JP3742998B2

JP3742998B2 - 磁性体濃度の検出方法及び装置

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Publication number: JP3742998B2
Application number: JP09173697A
Authority: JP
Inventors: 竜起永石; 秀夫糸▲崎▼
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1997-03-26
Filing date: 1997-03-26
Publication date: 2006-02-08
Anticipated expiration: 2017-03-26
Also published as: US6084399A; JPH10268013A; EP0867716A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁性体密度の評価技術、より詳細には、物質中に微量に含有される磁性体成分の濃度計測において、超電導量子干渉素子（ＳＱＵＩＤ：Ｓuperconducting Ｑｕantum Ｉnterference Ｄevice ）を用いる磁性体濃度計測方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、セラミックスの成形加工プロセスにおいては、概略的には、図１に示されるような工程が採用される。入荷されたセラミック用原料粉は、種々の厳重な粉体チェックを受けた後、分散工程Ａにて、水或いはアルコール液に分散させてスラリーとされる。このスラリーは、次の攪拌・細粒化工程Ｂで、例えばプロペラ状の攪拌刃を備えた攪拌装置によって、攪拌され且つ粉体粒子が更に微細にされる。その後、乾燥工程Ｃにおいて、「スプレードライ」と呼ばれる方法で水或いはアルコールが蒸発させられて、完粉が得られる。そして、この完粉は、成形工程Ｄ、仮焼結工程Ｅ及び本焼結工程Ｆを経て、所望のセラミック成形品となる。
【０００３】
このようなプロセスにおいて原料となるセラミック用原料粉は、それ自体に不純物成分として鉄やニッケル等の磁性体元素が含有されている。つまり、このような原料物質は、原料粉の製造過程において、原料粉体を構成する成分に既に鉄等の固溶した磁性体元素が不純物成分として取り込まれていることが多い。例えば、窒化ケイ素の粉体を購入したときには純度分析表等が添付されることがあるが、鉄等の磁性体元素は、この分析表の中に記載される不純物成分の一つとして挙げられているほどである。
【０００４】
このように原料物質自体に不純物の一つとして含有される鉄等の磁性体元素成分は、ミクロレベルで観察すると、例えば、窒化ケイ素粉体を構成する結晶粒界内に存在したり、或いは、この結晶粒そのものに含有され、その含有量は、例えばｐｐｍオーダであって極く微量ではあるが、製品の品質管理のために正確に認知しておく必要がある。従って、原料物質自体に不純物の一つとして含有される鉄等の磁性体元素成分は、プロセスの実施段階で、でき得る限り早い時期、例えば、分散工程Ａの前に、実際に磁性体濃度を高精度に計測・評価し、鉄等の磁性体元素成分の含有量を確認し正しく把握する必要がある。
【０００５】
このようなプロセスと同様に、例えば、アルミニウム等の金属材料粉末の処理プロセスにおいても、アルミニウム等の金属材料粉末には、鉄等の磁性体元素が微量ではあるが不所望な不純物成分として含まれることがあり、この場合にも、原料粉の段階で、実際に磁性体濃度の計測・評価を行い、鉄等の磁性体元素の含有量を確認し不純物成分として精確に把握しておく必要がある。
【０００６】
従来、このような非磁性物質内に不純物として微量に含まれる鉄等磁性体元素成分の濃度（密度）を評価するには、被測定物質を一旦抽出した後、例えば、誘導結合プラズマ原子分光分析法（Inductively Coupled Plasma-atomic Emission Spectroscopy ）や分解濃度滴定法等により、専ら、化学的な手法を用いて磁性体濃度を測定している。例えば、プラズマ分光を用いたＩＣＰ法を用いた場合では、被測定物質を溶液に溶かした後濃度計測を行っている。
【０００７】
このような破壊的な検査方法では、被測定物質の一部を抜き取って所定の操作を行った後検査する必要があるので、検査には最低でも数時間かかり、また、濃度検出を連続的に行うことができない。
【０００８】
これに対して、磁性体原料が相当量混在する液状物質については、非破壊的な検査手法を適用して磁性体原料に関係する物理量を計測することが既に知られており、例えば、特開平６−２０４０６８号公報には、磁性体原料である酸化物磁性粉末スラリーの水分率をオンラインで短時間かつ容易に測定することができる水分測定装置が記載されている。
【０００９】
また、鉄粒子乃至鉄粉のような独立した鉄成分に関係する物理量の計測に関しては、例えば、特開平７−５１３７号公報に、循環流体媒体中の鉄粒子を磁気吸引力で捕獲し測定する装置が記載され、特開平７−２６０９１２号公報にも、永久磁石と２つのサンプルホルダーを使用して飽和磁束密度を測定する技術が記載されている。
【００１０】
しかしながら、このような磁性体原料や鉄粉等のもつ磁気的性質を利用する従来の測定技術は、磁性体原料や鉄粉等自体が有する相当量の磁力に基づいており、また、検出手段として、主としてコイルのインダクタンス変化或いはホール素子等の検出素子が使用されており、個々の磁性体粒子に対してパルス状に過敏に応答して目的とする計測が行われなくなってしまう事態としないためには、検出感度を比較的低く抑えておく必要がある。従って、前述したように原料物質内に不純物として極く微量にしかも平均化して含まれる鉄等の磁性体元素成分の濃度を計測するには、このような測定技術を適用することは到底できない。それ故、原料物質に極く微量に含まれる磁性体を精度よく評価するには、やはり、前述したような化学的な手法に頼らざるを得なかった。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の主たる目的は、物質に微小に含まれる鉄等の磁性体元素成分の密度を評価するために、磁気センサとして超電導量子干渉素子（ＳＱＵＩＤ）を用い、この磁気センサを検査される物質とは非接触状態とした状態で、しかも、被検査物質に微量に含有される磁性体の密度を比較的高い精度をもって非破壊的に計測することができる磁性体密度計測方法及び装置を提供することにある。
【００１２】
本発明は、また、連続的な計測を行うことができ、生産ライン等におけるモニタとして活用することができる磁性体密度計測方法及び装置を提供することを目的とする。
【００１３】
本発明は、さらに、実時間での分析を可能とし、測定時間を大幅に短縮することができる磁性体密度計測方法及び装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【問題を解決するための手段】
上述した課題は、本発明に従い、被検査物質中の濃度（密度）測定されるべき磁性体を所定の磁場のもとで磁化し、地磁気などの外部磁気ノイズの影響を排除して、磁化された磁性体の密度に応じて発生する磁場の強さのみを、高感度の磁気センサを用いて計測することができるように構成することによって達成される。この磁気センサには超電導量子干渉素子（ＳＱＵＩＤ）が用いられ、磁性体密度と磁気センサ出力との相関関係をあらかじめ計測して換算値を設定しておくことにより、被測定物に触れること無しに瞬時に磁性体密度を検出することができる。
【００１５】
本発明は、種々の物質に微量に含まれる鉄等の磁性体元素成分の濃度評価に適用することができ、連続的な計測に適合させるために被検査物質を微粉末状或いは液状化し流動可能な状態にして実施することができる。
【００１６】
例えば、図１のプロセスでは、原料粉或いはその細粒化粉を水やアルコール液等の液体に含ませた状態で実施され、分散工程Ａや攪拌・細粒化工程Ｂの前又は後に適用して連続工程の一つとして工程間に介挿することができる。しかしながら、攪拌・細粒化工程Ｂにおいて、例えば攪拌刃などの作動体から磨耗した鉄分等が混入されたりおそれがあるので、原料粉中の磁性体元素成分の正確な濃度を計測するためには、分散工程Ａの前後というような、なるべく早い工程で実施する方がよい。本発明を分散工程Ａの前段で実施する場合には、濃度測定に適した所定の分散状態とした上で元原料粉中の濃度を正確に測定することができる。分散工程Ａの前段で実施すると、連続工程の一つとして工程Ａ−Ｂ間にそのまま介挿することができるので好適である。なお、攪拌・細粒化工程Ｂにおいて攪拌刃などから混入された磨耗した鉄分等は、他の適当な方法によって検出することができる。
【００１７】
また、前述したアルミニウム等の金属材料粉末に不純物として微量に含まれる鉄等の磁性体元素成分の濃度評価にも、もちろん、適用することができる。
【００１８】
本発明では、また、被検査物質を一旦取り出すことなく実プロセス中に、例えば、上記工程Ａ−Ｂ間或いはＢ−Ｃ間に、組み込んだ形態で実施することができるので、連続的な計測を行うことができ、生産ライン等におけるモニタとして活用することができる。
【００１９】
図２には、代表的な各種磁気センサの感度が概略的に示されている。図２からも理解されるように、前述の従来技術で使用される磁気センサは、例えば、ホール素子に代表され、磁性体原料や鉄粉等自体が有する相当量の磁力に基づく比較的大きい磁気を計測しようとしている。これに対して、本発明では、物質に微量に含まれる鉄等の磁性体元素成分を測定するのに、地磁気に比べてさえ十分に小さい磁気を検出することができる高感度の超電導量子干渉素子（ＳＱＵＩＤ）が利用される。
【００２０】
従って、本発明によれば、前記したような種々のプロセスにおいて、物質に含まれる微量に含まれる鉄等の磁性体元素成分の濃度を、外部磁気ノイズの影響を排除した状態で良好に計測することができ、且つ、実時間での分析が可能となり測定時間を大幅に短縮することができる。。
【００２１】
本発明によると、物質に含有される磁性体元素成分の濃度を計測するのに、物質を非磁性体からなる管路内に通流させ、磁場印加手段によって、管路の外部から磁場を印加して物質に含有される磁性体成分を磁化し、超電導量子干渉素子を有する磁気センサ及び信号処理回路によって、管路の下流側における磁化された磁性体からの磁場の強さのみが実質的に検出される。好ましくは、超電導量子干渉素子として所謂「高温超電導ＳＱＵＩＤ」が使用され、これによって、実施のための装備を小型化することができる。
【００２２】
本発明による一つの方法及び装置においては、磁気センサ及びその近傍の管路を包囲する磁気シールドが設けられ、これによって、外部磁気ノイズが実質的に遮断されるので、磁化された磁性体からの磁場の強さのみを検出することができる。
【００２３】
本発明による他の方法及び装置においては、磁気センサ内に、管路のより近傍に第１の超電導量子干渉素子が配置され、管路のより遠方に第２の超電導量子干渉素子が配置され、電子計測回路の差動回路によって、これらの超電導量子干渉素子の出力が差分される。これによって、外部磁気ノイズが実質的に除去された検出信号を得ることができるので、磁化された磁性体からの磁場の強さのみを検出することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
図３には、本発明の第一の実施例による方法を実施するための装置が示されている。本発明においては、検査されるべき物質１が液状乃至微粉末状の流動可能な状態とされて非磁性体管路２を通流することができるようになっており、例えば、図１のプロセスの攪拌・細粒化工程Ｂを経た後、この管路５に導くようにすることができる。この非磁性体製の管路２は、例えば、内径３ミリ、外径５ミリの太さを有するビニール製のチューブであり、先ず、磁場印加手段３の間を通る。
【００２５】
磁場印加手段３は、例えば、永久磁石で構成され、被検査物質１中に含有される磁性体元素成分を、所定の強さの磁場で磁化させることができるようになっており、望ましくは、被検査物質１中に含有される磁性体の飽和磁界以上の磁場の強さで磁化させる。磁場印加手段３として、この例では永久磁石が使用されているが、電磁石を使用することもできる。
【００２６】
磁場印加手段３の直ぐ下流には、磁気シールド４で覆われたデュワ（Dewar）７が設けられており、このデュワ７は、例えば、液体窒素のような冷却媒体が内部に充填されており、底面には磁気センサ８が設置されている。非磁性体管路２は、磁気シールド４の一部に開けられた２つの貫通孔５，６を挿通し、この磁気シールド４内で磁気センサ８の直下を通っており、被検査物質１が磁気センサ８の極く近傍を通過することができるように構成されている。
【００２７】
本発明においては、磁気センサ８として、超電導量子干渉素子（ＳＱＵＩＤ）が用いられ、好ましくは、「高温超電導体」と呼ばれる酸化物系の超電導量子干渉素子が用いられる。酸化物系の高温超電導体を用いると、安価で取扱いが簡単な液体窒素温度（−１９６℃，７７Ｋ）で動作することができるので、高価で取扱いが難しかい液体ヘリウム（−２６９℃）を使用する金属系超電導量子干渉素子を使用するシステムに比べて取扱いが大幅に簡単になる。
【００２８】
なお、このような酸化物系の超電導量子干渉素子は、例えば、レーザ蒸着法によってＳr Ｔi Ｏ₃製の基板上にＹＢa₂Ｃu₃Ｏ_7-x或いはＨo Ｂa₂Ｃu₃Ｏ_7-x薄膜等で形成され、その心臓部となる超電導接合は、例えば、基板の表面に 0.2ミクロンの段差を設けその上に超電導膜を成長させて形成される。そして、このような超電導量子干渉素子の性能は、例えば、地磁気の五千万分の一程度という高い分解能をもっており、きわめて微弱な磁場を極めて高感度に計測することができる。
【００２９】
ＳＱＵＩＤ磁気センサ８は、前述のように、液体窒素のような冷却媒体が充填されたデュワ７の底面に設置されており、非磁性体管路２内を通流する被検査物質１が、ＳＱＵＩＤ磁気センサ８のできるだけ近傍、例えば、超電導量子干渉素子から約１０ｍｍのところを通過することができるようになっている。
【００３０】
【第一の実施例】
本発明の一実施例においては、また、ＳＱＵＩＤ磁気センサ８に対する地磁気やその他の環境磁気ノイズ（以下、「外部磁気ノイズ」ということがある。）Ｍｏを低減するために、デュワ７及びその近傍の管路５は、例えば、パーマロイ材で作られた磁気シールド４で包囲されている。磁気シールド４は、貫通孔５，６の箇所で、シールド外部の管路２をも覆うように、筒状に外部に所定長だけ延長する構造を採用することができる。この構造を採用することによって、外部磁気ノイズＭｏの侵入をより効果的に低減することができる。
【００３１】
ＳＱＵＩＤ磁気センサ８は信号ケーブル９を介して電子計測回路１０と信号授受を行う。この電子計測回路１０は、例えば、ＳＱＵＩＤ磁気センサ８と共に「ＦＬＬ（Flux Locked Loop）方式」と略称される磁束ロック方式のセンサ回路を形成し、ＳＱＵＩＤ磁気センサ８の出力は、その磁束帰還回路から電圧として得られ、例えば、ペンレコーダのような記録器乃至他の適当な表示器である計測結果出力手段１１に与えられるようになっている。
【００３２】
このように構成された本発明の一実施例の原理的な動作を説明する。この例では、被検査物質１として窒化ケイ素（Ｓｉ₃Ｎ₄）粉体溶液が用いられ、この溶液は、例えば、磁性体元素成分である鉄を数〜数百ｐｐｍ含む窒化ケイ素粉体のアルコール溶液（濃度３０〜５０％）であり、その粘度は１００〜１０００ＣＰＳ（centipoise：センチポアズ。「ｃＰ」とも表記する。）である。このような被検査物質１が非磁性体管路２内に圧力をかけて導入される。
【００３３】
導入された被検査物質１は、先ず、計測直前に、永久磁石で構成された磁場印加手段３により、例えば、 0.1テスラ〔Ｔ〕程度の磁場が与えられ、これによって、被検査物質１中に含有される磁性体元素成分が飽和磁界以上の磁場で磁化される。
【００３４】
被検査物質１は、含有される磁性体成分がこのようにして所定の強さの磁場で磁化された後、続いて磁気シールド４内に入り、ＳＱＵＩＤ磁気センサ８から約１０ｍｍのセンサ近傍を通過する。この通過によるＳＱＵＩＤ磁気センサ８の超電導量子干渉素子の出力は、電子計測回路１０により検出され、その磁束帰還回路から、被検査物質１に含有される磁性体成分の磁化に応答する電圧Ｖｏとして得られる。そして、得られた出力電圧Ｖｏは、例えば、ペンレコーダのような計測結果出力手段１１に与えられ、出力電圧Ｖｏ或いはこれに対応する磁性体濃度Ｃｆが計測結果として表示される。
【００３５】
図４には、被検査物質１を液状化して鉄（磁性体）成分含有濃度が１０ｐｐｍで粘度が５００ＣＰＳの窒化ケイ素粉体アルコール溶液（濃度４０％）とした場合に、電子計測回路１０により得られる出力電圧Ｖｏについての時間ｔに関する特性図が示されている。この図に示されるように、出力電圧Ｖｏは、被検査物質１が磁気センサ８内の超電導量子干渉素子近傍を通過し始めると上昇を開始し、被検査物質１の通過中はほぼ一定の電圧となる。そして、被検査物質１の通過が終了すると、出力電圧Ｖｏは当初の電圧に戻る。
【００３６】
図５には、被検査物質１として鉄（磁性体）成分の含有量が異なる種々の窒化ケイ素粉体アルコール溶液を用い、これらの溶液について出力電圧Ｖｏと鉄含有濃度Ｃｆとの相関関係が示されている。この図に示されるように、超電導量子干渉素子の出力電圧Ｖｏは、被検査物質１に含有される磁性体成分との間に、１次の相関関係を有していることが分かる。
【００３７】
従って、このような１次の相関関係を用いることによって、鉄などの磁性体成分の含有濃度が未知の溶液について、その磁性体含有量を簡単に知ることができる。また、前述したように、ＳＱＵＩＤ磁気センサ８デュワ７及び及びその近傍の管路５は磁気シールド４で包囲されているので、地磁気やその他の環境磁気ノイズＭｏが磁性体成分の磁化に対して無視し得る程度に低減されるために、微量の磁性体元素成分を極めて高精度に検出することができる。
【００３８】
実際に、被検査物質１として１０種の異なる試料溶液を用意し、これらの試料溶液について、先ず、このような本発明によるＳＱＵＩＤ磁気センサ方式で、磁性体濃度測定を行い、その後、同一試料溶液を化学的な濃度滴定による精確な測定を行った。そして、これらの測定結果を比較すると、本発明による測定誤差は±５％程度であったが、これは、実用上支障のない程度に高い精度ということができる。
【００３９】
本発明による方法及び装置を実施するには、上述したように、磁性体濃度Ｃｆが予め精確に測定された種々の基準試料溶液について、ＳＱＵＩＤ磁気センサの出力電圧Ｖｏを測定することにより、センサ出力電圧Ｖｏと磁性体濃度Ｃｆとの関係を示す換算テーブル或いは換算式を作成し、この換算テーブル或いは換算式を計測結果出力手段１１に用意しておく等のよく知られた手法を適用することができる。この場合、計測結果出力手段１１は、磁性体濃度が未知であった被検査物質６について、電子計測回路１０からＳＱＵＩＤ磁気センサの出力電圧Ｖｏを受けると、この換算テーブル或いは換算式を用いてこの出力電圧Ｖｏに対応する磁性体濃度Ｃｆを測定結果としてグラフや数値の形式で瞬時に出力する。そして、これによって、未知の被検査物質６の磁性体濃度Ｃｆの測定結果を直ちに視認することができる。
【００４０】
【第二の実施例】
本発明の第二の実施例では、第一の実施例で使用される磁気シールド４が不要とされ、その代わりに、ＳＱＵＩＤ磁気センサ８に２個の超電導量子干渉素子を用いた構成を採用することによって、第一の実施例と同様に精度のよい結果が得られるようにしている。図６には、本発明の第二の実施例の動作原理を説明するためのＳＱＵＩＤ磁気センサの概略的な素子配置が示されている。
【００４１】
この例では、ＳＱＵＩＤ磁気センサ８が２個の超電導量子干渉素子Ｓ１，Ｓ２で構成され、これらの素子は、非磁性体管路（ビニール製チューブ）２の長手方向即ち被検査物質１の流れに垂直な方向に、所定の間隔ｄ２を隔てて同軸的に設置されている。第１の超電導量子干渉素子Ｓ１は、第一の実施例と同様に、被検査物質１が流れている非磁性体管路２に十分接近した距離ｄ１のところ、例えば、非磁性体管路２から約10mmのところに設けられる。ここで、両超電導量子干渉素子ｄ１，ｄ２間の間隔ｄ２は、この距離ｄ１に対して十分大きい値、例えば、 100ｍｍ程度の値とされる。そして、２個の超電導量子干渉素子Ｓ１，Ｓ２の出力は電子計測回路１０に与えられる。
【００４２】
電子計測回路１０においては、両超電導量子干渉素子Ｓ１，Ｓ２の出力がオペアンプにより差分される。この差分によって、両超電導量子干渉素子Ｓ１，Ｓ２に共通に印加される地磁気やその他の環境磁気ノイズＭｏが低減され、実質的に被検査物質１から第１の超電導量子干渉素子Ｓ１に作用する磁気Ｍに応答する信号のみが検出される。
【００４３】
つまり、両超電導量子干渉素子Ｓ１，Ｓ２には、被検査物質１中の磁化された磁性体成分による磁気Ｍと共に、地磁気やその他の環境磁気ノイズＭｏが作用する。このような外部磁気ノイズＭｏは、両素子Ｓ１，Ｓ２に対して一様に等しく作用する。これに対して、磁性体による磁気Ｍについては、一定に磁場の強さは磁場発生源からの距離の３乗に反比例するという原理に従って、遠方にある第２の超電導量子干渉素子Ｓ２が被検査物質１から得る磁場の強さは、近接する第１の超電導量子干渉素子Ｓ１が得る磁場の強さに比べて、大略、距離比（ｄ１／ｄ２）の３乗つまり1/10³程度に低下し、十分に無視し得る大きさとなる。従って、このような両超電導量子干渉素子Ｓ１，Ｓ２の出力をオペアンプにより差分することによって、外部磁気ノイズＭｏが相殺され、実質上、被検査物質１から第１の超電導量子干渉素子Ｓ１に作用する磁場の強さのみを表す出力が得られる。
【００４４】
このようにして、オペアンプでの差分によって、両超電導量子干渉素子Ｓ１，Ｓ２に共通に印加される外部磁気ノイズＭｏを低減した出力が得られる。そして、得られた出力電圧は、第一の実施例と同様に、計測結果出力手段１１に与えられ、出力電圧Ｖｏ或いはこれに対応する磁性体濃度Ｃｆが計測結果として表示される。
【００４５】
実際に、オペアンプの出力電圧を１〜1000倍の増幅機能を有するアンプを通し、これを微調整することにより第一の実施例と同じ被検査物質に対し同等の出力電圧が得られるようにした。その結果、第一の実施例の場合と比べ、濃度誤差は、±６％に増加したが、実用上問題ないことが判明した。
【００４６】
【別の実施例】
測定対象である磁性体元素成分は被検査物質に微量にしか含有されないので、装置の形状や配置を工夫することによって、磁化された磁性体成分の磁場ができるかぎり効果的に超電導量子干渉素子に作用することが望まれる。そのために、例えば、図７のように、少なくともＳＱＵＩＤ磁気センサ５の近傍では管路２の形状を扁平にする構造と採用することができる。このような扁平な管路２を採用することによって、ｄ１’で示されるように、管路２の中心線とＳＱＵＩＤ磁気センサ５内の超電導量子干渉素子Ｓとの間の距離が狭められる（ｄ１’＜ｄｌ）ので、被検査物質１は全体的として超電導量子干渉素子Ｓのより近傍を通過し、磁化された磁性体成分の磁場を効果的に超電導量子干渉素子Ｓに作用することができる。なお、この扁平部の断面積を必要に応じて円形部より増大乃至減少することによって所望の流速を得たり、扁平部と円形部とのテーパを調整することにより所望の流れとすることができる。
【００４７】
【発明の有利な効果】
本発明によると、高感度磁気センサである超電導量子干渉素子を地磁気やその他の環境磁気ノイズＭｏが低減された状態で利用することによって、物質に微量に含有される磁性体元素成分の濃度を、非接触でしかも精度よく測定することができる。そして、これにより、実時間での分析が可能となり、測定時間を大幅に短縮することが可能となる。また、連続的にデータを収集することができるので、生産ライン等におけるモニターとして活用することが十分に期待することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用することができるセラミック成形加工プロセスを示す図。
【図２】各種磁気センサの感度を概略的に示す図。
【図３】本発明の第一の実施例による方法を実施するための装置を示す図。
【図４】本発明の第一の実施例により得られる出力−時間特性の一例を示す図。
【図５】本発明の第一の実施例により得られる出力−濃度特性の一例を示す図。
【図６】本発明の第二の実施例の動作原理を説明するためのＳＱＵＩＤ磁気センサの概略的な素子配置を示す図。
【図７】管路形状を変形した本発明の別の実施形態を示す図。
【符号の説明】
１被検査物質、
２非磁性体管路、
３磁場印加手段、
４磁気シールド、
５，６貫通孔、
７デュワ、
８ＳＱＵＩＤ磁気センサ、
９信号ケーブル、
１０電子計測回路
１１計測出力手段、
Ｍｏ地磁気やその他の環境磁気ノイズ（外部磁気ノイズ）、
Ｓ１，Ｓ第１又は磁場検出用の超電導量子干渉素子、
Ｓ２第２の超電導量子干渉素子、
ｄ１，ｄ１’ 第１又は磁場検出用の超電導量子干渉素子と管路との距離、
Ｍ被検査物質からの磁気。

Claims

物質に含有される磁性体の濃度を計測する方法であって、
物質が通流する管路の外部からこの物質に磁場を印加し、該物質に含有される磁性体を磁化するステップ、及び、
磁気センサとしての超電導量子干渉素子によって前記管路の下流側における前記磁化された磁性体からの磁場の強さのみを直接検出するステップ
から成ることを特徴とする磁性体濃度計測方法。
前記磁場の強さの検出は、前記磁気センサ及びその近傍の前記管路を包囲する磁気シールドにより、外部磁気ノイズを実質的に遮断した状態でなされることを特徴とする請求項１に記載の磁性体濃度計測方法。
前記磁場の強さの検出は、前記磁気センサ内に前記管路のより近傍及びより遠方にそれぞれ超電導量子干渉素子を配置し、これらの超電導量子干渉素子の出力を差分して外部磁気ノイズを実質的に除去するようにすることにより、なされることを特徴とする請求項１に記載の磁性体濃度計測方法。
前記超電導量子干渉素子には高温超電導素子が用いられることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の磁性体濃度計測方法。
物質に含有される磁性体の濃度を計測する装置であって、
物質を通流するための非磁性体製の管路、前記管路の外部から磁場を印加して、前記物質に含有される磁性体を磁化するための磁場印加手段、並びに、
前記非磁性体製の管路の下流側においてこの管路に近接して設けられて、前記磁化された磁性体からの磁場の強さを直接検出する超電導量子干渉素子を有する磁気センサ、及び、この磁気センサの出力を処理する信号処理回路を備え、前記磁化された磁性体からの磁場の強さのみを実質的に検出するための磁気計測手段
を具備することを特徴とする磁性体濃度計測装置。
前記磁気計測手段は、前記超電導量子干渉素子及びその近傍の前記管路を包囲し、外部磁気ノイズを実質的に遮断するための磁気シールドを備えることを特徴とする請求項５に記載の磁性体濃度計測装置。
前記磁気センサは、前記管路のより近傍に配置された超電導量子干渉素子及び前記管路のより遠方に配置された超電導量子干渉素子を有し、前記信号処理回路は、これらの超電導量子干渉素子の出力を差分する回路を有し、これによって、外部磁気ノイズが実質的に除去された検出信号が得られるようにすることを特徴とする請求項５に記載の磁性体濃度計測装置。
前記超電導量子干渉素子には高温超電導素子が用いられることを特徴とする請求項５〜７の何れか一項に記載の磁性体濃度計測装置。