JPH0450681A - スクィド・センサ - Google Patents

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、微小磁束等の測定に用いられる高感度の磁束
計、特に、多チャンフル構成のスクイド・センサに関す
る。

様々な磁束計のなかで、もっとも感度の高いスクイド（
ＳＱＬＩＴＤ）　　・センサは、例えば、人体内部の断
層撮影を行うためのセンサとして注目されているが、人
体内部から発生する微小磁気を多方向で同時に計測（い
わゆるイメージセンシング）する必要から、多数のスク
イド・センサをアレー状に並べた多チャンネル・スクイ
ド・センサの実用化が期待されている。

〔従来の技術〕

第６図は従来のスクイド・センサを示す図であり・それ
ぞれがピ・ノクア・ノブコイル１０とジョセフソン回路
１１からなるｎｘｍ個のスクイド１２を２次元的に配列
して多チャンネル・スクイド・センサ１３を構成してい
る。すべてのスクイド１２でｎｘｍ個の座標点からなる
一測定乎面１４を形成する。

スクイド・センサ１３は、液体ヘリウムを充填した特別
の低温容器（図示時）に内装されており、スクイド１２
ごとのジョセフソン回路１１から引き出されたリード線
１５（少なくとも全部でｎｘｍ×２本）が、低温容器外
部の計測装置本体に接続されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、かかる従来のスクイド・センサに１３あ
っては、多数のスクイド１２を座標点ごとに配置する構
成であったため、ジョセフソン回路１１の数が座標点の
数（上記例ではｎＸｍ個）だけ必要となり、多チャンネ
ル化を推進する上での大きな障害となっていた。

しかも、ジョセフソン回路１１の数に応じてリード線１
５の本数も増えるから、リード線１５の熱伝導を補償す
るために、低温容器を大形化しなければならず、コスト
が増大するといった問題点があった。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、
ジョセフソン回路を削減することができ、コストの低減
を図りつつ、多チャンネル化に適した技術を提供するこ
とを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、上記目的を達成するためその原理構成図を第
１図に示すように、長手方向がｘ−ｙ平面のｙ軸と並行
するループ状ピックアップコイルＬ１〜しわをＸ軸に沿
って多数配列し、各ピックアップコイルＬ１〜Ｌ１．に
磁界結合するジョセフソン回路０１〜ｃｏを、前記ピッ
クアップコイルＬ　１〜Ｌｎ、の数だけ具備するもので
ある。

〔作用〕

本発明では、測定平面がＸ軸方向にｎ分割され、各領域
内の磁束が各々のピックアンプコイルＬ。

〜Ｌゎで検出される。

すなわち、ピックアップコイルに鎖交する磁束の値は、
第２図に示すように、各ピックアップコイルの長手方向
（ｙ軸方向）の磁束密度をｆ　　（ｘｙ）とすると、関
数ｆ　　（ｘ、ｙ）を積分したものに比例し、これは、
磁束密度の２次元分布をｎ個の短冊状領域に分割して、
各領域ごとの磁束密度の積分値を求めることに相当する
。例えば、第３図において、ｘｏに位置するひとつのピ
ックアップコイル に鎖交する全磁束Ｊ０は、図中の式で求められる。

ここで、“２次元あるいは３次元の物体はその投影デー
タの無限の集合から一意的に再構成される”といったＲ
ｏｂｉｎの定理は、Ｃ　Ｔ　（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ　Ｔｏ
ｍｏｇｒａｐｈｙ）スキャナーの原理として知られてい
るが、これを応用すれば、上記短冊状の磁束密度積分値
から２次元磁束密度分布を再構成できる。例えば、測定
平面を２軸廻りに任意角度ずつ回転させて測定を繰返し
、各測定回で検出されたデータを信号処理すればよい。

〔実施例〕

以下、本発明を図面に基づいて説明する。

第４図は本発明に係るスクイド・センサの一実施例を示
す図である。

第４図において、スクイド・センサ２０は、ｎ個の単位
センサ部２１，〜２１，，からなり、ひとつの単位セン
サ部（代表して２１）は、楕円形または矩形の開口面を
有するループ状（単一ループでも複数ループでもよい）
のピックアップコイル２２と、このピックアップコイル
２２に磁界結合するジョセフソン回路２３とを備えてな
る。なお、ジョセフソン回路２３は、２個以上のジョセ
フソン接合２４．２５を含むと共に図示を略した超伝導
インダクタンスを含み、この超伝導インダクタンスが対
向するピックアップコイル２２と磁界結合している。ま
た、ピックアップコイル２２には、フィードハック用の
超伝導インダクタンス２６が磁界結合しており、ジョセ
フソン回路２３の検出磁束に応じた信号電圧がこの超伝
導インダクタンス２６を介してフィードバックされるよ
うになっている。２７はジョセフソン回路２３から引き
出されるリード線、２８は超伝導インダクタンス２６か
ら引き出されるリード線である。

ここで、ピックアップコイル２２の長径方向をＸｙ平面
のｙ軸方向とすると、ｎ個のピンクアンプコイル２２は
Ｘ軸に沿って等間隔に配列されており、ピックアップコ
イル２２の開口面の長径ａは短径すに比べて大きく設定
されている。長径と短径の比（ａ／ｂ）は測定分解能お
よびチャンネル数（単位センサ部の数）に影響し、比を
大きくすると分解能が向上して好ましい反面、チャンネ
ル数の増加を招くので、およそ５／１程度にするのが望
ましい。

このような構成において、各ジョセフソン回路２３から
は、磁界結合するひとつのビックアンプコイル２２に鎖
交する磁束密度の積分値に相当した信号が取り出される
。すなわち、２次元磁束密度分布をｎ個の短冊状領域に
分割し、各領域ごとの磁束密度の積分値が取り出される
。

一回目の測定データ収集を完了すると、スクイド・セン
サ２０全体を２軸廻りに任意角度だけ回転し、２回目の
測定を開始する。そして、望ましくはこれを複数回繰返
した後、各測定回のデータを公知ＯＣＴスキャナーの原
理に応用し、２次元磁束密度分布を再構成する。

以上のように、本実施例によれば、各々ひとつづつのピ
ックアップコイル２２およびジョセフソン回路２３を含
む単位センサ部２１をｎ個備えるだけで、ピックアップ
コイル２２の配列方向（Ｘ軸方向）の長さを一辺とし、
ピックアップコイル２２の長手方向くｙ軸方向）の長さ
を他辺とする一測定平面の２次元磁束密度分布を測定す
ることができる。

したがって、ジョセフソン回路２３を一辺長に対応する
ｎ個（従来例はｎＸｍ個）に削減でき、多チャンネル化
に適した構成とすることができる。

さらに、ジョセフソン回路２３の削減に伴ってリード線
２７の数を少なくでき、仮に、フィードハック用のリー
ド線２８を含めたとしても全部で２ｎ×２本で済むから
、従来例のｎＸｍＸ２本（しかもフィードハック用は別
）を大幅に下回ることができ、熱伝導を抑制して低温容
器のコストを低減できる。

なお、上記実施例では、ピックアップコイルを一方向に
配列しているが、これに限らず、第５図に本発明に係る
スクイド・センサの他の実施例を示すように、多数のピ
ックアップコイルを交差状に配列してもよい。この場合
、交差角度は直角である必要はない。

ことができ、コストの低減を図りつつ、多チャンネル化
に適した技術を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１〜３図は本発明の原理図であり、 第１図はその概念構成図、 第２図はその作用説明図、 第３図はその各領域ごとの磁束密度の積分値を示す図、 第４図は本発明に係るスクイド・センサの一実施例を示
すその構成図、 第５図は本発明に係るスクイド・センサの他の実施例を
示すその構成図である。 第６図は従来のスクイド・センサを示すその構成図であ
る。 Ｌ１〜Ｌｎ、・・・・・・ピックアップコイル、〔発明
の効果〕 本発明によれば、ジョセフソン回路を削減する代　理　
人　弁理士 ０１〜Ｃｎ：ジョセフソン回路 本発明の概念構成図 第１図 本発明の各領域ごとの磁束密度の積分値を示す同第３図 本発明の作用説明図 第２図 ／ 第４図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）長手方向がｘ−ｙ平面のｙ軸と並行するループ状
   ピックアップコイル（Ｌ＿１〜Ｌ＿ｎ）をｘ軸に沿って
   多数配列し、 各ピックアップコイル（Ｌ＿１〜Ｌ＿ｎ）に磁界結合す
   るジョセフソン回路（Ｃ＿１〜Ｃ＿ｎ）を、前記ピック
   アップコイル（Ｌ＿１〜Ｌ＿ｎ）の数だけ具備すること
   を特徴とするスクイド・センサ。
2. （２）前記ピックアップコイルを交差状に配列したこと
   を特徴とする請求項１記載のスクイド・センサ。