JPH03131782A - Superconduction magnetometer - Google Patents

Superconduction magnetometer

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Publication number
JPH03131782A
JPH03131782A JP1269414A JP26941489A JPH03131782A JP H03131782 A JPH03131782 A JP H03131782A JP 1269414 A JP1269414 A JP 1269414A JP 26941489 A JP26941489 A JP 26941489A JP H03131782 A JPH03131782 A JP H03131782A
Authority
JP
Japan
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axis
sensor block
superconducting
adhesive
sensor
Prior art date
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Pending
Application number
JP1269414A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Keiichiro Kaneko
金子 啓一郎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
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Publication of JPH03131782A publication Critical patent/JPH03131782A/en
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Abstract

PURPOSE:To adhere and fix SQUID sensors orthogonally with high accuracy by adhering SQUIDs of respective axes of X, Y, and Z to surfaces of a sensor block which contain 90 deg. highly accurately by using an adhesive to which microbeads are added. CONSTITUTION:The three mutually orthogonal planes of the sensor block 1 to which the X-axis SQUID 2, Y-axis SQUID 3, and Z-axis SQUID 4 are adhered are obtained by cutting, for example, a silicon wafer by dice cutting, etc., and adhered and fixed to the three orthogonal planes of a sensor block 1 made of ceramic, fused quartz, etc. In this case, microbeads for uniformizing the thickness of an adhesion layer between the X-axis SQUID 2 and sensor block 1 are added to the adhesion layer and the height in the adhering direction is controlled with the microbeads to uniformize the thickness of the adhesion layer, thereby joining the surface of the SQUID 2 and the surface of the sensor block with highly accurate collimation.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は超伝導量子干渉素子(Supercondu
c−ting Quantum工nterferenc
e Device、  以後路して5QUIDと呼ぶ)
を用いた特に磁気探査への利用に関する高感度な超伝導
磁力計の製造法に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] This invention relates to superconducting quantum interference devices (Supercondu...
c-ting Quantum engineering interferenc
e Device, hereinafter referred to as 5QUID)
This paper relates to a method for manufacturing a highly sensitive superconducting magnetometer, especially for use in magnetic exploration.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第2図〜第5図は従来の装置を示す図である。 FIGS. 2 to 5 are diagrams showing conventional devices.

第2図は超伝導磁気検出装置のセンナ部分を示す図であ
る。例えば石英溶融ガラスなどで作られたセンサブロッ
ク(1)の互いに直交する3面上に。
FIG. 2 is a diagram showing the senna portion of the superconducting magnetic detection device. For example, on three mutually perpendicular surfaces of a sensor block (1) made of fused quartz glass.

それぞれX軸8Qσ工H21,7軸日Q U m D(
3)。
X-axis 8Qσ engineering H21, 7-axis day Q U m D (
3).

2軸SQ、σより(4)を配置しである。センサブロッ
ク(1)は非磁性かつ非導電性の材料で作られた丈ボー
ト支持管パイプ(5)によシ支持され、液体ヘリウム容
器(6)の内部の底近くに配置される。支持管15+は
中空になっており、その内部にセンサを駆動し。
2-axis SQ, (4) is arranged from σ. The sensor block (1) is supported by a long boat support pipe (5) made of non-magnetic and non-conductive material and is placed near the bottom inside the liquid helium container (6). The support tube 15+ is hollow, and a sensor is driven inside it.

また出力を取り出す同軸ケーブル(7)が入っている。Also included is a coaxial cable (7) for taking out the output.

支持管は流量調整弁(8)を介して液体ヘリウム容器(
6)の外部の大気に対して開かれている。センサブロッ
クi1)に取り付けられたX軸sqσよりt21.  
y軸sqσより(3)、  z軸&QUより(4)は液
体へりつム中で冷却されることによ多動作する。
The support pipe is connected to a liquid helium container (
6) open to the outside atmosphere; t21. from the X-axis sqσ attached to the sensor block i1).
(3) from the y-axis sqσ and (4) from the z-axis &QU perform multiple operations by being cooled in the liquid helium.

まず、X軸8QσrD(21を一例としてSQUよりの
動作について説明する。
First, the operation from the SQU will be explained using the X-axis 8QσrD (21) as an example.

第3図は、超伝導磁気検出装置に用いるX軸日QUより
とX軸SQ[7よりを駆動する駆動回路の一例を示した
ものである。第3図において、(2)はX軸5QUID
(21の平面図の一例である。前記SQUより(2)を
動作させるにはまず、液体ヘリウムに浸すなどして冷却
し超伝導状態に転移させ、被測定磁界磁気中に置く。こ
の時、超伝導リングα〔における7ラクソイドの量子化
条件と、超伝導リングα値のジョセフソン素子Ql) 
、 Qaにおける直流ジョセフソン効果とにより5sc
tσID+21の端子A−B間に電位差を生じることな
く流すことのできる超伝導電流の最大値工。は超伝導リ
ングα〔を貫く検知磁束φの関数となる。超伝導リング
α1のインダクタンスL8−0 とみなすと、φと工。
FIG. 3 shows an example of a drive circuit for driving the X-axis QU and the X-axis SQ [7] used in the superconducting magnetic detection device. In Figure 3, (2) is the X-axis 5QUID
(This is an example of a plan view of 21. To operate (2) from the SQU, first, cool it by immersing it in liquid helium to transform it into a superconducting state, and place it in the magnetic field to be measured. At this time, Quantization conditions for 7-laxoid in superconducting ring α [and Josephson element Ql of superconducting ring α value)
, 5sc due to the DC Josephson effect in Qa
Maximum value of superconducting current that can flow between terminals A and B of tσID+21 without creating a potential difference. is a function of the detected magnetic flux φ passing through the superconducting ring α. If we consider the inductance L8-0 of the superconducting ring α1, then φ and engineering.

との関係は(!)式のようになり、工。はφに対してφ
0を周期として変化する。
The relationship with (!) is as follows. is φ for φ
It changes with a period of 0.

φ IB=2Iccasπ石       ・・四・・・(
りこζでICはジョセフノン素子Qυ、α2それぞれの
臨界電流値である。またφ0は磁束量子であシ。
φ IB=2Iccasπ stone...4...(
In Rikoζ, IC is the critical current value of each of the Josephnon elements Qυ and α2. Also, φ0 is a magnetic flux quantum.

その値は2.07X10  ωbである。実際にはL8
≠0であるため、工。とφとの関数は(1)式からずれ
、工。の最小値は零とはならないが、この場合にも工m
はφ0を周期として変化する。上記のような工mの変化
に対応してSQ、UID(2+の電流−電圧(r−v)
特性もまた。検知磁束φに対して磁束量子φ0を周期と
して変化する。第4図(a)はsQaより(2)のニー
V特性を示すものであυ、φ−nφ0.φ−(n+1/
2)φ0 の時にそれぞれ曲線C1曲線りのようになシ
、φの値に応じてこの間を連続して変化する。ただし、
nは整数であり。
Its value is 2.07×10 ωb. Actually L8
Since ≠0, The function of and φ deviates from equation (1) and is Although the minimum value of is not zero, in this case also the
changes with a period of φ0. In response to the change in the above-mentioned m, SQ, UID (2+ current-voltage (r-v)
Characteristics too. The detected magnetic flux φ changes with a period of magnetic flux quantum φ0. FIG. 4(a) shows the knee V characteristic of (2) from sQa, υ, φ−nφ0. φ−(n+1/
2) When φ0, the curve C1 curves, and changes continuously between these curves depending on the value of φ. however,
n is an integer.

図中工m1.工m2はそれぞれφ−nφ。、φ−(n+
172)φ0の時の超伝導電流の最大値である。さらに
工m1より若干大きな直流バイアス電流よりを流し、端
子A−B間の電位差Vをφに対して測定すると、第4図
(1))のように磁束量子φ。を周期とした入出力特性
が得られる。
In the figure, construction m1. Each m2 is φ−nφ. , φ−(n+
172) Maximum value of superconducting current at φ0. Furthermore, when a DC bias current that is slightly larger than the current value m1 is applied and the potential difference V between terminals A and B is measured with respect to φ, the magnetic flux quantum φ is determined as shown in FIG. 4 (1)). The input/output characteristics with period is obtained.

以上がSQUより(2)による磁力検出の原理であるが
9次に超伝導磁力計の駆動方法について説明する。
The above is the principle of magnetic force detection based on SQU (2), and the driving method of the 9th order superconducting magnetometer will be explained.

第3図において、Ωは、上記BQσよりの駆動回路の一
例である。上記駆動回路は一般にFLL(Flux −
Locked −Loop )回路とよばれる公知のも
ので、以下のもので構成されている。すなわち。
In FIG. 3, Ω is an example of a drive circuit from the above BQσ. The above drive circuit is generally FLL (Flux −
This is a well-known circuit called a Locked-Loop circuit, and is composed of the following components. Namely.

直流電流源0.移相器α4.前置増幅器Q9.乗算器a
n、積分器スイッチαnと積分増幅器aυからなる積分
器+113.発振器(イ)、変調帰還コイルQD、変調
帰還抵抗@である。上記駆動回路は以下のように5QU
IDを駆動する。すなわち、最初直流゛電流源0から例
えばIb−1,11゜1のバイアス電流よりを流す。こ
のとき積分器スイッチαηは閉じているものとする。次
に発振器(1)から変調帰還コイルCIDを介して変調
信号Hを加える。−例としてこの変調信号Hは振@1/
2φ[、(1)−1))、周波数f−100KHzの正
弦波である。この時点で検知磁束φがφ−nφ0または
、φ−(n+1/2)φ0であればsQaよりの動作点
は第4図(b)中のE点またはF点すなわち。
DC current source 0. Phase shifter α4. Preamplifier Q9. multiplier a
n, an integrator consisting of an integrator switch αn and an integrating amplifier aυ +113. They are an oscillator (A), a modulation feedback coil QD, and a modulation feedback resistor @. The above drive circuit is 5QU as shown below.
Drive ID. That is, first, a bias current of, for example, Ib-1, 11°1 is applied from the DC current source 0. At this time, it is assumed that the integrator switch αη is closed. Next, a modulation signal H is applied from the oscillator (1) via the modulation feedback coil CID. - As an example, this modulation signal H has an amplitude of @1/
2φ[, (1)-1)) and a sine wave with a frequency of f-100 KHz. At this point, if the detected magnetic flux φ is φ-nφ0 or φ-(n+1/2)φ0, the operating point from sQa is point E or point F in FIG. 4(b).

極小または極大の位置にあシ、8QUIDf2>の端子
A−B間に発生する出力電圧の周波数での成分は零であ
る。検知磁束φが変化して動作点がずれると周波数fの
成分が現われ、φ−(n+1/4)φ。
At the minimum or maximum position, the frequency component of the output voltage generated between terminals A and B of 8QUIDf2> is zero. When the detected magnetic flux φ changes and the operating point shifts, a component of frequency f appears, φ-(n+1/4)φ.

に相当するG点またはH点において最大になる。It reaches its maximum at point G or point H, which corresponds to .

ただし1周波数fの成分の位相はG点とH点とで逆相に
なる。仁のような5QUID(2)の出力電圧を前置増
幅器(ハ)で増幅した後9乗算器αQにおいて周波数f
の参照信号Sと掛は合わして位相検波する。次に積分器
スイッチ(Iηを開くと乗算器(IQの出力は積分器α
9によシ積分された後、帰還抵抗り。
However, the phase of the component of one frequency f becomes opposite between the G point and the H point. After amplifying the output voltage of the 5 QUID (2) with a preamplifier (c), the frequency f is increased in the 9 multiplier αQ.
The reference signal S and the multiplication signal are combined for phase detection. Next, when the integrator switch (Iη is opened, the output of the multiplier (IQ) is output from the integrator α
After being integrated by 9, there is a feedback resistance.

変調帰還コイルGDを流れる滞還電流工fとして5QU
ID(2)へ負帰還され、動作点はφ−nφ。、または
φ−(n+1/2)φ。の位置に磁束ロックされる。磁
束ロック後は、積分器スイッチαηを開いた時刻におけ
る検知磁束、すなわち初期磁束を出力零の原点とし、そ
こからの検知磁束の相対的な変化量Δφに比例した電圧
vout を出力する。△φとVOut との関係は f Δφ−Mf−工f −’ Yout    ・・・曲・
・f2J5 である。ただし1Mは変調帰還コイルQυと超伝導リン
グα値との相互インダクタンス、Rfは帰還抵抗αりの
値である。さらに超伝導ループに鎖交する磁束の変化量
Δφ工に比例した出力電圧Δvxが駆動回路@に出力さ
れる。上記超伝導ループの面積を8とすると△vXに対
応する外部磁界X成分の変化量ΔBxは。
5QU as the residual current f flowing through the modulation feedback coil GD
Negative feedback is provided to ID (2), and the operating point is φ-nφ. , or φ−(n+1/2)φ. The magnetic flux is locked to the position of . After the magnetic flux is locked, the detected magnetic flux at the time when the integrator switch αη is opened, that is, the initial magnetic flux, is set as the origin of zero output, and a voltage vout proportional to the relative change amount Δφ of the detected magnetic flux from there is outputted. The relationship between △φ and VOut is f Δφ−Mf− 工f −′ Yout ・・・Song・
・It is f2J5. However, 1M is the mutual inductance between the modulation feedback coil Qυ and the superconducting ring α value, and Rf is the value of the feedback resistance α. Further, an output voltage Δvx proportional to the amount of change Δφ in the magnetic flux interlinking with the superconducting loop is output to the drive circuit @. Assuming that the area of the superconducting loop is 8, the amount of change ΔBx in the external magnetic field X component corresponding to ΔvX is.

ΔBX−Δφ工/8K       ・・・・・・・・
・+3)により求めることができる。外部磁界y成分、
2成分の変化量6敗、ΔBz  についても同様に求め
ΔBX-Δφ machining/8K ・・・・・・・・・
・+3). external magnetic field y component,
The amount of change in the two components, ΔBz, is found in the same way.

磁界の3軸直変成分の変化量を独立に検出する。The amount of change in the three-axis direct variable components of the magnetic field is independently detected.

さらに、外部磁界強度の変化量ΔBを ΔB=((△Bxゾ+(△By)2+(ΔBz)2)’
 −・−f41を用いて算出する。
Furthermore, the amount of change ΔB in the external magnetic field strength is calculated as ΔB=((△Bxzo+(△By)2+(ΔBz)2)'
Calculate using -.-f41.

なお、上記実施例では互いに直交する3+面上のそれぞ
れにSQUよりを配置したものを示したが、上記SQU
よりを互いに並行でない3+面上にそれぞれ配置しても
良い。この時、3つのsQ[7よりt−8Qffより1
 、EIQ、Uより2.SQUより3と定め、8QUI
D1.E3QUより2.BqUより3は、それぞれ2に
対して垂直な方向の磁界に感度を持つものとする。これ
らの出力から求めた磁界の変化分を、それぞれΔB1.
ΔB2 、△B3としy軸、y軸、y軸とEIQUより
I、SQ、σより2 、BqUより3との角度をそれぞ
れθ工、θy。
In addition, in the above embodiment, an SQU is arranged on each of the 3+ planes that are perpendicular to each other, but the SQU
The twists may be arranged on 3+ planes that are not parallel to each other. At this time, three sQ[7 to t-8Qff to 1
, EIQ, from U2. Set as 3 from SQU, 8QUI
D1. 2 from E3QU. It is assumed that 3 from BqU is sensitive to the magnetic field in the direction perpendicular to 2. The changes in the magnetic field obtained from these outputs are calculated as ΔB1.
Let ΔB2 and ΔB3 be the angles between the y-axis, I from EIQU, SQ from σ, 2 from σ, and 3 from BqU, respectively.

θ2 とすると、外部磁界X成分、y成分、2成分の変
化量ΔBX +ΔBy、ΔBXは。
When θ2 is assumed, the amount of change in the external magnetic field X component, y component, and two components ΔBX +ΔBy, ΔBX are.

ΔB1=ΔB!−邸θエ      ・・・・・・・・
・(5)ΔB2−△By−邸θy      ・・・・
・・・・・+6)ΔB5−ΔB2・■θ2      
・・・・・・・・・(7)として求ま9磁界の3軸直変
成分の変化量を独立に検出する。
ΔB1=ΔB! -Residence θe・・・・・・・・・
・(5)ΔB2−ΔBy−Residenceθy・・・・
・・・・・・+6)ΔB5−ΔB2・■θ2
. . . (7) The amount of change in the three-axis direct variable components of the nine magnetic fields is independently detected.

第5図はこのような外部磁界X成分と基盤との角度θを
示す図であ91図中、(2)はSQ、σより1である。
FIG. 5 is a diagram showing the angle θ between such an external magnetic field X component and the base, and in FIG. 91, (2) is 1 from SQ and σ.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

上記のような従来の装置には、以下に述べるような問題
点があった。すなわち、磁界の3軸直変成分の変化量を
独立に検出し、外部磁界強度の変化量ΔBを(4)式を
用いて算出するためには、3軸合成の計算において生じ
る誤差を極端に小さくしなくてはならないが、一方、各
SQσよりセンサが互いになす角度が90°からずれる
と3軸合成の計算をした後の検出磁界の値の誤差が大き
くなるという不都合があった。このため、目的とする検
出磁界の値に対して所定の必要精度を得るために。
The conventional device as described above has the following problems. In other words, in order to independently detect the amount of change in the three-axis direct variable components of the magnetic field and calculate the amount of change ΔB in the external magnetic field strength using equation (4), the error that occurs in the three-axis composite calculation must be minimized. However, on the other hand, if the angle between the sensors deviates from 90° with respect to each SQσ, there is an inconvenience that the error in the value of the detected magnetic field after calculating the three-axis composite becomes large. Therefore, in order to obtain a predetermined required accuracy for the desired value of the detected magnetic field.

各8Q[TIDセンサが互いになす角度を高精度で測定
して、3軸合成の計算を行う際に計算上補正を行うとい
う方法もあるが、各SQ、Uよりセンサが互いになす角
度が90°からずれることによって生ずるこの誤差は、
各SQσよりセンサが互いになす角度の90°からのず
れが大きくなるほど大きくなる。また、SQ[7よりセ
ンサを配置する面あるいはブロック自体に調整機構を設
け、あらかじめ各SQUよりセンサの直交配置精度を精
度よく調整配置しておくという方法も考えられるが、超
伝導材料を液体ヘリウム温度で使用するという現状を考
えると、このような部分に調整機構を設けることは、非
常に困難である。すなわち9本発明に係るような磁力計
を構成する場合、8Qlよりセンナを非磁性しかも非導
電性の材料によシ保持する必要があるが、それのみなら
ず、超伝導材料を用いたこうした+3QI7よりセンサ
は9通常液体ヘリウム温度で使用するので、室温から液
体ヘリウム温度まで冷却する際に生ずるセンサにかかる
熱応力を極力少なくするために熱膨張の小さい。
There is also a method of measuring the angles that the TID sensors make with each other with high precision and making calculation corrections when calculating the 3-axis composite, but the angles that the sensors make with each SQ and U are 90°. This error caused by deviation from
Each SQσ becomes larger as the deviation of the angle between the sensors from 90° increases. Another possible method is to provide an adjustment mechanism on the surface on which the sensors are placed or on the block itself from SQ [7], and to precisely adjust the orthogonal arrangement of the sensors from each SQU in advance. Considering the current situation where devices are used at high temperatures, it is extremely difficult to provide an adjustment mechanism in such a portion. In other words, when constructing a magnetometer such as the one according to the present invention, it is necessary to hold senna from 8Ql in a non-magnetic and non-conductive material. Since the sensor is normally used at liquid helium temperature, thermal expansion is small in order to minimize the thermal stress applied to the sensor during cooling from room temperature to liquid helium temperature.

例えば石英ガラスであるとか、セラミックといったよう
な材料を使用する必要があった。しかしながら、こうし
た材料にあっては加工が不可能であシ、あらかじめ各8
Qσよりセンサの直交配置精度を精度よく調整するため
の調整機構を設けるということは実質上不可能であった
。以上に述べたような理由によ’LsQσより、センサ
自体を非常な高精度でブロックの直交する各面に接着配
置しなければならないという問題があった。
For example, it was necessary to use materials such as quartz glass or ceramics. However, it is impossible to process such materials, and each
It has been virtually impossible to provide an adjustment mechanism for accurately adjusting the orthogonal arrangement accuracy of the sensors due to Qσ. For the reasons mentioned above, there is a problem in that the sensor itself must be adhesively disposed on each orthogonal surface of the block with extremely high precision.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
ので、8Qσよりセンサを高精度で直交に接着固定し、
その接着剤は非磁性かつ非導電性のものでなくてはなら
ず、しかも4Kから室温までの熱サイクルに耐えるもの
でなくてはならない。
This invention was made to solve this problem, and the sensor is fixed with high precision orthogonally from 8Qσ,
The adhesive must be non-magnetic and non-conductive, and must withstand thermal cycling from 4K to room temperature.

これらの条件を満たすものであれば1例えばエポキシ系
の接着剤を用いてもよい。その際、接着層の厚みに不均
一が生じるのを防ぐために接着剤にマイクロ・ビーズを
添加し、これによIQ、σよりをセンナ・ブロックに接
着固定するものである。
For example, an epoxy adhesive may be used as long as it satisfies these conditions. At this time, micro beads are added to the adhesive to prevent unevenness in the thickness of the adhesive layer, thereby adhesively fixing IQ and σ to the senna block.

さらに本発明は、マイクロ・ビーズを添加した場合、か
sbの力で接着する8QUよりセンサを押し付けなくて
は々らないという問題に対し、これを解決するために粘
度が1000cps以下の接着剤にマイクロ・ビーズを
添加し、これによ、9sQUIDセンサを高精度で直交
にSQUよりをセンサ・ブロックに接着固定するもので
ある。
Furthermore, in order to solve the problem that when micro beads are added, it is necessary to press the sensor more often than 8QU, which adheres with the force of kasb, the present invention uses an adhesive with a viscosity of 1000 cps or less. Micro-beads are added, thereby allowing the 9sQUID sensor to be adhesively fixed to the sensor block from the SQU orthogonally with high precision.

〔作用〕[Effect]

この発明に係る超伝導磁力計は、接着剤にマイクロ・ビ
ーズを添加し、これによ、9sQtrよりをセンサ・ブ
ロックに接着固定することによシ、SQUよりセンサを
高精度で直交に接着固定することができないという問題
点を解決しようとするものである。さらに本発明にかか
る超伝導磁力計は。
In the superconducting magnetometer according to the present invention, micro beads are added to the adhesive, and the 9sQtr is adhesively fixed to the sensor block, thereby the sensor is adhesively fixed orthogonally to the SQU with high precision. This is an attempt to solve the problem of not being able to do so. Furthermore, a superconducting magnetometer according to the present invention is provided.

粘度が1000cpa以下で、しかも非磁性、非導電性
の接着剤にマイクロ・ビーズを添加し、これによ、り8
QUよりをセンサ・ブロックに接着固定することにより
、SQUよりセンサを高精度で直交に接着固定しようと
するもので、このマイクロ・ビーズを用いることによυ
接着層の厚みを均一にすることができる。すなわちマイ
クロ・ビーズを添付した接着剤をはさんでSQUよりセ
ンサ・ブロックに押し付けると、マイクロ・ビーズが接
着面に対して横一列に並ぶことにより高さ、すなわち接
着層の厚さが均一になるという作用を持っている。一方
、粘度が1000cpθ以下の接着剤を用いることによ
シ、従来かなシの力を作用させなければマイクロ・ビー
ズを接着剤に添加した利点を生かして+3Q[Tよりセ
ンサを高精度で直交に接着固定することができないとい
う問題点を解決しようとするものである。そもそも、マ
イクロ・ビーズを用いた場合、これが生かされずSQ[
JIDセンサとセンサ・ブロックの間の直交精度が不充
分である理由として接着時の押し付は力不足が考えられ
るが、これは接着剤の粘性に逆らって、接着剤に添加し
た全てのマイクロ・ビーズが5Qffよりセンナとセン
ナ・ブロックの各々の接着面間に横に一線に並ぶための
押し付は力が必要なはずであるが、実際の接着作業にお
いては接着固定する5QtTよりセンサの大きさが小さ
い上、超伝導リングの形成されている面は、接着を目的
とする圧力を加えることのできる面は僅かなので所定の
直交精度を得るのに必要十分な押し付は力をえることは
できないということに起因している。そこで本発明にお
いてはマイクロ・ビーズを添加する接着剤として粘度が
1000cps以下の接着剤を用いることとし、これに
よって接着剤に添加した全てのマイクロ・ビーズがSQ
Uよりセ/すとセンサ・ブロックの各々の接着面間に横
に一線に並ぶための押し付は力を小さくし、その結果、
センサ・ブロックの直交する各面上に平行度よく接着固
定することができ、各々の8QUよりセンサを高精度で
直交に配置することができる。
Micro-beads are added to a non-magnetic, non-conductive adhesive with a viscosity of 1000 cpa or less.
By adhesively fixing the QU to the sensor block, the sensor is intended to be adhesively fixed perpendicularly to the SQU with high precision, and by using these micro beads, υ
The thickness of the adhesive layer can be made uniform. In other words, when the adhesive with micro beads attached is sandwiched and pressed against the sensor block from the SQU, the micro beads line up horizontally on the adhesive surface, making the height, that is, the thickness of the adhesive layer uniform. It has this effect. On the other hand, by using an adhesive with a viscosity of 1000 cpθ or less, if the conventional force is not applied, the advantage of adding micro beads to the adhesive can be used to make the sensor more accurate and orthogonal than +3Q [T]. This is an attempt to solve the problem that adhesive fixation is not possible. In the first place, when micro beads are used, this is not utilized and SQ [
The reason for the insufficient orthogonality accuracy between the JID sensor and the sensor block is thought to be the insufficient pressing force during adhesion, but this is due to the fact that all the micro- It should take more force to press the beads to line up horizontally between the bonding surfaces of the senna and senna block than the 5Qff, but in actual bonding work, the size of the sensor is smaller than the 5QtT to be bonded and fixed. is small, and the surface on which the superconducting ring is formed has only a small surface on which pressure can be applied for the purpose of adhesion, so it is not possible to apply enough pressing force to obtain the desired orthogonal accuracy. This is due to this. Therefore, in the present invention, an adhesive with a viscosity of 1000 cps or less is used as the adhesive to which micro-beads are added, so that all the micro-beads added to the adhesive are SQ
Pressing from U to align horizontally between each adhesive surface of the sensor block reduces the force, resulting in
It can be adhesively fixed with good parallelism on each orthogonal surface of the sensor block, and the sensors can be arranged orthogonally with high precision from each 8QU.

〔実施例〕〔Example〕

第1図はこの発明の実施例を示す図で9図中。 FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of the present invention, and is shown in FIG.

+1)はセンサ・ブロック、(2)はX軸SQ[7より
、  (3)はy@BQσより、 (4)は2軸SQU
よりである。
+1) is the sensor block, (2) is from the X-axis SQ[7, (3) is from y@BQσ, (4) is the 2-axis SQU
It's better.

X軸sclσより(21,7軸8Qσより (31r 
z @ S Qσより(4)は9例えばセラミック溶融
石英等で形成されるセンサ・ブロック(1)の互いに直
交する3平面上に固定される。3C@S Q U X 
D(2) 、 7軸Bqσより(31,z軸8Q[7I
D(41を接着するセンナ・ブロック(1)の互いに直
交する3平面は!@5QuID+21.7軸8Qσより
(3)、z軸SQUより(4)の互いになす角が高精度
に直角に配置しやすいようにセンナ・ブロック(1)の
互いに直交する3千面自体が高精度で直角となるよう加
工されている。X軸8 cLUI D +2) l 7
軸8QUID(3)、Z軸SQ、Uより(4)は1例え
ばシリコンのウェハーからダイシング・カット等で切シ
出されたものでアシ、セラミックや溶融石英等で形成さ
れるセンサ・ブロック(1)の互いに直交する3平面上
に接着固定されている。
From X-axis sclσ (21, from 7-axis 8Qσ (31r
From z @ S Qσ, (4) is fixed on three mutually orthogonal planes of a sensor block (1) made of 9 ceramic fused silica or the like. 3C@SQUX
D(2), from 7-axis Bqσ (31, z-axis 8Q[7I
The three mutually orthogonal planes of the Senna block (1) to which D (41 is attached) are !@5QuID+21.7 The angles formed by (3) from the axis 8Qσ and (4) from the z-axis SQU are arranged at right angles with high precision. For ease of use, the 3,000 planes of the Senna block (1) that are orthogonal to each other are machined with high precision so that they are at right angles.
Axis 8QUID (3), Z-axis SQ, U (4) are 1, for example, sensor blocks (1) cut out from a silicon wafer by dicing, etc., and made of reed, ceramic, fused silica, etc. ) are adhesively fixed on three mutually orthogonal planes.

上記のように構成された超伝導磁気検出装置にオイて、
センサ・ブロックfil、  x軸8QUより+21゜
y軸8Q、tJより(3)、  z軸5QUIDf41
を冷却し超伝導状態に転移させ、前記(4)式を用いて
外部磁界強度の変化量ΔBを算出する。本発明の実施例
においてはI  X@EI Q U I D(21とセ
ンサ・ブロック(1)の接着層には接着層の厚みを均一
にするためのマイクロ・ビーズが添加されておシ、接着
方向の高すカマイクロゼーズによって規制されることに
よシ、接着層の厚みが均一になり、5Qtrより(2)
の面とセンサ・ブロックの面を高精度の平行度で接合で
きる。接着剤は例えばエポキシ系のものを用いてもよい
。さらに本発明の実施例においては。
In the superconducting magnetic detection device configured as above,
Sensor block fil, +21° from x-axis 8QU, y-axis 8Q, from tJ (3), z-axis 5QUIDf41
is cooled to transition to a superconducting state, and the amount of change ΔB in external magnetic field strength is calculated using equation (4). In the embodiment of the present invention, micro beads are added to the adhesive layer between I By regulating the height of the direction by the microzease, the thickness of the adhesive layer becomes uniform, and from 5Qtr (2)
The surface of the sensor block can be joined with high parallelism to the surface of the sensor block. For example, an epoxy adhesive may be used as the adhesive. Further in the embodiments of the present invention.

z軸8 QUより(2)とセンナ・ブロック+1+の接
着には粘度が1000Cp9以下の接着剤と、接着層の
厚みを均一にするためのマイクロ・ビーズが添加されて
おりtsci、trより(2)の面をセンサ・ブロック
の面に押し付けることによって接着剤の粘性に逆らって
、接着剤に添加した全てのマイクロ・ビーズが8QUI
D(2+とセンサ・ブロック(りの各々の接着面間に横
に一線に並ぶため、接着方向の高さがマイクロ・ビーズ
によって規制されることになシ、接着層の厚みが均一に
なシ、θQ[7より(2)の面とセンサ・ブロックの面
を高精度の平行度で接合できる。
From z-axis 8 QU (2) and Senna block +1+ are bonded using an adhesive with a viscosity of 1000Cp9 or less and micro beads to make the thickness of the adhesive layer uniform, and from tsci, tr (2) ) by pressing the surface of the sensor block against the viscosity of the adhesive, all the microbeads added to the adhesive
Since the bonding surfaces of D(2+ and sensor block) are lined up horizontally, the height in the bonding direction is not restricted by the micro beads, and the thickness of the bonding layer is uniform. , θQ[7, the surface of (2) and the surface of the sensor block can be joined with high parallelism.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように、この発明によれば、高精度に直交
面の直角が出ているセンサブロック(1)の面に対し、
マイクロ・ビーズを添加した接着剤を用いてX軸5QU
ID(2)、7軸BQUより(31,g軸8QUより(
4)を接着することによ)、センナ・ブロック(1)の
”e  79  m方向の各面と*  x@sQσ工n
 (21+ y軸8Qσより(3)、z軸8QUより(
4)のそれぞれの超伝導リングを含む各面との間の高精
度の平行度が得られ、その結果、l軸8Qσより(21
,y軸8QUより (3) s ts 41]8 Q 
[rより(4)の相互間の直交精度が高く保たれ、前記
(4)式を用いて外部磁界強度の変化ΔBを高精度で算
出することができる。
As explained above, according to the present invention, for the surface of the sensor block (1) in which the orthogonal surface has a right angle with high precision,
X-axis 5QU using adhesive added with micro beads
ID (2), from 7-axis BQU (31, from g-axis 8QU (
4)), and each surface of the senna block (1) in the e 79 m direction and *x@sQσworkingn
(21+ From y-axis 8Qσ (3), from z-axis 8QU (
4) with each plane including each superconducting ring, and as a result, (21
, from y-axis 8QU (3) s ts 41] 8 Q
[r] The mutual orthogonality accuracy between (4) is maintained higher than r, and the change ΔB in the external magnetic field strength can be calculated with high accuracy using equation (4).

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はこの発明の一実施例を示す図、第2図〜第5図
は従来装置の動作原理、および構成を示す図である。 図において、(l)はセンナ・ブロック、(2)はX軸
SQUより、(3)はy軸SQσより、(41はg$1
1sQUより、 +61は液体ヘリウム容器、 01は
超伝導リング、(Iυαりはジョセフソン素子、αnは
積分器スイッチ、αJは直流電流源、c!0は発振器、
 21は変調帰還コイル、舖は積分増幅器、a[9は乗
算器、aIは積分器、@は変調帰還抵抗、(至)は駆動
回路、(財)は接着剤である。 なお9図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of the present invention, and FIGS. 2 to 5 are diagrams showing the operating principle and configuration of a conventional device. In the figure, (l) is the Senna block, (2) is from the X-axis SQU, (3) is from the y-axis SQσ, (41 is g$1
From 1sQU, +61 is a liquid helium container, 01 is a superconducting ring, (Iυα is a Josephson element, αn is an integrator switch, αJ is a DC current source, c!0 is an oscillator,
21 is a modulation feedback coil or an integrating amplifier, a[9 is a multiplier, aI is an integrator, @ is a modulation feedback resistor, (to) is a drive circuit, and (goods) is an adhesive. In addition, in FIG. 9, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims]  超伝導量子干渉素子と、前記超伝導量子干渉素子を直
交3平面上または互いに平行でない定められた、ある角
度をなす平面上に固定するためのセンサブロックと、前
記超伝導量子干渉素子と前記センサブロックを液体ヘリ
ウム中に浸すための液体ヘリウム容器、前記センサブロ
ックを前記液体ヘリウム容器中に支持する支持管を有し
、前記3平面上に固定された前記超伝導量子干渉素子の
出力を3軸ベクトル合成を行い、被測定磁界の強度を検
出する超伝導磁力計において、接着剤にマイクロ・ビー
ズを添加し、これにより前記センサブロックと前記超伝
導磁力計を接着固定することを特徴とする超伝導磁力計
a superconducting quantum interference device; a sensor block for fixing the superconducting quantum interference device on three orthogonal planes or on a determined plane that is not parallel to each other and forming a certain angle; and the superconducting quantum interference device and the sensor. It has a liquid helium container for immersing the block in liquid helium, a support tube for supporting the sensor block in the liquid helium container, and the output of the superconducting quantum interference element fixed on the three planes is controlled on three axes. A superconducting magnetometer that performs vector synthesis and detects the strength of a magnetic field to be measured, characterized in that micro beads are added to an adhesive, thereby adhesively fixing the sensor block and the superconducting magnetometer. Conduction magnetometer.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019093178A1 (en) * 2017-11-08 2019-05-16 独立行政法人石油天然ガス・金属鉱物資源機構 Magnetic field measuring element, magnetic field measuring device, and magnetic field measuring system

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