JP5669832B2 - 時間変動する磁場又は磁場勾配を測定するための測定機器、電気抵抗素子及び測定システム - Google Patents
時間変動する磁場又は磁場勾配を測定するための測定機器、電気抵抗素子及び測定システム Download PDFInfo
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Description
・互いに離隔された電極から成る同一平面構造であって、電極は、常導電性抵抗層によって電気的に接続され、特に基板上に配置することができ、電極を特に蛇行状に形成することができる、及び/又は構造を櫛型構造で形成することができる同一平面構造。及び/又は
・間に常導電性抵抗層が配置された電極から成る積層。
2 電力消費領域、低抵抗の抵抗器
3 結合コイル
4 センサが超電導量子干渉素子(SQUID)
5a 基板
5b 基板
23a 超電導電極
23b 超電導電極
24 常電導性材料
25a 超電導電極
25b 超電導電極
26a 指
26b 指
27 常電導性材料
41 超電導体
42a ジョセフソン接合
42b ジョセフソン接合
43a 金属接点
43b 金属接点
A 電流
B 電流
C 電流
Claims (40)
- 10−4Ω以下の零でない抵抗値を有する電気抵抗素子において、
当該電気抵抗素子は、互いに離隔して向かい合いながら延びている複数の電極から成る同一平面構造を有し、これらの電極は、常導電性の金属から成る抵抗層によって電気接続されていて、これらの電極の材料が、超電導状態に相転移すること、及び
前記同一平面構造は、櫛型に形成されていることを特徴とする電気抵抗素子。 - 前記電極は、蛇行状に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の電気抵抗素子。
- 前記電極の材料は、高温の超電導体であることを特徴とする請求項1又は2に記載の電気抵抗素子。
- 前記電気抵抗素子は、10−6Ω以下の零でない抵抗値を有することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の電気抵抗素子。
- 時間変動する磁場又は磁場勾配のための測定機器であって、
当該測定機器は、磁束変換器を備え、この磁束変換器は、時間変動する磁束又は磁束勾配を電流に変換するための、超電導状態に相転移する母材を有する導体ループと、前記電流を補助磁場に変換するための、前記導体ループから通電された磁場源とを備え、且つ
当該測定機器は、前記補助磁場のためのセンサを備え、前記磁束変換器は、前記母材が超電導状態にある時でも、前記導体ループと前記磁場源とを有する電流回路内の電気エネルギーを消費する少なくとも1つの電力消費領域を備え、前記導体ループ及び前記磁場源は、一平面内に配置されている当該測定機器において、
当該測定機器は、請求項1〜4のいずれか1項に記載の少なくとも1つの前記電気抵抗素子を有し、及び/又は
当該測定機器は、少なくとも1つのトンネル接合を電力消費領域として有することを特徴とする測定機器。 - それぞれ高温超電導材料から成る前記導体ループと前記磁場源とは、別個の基板上に構造化されていて、前記別個の基板の構造化された表面どうしが継ぎ合わされていて且つ電気接続されていて、常導電性の層が、一方の基板又は両方の基板上に配置されていて、これらの基板の当該接合時に前記常導電性の層から形成された中間層が、前記電力消費領域を形成することを特徴とする請求項5に記載の測定機器。
- 前記電力消費領域は、Ag、Au、Pt又はこれらの合金の群に由来する常導電性の金属を有することを特徴とする請求項5又は6に記載の測定機器。
- 前記トンネル接合は、AlOx、MgO、AlN、MgO−NiO−MgO、PrBa2Cu3O7−x又はSrTiO3の群に由来する1つの絶縁体材料を有することを特徴とする請求項5〜7のいずれか1項に記載の測定機器。
- 前記導体ループ及び/又は前記磁場源は、1μm以下の層厚さを有する薄層として形成されていることを特徴とする請求項8に記載の測定機器。
- 磁場源の材料が、超電導状態に相転移することを特徴とする請求項5〜9のいずれか1項に記載の測定機器。
- 前記導体ループ(「ピックアップコイル」)及び/又は前記磁場源(「結合コイル」)はそれぞれ、少なくとも1回巻きのコイルであることを特徴とする請求項5〜10のいずれか1項に記載の測定機器。
- 前記ピックアップコイルは、1cm以上の直径を有することを特徴とする請求項11に記載の測定機器。
- 前記ピックアップコイルは、3cm以上の直径を有することを特徴とする請求項12に記載の測定機器。
- 前記ピックアップコイルは、5cm以上の直径を有することを特徴とする請求項13に記載の測定機器。
- 前記結合コイルは、3mm以下の直径を有することを特徴とする請求項11〜14のいずれか1項に記載の測定機器。
- 結合コイルとピックアップコイルとの直径の比は、最大で0.1であることを特徴とする請求項11〜15のいずれか1項に記載の測定機器。
- 前記結合コイルは、前記ピックアップコイルのインダクタンスの80%と120%との間のインダクタンスを有することを特徴とする請求項11〜16のいずれか1項に記載の測定機器。
- 前記ピックアップコイルと前記結合コイルとは、同じインダクタンスを有することを特徴とする請求項17に記載の測定機器。
- 結合コイルとピックアップコイルとの巻き数の比は、結合コイルとピックアップコイルとの直径の比の平方根と少なくとも同じ大きさであることを特徴とする請求項11〜18のいずれか1項に記載の測定機器。
- 前記磁場源の少なくとも一部が、前記導体ループによって包囲されている領域内に配置されていることを特徴とする請求項5〜19のいずれか1項に記載の測定機器。
- 前記電力消費領域は、10−11Ωと10−5Ωとの間の電気抵抗を有することを特徴とする請求項5〜20のいずれか1項に記載の測定機器。
- 前記電力消費領域は、10−11Ωと10−6Ωとの間の電気抵抗を有することを特徴とする請求項21に記載の測定機器。
- 前記磁束変換器は、1nHと1mHとの間のインダクタンスを有することを特徴とする請求項5〜22のいずれか1項に記載の測定機器。
- 前記磁束変換器は、10nHと100μHとの間のインダクタンスを有することを特徴とする請求項23に記載の測定機器。
- 前記母材が、少なくとも超電導状態にある時でも、前記磁束変換器内で循環する電流の緩和時間τは、1msと106sとの間にあることを特徴とする請求項5〜24のいずれか1項に記載の測定機器。
- 前記母材が、少なくとも超電導状態にある時でも、前記磁束変換器内で循環する電流の緩和時間τは、3msと300sとの間にあることを特徴とする請求項25のいずれか1項に記載の測定機器。
- 測定対象の磁場又は磁場勾配から補助磁場への変換を記述する前記磁束変換器の伝達関数は、高域通過形伝達関数であることを特徴とする請求項5〜26のいずれか1項に記載の測定機器。
- 前記高域通過形伝達関数は、1μHzと1kHzとの間のカットオフ周波数f0を有することを特徴とする請求項27に記載の測定機器。
- 前記高域通過形伝達関数は、3mHzと300Hzとの間のカットオフ周波数f0を有することを特徴とする請求項28に記載の測定機器。
- 測定対象の磁束から補助磁場への変換を記述する前記磁束変換器の伝達関数は、前記高域通過形伝達関数のカットオフ周波数f0と1MHzとの間の周波数に対して透過性であることを特徴とする請求項27〜29のいずれか1項に記載の測定機器。
- 前記センサは、超電導量子干渉素子(SQUID)であることを特徴とする請求項5〜30のいずれか1項に記載の測定機器。
- 前記磁場源は、前記センサの一部であることを特徴とする請求項5〜31のいずれか1項に記載の測定機器。
- 前記導体ループによって包囲されている面にわたって空間的に均質な、測定対象の磁場の変化が、前記磁場源に通電する電流を変えないように、前記導体ループと前記磁場源とが接続されていることを特徴とする請求項5〜32のいずれか1項に記載の測定機器。
- 前記母材は、Nb、Nb3Sn、NbTa、NbTi、NbN又はMgB2を有することを特徴とする請求項5〜33のいずれか1項に記載の測定機器。
- 前記母材は、化学式ZBa2Cu3O7−xによる化合物を有し、Zは、Y、Nd、Gd、Ho、Tm、Tb、Dy、Yb、Sm、Er又はEuの群に由来する1つの元素であることを特徴とする請求項5〜34のいずれか1項に記載の測定機器。
- 前記磁場源と前記電力消費領域とは、薄層として同じ基板上に構造化されているか、又は別個の基板上に構造化されていて、前記別個の基板の構造化された表面どうしが継ぎ合わされていることを特徴とする請求項5〜35のいずれか1項に記載の測定機器。
- 前記導体ループと前記磁場源とは、薄層として同じ基板上に構造化されているか、又は別個の基板上に構造化されていて、前記別個の基板の構造化された表面どうしが継ぎ合わされていることを特徴とする請求項5〜36のいずれか1項に記載の測定機器。
- 前記センサと前記磁場源とは、薄層として同じ基板上に構造化されているか、又は別個の基板上に構造化されていて、前記別個の基板の構造化された表面どうしが継ぎ合わされていることを特徴とする請求項5〜37のいずれか1項に記載の測定機器。
- 前記センサと前記磁場源とは、磁気遮蔽内にあることを特徴とする請求項5〜38のいずれか1項に記載の測定機器。
- 生体磁気測定用、地磁気測定用、非破壊材料検査用及び/又は材料研究用の測定システムにおいて、
当該測定システムは、請求項5〜39のいずれか1項に記載の測定機器又は請求項1〜4のいずれか1項に記載の電気抵抗素子を有することを特徴とする測定システム。
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