JPH02262079A

JPH02262079A - 交流磁化検出方法とその装置

Info

Publication number: JPH02262079A
Application number: JP8138789A
Authority: JP
Inventors: Hisanao Ogata; 久直尾形; Hideaki Mori; 英明森; Tetsuya Ogushi; 大串　哲彌; Yoshinori Shiraku; 白樂　善則
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1989-04-03
Filing date: 1989-04-03
Publication date: 1990-10-24

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】〔産業上の利用分野〕本発明は平板状試料の磁化、特に超電導性薄膜の磁化の
特性測定に適した交流磁化検出方法及びその装置に関す
る。

〔従来の技術〕

従来、この種の装置としては、マテリアルズ・サイエン
ス・アンド・エンジニアリング誌、第１００巻（１９８
８年）第Ｌｌ１頁から第Ｌ１３頁（Ｍａｔｅｒｉａｌｓ
　５ｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ＋
　Ｖｏｌ。

Ｚｏｏ　（１９８８）ＰＰ、Ｌｌｌ−Ｌｉ２）において
論じられているような同軸でかつ軸方向中心がほぼ一致
する２ケのコイルの軸心部に試料を設置するものであっ
た。

また平板状の試料に適した磁化検出方法とじては、特開
昭６２−２７３４４７号に記載のような方法があった。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記前者においては、試料の体積にほぼ比例した磁化が
検出されるため、超電導薄膜のような体積の小さな試料
からの信号は小さく検出し難かった。

また、上記後者の従来技術では、コイルと試料間の距離
が精度に影響し、また検出信号も小さかった。

本発明の目的は、薄膜のような極端に薄い平板の超電導
特性を交流磁化により検出することを目的としており、
さらにその為に好適な装置を提供することを目的とする
。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、１次コイルと２次コイルを
距離をおいて対向配置し、その間に試料を挿入し、１次
コイルに交流電圧を印加し、２次コイルに誘起される交
流電圧を計測するようにした。

またこの検出方法を用いた装置を提供するために、２組
の１次コイルａｘ　、ｂ工と２次コイルａｌ　ｔ　ｂＺ
をそれぞれ同軸上に距離をおいて対向して、コイルの対
ａ１　、ａｍ及びｂｔ　ｔ　ｂｚを形成するホルダーと
、コイル対ａｌ　、ａｍの間に設けた試料室と、１次コ
イルａｘ＋ｂｌに接続される交流電源と、２次コイルａ
ｘ　、ｂＺからの誘起電圧を求める複素交流電圧増幅器
とを具備せしめた。

〔作用〕

このような方法を採用することにより、２次コイルには
、試料室に置かれた試料が超電導に転移すると磁気をし
やへいする結果、試料の無い場合に比べ、著しく誘起電
圧が低下もしくは誘起電圧を生じない。

この方法を用いた装置では、試料室のないコイル対と対
比することにより、１次コイル側を励磁し２次コイル側
に生ずる電圧変化を増幅して、超電導薄膜の交流磁化特
性を検出することができる。

また、２次コイルの誘起電圧の励磁周波数及び振幅依存
性の有無により、強磁性９反磁性、高導電性を区別する
ことができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。

１次コイルミ１と２次コイルａｘ、及び１次コイルｂｌ
と２次コイルｂ２がそれぞれ同軸に距離をおいて対向し
ている。１次コイルミ１とｂｘ　を直列に同極で接続し
交流励磁する。すると、２次コイルａｍとｂｚには誘起
電圧が生ずるが、両コイルの極性を逆に直列接続すると
、２次コイル側には誘起電圧が相殺されてほとんど電圧
を生じない。ただし、１次コイルミ１とｂｘ、及び２次
コイルミ２とｂＺは共にそれぞれ同一サイズ、巻数であ
る。１次コイルミ１と２次コイルミ２の間に設けた試料
室１′に試料１を挿入する。試料１が磁性をもたないと
きは試料１が無いときと状況は変わらないが、もし超電
導体に転移して反磁性になると、磁気じゃへい効果によ
り、２次コイルミ２に誘起される電圧が小さくなり、２
次コイルｂ２の誘起電圧との差が生ずる。これを増幅す
れば交流磁化信号を検品できて、超電導反磁性を知るこ
とができる。

この方法に基づく検出装置を第２図に示す。２は１次コ
イルａ１、ｂ２及び２次コイルａ２．　ｂＺと、試料１
を保持する非磁性、非導電性物質（セラミックや樹脂な
ど）からなるホルダー、３は１次コイルを電圧ｖ１で励
磁する交流電源２４は２次コイルの誘起複素交流電圧ｖ
２を増幅計測するロックインアンプで、交流電源３から
位相信号をとりこみ、検出した信号の位相と振幅もしく
は複素電圧の実部と虚部を出力し、データ収録処理装置
５に送る。６は、ホルダ２に取り付けた温度センサに基
づく温度計で、出力はデータ収録処理装置５に送る。ま
たその出力は温度調節器７に入り、ホルダー２の温度制
御にも利用する。なお、ホルダー２の温度を下げるには
、図示していないが別置の冷凍機もしくは寒剤を用いる
。

第３図は、このようにしてデータ収録処理装置５に出力
されたエルビウム・バリウム・銅の酸化物超電導薄膜の
磁化特性の一例である。厚さは０．８μｍ　、大きさは
５　ｍ　Ｘ　７　ｍである０曲線Ａは誘起複素電圧ｖ２
の実部１曲線Ｂは、その虚部で前者が複素磁化率Ｘの実
部Ｘ’　、後者が虚部Ｘ′に対応するｓ　ｘ’は反磁性
の程度をＸ′は誘起電流などによる損失を表す。

第４図は、コイルの内径をすべて５ｍとし、コイルａｌ
とａ２の中心間隔を５閣としたときの温度２０Ｋにおけ
る誘起複素電圧の実部の絶対値を試料の面積−コイルａ
１とａ２に平行な平面に投影したときの面積−を変えて
測定したものである。

これから、面積５０ｍ”位までは、電圧ｖ２が面積に比
例することがわかる。

第５図は、電気伝導率の大きな試料の例で、第３図と良
く似た曲線を呈する。試料は焼鈍した無酸素銅で厚さは
２ｍである。この場合の曲線Ａは。

誘導電流により磁気じゃへいされた結果を示す。

反磁性による磁気しやへいが１次コイルの周波数に依存
しないのに対し、誘導電流による磁気しやへい効果は、
第５図者に示すように極端な周波数依存性がある。

試料の大きさをコイル内径より小さくすれば、試料が強
磁性体のときは、反磁性体の場合と逆の電圧Ｖｚを生ず
る。このようにして、試料が反磁性体か、強磁性体か、
あるいは高導電体かを見分けることが可能である。

また、電圧ｖ２の虚部は、抵抗損失を表すが、超電導酸
化物のＸ′が励磁電圧振幅依存性を示すのは、結晶粒間
の弱い超電導結合部における損失によると言われる。

強磁性体の場合の励磁電圧振幅依存性は、試料の磁気飽
和特性と関連づけられる。

〔発明の効果〕

以上述べた如く、本発明によれば、体積は小さくても面
積が十分あれば信号が検出されるので、薄膜の交流磁化
特性を感度良く求めることができる効果がある。

また、誘起電圧の、励磁周波数もしくは励磁振幅への依
存性が強磁性体、反磁性体、もしくは。

高導電体であるかによって異なるので、これらを測定す
ることによって試料の種類や特性を判断できる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す斜視概念図、第２図は
本発明の他の実施例で示す装置ブロック図、第３図は本
発明の適用例を示す測定結果の特性図、第４図は本発明
の適用例を集めてプロットした特性図、第５図は本発明
の他の適用例を示す測定結果の特性図である。１・・・試料、２・・・ホルダー、ａ１、　ｂｌ・・・
１次コイル、ａ１、　ｂｚ・・・２次コイル、３・・・
交流電源、４・・・ロックインアンプ、５・・・データ
収録処理装置。第　１　面 ′ｆＪ　２　区第図カ　４図面鱈″）ＩｔｌＲ２チ因〉翫１〔Ｋコ

Claims

【特許請求の範囲】１、１次コイルと２次コイルを同軸上に距離をおいて対
向して配置し、両コイルの間に試料を挿入し、上記１次
コイルに交流電圧を印加し、上記２次コイルに誘起され
る交流電圧を計測して、上記試料の磁化特性を求めるこ
とを特徴とする交流磁化検出方法。２、２組の１次コイルａ＿１、ｂ＿１と２次コイルａ＿
２、ｂ＿２をそれぞれ同軸上に距離をおいて対向して、
コイルの対ａ＿１、ａ＿２及びｂ＿１、ｂ＿２を形成す
るホルダー、上記ホルダーのコイル対ａ＿１、ａ＿２の
間に設けた試料室、直列接続した１次コイルａ＿１、ｂ
＿１に接続された交流電源、直列接続した２次コイルａ
＿２、ｂ＿２に接続された複素交流電圧増幅器からなる
ことを特徴とする交流磁化検出装置。３、上記２次コイルに誘起される上記交流電圧を複素電
圧として求めた誘起電圧が上記１次コイルの励磁周波数
及び振幅に依存するか否かを判別して上記試料の磁化特
性を求めることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の交流磁化検出方法。