JPH0213751B2 - - Google Patents
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- JPH0213751B2 JPH0213751B2 JP57126017A JP12601782A JPH0213751B2 JP H0213751 B2 JPH0213751 B2 JP H0213751B2 JP 57126017 A JP57126017 A JP 57126017A JP 12601782 A JP12601782 A JP 12601782A JP H0213751 B2 JPH0213751 B2 JP H0213751B2
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- flux flow
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
- G01R33/035—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using superconductive devices
- G01R33/0352—Superconductive magneto-resistances
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
Description
本発明は、極低温、主に液体ヘリウム温度にて
磁場を検出する素子に関するものであり、更に詳
述すれば、超電導マグネツトなどの極低温にて用
いられる機械等の極低温の部位に設置して、その
電気抵抗を測ることにより、該素子周囲の磁場の
強さを測定できる素子に関するものである。 従来、液体ヘリウム温度付近の極低温における
数10KOe程度の強磁場の検出あるいは測定には、
ホール素子を用いた検出器が用いられているが、
極低温における数10KOe程度の強さの磁場を検
出できるホール素子を使用した測定器は、半導体
Ga−As(ガリウム−ヒ素)を用いており、熱応
力に弱いため、信頼性に欠け、液体ヘリウム温度
と常温との繰返し使用では、長期間にわたる使用
に耐えないという致命的な欠点がある。 本発明は、前記従来品の欠点を解決した新規な
磁場検出器に関するものであり、極低温における
高磁場測定に際して、非晶質超電導合金に顕著に
現われる磁束流抵抗現象を利用し、装置の機構の
簡素化、信頼性の向上、低価格化を図るものであ
る。 従来、ソフトな超電導体において磁束流抵抗が
現われることが知られていた。しかし、この磁束
流抵抗変化は極めて僅かであつたが、本発明者は
非晶質超電導合金の研究を行なつている際に、顕
著な磁束流抵抗変化が現われることを見出し、こ
の現象を利用すれば極低温用の磁場測定が可能で
あることを新規に発明した。 次に、この磁束流抵抗についての実験結果を詳
述する。 第1図に非晶質超電導合金として液体急冷法に
より製作したMo77.5Si10B12.5よりなる試料(幅1
mm、厚み25μm、長さ10cm)を用いて4.26〓にて
電流値0.06〜110A/cm2、磁場0〜70KOeをかけ
た際の電気抵抗値の変化を示す。次に、第1表に
第1図中の各々の曲線に対応した電流密度JTを示
す。
磁場を検出する素子に関するものであり、更に詳
述すれば、超電導マグネツトなどの極低温にて用
いられる機械等の極低温の部位に設置して、その
電気抵抗を測ることにより、該素子周囲の磁場の
強さを測定できる素子に関するものである。 従来、液体ヘリウム温度付近の極低温における
数10KOe程度の強磁場の検出あるいは測定には、
ホール素子を用いた検出器が用いられているが、
極低温における数10KOe程度の強さの磁場を検
出できるホール素子を使用した測定器は、半導体
Ga−As(ガリウム−ヒ素)を用いており、熱応
力に弱いため、信頼性に欠け、液体ヘリウム温度
と常温との繰返し使用では、長期間にわたる使用
に耐えないという致命的な欠点がある。 本発明は、前記従来品の欠点を解決した新規な
磁場検出器に関するものであり、極低温における
高磁場測定に際して、非晶質超電導合金に顕著に
現われる磁束流抵抗現象を利用し、装置の機構の
簡素化、信頼性の向上、低価格化を図るものであ
る。 従来、ソフトな超電導体において磁束流抵抗が
現われることが知られていた。しかし、この磁束
流抵抗変化は極めて僅かであつたが、本発明者は
非晶質超電導合金の研究を行なつている際に、顕
著な磁束流抵抗変化が現われることを見出し、こ
の現象を利用すれば極低温用の磁場測定が可能で
あることを新規に発明した。 次に、この磁束流抵抗についての実験結果を詳
述する。 第1図に非晶質超電導合金として液体急冷法に
より製作したMo77.5Si10B12.5よりなる試料(幅1
mm、厚み25μm、長さ10cm)を用いて4.26〓にて
電流値0.06〜110A/cm2、磁場0〜70KOeをかけ
た際の電気抵抗値の変化を示す。次に、第1表に
第1図中の各々の曲線に対応した電流密度JTを示
す。
【表】
合金の超電導遷移温度は、測定の結果7.66〓で
あつた。第1図にみられるように、電流密度JTが
小さい場合(第1図の7及び8)は、約50KOe
で電気抵抗は急激な変化を呈し、それ以下では超
電導状態にあり、電気抵抗は0であるのに対し、
JTが20〜50A/cm2(第1図の2及び3)の場合
は、約40KOe以下で、その電気抵抗の磁場に対
する変化は、ほゞ直線に増加し、磁束流抵抗が発
生している。したがつて、この特性を利用し、非
晶質超電導合金の電気抵抗値を測定することによ
つて、磁場の強さを測定することができる。この
場合の特徴は、素子に流れる電流が20〜50mAと
極めて小さいことであり、このことは素子の温度
を上昇させることも、冷却用の液体ヘリウムの蒸
発を促すこともない点で極めて有利である。 本発明は上記の磁束流抵抗変化を利用したもの
であり、極低温にある磁場の被測定箇所に非晶質
超電導合金よりなる素子を設置し、該素子に設置
した四本のリード線のうち電流端子に直流電流を
定常的に流し、電圧計に接続して電圧を測定し、
両者より求められる磁束流抵抗を測定することに
よつて素子近傍の磁場の強さを簡単に測定するこ
とができる。 本発明の素子に用いることができる非晶質超電
導合金の種類の一例を第2表に示す。なお、素子
として有効に使用できる合金の領域は種々あるこ
とが実験的に確かめられており、第2表の合金に
限るものではない。また、これらの合金群は液体
急冷法によつて作製されるリボン状の材料でもス
パツタリング等の気相析出法によつて作製される
ガラス又はその他のセラミツクス基板上に形成さ
れた薄膜材料でも該素子として使用することがで
きる。 このようにその超電導遷移温度が、液体ヘリウ
ム温度以上、10K以下の非晶質合金によつてはじ
めて従来のソフトな超電導体に現われていた極め
て僅かな磁束流抵抗が、前記のように顕著な抵抗
変化として現われたのであつて本発明の磁場検出
素子は非晶質合金の特徴をもつてはじめて成立す
るものである。 従つて液体急冷法で非晶質化できる限度である
50μm以下の厚さにおいて素子は成立し、更にそ
の超電導遷移温度に関しては、磁束流抵抗を現出
するための測定電流値が過大になる、もしくは10
〜20KOeといつた比較的低磁場での検出感度が
鈍るといつた点から、液体ヘリウム温度より数度
以上高い10Kを超えた素子では不都合である。 更に該素子は極低温の状態で必ず外部から電気
的に絶縁されているべきで、該素子はセラミツク
ス等の絶縁性基板等の支持体に固着される必要が
ある。 またリード線抵抗、接触抵抗により電気抵抗測
定が影響されないように直流四端子法による測定
も不可欠である。
あつた。第1図にみられるように、電流密度JTが
小さい場合(第1図の7及び8)は、約50KOe
で電気抵抗は急激な変化を呈し、それ以下では超
電導状態にあり、電気抵抗は0であるのに対し、
JTが20〜50A/cm2(第1図の2及び3)の場合
は、約40KOe以下で、その電気抵抗の磁場に対
する変化は、ほゞ直線に増加し、磁束流抵抗が発
生している。したがつて、この特性を利用し、非
晶質超電導合金の電気抵抗値を測定することによ
つて、磁場の強さを測定することができる。この
場合の特徴は、素子に流れる電流が20〜50mAと
極めて小さいことであり、このことは素子の温度
を上昇させることも、冷却用の液体ヘリウムの蒸
発を促すこともない点で極めて有利である。 本発明は上記の磁束流抵抗変化を利用したもの
であり、極低温にある磁場の被測定箇所に非晶質
超電導合金よりなる素子を設置し、該素子に設置
した四本のリード線のうち電流端子に直流電流を
定常的に流し、電圧計に接続して電圧を測定し、
両者より求められる磁束流抵抗を測定することに
よつて素子近傍の磁場の強さを簡単に測定するこ
とができる。 本発明の素子に用いることができる非晶質超電
導合金の種類の一例を第2表に示す。なお、素子
として有効に使用できる合金の領域は種々あるこ
とが実験的に確かめられており、第2表の合金に
限るものではない。また、これらの合金群は液体
急冷法によつて作製されるリボン状の材料でもス
パツタリング等の気相析出法によつて作製される
ガラス又はその他のセラミツクス基板上に形成さ
れた薄膜材料でも該素子として使用することがで
きる。 このようにその超電導遷移温度が、液体ヘリウ
ム温度以上、10K以下の非晶質合金によつてはじ
めて従来のソフトな超電導体に現われていた極め
て僅かな磁束流抵抗が、前記のように顕著な抵抗
変化として現われたのであつて本発明の磁場検出
素子は非晶質合金の特徴をもつてはじめて成立す
るものである。 従つて液体急冷法で非晶質化できる限度である
50μm以下の厚さにおいて素子は成立し、更にそ
の超電導遷移温度に関しては、磁束流抵抗を現出
するための測定電流値が過大になる、もしくは10
〜20KOeといつた比較的低磁場での検出感度が
鈍るといつた点から、液体ヘリウム温度より数度
以上高い10Kを超えた素子では不都合である。 更に該素子は極低温の状態で必ず外部から電気
的に絶縁されているべきで、該素子はセラミツク
ス等の絶縁性基板等の支持体に固着される必要が
ある。 またリード線抵抗、接触抵抗により電気抵抗測
定が影響されないように直流四端子法による測定
も不可欠である。
【表】
【表】
以上に述べた非晶質超電導合金を用いる極低温
用の磁場検出素子の利点を列記すれば、 (1) 電気抵抗が高いために、磁束流抵抗の変化量
が大きく、精度の高い測定が可能である。 (2) 高い強度と延性をもつために耐衝撃性など外
力に対し、極めて強い素子であり、また熱膨張
係数が小さいために常温から極低温へ移行する
際の熱衝撃、熱応力による性能変化や劣下ある
いは破断などの障害がなく、長期間の使用に対
して極めて信頼性の高い素子である。 (3) 他の結晶質超電導合金に比べて磁束流抵抗が
発生しやすく、少ない電流で用いることができ
るため、素子の温度上昇はなく、素子周囲の温
度上昇による冷却用の液体ヘリウムの蒸発を押
えることができる。 (4) 機構が簡単であるため、従来のホール素子等
の他の検出素子に比べて安価に製造できる。 などの利点がある。 以下、実施例について説明する。 第2図に液体急冷法によつて製作した素子の一
例を示す。 第2図における1は本発明の素子で、2はその
組成がMo77.5Si10B12.5よりなる非晶質超電導合金
で、3a〜3dは蒸着による銀電極で、4は基板
よりなる支持体、5はリード線で、6は低温ハン
ダ、5a,5bは電流端子、5b,5cは電圧端
子、7は接着剤である。なお、この場合の非晶質
超電導合金の形状は、厚さ10μm、巾4mm、長さ
44mmである。この素子を用いて実験した結果を第
3図に示す。 第3図の1は4.26〓、2は3.51〓での結果であ
り、4.26〓では約40KOeまで、3.51〓では約
50KOeまで、ほゞ直線に比抵抗が変化している。
この結果を用いて磁場の測定を行つたところ、
4.26〓ではほゞ60KOe、3.51〓ではほゞ70KOeま
では磁場の測定が±2KOeの精度で可能であつ
た。 このように本発明は、極低温における数
10KOeの強い磁場の測定に対し、高精度で極め
て信頼性の高い画期的な磁場検出素子を提供する
ものである。
用の磁場検出素子の利点を列記すれば、 (1) 電気抵抗が高いために、磁束流抵抗の変化量
が大きく、精度の高い測定が可能である。 (2) 高い強度と延性をもつために耐衝撃性など外
力に対し、極めて強い素子であり、また熱膨張
係数が小さいために常温から極低温へ移行する
際の熱衝撃、熱応力による性能変化や劣下ある
いは破断などの障害がなく、長期間の使用に対
して極めて信頼性の高い素子である。 (3) 他の結晶質超電導合金に比べて磁束流抵抗が
発生しやすく、少ない電流で用いることができ
るため、素子の温度上昇はなく、素子周囲の温
度上昇による冷却用の液体ヘリウムの蒸発を押
えることができる。 (4) 機構が簡単であるため、従来のホール素子等
の他の検出素子に比べて安価に製造できる。 などの利点がある。 以下、実施例について説明する。 第2図に液体急冷法によつて製作した素子の一
例を示す。 第2図における1は本発明の素子で、2はその
組成がMo77.5Si10B12.5よりなる非晶質超電導合金
で、3a〜3dは蒸着による銀電極で、4は基板
よりなる支持体、5はリード線で、6は低温ハン
ダ、5a,5bは電流端子、5b,5cは電圧端
子、7は接着剤である。なお、この場合の非晶質
超電導合金の形状は、厚さ10μm、巾4mm、長さ
44mmである。この素子を用いて実験した結果を第
3図に示す。 第3図の1は4.26〓、2は3.51〓での結果であ
り、4.26〓では約40KOeまで、3.51〓では約
50KOeまで、ほゞ直線に比抵抗が変化している。
この結果を用いて磁場の測定を行つたところ、
4.26〓ではほゞ60KOe、3.51〓ではほゞ70KOeま
では磁場の測定が±2KOeの精度で可能であつ
た。 このように本発明は、極低温における数
10KOeの強い磁場の測定に対し、高精度で極め
て信頼性の高い画期的な磁場検出素子を提供する
ものである。
第1図は本発明の原理となる磁束流抵抗の電流
密度依存性を表わした図、第2図は本発明にもと
づく素子の1例であり、イは素子全体の見取り
図、ロはAA′断面の矢視図である。そして、第3
図は第2図に示す実施例の結果で磁場の強さに対
する磁束流抵抗値を表わす。 1……磁場検出素子、2……非晶質超電導合
金、3a〜3d……電極、4……支持体。
密度依存性を表わした図、第2図は本発明にもと
づく素子の1例であり、イは素子全体の見取り
図、ロはAA′断面の矢視図である。そして、第3
図は第2図に示す実施例の結果で磁場の強さに対
する磁束流抵抗値を表わす。 1……磁場検出素子、2……非晶質超電導合
金、3a〜3d……電極、4……支持体。
Claims (1)
- 1 液体ヘリウム温度以上絶対温度10〓以下で超
電導に遷移する非晶質相からなる50μm以下の薄
板状又は線状の超電導合金を電気的絶縁体よりな
る支持体に接着剤により固着又はスパツタリン
グ、真空蒸着のいずれかにより直接に固着して電
気抵抗部材を形成し、該電気抵抗部材の上面に四
本の電極を一列に形成し、直流四端子法により、
その電気抵抗を測定することにより、極低温にお
ける磁場の被測定箇所に設置して磁場の強さを測
定する極低温用磁場検出素子。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57126017A JPS5917175A (ja) | 1982-07-20 | 1982-07-20 | 極低温用磁場検出素子 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57126017A JPS5917175A (ja) | 1982-07-20 | 1982-07-20 | 極低温用磁場検出素子 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5917175A JPS5917175A (ja) | 1984-01-28 |
JPH0213751B2 true JPH0213751B2 (ja) | 1990-04-05 |
Family
ID=14924656
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP57126017A Granted JPS5917175A (ja) | 1982-07-20 | 1982-07-20 | 極低温用磁場検出素子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5917175A (ja) |
Families Citing this family (23)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0799387B2 (ja) * | 1987-08-01 | 1995-10-25 | シャープ株式会社 | セラミックス超電導磁気センサの駆動方式 |
JPH01173765A (ja) * | 1987-12-28 | 1989-07-10 | Sharp Corp | 超電導体膜磁気センサ |
JPS6437884A (en) * | 1987-08-03 | 1989-02-08 | Sharp Kk | Displacement/electric conversion |
JPH0799385B2 (ja) * | 1987-07-29 | 1995-10-25 | シャープ株式会社 | 超電導磁界検出素子 |
JPS6437885A (en) * | 1987-08-03 | 1989-02-08 | Sharp Kk | Superconducting rheostat and displacement converter |
JPH0671100B2 (ja) * | 1987-07-29 | 1994-09-07 | シャープ株式会社 | 超電導磁気抵抗装置 |
JPH0799386B2 (ja) * | 1987-08-01 | 1995-10-25 | シャープ株式会社 | ディジタル磁界検出装置 |
JPH07113663B2 (ja) * | 1987-12-16 | 1995-12-06 | シャープ株式会社 | 超電導磁気センサの特性制御回路 |
JPS6437883A (en) * | 1987-08-03 | 1989-02-08 | Sharp Kk | X-y potentiometer |
JPH07113662B2 (ja) * | 1987-08-05 | 1995-12-06 | シャープ株式会社 | 超電導磁気特性制御方式 |
JPH01175781A (ja) * | 1987-12-29 | 1989-07-12 | Sharp Corp | 磁気抵抗素子システム |
JPH01287489A (ja) * | 1988-05-13 | 1989-11-20 | Sharp Corp | 超電導磁気センサ |
JPH0672914B2 (ja) * | 1988-03-18 | 1994-09-14 | シャープ株式会社 | 超電導磁気抵抗素子の駆動方法 |
JPH0671101B2 (ja) * | 1987-12-25 | 1994-09-07 | シャープ株式会社 | 超電導体磁気抵抗素子 |
JPH06103340B2 (ja) * | 1988-02-01 | 1994-12-14 | シャープ株式会社 | 磁気センサ |
JPH0672915B2 (ja) * | 1988-04-04 | 1994-09-14 | シャープ株式会社 | 磁気パターン検出装置 |
JPH0810772B2 (ja) * | 1988-02-10 | 1996-01-31 | シャープ株式会社 | セラミック超電導装置 |
JPH0810770B2 (ja) * | 1988-02-10 | 1996-01-31 | シャープ株式会社 | セラミック超電導装置 |
JP2561117B2 (ja) * | 1988-02-25 | 1996-12-04 | 学校法人東海大学 | 磁界検出装置 |
JPH0799388B2 (ja) * | 1988-03-18 | 1995-10-25 | シャープ株式会社 | 磁気像検出装置 |
JPH01153659U (ja) * | 1988-04-04 | 1989-10-23 | ||
JPH0799389B2 (ja) * | 1988-05-17 | 1995-10-25 | シャープ株式会社 | 磁気検出装置 |
JPH0799390B2 (ja) * | 1988-05-17 | 1995-10-25 | シャープ株式会社 | 磁気検出装置 |
-
1982
- 1982-07-20 JP JP57126017A patent/JPS5917175A/ja active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS5917175A (ja) | 1984-01-28 |
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