と方向に対応した成分を算出し、その算出結果を実
際の個々のSQUIDによる検出結果から減算して外来
磁気雑音を補正するように構成したので、従来のように
複雑なより高次の微分型グラジオメータを用いる必要が
なく、また、専用の参照用のSQUIDを設ける必要が
なくなり、装置構成が簡単化される。しかも、補正すべ
き磁気雑音は実質的に被測定空間内において平均的に測
定されるため、磁気雑音源が被測定空間にある程度近接
していても、従来の参照用SQUIDを設ける場合に比
して、その磁気雑音をより高精度のもとに除去すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明実施例の構成を示す模式図
【図2】そのコンピュータ14によるデータ処理の内容
の概略を示すフローチャート
【符号の説明】
10(1)・・・10(n) SQUID素子 11(1)・・・11(n) 駆動回路 12(1)・・・12(n) ピックアップコイル 13(1)・・・13(n) A−D変換器 14 コンピュータ 14a メモリ 14b 演算部 14c 補正演算部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01R 33/02 G01N 27/72 G01R 33/035 H01L 39/22

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数のSQUIDを用いて被測定磁界を
    複数点で検出するマルチチャンネルの磁気検出装置にお
    いて、上記各SQUIDの検出部が、それぞれの位置お
    よび検出軸の方向を既知の状態で配置されているととも
    に、その各SQUIDのうち、少なくとも3つのSQU
    IDによる検出信号から、その検出磁気のベクトル成分
    を算出する演算手段と、その演算結果を用いて、上記各
    SQUIDの個々の検出部の位置および方向に対応する
    磁気のベクトル成分を算出して、その算出結果を各SQ
    UIDの個々の検出信号から減算して磁気雑音成分を除
    去する補正演算手段を備えたことを特徴とする磁気検出
    装置。
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JP2017191039A (ja) * 2016-04-14 2017-10-19 セイコーエプソン株式会社 磁場計測装置及び磁場計測装置の校正方法

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