JPH07113664B2 - 超電導磁界分布測定装置 - Google Patents
超電導磁界分布測定装置Info
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- JPH07113664B2 JPH07113664B2 JP2046370A JP4637090A JPH07113664B2 JP H07113664 B2 JPH07113664 B2 JP H07113664B2 JP 2046370 A JP2046370 A JP 2046370A JP 4637090 A JP4637090 A JP 4637090A JP H07113664 B2 JPH07113664 B2 JP H07113664B2
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- G01R33/06—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using galvano-magnetic devices
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- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
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Description
【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、粒界に弱結合をもつた超電導体の磁気抵抗素
子を複数個配置して磁界分布とその変化を測定する装置
の構成に関するものである。
子を複数個配置して磁界分布とその変化を測定する装置
の構成に関するものである。
〈従来の技術〉 従来、簡単な磁界の検出や測定には磁気抵抗効果を利用
する磁気抵抗素子が一般的に使用されていた。この磁気
抵抗素子に使用されたのは、電子移動度が特に高い半導
体のInSb,InAs等で形状効果を用いたもの、又は、強磁
性体金属のFe−Ni,Co−Ni合金等で配向効果を用いたも
のなどがある。また、最近は酸化物超電導体の粒界の弱
結合を用いた高感度の磁気抵抗効果によって微弱な磁界
の検出や測定を行なう方法も開発されている。
する磁気抵抗素子が一般的に使用されていた。この磁気
抵抗素子に使用されたのは、電子移動度が特に高い半導
体のInSb,InAs等で形状効果を用いたもの、又は、強磁
性体金属のFe−Ni,Co−Ni合金等で配向効果を用いたも
のなどがある。また、最近は酸化物超電導体の粒界の弱
結合を用いた高感度の磁気抵抗効果によって微弱な磁界
の検出や測定を行なう方法も開発されている。
以上の他、特に微弱な磁界の検出にはジョセフソン効果
を利用したSQUIDが用いられていたが、これはNb系の素
子が用いられていたので、液体Heによる冷却が必要であ
った。
を利用したSQUIDが用いられていたが、これはNb系の素
子が用いられていたので、液体Heによる冷却が必要であ
った。
以上のような磁気測定素子で、磁界の分布、及び、その
磁界の経時変化を測定する装置では、前記の測定素子を
磁界分布の測定に必要になる平面等の位置に多数配置し
ていた。
磁界の経時変化を測定する装置では、前記の測定素子を
磁界分布の測定に必要になる平面等の位置に多数配置し
ていた。
〈発明が解決しようとする問題点〉 上記で説明した磁界分布の変化を測定する方法では個々
の磁気測定素子の外形が大きくなり、かつ、その素子毎
に電流供給用と電圧測定用のリード線を設ける必要があ
ることから、その測定素子を高密度に配置することが困
難で、磁界分布の検出分解能を高くできない、更に、個
々の素子毎に検出回路を接続するので装置の小型化と低
価格化などに問題があった。
の磁気測定素子の外形が大きくなり、かつ、その素子毎
に電流供給用と電圧測定用のリード線を設ける必要があ
ることから、その測定素子を高密度に配置することが困
難で、磁界分布の検出分解能を高くできない、更に、個
々の素子毎に検出回路を接続するので装置の小型化と低
価格化などに問題があった。
本発明は、従来の磁気測定素子による磁界分布測定装置
がもつ課題を解消し、酸化物超電導体の粒界の弱結合を
利用した磁気抵抗素子の特性を利用して、高密度の配置
を可能にし、検出回路を簡易化した磁界分布測定装置を
提供することを目的としている。
がもつ課題を解消し、酸化物超電導体の粒界の弱結合を
利用した磁気抵抗素子の特性を利用して、高密度の配置
を可能にし、検出回路を簡易化した磁界分布測定装置を
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〉 本発明では酸化物超電導の粒界の弱結合を利用した感度
のよい超電導磁気抵抗素子を用いるが、その作製は非磁
性の平板状基板上に粒界に弱結合をもつ酸化物超電導体
膜を形成し、その超電導膜から所定の数を配置したミア
ンダ状の磁気抵抗素子と、それらの素子を直列に接続す
る配線を形成する。この直列接続の磁気抵抗素子回路の
両端にバイアス電圧印加用の１対の電流電極と、との直
列接続した複数の磁気抵抗素子で抵抗を発生したとき
は、それによる電圧を検出するための一対の電圧電極を
設けてある。更に、これらの磁気抵抗素子が超電導状態
から磁気抵抗特性を示す状態になるときのしきい値磁界
を越えるピーク値を有する交流バイアス磁界を、各磁気
抵抗素子にそれぞれ個別に時分割で印加する交流バイア
ス磁界印加装置を設けてある。そして、この交流バイア
ス磁界印加装置による交流バイアス磁界に同期させて、
上記の磁気抵抗素子回路からの電圧出力信号を同期検波
し波形の変化に基づいた信号を出力するように構成して
いるので、時分割によって測定する磁界の分布とその時
間的変化を測定でき、小型の装置による高密度磁界分布
測定と、計測の簡略化を図ることができる。
のよい超電導磁気抵抗素子を用いるが、その作製は非磁
性の平板状基板上に粒界に弱結合をもつ酸化物超電導体
膜を形成し、その超電導膜から所定の数を配置したミア
ンダ状の磁気抵抗素子と、それらの素子を直列に接続す
る配線を形成する。この直列接続の磁気抵抗素子回路の
両端にバイアス電圧印加用の１対の電流電極と、との直
列接続した複数の磁気抵抗素子で抵抗を発生したとき
は、それによる電圧を検出するための一対の電圧電極を
設けてある。更に、これらの磁気抵抗素子が超電導状態
から磁気抵抗特性を示す状態になるときのしきい値磁界
を越えるピーク値を有する交流バイアス磁界を、各磁気
抵抗素子にそれぞれ個別に時分割で印加する交流バイア
ス磁界印加装置を設けてある。そして、この交流バイア
ス磁界印加装置による交流バイアス磁界に同期させて、
上記の磁気抵抗素子回路からの電圧出力信号を同期検波
し波形の変化に基づいた信号を出力するように構成して
いるので、時分割によって測定する磁界の分布とその時
間的変化を測定でき、小型の装置による高密度磁界分布
測定と、計測の簡略化を図ることができる。
〈作 用〉 本発明の磁界分布測定装置に用いるため配置した酸化物
超電導体の粒界の弱結合を利用する超電磁気抵抗素子
は、その素子に印加するバイアス電流の大きさにより、
その素子に抵抗を発生させるしきい値磁界の大きさを大
幅に変更できる特性がある。本発明は、前記の超電導磁
気抵抗素子の特性を利用するもので、時分割で印加する
交流バイアス磁界を選択した磁気抵抗素子以外はしきい
値磁界以下の磁界強度にしておき、その交流バイアス磁
界印加で抵抗を発生した磁気抵抗素子で位置を発生した
抵抗からその位置の磁界の強さ測定する測定を順次行な
うことで、磁界の分布を測定する磁界分布測定装置であ
る。
超電導体の粒界の弱結合を利用する超電磁気抵抗素子
は、その素子に印加するバイアス電流の大きさにより、
その素子に抵抗を発生させるしきい値磁界の大きさを大
幅に変更できる特性がある。本発明は、前記の超電導磁
気抵抗素子の特性を利用するもので、時分割で印加する
交流バイアス磁界を選択した磁気抵抗素子以外はしきい
値磁界以下の磁界強度にしておき、その交流バイアス磁
界印加で抵抗を発生した磁気抵抗素子で位置を発生した
抵抗からその位置の磁界の強さ測定する測定を順次行な
うことで、磁界の分布を測定する磁界分布測定装置であ
る。
＜実施例＞ 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第１図に示したのは、本発明の超電導磁界分布測定装置
の一実施例の概要構成を示したもので、第１図（ａ）は
その平面図を、又は、第１図（ｂ）は検出部のみの断面
図である。
の一実施例の概要構成を示したもので、第１図（ａ）は
その平面図を、又は、第１図（ｂ）は検出部のみの断面
図である。
この第１図に示した検出部の構成について説明する。こ
の検出部は、80×80mm2の非磁性基板１上に微小な酸化
物超電導体粒子から形成され、その粒界が極めて薄い絶
縁膜を介するかポイント状に結合した弱結合になった超
電導膜を形成した。この形成した酸化物超電導膜はドラ
イエッチング法によって、ミアンダ状の磁気抵抗素子15
とそれらの素子15を直列に接続した配線パターン２を形
成する。更に形成した配線パターン２の両端部にチタン
（Ti）蒸着により、それぞれ電流電極3a,3bと電圧電極4
a,4bを形成することで２次元に超電導磁気抵抗素子15を
配置し、かつ、全て直列接続した磁界分布検出部を形成
している。
の検出部は、80×80mm2の非磁性基板１上に微小な酸化
物超電導体粒子から形成され、その粒界が極めて薄い絶
縁膜を介するかポイント状に結合した弱結合になった超
電導膜を形成した。この形成した酸化物超電導膜はドラ
イエッチング法によって、ミアンダ状の磁気抵抗素子15
とそれらの素子15を直列に接続した配線パターン２を形
成する。更に形成した配線パターン２の両端部にチタン
（Ti）蒸着により、それぞれ電流電極3a,3bと電圧電極4
a,4bを形成することで２次元に超電導磁気抵抗素子15を
配置し、かつ、全て直列接続した磁界分布検出部を形成
している。
以上の検出部の他に、本実施例では第１図（ａ）に示し
たように、電流電極3a,3bに素子15のバイアス電流を印
加する定電流電源６を接続し、電圧電極4a,4bに各素子1
5が発生する電圧を測定する電圧計が接続されている。
たように、電流電極3a,3bに素子15のバイアス電流を印
加する定電流電源６を接続し、電圧電極4a,4bに各素子1
5が発生する電圧を測定する電圧計が接続されている。
更に、前記基板１の裏面には、その表面に形成した各磁
気抵抗素子15に個別に時分割で交流バイアス磁界を印加
できる２層構造にした薄膜コイル5a,5bが形成されてい
る。この薄膜コイル5aと5bは、それぞれ別の層で直交す
る方向にコイルを直列接続しており、その各層では共通
電極と選択した端子間で直列コイル５に電流を流す構成
になっている。（コイル電流の電源の図示は省略してい
る。） 第２図は、第１図で説明した超電導膜２の作製の１例を
スプレーパイロリシス法による作製装置の概要図で示し
たものである。作製した超電導体はＹ−Ba−Cu−Ｏ系で
あり原料のＹ（NO3）３・6H2O,Ba（NO3）２・及びCu（N
O3）２・3H2Oの元素の組成比を（YBa2Cu3）になるよう
秤量したものの水溶液８をスプレーガン10の容器９に入
れ、パイプ11から圧縮空気によって噴霧12にしている。
この噴霧12は、ヒーター13で約600℃に加熱した基板14
に吹きつけられそこで熱分解されてセラミック膜になる
ことを示している。実施例で作製したセラミック膜は膜
厚を約10μｍにし、空気中での熱処理を行って超電導膜
にした。
気抵抗素子15に個別に時分割で交流バイアス磁界を印加
できる２層構造にした薄膜コイル5a,5bが形成されてい
る。この薄膜コイル5aと5bは、それぞれ別の層で直交す
る方向にコイルを直列接続しており、その各層では共通
電極と選択した端子間で直列コイル５に電流を流す構成
になっている。（コイル電流の電源の図示は省略してい
る。） 第２図は、第１図で説明した超電導膜２の作製の１例を
スプレーパイロリシス法による作製装置の概要図で示し
たものである。作製した超電導体はＹ−Ba−Cu−Ｏ系で
あり原料のＹ（NO3）３・6H2O,Ba（NO3）２・及びCu（N
O3）２・3H2Oの元素の組成比を（YBa2Cu3）になるよう
秤量したものの水溶液８をスプレーガン10の容器９に入
れ、パイプ11から圧縮空気によって噴霧12にしている。
この噴霧12は、ヒーター13で約600℃に加熱した基板14
に吹きつけられそこで熱分解されてセラミック膜になる
ことを示している。実施例で作製したセラミック膜は膜
厚を約10μｍにし、空気中での熱処理を行って超電導膜
にした。
なお、実施例ではＹ系の酸化物超電導体を用いたが、本
発明はこれに限定するものでなく他のBi系,Tl系又はそ
の一部を置換した組成の超電導体を用いてもよい。又、
成膜もスプレーパイロリシス法でなく、スパッタリング
法やCVD法などを用いてもよく、更に超電導膜の膜厚も
１から10μｍの間にして良好な特性が得られている。
発明はこれに限定するものでなく他のBi系,Tl系又はそ
の一部を置換した組成の超電導体を用いてもよい。又、
成膜もスプレーパイロリシス法でなく、スパッタリング
法やCVD法などを用いてもよく、更に超電導膜の膜厚も
１から10μｍの間にして良好な特性が得られている。
以上で作製した超電導膜は一般に用いられるドライエッ
チング法によって、第１図に示したようなミアンダ状の
超電導磁気抵抗素子15と接続配線２を形成した。
チング法によって、第１図に示したようなミアンダ状の
超電導磁気抵抗素子15と接続配線２を形成した。
作製された磁気抵抗素子15のバイアス電流Ｉと印加磁界
の強さを変えたときその素子がもつ抵抗との関係の１例
を示したのが第３図である。
の強さを変えたときその素子がもつ抵抗との関係の１例
を示したのが第３図である。
この第３図で示した超電導磁気抵抗素子15の特性は、バ
イアス電流Ｉが小さいときは一定の印加磁界の強さにな
るまで超電導状態を保ち、しきい値磁界以上になると磁
界の強さの増加と共に急速に抵抗が増大している。又、
バイアス電流がしきい値電流以上のときは、素子15は印
加磁界が零のときから一定の抵抗をもち、印加磁界の増
加と共に急速に抵抗が増大することが分る。
イアス電流Ｉが小さいときは一定の印加磁界の強さにな
るまで超電導状態を保ち、しきい値磁界以上になると磁
界の強さの増加と共に急速に抵抗が増大している。又、
バイアス電流がしきい値電流以上のときは、素子15は印
加磁界が零のときから一定の抵抗をもち、印加磁界の増
加と共に急速に抵抗が増大することが分る。
続いて第４図に示したのが、第１図に示した素子15に個
別の交流バイアス磁界を印加する２層構成のコイルの１
例を示している。この第４図（ａ）は第１層の横方向に
接続するコイル部と、コイルを縦方向に接続する配線を
もち、第４図（ｂ）は第２層の縦方向に接続するコイル
部と、コイルを横方向に接続するための配線が形成され
ている。この第１層と第２層のコイルの接続部以外に絶
縁膜を界して積層することで、第１図に示した交流バイ
アス磁界印加用のコイルを形成することができる。
別の交流バイアス磁界を印加する２層構成のコイルの１
例を示している。この第４図（ａ）は第１層の横方向に
接続するコイル部と、コイルを縦方向に接続する配線を
もち、第４図（ｂ）は第２層の縦方向に接続するコイル
部と、コイルを横方向に接続するための配線が形成され
ている。この第１層と第２層のコイルの接続部以外に絶
縁膜を界して積層することで、第１図に示した交流バイ
アス磁界印加用のコイルを形成することができる。
実施例に於ては、次のようにして第４図のコイルを形成
した。先ず、基板１の裏面にスパッタリングでAl薄膜を
形成し、ウェットエッチングで第４図（ａ）のパターン
を形成する。形成したAlパターンの上にスパッタリング
でSiO2薄膜を形成し、この薄膜に第１層と第２層のAl薄
膜パターンを接続するためのスルーホールをウエットエ
ッチングで形成し、最後に再度、スパッタリングでAl薄
膜を形成し、２層目の第４図（ｂ）の形状のパターンを
形成することで、コイルが作製される。
した。先ず、基板１の裏面にスパッタリングでAl薄膜を
形成し、ウェットエッチングで第４図（ａ）のパターン
を形成する。形成したAlパターンの上にスパッタリング
でSiO2薄膜を形成し、この薄膜に第１層と第２層のAl薄
膜パターンを接続するためのスルーホールをウエットエ
ッチングで形成し、最後に再度、スパッタリングでAl薄
膜を形成し、２層目の第４図（ｂ）の形状のパターンを
形成することで、コイルが作製される。
なお、以上で説明した２層のAl薄膜パターンによるコイ
ル形成部を拡大して示したのが第５図である。作製した
コイルは２ターン型でコイルの線幅とその間隔は100μ
ｍにし、コイルの径は16mmにした。この実施例では２層
のコイルを完全な同心円の配置にするとスルーホールの
接続部で２層のコイルが短絡して、目的のコイルを２層
では形成できないので、２つのコイル17aと17bの中心点
をずらしている。第５図では点線で示した第１層のコイ
ル17bと第２層の配線16bがスルーホールを通して接続さ
れ、SiO2絶縁薄膜を介して実線で示した第２層のコイル
17aと第１層の配線16aがスルーホールを通して接続され
ている。これらのコイル17a,17bの中心からのずれは300
μｍにした。
ル形成部を拡大して示したのが第５図である。作製した
コイルは２ターン型でコイルの線幅とその間隔は100μ
ｍにし、コイルの径は16mmにした。この実施例では２層
のコイルを完全な同心円の配置にするとスルーホールの
接続部で２層のコイルが短絡して、目的のコイルを２層
では形成できないので、２つのコイル17aと17bの中心点
をずらしている。第５図では点線で示した第１層のコイ
ル17bと第２層の配線16bがスルーホールを通して接続さ
れ、SiO2絶縁薄膜を介して実線で示した第２層のコイル
17aと第１層の配線16aがスルーホールを通して接続され
ている。これらのコイル17a,17bの中心からのずれは300
μｍにした。
以上のように作製したコイルを第６図に示したように第
１層のコイルを19a、第２層のコイルを19bで表わして、
これらのコイルによる交流バイアス磁界発生の１実施例
を説明する。第６図の18はコイルへの電流スイッチ21の
切り替え信号発生器で、第１層コイル19aと第２層コイ
ル19bの各端子と２つの同期したバイアス交流電流源20
a,20bの間に接続されたスイッチ群21a,21bのオン−オフ
制御信号を発生している。この交流バイアス磁界の印加
は、第１層のコイル19aから選択した直列に接続したコ
イルの１列と、第２層コイル19bの１列にバイアス電流
を流して、その交点のコイル部で所定の交流バイアス磁
界が印加できるよう設定されている。従って、その交点
以外でもバイアス電流が流れるコイルは、交流バイアス
磁界の半分の強さの磁界が発生する。しかし、本発明の
実施例では、超電導磁気抵抗素子のバイアス電流を調整
することで、しきい値以下の強さの磁界を印加しても超
電導磁気抵抗素子が抵抗をもたない特性を利用して所定
の磁界分布の測定を行っており、その例を第７図で示し
ている。
１層のコイルを19a、第２層のコイルを19bで表わして、
これらのコイルによる交流バイアス磁界発生の１実施例
を説明する。第６図の18はコイルへの電流スイッチ21の
切り替え信号発生器で、第１層コイル19aと第２層コイ
ル19bの各端子と２つの同期したバイアス交流電流源20
a,20bの間に接続されたスイッチ群21a,21bのオン−オフ
制御信号を発生している。この交流バイアス磁界の印加
は、第１層のコイル19aから選択した直列に接続したコ
イルの１列と、第２層コイル19bの１列にバイアス電流
を流して、その交点のコイル部で所定の交流バイアス磁
界が印加できるよう設定されている。従って、その交点
以外でもバイアス電流が流れるコイルは、交流バイアス
磁界の半分の強さの磁界が発生する。しかし、本発明の
実施例では、超電導磁気抵抗素子のバイアス電流を調整
することで、しきい値以下の強さの磁界を印加しても超
電導磁気抵抗素子が抵抗をもたない特性を利用して所定
の磁界分布の測定を行っており、その例を第７図で示し
ている。
前記、第３図で説明したように超電導磁気抵抗素子15の
印加磁界に対する素子抵抗の特性曲線は、その素子15に
流したバイアス電流の大きさにより大幅に変えることが
できる。この特性を利用し、本実施例では超電導磁気抵
抗素子15のバイアス電流を2.5mAにして第７図（ａ）に
示した特性にした。このときしきい値磁界の強さは10m
gaussであった。この第７図（ａ）の特性の素子15を、
第１図の中心部のコイルの位置に設置し外部磁場測定の
ための実験を行った。先ず第１層のコイル19aの中央の
直列接続コイルに1kHzでピーク値が50mAの交流電流を流
すと、その電流を流したコイルで7.5m gauss（ピーク
値）の磁界が発生した。続いて第２層のコイル19bの中
央の直列コイルに前の第１層のコイルと同じ位相と強さ
の磁界が発生するように、交流電流を流すと中心の位置
のコイルでは15m gauss（ピーク値）の磁界が発生し、
他の電流が流れるコイルでは7.5m gauss（ピーク値）の
磁界を発生した。
印加磁界に対する素子抵抗の特性曲線は、その素子15に
流したバイアス電流の大きさにより大幅に変えることが
できる。この特性を利用し、本実施例では超電導磁気抵
抗素子15のバイアス電流を2.5mAにして第７図（ａ）に
示した特性にした。このときしきい値磁界の強さは10m
gaussであった。この第７図（ａ）の特性の素子15を、
第１図の中心部のコイルの位置に設置し外部磁場測定の
ための実験を行った。先ず第１層のコイル19aの中央の
直列接続コイルに1kHzでピーク値が50mAの交流電流を流
すと、その電流を流したコイルで7.5m gauss（ピーク
値）の磁界が発生した。続いて第２層のコイル19bの中
央の直列コイルに前の第１層のコイルと同じ位相と強さ
の磁界が発生するように、交流電流を流すと中心の位置
のコイルでは15m gauss（ピーク値）の磁界が発生し、
他の電流が流れるコイルでは7.5m gauss（ピーク値）の
磁界を発生した。
以上の条件で、外部磁界を零としたときの各位置の磁気
抵抗素子15に印加される交流バイアス磁界と、その素子
の出力電圧の関係を第７図に示した。すなわち第７図
（ａ）では、中央部の素子のみ波形（Ｂ）で示した強さ
の交流バイアス磁界が印加され、しきい値磁界以上の磁
界が印加されるときがあるが、中央部以外では交流バイ
アス磁界はしきい値磁界以下の（Ａ）の磁界になる。従
って、各素子15が抵抗をもつことによる出力波形は第７
図（ｂ）に示したように、中央部以外の素子は全く出力
のない（Ａ）のようになり、中央部素子15のみピーク磁
界近辺で出力電圧を発生する（Ｂ）の出力波形になる。
抵抗素子15に印加される交流バイアス磁界と、その素子
の出力電圧の関係を第７図に示した。すなわち第７図
（ａ）では、中央部の素子のみ波形（Ｂ）で示した強さ
の交流バイアス磁界が印加され、しきい値磁界以上の磁
界が印加されるときがあるが、中央部以外では交流バイ
アス磁界はしきい値磁界以下の（Ａ）の磁界になる。従
って、各素子15が抵抗をもつことによる出力波形は第７
図（ｂ）に示したように、中央部以外の素子は全く出力
のない（Ａ）のようになり、中央部素子15のみピーク磁
界近辺で出力電圧を発生する（Ｂ）の出力波形になる。
次に、外部磁界として、第７図（ａ）の横軸に示したA,
B,C,D及びＥ点の強さの外部磁界が印加されると、その
点が動作点になり、それぞれの外部磁界の強さと方向に
対応して、第８図の（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）及
び（ｅ）の出力波形が素子15の電圧端子4a,4bに発生す
る。なお、第８図の（ｉ）にバイアス磁界の波形を示し
たが、出力波形と比較すると、出力は増幅器等による遅
れから信号の位相がわずかにずれていた。この第８図に
示した（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）及び（ｅ）の変
化量をロックインアンプに入力して、そのときのロック
インアンプからの出力と外部磁界として印加した直流磁
界との関連を第９図に示した。この図から本測定の装置
の条件設定では微小な0.1gauss迄の範囲内で非常によい
直線になっており、この範囲では精度のよい外部磁界の
測定が可能なことを示している。
B,C,D及びＥ点の強さの外部磁界が印加されると、その
点が動作点になり、それぞれの外部磁界の強さと方向に
対応して、第８図の（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）及
び（ｅ）の出力波形が素子15の電圧端子4a,4bに発生す
る。なお、第８図の（ｉ）にバイアス磁界の波形を示し
たが、出力波形と比較すると、出力は増幅器等による遅
れから信号の位相がわずかにずれていた。この第８図に
示した（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）及び（ｅ）の変
化量をロックインアンプに入力して、そのときのロック
インアンプからの出力と外部磁界として印加した直流磁
界との関連を第９図に示した。この図から本測定の装置
の条件設定では微小な0.1gauss迄の範囲内で非常によい
直線になっており、この範囲では精度のよい外部磁界の
測定が可能なことを示している。
以上は、実施例の中央部の素子15に交流バイアス磁界を
印加して測定する例で説明したが、この測定を切り替え
信号器の信号による各磁気抵抗素子15に順次シーケンシ
ャルに交流バイアス磁界を印加することで、それぞれの
素子15による位置の外部磁界を時分割で測定できるの
で、２次元の磁界分布の測定ができる。更に、超電導素
子の高速応答性（ピコ秒オーダー）の特性を生かして、
外部磁界の変化に対応できる速度で切り替えることによ
り、外部磁界分布の時間的変化の測定も可能になる。
印加して測定する例で説明したが、この測定を切り替え
信号器の信号による各磁気抵抗素子15に順次シーケンシ
ャルに交流バイアス磁界を印加することで、それぞれの
素子15による位置の外部磁界を時分割で測定できるの
で、２次元の磁界分布の測定ができる。更に、超電導素
子の高速応答性（ピコ秒オーダー）の特性を生かして、
外部磁界の変化に対応できる速度で切り替えることによ
り、外部磁界分布の時間的変化の測定も可能になる。
以上は、本発明を実施例によって説明したが、本発明は
実施例によって限定されるものでなく、検出部の超電導
磁気抵抗素子の磁気抵抗特性、印加バイアス電流値等と
検出部の基板の大きさと、前記磁気抵抗素子の個数やそ
の配置等は目的に応じて変えることができる。又、交流
バイアス磁界印加の薄膜コイルのターン数やコイル径も
適宜変更可能で、その形状も円形のみでなく正方形や多
角形にすることもでき、このコイルに流して交流バイア
ス磁界を発生させる電流の値や周波数も目的に応じて変
更できる。その他、本発明の効果を利用した磁気分布測
定に測定目的に応じた変更を行なうこともできる。
実施例によって限定されるものでなく、検出部の超電導
磁気抵抗素子の磁気抵抗特性、印加バイアス電流値等と
検出部の基板の大きさと、前記磁気抵抗素子の個数やそ
の配置等は目的に応じて変えることができる。又、交流
バイアス磁界印加の薄膜コイルのターン数やコイル径も
適宜変更可能で、その形状も円形のみでなく正方形や多
角形にすることもでき、このコイルに流して交流バイア
ス磁界を発生させる電流の値や周波数も目的に応じて変
更できる。その他、本発明の効果を利用した磁気分布測
定に測定目的に応じた変更を行なうこともできる。
〈発明の効果〉 本発明は酸化物超電導体の粒界効果を利用した高感度の
磁気抵抗素子の特性を生かして、構成が簡単な磁界分布
測定装置を構成できると共に、超電導磁気抵抗素子がも
つ数Hz程度で最大になる固有の低周波ノイズの影響を避
けて微弱な磁界分布の高分解能な測定を可能にした。
磁気抵抗素子の特性を生かして、構成が簡単な磁界分布
測定装置を構成できると共に、超電導磁気抵抗素子がも
つ数Hz程度で最大になる固有の低周波ノイズの影響を避
けて微弱な磁界分布の高分解能な測定を可能にした。
従って、本発明の磁界分布測定装置からの出力信号をコ
ンピュータなどで高速処理することにより、磁界発生源
の位置を求め、かつ、その状態の分析を行なうこともで
きるので、医療や非破壊検査などで多くの分野に活用が
可能になった。
ンピュータなどで高速処理することにより、磁界発生源
の位置を求め、かつ、その状態の分析を行なうこともで
きるので、医療や非破壊検査などで多くの分野に活用が
可能になった。
第１図は本発明の実施例の磁界分布測定装置の概要構成
図、第２図はスプレーパイロリシスによる酸化物膜作製
方法を説明する図、第３図は本発明で使用する超電導磁
気抵抗素子の印加磁界に対する特性図、第４図は実施例
の薄膜コイルの構成図、第５図は実施例の２層構造の薄
膜コイルと配線の形状図、第６図は交流バイアス磁界発
生の実施例の構成図、第７図は本発明の実施例の磁気抵
抗素子による磁界の検出方法を示す図、第８図は実施例
の磁界の強さによる測定装置からの出力の変化を示す
図、第９図は本発明の装置の出力をロックインアンプに
入力したときの外部磁界の強さに対する出力特性図であ
る。 1,14……基板、２……超電導膜、３……電流電極、４…
…電圧電極、5,19……薄膜コイル、６……定電流電源、
７……電圧計、15……磁気抵抗素子、18……切り替え信
号発生器、20……交流電流電源、21……スイッチ。
図、第２図はスプレーパイロリシスによる酸化物膜作製
方法を説明する図、第３図は本発明で使用する超電導磁
気抵抗素子の印加磁界に対する特性図、第４図は実施例
の薄膜コイルの構成図、第５図は実施例の２層構造の薄
膜コイルと配線の形状図、第６図は交流バイアス磁界発
生の実施例の構成図、第７図は本発明の実施例の磁気抵
抗素子による磁界の検出方法を示す図、第８図は実施例
の磁界の強さによる測定装置からの出力の変化を示す
図、第９図は本発明の装置の出力をロックインアンプに
入力したときの外部磁界の強さに対する出力特性図であ
る。 1,14……基板、２……超電導膜、３……電流電極、４…
…電圧電極、5,19……薄膜コイル、６……定電流電源、
７……電圧計、15……磁気抵抗素子、18……切り替え信
号発生器、20……交流電流電源、21……スイッチ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 39/22 ＺＡＡ Ｄ
Claims (1)
- 【請求項１】非磁性の絶縁体基板上に複数配置した弱結
合粒界をもつ超電導体の磁気抵抗素子を直列に接続した
両端に、それぞれバイアス電流電極と電圧検出用の電圧
電極を設けた検出部と、 前記磁気抵抗素子が超電導状態から磁気抵抗特性を示す
状態になるときのしきい値磁界を越えるピーク値を有す
る交流バイアス磁界を、前記磁気抵抗素子にそれぞれ個
別に順次時分割で印加する交流バイアス磁界印加手段
と、 前記検出部からの電圧出力信号を前記交流バイアス磁界
に同期させて同期検波し波形の変化に基づいた信号を出
力する手段とを設けたことを特徴とする超電導磁界分布
測定装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2046370A JPH07113664B2 (ja) | 1990-02-26 | 1990-02-26 | 超電導磁界分布測定装置 |
| US07/659,722 US5140267A (en) | 1990-02-26 | 1991-02-25 | Plural superconductive magnetoresistors for measuring distribution of magnetic field with individual biasing applied sequentially |
| EP91301531A EP0444873B1 (en) | 1990-02-26 | 1991-02-26 | Apparatus for measuring distribution of magnetic field |
| DE69113490T DE69113490T2 (de) | 1990-02-26 | 1991-02-26 | Gerät zum Messen der Magnetfeldverteilung. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2046370A JPH07113664B2 (ja) | 1990-02-26 | 1990-02-26 | 超電導磁界分布測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03248070A JPH03248070A (ja) | 1991-11-06 |
| JPH07113664B2 true JPH07113664B2 (ja) | 1995-12-06 |
Family
ID=12745266
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2046370A Expired - Lifetime JPH07113664B2 (ja) | 1990-02-26 | 1990-02-26 | 超電導磁界分布測定装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5140267A (ja) |
| EP (1) | EP0444873B1 (ja) |
| JP (1) | JPH07113664B2 (ja) |
| DE (1) | DE69113490T2 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5323285A (en) * | 1992-06-23 | 1994-06-21 | Eastman Kodak Company | Shielded dual element magnetoresistive reproduce head exhibiting high density signal amplification |
| US5466614A (en) * | 1993-09-20 | 1995-11-14 | At&T Global Information Solutions Company | Structure and method for remotely measuring process data |
| DE4333225C2 (de) * | 1993-09-30 | 1998-01-15 | Daimler Benz Ag | Meßanordnung zum hochauflösenden Vermessen von magnetischen Körpern |
| US5406433A (en) * | 1993-12-01 | 1995-04-11 | Eastman Kodak Company | Dual magnetoresistive head for reproducing very narrow track width short wavelength data |
| DE4436876A1 (de) * | 1994-10-15 | 1996-04-18 | Lust Antriebstechnik Gmbh | Sensorchip |
| US5976681A (en) * | 1997-06-30 | 1999-11-02 | Ford Global Technologies, Inc. | Giant magnetoresistors with high sensitivity and reduced hysteresis |
| US6538437B2 (en) * | 2000-07-11 | 2003-03-25 | Integrated Magnetoelectronics Corporation | Low power magnetic anomaly sensor |
| TWI427310B (zh) * | 2012-12-14 | 2014-02-21 | King Yuan Electronics Co Ltd | 磁力量測方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3247543A1 (de) * | 1982-12-22 | 1984-06-28 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Vorrichtung zur mehrkanaligen messung schwacher, sich aendernder magnetfelder und verfahren zu ihrer herstellung |
| DE3888659T2 (de) * | 1987-12-25 | 1994-07-07 | Sharp Kk | Supraleitendes Magnetwiderstandsgerät. |
-
1990
- 1990-02-26 JP JP2046370A patent/JPH07113664B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1991
- 1991-02-25 US US07/659,722 patent/US5140267A/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-02-26 EP EP91301531A patent/EP0444873B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-02-26 DE DE69113490T patent/DE69113490T2/de not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0444873A2 (en) | 1991-09-04 |
| DE69113490D1 (de) | 1995-11-09 |
| EP0444873B1 (en) | 1995-10-04 |
| US5140267A (en) | 1992-08-18 |
| EP0444873A3 (en) | 1992-07-15 |
| JPH03248070A (ja) | 1991-11-06 |
| DE69113490T2 (de) | 1996-04-18 |
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