JPH01253672A

JPH01253672A - 集磁装置

Info

Publication number: JPH01253672A
Application number: JP8172188A
Authority: JP
Inventors: Kosei Tagawa; 孝生田川
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1988-04-01
Filing date: 1988-04-01
Publication date: 1989-10-09
Anticipated expiration: 2010-07-05
Also published as: JPH0762701B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〈産業」二の利用分野〉ごの発明は、微弱な磁界の強度とその方向とを検出可能
にする集磁装置に関する。

〈従来の技術〉　゛従来にす、ポール米子等の磁気測定素子やごの磁気測定
素子を用いた磁気測定装置がある。また、上記磁気測定
素子の中には指向性の強いものらある。

〈発明か解決しようとする課題〉しかしながら、上記従来の磁気測定素子や磁気測定素子
置は感度が十分てはないので、微弱な磁界を検出４゛る
ことか困・誰であるという問題かあろ９、また、従来の
磁気測定素子にら指向性の強いらのがあったが、必ずし
も感度的に十分と（Ｊいえケ、微弱磁界の強度と方向と
を同時に測定できるものはなかった。

そこで、この発明の目的は、微弱な磁界であってもその
強度と方向とを感度よく計測できることを可能にする集
磁装置を提供することにある。

く課題を解決するだめの手段〉上記目的を達成するため、この発明の集磁装置は、超電
導体からなり、大径のｊ］旧コ部と、小径の開口部と、
上記大径の開口部から入射される磁束を上記小径の開口
部側に進むにしたがって収束さＵる収束部とを有するこ
とを４’４？徴としている。。

ここで、超電導体にゐられるマイスナー効果について簡
単に説明する。第９図において、２１（ｊ超電導体、２
２は非磁性体、２３　、２４　ｉＪ：　１６．東−〇あ
る。第９図（ｂ）に示すように、磁界中に非磁性体２２
をおくと磁束２４は非磁性体２２の中を通過４′ること
かできる。しかしながら、第９図（ａ）に示・）−よう
に、磁界中に超電導体２１をおくと、この超電導体２Ｉ
（」マイスナー効果によって反磁性を示すため、磁束２
３（Ｊ超電導体２１によって（Ｊじきだされて磁束２３
は超電導体２Ｉの中を通過することができないのである
。

〈作用〉超電導体からなる集磁装置の大径の開口部より磁束が入
射されると、その磁束は上記大径の開口部から小径の開
［１部側に進むにしたがって、収束。

部によって収束される。そのため、上記小径の開１１部
イχｊ近におｌ−する磁束密度が大きくなる。したがっ
て、磁束密度か小ざい微弱磁界であっても、その磁束密
度を大きくして磁界の強度を測定することか可能となる
。

また、」−記収束部の構造を円錐状に配設された超電導
体からなる複数のリンク、あるい（」円錐コイルハネ状
の超電導体等により構成すれば、特定の方向からの磁束
のみか極めて効果的に収束でき、１刃こがって、微弱な
磁界の強度と方向とを同時に正確に測定することか可能
となる。

〈実施例〉以下、ごの発明を図示の実施例により詳細に説明する。

第１図はこの発明の集磁装置の一実施例の断面図である
。ｌａ、ｌｂ、Ｉｃ、ｌｄおよびＩｃは集磁用の超電導
体でありリンク状を形成している。この超電導体１ａ、
ｌｂ、ｌｃ、Ｉｄおよびｌｅは、超電導体１ａに入射さ
れる磁束２の方向に対してやや内側に傾いて配列されて
おり、全体として大径の開ｊＴＩ部と小径の１１旧」部
とを有する円錐形に配置１’Ｘされている。

したかって、大径の開［１部である超電導体１ａから入
射された磁束２（Ｊ１上述のマイスナー効果によって図
のように内側に寄ｕ−集められ、引き続き超電導体１ｂ
、Ｉｃ、Ｉｄお３］−ひ１ｏによって順次内側に寄せ集
められる。そして、磁束２（Ｊ小径の開１丁１部である
超電導体１ｅからＩＩ冒こときには磁束２°のように収
束される。したかって、（み１東２°にお（ｊろ磁束密
度は磁束２にお１」る磁束密度に比較して大きくなって
いる１、Ｗなわち、例えば磁気センサによって検出でき
ない程度の微弱な磁界を上述のようにして収束すること
によって、磁気センサによって検出できるようになるの
である。

ここで、第１図にお＋′Ｊる超電導体Ｉａ、ｌｂ、］ｃ
。

１ｄおよびＩｅｉＪ：ｊ−述のようにリンク状になって
いるが、完全なリンクを形成しているわりて（Ｊない。

すなわち、第２図に示すように超電導体３が完全なリン
ク状を形成していると、外部磁界が加わるとこの外部磁
界を杓ち消す電流４が超電導体３内に流れる。そのため
、磁束５は超電導体３のリンク内に入ることができない
のである。そこで、この電流４の発生を防止するため、
第１図の超電導体ｌ’ａ、　ｌｂ、　Ｉ’ｃ、ｌ（ｌお
よび１ｅは、第３図に示すようにリンク状の超′Ｆｌ！
専体６の一部７を切断した構造になっている。この場合
には、」二記外部磁界を打し消す電流は流れず磁束８１
ｊ超電導体６の内部を通過することができる。

このような効果を奏するには、超１は導体の形状（」必
ずしも第３図のような形状でなくともよい。

ずなわぢ、第４図に示すように各段の間に空間を有して
ｌ＼ウリカル状構成するか、あるいは、各段の間に絶縁
物を介してヘリカル状に構成してもよし）。

第１図に示ず集磁装置において（Ｊ１上述のように磁束
を収束させて磁束密度を上げることかできるという特徴
がある。ざらに加えて、この集磁装置には指向性を有す
るという特徴がある。

すなわち、第１図のように、略円錐形に配列された超電
導体１ａ、Ｉｂ、Ｉｃ、Ｉｄおよびｌｅの大径の開［」
部ずなイつち超電導体１ａを含む面に対して垂直に磁束
２が入射した場合は、」−述のように磁束２は超電導体
］　ａ、　１　ｂ、　Ｉ　ｃ、’ｌ　ｄおよび１ｅによ
って収束される。しかしながら、第５図に示すように、
略円錐形に配置された超電導体１　ａ、　Ｉ　ｂ、　Ｉ
　ｃ、　ｌ　ｄおよびＩｅの大径の開口部すなわち超電
導体１ａを含む面に対しである角度を有して磁束が入射
した場合（」、超電導体１ａ、ｌｂ、Ｉｃ、Ｉｄおよび
１ｅによって」−記磁束が多少その経路を変えるごとは
あっても、各超電導体１　ａ、　Ｉ　ｂ、　Ｉ　ｃ、　
Ｉ　ｄおよび１ｅの間を通過してしまい、磁束（Ｊ集束
されることがない。

したかって、略円錐形に配列された超電導体Ｉａ。

ｌｂ、Ｉｃ、ｌｄおよび１ｅの小径の開［」部ずなわし
超電導体ｌｅ付近に設けられた図示ない磁気センサには
、収束されない微弱ｔｊ磁束が入力されるのめてあり、
第１図の場合に比較して著しく磁束の検出感度は落ちろ
。すなわち、この集磁、装置は磁束の方向に対して強い
指向性を示すのである。

このように、この発明の集磁装置によれば、ある特定の
方向から入射される磁束のみを収束させて磁束密度を上
げることができる。すなわちこの発明の集磁装置を用い
Ａ１ば、微弱な研、束を鋭い指向性で捕らえることがで
き、微弱な磁界かとの方向から発生しているかを直ちに
知ることができるのである。したかって、脳の内部で発
生ずる微弱な電流や心臓の筋肉の動きによって生ずる微
弱な電流による微弱磁界を検出てき、医学」−非常に有
用である。また、地殻変動に伴う磁界変動を検出するこ
とにより地震を予知することができる。

第６図（、Ｉ第１図とは異なる実施例の集磁装置であり
、集磁用の超電導体１０ｔ−１略円錐形に形成されてい
る。この集磁、装置は、板状の超電導体１０の表面積か
大きいためマイスナー効果かかなり広範囲に及ぶ。した
がって、この集磁装置によれば略円釦形の超電導体１０
の大径の開１」部（＝１近の磁気分布が乱れることかあ
るが、構造が簡単であるため小型化できるという利点が
ある。

第７図は、第１図および第６図に示した集磁装置のそれ
ぞれの利点を併せＰｊつ集磁装置てある。

ずなわち、受Ｉ」部１１は強いマイスナー効果による磁
界の乱れをＷ＋Ｊるために、第１図のようなリング状の
超電導体１２ａ、　ｌ　２＋１．　Ｉ　２ｃおよび＋２
ｄを略円錐状に配列して構成し、超電導体と非磁性体と
が交互に配置されるようにしている。その際に、この超
’ｉ’ｌｉ導体１２ａ、　Ｉ　２ｂ、　Ｉ　２ｃおよび
１２ｄは、上述のように切断部（第３図を参照）を有１
ノＣいることは言うまてムない３、また、検出部１３イ
ζ］近（」板状あるいはブロック状の連続した超１Ｌｔ
導体１４によって構成して、被検出部にお（Ｊる磁束部
れを少なくすると共に、」二記受［１部１１で収束され
た磁束をさらに収束するようにしている１、シたかって
、さらに磁束の収束効果を」二げることかできる。

第８図は上記各集磁装置とは異なる実施例てあり、略円
錐形に形成した超電導体Ｉ５内の先端部に、略円錐形の
磁性体１６をその小径の開Ｉ」部を」−記超電導体１５
の小径の開口部側に向ｉ−］で配置している。この集磁
装置は、磁性体１６によってさらに磁束を収束すること
により磁束密度を高めるものである。磁性体１６を超電
導体１５によりて囲まれた構造にしているのは、被検出
磁束以外の磁束を拾いあげるのを防止するノールト効果
を持たせるため、である。図示しない磁気センサ（Ｊ」
―記磁性体１６の小径の開１０部付近の磁束が一番集ま
る位置に設置される。

」二連の第１図および第６図に示ず集磁装置は、磁束レ
ンズとしてとらえることらできる。

リーなわち、第１図において磁束２１Ｊ磁束２°のよう
に収束されるから、光学レンズに例えるなら凸レンズと
見なすことができる。したがって、磁束２′の位置に複
数個の磁気センサを配置することによって、磁束分布を
得ることができる。また、複数の磁気センサを配置−４
゛る代わりに、磁束２゛の断面積より十分小さな一つの
磁気センサを（み１束２°の位置に配置し、この磁気セ
ン形を機械的に走査させることによっても磁束分布を得
ることができる。　　゛」二連のような集磁装置を磁気検出装置に使用する場合
（１次のようにする。すなわち、この磁気検出装置は磁
束を収束する上記集磁１装置からなる集磁部と、この収
束された磁束を検出ケる磁気検出　　□部によって構成
される。

上記集磁部は上述のように超電導物質より構成されるか
、マイスナー効果かあれば特に大電流古里のものである
必要はない。したがって、セラミックＡｉｉ重導体ても
よい９．一方、磁気検出部はポール素子等でもよいが、
感度の点から超電偉磁気抵抗素子かよく、特にセラミッ
ク超電導体か好ましい。

このように、集磁部と磁気検出部とを同一の超電導物質
によって構成すれば、両者を同一の温度て動作さ什るこ
とがてきる３、シたが１で、−１−記集磁部と磁気検出
部どを一体に形成したり、あろしくＪ同一の冷却室で冷
却することができるという利点がある。

上記実施例において（」、超電導体をリング状に形成し
たり円錐状に形成しているが、この発明はこれに限定さ
れるもので（Ｊない。すなわち、セラミックやガラス等
よりなろ略円錐形の物体の表面」二に、超電導体を面状
１点状、メッシコ状１螺旋状。

リンク状また（」斑状等にスクリーン印刷また（Ｊエツ
チング等によって形成してもよい。

〈発明の効果〉以上より明らかなように、この発明の集磁装置（Ｊ、超
電導体で形成された大径のＩＪ旧二］部と小径の開１１
部と集束部どを（＋ｆｉ１えて、上記大径の１１旧−＋
　ｒ′Ｉｌｓから入射される磁束を−１−記小径の開「
１１部の方向に進むにし）こがって」−記集束部によっ
て収束ずろようにしたので、磁束密度を大きくすること
ができ、したかって、微弱な磁界の強度を正確に測定で
きろ。

また、上記集磁装置は集束部の構造を円錐状にＩｌ− 配設された超電導体からなる複数のリンク、あろいｔＪ
：　ｒｒ１箱コ箱舟イルバネ状電導体へにより構成オろ
ごとによって、！１１．′Ｉ定の方向からの磁束のみか
極めて効果的に収束でき、したか−）で、微弱な（み、
界の強度と方向とを同時に正１７（＋に測定４−ろこと
か可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１Ｑ＋はこの発明の集１ｉ？Ｆ、装置の断面図、第２
図。第３図および第４図（」第１図にお（Ｊる超電導体の構
造に関する説明図、第５図（」第１図の集磁袋（Ｉツに
お（Ｊる指向性の説明図、第６図、第７図および第８図
（Ｊ他の実施例の断面図、第９図（Ｊマイスナー効果の
説明図である。Ｉａ、ｌｂ、ｌｃ、］ｄ、Ｉｃ、Ｉ　Ｏ，１２ａ、Ｉ　
２＋１．＋　２ｃ。１２ｄ、１４，１５−超７ｕ専休、２．２’、　　磁束、　　１６　磁性体。特許出願人　シ〜）・−プ株式会社代理人　弁理士　　青　山　　葆　（工か１名□□ 第９図（ｂ）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）超電導体からなり、大径の開口部と、小径の開口
部と、上記大径の開口部から入射される磁束を上記小径
の開口部側に進むにしたがって収束させる収束部とを有
することを特徴とする集磁装置。