JP4213883B2 - 磁界の測定方法および磁界測定装置、ならびに電流波形測定方法および電界測定方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、高周波で動作している磁気記録ヘッドの磁界測定や励磁電流測定など、時間的に変化するデバイスの磁気特性および電気特性の測定を行う方法および装置に属する。
【0002】
【従来の技術】
電子線を用いた物性の評価方法は高い空間分解能を有し、また電子線が磁気に対して感度を持つことから、磁性材料の様々な特性の評価や観察に用いられている。一方、磁気ヘッドなどの磁気デバイスの動作は年々高速になってきており、その特性の評価には、高い空間分解能だけでなく、高速で変化する磁気特性の観察が可能であること、すなわち時間分解能が高いことも必要になってきている。
【0003】
電子線を用いて、時間的に変化する磁気特性を観察する方法としては、例えば、「アイ イー イー イー トランスアクション オン マグネティクス vol.28 No.2 March 1992」で述べられている方法がある。高周波で動作している磁気ヘッドの記録磁界分布を測定するために、この方法ではヘッドの動作周期に同期させて電子線をストロボ状にして磁界中に通し、周期的に変化する磁界分布の特定の位相での情報のみを抽出する。位相を任意に決めることができ、動作周期中のどのタイミングでも磁界分布を測定できる。
【0004】
また、高周波で動作している磁気ヘッドの励磁電流をモニタする場合は、電流プローブで配線を流れる電流波形を観察する手法が広く用いられている。これは、配線近傍に設置した電流トランスによって生じる起電力を検出するもので、終端してオシロスコープなどにつないで波形として表示するものである。さらに、時間的に変化するヘッド励磁電流の別の観察方法としては、例えば「特開4−372887公報」で述べられている方法がある。この方法では、図10に示すように磁気ヘッドに直列に抵抗4を挿入し、両端に発生する電圧を静電偏向器5に供給する。この静電偏向器5に磁界を測定するものと同じタイミングのストロボパルス電子線11を通し、その偏向量を位置検出器15で検出して電流値に換算する方法がある。すなわち、電流を電界に変換して電流を測定するものである。電流プローブを用いないこの方法は、電子線をストロボ状にし、繰り返し変化する磁気ヘッドの周期に合わせてストロボ電子線を照射し、特定の位相での情報のみを抽出し、さらにそのタイミングを少しずつ変化させてサンプリングすることにより、特定の時間範囲にわたっての励磁電流波形の測定が可能であった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来の技術で述べた電子線を用いる方法では、電子線を高速の偏向器と絞りを用いてブランキングしてストロボ状にする必要があり、ストロボ状の電子線パルスの時間幅は、測定に必要な時間分解能で決められていた。例えば、動作1周期をTとし、これを測定するのに必要な時間分解能を1周期の20分の1とすると、パルス時間幅はT/20以下が必要である。
【0006】
電子線パルスを生成するには、高速の静電偏向器と小さな穴の空けられた絞り板が用いられる場合が多い。今仮に、絞り上で収束された電子線を±1Vで偏向させるとする。偏向量と絞りの穴径の比が、5:1の場合、1nsのパルス時間幅が必要な場合は電圧信号の反転時間は5ns、0.1nsの電子線パルス時間幅が必要な場合は、0.5nsの反転時間が必要になる。
【0007】
最近では磁気ヘッドなどの磁気デバイスの動作周波数が急激に上昇していることから、測定の高時間分解能化が求められるようになり、電子線パルスの時間幅も年々短いものが求められるようになってきていた。しかし、上記の方法でパルス幅を短くしていく場合、反転時間の短い信号を静電偏向器に入力すると、配線や負荷によって反射やオーバーシュートなどが発生し、非線型の入力信号となって、結果的に正確な反転時間での電子線の偏向ができなくなる。すなわち、従来の技術では非常に短い時間幅での電子線パルスを正確に発生できなくなるという問題があった。
【0008】
本発明は、高速に反転する電圧信号を用いることなしに、すなわち電子線をストロボ状のパルスにせずに、高時間分解能で高周波の磁界の測定を実現することを目的としている。
【0009】
また、従来技術では磁気ヘッドを動作させるための高周波電流をモニタする場合に、電流プローブを用いると、その負荷が電流回路そのものに影響を与えて波形が歪んでしまい、励磁状態の正確な電流波形を測定できないという問題があった。本発明は、電流をモニタする際に、電流トランスを用いないことにより回路に負荷を与えず、高感度で正確な電流モニタを実現することをもうひとつの目的としている。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の目的を達成するために、磁界測定装置を、荷電粒子線源と、荷電粒子線を収束させる手段と、被測定磁界を発生する手段と、前記被測定磁界の所望の位置に前記荷電粒子線を通過させる手段と、前記被測定磁界による前記荷電粒子線の偏向方向とは別の方向に前記荷電粒子線を偏向する手段と、前記別の方向に荷電粒子線を偏向する手段に信号を供給して前記荷電粒子線の偏向を制御する手段と、偏向した前記荷電粒子線の偏向量を拡大する手段と、拡大された前記偏向量を検出する2次元の検出手段と、前記検出手段に検出された前記荷電粒子線の軌跡を表示する表示手段で構成するようにした。
【0011】
また、前記荷電粒子線源と前記被測定磁界を発生させる手段との間で前記荷電粒子線の前記被測定磁界中への照射と非照射を行う手段と、前記磁界中への照射と非照射を行う手段に信号を供給して前記荷電粒子線の前記磁界中への照射と非照射を制御する手段を設けるようにした。
【0012】
また、本発明は、荷電粒子線との相互作用を利用して磁界を測定する方法において荷電粒子線源より荷電粒子線を発生させ、該荷電粒子線を収束させるステップと、信号により被測定磁界を発生させ、その磁界の所定の位置に前記収束した荷電粒子線を通過させるステップと、磁界による荷電粒子線の偏向方向とは別の方向に前記荷電粒子線を信号により偏向させ、その際供給する信号により該偏向を制御するステップと、被測定磁界と荷電粒子線を偏向させるための信号を一定の周期で変化させるステップと、偏向した前記荷電粒子線の偏向量を拡大し、拡大された前記偏向量を2次元の検出手段で検出するステップと、検出された荷電粒子線の軌跡を表示するステップを含むようにした。
【0013】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、以下に述べる。
【0014】
まず、粒子線源としての電子線源、電子線の収束手段、被測定対象場である磁界あるいは電界、前記電子線の偏向手段、偏向した前記電子線の偏向量の拡大手段、2次元の検出手段の順で配置する。電子線は、収束手段によって被測定対象場の近傍に収束され、走査偏向手段で被測定対象場の所望の位置に合わせられる。被測定対象場は、それを発生させる手段で作られるが、その手段は対象場を時間的に変化させるために例えば電気回路に接続されている。電気回路には周期的な変化を繰り返すように信号が流れている。この周期的信号をそのままの周期か或いは分周してトリガとして取り出し、波形発生器に入力する。波形発生器は例えば鋸波や三角波を発生しており、この波形が偏向手段に入力され、波形の直線部分を利用して一定の速度で電子線が偏向される。偏向手段による電子線の偏向方向は被測定対象物の変化による電子線の偏向方向に垂直となるようにセットされている。偏向量を拡大する手段で結像位置と倍率を調整することにより、被測定対象場中に電子線を通した位置での時間変化として、波形あるいはそれに相当する図形が2次元の検出・表示器上に映し出される。この時、時間分解能は2次元の検出器上での面内分解能に依存する。なお、以下の実施例では、全て電子線を用いる場合で説明するが、磁界や電界に感度のある荷電粒子線であれば電子線以外でも構わない。また、さらに多次元の検出・表示も可能である。
【0015】
また、本実施の形態としては、上記の構成の電子線源から偏向量の拡大手段の間のどこかに、電子線の照射と非照射を制御する手段を設けて、この制御信号のタイミングも被測定対象場を変化させる周期的信号に同期させるか分周して同期させる。これにより、検出器に映し出される波形をさらに見やすいものにすることができる。
以下に、上記形態で実施した本発明の例を記述する。
【0016】
(実施例1)
本実施例の装置構成を図1に断面図で示した。真空鏡体中に電子源101、電極102があり、これらによって電子線10を発生する。この電子線を所望の開き角にするため、磁界レンズ111を用いて、絞り板25の穴を通す。さらに、静電偏向器24の間を通し、絞り板26の穴を通す。ここを通過した電子線10は、レンズ112、走査偏向器27、レンズ113を通り、被測定磁界12の所望の位置に所望のビーム径で通される。本実施例では、被測定磁界の発生手段として磁気ヘッド28を用いた。磁気ヘッド28には磁界発生回路21からの信号が入力され、被測定磁界12は周期的に変化している。被測定対象場が電界である場合は、電界を時間的に変化させる信号発生器を磁界発生回路21の代りに用いれば良い。
【0017】
なお、本実施例では、電子線を使った装置で説明するが、磁界や電界に感度を有するイオンビームなどの他の荷電粒子線でも構わない。また、以下の被測定対象場は磁界で説明するが、荷電粒子線の偏向を伴うものであれば電界などの他の対象でも実施できる。
【0018】
被測定磁界12を通過した電子線10は、さらに静電偏向器13を通過する。静電偏向器13には、磁気ヘッド28に入力する周波数以下の信号が入力される。入力信号の例を図2に示す。今、磁界発生回路21から発生されるヘッド励磁信号を1GHzとする。分周器211によりヘッド励磁信号を例えば1/4に分周し、250MHzのトリガ信号を生成する。分周比DRは任意であり、
DR = 1 / n (nは自然数) (数1)
で示すことが出来る。
【0019】
トリガ信号は二つに分けられて、遅延回路221と遅延回路231に入力され、遅延量を決められた後、それぞれ偏向信号発生器22と走査信号発生器23に入力される。走査信号発生器23は静電偏向器13に信号を供給するための偏向信号発生器であるが、静電偏向器24に信号を供給する偏向信号発生器22と区別するため、本実施例では、名称を走査信号発生器とする。また本実施例では分周期を一つ用いる構成としたが、偏向信号発生器22と走査信号発生器23のそれぞれに用いても良い。また、本実施例の構成では、トリガ信号を受ける遅延回路が並列になっているが、これを直列にして、1段目と2段目のそれぞれから取り出した信号を偏向信号発生器22と走査信号発生器23に入力する構成でも構わない。
【0020】
偏向信号発生器22は、図2に示す例えば矩形波の電子線照射信号を静電偏向器24に供給する。信号が0Vの場合、電子線は絞り板26の穴を通過し、それ以外の場合は穴を通過しない。本実施例の場合は、ヘッド励磁信号の4周期に1回、励磁信号の約2周期分に相当する電子線が絞り板26の穴を通過することとした。一方、走査信号発生器23は、静電偏向器13に図2に示す挿引偏向信号を供給する。本実施例では、偏向挿引信号はヘッド励磁信号の4倍の周期の三角波を用いた。
【0021】
この時にヘッド磁界の波形が映し出される原理を模式的に図3に示した。磁気ヘッド28の磁界12によって電子線10はローレンツ力を受けて偏向し、その軌道を曲げられる。さらにその電子線28は被測定磁界の下方に設置された静電偏向器13によって磁界の偏向方向と垂直な向きに偏向される。つまり、検出器上には磁界による偏向方向の軸と時間軸とが直交して形成され、映し出される波形は磁界の時間変化を示す波形となる。
【0022】
図1で被測定磁界12の所望の位置に通された電子線は、レンズ114、115、116、117、によって結像面が調節され、所望の倍率に拡大され、画像検出器14で検出される。画像検出器14には例えばフィルムやCCDカメラ、撮像管などの2次元の画像検出器が用いられる。図4にその様子を模式的に示した。静電偏向器13はその偏向方向が被測定磁界による偏向方向と直角になるように回転することができる。本実施例の静電偏向器13は、2枚の電極で構成された平行平板電極であるが、この他に、8極子静電レンズや12極子静電レンズなどの多極子レンズを用いることもできる。レンズ114、115、116、117によって、例えば図4の磁気ヘッド28と静電偏向器13の間に示した点線位置の面を画像検出器14に結像させると、例えば図5の右の図ような2周期分の波形を得ることができる。この時の磁界による偏向方向を確認したところ図5の左の図のように観察され、静電偏向器13の電界による挿引偏向の方向と垂直方向であることが確認された。画像検出器14上に結像させる面の位置は、被測定磁界12による電子線10の偏向中心以外で、かつ静電偏向器13の偏向中心以外であれば良く、画像検出器14上の波形のバランスを見ながらその拡大倍率と共に調整される。得られた電子線の軌跡が波形として得られ、これに時間軸と磁界の軸を付加することによって、動磁界の測定結果を評価解析することができた。
【0023】
また、本実施例では磁界や電界などの空間の存在する場の測定について述べたが、材料中の磁化状態の時間的変化やキャパシタの動的な状態解析にも本手法を用いることができる。
【0024】
さらに、上記荷電粒子線の上記被測定磁界による偏向方向と、上記被測定磁界とは別の偏向手段による上記荷電粒子線の偏向方向とのなす角度は90度であるようにした。
【0025】
また、上記荷電粒子線が、被測定磁界、偏向手段の順で通過するように配置するようにした。
【0026】
さらにまた、上記磁界による荷電粒子線の偏向方向とは別の方向に上記荷電粒子線を偏向する手段に供給する偏向信号の周波数が、上記被測定磁界の周波数以下であるようにした。
【0027】
また、上記磁界による荷電粒子線の偏向方向とは別の方向に上記荷電粒子線を偏向する手段に供給する偏向信号の波形が、三角波あるいは鋸波であるようにした。
【0028】
さらに、上記磁界による荷電粒子線の偏向方向とは別の方向に上記荷電粒子線を偏向する手段による荷電粒子線の偏向方向を任意に設定するようにした。
【0029】
また、荷電粒子線源と、荷電粒子線を収束させる手段と、被測定電流が流れる配線と、前記配線近傍の所望の位置に前記荷電粒子線を通過させる手段と、前記被測定電流の形成する磁界で前記荷電粒子線の偏向方向とは別の方向に前記荷電粒子線を偏向する手段と、前記別の方向に荷電粒子線を偏向する手段に信号を供給して前記荷電粒子線の偏向を制御する手段と、偏向した前記荷電粒子線の偏向量を拡大する手段と、拡大された前記偏向量を検出する2次元の検出手段と、前記検出手段に描かれた前記荷電粒子線の軌跡を表示する表示手段で構成するようにした。
【0030】
さらに、荷電粒子線源と、荷電粒子線を収束させる手段と、被測定電界を発生する手段と、前記被測定電界の所望の位置に前記荷電粒子線を通過させる手段と、前記電界による前記荷電粒子線の偏向方向とは別の方向に前記荷電粒子線を偏向する手段と、前記別の方向に荷電粒子線を偏向する手段に信号を供給して前記荷電粒子線の偏向を制御する手段と、偏向した前記荷電粒子線の偏向量を拡大する手段と、拡大された前記偏向量を検出する2次元の検出手段と、前記検出手段に描かれた前記荷電粒子線の軌跡を表示する表示手段で構成するようにした。
【0031】
さらに、荷電粒子線との相互作用を利用して磁界を測定する方法において、
荷電粒子線源より荷電粒子線を発生させ、該荷電粒子線を収束させるステップと、信号により被測定磁界を発生させ、その磁界の所定の位置に前記収束した荷電粒子線を通過させるステップと、荷電粒子線源と被測定磁界を発生させる手段との間で荷電粒子線の磁界中への照射と非照射を行うステップと、磁界中への照射と非照射を行う手段に信号を供給して荷電粒子線の磁界中への照射と非照射を制御するステップと、磁界による荷電粒子線の偏向方向とは別の方向に前記荷電粒子線を信号により偏向させ、その際供給する信号により該偏向を制御するステップと、被測定磁界と荷電粒子線を偏向させるための信号を一定の周期で変化させるステップと、偏向した前記荷電粒子線の偏向量を拡大し、拡大された前記偏向量を2次元の検出手段で検出するステップと、検出された荷電粒子線の軌跡を表示するステップを含むようにした。
【0032】
また、前記荷電粒子線の被測定磁界による偏向方向と、被測定磁界とは別の偏向手段による前記荷電粒子線の偏向方向とのなす角度を、90度とするステップを含むようにした。
【0033】
さらに、前記磁界による荷電粒子線の偏向方向とは別の方向に前記荷電粒子線を偏向する手段に供給する偏向信号の周波数を被測定磁界の周波数以下とするステップを含むようにした。
【0034】
また、前記磁界による荷電粒子線の偏向方向とは別の方向に前記荷電粒子線を偏向する手段に供給する偏向信号の波形を、三角波あるいは鋸波にするステップを含むようにした。
【0035】
さらに、本発明は、電流波形測定方法において、荷電粒子線を発生させ、該荷電粒子線を収束させるステップと、配線に被測定電流を流し、配線近傍の所望の位置に荷電粒子線を通過させるステップと、被測定電流の形成する磁界で荷電粒子線の偏向方向とは別の方向に荷電粒子線を偏向させ、別の方向に荷電粒子線を偏向する手段に信号を供給して荷電粒子線の偏向を制御するステップと、被測定電流と荷電粒子線を偏向させるための信号を一定の周期で変化させ、偏向した荷電粒子線の偏向量を拡大するステップと、拡大された偏向量を2次元の検出手段で検出し、検出された荷電粒子線の軌跡を表示するステップを含むようにした。
【0036】
さらにまた、本発明は、電界測定方法において、荷電粒子線を発生させ、荷電粒子線を収束させるステップと、被測定電界を発生させ、被測定電界の所望の位置に荷電粒子線を通過させるステップと、電界による荷電粒子線の偏向方向とは別の方向に荷電粒子線を偏向させ、別の方向に荷電粒子線を偏向する手段に信号を供給して荷電粒子線の偏向を制御するステップと、被測定電界と荷電粒子線を偏向させるための信号を一定の周期で変化させ、偏向した荷電粒子線の偏向量を拡大するステップと、拡大された前記偏向量を2次元の検出手段で検出し、検出された荷電粒子線の軌跡を表示するステップを含むようにした。
【0037】
(実施例2)
本実施例では、実施例1で用いた電子線照射信号を使わずに実現した磁界の測定について説明する。
【0038】
本実施例の装置構成を図6に断面図で示した。実施例1と同様に真空鏡体中に電子源101、電極102があり、これらによって電子線10を発生する。電子線10は、磁界レンズ111、112、113、および走査偏向器27を通り、被測定磁界12の所望の位置に所望のビーム径で通される。実施例1と同様に本実施例でも、被測定磁界の発生手段として磁気ヘッド28を用いた。磁気ヘッド28には磁界発生回路21からの信号が入力され、被測定磁界12は周期的に変化している。被測定対象場が電界である場合は、電界を時間的に変化させる信号発生器を磁界発生回路21の代りに用いれば良い。
【0039】
また、本実施例でも電子線を使った装置で説明するが、先の実施例と同様に磁界や電界に感度を有するイオンビームなどの他の荷電粒子線でも構わない。また、以下の被測定対象場は磁界で説明するが、荷電粒子線の偏向を伴うものであれば電界などの他の対象でも実施できる。
【0040】
被測定磁界12を通過した電子線10は、さらに静電偏向器13を通過する。静電偏向器13に入力する信号の例を図7に示す。今、磁界発生回路21から発生されるヘッド励磁信号を1GHzとし、同じ周波数のトリガ信号を使って、遅延回路231で所望の遅延量を決め、走査信号発生器23で例えば三角波の挿引偏向信号を生成する。この場合の分周期211の分周比は1/1である。
【0041】
図6で被測定磁界12の所望の位置に通された電子線は、レンズ114、115、116、117、によって結像面が調節され、所望の倍率に拡大され、画像検出器14で検出される。実施例1と同様に画像検出器14には例えばフィルムやCCDカメラ、撮像管などの2次元の画像検出器が用いられる。観察された図形は図7に示すようなものであり、これは波形の1周期を半分で折り返して一筆書きのようにした図形であることから、この図形に時間軸と磁界の軸を付加することによって、動磁界の測定結果を評価解析することができた。
図11に得られた波形を示す。
【0042】
また、この装置構成で別の信号を入力して磁界の波形を測定することができる。静電偏向器13に入力する信号の例を図8に示す。今、磁界発生回路21から発生されるヘッド励磁信号を1GHzとし、分周器211によって1/2に分周されたトリガ信号を得る。さらに遅延回路231でタイミングを調整した後、走査信号発生器23で図8に示す鋸波の挿引偏向信号を生成する。この信号波形を使うことにより、図8に示す観察波形を得ることができ、これに時間軸と磁界の軸を付加することによって、動磁界の測定結果を評価解析することができた。
【0043】
(実施例3)電流の測定
本発明の装置を使って、電流波形のモニタを実現した。以下に説明する。装置構成は図1あるいは図6に示すものとほぼ同じで動作も同じであるが、測定対象物の設置位置には、電流の流れる配線を配備した。本実施例では、磁気ヘッドの励磁電流をモニタする場合で説明する。
【0044】
時間的に変化する励磁電流の波形が映し出される原理を模式的に図9に示した。磁界発生回路21からの電流は、配線を流れ、その近傍を電子線10が通過する。配線の周囲には電流量と配線からの距離に応じた磁界が発生しており、この磁界によって電子線10はローレンツ力を受けて偏向し、その軌道を曲げられる。さらにその電子線10は被測定磁界の下方に設置された静電偏向器13によって磁界の偏向方向と垂直な向きに偏向される。つまり、検出器上には配線がつくる磁界による偏向方向の軸と時間軸とが直交して形成され、映し出される電子線の軌跡は波形あるいは図形として励磁電流の時間変化を示す。
【0045】
実施例1および実施例2と同様に、偏向した電子線は、結像面が調節され、所望の倍率に拡大され、画像検出器14で検出される。得られる波形あるいは図形は、入力する信号や図1や図6に示した装置構成によって異なるが、磁界の測定と同様に、検出器上に映し出される電子線の軌跡から、電流の時間変化をモニタすることができた。磁気ヘッド励磁電流の場合、配線を流れる電流が数十mAであるのに対し、電子線のプローブ電流がμAオーダであり非常に小さく、電子線が配線の近傍を通過することによって励磁電流波形に与える影響はほとんど無視できるほど極めて小さく、正確な励磁電流波形のモニタが可能となった。
【0046】
【発明の効果】
動作している磁気記録ヘッドの磁界測定や励磁電流測定など、時間的に変化するデバイスの磁気特性および電気特性の測定や評価を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の装置構成例を示す図である。
【図2】本発明の信号波形の例を示す図である。
【図3】本発明の測定原理を説明する図である。
【図4】本発明の電子線偏向方向を示す図である。
【図5】本発明で得られる波形の例を示す図である。
【図6】本発明の第2の装置構成例を示す図である。
【図7】本発明の第2の装置構成での信号波形の例を示す図である。
【図8】本発明の第2の装置構成での信号波形の例を示す図である。
【図9】本発明の電流波形の測定原理を示す図である。
【図10】従来の電流波形を測定する技術を示す図である。
【図11】本発明で得られる波形の他の例を示す図である。
【符号の説明】
4…抵抗、5…静電偏向器、10…電子線、101…電子源、102…電極、
11…ストロボパルス電子線、
111…レンズ、112…レンズ、113…レンズ、114…レンズ、115…レンズ、116…レンズ、117…レンズ、
12…被測定磁界、13…静電偏向器、14…画像検出器、15…位置検出器、21…磁界発生回路、211…分周器、
22…偏向信号発生回路、221…遅延回路、
23…走査信号発生器、231…遅延回路、
24…静電偏向器、25…絞り板、26…絞り板、27…走査偏向器、28…磁気ヘッド、301…表示手段。
Claims (15)
- 荷電粒子線源と、前記荷電粒子線源からの荷電粒子線を収束させる手段と、被測定磁界を発生する手段と、前記被測定磁界の所望の位置に前記収束された荷電粒子線を通過させ、それにより第一の方向に前記荷電粒子線を偏向する通過手段と、前記被測定磁界による前記荷電粒子線の第一の偏向方向とは別の第二の方向に前記荷電粒子線を偏向する偏向手段と、前記第二の方向に前記荷電粒子線を偏向する偏向手段に偏向信号を供給して前記荷電粒子線の偏向を制御する手段と、前記偏向手段によって偏向された前記荷電粒子線の偏向量を拡大する手段と、前記荷電粒子線の偏向量を検出する2次元の検出手段と、前記検出手段に描かれた前記荷電粒子線の軌跡を表示する表示手段とを有することを特徴とする磁界測定装置。
- 荷電粒子線源と、被測定磁界を発生する手段と、前記被測定磁界の所望の位置に前記荷電粒子線源からの荷電粒子線を通過させ、それにより第一の方向に前記荷電粒子線を偏向する通過手段と、前記被測定磁界による前記荷電粒子線の第一の偏向方向に対しておよそ90度の角度をなす第二の方向に前記荷電粒子線を偏向する偏向手段と、前記偏向手段に偏向信号を供給して前記荷電粒子線の偏向を制御する手段と、前記荷電粒子線の偏向量を検出する2次元の検出手段とを有することを特徴とする磁界測定装置。
- 前記荷電粒子線を偏向する偏向手段に供給する偏向信号の周波数は前記被測定磁界の周波数以下であることを特徴とする請求項1または2に記載の磁界測定装置。
- 前記荷電粒子線を偏向する偏向手段に供給する偏向信号の波形が三角波あるいは鋸波であることを特徴とする請求項1または2に記載の磁界測定装置。
- 前記被測定磁界を発生する手段は測定される電流が流れる配線を含み、前記被測定磁界の所望の位置に前記荷電粒子線を通過させる前記通過手段は前記配線の近傍に前記荷電粒子線を通過させることを特徴とする請求項1または2に記載の磁界測定装置。
- 前記荷電粒子線源と、前記被測定磁界を発生する手段の間の位置において前記被測定磁界への前記荷電粒子線の照射をオンオフするスイッチング手段と、前記被測定磁界への前記荷電粒子線の照射および非照射を制御するために前記スイッチング手段に信号を供給する手段を、更に含むことを特徴とする請求項1または2に記載の磁界測定装置。
- 前記被測定磁界と前記偏向手段は、前記荷電粒子線が前記偏向手段を通過する前に前記被測定磁界を通過するように配置されていることを特徴とする請求項1または2に記載の磁界測定装置。
- 前記荷電粒子線の前記偏向手段によって偏向される前記荷電粒子線の前記第二の偏向の方向は、前記第一の方向に対して回転して調節することを特徴とする請求項1または2に記載の磁界測定装置。
- 前記被測定磁界を発生する手段は、測定される電流が流れる配線を含み、前記被測定磁界の所望の位置に前記荷電粒子線を通過させる手段は、前記配線の近傍で前記荷電粒子線を通過させることを特徴とする請求項1または2に記載の磁界測定装置。
- 荷電粒子線源と、前記荷電粒子線源からの荷電粒子線を収束させる手段と、被測定電界を発生する手段と、前記被測定電界の所定の位置に前記荷電粒子線を通過させ、それにより第一の方向に前記荷電粒子線を偏向する手段と、前記第一の方向とは別の第二の方向に前記荷電粒子線を偏向する手段と、前記第二の方向へ前記荷電粒子線を偏向する手段に偏向信号を供給する手段と、前記荷電粒子線が前記第二の方向に偏向された後に前記荷電粒子線の偏向量を拡大する手段と、前記偏向量を検出する2次元の検出手段と、前記検出手段により検出された前記荷電粒子線の軌跡を表示する表示手段とを有することを特徴とする電界測定装置。
- 荷電粒子線との相互作用を利用して磁界を測定する方法において、
荷電粒子線源より荷電粒子線を発生させるステップと、該荷電粒子線を収束させるステップと、所定の周期で変化する第一の信号を用いて被測定磁界を発生させるステップと、被測定磁界の所定の位置において前記収束された荷電粒子線を通過させ、第一の方向に該荷電粒子線を偏向するステップと、前記第一の信号に基づく第二の制御信号を用いて前記第一の方向とは異なる第二の方向に前記荷電粒子線を偏向するステップと、前記荷電粒子線の第二の方向への偏向量を拡大するステップと、2次元の検出手段を用いて前記拡大された偏向量を検出するステップと、前記荷電粒子線の検出された軌跡を表示するステップとを含むことを特徴とする磁界測定方法。 - 前記被測定磁界への前記荷電粒子線の照射のオンオフをスイッチするステップと、前記被測定磁界への前記荷電粒子線の照射及び非照射を制御するスイッチング手段に前記第一の信号に関係する第三の信号を供給するステップとを更に含むことを特徴とする請求項11に記載の磁界測定方法。
- 前記被測定磁界を発生させるステップは、配線を通して電流を流すステップを含み、前記被測定磁界を通過するよう前記荷電粒子線を通過させるステップは、前記配線の近傍に前記荷電粒子線を通過させるステップを含むことを特徴とする請求項11に記載の磁界測定方法。
- 前記第一の方向と前記第二の方向のなす角度は、およそ90度であることを特徴とする請求項11に記載の磁界測定方法。
- 前記第一の信号の周波数は前記第二の制御信号の周波数と少なくも同じ高さであることを特徴とする請求項11に記載の磁界測定方法。
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