JPH11194159A - Magnetic sensor - Google Patents
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- JPH11194159A JPH11194159A JP10258350A JP25835098A JPH11194159A JP H11194159 A JPH11194159 A JP H11194159A JP 10258350 A JP10258350 A JP 10258350A JP 25835098 A JP25835098 A JP 25835098A JP H11194159 A JPH11194159 A JP H11194159A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、磁気センサに関する。
より詳細には、本発明は、酸化物超電導体で形成された
ＳＱＵＩＤを含む磁気センサの有効磁束捕獲面積の改善
に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnetic sensor.
More particularly, the present invention relates to improving the effective magnetic flux capture area of a magnetic sensor including a SQUID formed of an oxide superconductor.
【０００２】[0002]
【従来の技術】ＳＱＵＩＤは、１個または２個のジョセ
フソン接合を含む環状の超電導電流路からなる超高感度
磁気センサである。2. Description of the Related Art SQUID is an ultra-sensitive magnetic sensor comprising an annular superconducting flow path including one or two Josephson junctions.
【０００３】図９は、酸化物超電導薄膜で形成されたＳ
ＱＵＩＤの典型的な形状を示す図である。[0003] FIG. 9 shows a graph of S formed by an oxide superconducting thin film.
It is a figure showing the typical shape of a QUID.
【０００４】同図に示すＳＱＵＩＤ10は、基板上に被着
された酸化物超電導薄膜をパターニングして形成されて
いる。ここで、酸化物超電導薄膜は、ホールパターン12
により環状の超電導電流路をなすワッシャ部13と、ワッ
シャ部13上に形成された１対のジョセフソン接合11と、
ワッシャ部13と外部回路とを結合するための１対の端子
14とから主に構成されており、ホールパターン12の内側
を通過する磁束の変化に応じて出力電圧を変化させる。The SQUID 10 shown in FIG. 1 is formed by patterning an oxide superconducting thin film deposited on a substrate. Here, the oxide superconducting thin film has a hole pattern 12
And a pair of Josephson junctions 11 formed on the washer portion 13 to form an annular superconducting flow path,
A pair of terminals for connecting the washer 13 to an external circuit
14, and changes the output voltage in accordance with the change in the magnetic flux passing inside the hole pattern 12.
【０００５】このようなＳＱＵＩＤを磁気センサとして
使用する際に磁場分解能をより向上させるためには、Ｓ
ＱＵＩＤが有効に磁束を捕獲する面積（Ａeff ）を大き
くする必要がある。このために、例えば、「App. Phys.
Lett. 59 123(1991)」に記載されているように超電導
磁束トランスを併用したり、「Jan. J. Appl. Phys.32
662(1993)」に記載されているように超電導材料で形成
された磁束捕獲板を使用したりすることが提案され、ま
た実施されている。In order to further improve the magnetic field resolution when using such a SQUID as a magnetic sensor, it is necessary to use a SQUID.
It is necessary to increase the area (A eff ) where the QUID effectively captures magnetic flux. For this purpose, for example, "App.Phys.
Lett. 59 123 (1991) "or in combination with superconducting flux transformer, as described in," Jan. J. Appl. Phys. 32
662 (1993) ", the use of a magnetic flux trapping plate formed of a superconducting material has been proposed and practiced.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】上記のような磁気セン
サで用いる磁束トランスを酸化物超電導薄膜で製造しよ
うとすると、特に巻き数の多いピックアップコイルを形
成するために工数が増えるので生産性に劣る。また、超
電導材料で作製された磁束トランスは、使用時には超電
導臨界温度以下まで冷却して使用しなければならない。If the magnetic flux transformer used in the magnetic sensor as described above is to be manufactured from an oxide superconducting thin film, productivity is inferior because the number of steps is increased particularly to form a pickup coil having a large number of turns. . Further, the magnetic flux transformer made of a superconducting material must be cooled to a superconducting critical temperature or lower before use.
【０００７】一方、磁束捕獲板は、大面積の超電導薄膜
が得られ難いという実際上の事情により実現可能な寸法
に限界がある。On the other hand, the magnetic flux trapping plate has a limit to the size that can be realized due to a practical situation that it is difficult to obtain a superconductive thin film having a large area.
【０００８】そこで、本発明は、上記従来技術の問題点
を解決し、より簡素な構造で有効磁束捕獲面積の高い磁
気センサを提供することをその目的としている。Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art and to provide a magnetic sensor having a simpler structure and a high effective magnetic flux capturing area.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明に従うと、ＳＱＵ
ＩＤを備えた磁気センサであって、真空よりも透磁率の
高い材料で形成された磁束案内部材を備え、該磁束案内
部材の内部を通過した磁束が該ＳＱＵＩＤに結合される
ように構成されていることを特徴とする磁気センサが提
供される。According to the present invention, there is provided an SQUI.
A magnetic sensor provided with an ID, comprising a magnetic flux guide member formed of a material having a higher magnetic permeability than vacuum, wherein a magnetic flux passing through the inside of the magnetic flux guide member is coupled to the SQUID. A magnetic sensor is provided.
【００１０】[0010]
【発明の実施の形態】本発明に係る磁気センサは、透磁
率の高い材料により形成した磁束案内部材を備えている
点にその主要な特徴がある。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The magnetic sensor according to the present invention has a main feature in that it has a magnetic flux guide member formed of a material having high magnetic permeability.
【００１１】即ち、本発明に係る磁気センサでは、高透
磁率材料の材料自体の磁気的な特性を利用した磁束案内
部材を用いており、その物理的な形状は極めて単純なの
で製造は容易である。また、この磁束案内部材は超電導
材料ではないのでその寸法に制限はなく、必要に応じて
所望の特性を有する磁束案内部材を得ることができる。That is, in the magnetic sensor according to the present invention, the magnetic flux guide member utilizing the magnetic characteristics of the material of the high magnetic permeability material itself is used. . Since the magnetic flux guiding member is not a superconducting material, its size is not limited, and a magnetic flux guiding member having desired characteristics can be obtained as required.
【００１２】尚、上記本発明に係る磁気センサにける磁
束案内部材は、その形状を円筒形と見做したときに、Ｓ
ＱＵＩＤに接する側の端面の直径の３倍以上の長さを有
することが好ましい。即ち、磁束案内部材は、十分な長
さを有する形状でないと磁束案内効果が少ない。The magnetic flux guide member of the magnetic sensor according to the present invention has a shape of S when the shape is regarded as cylindrical.
It is preferable to have a length that is at least three times the diameter of the end face on the side that contacts the QUID. That is, unless the magnetic flux guiding member has a shape having a sufficient length, the magnetic flux guiding effect is small.
【００１３】また、磁束案内部材として更に好ましい形
状は、ＳＱＵＩＤに接する側の小さい方の端面の直径に
対して、より大きな他方の端面の直径が３倍以上である
ことが好ましい。即ち、このような形状にすることによ
り、同じ有効磁束捕獲明晰を有するＳＱＵＩＤに対して
より効率よく磁束を捕獲することができる。但し、大き
い方の端面の直径が15倍以上になると、端面の拡大によ
る有効磁束捕獲面積の拡大効果が殆どなくなるので、５
倍〜15倍の範囲が好ましい。Further, in a more preferable shape as the magnetic flux guiding member, it is preferable that the diameter of the larger end face is three times or more the diameter of the smaller end face on the side in contact with the SQUID. That is, by adopting such a shape, the magnetic flux can be more efficiently captured by the SQUID having the same effective magnetic flux capture clarity. However, if the diameter of the larger end face is 15 times or more, the effect of enlarging the effective magnetic flux trapping area by enlarging the end face is almost nil.
A range of 1 to 15 times is preferred.
【００１４】尚、磁束案内部材の材料としては、透磁率
が高く入手の容易なパーマロイを好適に使用することが
できるがこれに限定されるわけではない。また、ここで
いう「透磁率の高い材料」とは、少なくとも真空よりも
透磁率の高い材料を意味している。As the material of the magnetic flux guiding member, permalloy having high magnetic permeability and easily available can be suitably used, but is not limited to this. The term “material having a high magnetic permeability” as used herein means a material having a magnetic permeability higher than that of a vacuum.
【００１５】以下、図面を参照して、本発明をより具体
的に説明するが、以下の開示は本発明の一実施例に過ぎ
ず、本発明の技術的範囲を何ら限定するものではない。Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings. However, the following disclosure is merely an embodiment of the present invention and does not limit the technical scope of the present invention.
【００１６】図１は、本発明に係る磁気センサの基本的
な構成を模式的に示す図である。FIG. 1 is a diagram schematically showing a basic configuration of a magnetic sensor according to the present invention.
【００１７】同図に示すように、この磁気センサは、基
板15上に装荷されたＳＱＵＩＤ10と、ＳＱＵＩＤ10上に
装荷された磁束案内部材20とから主に構成されている。
ここで、ＳＱＵＩＤ10は、図９に示した従来のＳＱＵＩ
Ｄと基本的に同じ形状のものである。一方、磁束案内部
材20は、ＳＱＵＩＤ10のワッシャ部と実質的に同軸にな
るように、ホールパターンの上に装荷されている。As shown in FIG. 1, the magnetic sensor mainly includes an SQUID 10 loaded on a substrate 15 and a magnetic flux guide member 20 loaded on the SQUID 10.
Here, the SQUID 10 is the conventional SQUID shown in FIG.
It is of basically the same shape as D. On the other hand, the magnetic flux guide member 20 is loaded on the hole pattern so as to be substantially coaxial with the washer portion of the SQUID 10.
【００１８】図２は、図１に示した磁気センサの動作を
説明するための図である。FIG. 2 is a diagram for explaining the operation of the magnetic sensor shown in FIG.
【００１９】図２(a) に示すように、基板15上に装荷さ
れたＳＱＵＩＤ10のみを使用して磁束を検出しようとし
た場合、ＳＱＵＩＤ10が検出可能な磁束は、ＳＱＵＩＤ
10のワッシャ部の内側を通過する磁束だけである。これ
に対して、本発明に従って磁束案内部材20を備えた磁気
センサは、図２(b) に示すように、透磁率の高い磁束案
内部材20による引込み効果により、磁束案内部材20の水
平断面に応じた範囲の磁束を検出することができるよう
になる。従って、ＳＱＵＩＤ10単体の有効磁束捕獲面積
よりも広い範囲の磁束を検出することが可能になる。As shown in FIG. 2A, when an attempt is made to detect a magnetic flux using only the SQUID 10 loaded on the substrate 15, the magnetic flux detectable by the SQUID 10 is the SQUID.
Only the magnetic flux that passes through the inside of the ten washers. On the other hand, the magnetic sensor provided with the magnetic flux guiding member 20 according to the present invention has a horizontal cross section of the magnetic flux guiding member 20 due to the retraction effect by the magnetic flux guiding member 20 having high magnetic permeability as shown in FIG. It becomes possible to detect the magnetic flux in the corresponding range. Therefore, it is possible to detect a magnetic flux in a wider range than the effective magnetic flux capturing area of the SQUID 10 alone.
【００２０】図３は、本発明に係る磁気センサの他の構
成例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing another configuration example of the magnetic sensor according to the present invention.
【００２１】図３(a) に示すように、この磁気センサ
は、ＳＱＵＩＤ10に結合された検出コイル16を備えてお
り、図３(b) に示すように、磁束案内部材20は検出コイ
ル16の上に装荷されている。As shown in FIG. 3A, the magnetic sensor includes a detection coil 16 coupled to the SQUID 10, and as shown in FIG. Is loaded on top.
【００２２】図４は、本発明に係る磁気センサの更に他
の構成において使用することができる磁束トランスの構
成例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of a magnetic flux transformer that can be used in still another configuration of the magnetic sensor according to the present invention.
【００２３】同図に示すように、磁束トランス30は、基
板33上に被着された酸化物超電導薄膜をパターニングし
て作製したもので、大きな１巻きの検出コイル31と、巻
数の多い入力コイル32とを結合して構成されている。
尚、入力コイル32の各コイルが相互に短絡しないよう
に、入力コイル32の直下には絶縁層34が挿入されてい
る。また、この磁束トランス30の検出コイル31の中央に
は、磁束案内部材20が装着されている。As shown in FIG. 1, the magnetic flux transformer 30 is formed by patterning an oxide superconducting thin film deposited on a substrate 33, and has a large one-turn detection coil 31 and an input coil having a large number of turns. 32.
Note that an insulating layer 34 is inserted immediately below the input coil 32 so that the coils of the input coil 32 do not short-circuit with each other. A magnetic flux guide member 20 is mounted at the center of the detection coil 31 of the magnetic flux transformer 30.
【００２４】図５は、本発明に係る磁気センサで有利に
使用することができる磁束案内部材の他の形状を示す図
である。FIG. 5 is a view showing another shape of the magnetic flux guide member which can be advantageously used in the magnetic sensor according to the present invention.
【００２５】図５(a) に示すように、この磁束案内部材
21は、底面の面積が小さく、頂面の面積が大きく、これ
らの端面をテーパ状の側面で結合した形状を有してい
る。As shown in FIG. 5 (a), this magnetic flux guiding member
21 has a shape in which the area of the bottom surface is small and the area of the top surface is large, and these end surfaces are connected by tapered side surfaces.
【００２６】図６に示すように、このような形状によ
り、広い方の端面で捕獲した磁束を収束させてＳＱＵＩ
Ｄに導くことにより、更に効率良く磁束をＳＱＵＩＤに
導入させることができる。尚、この他にも、様々な形状
のものを用意することにより、磁束案内部材を磁気セン
サとしての感度の調整等にも利用できる。As shown in FIG. 6, with such a shape, the magnetic flux trapped on the wider end face is converged to reduce the SQUID.
By leading the magnetic flux to D, the magnetic flux can be more efficiently introduced into the SQUID. In addition, by preparing various shapes, the magnetic flux guide member can also be used for adjusting the sensitivity as a magnetic sensor.
【００２７】尚、図５(a) では磁束案内部材の水平断面
形状を円形としたが、図５(c) に示すように、ＳＱＵＩ
Ｄのホールパターンに合わせて矩形にしてもよい。更
に、必要に応じて適宜任意の形状を選択すべきであるこ
とはいうまでもない。また、水平断面形状に係わらず、
本発明の効果が得られることはいうまでもない。Although the horizontal cross-sectional shape of the magnetic flux guide member is circular in FIG. 5A, as shown in FIG.
It may be rectangular in accordance with the hole pattern of D. Further, it goes without saying that an arbitrary shape should be appropriately selected as needed. Also, regardless of the horizontal cross-sectional shape,
Needless to say, the effects of the present invention can be obtained.
【００２８】図７は、図４に示した磁束トランス30をＳ
ＱＵＩＤと組み合わせる場合の構成例を示す図である。FIG. 7 shows the magnetic flux transformer 30 shown in FIG.
It is a figure which shows the example of a structure at the time of combining with a QUID.
【００２９】同図に示すように、磁束案内部材21(22)を
装着された磁束トランスの入力コイル32とＳＱＵＩＤ10
とが密着するように、ＳＱＵＩＤ10を装荷した基板15を
反転させている。このような構成により、磁束案内部材
21(22)で捕獲された磁束は極めて効率良くＳＱＵＩＤ10
に導入される。As shown in FIG. 3, the input coil 32 of the magnetic flux transformer having the magnetic flux guide member 21 (22) mounted thereon and the SQUID 10
The substrate 15 on which the SQUID 10 is loaded is turned over so that the substrate 15 is in close contact. With such a configuration, the magnetic flux guide member
The magnetic flux captured at 21 (22) is extremely efficient with SQUID10
Will be introduced.
【００３０】図１０は、本発明に係る磁気センサにおい
て好適に使用できる磁束案内部材の他の構成例を示す図
である。FIG. 10 is a view showing another configuration example of the magnetic flux guide member which can be suitably used in the magnetic sensor according to the present invention.
【００３１】図１０(a) に示すように、この磁束案内部
材23は、全体の形状としては、図５に示した磁束案内部
材と同様に、先端を断ち切られた円錐形である。但し、
この磁束案内部材23は、図10(b) に断面図により示すよ
うに、内部が空洞になっており, その上端と下端が開口
したテーパ状の筒体となっている。As shown in FIG. 10A, the overall shape of the magnetic flux guide member 23 is a conical shape with its tip cut off, like the magnetic flux guide member shown in FIG. However,
As shown in the cross-sectional view of FIG. 10 (b), the magnetic flux guide member 23 has a hollow inside, and has a tapered cylindrical body whose upper and lower ends are open.
【００３２】図11は、図10に示した内部が空洞になった
磁束案内部材23を磁界中に置いたときの磁束の状態を模
式的に示す図である。FIG. 11 is a view schematically showing the state of magnetic flux when the magnetic flux guide member 23 having a hollow inside shown in FIG. 10 is placed in a magnetic field.
【００３３】同図に示すように、磁束案内部材を通過す
る磁束は、その狭い方の端面に収束されていることが判
る。また、このような変位は磁束案内部材の表面に沿っ
て生じており、この磁束案内部材23が磁束を濃縮する機
能を果たし得ることが判る。即ち、磁束案内部23の狭い
側の端面がＳＱＵＩＤに接するように装着することによ
り、ＳＱＵＩＤの実効的な有効磁束捕獲面積を増加させ
ることができる。As shown in the figure, it can be seen that the magnetic flux passing through the magnetic flux guiding member is converged on its narrow end face. Further, such a displacement occurs along the surface of the magnetic flux guiding member, and it is understood that the magnetic flux guiding member 23 can fulfill the function of concentrating magnetic flux. That is, by mounting the magnetic flux guide portion 23 such that the narrow end surface thereof is in contact with the SQUID, the effective effective magnetic flux capturing area of the SQUID can be increased.
【００３４】尚、上記のような中空の磁束案内部材は、
当初よりこのような形状で作製することもできるし、予
め作製した中実な部材の内部を除去して作製することも
できる。更に、板状の材料を変形加工して作製すること
もできる。素材自体は、他の実施例において使用したも
のと同じものを使用することができる。The hollow magnetic flux guiding member as described above is
It can be manufactured in such a shape from the beginning, or can be manufactured by removing the inside of a previously manufactured solid member. Further, it can be manufactured by deforming a plate-shaped material. As the material itself, the same material as that used in other embodiments can be used.
【００３５】図１２は、図１０に示した磁束案内部材と
基本的には同じ部材により更に好ましく使用できる磁束
案内部材組立体の構成を示す図である。FIG. 12 is a view showing a configuration of a magnetic flux guide member assembly which can be more preferably used with the same magnetic flux guide member as shown in FIG.
【００３６】図１２(a) に示すように、この磁束案内部
材組立体は、図10に示したものと同じ磁束案内部材23に
平坦な板状の遮蔽部材24を組み合わせて構成されてい
る。ここで、遮蔽部材24は、図12(b) に示すように、中
央に貫通孔を有しており、磁束案内部材23の先端はこの
貫通孔に挿通されている。なお、この遮蔽部材24も、磁
束案内部材23と同様に、真空よりも透磁率の高い材料で
形成されている。As shown in FIG. 12A, this magnetic flux guide member assembly is constituted by combining the same magnetic flux guide member 23 as shown in FIG. 10 with a flat plate-shaped shielding member 24. Here, as shown in FIG. 12 (b), the shielding member 24 has a through hole at the center, and the tip of the magnetic flux guide member 23 is inserted through this through hole. Note that, like the magnetic flux guide member 23, the shield member 24 is also formed of a material having a higher magnetic permeability than vacuum.
【００３７】以上のように構成された磁束案内部材組立
体は、磁束案内部材23が、図５に示した磁束案内部材と
同じ配置になるようにＳＱＵＩＤに装着される。ここ
で、磁束案内部材23自体の機能は、図10に示したものと
実質的に同じであるが、更に遮蔽部材24を付加したこと
により以下のように利点が得られる。In the magnetic flux guide member assembly constructed as described above, the magnetic flux guide member 23 is mounted on the SQUID so that the magnetic flux guide member 23 has the same arrangement as the magnetic flux guide member shown in FIG. Here, the function of the magnetic flux guide member 23 itself is substantially the same as that shown in FIG. 10, but the following advantages can be obtained by further adding the shielding member 24.
【００３８】図１３は、 平坦な板状の遮蔽部材24を磁
界中に置いたときの磁束の状態を模式的に示す図であ
る。FIG. 13 is a diagram schematically showing the state of magnetic flux when the flat plate-shaped shielding member 24 is placed in a magnetic field.
【００３９】同図に示すように、遮蔽部材24を通過する
磁束は、その両端において密度が最も高く、中央部にお
いて密度が最も低くなる。このため、この遮蔽部材24を
使用することにより、磁束案内部材23を通過しない周囲
の磁束をＳＱＵＩＤから遠ざけることができ、更に精密
な磁束の検知が可能になる。また、ＳＱＵＩＤの平行に
存在する磁束のＳＱＵＩＤに与える影響を排除すること
もできる。As shown in the figure, the magnetic flux passing through the shielding member 24 has the highest density at both ends and the lowest density at the center. Therefore, by using the shielding member 24, the surrounding magnetic flux that does not pass through the magnetic flux guide member 23 can be kept away from the SQUID, and more precise detection of the magnetic flux becomes possible. Further, the influence of the magnetic flux existing in parallel with the SQUID on the SQUID can be eliminated.
【００４０】[0040]
【実施例】〔実施例１〕まず、成膜面上に高さ1500Åの
段差を形成したSrTiＯ3 基板上に厚さ2000ÅのHo1Ba2Cu
3Ｏ7-x 薄膜を被着させ、この薄膜をパターニングして
図９中に記載した寸法で段差型ジョセフソン接合を備え
たＳＱＵＩＤを作製した。尚、ジョセフソン接合部の幅
は３μｍとした。また、そのＳＱＵＩＤのインダクタン
スは80pHであった。また、このＳＱＵＩＤを液体窒素に
浸漬してＳＱＵＩＤ単独の有効磁束捕獲面積を測定した
ところ、0.2mm2であった。更に、このＳＱＵＩＤに、直
径２mm、高さ10mmの円柱状の磁束案内部材をパーマロイ
で作製して装着した。この磁束案内部材を備えたＳＱＵ
ＩＤについて同様に測定したところ、有効磁束捕獲面積
は0.3mm2に拡大した。Example 1 First, a 2000 mm thick Ho 1 Ba 2 Cu was placed on a SrTiO 3 substrate having a 1500 mm high step formed on the film formation surface.
A 3 O 7-x thin film was deposited, and the thin film was patterned to produce an SQUID having a step-type Josephson junction with dimensions shown in FIG. The width of the Josephson junction was 3 μm. The SQUID had an inductance of 80 pH. Further, when this SQUID was immersed in liquid nitrogen, the effective magnetic flux trapping area of the SQUID alone was measured and found to be 0.2 mm 2 . Further, a column-shaped magnetic flux guide member having a diameter of 2 mm and a height of 10 mm was made of Permalloy and attached to the SQUID. SKU provided with this magnetic flux guide member
When the ID was measured in the same manner, the effective magnetic flux capturing area was expanded to 0.3 mm 2 .
【００４１】〔実施例２〕実施例１と同じＳＱＵＩＤ
に、図５(a) に示した形状並びに寸法の磁束案内部材を
パーマロイで作製して装着して同様な測定を行った。そ
の結果、有効磁束捕獲面積は更に拡大され、0.6mm2とな
った。[Second Embodiment] The same SQUID as in the first embodiment
Next, a magnetic flux guide member having the shape and dimensions shown in FIG. As a result, the effective magnetic flux capture area was further expanded to 0.6 mm 2 .
【００４２】〔実施例３〕実施例１のＳＱＵＩＤと同じ
材料を用い、図３に示したような検出コイルを備えたＳ
ＱＵＩＤを作製した。ＳＱＵＩＤホールの寸法は実施例
１と同じにして、検出コイルは一辺を５mmとした。この
検出コイル付きのＳＱＵＩＤに実施例２と同じ磁束案内
部材を装着して測定したところ、有効磁束捕獲面積は0.
2mm2から0.6mm2に拡大された。[Embodiment 3] Using the same material as the SQUID of the embodiment 1, an SQUID having a detection coil as shown in FIG.
A QUID was made. The dimensions of the SQUID hole were the same as in Example 1, and the length of the detection coil was 5 mm. When the same magnetic flux guide member as in Example 2 was attached to this SQUID with a detection coil, and the measurement was performed, the effective magnetic flux capture area was 0.
It was expanded from 2mm 2 to 0.6mm 2.
【００４３】〔実施例４〕磁束捕獲板を備えたＳＱＵＩ
Ｄに磁束案内部材を組み合わせた磁気センサを作製し
た。即ち、実施例１と同じＳＱＵＩＤに、図８(a) に示
すような寸法並びに形状の磁束捕獲板を作製して重ね、
更に、これに図５(a) に示した形状並びに寸法の磁束案
内部材を作製して装着して、図８(b) に示すような断面
構造を有する磁気センサを作製した。他の実施例と同様
な測定を行った。その結果、有効磁束捕獲面積は0.3mm2
から0.9mm2になった。[Embodiment 4] SQUI with a magnetic flux trapping plate
A magnetic sensor combining D with a magnetic flux guiding member was manufactured. That is, a magnetic flux capture plate having the size and shape as shown in FIG.
Further, a magnetic flux guide member having the shape and dimensions shown in FIG. 5 (a) was prepared and mounted thereon to produce a magnetic sensor having a sectional structure as shown in FIG. 8 (b). The same measurement as in the other examples was performed. As a result, the effective magnetic flux capture area is 0.3 mm 2
From now to 0.9mm 2.
【００４４】〔実施例５〕実施例１のＳＱＵＩＤと同じ
材料を用いて、検出コイルの寸法が一辺10mm、入力コイ
ルの巻き数が10ターンの磁束トランスを作製した。尚、
入力コイルの形成に必要な絶縁層34は、SrTiＯ3 薄膜に
より形成した。この磁束トランスを、実施例１と同じＳ
ＱＵＩＤに組合せて磁気センサとし、その有効磁束捕獲
面積を測定したところ、1.0mm2であった。更に、この磁
気センサの磁束トランスに、基本形状は図５(a) に示し
た磁束案内部材と同じであるが、その底面の直径を９mm
にした磁束案内部材を使用して磁気センサを作製した。
この磁気センサの有効磁束捕獲面積を測定したところ2.
0mm2であった。Fifth Embodiment Using the same material as the SQUID of the first embodiment, a magnetic flux transformer having dimensions of a detection coil of 10 mm on a side and 10 turns of an input coil was manufactured. still,
The insulating layer 34 necessary for forming the input coil was formed of a SrTiO 3 thin film. This magnetic flux transformer is connected to the same S as in the first embodiment.
When a magnetic sensor was combined with the QUID and the effective magnetic flux capturing area was measured, it was 1.0 mm 2 . Furthermore, the basic shape of the magnetic flux transformer of this magnetic sensor is the same as that of the magnetic flux guide member shown in FIG.
A magnetic sensor was manufactured using the magnetic flux guide member described above.
When the effective magnetic flux capture area of this magnetic sensor was measured, 2.
It was 0mm 2.
【００４５】〔実施例６〕実施例５と同じＳＱＵＩＤお
よび磁束トランスを用いてそれ自体も磁気センサとして
動作する部材を作製した。さらに、この部材に接触する
底面の直径が９mm、上面の直径が27mm、高さ45mmの逆円
錐台形の磁束案内部材を装着して磁気センサとした。こ
の磁気センサの有効磁束捕獲面積を測定したところ、4.
0mm2であった。Embodiment 6 Using the same SQUID and magnetic flux transformer as in Embodiment 5, a member which itself operates as a magnetic sensor was manufactured. Further, an inverted truncated cone-shaped magnetic flux guide member having a bottom surface diameter of 9 mm, a top surface diameter of 27 mm, and a height of 45 mm in contact with this member was mounted to form a magnetic sensor. When the effective magnetic flux capture area of this magnetic sensor was measured, 4.
It was 0mm 2.
【００４６】なお、上記各実施例ではＳＱＵＩＤ等を H
o1Ba2Cu3Ｏ7-x 薄膜により作製したが、材料がこれに限
定されるわけではなく、Ｙ1Ba2Cu3 Ｏ7-x 等の他の酸化
物超電導薄膜や金属系の超電導材料を用いたＳＱＵＩＤ
に磁束案内部材を組み合わせても同様の効果が得られ
る。In each of the above embodiments, the SQUID or the like is H
o 1 Ba 2 Cu 3 O 7-x thin film, but the material is not limited to this. Other oxide superconducting thin films such as Y 1 Ba 2 Cu 3 O 7-x and metallic superconducting SQUID using materials
The same effect can be obtained by combining a magnetic flux guide member with the above.
【００４７】〔実施例７〕実施例１と同じＳＱＵＩＤを
用いてそれ自体も磁気センサとして動作する部材を作製
した。さらに、厚さ１mmの板材を曲げて底面の直径が10
mm、上面の直径が３mm、高さ10mmの逆円錐台形の中空の
磁束案内部材を作製して、前述のＳＱＵＩＤに装着して
磁気センサとした。この磁気センサの有効磁束捕獲面積
を測定したところ、0.6mm2であった。[Embodiment 7] Using the same SQUID as in Embodiment 1, a member which itself operates as a magnetic sensor was manufactured. In addition, a 1mm thick plate is bent so that the bottom diameter is 10mm.
An inverted truncated cone-shaped hollow magnetic flux guide member having a diameter of 3 mm and an upper surface diameter of 3 mm and a height of 10 mm was prepared and mounted on the above-mentioned SQUID to form a magnetic sensor. When the effective magnetic flux capturing area of this magnetic sensor was measured, it was 0.6 mm 2 .
【００４８】〔実施例８〕実施例７と同じＳＱＵＩＤお
よび磁束案内部材を用い、更に、厚さ１mm、幅30mm、長
さ30mmの板材により図１２に示したような形状の遮蔽部
材を作製した。この遮蔽部材を、ＳＱＵＩＤの表面から
２mm離れたところに磁束案内部材と共に、ＳＱＵＩＤと
平行になるように装着して磁気センサとした。この磁気
センサの有効磁束捕獲面積を測定したところ、0.6mm2で
あった。尚、遮蔽部材を併用したこの実施例では、実施
例１の場合に比較すると磁気ノイズが１桁減衰してい
た。[Embodiment 8] Using the same SQUID and magnetic flux guide member as in Embodiment 7, a shielding member having a shape as shown in FIG. 12 was produced from a plate material having a thickness of 1 mm, a width of 30 mm and a length of 30 mm. . This shielding member was mounted together with a magnetic flux guide member at a position 2 mm away from the surface of the SQUID so as to be parallel to the SQUID to form a magnetic sensor. When the effective magnetic flux capturing area of this magnetic sensor was measured, it was 0.6 mm 2 . In this embodiment using the shielding member, the magnetic noise was attenuated by one digit as compared with the first embodiment.
【００４９】[0049]
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る磁気
センサは、単純な構造であるにもかかわらず、極めて効
果的に有効磁束捕獲面積を拡大している。また、本発明
に係る磁気センサで用いられる磁束案内部材は、材料が
廉価で製造も容易なので、磁気センサの製造コストを低
下させると共に取扱いも容易である。従って、本発明は
磁気センサの応用範囲の拡大にも寄与する。As described above, the magnetic sensor according to the present invention has a very effective enlargement of the effective magnetic flux capturing area despite its simple structure. Further, since the magnetic flux guide member used in the magnetic sensor according to the present invention is inexpensive and easy to manufacture, the manufacturing cost of the magnetic sensor is reduced and handling is easy. Therefore, the present invention contributes to the expansion of the application range of the magnetic sensor.
【図１】本発明に係る磁気センサの基本的な構成を示す
図である。FIG. 1 is a diagram showing a basic configuration of a magnetic sensor according to the present invention.
【図２】本発明に係る磁気センサにおける磁束案内部材
の機能を説明する図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a function of a magnetic flux guide member in the magnetic sensor according to the present invention.
【図３】本発明に係る磁気センサの他の構成例を示す図
である。FIG. 3 is a diagram showing another configuration example of the magnetic sensor according to the present invention.
【図４】本発明に係る磁気センサの更に他の態様におい
て好適に使用できる磁束トランスの構成を示す図であ
る。FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a magnetic flux transformer that can be suitably used in still another embodiment of the magnetic sensor according to the present invention.
【図５】本発明に係る磁気センサで好適に使用できる磁
束案内部材の形状とその装着方法を示す図である。FIG. 5 is a view showing a shape of a magnetic flux guide member which can be suitably used in the magnetic sensor according to the present invention and a method of mounting the magnetic flux guide member.
【図６】図６に示した磁束案内部材の機能を説明する図
である。FIG. 6 is a view for explaining the function of the magnetic flux guide member shown in FIG. 6;
【図７】図４に示した磁気センサとＳＱＵＩＤとの結合
状態を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a coupling state between the magnetic sensor shown in FIG. 4 and a SQUID.
【図８】本発明に係る磁気センサの他の構成例を示す図
である。FIG. 8 is a diagram showing another configuration example of the magnetic sensor according to the present invention.
【図９】酸化物超電導薄膜により形成されたＳＱＵＩＤ
の典型的な構成を示す図である。FIG. 9: SQUID formed by oxide superconducting thin film
FIG. 3 is a diagram showing a typical configuration of FIG.
【図１０】本発明に係る磁気センサで好適に使用できる
磁束案内部材の構成例を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a configuration example of a magnetic flux guide member that can be suitably used in the magnetic sensor according to the present invention.
【図１１】図１０に示した磁束案内部材の機能を説明す
るための図である。FIG. 11 is a diagram for explaining a function of the magnetic flux guide member shown in FIG. 10;
【図１２】本発明に係る磁気センサで好適に使用できる
磁束案内部材の更に他の構成例を示す図である。FIG. 12 is a view showing still another configuration example of the magnetic flux guide member that can be suitably used in the magnetic sensor according to the present invention.
【図１３】図１２に示した磁束案内部材の機能を説明す
るための図である。FIG. 13 is a view for explaining functions of the magnetic flux guide member shown in FIG.
10・・・ＳＱＵＩＤ、 11・・・ジョセフソ
ン接合、12・・・ホールパターン、 13・・・ワ
ッシャ部、14・・・端子、 15、33・
・・基板、16、31・・・検出コイル、 20、21、
22、23・・・磁束案内部材、24・・・遮蔽部材、
30・・・磁束トランス、32・・・入力コイル、
34・・・絶縁層10 SQUID, 11 Josephson junction, 12 Hole pattern, 13 Washer part, 14 Terminal, 15, 33
..Substrates, 16, 31 ... Detection coils, 20, 21,
22, 23 ... magnetic flux guide member, 24 ... shielding member,
30 ... magnetic flux transformer, 32 ... input coil,
34 ・ ・ ・ Insulating layer
Claims (12)
真空よりも透磁率の高い材料で形成された磁束案内部材
を備え、該磁束案内部材の内部を通過した磁束が該ＳＱ
ＵＩＤに結合されるように構成されていることを特徴と
する磁気センサ。1. A magnetic sensor having a SQUID,
A magnetic flux guide member formed of a material having a higher magnetic permeability than a vacuum;
A magnetic sensor configured to be coupled to a UID.
て、前記磁束案内部材の長さが、該磁束案内部材の前記
ＳＱＵＩＤに近い側の端面の直径の３倍以上あることを
特徴とする磁気センサ。2. The magnetic sensor according to claim 1, wherein the length of the magnetic flux guiding member is at least three times the diameter of the end surface of the magnetic flux guiding member on the side near the SQUID. Sensor.
センサであって、前記磁束案内部材が前記ＳＱＵＩＤの
ホール部に重なるように装荷されていることを特徴とす
る磁気センサ。3. The magnetic sensor according to claim 1, wherein the magnetic flux guide member is loaded so as to overlap a hole of the SQUID.
センサであって、前記ＳＱＵＩＤと前記磁束案内部材の
間に挿入された磁束捕獲板を備えていることを特徴とす
る磁気センサ。4. The magnetic sensor according to claim 1, further comprising a magnetic flux trapping plate inserted between the SQUID and the magnetic flux guide member.
センサにおいて、前記ＳＱＵＩＤが結合された検出コイ
ルを備え、前記磁束案内部材が該検出コイルに磁束を導
くように構成されていることを特徴とする磁気センサ。5. The magnetic sensor according to claim 1, further comprising a detection coil to which the SQUID is coupled, wherein the magnetic flux guide member is configured to guide a magnetic flux to the detection coil. A magnetic sensor comprising:
センサにおいて、前記ＳＱＵＩＤに結合された磁束トラ
ンスを備え、前記磁束案内部材が該磁束トランスの検出
コイルに磁束を導くように構成されていることを特徴と
する磁気センサ。6. The magnetic sensor according to claim 1, further comprising a magnetic flux transformer coupled to the SQUID, wherein the magnetic flux guide member is configured to guide a magnetic flux to a detection coil of the magnetic flux transformer. A magnetic sensor, comprising:
記載された磁気センサにおいて、前記磁束案内部材が、
互いに面積の異なる１対の端面と該端面を結ぶテーパ状
の側面とを有する形状であり、そのいずれかの端面を前
記ＳＱＵＩＤ、検出コイルに磁束を導入するように構成
されていることを特徴とする磁気センサ。7. The magnetic sensor according to claim 1, wherein the magnetic flux guiding member comprises:
It has a shape having a pair of end surfaces having different areas and a tapered side surface connecting the end surfaces, and one of the end surfaces is configured to introduce magnetic flux to the SQUID and the detection coil. Magnetic sensor.
て、前記磁束案内部材の前記ＳＱＵＩＤに近い側の端面
の直径に対して、該磁束案内部材の他端の端面の直径
が、３倍以上１５倍以下であることを特徴とする磁気セ
ンサ。8. The magnetic sensor according to claim 7, wherein the diameter of the other end surface of the magnetic flux guide member is at least three times the diameter of the end surface of the magnetic flux guide member on the side closer to the SQUID. A magnetic sensor characterized by being 15 times or less.
記載された磁気センサにおいて、前記磁束案内部材がパ
ーマロイにより形成されていることを特徴とする磁気セ
ンサ。9. The magnetic sensor according to claim 1, wherein said magnetic flux guide member is formed of permalloy.
に記載された磁気センサにおいて、前記ＳＱＵＩＤ、磁
束捕獲板、磁束トランスが酸化物超電導薄膜により形成
されていることを特徴とする磁気センサ。10. The magnetic sensor according to claim 1, wherein the SQUID, the magnetic flux trapping plate, and the magnetic flux transformer are formed of an oxide superconducting thin film. Magnetic sensor.
項に記載された磁気センサにおいて、前記磁束案内部材
が、前記一方の端面から他方の端面に向かって貫通した
貫通孔を有することを特徴とする磁気センサ。11. The method according to claim 1, wherein:
In the magnetic sensor described in the paragraph, the magnetic flux guide member has a through hole penetrating from the one end surface to the other end surface.
項に記載された磁気センサにおいて、真空よりも透磁率
の高い材料で形成され、前記磁束案内部材の周囲に前記
ＳＱＵＩＤと平行に配置された板状の磁気遮蔽部材を備
えることを特徴とする磁気センサ。12. The method according to claim 1, wherein:
In the magnetic sensor described in the paragraph, the magnetic sensor is provided with a plate-shaped magnetic shielding member that is formed of a material having a higher magnetic permeability than a vacuum and is disposed in parallel with the SQUID around the magnetic flux guide member. Sensor.
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10258350A JPH11194159A (en) | 1997-11-07 | 1998-09-11 | Magnetic sensor |
| DE69836891T DE69836891T2 (en) | 1997-11-07 | 1998-11-06 | magnetic field sensor |
| US09/187,481 US6344742B1 (en) | 1997-11-07 | 1998-11-06 | Magnetic field sensor having a flux guide to increase the effective capture area |
| EP98121210A EP0916961B1 (en) | 1997-11-07 | 1998-11-06 | Magnetic field sensor |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9-322432 | 1997-11-07 | ||
| JP32243297 | 1997-11-07 | ||
| JP10258350A JPH11194159A (en) | 1997-11-07 | 1998-09-11 | Magnetic sensor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11194159A true JPH11194159A (en) | 1999-07-21 |
Family
ID=26543654
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10258350A Pending JPH11194159A (en) | 1997-11-07 | 1998-09-11 | Magnetic sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11194159A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005228552A (en) * | 2004-02-12 | 2005-08-25 | Tokai Rika Co Ltd | Position detecting device, neutral start switch and plunger switch |
| JP2017096714A (en) * | 2015-11-20 | 2017-06-01 | Tdk株式会社 | Magnetic field sensor and magnetic field detection device including the same |
| WO2018212131A1 (en) * | 2017-05-16 | 2018-11-22 | Tdk株式会社 | Magnetic sensor |
| JPWO2017154752A1 (en) * | 2016-03-10 | 2019-01-17 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | Image reading apparatus and metal object incidental determination method |
-
1998
- 1998-09-11 JP JP10258350A patent/JPH11194159A/en active Pending
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| WO2018212131A1 (en) * | 2017-05-16 | 2018-11-22 | Tdk株式会社 | Magnetic sensor |
| JP2018194393A (en) * | 2017-05-16 | 2018-12-06 | Tdk株式会社 | Magnetic sensor |
| CN110622020A (en) * | 2017-05-16 | 2019-12-27 | Tdk株式会社 | Magnetic sensor |
| CN110622020B (en) * | 2017-05-16 | 2022-03-01 | Tdk株式会社 | Magnetic sensor |
| US11269024B2 (en) | 2017-05-16 | 2022-03-08 | Tdk Corporation | Magnetic sensor |
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