JPS62272169A - 磁界測定装置 - 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】 ３、発明の詳細な説明 ［産業上の利用分野］ 本発明は電子流の電磁偏向を利用して磁界の強さをΔ１
４定する磁界測定装置に関する。

［従来技術およびその問題点］ 磁界を測定する場合に一般的に使用されるのはホール素
子であるが、ホール素子の特性は素材となる半導体材料
によってほとんど決定される。特に、高感度のホール素
子を得るには、素ｆを薄膜化すること、大きな電流を流
しても温度上昇の少ない高移動度の材料を選択すること
、あるいは特性の温度依存性を考慮すること等が必要と
なり、制約が多かった。

［問題点を解決するためのｆ段］ 本発明による磁気測定装置は、 電子流の電磁偏向を利用して磁界の強さを測定する磁界
測定装置において、 ライン状に電子を放出する電子放出手段と、ライン状の
電子流の前記偏向方向に複数分割され、前記電子放出ｒ
・段から放出された電子を吸引するアノード電極と。

該アノード電極の各分割電極に流入する電流を各々検出
する電流検出手段と。

該電流検出手段の各検出信号に基づいて磁界の強さを算
出する演算ｒ没と、 を有することを特徴とする。

［作用］ このようにライン状の電子流を被測定磁界によって電磁
偏向させ、その偏向方向に分割されたアノード電極に流
入する各電流の差異に基づいて磁界の強さを測定するた
めに、筒中な構成によって高感度の磁界測定が＋ｉ（能
となる。

［実施例］ 以ド、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。

第１図は、本発明による磁界測定装置の一実施例の概略
的構成図、第２図（Ａ）および（Ｂ）は、本実施例にお
けるアノード電極に到達するライン状電子流の位置を示
す模式図である。

第１図において、電子放出素ｆ・１は電子をライン状に
放出するものであり１点状の線源をライン状に配列した
もの、又はライン状の線源を用いたもの等がある。

電子放出素子ｌの電ｆ・放出面から所定距離だけ離れた
位置には、電子流を吸引するための分割されたアノード
電極が設けられ、このアノード電極は分；Ｉ、１電極２
および３から構成されている。なお、後述するように、
ライン状の電子流は分、１．１電極２および３に対して
角度Ｏだけ傾いている。

分割電極２および３には電子放出素子ｌの′１に予成出
面に対して電圧Ｖが印加されている。また、分割型Ｊ４
ｉ２および３には電流検出器４および５が各々設けられ
、各分割電極に流入する電流！■およびＩ２が検出され
る。電流検出器４および５は、たとえば抵抗とその両端
の電位差を検出するオペアンプから成り、各抵抗に流れ
る電流１．および　［２に対応した電流検出信号−をオ
ペアンプ６に出力する。

オペアンプ６は、電流検出器４および５から入力した電
流検出器−）の差を演算回路？へ出力し、演算回路７に
よって後述するような所定の演算が行われ、磁界測定値
が算出される。

次に、このような構成を有する本実施例の動作を第２図
を参照しながら説明する。

まず、電−ｒ放出素Ｙ−１とアノード電極との間に磁場
８が存在しない場合、電子放出素子−１から放出された
電ｒ−流９は直進してアノード゛市極に到達する。すな
わち、電ｆ−ｆｉ、９は、第２図（Ａ）に示すように、
アノード電極である分割電極２および３の分−１線１０
と角度Ｏだけ傾き、かつそれぞれの分割電極に笠しい量
の電ｒ−が吸引されるような位置（以ド、基準位置とす
る。）を照射する。この時、＋１２ＲＩ＋およびＩ２は
笠しいために、オペアンプ６の出力はゼロである。

次に、電子放出素子ｆ　ｌとアノード゛市極との間に磁
束冨度Ｂ　［Ｗｂ／　ｍ２］の磁場８が存在すると、電
子流８は電磁偏向をうけてアノード電極での到達位置が
基準位置からずれてくる。この偏向距離りは、およそ次
式で表わされる。

ｈ＝３Ｘ１０５Ｌ文Ｂ／ｎ ただし、見［ｍｌは磁場８の幅、　Ｌ　［ｍｌは磁場８
求り の中央からアノード′市極までの距離で　　　距離２Ｌ
は磁場８の幅見より１−分に長いものとする。

したがって、偏向距離りを検出できれば、上記式より磁
束密度Ｂを算出することができる。

磁場８が存在すると、第２図（Ｂ）に示すように、電子
流８の到達位置が偏向距離りだけ分割電極２側へずれ、
これによって電ＵＩｔが増加し。

電流■２が減少する。電流１１およびＩ２のイ１が分割
電極２および３Ｆの電子流９の長さに比例するものとす
れば、偏向距離りは電流１１およびＩ２の差と角度０　
（だだし、０は１・分車さい角度）とから求めることが
できる。したがって、！二人から磁束密度日は、（１１
−Ｉ２　）　０／Ｖに比例するものとして算出すること
ができる。ここで（１１−１２）は、オペアンプ６の出
力として得られる。

すなわち、電子ｆｉｔ９と分割線ｌＯとの角度Ｏおよび
加速電圧Ｖを固定すれば、電流■１および１２の差から
磁束密度８ｔ−測定することができる。逆に、角度０お
よび／又は加速電圧Ｖを変化させることによって感度を
容易に調整することができる。

また、磁場８の磁界方向が逆であれば、電子波９は分；
Ｉ、１電極３側へ偏向し、オペアンプ６の出力は負とな
る。したがって、磁束密度Ｂとともに磁界の方向も検出
することができる。

また、角度０＝０にして電子流９を分割線ｌＯと平行に
すれば、磁気検出のデジタル出力をオペアンプ６から得
ることができる。

さらに、アノード電極を一分：１，１ではなく複数分割
して、角度０；Ｏとすれば、電子流９の偏向距離によっ
て磁束密度Ｂをデジタル的に測定することもできる。

次に、ライン状に電子・を放出する電子放出素子ｌの共
体例を簡単に説明する。

第３図（Ａ）は１表面伝導型電子放出素子の概略的モ面
図、第３図（Ｂ）は、そのＩ−Ｉ線断面図である。

表面伝導型電子放出素子は、絶縁ＪＪ板１１１に電Ｊ４
ｉ１２および１３が形成され、その間に高抵抗薄膜１４
が形成されている。そして、電圧を電極１２および１３
間に印加することで、高抵抗薄膜１４の表面から電ｆが
放出される。放出された電子は、高抵抗薄１１９１４に
乎行に設けられた集束電極１５によって引出されるとと
もに集束し、ライン状の電子流になってアノード電極へ
放出される。

このような表面伝導型は線状の線源であるために、その
まま電子放出素子１として使用することができるが、点
状の線源であってもライン状に配列することで本発明の
必要とする電子流を得ることができる。

点状の電子放出素子としては、ＰＭ接合のなだれ降伏を
用いたもの、　ＰＭ接合に順バイアスをかけて２層に電
子を注入する方式のもの、薄い絶縁層を金属で挟んだ構
造を有するもの（旧に型）、その他に電界放出型の素子
笠がある。

第４図は、ＰＭ接合に順方向バイアスをかけて２層に電
子を注入する方式の電子放出素子の模式的説明図である
。

同図において、ＰＭ接合に順方向のバイアス電圧Ｖを印
加すると、順方向電流Ｉが流れ、Ｎ層から２層に注入さ
れた電子がＰ層表面から真空中へ放出される。このＰ層
表面には、仕事関数をドげて電子−放出ＦＩ￥を増加さ
せるためにセシウムＣｓ等が塗布されている。

第５図はＭＩｌｌ型電Ｔ−放出素子の概略的構成図であ
る。

ｌＸ型電子−放出Ｊ：ｆ・ハ、金Ｍ　電ＪＱ　Ｉ　Ｂ１
．ｋＭＨｔ７および薄い金属電極１８が積層された構造
を有し、電極１Ｂおよび１８間に電圧を印加することで
薄い電極１８側から電子が放出される。

このようなＰＭ接合やＸＩＸ型の素ｒ−を通常の゛ｒ：
導体製造丁程によって１層数個ライン状に形成すれば、
笠価的にライン状の電ｆ−ｋを得ることができ１本実施
例における電子放出素子 ることができる。

［発明の効果］ 以Ｌ　、ｉＴ細に説明したように、本発明による磁気測
定装置は、ライン状の電７−流を被測定磁界によって電
磁偏向させ、その偏向方向に分割されたアノード電極に
流入する各電流の差異に基づいて磁界の強さを測定する
ために、筒中な構成によって高感度の磁界測定が回旋と
なる。

また、ライン状の電ｒ・流とアノード電極の分１１線と
の傾きによって、磁気測定の感度を容易に調整すること
ができ、更にデジタル的な磁気測定を行うこともできる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による磁界測定装置の一実施例の概略
的構成図、 第２図（Ａ）および（８）は、本実施例におけるアノー
ド電極に到達するライン状電子流゛の位置を示す模式図
、 第３図（Ａ）は、表面伝導型電子放出素子の概略的１Ｌ
面図、第３図（Ｂ）はそのＩ−Ｉ線断面図、第４図は、
ＰＭ接合に順方向バイアスをかけてＰ層に電ｆ−を注入
する方式の電ｒ・放出素ｆ−の模式的説明図、 第５図はＨＩＭ型電子放予成了−の概略的構成図である
。 ｌ・・・電子放出素子 ２．３・φ・分割電極（７）−ド電極）４、５・・・電
流検出器 ６・φ・オペアンプ ７・・・演算回路 ８・・・磁場 Ｓ・・・電子流 １０・拳ｅ分割線 代理人　　弁理Ｆ　山　Ｆ　穣　子 弟１図 ｌ 第２図 ＄３図 第４図　　　第５図

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）電子流の電磁偏向を利用して磁界の強さを測定す
   る磁界測定装置において、 ライン状に電子を放出する電子放出手段 と、 ライン状の電子流の前記偏向方向に複数 分割され、前記電子放出手段から放出された電子を吸引
   するアノード電極と、 該アノード電極の各分割電極に流入する 電流を各々検出する電流検出手段と、 該電流検出手段の各検出信号に基づいて 磁界の強さを算出する演算手段と、 を有することを特徴とする磁界測定装 置。
2. （２）上記ライン状の電子流は、上記アノード電極の分
   割線に対して相対的に傾斜していることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の磁界測定装置。
3. （３）上記ライン状の電子流は、上記アノード電極の分
   割線と平行であることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の磁界測定装置。
4. （４）上記アノード電極は二分割されていることを特徴
   とする特許請求の範囲第２項又は第３項記載の磁界測定
   装置。
5. （５）上記アノード電極の各分割電極には、磁界が存在
   しない時、等しい量の電子が吸引されることを特徴とす
   る特許請求の範囲第４項記載の磁界測定装置。
6. （６）上記放出手段は、上記アノード電極 の分割線に対する上記電子流の傾斜角度を調整可能であ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の磁界測
   定装置。