JP2662639B2 - 磁力計 - Google Patents

磁力計

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JP2662639B2
JP2662639B2 JP5040464A JP4046493A JP2662639B2 JP 2662639 B2 JP2662639 B2 JP 2662639B2 JP 5040464 A JP5040464 A JP 5040464A JP 4046493 A JP4046493 A JP 4046493A JP 2662639 B2 JP2662639 B2 JP 2662639B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は磁界を検出するための装
置に関し、特に、高温超電導体を用いるコンパクトで高
感度の磁力計に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】本明細
書に用いる用語「磁力計」は、磁界の変化を検出するた
めの装置である。比較的低い周波数につき現在利用可能
なもののうちで最も感度の高い磁力計は、磁界の変化に
応答して電気信号に変化を生じさせるピックアップコイ
ルを含む。ピックアップコイルは典型的には、約１０Ｋ
以下の温度で超電導状態になる材料、例えばニオブで作
られている。電気信号は、超電導量子干渉デバイス（そ
の英語表記の頭文字をとって“ＳＱＵＩＤ”として知ら
れている。なお、本明細書では「スクイド」という。）
によって検出され、このスクイドは典型例ではこれ又、
ニオブで作られ、僅かな磁界の変化によって生じる微弱
な電気信号を検出できる。最近、高臨界温度（高Ｈｃ）
酸化物セラミックス系超電導体でできたスクイドが製作
され、これを試験すると使用可能であることが分かっ
た。
【０００３】生体磁気測定分野（即ち、人体の発生する
磁界についての測定と研究の分野）は、磁力計の用途と
して最も重要なものの一つである。生体磁気測定装置
は、体内の磁界発生源となる器官、例えば脳または心臓
によって生じる極めて微弱な磁界を測定するよう人体に
外部から装着される磁力計を用いる。典型的な生体磁気
測定装置は、例えば前述のような高感度超電導型磁力計
を利用しており、この磁力計は超電導臨界温度以下に維
持されるようジュワー壜内に収納される。
【０００４】現在入手し得る生体磁気測定装置では、ジ
ュワー壜は円筒形であって、長さ約１．２２メートル
（４フィート）、直径４５．７２センチメートル（１８
インチ）、重さ約３６．２４キログラム（８０ポンド）
である。ピックアップコイルは、スクイド検出器を収容
している主容器の底部から延びる小さな付属器、即ちジ
ュワーテイル（ｄｅｗａｒ ｔａｉｌ）内に配置され
る。ジュワー壜は本質的には、液体ヘリウムで満たさ
れ、或いは機械式冷却器によって液体へリウムの温度ま
で冷却される十分な断熱性の真空壜である。現在利用で
きる生体磁気測定装置では、これらを被験体の近くに吊
り下げるのに大型のガントリー機構を用いなければなら
ない。また、それを用いた場合でも、被験体の近傍にお
ける生体磁気測定装置の配置場所に制約がある。現在利
用できる生体磁気測定装置で得られる結果は、もしピッ
クアップコイルを人体に一層近く配置できれば、また多
数のピックアップコイルを変更自在の種々の形状のアレ
イに構成できれば、改善の見込みがある。
【０００５】生体磁気測定分野及び他の応用分野で使用
でき、既存の磁力計よりも小型且つ軽量であり、しかも
非常に高感度の改良型磁力計に対する要望がある。かか
る磁力計はアレイ構成で容易に使用でき、製造コスト及
び使用コストが安いものであることが望ましい。本発明
はこの要望を満たし、さらにこれと関連した利点をもた
らす。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は超電導ピックア
ップコイル及びスクイド検出器を利用する磁力計モジュ
ールを提供するが、この磁力計モジュールは非常にコン
パクトなので一実施例では掌に容易に収まる。したがっ
て、磁力計は高感度であり、しかも、サイズ及び重さに
鑑みて従来型超電導磁力計では不可能な用途に供するこ
とができる。本発明のモジュール形磁力計を多数個一緒
に用い、システムの感度を一層高くするアレイ構成で使
用することができる。本発明の磁力計は又、製造コスト
及び使用コストが従来型磁力計よりも潜在的にはるかに
低く、商業用途について一層広範な利用の機会を提供す
る。
【０００７】本発明によれば、磁力計は、磁界ピックア
ップコイルと、磁界ピックアップコイルから電気信号を
受信し、これに応答して電気出力を発生させる磁界検出
器とを有する。好ましくは高温超電導体で作られている
ピックアップコイルと検出器は、真空断熱構造を有して
いない断熱形エンクロージャ内に納められる。エンクロ
ージャの材質は好ましくは、発泡ポリマー材料、例えば
スタイロフォーム(styrofoam）である。ピックアップコ
イル及び検出器をそれらの超電導遷移温度以下の温度に
冷却するために冷却剤がエンクロージャの内部に供給さ
れる。かかるモジュール形磁力計を多数個連結してアレ
イを形成することができる。
【０００８】ピックアップコイル及び検出器は、臨界温
度が約７７Ｋ以上の超電導材料で作られる。材料の臨界
温度（Ｔｃ）は、磁界又は電流が印加されていない場合
に材料が超電導状態になる上限の温度である。磁界又は
電流を印加すると、材料が超電導性を示す温度が下が
る。磁力計用途の磁界及び関連の電流は、超電導遷移温
度に影響を及ぼす可能性のある値と比べて非常に小さい
ので、本発明で用いる超電導材料をこれらの臨界温度の
見地から定めても問題がない。本発明の磁力計のピック
アップコイル及び検出器に用いる超電導材料のＴｃ値は
約７７Ｋ以上なので、これらを液体窒素、低温窒素ガ
ス、その他幾つかの比較的安価で作用効果が長期間持続
する冷却剤で、或いは、例えば気体膨脹型式の一つであ
るクライオクーラ（cryocooler）で冷却することができ
る。７７Ｋ以上の温度で動作するよう設計された後者の
型式のクライオクーラは、これよりも低温で動作する形
式のものよりも信頼性が高く且つ安価である。
【０００９】本発明の主要な特徴は、Ｔｃ値が約７７Ｋ
以上の電気的に活性な構成要素を用いているので真空壜
型ジュワー容器を不要にできるということである。その
代わりに、超電導ピックアップコイル及び超電導検出器
を、或る材料、例えば断熱性フォーム及び／または層状
マイラーで作られた非真空断熱容器内に納めるのが良
い。エンクロージャ内を冷却剤が連続的に流れるので、
断熱形エンクロージャを比較的薄く且つコンパクトに作
ることができる。
【００１０】好ましい実施例では、ピックアップコイル
及びスクイド検出器は入手可能な高温酸化物セラミック
ス系超電導体（しかしながら、これに限定されない）で
作られ、一辺が約１〜２インチの正方形の単一の基板上
に支持され、この基板の熱質量は非常に小さい。基板は
フォームの中空ブロック内に配置され、このフォーム・
ブロックの壁の厚さは僅か約０．３２センチメートル
（１／８インチ）である。測定されるべき物体に対する
極低温ガスの漏洩を防止するためにフォーム・ブロック
を不透過性の層で被覆するのが良い。ゆっくりと流れる
極低温窒素またはアルゴンガスはフォーム・ブロックの
内部、それゆえにピックアップコイル及びスクイドを冷
却する。外部の周囲温度スクイド電子回路に通じる導線
が基板から延び、フォーム・ブロックを貫通して延びて
いる。一例を挙げると、本発明の磁力計は、縦横それぞ
れ２．５４センチメートル（１インチ）、厚さ１．２７
センチメートル（１／２インチ）という小さな全体寸法
であって重さが数オンスに過ぎないものに形成でき、も
しピックアップコイルをもっと小型にすれば一層小さく
製作できる。フォーム・ブロックは、磁力計が動作中で
も手に持つことができ、しかも、磁界放出表面からのピ
ックアップコイルの離隔距離が約０．３２センチメート
ル（１／８）インチ以下になるよう配置できる。
【００１１】多数個の本発明のコンパクトな磁力計（モ
ジュール形態）を同種の他のモジュール磁力計（及び同
一形式又は異なる形式のピックアップコイル）と一緒に
用いると、磁力計アレイを容易に形成できる。アレイは
不規則な形状に対応できるよう形状面において融通性が
あり、また、剛性構造に保持することができる。かかる
アレイから得られる情報を処理すると、磁界発生源につ
いて、現在利用できる磁力計または単一の磁力計で得ら
れる理解よりも一層深い理解が得られる。
【００１２】本発明の磁力計及びアレイを種々の磁界検
出器機能及び装置で利用できる。用途としては、特に脳
及び心臓の生体磁気測定分野及び無生物の物体、例えば
製品の傷又は欠陥の有無についての検査分野、地球の磁
力線を変える物体の測定及び地球それ自体の測定分野が
挙げられる。
【００１３】本発明は、磁力計、例えば生体磁気測定分
野で用いられる磁力計において重要な画期的進歩をもた
らす。また、本発明は、他の分野、例えば材料内の磁気
欠陥の検出分野で利用できる。本発明の他の特徴及び利
点は、本発明の原理を例示的に示す添付の図面を参照し
て本発明の実施例についての以下の詳細な説明を読むと
明らかになろう。
【００１４】
【実施例】本発明の磁力計２０が図１に示されている。
磁力計は、超電導臨界温度（Ｔｃ）が約７７Ｋ以上の材
料で作られた磁界ピックアップコイル２２を有する。超
電導臨界温度が約７７Ｋ以上であればどの材料でも使用
可能である。ピックアップコイル２２は、一又は二以上
のループを持つ単一のコイルであっても良く、又は平行
平面内に多数のループを有する磁界勾配計であっても良
く、或いは使用可能ならばその他任意の構成のもので良
い。（幾つかの構成例を図４〜図６を参照して一層詳細
に説明する。）３次元の磁界の種々の成分を受けるよう
配向された単一のピックアップコイル２２または多数の
ピックアップコイルを設けるのが良い。ピックアップコ
イル２２は電線で形成しても良いが、より有利には図示
のようにパターン付け／エッチングが施された基板２４
上の薄膜ループとして調製される。
【００１５】磁力計２０は又、ピックアップコイル２２
から電気信号を受信し、受信信号に応答して導線２８上
に電気出力信号を出す磁界検出器２６を含む。磁界検出
器２６は、超電導臨界温度が約７７Ｋ以上の材料で作ら
れている。超電導臨界温度が約７７Ｋ以上の材料であれ
ばどの材料でも使用可能である。磁界検出器２６は好ま
しくは、スクイド（超電導量子干渉装置）を含み、この
スクイドは、一又は二つのジョセフソン接合素子を有し
ていて、回路内における電流の非常に僅かな変化分を検
出できる周知形式の検出器である。もし多数のピックア
ップコイルが設けられる場合、各ピックアップコイルに
つきそれぞれ磁界検出器が設けられる。磁界検出器２６
は別個の支持体で支持しても良いが、好ましくはピック
アップコイル２２と同一の基板２４上に支持される。検
出器２６は好ましくは薄膜形成技術によって製造され
る。単一基板上の薄膜ピックアップコイル及び検出器の
製造方法を後で説明する。
【００１６】磁界検出器２６からの出力信号は導線２８
で室温スクイド電子装置３０に送られる。スクイド及び
関連の電子装置３０を用いることは、当該技術分野では
周知であり、例えば米国特許第３，９８０，０７６号、
第４，０７９，７３０号、第４，３８６，３６１号及び
第４，４０３，１８９号に記載されている。なお、これ
ら米国特許の開示内容を本明細書の一部を形成するもの
として引用する。
【００１７】ピックアップコイル２２及び磁界検出器２
６（好ましくは、両方とも単一の基板２４上に支持され
る）は断熱形エンクロージャ３２の内部に配置される。
断熱形エンクロージャ３２は好ましくは、断熱性フォー
ム、例えばスタイロフォーム、ポリマー・ハニカムまた
は熱伝達係数が小さい任意他の材料から成る中空ブロッ
クである。エンクロージャ３２を不透過性被膜、例えば
米国ミシガン州ベイシティに所在のゴンジオン・インコ
ーポレイテッド（Ｇｏｎｇｅｏｎ Ｉｎｃ．）から入手
できるウエスト・システムズ・モデル１０５／２０５二
液型エポキシで被覆して測定中の被験者と冷却剤を相互
に接触させないようにするのが良い。フォームの厚さ
は、磁力計２０の動作中、利用可能な冷却剤と関連して
ピックアップコイル２２及び磁界検出器２６を超電導状
態に維持するに十分であるよう選択される。また、フォ
ームは、研究中または測定中の被験者の表面３６が冷え
過ぎないよう少なくともエンクロージャ３２の底部３４
で十分厚くする必要がある。経験によれば、もしエンク
ロージャ３２の内部を液体窒素の温度、即ち７７Ｋまで
冷却するのであれば、断熱性フォームの厚さは少なくと
も約０．３２センチメートル（１／８インチ）であるべ
きである。断熱性フォームは好ましくは、エンクロージ
ャ３２の底部３４の領域で必要以上には厚くしないよう
にするのが好ましい。というのは、厚さを増すと、ピッ
クアップコイル２２が表面３６から必要以上に離れるか
らである。磁界は離隔距離の増大につれて急激に弱まる
ので、ピックアップコイル２２と表面３６との離隔距離
をできるだけ短くすることが望ましい。好ましくは、エ
ンクロージャ３２を割り型底部／頂部形態で作り、基板
２４を底部に納め、接着剤又はクランプを用いて頂部を
底部上に密着できるようにする。エンクロージャのサイ
ズはピックアップコイル２２の所要サイズによって定ま
り、一辺が１インチ以下、厚さが１．２７センチメート
ル（１／２インチ）以下であるのが良い。磁力計の感度
を高くするために大きなピックアップコイル２２が必要
な場合にはサイズを大きくする。
【００１８】エンクロージャ３２の内部は冷却剤供給ラ
イン３８を通って導入された冷却剤の流れによって冷却
され、使用済の冷却剤はベントライン４０を通って排出
される。ライン３８，４０は、エンクロージャ３２の壁
に小さな取付け具を押し込み、次に外部の断熱ラインを
取り付けることによって容易に形成できる。冷却剤は好
ましくは極低温ガス、例えば液体窒素の沸点に近い温度
のガス状窒素または液体窒素それ自体である。ピックア
ップコイル２２及び検出器２６の構成に用いられる材料
にとって適当であれば他の冷却剤を使用することができ
る。液体窒素または極低温ガス状窒素が好ましい。とい
うのは、液体窒素は、安価であって容易に入手でき、非
爆発性であって気化熱が比較的大量であり、また空気の
主要成分であるからである。したがって、大気に流入す
るスピル即ち蒸発ガスについての懸念がない。
【００１９】磁力計２０を冷却するもう一つの例を図１
０に示す。ピックアップコイル２２、基板２４、磁界検
出器２６、エンクロージャ３２及び関連の構成部品の構
成は図１に示すものと同一である。エンクロージャ３２
の内部を液化ガスまたは極低温ガスで冷却する代わりに
熱伝導路８０、例えば絶縁編組銅線がエンクロージャ３
２の内部から断熱形熱リザーバ８２まで延びている。熱
伝導路８０は望ましくは、基板２４に直に接触してピッ
クアップコイル２２及び磁界検出器２６からの熱流路を
構成している。熱リザーバ８２は好ましくは、液化ガス
または極低温ガスとの接触により、或いは図１０に示す
ような閉サイクル機械式冷却器８４によってエンクロー
ジャ３２の内部に必要な温度以下の温度に冷却される銅
製のブロックである。かかる閉サイクル機械式冷却器は
当該技術分野で周知であって市販されている。機械式冷
却器８４を同等に用いてエンクロージャ３２の内部を直
接冷却することができるが、単一の熱リザーバから多数
の磁力計モジュールに延びる多数の熱伝導路を構成する
ことが容易なので図１０の方式が好ましい。
【００２０】エンクロージャ３２の構造中に特段のもの
が含まれていないことに意味がある。すなわち、これは
エンクロージャ３２内には或いはその一部として真空容
器構造が設けられていないということである。真空容器
構造は、ピックアップコイル又は検出器の何れかが臨界
温度が７７Ｋよりもはるかに低い低Ｔｃ超電導材料で作
られている場合、極低温エンクロージャまたはジュワー
壜内に設けられる。典型的な従来例では、ピックアップ
コイル及び検出器は少なくとも一部がニオブで形成され
ている。ニオブの超電導Ｔｃは約１０Ｋである。したが
ってこれらは温度が４．２Ｋの液体窒素で冷却される。
【００２１】従来、かかる低温を維持するため真空断熱
形ジュワー壜が用いられている。真空及びかかる低温の
維持のためには、重くて構造の複雑な断熱構造が必要で
あり、大きなサイズの従来型ジュワー壜及び超電導型磁
力計が必要になる。ジュワー壜は構造上、ジュワー壜及
びその中の液体ガスの重量を支持すると共に真空空間の
壁前後の圧力差に耐えるのに十分厚く且つ強固でなけれ
ばならない。したがって、構造体が厚いと、ピックアッ
プコイルは必然的に測定中の被験者から或る距離離隔す
る。従来設計の超電導磁力計において真空断熱構造が必
要であることは、とりもなおさず、磁力計が全体として
大型で且つ嵩張り、しかも重いということである。した
がって、このような磁力計は本発明の磁力計よりも高価
であり、しかも取扱いが難しく、また、ピックアップコ
イルは本発明の場合よりも被験体から一層遠くに配置さ
れる。従来型ジュワー壜の幾つかの構成例が米国特許第
４，８７２，３２１号及び第４，７７３，９５２号に記
載されており、かかる米国特許の開示内容を本明細書の
一部を形成するものとして引用する。
【００２２】通常、磁力計２０の位置を非常に正確に判
定できることが望ましい。かかる位置は手作業でまたは
視覚的に判定できるが、米国特許第４，７９３，３５５
号に開示されているような電磁式位置測定装置で測定す
ることが一層好ましい。なお、かかる米国特許の開示内
容を本明細書の一部を形成するものとして引用する。図
１の磁力計２０では、電磁式位置測定装置の受信ユニッ
ト４２をエンクロージャ３２の外部に取り付ける。位置
測定は、米国特許第４，７９３，３５５号に開示されて
いる方法に従って行う。
【００２３】磁力計２０を単独で用いてもよく、或い
は、他の類似の磁力計と組み合わせて図２に示すアレイ
５０を形成しても良い。アレイ５０の幾つかの磁力計３
０をコネクタ５２によって従来通りに結合するのがよ
い。コネクタ５２はストラップまたは他の幾つかの可撓
性材料であるのが良く、したがってアレイ５０はセグメ
ント状であって可撓性がある。コネクタ５２は、アレイ
５０が剛性のアレイとなるよう硬質プラスチックまたは
他の材料であっても良い。図２は、冷却剤が磁力計２０
を連続的に通って流れるよう構成された冷却剤供給ライ
ン３８，４０を示している。変形例として、冷却剤ライ
ンを冷却剤が並列的に磁力計を通って流れるような構成
にしても良い。また、熱伝導路による冷却方式、例えば
図１０の方式を用いても良い。
【００２４】本発明のもう一つの実施例が図３の磁力計
６０として示されている。この実施例では、エンクロー
ジャ３２及び関連の構造は、図１のエンクロージャと構
成が類似しており、図１と同じ参照番号が図３において
用いられている。主な違いは、それぞれが基板２４上に
取り付けられた少なくとも２つ、好ましくはそれ以上の
組を成すピックアップコイル２２及び磁界検出器２６が
エンクロージャ３２の内部に取り付けられていることで
ある。
【００２５】ピックアップコイル及びスクイドの設計及
び製作は超電導応用分野において周知である。基板２４
上のピックアップコイル２２及び磁界検出器２６の一つ
の好ましい実施例（この場合、ピックアップコイル２２
は２回巻きのプレーナー形コイルである）が図４に一層
詳細に示されている。ピックアップコイル２２及び磁界
検出器２６は好ましくは、ＬａＡｌＯ３、イットリウム
で安定化されたＺｒＯ３又はＳｒＴｉＯ３の基板上に蒸
着された高Ｔｃ超電導体ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｘ（ｘ
は、この化合物が超電導になるよう選択され、典型的に
は約０．１５である）で作られる。他の適当な超電導体
及び基板を利用できる。冷却に関する要件が緩和された
高Ｔｃ超電導体が新たに発見されると、エンクロージャ
の壁を一層薄くすることができ、所望に応じて他の冷却
剤を用いることが可能になるはずである。
【００２６】この超電導材料で作られた動作可能な検出
器が製造され、当該技術分野で公知であるが、これにつ
いては例えば以下の出版物、即ち、エム・エス・ディイ
オリオ(M.S. DiIorio)氏等著 Practical high Tc Jose
phson junctions and dc SQUIDs operating above 85
K", Appl. Phys. Lett., Vol.58(22) の２５５２〜２５
５４頁（１９９１年６月）、ジェイ・ガオ（J. Gao）氏
等著“Controlled preparation of all high-Tc SNS-ty
pe edge junctions and DC SQUIDs", Physica C,Vol. 1
71 の１２６〜１３０頁（１９９０年）、アール・グロ
ス（R. Gross）氏等著 Low noise YBa 2 Cu3 O ７−ｘ
grain boundary junction dc SQUIDs", Appl. Phys. L
ett., vol. 57(7)の７２７〜７２９頁（１９９０年８
月）、及びケー・ピー・デリー（K. P. Daly）氏等著
Substrate step-edge YBa 2 Cu3 O 7rf SQUIDs", Appl.
Phys. Lett., vol. 58(5) の５４３〜５４５頁（１９
９１年２月）を参照されたい。
【００２７】ディイオリオ氏等の方法では、例えば、ス
クイドを得るためにはＬａＡｌＯ３結晶基板内に傾斜段
部をエッチングする。厚さ５０〜１５０ナノメートルの
適当な超電導体、例えばＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｘ超電導
体の層を軸外れマグネトロンスパッタリング法により基
板上に蒸着する。厚さ約６００ナノメートルまでの通常
の金属、例えば銀の層を超電導体層上に被着する。この
構造を標準の写真印刷技術によってパターン付けしてス
クイドを形成する。さらに、それと同時に超電導体をパ
ターン付けしてピックアップコイルの所望の形態、例え
ば図４のピックアップコイル２２中に導電路を形成す
る。検出器２６の弱いリンク接合部を基板中の段部のと
ころに形成する。
【００２８】ピックアップコイル２２を任意所要の形態
に構成することができる。図４はプレーナー形磁力計用
ピックアップコイルを示している。図５及び図６（図中
の構成要素は図４と同一の符号で示されている）は他の
２つの構成例を示している。図５のピックアップコイル
２２はプレーナー形磁界勾配計用ピックアップコイルで
ある。図６のピックアップコイル２２は３次元磁界勾配
計用ピックアップコイルである。いずれの場合において
も、ピックアップコイル２２及び磁界検出器２６は基板
２４上に取り付けられている。磁界勾配計の別の形態と
して、図４のプレーナー形磁界勾配計を２つ互いに重ね
て構成することができる。本発明により、エンクロージ
ャ３２内に収納される全ての動作可能なピックアップコ
イルを使用できる（本明細書では、これらピックアップ
コイルを集合名詞的に「ピックアップコイル」と称して
いる）。かくして、本明細書で用いられている「磁力
計」にはプレーナー形磁力計及び磁界勾配計が含まれ
る。
【００２９】本発明を種々の用途、例えば生体磁気測定
分野に利用できる。図７は、脳の発生する磁界の測定の
ため、被験者の頭部７０上に置かれたアレイ５０を示し
ている。図８は、心臓の発生する磁界の測定のため、被
験者の胸７２の上に置かれたアレイ５０を示している。
【００３０】別の用途としては、地球、機械又は不活性
な物体の発生する磁界の測定分野が挙げられる。図９
は、本発明の多くの非生体磁気測定分野の一例である非
破壊検査装置を示している。上述の形式の単一の磁力計
を、或いは、図示のように磁力計２０のアレイ５０を、
磁界パターンを変化させる内部の傷又は不連続部の有無
につき検査されるべき一片の材料に隣接して配置する。
このような検査は従来型の磁力計を用いても実施できる
が、本発明の磁力計及びそのアレイは、サイズ及び材料
片７４からピックアップコイルまでの距離を減じる上で
重要な技術進歩となっている。さらに、本発明により磁
界測定技術全体の実用性が一層増す。というのは、超電
導素子を収容する脆弱で嵩張り且つ重い真空断熱システ
ムが用いられていないからである。
【００３１】本発明により超電導磁力計の分野において
飛躍的な技術進歩がもたらされる。小型で軽量のポータ
ブル式超電導磁力計モジュールを高Ｔｃ超電導材料で作
り、真空断熱形エンクロージャを使用しなくても超電導
状態に維持できるようにする。本発明の特定の実施例を
例示の目的で詳細に説明したが、当業者であれば、本発
明の精神及び範囲から逸脱することなく種々の変形態様
を想到できるので、本発明は請求項に記載の事項に基づ
く以外に限定されることはない。
【図面の簡単な説明】
【図１】単一のピックアップコイル及びスクイド検出器
を利用する磁力計の断面側面図である。
【図２】図１の磁力計を数個、アレイ状に構成して示す
立面図である。
【図３】単一のエンクロージャ内に納められた二対以上
のピックアップコイル及びスクイド検出器を利用する磁
力計の断面側面図である。
【図４】基板上に取り付けられたプレーナー形磁力計の
ピックアップコイル及びスクイドの一構成の斜視図であ
る。
【図５】基板上の磁界勾配計及びスクイドの斜視図であ
る。
【図６】プレーナー形磁界勾配計を平行平面に配置して
構成した磁界勾配計及びスクイドの斜視図である。
【図７】脳の発生する磁界信号を検出するのに用いられ
る磁力計アレイの立面図である。
【図８】心臓の発生する磁界信号を検出するのに用いら
れる磁力計アレイの立面図である。
【図９】無生物、例えば材料片の測定に用いられる磁力
計アレイの斜視図である。
【図１０】外部機械式冷却器を利用する磁力計の略図で
ある。
【符号の説明】
２０，６０ 磁力計 ２２ 磁界ピックアップコイル ２４ 基板 ２６ 磁界検出器 ２８ 導線 ３０ 室温スクイド電子装置 ３２ 断熱形エンクロージャ ３８ 冷却剤供給ライン ４０ ベントライン ５０ 磁力計アレイ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 リチャード ティー ジョンソン アメリカ合衆国 カリフォルニア州 サ ン ディエゴ デロン アベニュー 13191 (72)発明者 ディー スコット ブキャナン アメリカ合衆国 カリフォルニア州 エ スコンディド オーク ビュー ウェイ 1189 (56)参考文献 特開 平４−37071（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−187267（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−310484（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−133474（ＪＰ，Ａ) 米国特許5061680（ＵＳ，Ａ)

Claims (17)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 超電導臨界温度が約７７Ｋ以上の材料で
    作られている磁界ピックアップコイルと、 超電導臨界温度が約７７Ｋ以上の材料で作られており、
    磁界ピックアップコイルから電気信号を受信し、これに
    応答して電気出力を発生する磁界検出器と、 磁界ピックアップコイルと磁界検出器の両方を収納する
    が、真空断熱構造を持たない、薄くほぼ平らな断熱形エ
    ンクロージャと、 断熱形エンクロージャの内部を冷却して、磁界ピックア
    ップコイルと磁界検出器をそれらが超電導状態になる温
    度に維持する手段とより成ることを特徴とする磁力計。
  2. 【請求項２】 磁界検出器は超電導量子干渉デバイスを
    含むことを特徴とする請求項１の磁力計。
  3. 【請求項３】 断熱形エンクロージャは少なくとも一部
    が発泡ポリマーで作られていることを特徴とする請求項
    １の磁力計。
  4. 【請求項４】 前記冷却手段は、断熱形エンクロージャ
    の外部に位置した機械式冷却器を含むことを特徴とする
    請求項１の磁力計。
  5. 【請求項５】 断熱形エンクロージャの位置を判定する
    ための手段を更に有し、該位置判定手段は断熱形エンク
    ロージャに取り付けられていることを特徴とする請求項
    １の磁力計。
  6. 【請求項６】 断熱形エンクロージャは平らな底部を有
    し、磁界ピックアップコイルの平面は平らな底部と平行
    であることを特徴とする請求項１の磁力計。
  7. 【請求項７】 磁界ピックアップコイル及び磁界検出器
    は単一の基板上に支持されていることを特徴とする請求
    項１の磁力計。
  8. 【請求項８】 断熱形エンクロージャの内部は、単一の
    基板を収容するのに必要な程度以上には広くないことを
    特徴とする請求項７の磁力計。
  9. 【請求項９】 磁界ピックアップコイルはプレーナー形
    の磁力計であることを特徴とする請求項１の磁力計。
  10. 【請求項１０】 磁界ピックアップコイルは磁界勾配計
    であることを特徴とする請求項１の磁力計。
  11. 【請求項１１】 断熱形エンクロージャの底部の厚さは
    約０．３２センチメートルであることを特徴とする請求
    項１の磁力計。
  12. 【請求項１２】 アレイを形成するように配列された少
    なくとも２つの磁力計モジュールから成るコンパクトな
    磁力計であって、各磁力計モジュールは、 超電導臨界温度が約７７Ｋ以上の材料で作られている少
    なくとも１つの磁界ピックアップコイルと、 超電導臨界温度が約７７Ｋ以上の材料で作られており、
    それぞれ磁界ピックアップコイルの一つから電気信号を
    受信し、これに応答して電気出力を発生する少なくとも
    １つの磁界検出器と、 少なくとも１つの磁界ピックアップコイル及びその磁界
    検出器を収納する、真空断熱構造を持たない、薄くほぼ
    平らな断熱形エンクロージャと、 断熱形エンクロージャの内部を冷却して、磁界ピックア
    ップコイルと磁界検出器をそれらが超電導状態になる温
    度に維持する手段と、 アレイの磁力計モジュールを機械的に相互接続する手段
    とより成ることを特徴とする磁力計。
  13. 【請求項１３】 断熱形エンクロージャに取り付けられ
    ていて、断熱形エンクロージャの位置を判定する手段を
    更に有することを特徴とする請求項１２の磁力計。
  14. 【請求項１４】 各モジュールの断熱形エンクロージャ
    は少なくとも一部が発泡ポリマーで作られていることを
    特徴とする請求項１２の磁力計。
  15. 【請求項１５】 各断熱形エンクロージャは平らな底部
    を有し、磁界ピックアップコイルが断熱形エンクロージ
    ャの平らな底部に隣接しそれと平行である基板の上に支
    持されていることを特徴とする請求項１２の磁力計。
  16. 【請求項１６】 機械的相互接続手段は可撓性材料のコ
    ネクタを含むことを特徴とする請求項１２の磁力計。
  17. 【請求項１７】 機械的相互接続手段は剛性材料のコネ
    クタを含むことを特徴とする請求項１２の磁力計。
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