JPH0815398A - 超電導磁気センサ - Google Patents
超電導磁気センサInfo
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- JPH0815398A JPH0815398A JP6153797A JP15379794A JPH0815398A JP H0815398 A JPH0815398 A JP H0815398A JP 6153797 A JP6153797 A JP 6153797A JP 15379794 A JP15379794 A JP 15379794A JP H0815398 A JPH0815398 A JP H0815398A
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Landscapes
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 シールドルームや磁束検出コイルを用いずに
外部雑音が除去でき、磁界検出感度を１０-8ガウスレベ
ルに向上でき、複雑な工程を用いずに作成できる超電導
磁気センサを提供する。 【構成】 超電導磁気センサは、厚さ０．５ｍｍの基板
１の片面に形成された２個の超電導磁気抵抗素子２を備
えている。この超電導磁気抵抗素子２は、ミアンダ形状
にパターニングされたＡｇ添加ＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-x セ
ラミック超電導膜から構成されている。それぞれの超電
導磁気抵抗素子２の電気出力の差を取ることにより外部
雑音が除去され、大掛かりなシールドルームを用いるこ
となく、１０-8ガウスレベルの磁界検出感度を得ること
ができ、しかも、複雑な磁束検出コイルを用いることな
く簡単に作成することができる。
外部雑音が除去でき、磁界検出感度を１０-8ガウスレベ
ルに向上でき、複雑な工程を用いずに作成できる超電導
磁気センサを提供する。 【構成】 超電導磁気センサは、厚さ０．５ｍｍの基板
１の片面に形成された２個の超電導磁気抵抗素子２を備
えている。この超電導磁気抵抗素子２は、ミアンダ形状
にパターニングされたＡｇ添加ＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-x セ
ラミック超電導膜から構成されている。それぞれの超電
導磁気抵抗素子２の電気出力の差を取ることにより外部
雑音が除去され、大掛かりなシールドルームを用いるこ
となく、１０-8ガウスレベルの磁界検出感度を得ること
ができ、しかも、複雑な磁束検出コイルを用いることな
く簡単に作成することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、超電導磁気センサに関
し、特に超電導を示す結晶が互いに電気的に弱結合して
いるセラミック超電導体の磁気抵抗効果を利用した超電
導磁気センサに関する。
し、特に超電導を示す結晶が互いに電気的に弱結合して
いるセラミック超電導体の磁気抵抗効果を利用した超電
導磁気センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、磁界を検出する素子としては、半
導体のホール効果を応用したホール素子、半導体や磁性
体の磁気抵抗効果を応用した磁気抵抗素子、磁性体に導
線をコイル上に巻き付けたフラックスゲート磁束計等が
広く用いられてきた。また、超電導体の量子干渉効果を
用いたＳＱＵＩＤ（Superconducting Quantum Interfer
ence Device）が超高感度の磁束計として使用されてい
る。しかし、半導体ホール素子や半導体磁気抵抗素子、
磁性体磁気抵抗素子の磁界検出感度は１０-3〜１０-4ガ
ウスレベルであり、より広い応用、例えば、近年注目さ
れている人体の磁界を計測して健康状態の診断を行う医
療応用、金属の腐食や欠陥の検査を行う金属材料の非破
壊検査への応用には、更に高い磁界検出感度が必要であ
る。また、フラックスゲート磁束計は、１０-6ガウスレ
ベルの感度を示すが、医療応用に用いるにはまだ感度が
不足している。更に、医療応用や材料の非破壊検査応用
では、磁界の強度の空間的な分布を測定することが重要
であり、このためには素子を配列したマルチチャネルセ
ンサを作成する必要がある。この場合、フラックスゲー
ト磁束計は、コイルを用いるために素子のマルチチャネ
ル化が困難であるという問題点がある。超電導体の量子
干渉効果を用いたＳＱＵＩＤは１０-10 ガウスレベルの
高い磁界検出感度を示すものの、厳密な素子構造と複雑
な駆動方式を必要としており、一般に使用することは非
常に困難であった。このため、高い磁界検出感度を有
し、磁界分布を測定するためのマルチチャネル化も容易
かつ簡便に使用できる磁気センサの開発が強く望まれて
いた。
導体のホール効果を応用したホール素子、半導体や磁性
体の磁気抵抗効果を応用した磁気抵抗素子、磁性体に導
線をコイル上に巻き付けたフラックスゲート磁束計等が
広く用いられてきた。また、超電導体の量子干渉効果を
用いたＳＱＵＩＤ（Superconducting Quantum Interfer
ence Device）が超高感度の磁束計として使用されてい
る。しかし、半導体ホール素子や半導体磁気抵抗素子、
磁性体磁気抵抗素子の磁界検出感度は１０-3〜１０-4ガ
ウスレベルであり、より広い応用、例えば、近年注目さ
れている人体の磁界を計測して健康状態の診断を行う医
療応用、金属の腐食や欠陥の検査を行う金属材料の非破
壊検査への応用には、更に高い磁界検出感度が必要であ
る。また、フラックスゲート磁束計は、１０-6ガウスレ
ベルの感度を示すが、医療応用に用いるにはまだ感度が
不足している。更に、医療応用や材料の非破壊検査応用
では、磁界の強度の空間的な分布を測定することが重要
であり、このためには素子を配列したマルチチャネルセ
ンサを作成する必要がある。この場合、フラックスゲー
ト磁束計は、コイルを用いるために素子のマルチチャネ
ル化が困難であるという問題点がある。超電導体の量子
干渉効果を用いたＳＱＵＩＤは１０-10 ガウスレベルの
高い磁界検出感度を示すものの、厳密な素子構造と複雑
な駆動方式を必要としており、一般に使用することは非
常に困難であった。このため、高い磁界検出感度を有
し、磁界分布を測定するためのマルチチャネル化も容易
かつ簡便に使用できる磁気センサの開発が強く望まれて
いた。
【０００３】そこで、上述した問題点を解消するため
に、本出願人は、特願昭６２−２３３３６９により超電
導を示す結晶粒が互いに電気的に弱結合しているセラミ
ック超電導体の磁気抵抗効果を応用した高性能磁気セン
サに用いる超電導磁気抵抗素子を提案している。この超
電導磁気抵抗素子は、所定のパターン形状のセラミック
高温超電導膜を基板上に形成したものであり、半導体、
磁性体を用いた磁気センサを大きく上回る高い磁界検出
感度を示す。そして、素子構造が簡単なため、マルチチ
ャネル化も容易であり、取扱いが簡便である。アナロ
グ、デジタル信号検出が可能である等の優れた特徴を有
している。
に、本出願人は、特願昭６２−２３３３６９により超電
導を示す結晶粒が互いに電気的に弱結合しているセラミ
ック超電導体の磁気抵抗効果を応用した高性能磁気セン
サに用いる超電導磁気抵抗素子を提案している。この超
電導磁気抵抗素子は、所定のパターン形状のセラミック
高温超電導膜を基板上に形成したものであり、半導体、
磁性体を用いた磁気センサを大きく上回る高い磁界検出
感度を示す。そして、素子構造が簡単なため、マルチチ
ャネル化も容易であり、取扱いが簡便である。アナロ
グ、デジタル信号検出が可能である等の優れた特徴を有
している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年ま
すます重要になっている医療応用としての生体磁気検出
や金属材料の腐食、欠陥等の非破壊検査に用いるために
は、１０-8ガウスレベルの磁界検出感度が要求されてい
る。１０-8ガウスの磁界を検出するためには、センサを
高感度化するだけでなく、外部雑音の処理が必要とな
る。なお、一般に静寂な自然環境で１０-5ガウスレベル
の磁気雑音が存在する。１０-10 ガウスレベルの磁気検
出感度を示すＳＱＵＩＤで微弱な磁界を計測する場合、
磁界を遮蔽したシールドルームを用いるか、コイルを逆
方向に直列に接続した磁束検出コイルを用いて空間的に
均一な雑音を除去する方法が用いられている。しかし、
磁気シールドルームを用いた計測は大掛かりすぎ、広く
一般に使用するには不向きである。また、磁束検出コイ
ルを用いて雑音を除去する方法では、超電導コイルを作
成する技術が液体ヘリウム温度（４．２°Ｋ）で超電導
状態になる金属超電導体では構築されているが、液体窒
素温度（７７°Ｋ）で使用できる酸化物高温超電導体を
用いる場合、材料の加工に複雑なプロセスを必要とし、
特殊な技術開発が必要である。また、磁束検出コイルを
用いた場合、マルチチャネル化のためのセンサの配列が
複雑になる。
すます重要になっている医療応用としての生体磁気検出
や金属材料の腐食、欠陥等の非破壊検査に用いるために
は、１０-8ガウスレベルの磁界検出感度が要求されてい
る。１０-8ガウスの磁界を検出するためには、センサを
高感度化するだけでなく、外部雑音の処理が必要とな
る。なお、一般に静寂な自然環境で１０-5ガウスレベル
の磁気雑音が存在する。１０-10 ガウスレベルの磁気検
出感度を示すＳＱＵＩＤで微弱な磁界を計測する場合、
磁界を遮蔽したシールドルームを用いるか、コイルを逆
方向に直列に接続した磁束検出コイルを用いて空間的に
均一な雑音を除去する方法が用いられている。しかし、
磁気シールドルームを用いた計測は大掛かりすぎ、広く
一般に使用するには不向きである。また、磁束検出コイ
ルを用いて雑音を除去する方法では、超電導コイルを作
成する技術が液体ヘリウム温度（４．２°Ｋ）で超電導
状態になる金属超電導体では構築されているが、液体窒
素温度（７７°Ｋ）で使用できる酸化物高温超電導体を
用いる場合、材料の加工に複雑なプロセスを必要とし、
特殊な技術開発が必要である。また、磁束検出コイルを
用いた場合、マルチチャネル化のためのセンサの配列が
複雑になる。
【０００５】本発明は、上記のような課題を解消するた
めになされたもので、シールドルームや磁束検出コイル
を用いずに外部雑音が除去でき、磁界検出感度を１０-8
ガウスレベルに向上でき、複雑な工程を用いずに作成で
きる超電導磁気センサを提供することを目的とする。
めになされたもので、シールドルームや磁束検出コイル
を用いずに外部雑音が除去でき、磁界検出感度を１０-8
ガウスレベルに向上でき、複雑な工程を用いずに作成で
きる超電導磁気センサを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、前述の
目的は、外部雑音を除去して微小磁界を測定する超電導
磁気センサであって、基板上に形成された超電導を示す
結晶粒が互いに電気的に弱結合しているセラミック超電
導体膜の磁気抵抗効果を応用した超電導磁気抵抗素子の
複数個と、前記複数個の超電導磁気抵抗素子の電気出力
の差を取る電気出力差分検出手段とを具備する請求項１
の超電導磁気センサによって達成される。
目的は、外部雑音を除去して微小磁界を測定する超電導
磁気センサであって、基板上に形成された超電導を示す
結晶粒が互いに電気的に弱結合しているセラミック超電
導体膜の磁気抵抗効果を応用した超電導磁気抵抗素子の
複数個と、前記複数個の超電導磁気抵抗素子の電気出力
の差を取る電気出力差分検出手段とを具備する請求項１
の超電導磁気センサによって達成される。
【０００７】本発明によれば、前述の目的は、前記複数
個の超電導磁気抵抗素子を同一基板上に作成した請求項
２の超電導磁気センサによって達成される。
個の超電導磁気抵抗素子を同一基板上に作成した請求項
２の超電導磁気センサによって達成される。
【０００８】本発明によれば、前述の目的は、前記複数
個の超電導磁気抵抗素子それぞれに所定の電流を印加
し、磁界が加わった時の電圧を超電導磁気抵抗素子の出
力とする請求項３の超電導磁気センサによって達成され
る。
個の超電導磁気抵抗素子それぞれに所定の電流を印加
し、磁界が加わった時の電圧を超電導磁気抵抗素子の出
力とする請求項３の超電導磁気センサによって達成され
る。
【０００９】本発明によれば、前述の目的は、前記複数
個の超電導磁気抵抗素子それぞれに所定の異なる値の電
流を印加し、それぞれの超電導磁気抵抗素子の出力特性
を均一化した請求項４の超電導磁気センサによって達成
される。
個の超電導磁気抵抗素子それぞれに所定の異なる値の電
流を印加し、それぞれの超電導磁気抵抗素子の出力特性
を均一化した請求項４の超電導磁気センサによって達成
される。
【００１０】本発明によれば、前述の目的は、前記複数
個の超電導磁気抵抗素子それぞれに異なる周波数で変調
した磁界を印加し、位相検波することでそれぞれの超電
導磁気抵抗素子の電気出力を分離して取り出す請求項５
の超電導磁気センサによって達成される。
個の超電導磁気抵抗素子それぞれに異なる周波数で変調
した磁界を印加し、位相検波することでそれぞれの超電
導磁気抵抗素子の電気出力を分離して取り出す請求項５
の超電導磁気センサによって達成される。
【００１１】本発明によれば、前述の目的は、前記複数
個の超電導磁気抵抗素子それぞれに所定の電圧を印加
し、磁界が加わった時の電流変化を超電導磁気抵抗素子
の出力とする請求項６の超電導磁気センサによって達成
される。
個の超電導磁気抵抗素子それぞれに所定の電圧を印加
し、磁界が加わった時の電流変化を超電導磁気抵抗素子
の出力とする請求項６の超電導磁気センサによって達成
される。
【００１２】本発明によれば、前述の目的は、前記複数
個の超電導磁気抵抗素子が２次元アレイ状に配列されて
いる請求項７の超電導磁気センサによって達成される。
個の超電導磁気抵抗素子が２次元アレイ状に配列されて
いる請求項７の超電導磁気センサによって達成される。
【００１３】本発明によれば、前述の目的は、前記複数
個の超電導磁気抵抗素子それぞれに直列に抵抗を接続す
る請求項８の超電導磁気センサによって達成される。
個の超電導磁気抵抗素子それぞれに直列に抵抗を接続す
る請求項８の超電導磁気センサによって達成される。
【００１４】本発明によれば、前述の目的は、前記複数
個の超電導磁気抵抗素子それぞれに直列に抵抗を接続
し、これらの抵抗の抵抗値を調整することにより、それ
ぞれの超電導磁気抵抗素子の出力特性を均一化した請求
項９の超電導磁気センサによって達成される。
個の超電導磁気抵抗素子それぞれに直列に抵抗を接続
し、これらの抵抗の抵抗値を調整することにより、それ
ぞれの超電導磁気抵抗素子の出力特性を均一化した請求
項９の超電導磁気センサによって達成される。
【００１５】
【作用】請求項１の超電導磁気センサによれば、複数個
配列された超電導磁気抵抗素子の電気出力の差を取るよ
うに構成したので、外部からの磁気雑音を除去できる。
これにより、大掛かりなシールドルームを必要とせず、
１０-8ガウスレベルの磁界感度を実現でき、特殊な形状
の磁束検出コイルを必要としない。
配列された超電導磁気抵抗素子の電気出力の差を取るよ
うに構成したので、外部からの磁気雑音を除去できる。
これにより、大掛かりなシールドルームを必要とせず、
１０-8ガウスレベルの磁界感度を実現でき、特殊な形状
の磁束検出コイルを必要としない。
【００１６】請求項２の超電導磁気センサによれば、同
一基板上に複数個の超電導磁気抵抗素子を作成すること
ができ、素子特性もほぼ均一にでき、作成プロセスを簡
便にできる。
一基板上に複数個の超電導磁気抵抗素子を作成すること
ができ、素子特性もほぼ均一にでき、作成プロセスを簡
便にできる。
【００１７】請求項３の超電導磁気センサによれば、複
数個の超電導磁気抵抗素子それぞれに所定の電流を印加
し、磁界が加わった時の電圧を超電導磁気抵抗素子の出
力とするように構成したので、超電導磁気抵抗素子の出
力を容易に得ることができる。
数個の超電導磁気抵抗素子それぞれに所定の電流を印加
し、磁界が加わった時の電圧を超電導磁気抵抗素子の出
力とするように構成したので、超電導磁気抵抗素子の出
力を容易に得ることができる。
【００１８】請求項４の超電導磁気センサによれば、超
電導磁気抵抗素子に流す電流値を調整するように構成し
たので、各超電導磁気抵抗素子の磁気−電気変換感度を
均一にすることができる。
電導磁気抵抗素子に流す電流値を調整するように構成し
たので、各超電導磁気抵抗素子の磁気−電気変換感度を
均一にすることができる。
【００１９】請求項５の超電導磁気センサによれば、異
なる周波数で変調したバイアス磁界をそれぞれの超電導
磁気抵抗素子に印加し、超電導磁気抵抗素子の出力を位
相検波して取り出すように構成したので、簡便なマルチ
チャネルセンサシステムを構成することができる。
なる周波数で変調したバイアス磁界をそれぞれの超電導
磁気抵抗素子に印加し、超電導磁気抵抗素子の出力を位
相検波して取り出すように構成したので、簡便なマルチ
チャネルセンサシステムを構成することができる。
【００２０】請求項６の超電導磁気センサによれば、複
数個の超電導磁気抵抗素子それぞれに所定の電圧を印加
し、磁界が加わった時の電流変化を超電導磁気抵抗素子
の出力とするように構成したので、超電導磁気抵抗素子
の出力を容易に得ることができる。
数個の超電導磁気抵抗素子それぞれに所定の電圧を印加
し、磁界が加わった時の電流変化を超電導磁気抵抗素子
の出力とするように構成したので、超電導磁気抵抗素子
の出力を容易に得ることができる。
【００２１】請求項７の超電導磁気センサによれば、超
電導磁気抵抗素子が２次元アレイ状に配列されているの
で、１０-8ガウスレベルの精度で２次元の磁気パターン
が検出できる。
電導磁気抵抗素子が２次元アレイ状に配列されているの
で、１０-8ガウスレベルの精度で２次元の磁気パターン
が検出できる。
【００２２】請求項８の超電導磁気センサによれば、複
数の超電導磁気抵抗素子それぞれに直列に抵抗を接続す
るので、１つの出力端子と他の複数の出力端子との電圧
の差をとることで、１０-8ガウスレベルの精度で１次元
の磁気パターンが検出できる。
数の超電導磁気抵抗素子それぞれに直列に抵抗を接続す
るので、１つの出力端子と他の複数の出力端子との電圧
の差をとることで、１０-8ガウスレベルの精度で１次元
の磁気パターンが検出できる。
【００２３】請求項９の超電導磁気センサによれば、複
数の超電導磁気抵抗素子それぞれに直列に接続した抵抗
の抵抗値を調整するように構成したので、各超電導磁気
抵抗素子の磁気−電気変換感度を均一にすることができ
る。
数の超電導磁気抵抗素子それぞれに直列に接続した抵抗
の抵抗値を調整するように構成したので、各超電導磁気
抵抗素子の磁気−電気変換感度を均一にすることができ
る。
【００２４】
【実施例】以下、請求項１の超電導磁気センサの実施例
を図１を参照しながら説明する。
を図１を参照しながら説明する。
【００２５】本実施例は、厚さ０．５ｍｍの基板１の片
面に形成された２個の超電導磁気抵抗素子２を備えてい
る。この超電導磁気抵抗素子２は、ミアンダ形状にパタ
ーニングされたＡｇ添加ＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-x セラミッ
ク超電導膜から構成されている。
面に形成された２個の超電導磁気抵抗素子２を備えてい
る。この超電導磁気抵抗素子２は、ミアンダ形状にパタ
ーニングされたＡｇ添加ＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-x セラミッ
ク超電導膜から構成されている。
【００２６】上述した超電導磁気抵抗素子２はスクリー
ン印刷法を用いて次のように作成される。
ン印刷法を用いて次のように作成される。
【００２７】まず、イットリウム安定化ジルコニア（Ｙ
ＳＺ）からなる基板１が用意され、基板１上にＹＢａ2
Ｃｕ3 Ｏ7-x とＡｇを混合分散したペーストがスクリー
ン印刷法を用いてミアンダ形状に膜形成される。この
後、９７０℃で５分間、空気中で熱処理が行われて、Ａ
ｇ添加ＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-x 超電導セラミック膜が形成
される。超電導セラミック膜形成後、真空蒸着法を用い
て電極４としてのＡｇ薄膜が作成される。
ＳＺ）からなる基板１が用意され、基板１上にＹＢａ2
Ｃｕ3 Ｏ7-x とＡｇを混合分散したペーストがスクリー
ン印刷法を用いてミアンダ形状に膜形成される。この
後、９７０℃で５分間、空気中で熱処理が行われて、Ａ
ｇ添加ＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-x 超電導セラミック膜が形成
される。超電導セラミック膜形成後、真空蒸着法を用い
て電極４としてのＡｇ薄膜が作成される。
【００２８】上述した超電導磁気抵抗素子２に５ｍＡの
定電流を流した状態での液体窒素温度（７７°Ｋ）にお
ける磁気−電気変換特性は図２に示すようになる。
定電流を流した状態での液体窒素温度（７７°Ｋ）にお
ける磁気−電気変換特性は図２に示すようになる。
【００２９】１個の超電導磁気抵抗素子２の雑音スペク
トルは図３（ａ）に示すようになり、電気出力差分検出
手段としての減算器により２個の超電導磁気抵抗素子２
の電気出力の差を取った時の雑音スペクトルは図３
（ｂ）に示すようになる。図３から分かるように、図３
（ｂ）に示すように２個の素子出力の差を取ることで、
外部雑音が除去され、雑音の大きさが約２桁減少してい
る。図２の磁気−電気変換特性と図３の雑音スペクトル
から、１０Ｈｚの周波数において、単一素子の場合、磁
界検出感度は２×１０-6ガウス／（Ｈｚ）1/2以下であ
るが、２個の素子の電気出力の差を取ることにより、外
部雑音が除去され２×１０-8ガウス／（Ｈｚ）1/2 の磁
界検出感度が得られた。
トルは図３（ａ）に示すようになり、電気出力差分検出
手段としての減算器により２個の超電導磁気抵抗素子２
の電気出力の差を取った時の雑音スペクトルは図３
（ｂ）に示すようになる。図３から分かるように、図３
（ｂ）に示すように２個の素子出力の差を取ることで、
外部雑音が除去され、雑音の大きさが約２桁減少してい
る。図２の磁気−電気変換特性と図３の雑音スペクトル
から、１０Ｈｚの周波数において、単一素子の場合、磁
界検出感度は２×１０-6ガウス／（Ｈｚ）1/2以下であ
るが、２個の素子の電気出力の差を取ることにより、外
部雑音が除去され２×１０-8ガウス／（Ｈｚ）1/2 の磁
界検出感度が得られた。
【００３０】このように、超電導磁気抵抗素子２を２個
配列し、それぞれの素子の電気出力の差を取ることによ
り外部雑音が除去され、大掛かりなシールドルームを用
いることなく、１０-8ガウスレベルの磁界検出感度を得
ることができ、しかも、複雑な磁束検出コイルを用いる
ことなく簡単に作成することができる。
配列し、それぞれの素子の電気出力の差を取ることによ
り外部雑音が除去され、大掛かりなシールドルームを用
いることなく、１０-8ガウスレベルの磁界検出感度を得
ることができ、しかも、複雑な磁束検出コイルを用いる
ことなく簡単に作成することができる。
【００３１】次に、請求項３の超電導磁気センサの実施
例を図４を参照しながら説明する。
例を図４を参照しながら説明する。
【００３２】本実施例では、上述同様に作成した超電導
磁気抵抗素子２が１０個並列にアレイ状に配列され、液
体窒素温度（７７°Ｋ）において、それぞれの素子２に
定電流が流され、出力端子１１〜１９の電圧と出力端子
１０の電圧との差を取ることで、１０-8ガウスレベルの
精度で１次元の磁気パターンが検出できる。
磁気抵抗素子２が１０個並列にアレイ状に配列され、液
体窒素温度（７７°Ｋ）において、それぞれの素子２に
定電流が流され、出力端子１１〜１９の電圧と出力端子
１０の電圧との差を取ることで、１０-8ガウスレベルの
精度で１次元の磁気パターンが検出できる。
【００３３】次に、本発明の超電導磁気センサの参考例
を図５を参照しながら説明する。
を図５を参照しながら説明する。
【００３４】本参考例では、２枚の基板１が用意され、
それぞれの基板１上に超電導磁気抵抗素子２が１個だけ
上述同様に作成される。そして、別々に形成された２個
の超電導磁気抵抗素子２がリード線２０ａ、２０ｂ、２
０ｃにより接続される。この結果、図６に示す雑音スペ
クトルが得られ、磁界検出感度は、１０Ｈｚの周波数に
おいて２×１０-7ガウス／（Ｈｚ）1/2 以下であった。
従って、１個の素子２に比べて磁界検出感度が向上する
が、複数の超電導磁気抵抗素子２を同一基板上に作成し
た超電導磁気センサよりも磁界検出感度が劣る。なお、
図中の２０ｄは、２個の素子２の出力の差をとる電圧計
である。
それぞれの基板１上に超電導磁気抵抗素子２が１個だけ
上述同様に作成される。そして、別々に形成された２個
の超電導磁気抵抗素子２がリード線２０ａ、２０ｂ、２
０ｃにより接続される。この結果、図６に示す雑音スペ
クトルが得られ、磁界検出感度は、１０Ｈｚの周波数に
おいて２×１０-7ガウス／（Ｈｚ）1/2 以下であった。
従って、１個の素子２に比べて磁界検出感度が向上する
が、複数の超電導磁気抵抗素子２を同一基板上に作成し
た超電導磁気センサよりも磁界検出感度が劣る。なお、
図中の２０ｄは、２個の素子２の出力の差をとる電圧計
である。
【００３５】次に、請求項４の超電導磁気センサの実施
例を図７を参照しながら説明する。
例を図７を参照しながら説明する。
【００３６】本実施例では、上述第２の実施例と同様に
超電導磁気抵抗素子２が１０個並列にアレイ状に配列さ
れているが、素子２の特性を均一に作成することは現実
には困難である。従って、それぞれの素子２に同じ大き
さの電流を印加して、出力端子１１〜１９の電圧と出力
端子１０の電圧の差を取っても、外部雑音を有効に除去
することはできず、検出すべき磁界も不正確に測定され
てしまう。そこで、本実施例においては、図８に示すよ
うに、超電導磁気抵抗素子２に流す電流値Ｉ0〜Ｉ9 を
調整することによって磁気−電気変換感度を均一に調節
している。これにより、出力端子１１〜１９の電圧と出
力端子１０の電圧の差をとることで、１０-8ガウスレベ
ルの精度で１次元の磁気パターンが検出できる。
超電導磁気抵抗素子２が１０個並列にアレイ状に配列さ
れているが、素子２の特性を均一に作成することは現実
には困難である。従って、それぞれの素子２に同じ大き
さの電流を印加して、出力端子１１〜１９の電圧と出力
端子１０の電圧の差を取っても、外部雑音を有効に除去
することはできず、検出すべき磁界も不正確に測定され
てしまう。そこで、本実施例においては、図８に示すよ
うに、超電導磁気抵抗素子２に流す電流値Ｉ0〜Ｉ9 を
調整することによって磁気−電気変換感度を均一に調節
している。これにより、出力端子１１〜１９の電圧と出
力端子１０の電圧の差をとることで、１０-8ガウスレベ
ルの精度で１次元の磁気パターンが検出できる。
【００３７】次に、請求項５の超電導磁気センサの実施
例を図９を参照しながら説明する。
例を図９を参照しながら説明する。
【００３８】本実施例は、基板１上に形成されかつ直列
に接続された複数の超電導磁気抵抗素子２と、出力端子
２１ａ、２１ｂと、交流バイアス磁界を各素子２に印加
する変調信号発振器２２と、位相検波により各周波数制
分を取り出すことにより各素子２の信号を分離するロッ
クイン検出器２３とを具備している。 従って、複数の
超電導磁気抵抗素子２が直列に接続されていることによ
り、それぞれの素子２に交流バイアス磁界が印加できる
ように構成されている。各素子２に印加する交流バイア
ス磁界を変調信号発振器２２を用いて周波数を異なるよ
うにして設定し、出力端子２１ａと２１ｂとの差を取
り、ロックイン検出器２３により位相検波して各周波数
成分を取り出すことにより各素子の信号を分離すること
ができる。この結果、素子２を多数配列しているにもか
かわらず、出力端子の数を２個に低減でき、センサの電
極の構造が簡素化でき、センサの製造が容易になる。そ
して、出力電圧の差を取ることにより１０-8ガウスレベ
ルの精度で磁気パターンが検出できる。
に接続された複数の超電導磁気抵抗素子２と、出力端子
２１ａ、２１ｂと、交流バイアス磁界を各素子２に印加
する変調信号発振器２２と、位相検波により各周波数制
分を取り出すことにより各素子２の信号を分離するロッ
クイン検出器２３とを具備している。 従って、複数の
超電導磁気抵抗素子２が直列に接続されていることによ
り、それぞれの素子２に交流バイアス磁界が印加できる
ように構成されている。各素子２に印加する交流バイア
ス磁界を変調信号発振器２２を用いて周波数を異なるよ
うにして設定し、出力端子２１ａと２１ｂとの差を取
り、ロックイン検出器２３により位相検波して各周波数
成分を取り出すことにより各素子の信号を分離すること
ができる。この結果、素子２を多数配列しているにもか
かわらず、出力端子の数を２個に低減でき、センサの電
極の構造が簡素化でき、センサの製造が容易になる。そ
して、出力電圧の差を取ることにより１０-8ガウスレベ
ルの精度で磁気パターンが検出できる。
【００３９】次に、請求項７の超電導磁気センサの実施
例を図１０を参照しながら説明する。
例を図１０を参照しながら説明する。
【００４０】本実施例は、基板１上に並列かつ２次元ア
レイ状に配列されている複数の超電導磁気抵抗素子２を
有している。従って、出力端子３１〜ｎの電圧と出力端
子３０の電圧の差をとることで、１０-8ガウスレベルの
精度で２次元の磁気パターンが検出できる。
レイ状に配列されている複数の超電導磁気抵抗素子２を
有している。従って、出力端子３１〜ｎの電圧と出力端
子３０の電圧の差をとることで、１０-8ガウスレベルの
精度で２次元の磁気パターンが検出できる。
【００４１】次に、請求項８の超電導磁気センサの実施
例を図１１を参照しながら説明する。
例を図１１を参照しながら説明する。
【００４２】本実施例は、基板１上に１０個の超電導磁
気抵抗素子２が並列にアレイ状に配列されており、それ
ぞれの超電導磁気抵抗素子２には抵抗５０〜５９が直列
に接続されている。液体窒素温度（７７°Ｋ）におい
て、電源線６０、６１の間に電源６２により所定の電圧
が印加されると、出力端子４１〜４９の電圧と出力端子
４０の電圧との差をとることで、１０-8ガウスレベルの
精度で１次元の磁気パターンが検出できる。
気抵抗素子２が並列にアレイ状に配列されており、それ
ぞれの超電導磁気抵抗素子２には抵抗５０〜５９が直列
に接続されている。液体窒素温度（７７°Ｋ）におい
て、電源線６０、６１の間に電源６２により所定の電圧
が印加されると、出力端子４１〜４９の電圧と出力端子
４０の電圧との差をとることで、１０-8ガウスレベルの
精度で１次元の磁気パターンが検出できる。
【００４３】次に、請求項９の超電導磁気センサの実施
例を図１２を参照しながら説明する。
例を図１２を参照しながら説明する。
【００４４】上述請求項８の実施例においては超電導磁
気抵抗素子２が１０個並列にアレイ状に配列されている
が、素子２の特性を均一に作成することは現実には困難
である。従って、それぞれの素子２に所定の電圧を印加
して、出力端子４１〜４９の電圧と出力端子４０の電圧
の差を取っても、外部雑音を有効に除去することはでき
ず、検出すべき磁界も不正確に測定されてしまう。そこ
で、本実施例においては、それぞれの超電導磁気抵抗素
子２に可変抵抗７０〜７９が直列に接続されている。そ
して、可変抵抗７０〜７９の抵抗値が調整されることに
よりそれぞれの素子２に流れる電流値が変えられ、磁気
−電気変換感度を均一に設定することができる。このよ
うにして、出力端子４１〜４９の電圧と出力端子４０の
電圧との差をとることで、１０-8ガウスレベルの精度で
１次元の磁気パターンが検出できる。
気抵抗素子２が１０個並列にアレイ状に配列されている
が、素子２の特性を均一に作成することは現実には困難
である。従って、それぞれの素子２に所定の電圧を印加
して、出力端子４１〜４９の電圧と出力端子４０の電圧
の差を取っても、外部雑音を有効に除去することはでき
ず、検出すべき磁界も不正確に測定されてしまう。そこ
で、本実施例においては、それぞれの超電導磁気抵抗素
子２に可変抵抗７０〜７９が直列に接続されている。そ
して、可変抵抗７０〜７９の抵抗値が調整されることに
よりそれぞれの素子２に流れる電流値が変えられ、磁気
−電気変換感度を均一に設定することができる。このよ
うにして、出力端子４１〜４９の電圧と出力端子４０の
電圧との差をとることで、１０-8ガウスレベルの精度で
１次元の磁気パターンが検出できる。
【００４５】
【発明の効果】請求項１の超電導磁気センサによれば、
複数個配列された超電導磁気抵抗素子の電気出力の差を
取るように構成したので、外部からの磁気雑音を除去で
きる。これにより、大掛かりなシールドルームを必要と
せず、１０-8ガウスレベルの磁界検出感度を実現でき、
特殊な形状の磁束検出コイルを必要としない。
複数個配列された超電導磁気抵抗素子の電気出力の差を
取るように構成したので、外部からの磁気雑音を除去で
きる。これにより、大掛かりなシールドルームを必要と
せず、１０-8ガウスレベルの磁界検出感度を実現でき、
特殊な形状の磁束検出コイルを必要としない。
【００４６】請求項２の超電導磁気センサによれば、同
一基板上に複数個の超電導磁気抵抗素子を作成すること
ができ、素子特性もほぼ均一にでき、作成プロセスを簡
便にできる。
一基板上に複数個の超電導磁気抵抗素子を作成すること
ができ、素子特性もほぼ均一にでき、作成プロセスを簡
便にできる。
【００４７】請求項３の超電導磁気センサによれば、複
数個の超電導磁気抵抗素子それぞれに所定の電流を印加
し、磁界が加わった時の電圧を超電導磁気抵抗素子の出
力とするように構成したので、超電導磁気抵抗素子の出
力を容易に得ることができる。
数個の超電導磁気抵抗素子それぞれに所定の電流を印加
し、磁界が加わった時の電圧を超電導磁気抵抗素子の出
力とするように構成したので、超電導磁気抵抗素子の出
力を容易に得ることができる。
【００４８】請求項４の超電導磁気センサによれば、超
電導磁気抵抗素子に流す電流値を調整するように構成し
たので、各超電導磁気抵抗素子の磁気−電気変換感度を
均一にすることができる。
電導磁気抵抗素子に流す電流値を調整するように構成し
たので、各超電導磁気抵抗素子の磁気−電気変換感度を
均一にすることができる。
【００４９】請求項５の超電導磁気センサによれば、異
なる周波数で変調したバイアス磁界をそれぞれの超電導
磁気抵抗素子に印加し、超電導磁気抵抗素子の出力を位
相検波して取り出すように構成したので、簡便なマルチ
チャネルセンサシステムを構成することができる。
なる周波数で変調したバイアス磁界をそれぞれの超電導
磁気抵抗素子に印加し、超電導磁気抵抗素子の出力を位
相検波して取り出すように構成したので、簡便なマルチ
チャネルセンサシステムを構成することができる。
【００５０】請求項６の超電導磁気センサによれば、複
数個の超電導磁気抵抗素子それぞれに所定の電圧を印加
し、磁界が加わった時の電流変化を超電導磁気抵抗素子
の出力とするように構成したので、超電導磁気抵抗素子
の出力を容易に得ることができる。
数個の超電導磁気抵抗素子それぞれに所定の電圧を印加
し、磁界が加わった時の電流変化を超電導磁気抵抗素子
の出力とするように構成したので、超電導磁気抵抗素子
の出力を容易に得ることができる。
【００５１】請求項７の超電導磁気センサによれば、超
電導磁気抵抗素子が２次元アレイ状に配列されているの
で、１０-8ガウスレベルの精度で２次元の磁気パターン
が検出できる。
電導磁気抵抗素子が２次元アレイ状に配列されているの
で、１０-8ガウスレベルの精度で２次元の磁気パターン
が検出できる。
【００５２】請求項８の超電導磁気センサによれば、複
数の超電導磁気抵抗素子それぞれに直列に抵抗を接続す
るので、１つの出力端子と他の複数の出力端子との電圧
の差をとることで、１０-8ガウスレベルの精度で１次元
の磁気パターンが検出できる。
数の超電導磁気抵抗素子それぞれに直列に抵抗を接続す
るので、１つの出力端子と他の複数の出力端子との電圧
の差をとることで、１０-8ガウスレベルの精度で１次元
の磁気パターンが検出できる。
【００５３】請求項９の超電導磁気センサによれば、複
数の超電導磁気抵抗素子それぞれに直列に接続した抵抗
の抵抗値を調整するように構成したので、各超電導磁気
抵抗素子の磁気−電気変換感度を均一にすることができ
る。
数の超電導磁気抵抗素子それぞれに直列に接続した抵抗
の抵抗値を調整するように構成したので、各超電導磁気
抵抗素子の磁気−電気変換感度を均一にすることができ
る。
【図１】請求項１の超電導磁気センサの実施例を示す基
本構成図である。
本構成図である。
【図２】本発明の超電導磁気センサの超電導磁気抵抗素
子の液体窒素温度における磁気−電気変換特性を示す図
である。
子の液体窒素温度における磁気−電気変換特性を示す図
である。
【図３】本発明の超電導磁気センサの雑音スペクトルを
示す図である。
示す図である。
【図４】請求項３の超電導磁気センサの実施例を示す構
成図である。
成図である。
【図５】本発明の超電導磁気センサの参考例を示す構成
図である。
図である。
【図６】本発明の超電導磁気センサの雑音スペクトルを
示す図である。
示す図である。
【図７】請求項４の超電導磁気センサの実施例を示す構
成図である。
成図である。
【図８】超電導磁気抵抗素子の磁気−電気変換感度を均
一に調節するために流す電流値を示す図である。
一に調節するために流す電流値を示す図である。
【図９】請求項５の超電導磁気センサの実施例を示す構
成図である。
成図である。
【図１０】請求項７の超電導磁気センサの実施例を示す
構成図である。
構成図である。
【図１１】請求項８の超電導磁気センサの実施例を示す
構成図である。
構成図である。
【図１２】請求項９の超電導磁気センサの実施例を示す
構成図である。
構成図である。
1 基板 2 超電導磁気抵抗素子 4 電極 10〜19,20,21,30 〜n,40〜49 出力端子 50〜59 抵抗 70〜79 可変抵抗
Claims (9)
- 【請求項１】 外部雑音を除去して微小磁界を測定する
超電導磁気センサであって、基板上に形成された超電導
を示す結晶粒が互いに電気的に弱結合しているセラミッ
ク超電導体膜の磁気抵抗効果を応用した超電導磁気抵抗
素子の複数個と、前記複数個の超電導磁気抵抗素子の電
気出力の差を取る電気出力差分検出手段とを具備する超
電導磁気センサ。 - 【請求項２】 前記複数個の超電導磁気抵抗素子を同一
基板上に作成した請求項１に記載の超電導磁気センサ。 - 【請求項３】 前記複数個の超電導磁気抵抗素子それぞ
れに所定の電流を印加し、磁界が加わった時の電圧を超
電導磁気抵抗素子の出力とする請求項１または２に記載
の超電導磁気センサ。 - 【請求項４】 前記複数個の超電導磁気抵抗素子それぞ
れに所定の異なる値の電流を印加し、それぞれの超電導
磁気抵抗素子の出力特性を均一化した請求項１または２
に記載の超電導磁気センサ。 - 【請求項５】 前記複数個の超電導磁気抵抗素子それぞ
れに異なる周波数で変調した磁界を印加し、位相検波す
ることでそれぞれの超電導磁気抵抗素子の電気出力を分
離して取り出す請求項１または２に記載の超電導磁気セ
ンサ。 - 【請求項６】 前記複数個の超電導磁気抵抗素子それぞ
れに所定の電圧を印加し、磁界が加わった時の電流変化
を超電導磁気抵抗素子の出力とする請求項１または２に
記載の超電導磁気センサ。 - 【請求項７】 前記複数個の超電導磁気抵抗素子が２次
元アレイ状に配列されている請求項１または２に記載の
超電導磁気センサ。 - 【請求項８】 前記複数個の超電導磁気抵抗素子それぞ
れに直列に抵抗を接続する請求項１または２に記載の超
電導磁気センサ。 - 【請求項９】 前記複数個の超電導磁気抵抗素子それぞ
れに直列に抵抗を接続し、これらの抵抗の抵抗値を調整
することにより、それぞれの超電導磁気抵抗素子の出力
特性を均一化した請求項１、２及び６のいずれか一項に
記載の超電導磁気センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6153797A JPH0815398A (ja) | 1994-07-05 | 1994-07-05 | 超電導磁気センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6153797A JPH0815398A (ja) | 1994-07-05 | 1994-07-05 | 超電導磁気センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0815398A true JPH0815398A (ja) | 1996-01-19 |
Family
ID=15570345
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6153797A Pending JPH0815398A (ja) | 1994-07-05 | 1994-07-05 | 超電導磁気センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0815398A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11312448A (ja) * | 1998-04-30 | 1999-11-09 | Murata Mfg Co Ltd | 鋼球検出センサ |
| WO2006080571A1 (en) * | 2005-01-31 | 2006-08-03 | Canon Kabushiki Kaisha | Magnetic sensor |
| JP2011102730A (ja) * | 2009-11-10 | 2011-05-26 | Ricoh Co Ltd | 磁気センサ |
| JP2012154789A (ja) * | 2011-01-26 | 2012-08-16 | Ricoh Co Ltd | 磁気センサ制御装置 |
| WO2015141236A1 (ja) * | 2014-03-20 | 2015-09-24 | 公立大学法人大阪市立大学 | 電流センサアレイとそれを用いた電流可視化装置 |
-
1994
- 1994-07-05 JP JP6153797A patent/JPH0815398A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11312448A (ja) * | 1998-04-30 | 1999-11-09 | Murata Mfg Co Ltd | 鋼球検出センサ |
| WO2006080571A1 (en) * | 2005-01-31 | 2006-08-03 | Canon Kabushiki Kaisha | Magnetic sensor |
| US8486334B2 (en) | 2005-01-31 | 2013-07-16 | Canon Kabushiki Kaisha | Magnetic sensor |
| JP2011102730A (ja) * | 2009-11-10 | 2011-05-26 | Ricoh Co Ltd | 磁気センサ |
| JP2012154789A (ja) * | 2011-01-26 | 2012-08-16 | Ricoh Co Ltd | 磁気センサ制御装置 |
| WO2015141236A1 (ja) * | 2014-03-20 | 2015-09-24 | 公立大学法人大阪市立大学 | 電流センサアレイとそれを用いた電流可視化装置 |
| JPWO2015141236A1 (ja) * | 2014-03-20 | 2017-04-06 | 公立大学法人大阪市立大学 | 電流センサアレイとそれを用いた電流可視化装置 |
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