KR101606756B1

KR101606756B1 - Cryocooled SQUID System And Cryocooled SQUID Measuring Method

Info

Publication number: KR101606756B1
Application number: KR1020140121324A
Authority: KR
Inventors: 유권규; 김기웅; 권혁찬; 김진목; 이상길; 이용호
Original assignee: 한국표준과학연구원
Priority date: 2014-09-12
Filing date: 2014-09-12
Publication date: 2016-04-11
Also published as: KR20160031349A

Abstract

본 발명은 극저온냉각기 초전도양자간섭소자 시스템을 제공한다. 이 냉각기 냉각형 초전도양자간섭소자 시스템은 콜드 헤드를 포함하는 극저온 냉각기(cryocooler); 상기 콜드 헤드가 배치되는 콜드 헤드 챔버; 상기 극저온 냉각기에 의하여 저온으로 냉각되는 초전도양자간섭소자(SQUID) 센서를 수용하는 센서 챔버; 및 상기 센서 챔버에 배치되고 상기 SQUID 센서의 주위에 배치되어 상기 센서 챔버 내부의 자기 노이즈를 차폐하는 초전도체 재질의 초전도체 차폐부를 포함한다.The present invention provides a cryogenic cooler superconducting quantum interference device system. The cooler cooled superconducting quantum interference device system includes a cryocooler including a cold head; A cold head chamber in which the cold head is disposed; A sensor chamber for receiving a superconducting quantum interference device (SQUID) sensor cooled to a low temperature by the cryogenic cooler; And a superconductor shield disposed in the sensor chamber and disposed around the SQUID sensor to shield magnetic noise inside the sensor chamber.

Description

Technical Field [0001] The present invention relates to a cooling-type superconducting quantum-interference device system and a cooler-cooled superconducting quantum-

본 발명은 냉각기를 이용한 냉각기 냉각형 초전도양자간섭소자 시스템에 관한 것으로, 더 구체적으로 직접 냉각 방식을 이용한 극저온냉각기 초전도양자간섭소자 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a cooler cooled superconducting quantum interference device system using a cooler, and more particularly, to a cryogenic cooler superconducting quantum interference device system using a direct cooling method.

뇌, 심장 및 근육 등 인체 활동에 의해 발생하는 수십에서 수백 fT(femto-tesla)의 매우 미세한 자기 신호를 측정하기 위해서 초전도 양자 간섭소자(Superconductive QUantum Interference Device; SQUID)가 사용된다. 특히, 뇌로부터 발생한 자기 신호를 분석하여 뇌기능 매핑, 간질발생 위치의 국지화 등의 질환 진단, 인지기능 진단 등 의학적 활용이 가능하다. 그러나 SQUID 센서의 동작을 위해 섭씨 265도 까지 냉각해야 한다. A Superconductive Quantum Interference Device (SQUID) is used to measure very fine magnetic signals of tens to hundreds of fT (femto-tesla) caused by human activities such as brain, heart and muscle. Especially, it is possible to analyze the magnetic signals generated from the brain to diagnose diseases such as brain function mapping, localization of epileptic locus, and diagnosis of cognitive function. However, the SQUID sensor must be cooled to 265 degrees Celsius for operation.

현재 상용으로 사용되는 냉각 방법으로는 액화 헬륨을 이용하여 센서를 직접 냉각하고 있다. 하지만 세계적으로 화석 자원 고갈에 따른 헬륨 가스 수급 불안정에 따라 뇌자도 장치의 유지비용이 급격하게 증가하고 있다. 또한 사용자 및 피험자가 섭씨 270 도의 극저온 냉매를 취급함에 있어 매우 위험한 환경에 노출되는 경우가 발생할 수 있다. 이러한 단점을 보완하기 위해 냉각기 냉각 방식의 생체자기 측정용 SQUID 장치의 개발이 활발히 이루어지고 있다. Currently, the liquid cooling helium is used to cool the sensor directly. However, the maintenance cost of the device is rapidly increasing due to instability of supply and demand of helium gas due to depletion of fossil resources worldwide. In addition, users and subjects may be exposed to very hazardous environments when handling cryogenic refrigerants at 270 degrees Celsius. To overcome these disadvantages, the development of a SQUID device for measuring biofluorescence of a cooler cooling system has been actively carried out.

냉각기는 pulse tube형, Gilfford-Macmahon형, Joule-Thomson형 등 여러 가지 형태의 냉각형태가 있다. 냉각기의 재생기(regenerator)에 사용되는 물질인 Er₃Ni, Pb 등은 온도 변화에 따라 상전이를 하여 자성을 띄게 됨으로 높은 압력의 펄스에 따른 주기적인 자기 잡음(cyclic magnetic noise)을 발생시킨다. 발생된 주기적인 자기 잡음은 수백 마이크로 테슬라(micro Tesla)로 측정하고자 하는 생체자기 신호보다 수에서 수십만 배 큰 잡음이다. 이러한 자기 잡음은 신호를 왜곡하여 신호 해석에 크게 영향을 미치게 된다.Coolers are available in many forms, such as pulse tube type, Gilfford-Macmahon type, and Joule-Thomson type. Er ₃ Ni, Pb, etc., which are used in the regenerator of the cooler, generate phase cyclic magnetic noise due to high pressure due to phase change due to temperature change. The periodic magnetic noise generated is a few hundreds of thousands of times the noise of the biomagnetic signal that you want to measure with hundreds of micro tesla. This magnetic noise distorts the signal and greatly affects the signal analysis.

또한 간접냉각 방식은 냉각기로부터 SQUID 센서까지 효과적인 열전달을 위해 높은 열전도도를 가지는 금속을 사용한다. 따라서 금속으로부터 발생하는 열잡음(thermal noise)은 SQUID 장치의 동작 안정성 및 감도를 크게 감소시킬 수 있다. Indirect cooling also uses metals with high thermal conductivity for effective heat transfer from the cooler to the SQUID sensor. The thermal noise generated from the metal can therefore greatly reduce the operating stability and sensitivity of the SQUID device.

기존에 개발된 냉각기 냉각형 SQUID 장치는 SQUID 센서와 냉각기의 콜드 헤드(cold head)가 일체형으로 제작되어 있다. 콜드 헤드로부터 발생하는 주기적인 자기 잡음은 1차 미분계 혹은 2차 미분계를 이용하여 1차적으로 잡음을 감소시킨 후, 여분의 자기 잡음은 디지털 필터를 이용하여 제거하였다. 이러한 디지털 필터로 처리된 신호는 정보 왜곡이나 손실을 발생할 수 있다. 또한 금속으로부터의 열잡음은 일정한 주기성이 없음으로 디지털 필터를 이용하여 제거 할 수 없어 장치의 감도 및 안정성을 제한하는 단점을 가진다.The existing cooler cooling type SQUID device is made by integrating the cold head of the SQUID sensor and the cooler. The periodic magnetic noise generated from the cold head was firstly reduced by using a first derivative or a second derivative, and the extra magnetic noise was removed by using a digital filter. Signals processed with such a digital filter can cause information distortion or loss. In addition, thermal noise from metal has a disadvantage in that it can not be removed using a digital filter because there is no constant periodicity, thereby limiting the sensitivity and stability of the device.

또한 액체 헬륨을 사용한 일반적인 SQUID 장치의 경우, 냉매로 냉각된 후 형태 변경이나 위치 변경이 매우 어려운 단점이 있다. 따라서, 피검자의 자세에 따른 인지 기능 측정과 질환 진단을 위한 측정은 하나의 장비로 수행될 수 없다. 이러한 단점을 보완하기 위한 방법으로 냉각기 냉각 방식을 도입함에 있어 구조적 변경이 필요하다.Also, in the case of a general SQUID device using liquid helium, it is very difficult to change its shape or position after cooling with a refrigerant. Therefore, measurement for cognitive function and diagnosis of disease according to the posture of an examinee can not be performed by one device. To overcome these drawbacks, a structural modification is needed to introduce cooler cooling.

초고감도 SQUID 센서는 의료, 국방, 자원탐사 및 우주탐사 등의 다양한 분야에 사용되고 있다. 특히 심장 및 뇌로부터 발생하는 미세자기를 측정하여, 질환 진단과 뇌 활동 연구와 같은 의료분야에서 활발히 진행되고 있다. 하지만 저온 SQUID 센서를 동작하기 위해 고가의 액화 헬륨을 사용해야 하고, 뇌자도 신호보다 수백만배 큰 지자장과 환경잡음을 감소시키기 위해 높은 자기 차폐율을 가지는 특수한 자기 차폐실이 필요하다. 이러한 두 가지 문제점은 SQUID 시스템이 의료분야에 사용되는데 큰 제한사항이 된다. Ultra-sensitive SQUID sensors are used in various fields such as medical, defense, resource exploration and space exploration. Especially, it is actively in medical field such as disease diagnosis and brain activity research by measuring micro-magnetic generated from heart and brain. However, in order to operate a low-temperature SQUID sensor, expensive liquefied helium must be used, and a special magnetic shielding room with a high magnetic shielding rate is required to reduce the magnetic field and environmental noise, which are several million times larger than the human brain signal. These two problems make SQUID systems a major limitation for medical applications.

따라서 액체 헬륨의 소모를 줄이기 위해 폐회로 사이클 냉각기(closed cycle cryocooler)를 이용하여, 헬륨 순환(He circulation) 시스템을 개발하거나 저온 냉매 저장용기의 열 차폐부(thermal shield)를 냉각하거나, SQUID 센서를 직접 냉각하는 다양한 방식들이 개발되고 있다. Therefore, to reduce the consumption of liquid helium, a closed cycle cryocooler can be used to develop a he circulation system, cool the thermal shield of the low-temperature refrigerant storage vessel, Various methods of cooling have been developed.

Dakin사에서는 액체 헬륨을 대신하여 GM type cryocooler를 이용해 SQUID 시스템을 직접 냉각함으로써 심자도 및 뇌자도 신호를 측정하였다. 하지만 냉각기의 cycle 잡음에 의한 높은 자기 잡음의 영향으로 많은 가산평균과 디지털 신호 처리(digital signal process)를 사용해야 함으로 신호 손실 및 왜곡과 같은 단점을 가지고 있다. In Dakin, we measured the cardiometry and brain signal by directly cooling the SQUID system using GM type cryocooler instead of liquid helium. However, due to the high magnetic noise caused by the cooler cycle noise, it is necessary to use a large number of addition averages and a digital signal process, which have disadvantages such as signal loss and distortion.

이러한 문제점을 동시에 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 재생기(regenerator)가 포함된 콜드 헤드 챔버(cold head chamber)는 SQUID 센서가 장착된 센서 챔버(chamber)로부터 분리된다. 또한, SQUID 센서는 초전도체 차폐부을 이용하여 주기적인 자기 잡음과 열잡음을 제거한다. In order to solve this problem at the same time, according to an embodiment of the present invention, a cold head chamber including a regenerator is separated from a sensor chamber equipped with a SQUID sensor. The SQUID sensor also removes periodic magnetic noise and thermal noise using a superconductor shield.

또한, 퍼멀로이(permalloy)를 이용하여 강자성(ferromagnetic) 차폐는 상기 콜드 헤드 챔버의 냉각기로부터 발생하는 주기적 자기 잡음이 외부로 방출되는 것을 억제한다. In addition, using permalloy, ferromagnetic shielding suppresses the periodic magnetic noise generated from the cooler of the cold head chamber from being emitted to the outside.

또한, 분리된 콜드 헤드 챔버는 자기차폐실 외부에 설치하여 SQUID 센서와 자기적 또는 공간적으로 완전히 분리된다.Further, the separated cold head chamber is installed outside the magnetic shield room and is completely separated magnetically or spatially from the SQUID sensor.

본 발명의 해결하고자 하는 일 기술적 과제는 냉각기를 이용한 SQUID 센서 및 초전도 차폐의 효과적인 냉각 방법을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a SQUID sensor using a cooler and an effective cooling method for superconducting shielding.

본 발명의 해결하고자 하는 일 기술적 과제는 냉각기로부터 발생하는 주기적 자기 잡음과 열잡음의 제거하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to eliminate periodic magnetic noise and thermal noise generated from a cooler.

본 발명의 해결하고자 하는 일 기술적 과제는 SQUID 센서의 위치 변경을 제공할 수 있는 SQUID 시스템을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a SQUID system capable of providing a position change of a SQUID sensor.

본 발명의 해결하고자 하는 일 기술적 과제는 SQUID 센서 냉각 방식과 냉각기로부터 발생하는 주기적인 자기 잡음 제거를 위한 초전도 차폐를 가진 SQUID 시스템을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a SQUID sensor cooling system and a SQUID system having superconducting shielding for periodic magnetic noise removal from a cooler.

본 발명의 일 실시예에 따른 냉각기 냉각형 초전도양자간섭소자 시스템은 콜드 헤드를 포함하는 극저온 냉각기(cryocooler); 상기 콜드 헤드가 배치되는 콜드 헤드 챔버; 상기 극저온 냉각기에 의하여 저온으로 냉각되는 초전도양자간섭소자(SQUID) 센서를 수용하는 센서 챔버; 및 상기 센서 챔버에 배치되고 상기 SQUID 센서의 주위에 배치되어 상기 센서 챔버 내부의 자기 노이즈를 차폐하는 초전도체 재질의 초전도체 차폐부를 포함한다.A cooler-cooled superconducting quantum interference device system according to an embodiment of the present invention includes a cryocooler including a cold head; A cold head chamber in which the cold head is disposed; A sensor chamber for receiving a superconducting quantum interference device (SQUID) sensor cooled to a low temperature by the cryogenic cooler; And a superconductor shield disposed in the sensor chamber and disposed around the SQUID sensor to shield magnetic noise inside the sensor chamber.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 초전도체 차폐부는 헬멧 형상이고, 상기 초전도체 차폐부의 내측에 배치되고 상기 SQUID 센서가 장착되는 SQUID 센서 장착 헬멧; 40 K로 냉각되고 상기 SQUID 센서를 감싸도록 배치되고 헬멧 형상으로 성형된 구리 매쉬로 형성된 제1 열 캡; 및 4 K로 냉각되고 상기 제1 열 캡과 상기 SQUID 센서 장착 헬멧 사이에 배치되고 헬멧 형상으로 성형된 구리 매쉬로 형성된 제2 열 캡을 더 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the superconductor shield is a helmet-shaped helmet having a SQUID sensor disposed inside the superconductor shield and mounted with the SQUID sensor; A first thermal cap cooled to 40 K and arranged to surround the SQUID sensor and formed of helmet-shaped copper mesh; And a second row cap formed of a copper mesh cooled to 4 K and disposed between the first row cap and the SQUID sensor mounting helmet and helmet-shaped.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 초전도체 차폐부는 반구형상의 초전도 헬멧 몸체부; 상기 초전도 헬멧 몸체부의 하부면에서 외측으로 연장되는 외측 브림(brim); 및 상기 초전도 헬멧 몸체부의 하부면에서 내측으로 연장된는 내측 브림을 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the superconductor shield comprises: a hemispherical superconducting helmet body; An outer brim extending outwardly from a lower surface of the superconducting helmet body; And an inner brim extending inwardly from a lower surface of the superconducting helmet body portion.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 콜드 헤드(cold head)를 수용한 상기 콜드 헤드 챔버는 상기 SQUID 센서를 수용한 센서 챔버로부터 분리될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the cold head chamber receiving the cold head may be detached from the sensor chamber housing the SQUID sensor.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 콜드 헤드를 감싸도록 배치된 퍼멀로이(permalloy) 재질의 콜드 헤드 자기 차폐부를 더 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the apparatus may further include a permalloy cold head magnetic shield disposed to surround the cold head.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 센서 챔버와 상기 콜드 헤드 챔버를 연결하는 연결 블록; 및 상기 콜드 헤드와 상기 센서 챔버에 배치되고 상기 SQUID 센서를 냉각하는 열 엥커(thermal anchor)를 연결하는 열 로드(thermal rod)를 더 포함하고, 상기 열 로드는 상기 연결 블록의 내부에 배치될 수 있다.In one embodiment of the present invention, a connection block connecting the sensor chamber and the cold head chamber; And a thermal rod disposed in the sensor chamber and connecting the cold head and a thermal anchor for cooling the SQUID sensor, the thermal rod may be disposed within the connection block have.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 피측정자의 자세에 따라 뇌자도 신호를 측정하기 위하여 상기 센서 챔버의 위치 변환을 제공하는 회전 운동 구동부를 더 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the apparatus may further include a rotational motion driving unit for providing a positional change of the sensor chamber to measure a brain activity signal according to a posture of the subject.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 저온으로 냉각되는 센서 냉각판; 상기 센서 냉각판의 하부에 배치되는 상기 SQUID 센서가 장착되는 SQUID 센서 장착판; 및 상기 SQUID 센서 장착판을 감싸도록 배치된 열 캡(thermal cap)을 포함할 수 있다. 상기 초전도체 차폐부는 판 형상이고 상기 SQUID 센서 장착판과 상기 센서 냉각판 사이에 배치되고, 상기 열 캡의 하부면은 메쉬 형태로 형성될 수 있다.In one embodiment of the present invention, a sensor cooling plate cooled at a low temperature; A SQUID sensor mounting plate on which the SQUID sensor is mounted, And a thermal cap disposed to surround the SQUID sensor mounting plate. The superconductor shield is plate-shaped and disposed between the SQUID sensor mounting plate and the sensor cooling plate, and the lower surface of the thermal cap may be formed in a mesh shape.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 SQUID 센서의 픽업 코일은 자력계(magnetometer)일 수 있다.In an embodiment of the present invention, the pickup coil of the SQUID sensor may be a magnetometer.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 콜드 헤드 챔버는 외부 자기장을 차폐하는 자기 차폐실의 외부에 배치되고, 상기 센서 챔버는 상기 자기 차폐실의 내부에 배치될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the cold head chamber is disposed outside a magnetic shield chamber that shields an external magnetic field, and the sensor chamber may be disposed inside the magnetic shield chamber.

본 발명의 일 실시예에 따른 냉각기 냉각형 SQUIQ 생체자기신호의 측정 방법은 콜드 헤드를 포함하는 극저온 냉동기 및 상기 극저온 냉동기에 의하여 냉각된 SQUID 센서를 이용한다. 상기 냉각기 냉각형 SQUIQ 생체자기신호의 측정 방법에서, 상기 극저온 냉동기는 상기 SQUID 센서 및 상기 SQUID 센서의 주위에 배치되어 자기 잡음을 차폐하는 초전도체로 형성된 초전도체 차폐부를 냉각한다.The method of measuring a cooler-cooled SQUIQ biomagnetic signal according to an embodiment of the present invention uses a cryocooler including a cold head and a SQUID sensor cooled by the cryocooler. In the method of measuring a cooler-cooled SQUIQ biomagnetic signal, the cryogenic freezer cools a superconductor shield formed around the SQUID sensor and the SQUID sensor, the superconductor being formed of a superconductor that shields magnetic noise.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 극저온 냉동기는 자기 차폐실의 외부에 배치되고, 상기 SQUID 센서를 수용하는 센서 챔버는 상기 자기 차폐실의 내부에 배치될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the cryogenic freezer is disposed outside the magnetic shield room, and the sensor chamber accommodating the SQUID sensor may be disposed inside the magnetic shield room.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 극저온 냉동기의 주기적인 자기 잡음을 차폐하도록 상기 콜드 헤드 주위를 강자성체를 이용하여 자기 차폐하는 단계를 더 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the method may further include magnetic shielding around the cold head using a ferromagnetic material so as to shield the periodic magnetic noise of the cryogenic freezer.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 콜드 헤드와 상기 SQUID 센서를 열적으로 연결하는 열 로드(thermal rod)는 봉 형태 또는 파이프 형태일 수 있다.In an embodiment of the present invention, the thermal rod for thermally connecting the cold head and the SQUID sensor may be in the form of a rod or a pipe.

본 발명의 일 실시예에 따른 냉각기 냉각형 초전도양자간섭소자 측정 방법은 콜드 헤드를 포함하는 극저온 냉동기를 자기 차폐실의 외부에 배치하고 SQUID 센서를 수용하는 센서 챔버를 상기 자기 차폐실의 내부에 배치하는 단계; 상기 극저온 냉동기를 이용하여 상기 SQUID 센서와 상기 SQUID 센서의 주위에 배치되어 자기 잡음을 차폐하는 초전도체 차폐부를 냉각하는 단계; 및 상기 극저온 냉동기의 주기적인 자기 잡음을 차폐하도록 상기 콜드 헤드 주위를 강자성체를 이용하여 자기 차폐하는 단계를 포함한다.A method for measuring a coolant-cooled superconducting quantum interference device according to an embodiment of the present invention includes the steps of disposing a cryocooler including a cold head outside a magnetic shield room and placing a sensor chamber accommodating the SQUID sensor inside the magnetic shield room ; Cooling the superconductor shielding portion disposed around the SQUID sensor and the SQUID sensor using the cryogenic freezer to shield magnetic noise; And magnetic shielding around the cold head using a ferromagnetic material to shield the periodic magnetic noise of the cryogenic freezer.

본 발명의 일 실시에 따르면, 펄스 타입 냉동기(PT cryocooler)를 이용하여 SQUID를 직접 냉각하였다. 주기적인 자기 잡음을 제거하기 위해 SQUID 센서는 초전도 차폐를 이용하고, 냉동기(Cryocooler)는 강자성체 차폐부(ferromagnetic shield)를 사용하였다. 또한, 냉동기(Cryocooler)에서 발생하는 자기 잡음의 영향을 최소화하기 위해 냉동기(cryocooler)를 위한 콜트 헤드 챔버(cold chamber)와 SQUID 센서를 위한 센서 챔버(sensor chamber)를 분리한다. According to one embodiment of the present invention, a SQUID is directly cooled using a pulse cryocooler. The SQUID sensor uses superconducting shielding and the cryocooler uses a ferromagnetic shield to remove periodic magnetic noise. Also, to minimize the influence of the magnetic noise generated in the cryocooler, a cold chamber for the cryocooler and a sensor chamber for the SQUID sensor are separated.

또한, 진동 흡수를 위해 주름관 튜브(bellows tube)로 연결함으로써 진동 및 자기잡음을 최소화한다. 또한 콜드 헤드(Cold head)로부터 1.8m 분리된 SQUID 센서의 효과적인 냉각을 위한 최적의 복사열 방지 방법이 제안된다. 제작된 SQUID 시스템의 잡음 특성과 냉각 특성을 평가하고, 심자도 신호 및 뇌자도 신호가 양호하게 측정되었다. In addition, vibration and self noise are minimized by connecting with a bellows tube for vibration absorption. Also, an optimal radiation prevention method for effective cooling of a SQUID sensor separated from a cold head by 1.8 m is proposed. The noise and cooling characteristics of the fabricated SQUID system were evaluated, and both the cardiac and neuroimaging signals were well measured.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 극저온냉각기 초전도양자간섭소자 시스템을 설명하는 사시도이다.
도 2는 도 1에서 연결 블록을 제거한 극저온냉각기 SQUID 시스템을 설명하는 사시도이다.
도 3은 도 2의 극저온냉각기 SQUID 시스템의 단면도이다.
도 4는 도 3의 센서 챔버와 연결 블록의 확대 단면도이다.
도 5는 도 3의 연결 블록과 콜드 헤드 챔버의 확대 단면도이다.
도 6은 도 3의 센서 장착 헬멧의 학대 단면도이다.
도 7는 도 1의 SQUID 헬멧의 사시도이다.
도 8a 및 도 8b는 도 1의 회전 운동 구동부를 나타내는 평면도와 측면도이다.
도 8c는 도 1의 회전 운동 구동부를 나타내는 사시도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉각기 냉각형 SQUID 시스템을 설명하는 단면도이다.
도 10는 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉각기 냉각형 SQUID 시스템을 설명하는 단면도이다.
도 11은 도 10의 SQUID 자력계 주위를 표시하는 확대 단면도이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시에에 따른 SQUID 시스템을 설명하는 도면이다.
도 13은 인가된 자기장하에서 상기 SQUID 센서 어레이를 감싸는 초전도체 차폐부의 구성을 나타낸다.
도 14는 거리의 함수로서 상기 초전도체 차폐부의 차폐 펙터를 나타낸다.
도 15는 픽업 코일의 온도를 나타내는 도면이다.
도 16은 냉각기의 주기적인 자기 잡음을 나타낸다.
도 17은 뮤-메탈의 위치와 온도에 의존하는 콜드 헤드에 의하여 발생한 자기장을 나타낸다.
도 18은 센서 챔버와 콜드 헤드 챔버의 분리와 뮤-메탈 설치의 조건에서, 초전도 차폐의 유무에 따른 시스템 잡음 스펙트럼을 표시한다.
도 19는 SQUID 챔버와 콜드 헤드 챔버 사이의 분리와 뮤-메탈의 효과에 의존하는 자기 잡음 감소를 표시한다.
도 20은 실시간 신호를 표시한다.1 is a perspective view illustrating a cryogenic superconducting quantum interference device system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view illustrating the cryogenic cooler SQUID system with the connection block removed in FIG. 1; FIG.
Figure 3 is a cross-sectional view of the cryogenic cooler SQUID system of Figure 2;
Figure 4 is an enlarged cross-sectional view of the sensor chamber and connection block of Figure 3;
Figure 5 is an enlarged cross-sectional view of the connection block and the cold head chamber of Figure 3;
FIG. 6 is a cross-sectional view of the sensor-equipped helmet of FIG. 3; FIG.
7 is a perspective view of the SQUID helmet of FIG.
8A and 8B are a plan view and a side view showing the rotational driving unit of FIG.
8C is a perspective view showing the rotational driving unit of FIG.
9 is a cross-sectional view illustrating a cooler-cooled SQUID system according to another embodiment of the present invention.
10 is a cross-sectional view illustrating a cooler-cooled SQUID system according to another embodiment of the present invention.
11 is an enlarged sectional view showing the periphery of the SQUID magnetometer of FIG.
12 is a view for explaining a SQUID system according to still another embodiment of the present invention.
FIG. 13 shows a configuration of a superconductor shielding portion that surrounds the SQUID sensor array under an applied magnetic field.
Figure 14 shows the shielding factor of the superconductor shield as a function of distance.
15 is a diagram showing the temperature of the pickup coil.
16 shows the periodic magnetic noise of the cooler.
17 shows the magnetic field generated by the cold head depending on the position and temperature of the mu-metal.
Figure 18 shows the system noise spectrum with and without superconducting shielding, under conditions of separation of sensor chamber and cold head chamber and mu-metal deposition.
Figure 19 shows the separation between the SQUID chamber and the cold head chamber and the reduction in magnetic noise, which is dependent on the effect of mu-metal.
20 shows a real time signal.

초전도 양자 간섭소자(SQUID)를 이용한 초미세 생체 자기 신호를 측정하기 위해 고가의 액체 헬륨이 사용된다. 액체 헬륨의 수요는 반도체 산업과 의료 산업의 급성장으로 매년 큰 폭으로 증가하나 화석 연료인 헬륨 가스는 국제 환경 규제와 자원 고갈 등의 이유로 공급이 불안정하다. 따라서 SQUID 센서가 동작하는 온도까지 냉각하기 위한 방법으로 냉각기를 이용한 냉각 방법이 고려된다. Highly liquid helium is used to measure ultrafine bio-magnetic signals using a superconducting quantum interference device (SQUID). Demand for liquid helium has increased year by year due to rapid growth of the semiconductor industry and the medical industry. However, supply of helium gas, which is a fossil fuel, is unstable due to international environmental regulations and resource depletion. Therefore, a cooling method using a cooler is considered as a method for cooling to the temperature at which the SQUID sensor operates.

하지만 생체자기 신호에 비해 수십~수백만 배 큰 주기적인 자기 잡음이 냉각기(cryocooler)의 재생기(regenerator)로부터 발생하여 초미세 생체 신호를 크게 손실 및 왜곡시킨다. However, periodic magnetic noise, which is tens to millions of times larger than that of a biomagnetic signal, is generated from a regenerator of a cryocooler, which largely loses and distorts ultrafine bio-signals.

또한 폐회로형 냉각기 냉각 방식 열전도를 기반으로 SQUID 센서를 냉각하기 때문에 열전도도가 높은 금속을 주로 사용하게 된다. 이러한 금속의 표면으로부터 유도되는 열잡음은 SQUID 센서의 변조접압 깊이(V), 자속 전압 변환 계수(dv/dΦ), 임계 전류(Ic)등의 기본특성을 크게 변화시킨다. 따라서, SQUID 장치의 동작 안정성 및 감도를 저해한다. 또한 이러한 주기적인 자기 잡음 및 열잡음에 의한 SQUID 센서의 특성 저하 문제로 인해 SQUID 센서 냉각을 위한 열 로드(thermal rod)의 길이, 직경 및 재료 선정에 있어 제한 사항이 많았다. Closed-loop cooler cooling system Because the SQUID sensor is cooled based on the thermal conductivity, the metal with high thermal conductivity is mainly used. The thermal noise induced from the surface of such a metal greatly changes the basic characteristics such as the modulating junction depth (V) of the SQUID sensor, the flux-voltage conversion coefficient (dv / dΦ), and the critical current (Ic). Thus, the operation stability and sensitivity of the SQUID device are impaired. In addition, due to the periodic magnetic noise and the degradation of characteristics of the SQUID sensor due to the thermal noise, there are many limitations on the length, diameter, and material selection of the thermal rod for cooling the SQUID sensor.

일부 연구 그룹은 액체 헬륨을 사용하는 환경에서 생체자기 신호를 측정하기 위하여 초전도체 차폐부를 적용하였다.Some research groups have applied superconductor shields to measure biomagnetic signals in environments using liquid helium.

한편, 초기의 냉각기 SQUID 시스템에서, 콜드 헤드 챔버는 열전달을 향상시키기 위하여 센서 챔버와 일체형으로 형성된다. 이러한 일체형 냉각기 SQUID 시스템은 많은 주기적인 자기 노이즈를 발생시킨다.On the other hand, in the initial cooler SQUID system, the cold head chamber is formed integrally with the sensor chamber to improve heat transfer. This monolithic cooler SQUID system generates many periodic magnetic noises.

콜드 헤드와 SQUID 센서 사이의 열전도를 위하여 사용되는 열 로드의 크기와 개수는 금속이 발생시키는 열잡음이 증가하기 때문에 증가할 수 없다. The size and number of thermal loads used for thermal conduction between the cold head and the SQUID sensor can not be increased because of the increased thermal noise generated by the metal.

본 발명에서는 냉각기(cryocooler)로부터 SQUID 센서로의 효과적인 열전도를 위해, 열 로드(thermal rod) 및 열 차폐(thermal shield)의 열잡음의 차폐를 위하여 초전도체(Pb, Nb 등)를 이용한 초전도 차폐(superconductive shield)가 이용된다. 상기 초전도 차폐는 SQUID 센서 주위를 차폐함으로써 열 로드(thermal rod)의 길이, 직경 및 재료 등의 제한 사항을 제거할 수 있다. 열 로드에 의한 전달열(U)은 U=kA/L으로 정의된다. 따라서 열 로드(thermal rod)의 길이(L)가 길어짐에 따른 열손실을 열 로드의 면적(A)을 증가시킴으로써 보상할 수 있다. 이에 따라, SQUID 센서로부터 냉각기(cryocooler)의 콜드 헤드(cold head)를 자기 공간적으로 격리할 수 있다. 이러한 자기적 격리는 자기 잡음을 더욱 감소시킬 수 있다.In the present invention, superconductive shields using superconductors (Pb, Nb, etc.) are used for effective thermal conduction from a cryocooler to a SQUID sensor for shielding thermal noise of thermal rods and thermal shields. ) Is used. The superconducting shield can shield the circumference of the SQUID sensor to remove limitations such as the length, diameter, and material of the thermal rod. The transfer column (U) by the thermal load is defined as U = kA / L. Therefore, the heat loss as the length L of the thermal rod becomes longer can be compensated for by increasing the area A of the heat load. Thus, the cold head of the cryocooler can be spatially separated from the SQUID sensor. This magnetic isolation can further reduce magnetic noise.

또한 SQUID 센서로부터 분리된 냉각기(cryocooler)의 콜드 헤드(cold head)는 원통형의 퍼멀로이(permalloy) 재질의 콜드 헤드 자기 차폐부를 콜드 헤드 챔버 주변에 설치하여 재생기(regenerator)로부터 발생하는 주기적인 자기 잡음을 구속하여 억제할 수 있다. 이에 따라, 주기적인 자기 잡음이 자기 차폐실(magnetically shielded room;MSR)에 제공하는 영향을 최소화하였다. 이러한 콜드 헤드와 센서 챔버의 공간적 분리는 기존 장치의 문제점인 주기적인 자기 잡음에 의한 SQUID 장치의 성능 저하를 현저히 개선할 수 있다. 특히, 상기 콜드 헤드 자기 차폐부를 채용한 콜드 헤드가 자기 차폐실의 외부에 배치되는 경우, 자기 잡음은 더욱 감소한다.In addition, the cold head of the cryocooler separated from the SQUID sensor is equipped with a cylindrical permaloy cold head magnetic shield around the cold head chamber to generate periodic magnetic noise from the regenerator And can be restrained. This minimizes the effects of periodic magnetic noise on the magnetically shielded room (MSR). This spatial separation of the cold head and the sensor chamber can significantly improve the performance degradation of the SQUID device due to periodic magnetic noise, which is a problem of existing devices. Especially, when the cold head employing the cold head magnetic shield is disposed outside the magnetic shield room, the magnetic noise is further reduced.

본 발명의 일 실시예에 따르면, SQUID 냉각 시스템은 초전도로 차폐된 SQUID 센서를 수용하는 센서 챔버와 강자성체 재질의 콜드 헤드 자기 차폐부를 가진 콜드 헤드(cold head)를 수용하는 콜드 헤드 챔버를 포함한다. 상기 콜드 헤드는 제1 단 콜드 헤드(40 K)와 제2 단 콜드 헤드(4K)를 포함한다. In accordance with one embodiment of the present invention, a SQUID cooling system includes a sensor chamber that houses a superconducting SQUID sensor and a cold head chamber that receives a cold head having a cold head magnetic shield of ferromagnetic material. The cold head includes a first stage cold head 40K and a second stage cold head 4K.

두 챔버 간 열전달은 제2 단 콜드 헤드(4K)로부터 SQUID 센서 및 초전도체 차폐부까지 열전도율이 높은 금속재 봉을 사용한다. 금속재 봉의 열 로드 사용한 경우에도, 초전도체 차폐부에 의하여 열 잡음은 현저히 감소한다.The heat transfer between the two chambers uses a metal rod having a high thermal conductivity from the second-stage cold head 4K to the SQUID sensor and the superconductor shield. Even when the thermal rod of the metal rod is used, the thermal noise is significantly reduced by the superconductor shield.

한편, 제1 단 콜드 헤드(40 K)로부터 40 K 열 엥커(40 K thermal anchor) 까지는 금속 튜브를 사용한다. 즉, 초전도체 차폐부를 사용함에 따라, 종래의 복수의 와이어를 사용하는 열로드는 봉 형태 또는 튜브 형태로 변경될 수 있다. 이에 따라, 열전달 효율이 향상되고, 콜드 헤드는 자기 차폐실 외부에 배치될 수 있다. 이에 따라, 자기 잡음은 감소될 수 있다. 또한, 상기 콜드 헤드를 감싸도록 배치된 강자성체 콜드 헤드 자기 차폐부는 자기 잡음을 더욱 감소시킬 수 있다.On the other hand, a metal tube is used from the first stage cold head 40K to the 40K thermal anchor. That is, by using a superconductor shield, a conventional thermal rod using a plurality of wires can be changed into a rod shape or a tube shape. As a result, the heat transfer efficiency is improved, and the cold head can be disposed outside the magnetic shield chamber. Thus, the magnetic noise can be reduced. Further, the ferromagnetic cold head magnetic shield disposed to surround the cold head can further reduce magnetic noise.

외부로부터 유입되는 복사열을 최소화하기 위해 다층의 초절연체(superinsulator)가 상기 제1 열 차폐부와 제2 열 차폐부 사이에 설치된다. 각 초절연체(superinsulator)는 polyester net을 이용하여 초절연체(superinsulator) 층간 전도에 의한 열전달을 차단시켰다. A multi-layered superinsulator is installed between the first heat shield and the second heat shield to minimize radiant heat from the outside. Each superinsulator blocked the heat transfer by superinterducting interlayer conduction using polyester net.

상기 SQUID 센서를 수용한 센서 챔버 내부는 4 K 열 엥커, 40 K 열 엥커(thermal anchor), 및 SQUID 센서가 설치된 SQUID 장착 헬멧가 배치된다. G-10 등의 열전도율이 낮은 재료로 형성된 지지봉은 4 K 열 엥커, 40 K 열 엥커(thermal anchor), 및 SQUID 장착 헬멧을 상기 센서 챔버의 상판(top plate)에 고정한다.Inside the sensor chamber accommodating the SQUID sensor is disposed a 4K thermal anchor, a 40K thermal anchor, and a SQUID mounted helmet with a SQUID sensor. A support bar formed of a low thermal conductivity material such as G-10 fixes a 4 K thermal anchor, a 40 K thermal anchor, and a SQUID mounted helmet to the top plate of the sensor chamber.

4 K 열 엥커(thermal anchor)에 봉 형상의 열 로드(thermal rod)가 연결되고, 상기 열 로드는 초전도체 차폐부 및 SQUID 센서에 열을 전달한다. 헬멧 내부에 설치된 SQUID 센서 및 SQUID 센서로부터 약 30 mm 이격된 검출코일의 냉각 효과를 증가시키기 위해 헬멧형 열 캡(thermal cap)을 4 K 열 엥커(thermal anchor)에 고정하였다.A rod-shaped thermal rod is connected to the 4 K thermal anchor, which transfers heat to the superconductor shield and the SQUID sensor. A helmet type thermal cap was fixed to the 4 K thermal anchor to increase the cooling effect of the SQUID sensor installed inside the helmet and the sensing coil spaced about 30 mm from the SQUID sensor.

또한, 초전도체 차폐부를 사용함에 따라, 종래의 슬릿형 열 차폐부는 원통형 열 차폐부로 변경될 수 있다. 이에 따라, 열 차폐 효율이 증가한다.Further, by using the superconductor shield, the conventional slit heat shield can be changed to a cylindrical heat shield. As a result, the heat shielding efficiency is increased.

금속 재질의 원통형 40 K 열 차폐부(thermal shield)는 40 K 열 엥커(thermal anchor)에 연결된다. SQUID 센서가 부착된 SQUID 장착 헬멧 하부에는 열 캡(thermal cap)이 배치되고, 상기 열 캡은 구리 메쉬(Cu mesh)를 이용하여 헬멧 모양으로 성형되어 40 K 열 차폐부(thermal shield)와 연결된다.A cylindrical 40 K metal thermal shield is connected to the 40 K thermal anchor. A thermal cap is placed under the SQUID-equipped helmet with a SQUID sensor, and the thermal cap is helmet-shaped using a copper mesh and connected to a 40 K thermal shield .

SQUID 센서의 초전도 접합의 효과적인 전도 냉각 및 외부로부터 열유입을 방지하기 위해 SQUID 센서 제어 및 신호 출력 선은 열전도율이 높은 구리선과 열전도율이 낮은 망가닌 선을 혼용하여 사용된다. 4 K 열 엥커(thermal anchor)에 인입선을 연결할 수 있는 PCB가 열적으로 부착된다. SQUID 센서 방향으로는 구리선을 외부 회로로 연결되는 연결 박스(connector box)로는 망가닌 선이 사용된다.The SQUID sensor control and signal output lines are used in combination with high thermal conductivity copper wire and low thermal conductivity network to prevent effective conduction cooling and external heat input of superconducting junction of SQUID sensor. A PCB is attached thermally to connect the lead to the 4 K thermal anchor. In the direction of the SQUID sensor, the Manganin wire is used as a connector box to connect the copper wire to the external circuit.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 폐회로 냉각기 냉각형 SQUID MEG장치는 인지 측정에 유리한 의자형(chair type)과 환자측정에 유리한 침대형(bed type)을 동시에 구현할 수 있다. 두 형태를 동시에 구현하기 위해 자기 차폐실 외부에 설치된 냉각기의 콜드 헤드 챔버에 L 자의 제1 엘보우 블록이 설치된다. 자기 차폐실 내부에 설치된 SQUID 센서 챔버에 L 자의 제2 엘보우 블록이 설치된다. 제1 엘보우 블록과 제2 엘보우 블록은 연결 블록로 연결된다. 상기 연결 블록은 튜브 형태이고, 그 내부는 진공으로 유지된다. According to an embodiment of the present invention, a closed-circuit cooler-cooled SQUID MEG device can simultaneously implement a chair type favorable for cognitive measurement and a bed type favorable for patient measurement. In order to realize both shapes at the same time, a L-shaped first elbow block is installed in the cold head chamber of the cooler installed outside the magnetic shield room. An L-shaped second elbow block is installed in a SQUID sensor chamber provided inside the magnetic shield room. The first elbow block and the second elbow block are connected to a connection block. The connecting block is in the form of a tube and its interior is kept in vacuum.

두 엘보우 블록을 연결하는 연결 블록의 내부는 진공으로 유지하면서, 상기 센서 챔버를 여러 각도로 변위할 수 있다. 상기 센서 챔버의 각도 변화를 위한 회전 운동 구동부는 상기 센서 챔버의 상단에 부착된 제2 엘보우 블록에 설치된다. 상기 회전 운동 구동부는 기어, 및 상기 기어를 구동하는 핸들 혹은 모터를 이용하여 조작될 수 있다. The inside of the connecting block connecting the two elbow blocks can be displaced at various angles while keeping the inside of the vacuum chamber in vacuum. The rotational motion driving unit for changing the angle of the sensor chamber is installed in the second elbow block attached to the upper end of the sensor chamber. The rotational drive unit may be operated using a gear and a handle or a motor for driving the gear.

본 발명은 초전도 차폐-폐회로 냉각형 SQUID 장치에 관한 것이다. 이 장치는 SQUID 센서를 초전도체로 차폐하고, 냉각기(cryocooler)의 콜드 헤드(cold head)를 퍼멀로이(permalloy)로 차폐하는 것을 특징으로 한다. The present invention relates to a superconducting shielded-closed-loop cooled SQUID device. The device is characterized by shielding the SQUID sensor with a superconductor and shielding the cold head of the cryocooler with permalloy.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 초전도 차폐에 따른 열전달 매체의 열잡음 영향이 제거됨으로써 4 K 열 로드(thermal rod)의 길이, 형태, 재질의 제한이 제거될 수 있다. 열전달 매체의 길이 제한이 없음으로 콜드(cold head)를 수용한 콜드 헤드 챔버를 SQUID 센서를 수용한 센서 챔버로부터 분리할 수 있다. 분리된 콜드 헤드 챔버는 자기 차폐실 외부에 설치되어, 자기 잡음이 더욱 감소할 수 있다. In addition, according to an embodiment of the present invention, the influence of the thermal noise of the heat transfer medium due to the superconducting shield can be eliminated, so that the limitation of the length, shape, and material of the 4 K thermal rod can be eliminated. The cold head chamber accommodating the cold head can be separated from the sensor chamber containing the SQUID sensor by virtue of the absence of the length limitation of the heat transfer medium. The separated cold head chamber is installed outside the magnetic shield room, so that the magnetic noise can be further reduced.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 자기 차폐실에 대한 영향을 줄이기 위해 콜드 헤드(cold head)를 자기 투자율이 높은 재료를 사용하여 강자성체 차폐(ferromagnetic shielding)가 적용될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a ferromagnetic shielding can be applied using a material having a high magnetic permeability, such as a cold head, to reduce the influence on the magnetic shield chamber.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 분리된 두 챔버는 두 개의 엘보우 블록을 포함한 연결 블록으로 연결된다. 상기 연결 블록은 SQUID 센서를 수용한 챔버는 위치 변환을 할 수 있는 회전 운동 구동부를 제공할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the two separated chambers are connected to a connecting block including two elbow blocks. The connection block may provide a rotational motion driving unit capable of performing positional conversion of the chamber accommodating the SQUID sensor.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공 되어지는 것이다. 도면들에 있어서, 구성요소는 명확성을 기하기 위하여 과장되어진 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein but may be embodied in other forms. Rather, the embodiments disclosed herein are being provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the concept of the invention to those skilled in the art. In the drawings, the components have been exaggerated for clarity. Like numbers refer to like elements throughout the specification.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 극저온냉각기 초전도양자간섭소자 시스템을 설명하는 시시도이다.FIG. 1 is a perspective view illustrating a cryogenic superconducting quantum interference device system in accordance with an embodiment of the present invention. FIG.

도 2는 도 1에서 연결 블록을 제거한 극저온냉각기 SQUID 시스템을 설명하는 사시도이다.FIG. 2 is a perspective view illustrating the cryogenic cooler SQUID system with the connection block removed in FIG. 1; FIG.

도 3은 도 2의 극저온냉각기 SQUID 시스템의 단면도이다.Figure 3 is a cross-sectional view of the cryogenic cooler SQUID system of Figure 2;

도 4는 도 3의 센서 챔버와 연결 블록의 확대 단면도이다.Figure 4 is an enlarged cross-sectional view of the sensor chamber and connection block of Figure 3;

도 5는 도 3의 연결 블록과 콜드 헤드 챔버의 확대 단면도이다.Figure 5 is an enlarged cross-sectional view of the connection block and the cold head chamber of Figure 3;

도 6은 도 3의 센서 장착 헬멧의 학대 단면도이다.FIG. 6 is a cross-sectional view of the sensor-equipped helmet of FIG. 3; FIG.

도 7는 도 1의 SQUID 헬멧의 사시도이다.7 is a perspective view of the SQUID helmet of FIG.

도 8a 및 도 8b는 도 1의 회전 운동 구동부를 나타내는 평면도와 측면도이다.8A and 8B are a plan view and a side view showing the rotational driving unit of FIG.

도 8c는 도 1의 회전 운동 구동부를 나타내는 사시도이다.8C is a perspective view showing the rotational driving unit of FIG.

도 1 내지 도 6을 참조하면, 냉각기 냉각형 초전도양자간섭소자 시스템(100)은 콜드 헤드(113)를 포함하는 극저온 냉각기(cryocooler,110); 상기 콜드 헤드가 배치되는 콜드 헤드 챔버(120); 상기 극저온 냉각기(110)에 의하여 저온으로 냉각되는 초전도양자간섭소자(SQUID) 센서(30)를 수용하는 센서 챔버(160); 및 상기 센서 챔버(160)에 배치되고 상기 SQUID 센서의 주위에 배치되어 상기 센서 챔버 내부의 자기 노이즈를 차폐하는 초전도체 재질의 초전도체 차폐부(169)를 포함한다.Referring to FIGS. 1-6, a cooler-cooled superconducting quantum interference device system 100 includes a cryocooler 110 including a cold head 113; A cold head chamber (120) in which the cold head is disposed; A sensor chamber 160 for receiving a superconducting quantum interference device (SQUID) sensor 30 cooled to a low temperature by the cryogenic cooler 110; And a superconductor shielding portion 169 disposed in the sensor chamber 160 and disposed around the SQUID sensor to shield magnetic noise inside the sensor chamber.

통상적인 SQUID 장치는 열전달을 위한 열 로드(thermal rod)의 재료 및 면적이 제한되어, 냉각기의 콜드 헤드(cold head)를 센서 챔버와 분리할 수 없었다. 구체적으로, 열전달을 위하여 봉 형태의 열 로드(thermal rod)를 사용하는 경우, 열잡음에 의하여 SQUID 센서는 동작 불능 상태가 된다. 따라서, 열잡음을 억제하기 위하여, 복수의 구리 와이어 또는 카본 재질의 봉이 사용되었다. 이러한, 구리 와이어 또는 카본 재질의 봉은 열전달의 한계를 가진다. 또한 상기 콜드 헤드(cold head)의 기울어진 각도에 따라 냉각기의 냉각 효율이 크게 감소함으로 인해 상기 센서 챔버의 위치 변형이 어려웠다. 이는 주로 앉아서 측정하는 인지 기능 검사와 누워서 측정하는 환자 측정을 동시에 할 수 없는 단점이었다. Conventional SQUID devices have limited the material and area of the thermal rod for heat transfer so that the cold head of the cooler can not be separated from the sensor chamber. Specifically, when a rod-shaped thermal rod is used for heat transfer, the SQUID sensor becomes inoperable due to thermal noise. Therefore, in order to suppress thermal noise, a plurality of copper wires or rods made of carbon are used. Such a rod of copper wire or carbon has a limitation of heat transfer. Also, since the cooling efficiency of the cooler is greatly reduced according to the tilted angle of the cold head, it is difficult to change the position of the sensor chamber. This was a disadvantage that the cognitive function test, which is mainly measured by sitting, and the patient measurement, which is measured by lying, can not be performed at the same time.

상기 콜드 헤드(cold head,113)를 수용한 상기 콜드 헤드 챔버(120)는 상기 SQUID 센서를 수용한 센서 챔버(160)로부터 분리될 수 있다. 이러한 공간적 분리는 SQUID 센서 주위에 배치된 초전도체 차폐부의 열잡음 차폐 또는 콜드 헤드 주위에 배치된 콜드 헤드 자기 차폐부에 기인할 수 있다. 이에 따라, 봉 형태 또는 파이프 형태의 열 로드를 사용함에 따라, 열전달 효율이 상승하여, 두 챔버의 분리가 가능하다.The cold head chamber 120 receiving the cold head 113 may be separated from the sensor chamber 160 receiving the SQUID sensor. This spatial separation may be due to the thermal noise shielding of the superconductor shield disposed around the SQUID sensor or the cold head magnetic shield disposed around the cold head. Accordingly, by using the rod-shaped or pipe-shaped heat rod, heat transfer efficiency is increased, and separation of the two chambers is possible.

SQUID 센서 주위에 배치된 초전도체 차폐부는 열잡음 및 자기잡음을 차폐할 수 있다. 한편, 극저온 냉동기는 주기적인 자기 잡음을 발생시키며, 상기 주기적인 자기 잡음이 차폐가 요구된다. 상기 주기적인 자기 잡음의 차폐는 퍼멀로이 강자성체를 사용하여 수행될 수 있다. 이에 따라, 냉각기 냉각형 SQUID 시스템이 가능할 수 있다. Superconductor shields placed around the SQUID sensor can shield thermal and magnetic noise. On the other hand, the cryogenic freezer generates periodic magnetic noise, and the periodic magnetic noise is required to be shielded. Shielding of the periodic magnetic noise may be performed using a permalloy ferromagnetic material. Accordingly, cooler-cooled SQUID systems may be possible.

상기 콜드 헤드 챔버(120), 상기 연결블록(50), 및 상기 센서 챔버(160)는 진공으로 유지될 수 있다. 이를 위하여, 상기 연결블록(50)은 진공 포트를 포함하고, 상기 진공 포트는 진동을 억제하기 위한 주름관을 통하여 진공 펌프와 연결될 수 있다. 진공 상태는 전도에 의한 열전달을 억제할 수 있다.The cold head chamber 120, the connection block 50, and the sensor chamber 160 may be kept in vacuum. To this end, the connection block 50 includes a vacuum port, and the vacuum port may be connected to the vacuum pump through a corrugated tube for suppressing vibration. The vacuum state can suppress the heat transfer by conduction.

상기 자기 차폐실(190)은 높은 투자율을 가진 뮤-메탈(Mu-metal)과 전기 전도도가 높은 알루미늄으로 구성될 수 있다. 상기 자기 차폐실의 내부에는 센서 챔버(160)가 배치될 수 있다. 상기 극저온 냉각기(110)는 상기 자기 차폐실(190)의 외부에 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 극저온 냉각기에서 발생한 주기적인 자기 잡음의 영향은 상기 센서 챔버에서 감소될 수 있다. The magnetic shield chamber 190 may be formed of Mu-metal having high magnetic permeability and aluminum having high electrical conductivity. The sensor chamber 160 may be disposed inside the magnetic shield chamber. The cryogenic cooler 110 may be disposed outside the magnetic shield chamber 190. Accordingly, the influence of the periodic magnetic noise generated in the cryogenic cooler can be reduced in the sensor chamber.

본 발명의 변형된 실시예에 따르면, 상기 콜드 헤드 챔버와 상기 센서 챔버는 자기 차폐실 내부에 배치될 수 있다.According to a modified embodiment of the present invention, the cold head chamber and the sensor chamber may be disposed inside the magnetic shield chamber.

본 발명의 변형된 실시예에 따르면, 상기 콜드 헤드 챔버와 상기 센서 챔버가 일체형으로 형성된 경우에도, SQUID 센서의 초전도 차폐와 상기 뮤-메탈을 이용한 콜드 헤드 차폐가 적용될 수 있다.According to a modified embodiment of the present invention, even when the cold head chamber and the sensor chamber are integrally formed, superconducting shielding of the SQUID sensor and cold head shielding using the mu-metal can be applied.

극저온 냉각기(110)는 펄스튜브 냉각기(Pulse tube cryocooler)일 수 있다. 상기 펄스 튜브 냉각기는 폐회로 사이클(closed cycle) 냉각 방식을 사용할 수 있다.The cryogenic cooler 110 may be a pulse tube cryocooler. The pulse tube cooler may use a closed cycle cooling method.

상기 극저온 냉각기(110)는 콜드 헤드(113)를 포함할 수 있다. 상기 콜드 헤드(113)는 제1 온도(40K)로 냉각하는 제1 단 콜드 헤드(112) 및 상기 제1 온도보다 낮은 제2 온도(4K)로 냉각하는 제2 단 콜드 헤드(114)를 포함할 수 있다. The cryogenic cooler 110 may include a cold head 113. The cold head 113 includes a first stage cold head 112 which is cooled to a first temperature 40K and a second stage cold head 114 which is cooled to a second temperature 4K which is lower than the first temperature can do.

상기 콜드 헤드 챔버(120)는 상기 제1 단 콜드 헤드(112) 및 상기 제2 콜드 헤드(114)를 감싸도록 배치된 원통형 진공 챔버일 수 있다. 상기 콜드 해드 챔버(120)는 금속 재질로 형성될 수 있다. The cold head chamber 120 may be a cylindrical vacuum chamber arranged to surround the first cold head 112 and the second cold head 114. The cold head chamber 120 may be formed of a metal material.

콜드 헤드 자기 차폐부(122)는 상기 콜드 헤드(113)를 감싸도록 배치되고 퍼멀로이(permalloy)로 형성될 수 있다. 상기 콜드 헤드 자기 차폐부(122)는 니켈-철 합금일 수 있다. 상기 콜드 헤드 자기 차폐부(122)는 원통 형상으로 뮤 메탈(78% Ni alloy)를 이용하여 상기 콜드 헤드를 강자성 차폐(ferromagnetic shield)할 수 있다. 상기 콜드 헤드 자기 차폐부(122)는 콜드 헤드의 주기적 자기 잡음(cyclic magnetic noise)을 억제할 수 있다. 상기 콜드 헤드 자기 차폐부(122)의 주기적 자기 잡음 억제는 SQUID 시스템의 냉각 수단으로 극저온 냉각기의 사용을 제공할 수 있다.The cold head magnetic shield 122 may be disposed to surround the cold head 113 and may be formed of permalloy. The cold head magnetic shield 122 may be a nickel-iron alloy. The cold head magnetic shield 122 can ferromagnetic shield the cold head using a 78% Ni alloy in a cylindrical shape. The cold head magnetic shield 122 may suppress the cyclic magnetic noise of the cold head. The periodic magnetic noise suppression of the cold head magnetic shield 122 may provide for the use of a cryogenic cooler as a cooling means of the SQUID system.

상기 연결 블록(50)은 상기 콜드 헤드 챔버(120)와 연결되는 제1 엘보우 블록(elbow, 130), 상기 제1 엘보우 블록(130)과 연결되는 직선 블록(140), 및 상기 직선 블록(140)과 연결되는 제2 엘보우 블록(150)을 포함할 수 있다. The connection block 50 includes a first elbow 130 connected to the cold head chamber 120, a linear block 140 connected to the first elbow block 130, And a second elbow block 150 connected to the second elbow block 150.

제1 열전달 튜브(132)는 상기 제1 엘보우 블록(130) 및 상기 직선 블록(140)의 내부에 배치되는 엘보우 형상일 수 있다. 제1 열전달 로드(134)는 상기 제1 열전달 튜브(132)의 내부에 배치되고 L 자 형상일 수 있다. 제2 열전달 튜브(152)는 상기 제2 엘보우 블록(150)의 내부에 배치되고 엘보우 형상일 수 있다. 제2 열전달 로드(154)는 상기 제2 열전달 튜브(152) 내부에 배치되고 L 자 형상일 수 있다.The first heat transfer tube 132 may be an elbow shape disposed inside the first elbow block 130 and the straight line block 140. The first heat transfer rod 134 is disposed inside the first heat transfer tube 132 and may be L-shaped. The second heat transfer tube 152 may be disposed inside the second elbow block 150 and may have an elbow shape. The second heat transfer rod 154 may be disposed in the second heat transfer tube 152 and may be L-shaped.

상기 제1 엘보우 블록(130)은 상기 콜드 헤드 챔버(120)의 하부면에 형성된 플랜지와 결합할 수 있다. 상기 제1 엘보우 블록(130)은 금속 재질의 직육면체 챔버일 수 있다. 상기 제1 엘보우 블록(130)의 서로 수직한 양면에는 플랜지가 배치될 수 있다.The first elbow block 130 may engage with a flange formed on a lower surface of the cold head chamber 120. The first elbow block 130 may be a rectangular parallelepiped chamber made of a metal. Flanges may be disposed on both sides of the first elbow block 130 perpendicular to each other.

직선 블록(140)은 상기 자기 차폐실(190)의 벽을 관통하여 배치될 수 있다. 상기 직선 블록(140)은 금속으로 형성되고 원통 형상일 수 있다. 상기 직선 블록(140)의 양단은 플랜지를 통하여 상기 제1 엘보우 블록(130)과 상기 제2 엘보우 블록(150)에 각각 결합할 수 있다.The straight block 140 may be disposed through the wall of the magnetic shield chamber 190. The linear block 140 may be formed of metal and may have a cylindrical shape. Both ends of the straight block 140 may be coupled to the first elbow block 130 and the second elbow block 150 through flanges, respectively.

상기 제2 엘보우 블록(150)은 상기 센서 챔버(160)와 플랜지를 통하여 연결될 수 있다. 상기 제2 엘보우 블록(150)은 금속 재질의 직육면체 챔버일 수 있다. 상기 제2 엘보우 블록(150)의 서로 수직한 양면에는 플랜지가 배치될 수 있다.The second elbow block 150 may be connected to the sensor chamber 160 through a flange. The second elbow block 150 may be a rectangular parallelepiped chamber made of a metal. Flanges may be disposed on both sides of the second elbow block 150 perpendicular to each other.

열전달 튜브(132,152)는 튜브 형상이고, 상기 연결 블록(50) 내부에 배치되고 상기 제1 단 콜드 헤드(112)와 상기 센서 챔버에 배치된 제1 열 엥커(162)를 연결할 수 있다. 열전달 튜브(132,152)는 제1 열전달 튜브(132)와 제2 열전달 튜브(142)를 포함할 수 있다. 튜브 형상의 상기 열전달 튜브(132,152)가 열전달 능력을 향상시킴에 따라, 상기 센서 챔버(160)와 상기 콜드 헤드 챔버(120) 사이의 거리는 1미터 이상으로 유지될 수 있다. 또한, 봉 형상의 상기 열전달 로드(134,154)가 열전달 능력을 향상시킴에 따라, 상기 센서 챔버(160)와 상기 콜드 헤드 챔버(120) 사이의 거리는 1미터 이상으로 유지될 수 있다. 상기 열전달 튜브(132,152) 및 제1 열 엥커(162)는 40 K(켈빈)로 유지될 수 있다.The heat transfer tubes 132 and 152 are tube-shaped and are disposed inside the connection block 50 and can connect the first end cold head 112 and the first heat anchor 162 disposed in the sensor chamber. The heat transfer tubes 132 and 152 may include a first heat transfer tube 132 and a second heat transfer tube 142. The distance between the sensor chamber 160 and the cold head chamber 120 can be maintained at 1 meter or more as the tube-shaped heat transfer tubes 132 and 152 improve the heat transfer capability. Further, the distance between the sensor chamber 160 and the cold head chamber 120 can be maintained at 1 meter or more, as the bar-shaped heat transfer rods 134 and 154 improve the heat transfer capability. The heat transfer tubes 132 and 152 and the first thermal anchor 162 may be maintained at 40 K (Kelvin).

열전달 로드(134,154)는 상기 열전달 튜브(132,152)의 내부에 배치되고 상기 제2 단 콜드 헤드(114)와 상기 센서 챔버(160)에 배치된 제2 열 엥커(164)를 연결할 수 있다. 열전달 로드(134,154)는 제1 열전달 로드(134)와 제2 열전달 로드(154)를 포함할 수 있다. 상기 열전달 로드 및 제2 열 엥커는 4K로 유지될 수 있다.The heat transfer rods 134 and 154 are disposed inside the heat transfer tubes 132 and 152 and can connect the second end cold head 114 and the second heat anchor 164 disposed in the sensor chamber 160. The heat transfer rods 134 and 154 may include a first heat transfer rod 134 and a second heat transfer rod 154. The heat transfer rod and the second thermal anchor may be maintained at 4K.

제1 열전달 튜브(132)는 L 자 형상의 원통일 수 있다. 상기 제1 열전달 튜브(132)의 일단은 상기 제1 단 콜드 헤드(112)와 열적으로 연결될 수 있다. 상기 제1 열전달 튜브(132)는 상기 제1 엘보우 블록(130) 및 상기 직선 블록(140) 내부에 배치될 수 있다. 상기 제1 열전달 튜브(132)의 재질은 구리일 수 있다. The first heat transfer tube 132 may be an L-shaped cylinder. One end of the first heat transfer tube 132 may be thermally connected to the first end cold head 112. The first heat transfer tube 132 may be disposed within the first elbow block 130 and the straight block 140. The material of the first heat transfer tube 132 may be copper.

제1 열전달 로드(134)는 L 자 형상의 기둥일 수 있다. 상기 제1 열전달 로드(134)는 상기 제2 단 콜드 헤드(114)와 열적으로 연결될 수 있다. 상기 제1 열전달 로드(134)는 제1 열전달 튜브(132)의 내부에 배치될 수 있다. 상기 제1 열전달 로드(134)의 재질은 구리일 수 있다.The first heat transfer rod 134 may be an L-shaped column. The first heat transfer rod 134 may be thermally connected to the second-stage cold head 114. The first heat transfer rod 134 may be disposed within the first heat transfer tube 132. The material of the first heat transfer rod 134 may be copper.

제2 열전달 튜브(152)는 L 자 형상의 원통일 수 있다. 상기 제2 열전달 튜브(152)의 일단은 상기 제1 열 엥커(162)와 열적으로 연결될 수 있다. 상기 제2 열전달 튜브(152)는 상기 제2 엘보우 블록의 내부에 배치될 수 있다. 상기 제2열전달 튜브(152)의 재질은 구리일 수 있다. The second heat transfer tube 152 may be an L-shaped cylinder. One end of the second heat transfer tube 152 may be thermally connected to the first heat anchor 162. The second heat transfer tube 152 may be disposed inside the second elbow block. The material of the second heat transfer tube 152 may be copper.

제2열전달 로드(154)는 L 자 형상의 기둥일 수 있다. 제2열전달 로드(154)는 상기 제2 열 엥커(164)와 열적으로 연결될 수 있다. 상기 제2 열전달 로드(154)는 제2 열전달 튜브(152)의 내부에 배치될 수 있다. 상기 제2 열전달 로드(154)의 재질은 구리일 수 있다.The second heat transfer rod 154 may be an L-shaped column. The second heat transfer rod 154 may be thermally coupled to the second heat interferer 164. The second heat transfer rod 154 may be disposed within the second heat transfer tube 152. The material of the second heat transfer rod 154 may be copper.

상기 제1 열전달 튜브(132)와 상기 제2 열전달 튜브(152)는 구리 편조선(170)에 의하여 연결될 수 있다. 상기 제1 열전달 로드(134)와 상기 제2 열전달 로드(154)는 구리 편조선(172)에 의하여 연결될 수 있다. 상기 센서 챔버(160)를 회전시키는 경우, 상기 구리 편조선(170,172)은 가요성을 가지므로 회전에 따라 꼬일 수 있다. 상기 구리 편조선(170,172)은 냉각기의 고압 펄스(~2Hz)에 의한 진동 전달을 줄일 수 있다.The first heat transfer tube 132 and the second heat transfer tube 152 may be connected by a copper braid 170. [ The first heat transfer rod 134 and the second heat transfer rod 154 may be connected by a copper braiding line 172. When the sensor chamber 160 is rotated, the copper braid lines 170 and 172 are flexible and can be twisted according to rotation. The copper braid lines 170 and 172 can reduce the transmission of vibrations due to the high pressure pulses (~ 2 Hz) of the cooler.

회전 플렌지(136)는 상기 제1 열전달 튜브(132)와 상기 제2 열전달 튜브(152)가 연결되는 부위에 배치되고, 상기 제2 엘보우 블록(150) 및 상기 센서 챔버(160)에 회전운동을 제공할 수 있다. 구체적으로, 상기 회전 플렌지(136)의 일단은 상기 직선 블록(140)의 내측에 삽입되는 테이퍼진 튜브 형상일 수 있다. 상기 테이퍼진 튜브 형상의 표면에는 진공을 유지하기 위한 그루브(136a)가 형성될 수 있다. 상기 그루브(136a)에 삽입된 오링(O-Ring)은 진공을 유지할 수 있다. 상기 회전 플렌지(136)는 상기 제2 엘보우 블록(150)에 연결될 수 있다. 상기 제2 엘보우 블록(150)이 회전함에 따라, 상기 회전 플렌지(136)는 같이 회전할 수 있다. 한편, 상기 회전 플렌지(136)에 연결된 상기 직선 블록(140)은 회전하지 않고 고정될 수 있다. The rotation flange 136 is disposed at a portion to which the first heat transfer tube 132 and the second heat transfer tube 152 are connected and rotates to the second elbow block 150 and the sensor chamber 160 . Specifically, one end of the rotation flange 136 may be in the form of a tapered tube inserted into the linear block 140. Grooves 136a for maintaining vacuum may be formed on the surface of the tapered tube. The O-ring inserted into the groove 136a can maintain a vacuum. The rotation flange 136 may be connected to the second elbow block 150. As the second elbow block 150 rotates, the rotation flange 136 can rotate together. Meanwhile, the linear block 140 connected to the rotation flange 136 can be fixed without rotating.

내측 단열층(144)은 복사열을 감소시키기 위하여 상기 열전달 로드(132)와 상기 열전달 튜브(134) 사이에 배치될 수 있다. 또한, 외측 단열층(142)은 상기 열전달 튜브(134)와 상기 직선 블록(140) 사이에 배치될 수 있다. 상기 내측 단열층 및 상기 외측 단열층은 외부로부터 유입되는 복사열을 최소화하기 위해 다층의 초절연체(superinsulator)를 포함할 수 있다. 상기 초절연체는 폴리에스테르 넷(polyester net)을 이용하여 층간 전도에 의한 열전달을 차단시킬 수 있다.The inner insulating layer 144 may be disposed between the heat transfer rod 132 and the heat transfer tube 134 to reduce radiant heat. The outer heat insulating layer 142 may be disposed between the heat transfer tube 134 and the straight block 140. The inner insulating layer and the outer insulating layer may include a superinsulator of multiple layers to minimize radiant heat from the outside. The super insulator can block heat transfer by interlayer conduction using polyester net.

공간 유지부(146,148)는 단열 재질로 형성되고 상기 열전달 로드(132)와 상기 열전달 튜브(134) 사이에 배치되어 일정한 거리를 유지할 수 있다. 구체적으로, 상기 공간 유지부(146,148)는 직선 블록(140) 내부에 배치되어 상기 제1 열전달 로드(134)와 상기 제1 열전달 튜브(132) 사이에 배치될 수 있다. 상기 공간 유지부(146,148)는 유리섬유강화 플라스틱(glass-fiber-reinforced plastic;GFRP) 재질일 수 있다.The space holding portions 146 and 148 are formed of a heat insulating material and disposed between the heat transfer rod 132 and the heat transfer tube 134 to maintain a predetermined distance. The space holding portions 146 and 148 may be disposed in the linear block 140 and disposed between the first heat transfer rod 134 and the first heat transfer tube 132. The space holding portions 146 and 148 may be made of glass-fiber-reinforced plastic (GFRP).

상기 공간 유지부(146,148)는 상기 열전달 로드의 직선 부위의 양단에 끼워지는 한 쌍의 별 형상의 스페이서(148), 및 한 쌍의 스페이서를 서로 연결하는 복수의 직선 봉 형상의 스페이서 지지부(146)를 포함할 수 있다. 상기 스페이서(148)는 상기 열전달 로드와의 접촉 면적을 최소화하기 위하여 별 모양을 가질 수 있다. 또한, 상기 스페이서(148)는 상기 열전달 튜브와의 접촉 면적을 최소화하기 위하여 별 모양을 가질 수 있다. 상기 스페이서 지지부(146)는 봉 형상으로 사로 이격된 스페이서들(148) 사이에 끼워져 일정한 간격을 유지할 수 있다.The space holding portions 146 and 148 include a pair of star-shaped spacers 148 fitted at both ends of the linear portion of the heat transfer rod, and a plurality of linear rod-shaped spacer supporting portions 146 connecting the pair of spacers. . &Lt; / RTI > The spacer 148 may have a star shape to minimize the contact area with the heat transfer rod. In addition, the spacer 148 may have a star shape to minimize the contact area with the heat transfer tube. The spacer supports 146 may be spaced apart from each other by a gap between the spacers 148 spaced apart in a bar shape.

상기 센서 챔버 몸체부의 하부면에서는 함몰부위를 포한할 수 있다. 상기 함몰 부위에 피측정자의 머리가 삽입된 상태에서, 뇌자도 신호가 측정될 수 있다. 피측정자가 않은 상태에서, 뇌자도 신호를 측정하기 위하여, 상기 센서 챔버(160)는 지면에서 거의 수직하게 정렬될 수 있다. 또는, 상기 피측정자가 누운 상태에서, 뇌자도 신호를 측정하기 위하여, 상기 센서 챔버(160)는 지면과 평행하게 정렬될 수 있다. 상기 센서 챔버(160)의 회전을 위하여, 회전 운동 구동부(180)가 제공될 수 있다.The lower surface of the sensor chamber body may include a depressed portion. In a state in which the head of the subject is inserted into the depression, a brain signal can be measured. In the absence of the subject, the sensor chamber 160 can be aligned substantially vertically at the ground to measure the cerebral perfusion signal. Alternatively, in a state in which the subject is lying down, the sensor chamber 160 may be aligned in parallel with the ground to measure the brain-dead signal. For rotation of the sensor chamber 160, a rotational motion driving unit 180 may be provided.

상기 회전 운동 구동부(180)는 피측정자의 자세에 따라 뇌자도 신호를 측정하기 위하여 상기 센서 챔버(160)의 위치 변환을 제공할 수 있다. 상기 회전 운동 구동부(180)는 상기 센서 챔버(160)의 중심축을 지면과 수평 방향과 연직 방향 사이에서 각도로 회전시킬 수 있다.The rotational driving unit 180 may provide the positional change of the sensor chamber 160 to measure the brain signal according to the posture of the subject. The rotation driving unit 180 may rotate the central axis of the sensor chamber 160 at an angle between the horizontal direction and the vertical direction.

상기 회전 운동 구동부(180)는 상기 제2 엘보우 블록(150)에 회전운동을 제공할 수 있다. 상기 제2 엘보우 블록(150)은 상기 센서 챔버(160)와 고정 결합하고 있으므로, 상기 제2 엘보우 블록(150)이 회전함에 따라, 상기 센서 챔버(160)가 회전할 수 있다. The rotational driving unit 180 may provide rotational motion to the second elbow block 150. Since the second elbow block 150 is fixedly coupled to the sensor chamber 160, the sensor chamber 160 can be rotated as the second elbow block 150 rotates.

상기 회전 운동 구동부(180)는 상기 제2 엘보우 블록(150)에 연결되고 지면에 수평한 웜기어 회전축(182a), 상기 웜기어 회전축(182a)에 배치된 웜기어(182), 상기 웜기어(182)와 기어 결합하는 웜(184), 상기 웜(184)이 형성되는 웜 회전축(185), 상기 웜 회전축(185)에 배치된 제1 베벨기어(186), 상기 제1 베벨기어(186)와 기어 결합하는 제2 베벨 기어(187), 및 상기 제2 베벨기어(187)와 결합하는 베벨 기어 회전축(187a)을 포함할 수 있다. 상기 베벨 기어 회전축(197a)은 핸들(188) 또는 모터에 연결될 수 있다.The rotational driving unit 180 is connected to the second elbow block 150 and has a horizontal worm gear rotating shaft 182a on the ground surface, a worm gear 182 disposed on the worm gear rotating shaft 182a, The first bevel gear 186 disposed on the worm rotational shaft 185 and the first bevel gear 186 engaged with the first bevel gear 186. The first bevel gear 186, A second bevel gear 187, and a bevel gear rotational shaft 187a that engages with the second bevel gear 187. The bevel gear rotary shaft 197a may be connected to a handle 188 or a motor.

상기 베벨 기어 회전축(187a)이 회전함에 따라, 상기 제1 베벨 기어와 제2 베벨기어는 회전할 수 있다. 상기 제1 베벨 기어가 회전함에 따라, 상기 웜 회전축 및 웜이 회전할 수 있다. 상기 웜이 회전함에 따라, 웜기어가 회전하고, 상기 웜기어 회전축이 회전함에 따라, 상기 센서 챔버가 회전할 수 있다.As the bevel gear rotation shaft 187a rotates, the first bevel gear and the second bevel gear can rotate. As the first bevel gear rotates, the worm rotation shaft and the worm can rotate. As the worm rotates, the worm gear rotates, and the sensor chamber rotates as the worm wheel rotation shaft rotates.

상기 제2 엘보우 블록(150)의 플랜지는 상기 센서 챔버(160)의 상판(160)의 중심에 형성된 관통홀 주위에 결합할 수 있다. The flange of the second elbow block 150 may engage around the through hole formed in the center of the upper plate 160 of the sensor chamber 160.

상기 센서 챔버(160)는 상판(161) 및 내부에 빈 공간을 가지는 센서 챔버 몸체부(160a)를 포함할 수 있다. 상기 센서 챔버(160) 내부에는 제1 열 엥커(162), 제2 열 엥커(164), 제1 열 차폐부(165), 및 제2 열 차폐부(167)를 포함할 수 있다.The sensor chamber 160 may include a top plate 161 and a sensor chamber body portion 160a having an empty space therein. The sensor chamber 160 may include a first thermal anchor 162, a second thermal anchor 164, a first heat shield 165, and a second heat shield 167.

제1 열 엥커(162)는 상기 센서 챔버(160)에 배치되고 상기 열전달 튜브(154)와 연결된 와셔 형상일 수 있다. 상기 제1 열 엥커(162)의 재질은 구리일 수 있다. 상기 제1 열 엥커는 40K로 냉각될 수 있다.The first thermal anchor 162 may be in the shape of a washer disposed in the sensor chamber 160 and connected to the heat transfer tube 154. The material of the first thermal anchor 162 may be copper. The first heat aquer can be cooled to 40K.

제2 열 엥커(164)는 상기 센서 챔버(160)에 상기 제1 열 엥커의 하부에 배치되고 상기 열전달 로드(152)에 연결된 와셔 형상일 수 있다. 상기 제2 열 엥커(164)의 재질은 구리일 수 있다. 상기 제2 열 엥커는 4K로 냉각될 수 있다.A second thermal anchor 164 may be in the form of a washer connected to the heat transfer rod 152 and disposed in the sensor chamber 160 below the first heat aquer. The material of the second thermal anchor 164 may be copper. The second heat aquer can be cooled to 4K.

제1 열 차폐부(165)는 제1 열 엥커(162)에 연결되고 상기 센서 챔버(160)의 중심축 방향으로 연장되는 원통 형상일 수 있다. 상기 제1 열 차폐부(165)는 구리 또는 알루미늄 재질일 수 있다. 상기 제1 열차폐부(165)는 40K로 유지될 수 있다.The first heat shield 165 may be in the form of a cylinder connected to the first thermal anchor 162 and extending in the direction of the central axis of the sensor chamber 160. The first heat shield 165 may be made of copper or aluminum. The first heat shielding portion 165 may be maintained at 40K.

제2 열 차폐부(thermal shield, 167)는 상기 제1 열 차폐부(165)의 내부에 배치되고 제2 열 엥커(164)에 연결되고, 상기 센서 챔버(160)의 중심축 방향으로 연장되는 원통 형상일 수 있다. 상기 제2 열 차폐부(167)는 구리 또는 알루미늄 재질일 수 있다. 상기 제2 열 차폐부(167)는 4K로 유지될 수 있다.A second thermal shield 167 is disposed within the first heat shield 165 and is connected to the second thermal anchor 164 and extends in the direction of the center axis of the sensor chamber 160 It may be a cylindrical shape. The second heat shield 167 may be made of copper or aluminum. The second heat shield 167 may be maintained at 4K.

보조 열 엥커(163)는 상기 제1 열 엥커(162)와 상기 제2 열 엥커(164) 사이에 배치될 수 있다. 보조 열 엥커(163)는 한 쌍의 와셔 형상일 수 있다. 상기 한 쌍의 와셔는 서로 접촉하도록 결합할 수 있다. 보조 열전달부(163a)는 상기 보조 열 엥커(163) 사이에 끼워져 상기 센서 챔버(160)의 중심축 방향으로 연장되고 구리 매쉬로 형성될 수 있다. 상기 보조 열 엥커(163)는 제2 열 엥커(164)와 센서 챔버 열전달 로드(168)를 통하여 냉각될 수 있다. 이에 따라, 상기 보조 열 엥커(163) 및 상기 보조 열전달부(163a)는 4K로 냉각될 수 있다.An auxiliary thermal anchor 163 may be disposed between the first thermal anchor 162 and the second thermal anchor 164. The auxiliary heat anchor 163 may be in the form of a pair of washers. The pair of washers can be engaged to come into contact with each other. The auxiliary heat transfer portion 163a may be formed of a copper mesh and sandwiched between the auxiliary heat anchor 163 and extending in the direction of the central axis of the sensor chamber 160. [ The auxiliary heat anchor 163 may be cooled through the second thermal anchor 164 and the sensor chamber heat transfer rod 168. Accordingly, the auxiliary heat exchanger 163 and the auxiliary heat transfer portion 163a can be cooled to 4K.

상기 챔버 열전달 로드(168)는 상기 제2 열 엥커, 상기 보조 열 엥커, 및 초전도체 차폐부와 열 접촉할 수 있다. 상기 챔버 열전달 로드(168)는 기둥 형상으로 구리 재질일 수 있다. 상기 챔버 열전달 로드(168)의 일단은 상기 제2 엥커에 고정되고, 상기 챔버 열전달 로드의 타단은 센서 장착 헬멧(262)에 고정될 수 있다.The chamber heat transfer rods 168 may be in thermal contact with the second thermal anchor, the auxiliary thermal anchor, and the superconductor shield. The chamber heat transfer rod 168 may be columnar and made of copper. One end of the chamber heat transfer rod 168 may be fixed to the second anchor and the other end of the chamber heat transfer rod may be fixed to the sensor mounting helmet 262.

제1 지지 기둥(161a)은 상기 상판(161)과 상기 제1 열 엥커(162)를 고정하고, 제2지지 기둥(162a)은 상기 제1 열 엥커(162)와 상기 제2 열 엥커(164)를 서로 고정할 수 있다. 상기 제1지지 기둥(161a) 및 제2지지 기둥(162a)은 열전도도가 낮은 G-10 에폭시 봉일 수 있다.The first support column 161a fixes the top plate 161 and the first thermal anchor 162 and the second support column 162a fixes the first thermal anchor 162 and the second thermal anchor 164 Can be fixed to each other. The first support pillar 161a and the second support pillar 162a may be G-10 epoxy rods having low thermal conductivity.

상기 제2 열 엥커의 하부면에는 인쇄회로기판 블록(PCB block)이 배치될 수 있다. 인쇄회로기판 블록(31)은 SQUID 센서의 신호를 제공받고 상기 SQUID 센서(30)에 신호를 제공할 수 있다.A PCB block may be disposed on the lower surface of the second thermal anchor. The printed circuit board block 31 may be provided with a signal of the SQUID sensor 30 and may provide a signal to the SQUID sensor 30.

초전도체 차폐부(169)는 외부 노이즈를 제거하도록 상기 SQUID 센서의 주위에 배치되어 초전도체로 형성될 수 있다. 초전도체는 납(Pb) 또는 나이오븀(Nb)일 수 있다. 상기 초전도체 차폐부(169)는 4K로 냉각될 수 있다. 이를 위하여, 상기 제2 열전달 로드(154)의 일단에는 복수의 홈이 형성될 수 있다. 상기 제2 열전달 로드(154)의 홈과 상기 초전도체 차폐부(169)는 복수의 구리 편조선에 의하여 연결될 수 있다. 상기 초전도체 차폐부(169)는 헬멧 형상을 가질 수 있다. 상기 초전도체 차폐부(169)는 반구형상의 초전도 헬멧 몸체부(169a), 상기 초전도 헬멧 몸체부(169a)의 하부면에서 외측으로 연장되는 외측 브림(169b), 및 상기 초전도 헬멧 몸체부(169a)의 하부면에서 내측으로 연장되는 내측 브림(169c)을 포함할 수 있다. 상기 내측 브림(169c)은 귀 주변의 뇌자도 신호를 증가시킬 수 있다.The superconductor shield 169 may be formed of a superconductor disposed around the SQUID sensor to remove external noise. The superconductor may be lead (Pb) or niobium (Nb). The superconductor shield 169 may be cooled to 4K. For this, a plurality of grooves may be formed at one end of the second heat transfer rod 154. The grooves of the second heat transfer rod 154 and the superconductor shield 169 may be connected by a plurality of copper strands. The superconductor shield 169 may have a helmet shape. The superconducting shield 169 includes a hemispherical superconducting helmet body 169a, an outer breeze 169b extending outward from the lower surface of the superconducting helmet body 169a, And an inner brim 169c extending inwardly from the lower surface. The inner brim 169c may increase the cerebral cortex signal around the ear.

SQUID 센서 장착 헬멧(262)은 상기 센서 챔버의 하부의 함몰부 상에 배치될 수 있다. 상기 SQUID 센서 장착 헬멧은 진공 상태로 유지된 상기 센서 챔버(160)의 내부에 배치될 수 있다. 상기 SQUID 센서 장착 헬멧(262)에는 복수의 SQUID 센서가 배치될 수 있다. SQUID 센서 장착 헬멧(262)은 상기 초전도체 차폐부(169)의 내부에 배치될 수 있다. SQUID 센서 장착 헬멧(262)은 G10 에폭시 재질로 형성될 수 있다.The SQUID sensor mounting helmet 262 may be disposed on a depression on the lower portion of the sensor chamber. The SQUID sensor mounting helmet may be disposed inside the sensor chamber 160 maintained in a vacuum state. A plurality of SQUID sensors may be disposed in the SQUID sensor mounting helmet 262. A SQUID sensor mounting helmet 262 may be disposed within the superconductor shield 169. The SQUID sensor mounting helmet 262 may be formed of a G10 epoxy material.

상기 SQUID 센서(30)는 자력계(magnetometer) 또는 미분계(gradiometer)일 수 있다. 상기 SQUID 센서는 SQUID와 픽업 코일을 포함할 수 있다. 상기 픽업 코일은 자력계 또는 미분계일 수 있다. 상기 SQUID는 이중완화 진동 SQUID( double-relaxation oscillation SQUID; DROS)일 수 있다.The SQUID sensor 30 may be a magnetometer or a gradiometer. The SQUID sensor may include a SQUID and a pickup coil. The pickup coil may be a magnetometer or a differential system. The SQUID may be a double relaxation oscillation SQUID (DROS).

제1 열 캡(165a)은 40 K로 냉각되고 상기 SQUID 센서를 감싸도록 배치되고 헬멧 형상으로 성형되고 구리 매쉬로 형성될 수 있다. 제1 열 캡은 상기 제1 열 차폐부(165)의 하부면에서 열적으로 접촉할 수 있다.The first row cap 165a may be cooled to 40 K and disposed to enclose the SQUID sensor and may be formed into a helmet shape and formed of a copper mesh. The first thermal cap may be in thermal contact with the lower surface of the first heat shield 165.

제2 열 캡(167a)은 4 K로 냉각되고 상기 제1 열 캡(165a)과 상기 SQUID 센서 장착 헬멧 사이에 배치되고, 헬멧 형상으로 성형되고, 구리 매쉬로 형성될 수 있다. 상기 제2 열 캡(167a)은 상기 제2 열 차폐부(167)의 하부면에 열적으로 접촉할 수 있다.The second row cap 167a may be cooled to 4 K and disposed between the first row cap 165a and the SQUID sensor mounting helmet, formed into a helmet shape, and formed of a copper mesh. The second heat cap 167a may be in thermal contact with the lower surface of the second heat shield 167. [

본 발명의 일 실시예에 따른 냉각기 냉각형 초전도양자간섭소자 측정 방법은 SQUID 센서의 초전도체 차폐, 콜드 헤드의 자기 차폐, 및 센서 챔버와 콜드 헤드 챔버의 공간적 분리를 통하여 가능할 수 있다. 냉각기 냉각형 초전도양자간섭소자 측정 방법은 콜드 헤드를 포함하는 극저온 냉동기를 자기 차폐실의 외부에 배치하고 SQUID 센서를 수용하는 센서 챔버를 상기 자기 차폐실의 내부에 배치하는 단계; 상기 극저온 냉동기를 이용하여 상기 SQUID 센서와 상기 SQUID 센서의 주위에 배치되어 자기 잡음을 차폐하는 초전도체 차폐부를 냉각하는 단계; 및 상기 극저온 냉동기의 주기적인 자기 잡음을 차폐하도록 상기 콜드 헤드 주위를 강자성체를 이용하여 자기 차폐하는 단계를 포함할 수 있다.The cooler cooling type superconducting quantum interference device measuring method according to an embodiment of the present invention can be performed by superconducting shielding of a SQUID sensor, magnetic shielding of a cold head, and spatial separation of a sensor chamber and a cold head chamber. A method of measuring a cooler-cooled superconducting quantum interference device, comprising: disposing a cryogenic freezer including a cold head outside a magnetic shield room and a sensor chamber accommodating a SQUID sensor inside the magnetic shield chamber; Cooling the superconductor shielding portion disposed around the SQUID sensor and the SQUID sensor using the cryogenic freezer to shield magnetic noise; And magnetic shielding around the cold head using a ferromagnetic material to shield the periodic magnetic noise of the cryogenic freezer.

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉각기 냉각형 SQUID 시스템을 설명하는 단면도이다. 도 1 내지 도 8에서 설명한 것과 중복되는 설명은 생략한다.9 is a cross-sectional view illustrating a cooler-cooled SQUID system according to another embodiment of the present invention. The description overlapping with those described in Figs. 1 to 8 will be omitted.

도 9를 참조하면, SQUID 시스템(100a)은 콜드 헤드를 포함하는 극저온 냉각기(cryocooler,110), 상기 콜드 헤드(113)가 배치되는 콜드 헤드 챔버(120), 및 상기 극저온 냉각기에 의하여 저온으로 냉각되는 초전도양자간섭소자(SQUID) 센서(30)를 포함하는 센서 챔버(160)를 포함한다. 상기 콜드 헤드(cold head)를 수용한 상기 콜드 헤드 챔버(120)는 상기 SQUID 센서(30)를 수용한 센서 챔버(160)로부터 분리된다. 상기 콜드 헤드 챔버(120) 및 상기 센서 챔버(160)는 자기 차폐실(190) 내부에 배치될 수 있다.Referring to FIG. 9, the SQUID system 100a includes a cryocooler 110 including a cold head, a cold head chamber 120 in which the cold head 113 is disposed, And a sensor chamber 160 including a superconducting quantum interference device (SQUID) sensor 30. The cold head chamber 120 receiving the cold head is separated from the sensor chamber 160 receiving the SQUID sensor 30. The cold head chamber 120 and the sensor chamber 160 may be disposed inside the magnetic shield chamber 190.

상기 콜드 헤드 자기 차폐부(122)는 상기 콜드 헤드를 감싸도록 배치될 수 있다. 상기 콜드 헤드 자기 차폐부(122)는 퍼멀로이(permalloy)일 수 있다. 상기 콜드 헤드 자기 차폐부(122)는 니켈-철 합금의 뮤-메탈일 수 있다.The cold head magnetic shield 122 may be disposed to surround the cold head. The cold head magnetic shield 122 may be permalloy. The cold head magnetic shield 122 may be a mu-metal of a nickel-iron alloy.

초전도체 차폐부(169)는 외부 노이즈를 제거하도록 상기 SQUID 센서(30)의 주위에 배치되고 초전도체로 형성될 수 있다.The superconductor shield 169 is disposed around the SQUID sensor 30 to remove external noise and may be formed of a superconductor.

도 10는 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉각기 냉각형 SQUID 시스템을 설명하는 단면도이다.10 is a cross-sectional view illustrating a cooler-cooled SQUID system according to another embodiment of the present invention.

도 11은 도 10의 SQUID 자력계 주위를 표시하는 확대 단면도이다.11 is an enlarged sectional view showing the periphery of the SQUID magnetometer of FIG.

도 10 및 도 11을 참조하면, 극저온냉각기 SQUID 시스템(300)은 콜드 헤드를 포함하는 냉각기(cryocooler,110), 상기 콜드 헤드(113)가 배치되는 콜드 헤드 챔버(320), 상기 냉각기(110)에 의하여 저온으로 냉각되는 초전도양자간섭소자(SQUID) 센서(30)를 포함하는 센서 챔버(360), 및 상기 센서 챔버(360)의 상기 SQUID 센서(30)를 냉각하도록 상기 콜드 헤드(113)와 상기 센서 챔버(360)에 배치된 열 엥커(thermal anchor)를 연결하는 연결 블록(350)을 포함한다. 상기 콜드 헤드 챔버(320) 및 상기 센서 챔버(360)는 자기 차폐실(190) 내부에 배치된다. 10 and 11, the cryogenic cooler SQUID system 300 includes a cryocooler 110 including a cold head, a cold head chamber 320 in which the cold head 113 is disposed, A sensor chamber 360 including a superconducting quantum interference device (SQUID) sensor 30 that is cooled at a low temperature by the cold head 113 to cool the SQUID sensor 30 of the sensor chamber 360, And a connection block 350 connecting a thermal anchor disposed in the sensor chamber 360. The cold head chamber 320 and the sensor chamber 360 are disposed inside the magnetic shield chamber 190.

상기 콜드 헤드 챔버(320)는 상기 제1 단 콜드 헤드(112) 및 상기 제2 콜드 헤드(114)를 감싸도록 배치된 원통형 진공 챔버일 수 있다. 상기 콜드 해드 챔버(320)는 금속 재질로 형성될 수 있다. The cold head chamber 320 may be a cylindrical vacuum chamber disposed to surround the first cold head 112 and the second cold head 114. The cold head chamber 320 may be formed of a metal material.

상기 연결 블록(350)은 진동을 감소시키기 위한 주름관일 수 있다. The connecting block 350 may be a corrugated tube for reducing vibration.

열전달부(332,334)는 상기 콜드 헤드(113)와 상기 열 엥커(362,364)를 열적으로 접촉시킬 수 있다. 상기 열전달부는 가요성 구리 편조선(flexible braided copper wires)일 수 있다. 상기 가요성 구리 편조선의 길이는 1m 내외일 수 있다. 구체적으로, 상기 가요성 구리 편조선의 길이는 500mm 내지 2000mm일 수 있다. 상기 열 전달부(332,334)는 제1 열 전달부(332)와 제2 열 전달부(334)를 포함할 수 있다. 상기 제1 열 전달부(332) 및 제2 열전달부(334)는 가요성 구리 편조선으로 형성될 수 있다. The heat transfer portions 332 and 334 can make the cold head 113 and the thermal anchors 362 and 364 in thermal contact with each other. The heat transfer portion may be flexible braided copper wires. The length of the flexible copper braiding line may be around 1 m. Specifically, the length of the flexible copper braiding line may be 500 mm to 2000 mm. The heat transfer parts 332 and 334 may include a first heat transfer part 332 and a second heat transfer part 334. The first heat transfer portion 332 and the second heat transfer portion 334 may be formed of a flexible copper braid.

상기 제1 단 콜드 헤드(112)는 제1 열 전달부(332)에 의하여 40 K의 제1 열 엥커(362)에 연결되고, 상기 제2 단 콜드 헤드(114)는 제2 열 전달부(334)에 의하여 4K의 제2 열 엥커(364)에 연결될 수 있다.The first stage cold head 112 is connected to a first thermal anchor 362 of 40 K by a first heat transfer portion 332 and the second stage cold head 114 is connected to a second heat transfer portion 334 to a second thermal anchor 364 of 4K.

상기 센서 챔버(360)는 상판(361) 및 내부에 빈 공간을 가지는 센서 챔버 몸체부를 포함할 수 있다. 상기 센서 챔버(360) 내부에는 제1 열 엥커(362), 제2 열 엥커(364), 제1 열 차폐부(365), 및 제2 열 차폐부(367)를 포함할 수 있다.The sensor chamber 360 may include a top plate 361 and a sensor chamber body having an empty space therein. The sensor chamber 360 may include a first thermal anchor 362, a second thermal anchor 364, a first heat shield 365, and a second heat shield 367.

제1 열 엥커(362)는 상기 센서 챔버(360)에 배치되고 상기 제1 열전달부(332)와 연결되고 와셔 형상일 수 있다. 상기 제1 열 엥커(362)의 재질은 구리일 수 있다. 상기 제1 열 엥커는 40K로 냉각될 수 있다.The first thermal anchor 362 may be disposed in the sensor chamber 360 and connected to the first heat transfer portion 332 and may have a washer shape. The material of the first thermal anchor 362 may be copper. The first heat aquer can be cooled to 40K.

제2 열 엥커(364)는 상기 센서 챔버(360)에 상기 제1 열 엥커의 하부에 배치되고 상기 제2 열 전달부(334)에 연결되고 와셔 형상일 수 있다. 상기 제2 열 엥커(33)의 재질은 구리일 수 있다. 상기 제2 열 엥커는 4K로 냉각될 수 있다.A second thermal anchor 364 may be disposed in the sensor chamber 360 below the first thermal anchor and connected to the second heat transfer portion 334 and may have a washer shape. The material of the second thermal anchor 33 may be copper. The second heat aquer can be cooled to 4K.

제1 열 차폐부(365)는 제1 열 엥커(362)에 연결되고 상기 센서 챔버(360)의 중심축 방향으로 연장되는 원통 형상일 수 있다. 상기 제1 열 차폐부(365)는 구리 또는 알루미늄 재질일 수 있다. 상기 제1 열차폐부(365)는 40K로 유지될 수 있다.The first heat shield 365 may be in the form of a cylinder connected to the first thermal anchor 362 and extending in the direction of the central axis of the sensor chamber 360. The first heat shield 365 may be made of copper or aluminum. The first thermal shutdown part 365 may be maintained at 40K.

제2 열 차폐부(thermal shield, 367)는 상기 제1 열 차폐부(365)의 내부에 배치되고 제2 열 엥커(364)에 연결되고, 상기 센서 챔버(360)의 중심축 방향으로 연장되는 원통 형상일 수 있다. 상기 제2 열 차폐부(367)는 구리 또는 알루미늄 재질일 수 있다. 상기 제2 열 차폐부(367)는 4K로 유지될 수 있다.A second thermal shield 367 is disposed within the first heat shield 365 and is connected to the second thermal anchor 364 and extends in the direction of the center axis of the sensor chamber 360 It may be a cylindrical shape. The second heat shield 367 may be made of copper or aluminum. The second heat shield 367 may be maintained at 4K.

보조 열 엥커(미도시)는 상기 제1 열 엥커(362)와 상기 제2 열 엥커(364) 사이에 배치될 수 있다. 상기 보조 열 엥커는 한 쌍의 와셔 형상일 수 있다. 상기 한 쌍의 와셔는 서로 접촉하도록 결합할 수 있다. 보조 열전달부는 상기 보조 열 엥커 사이에 끼워져 상기 센서 챔버(360)의 중심축 방향으로 연장되고 구리 매쉬로 형성될 수 있다. 상기 보조 열 엥커는 제2 열 엥커와 센서 챔버 열전달 로드를 통하여 냉각될 수 있다. 이에 따라, 상기 보조 열 엥커 및 상기 보조 열전달부는 4K로 냉각될 수 있다.An auxiliary thermal anchor (not shown) may be disposed between the first thermal anchor 362 and the second thermal anchor 364. The auxiliary heat anchor may be in the form of a pair of washers. The pair of washers can be engaged to come into contact with each other. The auxiliary heat transfer portion may be formed of a copper mesh, extending in the central axis direction of the sensor chamber 360, between the auxiliary heat anchors. The secondary heat anchor can be cooled through the second heat anchor and the sensor chamber heat transfer rod. Accordingly, the auxiliary heat exchanger and the auxiliary heat transfer portion can be cooled to 4K.

상기 챔버 열전달 로드(368)는 센서 냉각판(461)과 열접촉할 수 있다. 상기 챔버 열전달 로드(368)는 기둥 형상으로 구리 재질일 수 있다. 상기 챔버 열전달 로드(368)의 일단은 상기 제2 열 엥커(364)에 고정되고, 상기 챔버 열전달 로드의 타단은 상기 센서 냉각판(461)에 고정될 수 있다.The chamber heat transfer rod 368 may be in thermal contact with the sensor cooling plate 461. The chamber heat transfer rods 368 may be columnar and made of copper. One end of the chamber heat transfer rod 368 may be fixed to the second heat interferer 364 and the other end of the chamber heat transfer rod may be fixed to the sensor cooling plate 461.

제1 지지 기둥(361a)은 상기 상판(361)과 상기 제1 열 엥커(362)를 고정하고, 제2지지 기둥(362a)은 상기 제1 열 엥커(362)와 상기 제2 열 엥커(364)를 서로 고정할 수 있다. 상기 제1지지 기둥(361a) 및 제2지지 기둥(362a)은 열전도도가 낮은 G-10 에폭시 봉일 수 있다.The first support column 361a fixes the top plate 361 and the first thermal anchor 362 and the second support column 362a fixes the first thermal anchor 362 and the second thermal anchor 364 Can be fixed to each other. The first support pillar 361a and the second support pillar 362a may be G-10 epoxy rods having low thermal conductivity.

상기 제2 열 엥커의 하부면에는 인쇄회로기판 블록(PCB block)이 배치될 수 있다. 인쇄회로기판 블록은 SQUID 센서의 신호를 제공받고 상기 SQUID 센서에 신호를 제공할 수 있다.A PCB block may be disposed on the lower surface of the second thermal anchor. The printed circuit board block may receive a signal from the SQUID sensor and provide a signal to the SQUID sensor.

센서 냉각판(461)은 상기 챔버 열전달 로드(368)에 의하여 4K로 냉각될 수 있다. 상기 센서 냉각판(461)은 구리 또는 알루미늄 판일 수 있다. The sensor cooling plate 461 may be cooled to 4K by the chamber heat transfer rod 368. [ The sensor cooling plate 461 may be a copper or aluminum plate.

열 캡(thermal cap, 367)은 상기 센서 냉각판(461)의 하부에 배치될 수 있다. 상기 열 캡(367)은 SQUID 센서 장착판을 하부면 및 상부면을 감싸도록 배치될 수 있다. 상기 열 캡(367)의 상부면은 판 형태이고, 상기 열 캡(367)의 하부면은 구리 매쉬로 형성될 수 있다.A thermal cap 367 may be disposed below the sensor cooling plate 461. The thermal cap 367 may be disposed to surround the lower surface and the upper surface of the SQUID sensor mounting plate. The upper surface of the thermal cap 367 may be in the form of a plate, and the lower surface of the thermal cap 367 may be formed of a copper mesh.

초전도체 차폐부(369)는 외부 노이즈를 제거하도록 상기 SQUID 센서(30)의 주위에 배치되어 초전도체로 형성될 수 있다. 상기 초전도체 차폐부(369)는 원판형상일 수 있다. 초전도체는 납(Pb) 또는 나이오븀(Nb)일 수 있다. 상기 초전도체 차폐부(369)는 상기 열 캡과 접촉하고, 상기 센서 냉각판과 열접촉에 의하여 4K로 냉각될 수 있다. The superconductor shield 369 may be formed of a superconductor disposed around the SQUID sensor 30 to remove external noise. The superconductor shield 369 may be in a disc shape. The superconductor may be lead (Pb) or niobium (Nb). The superconductor shield 369 may be in contact with the thermal cap and cooled to 4K by thermal contact with the sensor cooling plate.

상기 SQUID 센서 장착판(462)은 상기 센서 챔버의 하부면에 인접하여 배치될 수 있다. 상기 SQUID 센서 장착판(462)은 진공 상태로 유지된 상기 센서 챔버(360)의 내부에 배치될 수 있다. 상기 SQUID 센서 장착판(462)에는 복수의 SQUID 센서가 배치될 수 있다. SQUID 센서 장착판은 상기 초전도체 차폐부(369)의 하부면에 배치될 수 있다. 상기 SQUID 센서 장착판(462)은 G10 에폭시 재질로 형성될 수 있다.The SQUID sensor mounting plate 462 may be disposed adjacent to a lower surface of the sensor chamber. The SQUID sensor mounting plate 462 may be disposed inside the sensor chamber 360 maintained in a vacuum state. A plurality of SQUID sensors may be disposed on the SQUID sensor mounting plate 462. The SQUID sensor mounting plate may be disposed on the lower surface of the superconductor shield 369. The SQUID sensor mounting plate 462 may be formed of a G10 epoxy material.

도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 SQUID 시스템을 설명하는 도면이다. 도 1 내지 도 11에서 설명한 것과 중복되는 설명은 생략한다.12 is a diagram illustrating a SQUID system according to another embodiment of the present invention. The description overlapping with those described in Figs. 1 to 11 will be omitted.

도 12를 참조하면, 저온냉각기 SQUID 시스템(300a)은 콜드 헤드(113)를 포함하는 냉각기(cryocooler,110), 상기 콜드 헤드(113)가 배치되는 콜드 헤드 챔버(113), 상기 냉각기(110)에 의하여 저온으로 냉각되는 초전도양자간섭소자(SQUID) 센서(30)를 포함하는 센서 챔버(360), 및 상기 센서 챔버(360)의 상기 SQUID 센서(30)를 냉각하도록 상기 콜드 헤드(113)와 상기 센서 챔버에 배치된 열 엥커(thermal anchor)를 연결하는 연결 블록(350)을 포함한다. 상기 연결 블록(350)은 주름관 튜브일 수 있다.12, the cryogenic cooler SQUID system 300a includes a cryocooler 110 including a cold head 113, a cold head chamber 113 in which the cold head 113 is disposed, A sensor chamber 360 including a superconducting quantum interference device (SQUID) sensor 30 that is cooled at a low temperature by the cold head 113 to cool the SQUID sensor 30 of the sensor chamber 360, And a connection block 350 connecting a thermal anchor disposed in the sensor chamber. The connection block 350 may be a corrugated tube.

상기 콜드 헤드 챔버(320)는 자기 차폐실(190) 외부에 배치되고, 상기 센서 챔버(360)는 상기 자기 차폐실(190) 내부에 배치된다. The cold head chamber 320 is disposed outside the magnetic shield chamber 190 and the sensor chamber 360 is disposed inside the magnetic shield chamber 190.

다시, 도 10을 참조하면, 우리는 MCG와 MEG를 측정할 수 있는 냉각기 냉각 SQUID 시스템(300)을 제안하였다. 냉각기의 콜드 헤드의 재생기로부터 기인하는 주기적인 자기 잡음을 감소시키기 위하여, 초전도체 차폐부(superconductive shield)는 SQUID 센서(30)를 보호하기 위하여 사용되고, 강자성체 콜드 헤드 차폐부(ferromagnetic cold head shield,122)는 상기 콜드 헤드(113)를 스크린하기 위하여 사용된다.Referring again to FIG. 10, we have proposed a cooler cooled SQUID system 300 that can measure MCG and MEG. A superconductive shield is used to protect the SQUID sensor 30 and a ferromagnetic cold head shield 122 is used to protect the SQUID sensor 30 to reduce periodic magnetic noise from the regenerator of the cold head of the cooler. Is used to screen the cold head (113).

또한, 센서 챔버(360)는 콜드 헤드 챔버로부터 1.8 미터의 거리에 배치된다. 상기 콜드 헤드 챔버(360)는 자기 차폐실(Magnetically shielded room;MSR)의 내부에 배치될 수 있다. 증가된 거리에 기인하여, 냉각 파워의 손실은 열로드(thermal rods)의 개수를 증가시켜 보상한다. 이에 따라, 상기 SQUID 센서(30)와 초전도체 차폐부(369)는 각각 4.8 K 및 5 K로 냉각될 수 있다. 상기 초전도체 차폐부(369)는 열전달을 증가시키기 위하여 사용되는 금속 블록으로부터 방출되는 열잡음(thermal noise)를 제거할 수 있다. 상기 SQUID 시스템의 잡음은 3 fT/Hz^1/2이고, 주기적인 자기 잡음은 1.7 pT 정도로 감소되었다. 이에 따라, 전체 냉동 시스템이 동작하는 동안, 깨끗한 MCG 신호가 특별한 신호 처리없이 얻을 수 있다. Further, the sensor chamber 360 is disposed at a distance of 1.8 meters from the cold head chamber. The cold head chamber 360 may be disposed inside a magnetically shielded room (MSR). Due to the increased distance, the loss of cooling power compensates by increasing the number of thermal rods. Accordingly, the SQUID sensor 30 and the superconductor shield 369 can be cooled to 4.8 K and 5 K, respectively. The superconductor shield 369 may remove thermal noise emitted from the metal block used to increase heat transfer. The noise of the SQUID system was 3 fT / Hz ^1/2 and the periodic magnetic noise was reduced to 1.7 pT. Thus, while the entire refrigeration system is operating, a clean MCG signal can be obtained without special signal processing.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 우리는 생체 자기 신호를 측정하기 위하여 초전도체 차폐부와 강자성체 차폐부를 가진 폐회로 사이클 냉각기 냉각 SQUID 시스템(closed-cycle cryocooled SQUID system)을 제안한다.In one embodiment of the present invention, we propose a closed-cycle cryocooled SQUID system with a superconductor shield and a ferromagnetic shield to measure biomagnetic signals.

우리는 SQUID 센서를 위하여 초전도체 차폐를 사용하고, 열잡음 및 주기적인 자기 잡음을 감소시키기 위하여 냉각기의 재생기 (Er₃Ni) 을 위한 강자성체 차폐부(ferromagnetic shield)를 사용한다.We use a superconductor shield for the SQUID sensor and a ferromagnetic shield for the cooler regenerator (Er ₃ Ni) to reduce thermal noise and periodic magnetic noise.

다시, 도 10을 참조하면, 상기 냉각기(110)는 상기 SQUID 센서(30) 및 초전도체 차폐부(369)를 냉각하기 위하여 사용된다. 상기 초전도체 차폐부(369)는 전체 주파수 도메인에서, 열잡음을 모두 제거할 수 있다. 따라서, 우리는 고형의 무거운 열로드를 상기 SQUID 시스템을 냉각하기 위하여 사용할 수 있다. 또한, 우리는 콜드 헤드 챔버(320)와 센서 챔버(360)를 분리할 수 있다. 또한, 상기 콜드 헤드 챔버(320)는 자기 차폐실(MSR)의 외부 또는 외부에 설치될 수 있다. 자기 차폐실(MSR)의 외부에 설치된 냉각기에서 발생한 자기 잡음은 더욱 감소할 수 있다.Referring again to FIG. 10, the cooler 110 is used to cool the SQUID sensor 30 and the superconductor shield 369. The superconductor shield 369 may remove all thermal noise in the entire frequency domain. Thus, we can use a solid heavy heat load to cool the SQUID system. In addition, we can separate the cold head chamber 320 and the sensor chamber 360. In addition, the cold head chamber 320 may be installed outside or outside the magnetic shield chamber MSR. The magnetic noise generated in the cooler installed outside the magnetic shielding room (MSR) can be further reduced.

우리는 열 로드(thermal rod)의 길이에 대한 냉각 특성의 의존성을 조사하였다. 우리는 백색 잡음 및 주기적인 자기 잡음을 차폐가 있고 없음에 따라 측정하였다. 냉각기 냉각형 SQUID 시스템(cryocooled SQUID system)을 평가하기 위하여, 우리는 두 종류의 SQUID 시스템을 사용하여 MCG 신호를 측정하였다. We investigated the dependence of the cooling characteristics on the length of the thermal rod. We measured white noise and periodic magnetic noise with and without shielding. To evaluate the cryocooled SQUID system, we measured the MCG signal using two types of SQUID systems.

[초전도체 차폐부][Superconducting Shield]

상기 SQUID 센서(30)와 상기 초전도체 차폐부(369) 사이의 거리를 결정하기 위하여, 우리는 거리의 함수로서 초전도체 차폐부(369)의 2 개의 다른 형상에 대하여 차폐 펙터(shielding factor )를 측정하였다.To determine the distance between the SQUID sensor 30 and the superconductor shield 369, we measured the shielding factor for two different shapes of the superconductor shield 369 as a function of distance .

도 13은 인가된 자기장하에서 상기 SQUID 센서 어레이를 감싸는 초전도체 차폐부의 구성을 나타낸다.FIG. 13 shows a configuration of a superconductor shielding portion that surrounds the SQUID sensor array under an applied magnetic field.

도 13을 참조하면, 우리는 픽업 코일과 상기 초전도체 차폐부 사이의 거리에 의존하는 차폐 펙터를 측정하기 위하여 지름 20 mm의 픽업 코일을 가진 4 SQUID 자력계(magnetometers)를 설치하였다.Referring to FIG. 13, we installed four SQUID magnetometers with a pickup coil of 20 mm diameter to measure the shielding factor, which depends on the distance between the pickup coil and the superconductor shield.

지름 120 마이크로미터의 NbTi 와이어가 픽업 코일을 위한 보빈(bobbin )에 감긴다. 상기 픽업 코일과 상기 초전도체 차폐부 사이의 거리는 5, 15, 25, 35, 및 45 mm로 유지된다. 45 mm에서 자기장을 측정하기 위하여, 픽업 코일이 감긴 보빈은 10mm 들어졌다. 상기 초전도체 차폐부는 액체 헬륨에 의하여 냉각되었다. 지름 600mm의 활성화 코일(activated coil)이 상기 냉각 시스템 하부면으로 부터 50 mm 떨어져 위치한다. 상기 차폐 펙터(shielding factor)는 상기 픽업 코일과 상기 초전도체 차폐부의 표면 사이의 거리가 증가함에 따라 지수함수적으로 감소한다.An NbTi wire with a diameter of 120 micrometers is wound on a bobbin for the pickup coil. The distance between the pick-up coil and the superconductor shield is maintained at 5, 15, 25, 35, and 45 mm. To measure the magnetic field at 45 mm, the bobbin with the pickup coil wound was 10 mm thick. The superconductor shield was cooled by liquid helium. An activated coil having a diameter of 600 mm is located 50 mm from the lower surface of the cooling system. The shielding factor decreases exponentially as the distance between the pickup coil and the surface of the superconductor shield increases.

도 14는 거리의 함수로서 상기 초전도체 차폐부의 차폐 펙터를 나타낸다.Figure 14 shows the shielding factor of the superconductor shield as a function of distance.

도 14를 참조하면, 평판 초전도체 차폐부의 경우, 5 mm, 25 mm, 및 45 mm에서 자기장은 1/100, 1/11, 및 1/3 배로 각각 감소한다.Referring to FIG. 14, at 5 mm, 25 mm, and 45 mm for a planar superconductor shield, the magnetic field decreases by 1/100, 1/11, and 1/3, respectively.

헬멧-형태 초전도체 차폐부(helmet-shaped superconductive shield)의 경우, 평판 차폐 펙터보다 8 배 높은 높은 차폐 펙터를 가진다. For helmet-shaped superconductive shields, they have a shielding factor that is 8 times higher than the flat panel shielding factor.

전류원에 의하여 발생한 자기장의 변동은 마이스너 전류(Meissner current )를 유도한다. 상기 마이스너 전류는 초전도체 경계 수직한 자기장 성분의 반대 사인(opposite sign)을 가진 영상 전류원(image current source)의 결과로 고려될 수 있다. 따라서, 상기 SQUID 자력계(SQUID magnetometer)에서 자기장의 중첩(superposition)은 하나의 루프는 상기 자력계에 위치하고 다른 하나의 루프는 영상면(image plane)에 위치하는 미분계 코일(gradiometer coil)과 동일할 수 있다. 상기 미분계 코일의 거리는 초전도체 경계와 상기 자력계 사이의 거리의 2 배일 수 있다. 상기 픽업 코일의 베이스라인은 생체자기신호원(biomagnetic signal source)의 깊이에 의하여 결정되므로, 우리는 상기 픽업 코일과 상기 초전도체 표면 사이의 25 mm의 거리를 채택했다. 따라서, 초전도체 영상 베이스라인(superconductive imaging baseline)은 50 mm이다.The variation of the magnetic field generated by the current source induces a Meissner current. The Meissener current can be considered as a result of an image current source having an opposite sign of the perpendicular magnetic field component of the superconductor boundary. Therefore, the superposition of the magnetic field in the SQUID magnetometer can be the same as that of the gradiometer coil in which one loop is located in the magnetometer and the other loop is located in the image plane. have. The distance of the differential coils may be twice the distance between the superconductor boundary and the magnetometer. Since the baseline of the pickup coil is determined by the depth of the biomagnetic signal source, we adopted a distance of 25 mm between the pickup coil and the superconductor surface. Thus, the superconductive imaging baseline is 50 mm.

[시스템 구성][System configuration]

다시, 도 10을 참조하면, SQUID 시스템은 13-채널 SQUID 센서(30), 상기 SQUID 센서를 제어하고 데이터를 컴퓨터에 전달하기 위한 광-베이스 전자기기(optical-based electronics), 초전도체 차폐부(369), 콜드 헤드 차폐부(122), 및 냉각 시스템을 포함한다. 생체 자기 신호를 측정하기 위하여, 우리는 이중완화 진동 SQUID( double-relaxation oscillation SQUID; DROS)를 사용한다.10, the SQUID system includes a 13-channel SQUID sensor 30, optical-based electronics for controlling the SQUID sensor and transferring data to a computer, a superconductor shield 369 ), A cold head shield 122, and a cooling system. To measure biomagnetic signals, we use double-relaxation oscillation SQUID (DROS).

상기 픽업 코일은 초전도체 차폐부로부터 25mm 떨어져 위치한다. 플럭스-고정 루프(Flux-Locked Loop; FLL) 회로는 데이터 획득 컴퓨터와 전기적으로 고립(isolate)되어있다. 획득된 아날로그 신호는 아날로그-디지털 변환기에 의하여 디지털신호로 변환된다. The pick-up coil is located 25 mm from the superconductor shield. Flux-locked loop (FLL) circuits are electrically isolated from the data acquisition computer. The obtained analog signal is converted into a digital signal by an analog-to-digital converter.

통상적인 냉각기 냉각 SQUID 시스템과 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각기 냉각 SQUID 시스템을 비교하기 위하여, 우리는 평판 초전도체 차폐부를 가진 2 종류의 폐회로 사이클(closed-cycle) SQUID 시스템을 구성하였다.In order to compare a conventional cooler cooled SQUID system with a cooler cooled SQUID system according to an embodiment of the present invention, we constructed two closed-cycle SQUID systems with flattened superconductor shields.

통상적인 냉각기 냉각 SQUID 시스템에서, 콜드 헤드는 SQUID 센서와 함께 GFRP 재질의 챔버 내부에 배치된다. SQUID 센서는 2개의 종류가 사용되었다. 하나는 50 mm의 베이스라인을 가진 1차 미분계이고, 다른 하나는 자력계이다. 상기 SQUID 센서는 초전도체 차폐부에 의하여 둘러싸이지 않는다. 상기 일체형 SQUID 시스템은 0.1 Hz에서 40 dB의 차폐 펙터를 가진 자기차폐실 내부에 설치된다.In a typical cooler cooled SQUID system, the cold head is placed inside a chamber of GFRP material with a SQUID sensor. Two types of SQUID sensors were used. One is a first differential system with a baseline of 50 mm and the other is a magnetometer. The SQUID sensor is not surrounded by the superconductor shield. The integrated SQUID system is installed inside a magnetic shield room with a shielding factor of 40 dB at 0.1 Hz.

다시 도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 분리형 냉각기 냉각형 SQUID 시스템에서, 13개의 SQUID 센서(30)가 G10 판에 설치된다. 상기 G10 판은 초전도 차폐 및 강자성 차폐의 특성을 확인하기 위하여 평판형의 초전도체 차폐부(369)에 둘러싸인다. 상기 SQUID 센서(30)는 백색 잡음 및 주기적인 자기 잡음을 관측하기 위하여 초전도체 차폐부(369)의 중심, 중간, 및 가장 자리에 배치된다. 또한, SQUID 센서(30)가 배치되는 센서 챔버(360)는 냉각기가 배치되는 콜드 헤드 챔버(320)와 분리된다. SQUID 센서(30)는 30mm의 브림을 가진 초전도 차폐판에 의하여 차폐된 자력계(magnetometer)이다. 상기 콜드 헤드 챔버(320)는 3 겹의 0.1 mm 두께의 뮤 메탈에 의하여 차폐되었다. 상기 콜드 헤드 챔버(320)는 상기 센서 챔버(360)에 진동을 감소시키기 위하여 주름관 튜브로 구성된 연결 블록(350)을 통하여 연결될 수 있다. 상기 콜드 헤드 챔버(320)와 상기 센서 챔버(360)는 자기 차폐실(190) 내부에 설치될 수 있다. 상기 분리형 SQUID 시스템은 0.1 Hz에서 40 dB의 차폐 펙터를 가진 자기차폐실 내부에 설치된다.Referring again to FIG. 10, in one embodiment of the present invention, in a separate cooler-cooled SQUID system, thirteen SQUID sensors 30 are installed on the G10 plate. The G10 plate is surrounded by a plate-type superconductor shield 369 in order to confirm the characteristics of superconducting shielding and ferromagnetic shielding. The SQUID sensor 30 is located at the center, middle, and edge of the superconductor shield 369 to observe white noise and periodic magnetic noise. Further, the sensor chamber 360 in which the SQUID sensor 30 is disposed is separated from the cold head chamber 320 in which the cooler is disposed. The SQUID sensor 30 is a magnetometer shielded by a superconducting shield plate 30 mm in brim. The cold head chamber 320 was shielded by three layers of 0.1 mm thick mu metal. The cold head chamber 320 may be connected to the sensor chamber 360 through a connection block 350 formed of a corrugated tube to reduce vibration. The cold head chamber 320 and the sensor chamber 360 may be installed inside the magnetic shield chamber 190. The detachable SQUID system is installed inside a magnetic shield room having a shielding factor of 40 dB at 0.1 Hz.

다시, 도 10을 참조하면, 상기 분리형 냉각기 냉각 SQUID 시스템에서, 상기 콜드 헤드(113)와 상기 SQUID 센서(30)를 열적으로 연결하기 위하여 열전달부로 구리 편조선이 사용된다. 상기 콜드 헤드(113)는 제 1단 콜드 헤드(112)와 제2 단 콜드 헤드(114)를 포함한다. 상기 제1 단 콜드 헤드(112)는 40 K의 열 엥커에 구리 편조선으로 연결되고, 상기 제2 단 콜드 헤드(114)는 4K의 열 엥커에 구리 편조선으로 연결된다. 상기 40 K의 열 엥커는 알루미늄 재질의 실린더 형태의 제1 열 차폐부(365)에 연결될 수 있다. 4K의 열 엥커는 구리 재질의 실린더형태의 제2 열 차폐부(367)에 연결될 수 있다. 4K의 열 엥커는 상기 센서 챔버(360)의 중심에 배치될 수 있다.Referring again to FIG. 10, in the detachable cooler-cooled SQUID system, a copper braid is used as a heat transfer portion for thermally connecting the cold head 113 and the SQUID sensor 30. The cold head 113 includes a first stage cold head 112 and a second stage cold head 114. The first stage cold head 112 is connected to a 40 K thermal anchor by a copper braiding line and the second stage cold head 114 is connected to a 4 K heat anchor by a copper braiding line. The 40 K thermal anchor may be connected to a first heat shield 365 in the form of a cylinder made of aluminum. The thermal anchor of 4K may be connected to a second heat shield 367 in the form of a cylinder made of copper. The thermal anchor of 4K may be disposed in the center of the sensor chamber 360.

상기 구리 편조선의 길이는 일체형의 경우, 450 mm로 고정되고, 분리형의 경우 450 mm 내지 18000mm로 변경될 수 있다.The length of the copper braid wire is fixed at 450 mm for an integrated type and 450 mm to 18000 mm for a detached type.

열전도(thermal conductance)는 열 로드의 길이에 따라 변경될 수 있다. 따라서, 우리는 상기 열로드(thermal rod)의 길이가 450mm에서 1800mm으로 증가함에 따라, 구리 편조선의 개수를 8에서 32로 증가시켰다. The thermal conductance may vary depending on the length of the thermal rod. Thus, we increased the number of copper braid lines from 8 to 32 as the length of the thermal rod increased from 450 mm to 1800 mm.

상기 열 로드의 길이에 따라 증가하는 복사 열 손실을 감소시키기 위하여, 4K 열 로드와 상기 40K 열 로드 사이 및 제1 열 차폐부(365)와 센서 챔버(360)의 벽 사이에 2층의 초절연체와 폴리에스테르 넷을 설치하였다. 각 층은 층 사이에 5mm의 진공 공간을 가지고 초절연체와 폴리에스테르 넷의 15 세트를 가진다.Between the 4K thermal rod and the 40K thermal rod and between the first heat shield 365 and the walls of the sensor chamber 360 to reduce radiant heat losses that increase with the length of the thermal rod, And polyester net were installed. Each layer has a vacuum space of 5 mm between layers and has 15 sets of super insulators and polyester nets.

상기 픽업 코일은 G10 에폭시 보빈에 감긴다. 센서 냉각판(461)으로부터 25 mm 떨어진 상기 픽업 코일은 6K 이하로 냉각되지 않았다. 우리는 상기 SQUID 센서(30)를 감싸도록 제2단 콜드 헤드(114)와 연결된 4K 열 캡(367)을 설치하였다.The pickup coil is wound on a G10 epoxy bobbin. The pick-up coil 25 mm away from the sensor cooling plate 461 was not cooled to 6 K or less. We installed a 4K column cap 367 connected to the second stage cold head 114 to enclose the SQUID sensor 30.

백색 잡음과 주기적인 자기 잡음은 초전도체 차폐부(369)에 의하여 감싸진 SQUID 센서에 대하여 측정되었다. 백색 잡음과 주기적인 자기 잡음은 초전도체 차폐부(369)가 없는 시스템에 대한 노이즈 레벨과 비교되었다. 콜드 헤드(113)에 대한 원통 형태의 강자성체 차폐를 평가하기 위하여, 상기 콜드 헤드 차폐부(122)의 지름 및 온도에 의존하는 차폐 펙터를 측정하였다.The white noise and the periodic magnetic noise were measured for the SQUID sensor wrapped by the superconductor shield 369. The white noise and periodic magnetic noise were compared to the noise level for a system without a superconductor shield 369. In order to evaluate the cylindrical ferromagnetic shielding for the cold head 113, the shield factor depending on the diameter and temperature of the cold head shield 122 was measured.

[냉각 특성][Cooling characteristics]

450 mm의 4K 열 로드를 가지는 분리형 냉각기 냉각 SQUID 시스템에서, 상기 SQUID 센서의 픽업 코일의 온도는 5.3 K으로 냉각되었다. 그러나, 상기 SQUID 센서를 감싸는 초전도체 차폐부(369)는 7K 이하로 냉가되기 어렵다. 우리는 열전달을 향상시키기 위하여 에나멜 코팅된 구리 메쉬를 상기 초전도체 차폐부(369)의 표면에 부착했다. 상기 부착된 구리 메쉬(mesh)는 4K 열 엥커에 연결된다. 이에 따라, 상기 SQUID 센서(30)와 상기 초전도체 차폐부(369)의 온도는 하루 안에 5.3 K에 도달했다.In a detachable cooler cooled SQUID system with 450 mm 4K heat load, the temperature of the pick-up coil of the SQUID sensor was cooled to 5.3 K. However, the superconductor shielding portion 369 surrounding the SQUID sensor is hardly cooled down to 7K or less. We attached an enamel coated copper mesh to the surface of the superconductor shield 369 to improve heat transfer. The attached copper mesh is connected to a 4K heat anchor. Accordingly, the temperatures of the SQUID sensor 30 and the superconductor shield 369 reached 5.3 K in one day.

4K 열 로드의 길이가 450mm에서 1800mm으로 증가함에 따라, 온도는 5.3K에서 24 K으로 선형적으로 증가한다. 열전달(thermal conductance)은 U=kA/L, 같이 정의된다. 여기서, k는 열전도도이다. A는 단면적이고, L은 길이이다. 4K 및 40K 열로드를 위한 편조선 구리 와이어의 개수를 증가시켰다. As the length of the 4K thermal rod increases from 450mm to 1800mm, the temperature increases linearly from 5.3K to 24K. Thermal conductance is defined as U = kA / L. Where k is the thermal conductivity. A is sectional and L is length. The number of braided copper wires for 4K and 40K thermal loads was increased.

도 15는 픽업 코일의 온도를 나타내는 도면이다.15 is a diagram showing the temperature of the pickup coil.

도 15를 참조하면, 모든 경우에, SQUID 센서와 초전도체 차폐부의 온도는 10K 까지는 급격히 감소하나, 10K이하로는 천천히 감소한다.Referring to FIG. 15, in all cases, the temperature of the SQUID sensor and the superconductor shield decreases drastically to 10K, but slowly decreases below 10K.

열 로드 똔느 열 전달부의 길이가 증가함에 따라, 픽업 코일의 온도는 증가한다. 그러나, 상기 열 로드를 형성하는 편조선의 총 지름을 증가시킨 경우, 픽업 코일의 온도는 열 로드의 길이가 증가해도 일정하게 유지된다. As the length of the heat load and heat transfer portion increases, the temperature of the pickup coil increases. However, when the total diameter of the braided wire forming the heat load is increased, the temperature of the pickup coil is kept constant even when the length of the heat load is increased.

[시스템 노이즈][System noise]

응축기(compressor)로부터 발생된 주기적 자기 잡음은 상기 응축기로부터 15 cm 떨어진 거리에서 220nT이다. 상기 자기 잡음은 거리 증가에 따라 지수함수적으로 감소한다. 또한, 모터 벨브(motor valve)는 20 nT의 자기 잡음을 생성한다.The periodic magnetic noise generated from the compressor is 220 nT at a distance of 15 cm from the condenser. The magnetic noise decreases exponentially as the distance increases. In addition, the motor valve produces a magnetic noise of 20 nT.

자기 차폐실의 차폐 펙터는 주어진다. 자기 차폐실의 상기 차폐 펙터는 2Hz에서 72 dB보다 클 수 있다. 상기 SQUID 센서에 의하여 측정된 자기 잡음은 상기 초전도체 차폐부의 형상에 의존하고 500 fT 및 100 fT 보다 작아야한다. 상기 응축기와 상기 모터 벨브는 자기 차폐실 외부에 배치된다.The shielding factor of the magnetic shield room is given. The shielding factor of the magnetic shield chamber may be greater than 72 dB at 2 Hz. The magnetic noise measured by the SQUID sensor depends on the shape of the superconductor shield and should be less than 500 fT and 100 fT. The condenser and the motor valve are disposed outside the magnetic shield chamber.

도 16은 냉각기의 주기적인 자기 잡음을 나타낸다. 16 shows the periodic magnetic noise of the cooler.

도 16을 참조하면, 상기 자기 차폐실(190) 내부에 설치된 콜드 헤드(113)는 20 마이크로-테슬라의 주기적 자기 잡음을 생성한다. 배경 잡음(background noise)은 50 Hz 이하에 챔버 진동에 의하여 급격히 증가한다. 또한, 상기 주기적 자기 잡음과 진동은 1Hz 하모닉 잡음(harmonic noise)을 발생시킨다.Referring to FIG. 16, the cold head 113 installed in the magnetic shield chamber 190 generates a periodic magnetic noise of 20 micro-tesla. Background noise is rapidly increased by chamber vibration below 50 Hz. In addition, the periodic magnetic noise and vibration generate 1 Hz harmonic noise.

우리는 상기 주기적 자기 잡음을 감소시키기 위하여 상기 콜드 헤드 챔버(320)의 외측에 3 겹의 원통형상의 뮤-메탈을 설치했다. 뮤-메탈 원통은 콜드 헤드 차폐부(122)이다. 재생기의 중심에서 140 mm 떨어진 위치에서 측정된 축방향 자기장은 250nT이다. 실린더 형상의 뮤-메탈을 상기 콜드 헤드 챔버(320)의 외측에 설치한 후, 자기장은 900 pT로 감소되었다.We installed three layers of cylindrical mu-metal on the outside of the cold head chamber 320 to reduce the periodic magnetic noise. The mu-metal cylinder is the cold head shield 122. The axial magnetic field measured at a distance of 140 mm from the center of the regenerator is 250 nT. After the cylinder-shaped mu-metal was installed outside the cold head chamber 320, the magnetic field was reduced to 900 pT.

상기 콜드 헤드 챔버(320)의 내부에 170mm 지름의 뮤-메탈 실린더를 설치한 경우, 차폐 펙터는 온도에 의존하여 변한다. When a mu-metal cylinder having a diameter of 170 mm is provided inside the cold head chamber 320, the shield factor varies depending on the temperature.

도 17은 뮤-메탈의 위치와 온도에 의존하는 콜드 헤드에 의하여 발생한 자기장을 나타낸다.17 shows the magnetic field generated by the cold head depending on the position and temperature of the mu-metal.

도 17을 참조하면, 자기장의 분포의 수치 해석이 170mm와 280mm를 가진 실린더 형태의 뮤-메탈의 차폐 펙터를 얻기 위하여 수행되었다. 수치 해석 결과에 따르면, 170 mm의 지름을 가지고 내부에 설치된 차폐 펙터는 280mm의 지름을 가지고 외부에 설치된 경우에 비하여 100 배 크다. Referring to FIG. 17, a numerical analysis of the distribution of the magnetic field was carried out to obtain a shielding factor of a cylinder-shaped mu-metal having 170 mm and 280 mm. According to the results of the numerical analysis, the shielding factor of 170 mm in diameter is 280 times larger than that of the external shielding factor.

그러나, 실험 결과에 따르면, 내부에 설치된 경우는 외부에 설치된 경우에 비하여 낮은 차폐 펙터를 가진다. 170 mm의 지름을 가진 뮤-메탈은 40K 열 차폐부와 상기 콜드 헤드 챔버 사이에 설치된다. 진공 공간과 15 세트의 초절연층은 열복사를 억제하기 위하여 상기 뮤-메탈과 상기 40K 열 차폐부 사이에 설치된다. 이 경우, 상기 뮤-메탈의 온도는 100K이다. 상기 170mm의 뮤-메탈을 설치한 후, 축자기장은 상기 SQUID 센서의 주위에서 200 pT에서 70 pT로 감소되었다.However, according to the experimental results, when the light emitting device is installed inside, it has a lower shielding effect as compared with the case where the light emitting device is installed outside. A mu-metal with a diameter of 170 mm is installed between the 40K heat shield and the cold head chamber. The vacuum space and 15 sets of super insulative layers are installed between the mu-metal and the 40K heat shield to suppress thermal radiation. In this case, the temperature of the mu-metal is 100K. After installing the 170 mm mu-metal, the axial magnetic field was reduced from 200 pT to 70 pT around the SQUID sensor.

우리는 열전도를 위하여 열 차폐부, 열 엥커, 및 열 로드로 사용하는 금속으로부터 발생하는 열잡음은 상기 초전도 차폐부에 의하여 완전히 소멸되는 것으로 예측하였다. 또한, 4K 열 캡을 위한 구리 메쉬는 80 마이크로 미터의 지름을 가진 와이어로 형성된다. 상기 와이어는 절연을 위하여 에나멜로 코팅된다. 상기 초전도체 차폐부에 의하여 보호되지 않는 측면에서 상기 열 캡으로부터 방출되는 열 잡음은 SQUID 시스템에 영향을 주지 않는다. 상기 초전도체 차폐부를 가진 SQUID 시스템의 백색 잡음은 100 Hz에서 3fT/Hz^1/2이다. 상기 잡음 레벨은 액체 헬륨에 의하여 냉각되는 MEG 시스템과 유사하다.We predicted that the thermal noise generated from the metal used as the heat shield, the heat anchor, and the heat rod for thermal conduction would be completely destroyed by the superconducting shield. Also, the copper mesh for the 4K heat cap is formed of wire with a diameter of 80 micrometers. The wire is coated with enamel for insulation. The thermal noise emitted from the thermal caps in terms of not being protected by the superconductor shield does not affect the SQUID system. The white noise of the SQUID system with the superconductor shield is 3 fT / Hz ^1/2 at 100 Hz. The noise level is similar to that of a liquid helium cooled MEG system.

그러나, 상기 초전도체 차폐부없이 SQUID 자력계(magnetometers) 및 미분계(gradiometers)를 이용하여 측정된 백색 잡음은 금속 열 차폐부 및 열 엥커에 의하여 각각 10 fT/Hz^1/2 and 15 fT/Hz^1/2 수준이다.However, the superconductor shield without SQUID magnetometer (magnetometers) and differential-based (gradiometers) The white noise is a metal heat shield and, respectively, by thermal anchor ^{10 fT / Hz 1/2 and 15 fT} / Hz 1 measured using a ^{/ 2} level.

냉각기의 주기적인 자기 잡음의 간섭없이 시스템 잡음을 분석하기 위하여, 우리는 상기 냉각기를 턴-오프한 상태에서 잡음을 측정하였다. 100 Hz에서 백색 잡음은 동작 상태의 잡음과 유사한다. 1 Hz 내지 100 Hz의 배경 잡음은 5 fT/Hz^1/2 보다 낮다.To analyze the system noise without interfering with the periodic magnetic noise of the chiller, we measured the noise with the chiller turned off. At 100 Hz, the white noise is similar to the noise in the operating state. Background noise of 1 Hz to 100 Hz is lower than 5 fT / Hz ^1/2 .

상기 냉각기를 멈춘 후 10분에, 상기 잡음 레벨은 10 fT/Hz^1/2로 점프했고, 상기 SQUID 센서의 동작은 불안정하다. 동시에 상기 초전도체 차폐부의 온도는 8K로 증가한다. 상기 냉각기를 멈춘 후 15분에, 상기 SQUID 센서는 동작하지 않았다.At 10 minutes after stopping the cooler, the noise level jumped to 10 fT / Hz ^1/2 , and the operation of the SQUID sensor is unstable. At the same time, the temperature of the superconductor shield increases to 8K. 15 minutes after stopping the cooler, the SQUID sensor did not operate.

도 18은 센서 챔버와 콜드 헤드 챔버의 분리와 뮤-메탈 설치의 조건에서, 초전도 차폐의 유무에 따른 시스템 잡음 스펙트럼을 표시한다.Figure 18 shows the system noise spectrum with and without superconducting shielding, under conditions of separation of sensor chamber and cold head chamber and mu-metal deposition.

도 18을 참조하면, (a)는 초전도체 차폐없이 미분계의 측정 결과이고, (b)는 초전도체 차폐없는 자력계의 측정 결과이고, (C)는 초전도체 차폐를 가진 자력계의 결과이고, (d)는 냉각기가 턴-오프된 경우, 초전도체 차폐를 가진 경우의 자력계에 의하여 측정된 신호의 스펙트럼이다.(B) is a measurement result of a magnetometer without a superconductor shield, (C) is a result of a magnetometer having a superconductor shield, and (d) is a result of a magnetometer without a superconductor shield. Is the spectrum of the signal measured by the magnetometer in the case of superconductor shielding when the cooler is turned off.

초전도체 차폐없이 SQUID 자력계 및 미분계를 사용하여 측정한 주기적인 자기 잡음은 각각 80 pT 및 10 pT이다. 그러나, 초전도체 차폐를 가진 경우, 상기 자기 잡음은 중심에서 1.7 pT/Hz^1/2, 중간에서 3 pT/Hz^1/2, 가장자리에서 8 pT/Hz^1/2이다. 또한, 50 mm 초전도체 이미징 베이스라인을 가진 자력계에 의하여 측정된 자기 잡음은 50 mm 베이스 라인을 가진 미분계의 자기잡음보다 작았다. 기하학적 구조를 가지는 미분계는 균일 자기장에 해아여 양호한 균형 펙터(balance factor)를 가진다. 그러나, 상기 냉각기에 의하여 방출되는 자기 잡음은 비균일(non-uniform)한다. 상기 SQUID 미분계는 상기 냉각기에 의하여 방출되는 자기 잡음을 효과적으로 감소시키지 못한다. 그러나, 40 Hz 이하 배경 잡음은 상기 SQUID 미분계에 의하여 효과적으로 차폐된다.The periodic magnetic noise measured using a SQUID magnetometer and a differential system without superconductor shielding is 80 pT and 10 pT, respectively. However, with superconductor shielding, the magnetic noise is 1.7 pT / Hz ^1/2 at the center, 3 pT / Hz ^1/2 at the middle, and 8 pT / Hz ^1/2 at the edge. Also, the magnetic noise measured by a magnetometer with a 50 mm superconductor imaging baseline was smaller than the magnetic noise of a differential system with a 50 mm baseline. A differential system with a geometric structure has a good balance factor due to the uniform magnetic field. However, the magnetic noise emitted by the cooler is non-uniform. The SQUID differential system does not effectively reduce the magnetic noise emitted by the cooler. However, background noise below 40 Hz is effectively shielded by the SQUID differential.

도 19는 SQUID 챔버와 콜드 헤드 챔버 사이의 분리와 뮤-메탈의 효과에 의존하는 자기 잡음 감소를 표시한다.Figure 19 shows the separation between the SQUID chamber and the cold head chamber and the reduction in magnetic noise, which is dependent on the effect of mu-metal.

도 19를 참조하면, 우리는 초전도 차폐한 상태에서 챔버 분리와 뮤-메탈의 효과를 평가하기 위하여 자기 잡음의 감소를 비교하였다. 상기 자기 잡음은 콜드 헤드 챔버가 센서 챔버와 1800mm 떨어진 경우, 8 배 감소하였다. 또한, 상기 센서 챔버로부터 상기 콜드 헤드 챔버가 분리된 후 상기 콜드 헤드의 외측에 뮤-메탈을 설치하면, 자기 잡음은 3 배 감소한다.Referring to FIG. 19, we compared the reduction of magnetic noise to evaluate chamber isolation and mu-metal effects in a superconducting shielded state. The magnetic noise decreased 8-fold when the cold head chamber was 1800 mm away from the sensor chamber. Further, when mu-metal is provided outside the cold head after the cold head chamber is separated from the sensor chamber, the magnetic noise is reduced by three times.

[MCG 신호][MCG signal]

MCG 신호는 초전도 차폐와 강자성체 차폐를 가진 냉동기 냉각 SQUID 자력계(cryocooled SQUID magnetometer)에 의하여 측정되었다. 또한, 우리는 초전도 차폐없는 자력계(magnetometer) 및 1차 미분계(1st order gradiometer) SQUID 시스템을 가지고 동일한 대상에 대하여 MCG 신호를 측정하였다. 상기 SQUID 시스템은 0.1-100 Hz 의 밴드패스 필터를 가진 아날로그 신호 처리부를 가진다. MCG signals were measured by a cryocooled SQUID magnetometer with superconducting and ferromagnetic shielding. We also measured the MCG signal for the same object with a magnetometer without a superconducting shield and a 1st order gradiometer SQUID system. The SQUID system has an analog signal processor having a band pass filter of 0.1-100 Hz.

도 20은 실시간 신호를 표시한다.20 shows a real time signal.

도 20을 참조하면, 3 타입의 SQUID 시스템에 의하여 측정된 자기 잡음은 2.5 pT_p-p, 15 pT_p-p 및 60 pT_p-p. 초전도 차폐없는 1차 미분계(1st order gradiometer) 및 자력계(magnetometer)에 의하여 측정된 주기적인 자기 잡음은 30 회의 평균 후에 심하게 왜곡되었다. Referring to FIG. 20, the magnetic noise measured by the three types of SQUID systems is 2.5 pT _pp , 15 pT _pp and 60 pT _pp . The periodic magnetic noise measured by a 1st order gradiometer and a magnetometer without superconducting shields was heavily distorted after 30 averages.

그러나, 우리는 초전도 차폐를 사용하여 MCG 신호의 패턴을 얻을 수 있다. 센서 장착판의 중심에서 놓인 SQUID 센서에 의하여 측정된 상기 MCG 신호의 세기는 주 심근 전류(main myocardial current) 바로 위에 있어 약하다.However, we can obtain a pattern of MCG signals using superconducting shielding. The intensity of the MCG signal measured by the SQUID sensor placed at the center of the sensor mounting plate is weak just above the main myocardial current.

또한, 초전도체 차폐부의 가장자리 둘레에 배치된 MCG 신호는 마이스너 효과(Meissner effect)에 의하여 생성된 기생 자기장(stray magnetic field)에 기인하여 왜곡된 신호를 보인다. 우리는 초전도체 차폐 및 SQUID 시스템의 온도 지속 시간(temperature holding time)을 확인하여 위하여 냉동기를 턴오프시킨 후에 MCG 신호를 측정하였다. 우리는 상기 냉동기를 턴오프시킨 후 10분 동안 깨끗한 MCG 신호를 얻을 수 있었다.Also, the MCG signal disposed around the edges of the superconductor shield shows a distorted signal due to the stray magnetic field created by the Meissner effect. We measured the MCG signal after turning off the chiller to check the superconductor shielding and the temperature holding time of the SQUID system. We were able to obtain a clean MCG signal for 10 minutes after turning off the refrigerator.

우리는 폐-사이클 냉각기 냉각 SQUID 시스템(closed-cycle cryocooled SQUID system)에서 초저도 차폐와 강자성체 차폐는 효율적으로 동작하는 것을 보였다. 상기 냉동기가 방출하는 열잡음과 주기적인 자기 잡음은 두 개의 차폐부를 사용하여 생체자기신호(biomagnetic signals)를 측정할 수 있도록 감소되었다.We have shown that ultra-low shielding and ferromagnetic shielding operate efficiently in a closed-cycle cryocooled SQUID system. The thermal noise and the periodic magnetic noise emitted by the refrigerator were reduced by using two shields to measure biomagnetic signals.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 실시할 수 있는 다양한 형태의 실시예들을 모두 포함한다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, And all of the various forms of embodiments that can be practiced without departing from the technical spirit.

110: 냉각기
120: 콜드 헤드 챔버
130: 제1 엘보우 블록
140: 직선 블록
150: 제2 엘보우 블록
160: 센서 챔버110: cooler
120: Cold head chamber
130: first elbow block
140: Linear block
150: 2nd elbow block
160: sensor chamber

Claims

A cryocooler including a cold head;
A cold head chamber in which the cold head is disposed;
A sensor chamber for receiving a superconducting quantum interference device (SQUID) sensor that is directly cooled to a low temperature by the cryogenic cooler; And
And a superconductor shielding part that is directly cooled to a low temperature by the cryogenic cooler and disposed in the sensor chamber and disposed around the SQUID sensor to shield magnetic noise inside the sensor chamber. Superconducting quantum interference device system.

The method according to claim 1,
Wherein the superconductor shield is helmet-
A SQUID sensor mounting helmet disposed on the inner side of the superconductor shield and on which the SQUID sensor is mounted;
A first thermal cap cooled to 40 K and arranged to surround the SQUID sensor and formed of helmet-shaped copper mesh; And
Further comprising a second thermal cap cooled to 4 K and formed of helmet-shaped copper mesh disposed between said first thermal cap and said SQUID sensor mounting helmet. &Lt; Desc / Clms Page number 13 >

The method according to claim 1,
The superconductor shield comprises:
A hemispherical superconducting helmet body portion;
An outer breeze extending outwardly from a lower surface of the superconducting helmet body; And
And an inner brim extending inwardly from a lower surface of the superconducting helmet body. &Lt; Desc / Clms Page number 13 >

The method according to claim 1,
Wherein the cold head chamber receiving the cold head is separated from the sensor chamber housing the SQUID sensor. &Lt; RTI ID = 0.0 > 15. < / RTI >

The method according to claim 1,
Further comprising a cold head magnetic shield of a permalloy material disposed to surround the cold head.

The method according to claim 1,
A connection block connecting the sensor chamber and the cold head chamber; And
Further comprising a thermal rod connecting the cold head and a thermal anchor disposed in the sensor chamber and cools the SQUID sensor,
Wherein the thermal load is disposed within the coupling block. &Lt; Desc / Clms Page number 15 >

The method according to claim 1,
Further comprising a rotational motion driving unit for providing a position change of the sensor chamber for measuring a brain magnetic signal according to a posture of the subject.

The method according to claim 1,
Sensor cooled plate cooled at low temperature;
A SQUID sensor mounting plate on which the SQUID sensor is mounted, And
And a thermal cap disposed to surround the SQUID sensor mounting plate,
Wherein the superconductor shield is plate-shaped and disposed between the SQUID sensor mounting plate and the sensor cooling plate,
Wherein the lower surface of the thermal cap is formed in a mesh shape. &Lt; RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI >

The method according to claim 1,
Wherein the pick-up coil of the SQUID sensor is a magnetometer.

The method according to claim 1,
Wherein the cold head chamber is disposed outside a magnetic shield chamber that shields an external magnetic field,
Wherein the sensor chamber is disposed within the magnetic shield chamber. &Lt; RTI ID = 0.0 > [10] < / RTI >

A method of measuring a cooler-cooled SQUIQ biomagnetic signal using a cryocooler including a cold head and a SQUID sensor directly cooled by the cryocooler,
Wherein the cryogenic refrigerator is disposed around the SQUID sensor and the SQUID sensor to directly cool the superconductor shield formed by the superconductor shielding the magnetic noise.

12. The method of claim 11,
Wherein the cryogenic freezer is disposed outside the magnetic shield room,
Wherein the sensor chamber accommodating the SQUID sensor is disposed inside the magnetic shield chamber.

12. The method of claim 11,
Wherein the step of magnetically shielding the cold head around the cold head using a ferromagnetic material to shield the periodic magnetic noise of the cryogenic freezer.

12. The method of claim 11,
Wherein the thermal rod connecting the cold head and the SQUID sensor thermally comprises a rod or pipe. &Lt; Desc / Clms Page number 20 >

Disposing a cryogenic freezer including a cold head outside the magnetic shield room and a sensor chamber accommodating the SQUID sensor inside the magnetic shield room;
Directly cooling the superconductor shielding portion disposed around the SQUID sensor and the SQUID sensor using the cryogenic freezer to shield the magnetic noise; And
Wherein the step of magnetically shielding the cold head around the cold head using a ferromagnetic material to shield the periodic magnetic noise of the cryogenic freezer.