JPH063427A - 磁気検出装置 - Google Patents
磁気検出装置Info
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- JPH063427A JPH063427A JP4165041A JP16504192A JPH063427A JP H063427 A JPH063427 A JP H063427A JP 4165041 A JP4165041 A JP 4165041A JP 16504192 A JP16504192 A JP 16504192A JP H063427 A JPH063427 A JP H063427A
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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
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- Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 超伝導素子を用いて微弱磁気の検出を行なう
磁気検出装置に関し、簡単な構成で高精度の測定を可能
とすることを目的とする。 【構成】 スーパーインシュレーション構造を有する真
空断熱容器１２内に液体ヘリウム１３を収容し、液体ヘ
リウム１３中に超伝導回路部１１を浸漬させる。検出コ
イル１５は柱状部材１７に巻回され、真空断熱容器１２
の真空層１２ｃ内に配設される。また、検出コイル１５
は真空断熱容器１２の内壁１２ａを貫通する超伝導細線
１８により超伝導回路部１１を結合する。
磁気検出装置に関し、簡単な構成で高精度の測定を可能
とすることを目的とする。 【構成】 スーパーインシュレーション構造を有する真
空断熱容器１２内に液体ヘリウム１３を収容し、液体ヘ
リウム１３中に超伝導回路部１１を浸漬させる。検出コ
イル１５は柱状部材１７に巻回され、真空断熱容器１２
の真空層１２ｃ内に配設される。また、検出コイル１５
は真空断熱容器１２の内壁１２ａを貫通する超伝導細線
１８により超伝導回路部１１を結合する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は磁気検出装置に係り、特
に超伝導素子を用いて微弱磁気の検出を行なう磁気検出
装置に関する。
に超伝導素子を用いて微弱磁気の検出を行なう磁気検出
装置に関する。
【０００２】近年、超伝導素子の一つである、ジョセフ
ソン接合素子を用いた超伝導量子干渉素子によって、微
弱な磁気を検出する手段が、医療等多くの応用の面で期
待されている。磁気情報を多く収集し、測定精度を向上
させるためには複数の超伝導量子干渉素子を広い範囲に
わたって分布させ、磁気検出用超伝導コイルを被測定物
にできるだけ接近させる必要がある。このため、効率よ
く高精度に、被測定物のできるだけ近くに、検出コイル
を設置する実装方法の開発が要求されている。
ソン接合素子を用いた超伝導量子干渉素子によって、微
弱な磁気を検出する手段が、医療等多くの応用の面で期
待されている。磁気情報を多く収集し、測定精度を向上
させるためには複数の超伝導量子干渉素子を広い範囲に
わたって分布させ、磁気検出用超伝導コイルを被測定物
にできるだけ接近させる必要がある。このため、効率よ
く高精度に、被測定物のできるだけ近くに、検出コイル
を設置する実装方法の開発が要求されている。
【０００３】
【従来の技術】従来、この種の微弱磁気を検出する磁気
検出装置としては特開昭６４−１６９７６号公報に示す
構造のものが提案されている。図５に従来の一例の構成
図を示す。同図中、１はジョセフソン接合素子を用いた
超伝導量子干渉素子等が形成された超伝導回路部を示
す。超伝導回路部１は極低温で動作するため、液体ヘリ
ウム２中に保持される。
検出装置としては特開昭６４−１６９７６号公報に示す
構造のものが提案されている。図５に従来の一例の構成
図を示す。同図中、１はジョセフソン接合素子を用いた
超伝導量子干渉素子等が形成された超伝導回路部を示
す。超伝導回路部１は極低温で動作するため、液体ヘリ
ウム２中に保持される。
【０００４】なお、液体ヘリウム２を保持する場合、高
い断熱性が要求されるため、液体ヘリウム２を第１の真
空断熱容器３内に収容し、さらに第１の真空断熱容器３
を第２の真空断熱容器４内に収容された液体窒素５内に
保持していた。
い断熱性が要求されるため、液体ヘリウム２を第１の真
空断熱容器３内に収容し、さらに第１の真空断熱容器３
を第２の真空断熱容器４内に収容された液体窒素５内に
保持していた。
【０００５】液体窒素５内には検出コイル６が配置さ
れ、検出コイル５は第２の真空断熱容器４の内壁、真空
層、外壁を介して被測定物７に対峙していた。また、検
出コイル６は第１の真空断熱容器３の内外壁に設けられ
た結合コイル７を介して超伝導回路部１と結合されてい
た。
れ、検出コイル５は第２の真空断熱容器４の内壁、真空
層、外壁を介して被測定物７に対峙していた。また、検
出コイル６は第１の真空断熱容器３の内外壁に設けられ
た結合コイル７を介して超伝導回路部１と結合されてい
た。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、従来のこの
種の磁気検出装置では検出コイル６は液体窒素５中に保
持され、第２の真空断熱容器４を介して外部の被測定物
７と磁気的に結合する構成とされていたため、検出コイ
ル６と被測定物７との間に第２の真空断熱容器４を構成
する内壁、真空層、外壁が存在することになり、容器の
強度上の制約からどんなに薄く構成しても検出コイル６
と被測定物７との間が数mm程度離間してしまい、精細な
検出が困難であった。
種の磁気検出装置では検出コイル６は液体窒素５中に保
持され、第２の真空断熱容器４を介して外部の被測定物
７と磁気的に結合する構成とされていたため、検出コイ
ル６と被測定物７との間に第２の真空断熱容器４を構成
する内壁、真空層、外壁が存在することになり、容器の
強度上の制約からどんなに薄く構成しても検出コイル６
と被測定物７との間が数mm程度離間してしまい、精細な
検出が困難であった。
【０００７】また、検出コイル６を被測定物７に近接さ
せるために真空層を薄くすると、輻射による熱流入が大
きくなり、寒剤の消費が増大する等の問題点があった。
せるために真空層を薄くすると、輻射による熱流入が大
きくなり、寒剤の消費が増大する等の問題点があった。
【０００８】本発明は上記の点に鑑みてなされたもの
で、簡単な構成で測定精度を向上させることができる磁
気検出装置を提供することを目的とする。
で、簡単な構成で測定精度を向上させることができる磁
気検出装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために内壁と外壁との間に真空層を有する真空断熱
容器内に収容された寒剤に浸漬された検出回路部と、該
検出回路部と結合され、被測定体に対峙して、該被測定
体の磁気を検出し、該磁気に応じた信号を該検出回路部
に供給する検出コイルとよりなる磁気検出装置におい
て、前記検出コイルを前記真空断熱容器の真空層内に配
設してなる。
するために内壁と外壁との間に真空層を有する真空断熱
容器内に収容された寒剤に浸漬された検出回路部と、該
検出回路部と結合され、被測定体に対峙して、該被測定
体の磁気を検出し、該磁気に応じた信号を該検出回路部
に供給する検出コイルとよりなる磁気検出装置におい
て、前記検出コイルを前記真空断熱容器の真空層内に配
設してなる。
【００１０】
【作用】検出コイルを真空断熱容器の真空層に配置する
ことにより真空断熱容器の外壁一枚を介して被測定体に
対峙させることができるため、検出コイルを被測定体に
近接させることができ、微弱な磁気を高精度に検出する
ことができる。
ことにより真空断熱容器の外壁一枚を介して被測定体に
対峙させることができるため、検出コイルを被測定体に
近接させることができ、微弱な磁気を高精度に検出する
ことができる。
【００１１】
【実施例】図１は本発明の一実施例の構成図を示す。同
図中、１１は超伝導回路部で、ジョセフソン接合素子等
により磁気検出用のＳＱＵＩＤリング等の回路が形成さ
れている。超伝導回路部１１は真空断熱容器１２内に収
容された寒剤となる液体ヘリウム１３中に浸漬され、動
作する。
図中、１１は超伝導回路部で、ジョセフソン接合素子等
により磁気検出用のＳＱＵＩＤリング等の回路が形成さ
れている。超伝導回路部１１は真空断熱容器１２内に収
容された寒剤となる液体ヘリウム１３中に浸漬され、動
作する。
【００１２】真空断熱容器１２は液体ヘリウム１３を直
接的に収容するために十分な断熱性が必要とされる。こ
のため、スーパーインシュレーションと呼ばれる構造が
採用されている。
接的に収容するために十分な断熱性が必要とされる。こ
のため、スーパーインシュレーションと呼ばれる構造が
採用されている。
【００１３】図２と共に真空断熱容器１２の構造につい
て説明する。真空断熱容器１２は図２に示すように内壁
１２ａ，外壁１２ｂ，真空層１２ｃより構成されてい
る。内壁１２ａ，外壁１２ｂは例えばＦＲＰ（強化プラ
スチック）で構成されている。
て説明する。真空断熱容器１２は図２に示すように内壁
１２ａ，外壁１２ｂ，真空層１２ｃより構成されてい
る。内壁１２ａ，外壁１２ｂは例えばＦＲＰ（強化プラ
スチック）で構成されている。
【００１４】また、真空層１２ｃはハニカム構造を有す
るハニカム部材１３とポリエステル膜等にアルミニウム
を蒸着した熱反射膜１４とを交互に積層してなるスーパ
ーインシュレーション構造とされている。スーパーイン
シュレーション構造とすることにより、その断熱効果を
高めることができ、液体ヘリウム１３を直接的に収容す
ることが可能となる。
るハニカム部材１３とポリエステル膜等にアルミニウム
を蒸着した熱反射膜１４とを交互に積層してなるスーパ
ーインシュレーション構造とされている。スーパーイン
シュレーション構造とすることにより、その断熱効果を
高めることができ、液体ヘリウム１３を直接的に収容す
ることが可能となる。
【００１５】図１に戻って説明を続ける。１５は検出コ
イルを示す。検出コイル１５はニオブ合金、例えばＮｂ
Ｔｉ，Ｎｂ3 Ｇｅ，Ｎｂ3 Ａｌ等の超伝導体よりなり、
被測定体１６に対峙して被測定体１６の磁気の変化を電
流として検出する。
イルを示す。検出コイル１５はニオブ合金、例えばＮｂ
Ｔｉ，Ｎｂ3 Ｇｅ，Ｎｂ3 Ａｌ等の超伝導体よりなり、
被測定体１６に対峙して被測定体１６の磁気の変化を電
流として検出する。
【００１６】検出コイル１５はＡｌＮ等の機械的強度及
び熱伝導性の良好な柱状部材１７に巻回されており、柱
状部材１７と共に真空断熱容器１２の真空層１２ｃ内に
配置される。検出コイル１５は超伝導細線１８により内
壁１２ａを貫通して超伝導回路部１１と接続されてい
る。
び熱伝導性の良好な柱状部材１７に巻回されており、柱
状部材１７と共に真空断熱容器１２の真空層１２ｃ内に
配置される。検出コイル１５は超伝導細線１８により内
壁１２ａを貫通して超伝導回路部１１と接続されてい
る。
【００１７】検出コイル１５の柱状部材１７の固定方法
を図３に示す。検出コイル１５は図３（Ａ）に示すよう
に柱状部材１７に超伝導細線を巻回されている。柱状部
材１７は内壁１２ａに固着されていて、検出コイル１５
の位置決めを行なうと共に熱伝導により検出コイル１５
を冷却する。なお、図３（Ｂ）に示すように柱状部材１
７全面に超伝導体を成膜した後にエッチング法などによ
ってパターニングすることにより検出コイル１５を形成
する方法も考えられる。
を図３に示す。検出コイル１５は図３（Ａ）に示すよう
に柱状部材１７に超伝導細線を巻回されている。柱状部
材１７は内壁１２ａに固着されていて、検出コイル１５
の位置決めを行なうと共に熱伝導により検出コイル１５
を冷却する。なお、図３（Ｂ）に示すように柱状部材１
７全面に超伝導体を成膜した後にエッチング法などによ
ってパターニングすることにより検出コイル１５を形成
する方法も考えられる。
【００１８】次に超伝導細線１８の内壁１２ａの貫通方
法について図４と共に説明する。図４（Ａ）に示すよう
に内壁１２ａにドリル等で貫通穴を形成し、超伝導体よ
りなるピン１９を埋め込んだ後、エポキシ系接着剤等で
封止し、ピン１９に超伝導細線１８を接続することで実
現している。ピン１９は超伝導と成りさえすれば良いの
で、直径0.1 mm以下の極細線で十分機能する。従って、
真空層１２ｃの封止はそれほど困難ではない。
法について図４と共に説明する。図４（Ａ）に示すよう
に内壁１２ａにドリル等で貫通穴を形成し、超伝導体よ
りなるピン１９を埋め込んだ後、エポキシ系接着剤等で
封止し、ピン１９に超伝導細線１８を接続することで実
現している。ピン１９は超伝導と成りさえすれば良いの
で、直径0.1 mm以下の極細線で十分機能する。従って、
真空層１２ｃの封止はそれほど困難ではない。
【００１９】また、真空断熱容器１２を複数のブロック
に分け、張り合わせて構成する方法が、強化プラスチッ
ク製真空断熱容器の製造方法として多用されている。こ
のような真空断熱容器では、図４（Ｂ）に示すように張
り合わせる前の内壁１２ａを構成する１つのブロック１
２ａ-1の断面に超伝導体よりなる薄膜２０を形成してお
き、張り合わせ後に貫通状態とする構成も考えられる。
この場合の薄膜２０は超伝導細線であっても、また、断
面に成膜した超伝導体をパターニングしたものであって
も、あるいは、超伝導体のフォイル状のものを成形した
ものであっても、この他いずれの形状をとるものであっ
ても、薄膜２０の断面積が小さくなるものであれば実現
可能である。
に分け、張り合わせて構成する方法が、強化プラスチッ
ク製真空断熱容器の製造方法として多用されている。こ
のような真空断熱容器では、図４（Ｂ）に示すように張
り合わせる前の内壁１２ａを構成する１つのブロック１
２ａ-1の断面に超伝導体よりなる薄膜２０を形成してお
き、張り合わせ後に貫通状態とする構成も考えられる。
この場合の薄膜２０は超伝導細線であっても、また、断
面に成膜した超伝導体をパターニングしたものであって
も、あるいは、超伝導体のフォイル状のものを成形した
ものであっても、この他いずれの形状をとるものであっ
ても、薄膜２０の断面積が小さくなるものであれば実現
可能である。
【００２０】本実施例のように真空層１２ｃ内に検出コ
イル１５を配置することにより、検出コイル１５の位置
を被測定物に対して外壁１２ｂの厚み分（１mm以下）ま
で接近させることができ高精度の測定が可能となり、か
つ、内壁１２ａと外壁１２ｂとを真空層１２ｃを大きく
とることにより遠ざけることができるので、熱流入の増
大を招くことなく、寒剤となる液体ヘリウム１３の消費
量を少なくでき、測定精度を向上させることが可能とな
る。
イル１５を配置することにより、検出コイル１５の位置
を被測定物に対して外壁１２ｂの厚み分（１mm以下）ま
で接近させることができ高精度の測定が可能となり、か
つ、内壁１２ａと外壁１２ｂとを真空層１２ｃを大きく
とることにより遠ざけることができるので、熱流入の増
大を招くことなく、寒剤となる液体ヘリウム１３の消費
量を少なくでき、測定精度を向上させることが可能とな
る。
【００２１】このとき、検出コイル１５の端面は超伝導
状態に冷却されているが、その面積は真空断熱容器１２
の表面積に対して極めて小さいので、この部分からの熱
流入量は無視できる程小さくできる。
状態に冷却されているが、その面積は真空断熱容器１２
の表面積に対して極めて小さいので、この部分からの熱
流入量は無視できる程小さくできる。
【００２２】また、検出コイル１５を固定するための柱
状部材１７は内壁１２ａに固着されている。このような
構成とすることにより、検出コイル１５は位置のふらつ
きによって生じる雑音を防止することができる。
状部材１７は内壁１２ａに固着されている。このような
構成とすることにより、検出コイル１５は位置のふらつ
きによって生じる雑音を防止することができる。
【００２３】なお、本実施例では検出コイル１５は１つ
しか示していないが通常は複数個並列して設けられる。
しか示していないが通常は複数個並列して設けられる。
【００２４】また、本実施例では検出コイル１５は一重
であるが、柱状部材１７上に互いに離間して、巻回方向
を換えて設けることにより、検出信号を検出磁気の一次
微分特性又は二次微分特性として得ることができる。こ
のような検出信号を得ることにより周囲の磁場、例えば
地球の磁極等の影響を受けない信号を得ることが可能と
なる。
であるが、柱状部材１７上に互いに離間して、巻回方向
を換えて設けることにより、検出信号を検出磁気の一次
微分特性又は二次微分特性として得ることができる。こ
のような検出信号を得ることにより周囲の磁場、例えば
地球の磁極等の影響を受けない信号を得ることが可能と
なる。
【００２５】
【発明の効果】上述の如く、本発明によれば、磁気検出
コイルを真空断熱容器の真空部内に配置することによ
り、真空断熱容器の外壁一枚の間隔で被測定物に対峙さ
せることができるため、微弱な磁気を精度良く検出でき
る等の特長を有する。
コイルを真空断熱容器の真空部内に配置することによ
り、真空断熱容器の外壁一枚の間隔で被測定物に対峙さ
せることができるため、微弱な磁気を精度良く検出でき
る等の特長を有する。
【図１】本発明の一実施例の概略構成図である。
【図２】本発明の一実施例の真空断熱容器の断面図であ
る。
る。
【図３】本発明の一実施例の検出コイルの構成図であ
る。
る。
【図４】本発明の一実施例の要部の構成図である。
【図５】従来の一例の構成図である。
１１ 超伝導回路部 １２ 真空断熱容器 １２ａ 内壁 １２ｂ 外壁 １２ｃ 真空層 １３ 液体ヘリウム １５ 検出コイル １６ 被測定体
Claims (4)
- 【請求項１】 内壁（１２ａ）と外壁（１２ｂ）との間
に真空層（１２ｃ）を有する真空断熱容器（１２）内に
収容された寒剤（１３）に浸漬され、極低温で動作する
検出回路部（１１）と、該検出回路部（１１）と結合さ
れ、被測定体（１６）に対峙して、該被測定体（１６）
の磁気を検出し、該磁気に応じた信号を該検出回路部
（１１）に供給する検出コイル（１５）とよりなる磁気
検出装置において、 前記検出コイル（１５）を前記真空断熱容器（１２）の
真空層（１２ｃ）内に配設したことを特徴とする磁気検
出装置。 - 【請求項２】 前記真空断熱容器（１２）の前記真空層
（１２ｃ）はハニカム部材（１４ａ）と熱反射膜（１４
ｂ）とを交互に積層してなるスーパーインシュレーショ
ン構造を有することを特徴とする請求項１記載の磁気検
出装置。 - 【請求項３】 前記検出コイル（１５）は前記真空断熱
容器（１２）の前記真空層（１２ｃ）に設けられた柱状
部材（１７）に巻回され、固定されたことを特徴とする
請求項１又は２記載の磁気検出装置。 - 【請求項４】 前記検出コイル（１５）は前記真空断熱
容器（１２）の内壁（１２ａ）を貫通状態に密着固定さ
れた結合部材（１９，２０）を介して前記真空断熱容器
（１２）内に導入され、前記検出回路部（１１）と結合
する構成としたことを特徴とする請求項１乃至３記載の
磁気検出装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4165041A JPH063427A (ja) | 1992-06-23 | 1992-06-23 | 磁気検出装置 |
| US08/077,413 US5349291A (en) | 1992-06-23 | 1993-06-16 | Superconducting magnetic sensor having a cryostat for improved sensitivity of magnetic detection |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4165041A JPH063427A (ja) | 1992-06-23 | 1992-06-23 | 磁気検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH063427A true JPH063427A (ja) | 1994-01-11 |
Family
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