【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
不発明は、極低温、主に液体ヘリウム温度にて磁場を検
出する素子に関ｖ Ｏｓのでａ６す、更に詳述Ｔ′１１
、は、超電導マグネットなどの極低温にて用いらＩ、イ
）機械等の極低温の部位に設ｋ Ｌ／て、−ｆ （１）
ｍ気抵抗に測ることにより、該素子周囲の磁場の強びを
測定できく）素子（こ関するもので〃・る。
従来、液体ヘリウム温度付近の極低温における数Ｉ Ｑ
ＫＯθ程度の１３ｉ磁場の検出あ２）いに測定には、
ポール素子るー・用いた検出器か用いら旧、でいるか、
極低温における数１０ ＫＯｅ程度の強さの融湯を検出
できるホール素子を使用した測定器は、半導体Ｇａ−Ａ
ｓ（ガリウムーヒ素）を用いてとり、熱応力に弱いため
、信頼性に欠け、液体ヘリウム温度と常湿との繰返し使
用では、長期間にわたる使用に耐えないという致命的な
欠点かある。
本発明は、前記従来品の欠点を解決した新規な磁場検出
器に関するもりであり、極低温における高磁場測定に際
して、非晶質超電導合金に顕著に現わｎる磁束流抵抗現
象を利用し、装置の機構の簡素化、信頼性の向上、低価
格化を図るものである。
従来、ソフトな超電導体において磁束流抵抗が現わｎる
ことが知らγ１．ていた。しかし、この磁束流抵抗変化
は極めて僅かであったが、本発明者は非晶質超電導合金
の研究を行なっている際に、顕著な磁束流抵抗現象か現
わγｌ、ることを見出し、この現象を利用ｙｎば極低温
用の磁場測定が可能であることを新規に発明した。
次に、この磁束流抵抗についての実験結果ｆ’ Ｒ’（
’述する。
・８１図１に非晶質超電導合金とし°て液体急冷法によ
り製作しｙ：Ｍ（１７７−ｎ ５ｊ１０ Ｂ＋２−５
よりなる試料（幅１ａｌｌ 、厚み２５μｍ 、長ＣＶ
１０ｔ′ｔＮ）Ｆ用イテ４．２６’Ｋにて電流イ１α帆
０６〜１１０Ａ／ｃ′ＩＲ２，磁場Ｏ〜７０１（Ｏθを
力・げた際の電気抵抗値の変化を示−づ。次に、第１表
に第１図中の各々の曲線に対応しり電流密度ＪＴ′ｆ：
示す。
第１表
合金の超電尊遷移淘度（コ、測定の結果７ 、６ｆｔ’
にでＩ）つた。第１図にみ←パするように、電流音度Ｊ
Ｔが小ごい場合（第１肉の７及び８）は、約５ ＱＫＯ
ｅで電気抵抗＆４急激な変化を呈し、そｎ以下では超″
屯導状Ｊπにあり、電気抵抗は０であφのに対し、Ｊｔ
が２０〜５０ ｋ／ａｘ２（第１１Ｊの２＆び８）の場
合The non-invention relates to an element that detects a magnetic field at an extremely low temperature, mainly at the temperature of liquid helium.
, is used at extremely low temperatures such as superconducting magnets.
The strength of the magnetic field around the element can be measured by measuring the magnetic resistance. Conventionally, the strength of the magnetic field around the element can be measured.
Detection of 13i magnetic field of about KOθ2) For measurement,
Pole element - Is the detector used old or old?
A measuring instrument using a Hall element that can detect molten metal with a strength of several tens of KOe at extremely low temperatures is a semiconductor Ga-A
It is made using s (gallium-arsenide) and is vulnerable to thermal stress, so it lacks reliability and has a fatal drawback of not being able to withstand long-term use when repeatedly used at liquid helium temperatures and normal humidity. The present invention relates to a novel magnetic field detector that solves the drawbacks of the conventional products, and utilizes the magnetic flux flow resistance phenomenon that appears significantly in amorphous superconducting alloys when measuring high magnetic fields at extremely low temperatures. This aims to simplify the mechanism of the device, improve its reliability, and reduce its cost. Conventionally, it has been known that magnetic flux flow resistance appears in soft superconductors. was. However, although this change in magnetic flux flow resistance was extremely small, the present inventor found that a remarkable magnetic flux flow resistance phenomenon appeared during research on amorphous superconducting alloys, and found that γl. We have newly discovered that it is possible to measure magnetic fields at extremely low temperatures by utilizing this phenomenon. Next, the experimental result f'R' (
'Describe.・81 Figure 1 shows an amorphous superconducting alloy produced by the liquid quenching method.
(width 1all, thickness 25μm, length CV
10t'tN) Ite for F 4. At 26'K, current I1α sail 06~110A/c'IR2, magnetic field O~701 (Oθ) is shown. , Table 1 shows the current density JT'f corresponding to each curve in Figure 1:
show. Table 1 Superelectronic transition resistance of alloys (Measurement results 7, 6ft'
Nide I) Ivy. As shown in Figure 1, the current sound intensity J
If T is small (first meat 7 and 8), approximately 5 QKO
At e, electrical resistance &4 shows a rapid change, and at n and below, it becomes extremely
The electric resistance is 0 and the electric resistance is φ, whereas Jt
is 20 to 50 k/ax2 (11th J-2 & 8)
【４、約４０ ＫＯｅ以下で、その電気抵抗の磁場【
二対する変化は、は！直線に増加し、磁束流抵抗が発生
している。し７こがって、この特性を利用し、非晶質超
電導合金の電気抵抗値を測定することによって、磁場の
強ぎを測定することができる。この場合の特徴は、素子
に流ＩＬる電流が２０〜５０ｍＡとｉめて小さいことで
あり、このことは素子の温度を上昇させることも、冷却
用の液体ヘリウムの蒸発を併重こともない点で極めて有
利である本発明は上記の磁束流抵抗変化を利用したもの
であり、極低温にある磁場の被測定箇所に非晶質超電導
合金よりなる素子を設置し、該素子に設置した四本のリ
ード線のうち電流端子に直流電υ１ｉ′、を定常的に流
し、電圧計に接続して電圧を測定し、両者より求められ
る磁束流抵抗を測定することによって素子近傍の磁場の
強さを簡明に測定することができる。
本発明の素子に用いることができる非晶質超電導合金の
種類の一例を第２表に示す。なお、素子として有効に使
用できる合金の領域は種々Ｉ・る○とが実験的に確かめ
らＴしており、第２表υつ合金に限るものではない。ま
た、これらの合金群は液体急冷法によって作製されるリ
ボン状の材料でもスパッタリング等の気相析出法によっ
て作製されるガラス又はその他のセラミックス基板上に
形成された薄膜材料でも該素子として使用することがで
きる。
第２表
以上に述べた非晶質超電導合金を用いる極低温用の磁場
検出素子の利点を列記すｉｔ、ば、（１）電気抵抗が高
いために、磁束流抵抗の変化■■が大きく、精度の高い
測定が可能である。
（２）高い強度と延性をもつために耐衝撃性など外力に
対し、極めて強い素子であり、また熱ＩＡ（Ｆ張係数が
小さいために常温から極低温へ移行する際の熱衝撃、熱
応力による性能変化や劣下あるいは破断などの障害がな
く、長期間の使用に対して極めて信頼性の高い素子であ
る。
（３）他の結晶質超電導合金に比べて磁束流抵抗が発生
しやすく、少ない電流で用いン）ことができるため、素
子の湿度上昇はなく、素子周囲の温度上昇による冷却用
の液体ヘリウムの蒸発を押えることができる。
（４）機構が開学であるため、従来のホール素子等の他
の検出素子に比べて安価に製造でざる。
などの利点がある。
以下、実施例について説明する。
第２図に液体急冷法によって製作した素子の−例を示す
。
第２図Ｇこゴうけ２．１ ｉ１１本発明の素子で、２は
その組成かＩｖ１０７７−５ Ｓ ｉｎｎ Ｂ１２．５
よりな合弁晶質超電導合金で、３ａ〜３ｄｉｉ蒸石によ
２１銀電極で、４は基板よりなる支持体、５はリード線
で、６は低温ハンダ、５ａ、５ｂは電流端子、５ ｂ
＊ ５０ｃ：ａ ％Ｉｋ端子、７（Ｊ接着剤である。な
お、この場合の非晶質超電導合金の形状は、厚さ１０μ
ｍ、［［］４１ＲＮ、長び４４朋である。この素子百・
用いて実＋ｉ：すした結果を第３図に示す。
第８図の１は４．２６°に、２は８．５１°にでの結果
であり、４．２６°にでは約４０ ＫＯｅまで、３．５
１°にでは約５０ＫＯθまで、はヌ直線に比抵抗が変化
している。この結果を用いて磁場のｉｌ定を行ったとこ
ろ、４．２６°にではは’： ６０ ＫＯｅ 、 ３．
５１０Ｋ ”ｉ：’は４Ｊ： ｉ ７０ ＫＯｅまでは
磁場の測定が±２ ＫＯｅの精度で可能であった。
このように本発明【ゴ、極低温における数ｌ ＱＫＤθ
の強い磁場の測定に対し、高精度で極めて信頼性の高い
画期的な磁場検出素子を提供】−るものである。[4. Below about 40 KOe, the magnetic field of its electrical resistance [
The difference between the two is ha! The magnetic flux flow resistance increases linearly. Therefore, by utilizing this property and measuring the electrical resistance value of the amorphous superconducting alloy, the strength of the magnetic field can be measured. A feature of this case is that the current flowing through the device is as small as 20 to 50 mA, which means that it does not increase the temperature of the device or cause the evaporation of liquid helium for cooling. The present invention, which is extremely advantageous in this respect, utilizes the change in magnetic flux flow resistance described above. An element made of an amorphous superconducting alloy is installed at the location where the magnetic field is to be measured at an extremely low temperature, and four The strength of the magnetic field near the element can be determined by constantly passing a DC current υ1i' through the current terminal of the main lead wire, connecting it to a voltmeter to measure the voltage, and measuring the magnetic flux flow resistance obtained from both. It can be easily measured. Table 2 shows examples of types of amorphous superconducting alloys that can be used in the device of the present invention. The range of alloys that can be effectively used as elements has been experimentally confirmed by various researchers, and is not limited to the alloys shown in Table 2. In addition, these alloys can be used as the element, either in the form of a ribbon made by a liquid quenching method or in the form of a thin film formed on a glass or other ceramic substrate by a vapor deposition method such as sputtering. I can do it. Table 2 Lists the advantages of the magnetic field detection element for extremely low temperatures using the amorphous superconducting alloy described above. (1) Due to the high electrical resistance, the change in magnetic flux flow resistance is large; Highly accurate measurements are possible. (2) Due to its high strength and ductility, it is an extremely strong element against external forces such as impact resistance, and due to its low thermal IA (F tensile coefficient), thermal shock and thermal stress occur when transitioning from room temperature to cryogenic temperature. It is an extremely reliable element that can be used for a long period of time without problems such as performance change, deterioration, or breakage. (3) Magnetic flux flow resistance is more likely to occur than other crystalline superconducting alloys. Since the device can be used with a small amount of current, there is no increase in the humidity of the device, and it is possible to suppress the evaporation of liquid helium used for cooling due to a rise in temperature around the device. (4) Since the mechanism is a newly developed one, it can be manufactured at a lower cost than other detection elements such as conventional Hall elements. There are advantages such as Examples will be described below. FIG. 2 shows an example of a device manufactured by the liquid quenching method. Figure 2 G Kogoke 2.1 i11 Element of the present invention, 2 is its composition Iv1077-5 S inn B12.5
A joint venture crystalline superconducting alloy, 3a to 3dii steam stones, 21 silver electrodes, 4 a support made of a substrate, 5 lead wires, 6 low temperature solder, 5a and 5b current terminals, 5 b
* 50c: a % Ik terminal, 7 (J adhesive. In this case, the shape of the amorphous superconducting alloy is 10μ thick
m, [[]41RN, length 44 ho. This element 100・
Figure 3 shows the results obtained using the following methods. In Figure 8, 1 is the result at 4.26°, 2 is the result at 8.51°, and at 4.26°, up to about 40 KOe, 3.5
At 1°, the resistivity changes in a straight line up to about 50KOθ. When we used this result to determine the magnetic field, we found that at 4.26°: 60 KOe, 3.
510K ``i:'' is 4J: i It was possible to measure the magnetic field with an accuracy of ±2 KOe up to 70 KOe. In this way, the present invention
The present invention provides an innovative magnetic field detection element that is highly accurate and highly reliable for measuring strong magnetic fields.
【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]
第１図は本発明の原理となる磁束流抵抗の電流密度依存
性を表わした図、第２図は本発明しこもとづく素子の１
例であり、（イ）は素子全体の見取り図、（ロ）はＡＡ
′断面の矢視図である。そして、第８図Ｇ：↑第２図に
示す実施例の結果で圃場の強ざに対弓゛る磁束流抵抗値
を表わＴ。
ｌ・・・磁場検出素子、２・・・非晶質超電導合金、３
ａ〜３ｄ・・・電極、４・・・支持体特許出願人
アイシン精機株式会社
代表者中井令夫
増 本 健Fig. 1 is a diagram showing the current density dependence of magnetic flux flow resistance, which is the principle of the present invention, and Fig. 2 is a diagram showing one of the elements based on the present invention.
This is an example, (a) is a sketch of the entire device, (b) is an AA
' is a cross-sectional view taken in the direction of arrows. FIG. 8G: ↑The result of the example shown in FIG. 2 shows the magnetic flux flow resistance value as a function of the strength of the field. l...Magnetic field detection element, 2...Amorphous superconducting alloy, 3
a-3d... Electrode, 4... Support Patent applicant Aisin Seiki Co., Ltd. Representative Reio Nakai Masu Ken Moto