JP5004200B2

JP5004200B2 - Ｓｑｕｉｄセンサ用デュワおよびｓｑｕｉｄセンサ

Info

Publication number: JP5004200B2
Application number: JP2005182902A
Authority: JP
Inventors: 淳河合; 久直尾形
Original assignee: Kanazawa Institute of Technology (KIT)
Current assignee: Kanazawa Institute of Technology (KIT)
Priority date: 2005-06-23
Filing date: 2005-06-23
Publication date: 2012-08-22
Anticipated expiration: 2025-06-23
Also published as: JP2007005514A

Description

本発明は、ＳＱＵＩＤセンサ用デュワおよびＳＱＵＩＤセンサに関し、さらに詳しくは、検出コイルを効率よく冷却可能なＳＱＵＩＤセンサ用デュワおよび外部ノイズの影響を受けにくいＳＱＵＩＤセンサに関する。

従来、環状の検出コイルの貫通孔に試料を通して磁気を測定する方式のＳＱＵＩＤ磁気センサが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００３−２０７５１１号公報

上記ＳＱＵＩＤ磁気センサでは、検出コイルを銅伝熱ロッドに貼りつけてあり、銅伝熱ロッドを介して検出コイルを冷却している。
しかし、このような間接的な冷却方式では、検出コイルの冷却効率が悪く、検出コイルの温度上昇を防ぐため、検出コイルの貫通孔のサイズが数ｍｍ以下に制限されたり、試料自体を冷却しなければならない問題点があった。
また、検出コイルに鎖交する外部ノイズの影響を受けやすい問題点があった。
そこで、本発明の目的は、検出コイルを効率よく冷却可能なＳＱＵＩＤセンサ用デュワおよび外部ノイズの影響を受けにくいＳＱＵＩＤセンサを提供することにある。

第１の観点では、本発明は、ＳＱＵＩＤセンサの検出コイル（９ａ，９ｂ）として機能する環状中空部（１１ａ，１１ｂ）を有し該環状中空部（１１ａ，１１ｂ）に冷媒（１）を貯留する冷媒容器（１１）と、前記冷媒容器（１１）の周りを囲繞する真空容器（２）とを具備したことを特徴とするＳＱＵＩＤセンサ用デュワ（１０）を提供する。
上記第１の観点によるＳＱＵＩＤセンサ用デュワ（１０）では、冷媒（１）を貯留する冷媒容器（１１）に環状中空部（１１ａ，１１ｂ）を設け、該環状中空部（１１ａ，１１ｂ）を例えば超伝導材料管で構成し、ＳＱＵＩＤセンサの検出コイル（９ａ，９ｂ）として機能させる。これにより、検出コイル（９ａ，９ｂ）を冷媒（１）で直接冷却することが出来るため、検出コイル（９ａ，９ｂ）の貫通孔のサイズを数ｍ程度にすることも可能になる。また、試料（Ｓ）自体を冷却する必要もなくなる。

第２の観点では、本発明は、第１の環状中空部および第２の環状中空部を有し該環状中空部に冷媒を貯留する冷媒容器および前記冷媒容器の周りを囲繞する真空容器とを有するＳＱＵＩＤセンサ用デュワと、前記第１の環状中空部自体により構成される第１の検出コイルおよび前記第２の環状中空部自体により構成される第２の検出コイルと、前記第１の検出コイルおよび前記第２の検出コイルを逆位相で直列接続した直列回路が接続されるＳＱＵＩＤとを具備したことを特徴とするＳＱＵＩＤセンサを提供する。
上記第２の観点によるＳＱＵＩＤセンサでは、第１の検出コイルおよび第２の検出コイルを冷媒で直接冷却することが出来るため、第１の検出コイルおよび第２の検出コイルの貫通孔のサイズを数ｍ程度にすることも可能になる。また、試料自体を冷却する必要もなくなる。さらに、第１の検出コイルおよび第２の検出コイルを逆位相で直列接続しているため、第１の検出コイルと第２の検出コイルの間隔に比べて十分遠方から飛来する外部ノイズをキャンセルでき、外部ノイズの影響を受けにくくなる。

本発明のＳＱＵＩＤセンサ用デュワによれば、検出コイルを効率よく冷却できるため、検出コイル（９）の貫通孔（３）のサイズを数ｍ程度にすることも可能になる。また、試料（Ｓ）自体を冷却する必要もなくなる。また、本発明のＳＱＵＩＤセンサによれば、外部ノイズの影響を受けにくくなる。これにより、例えばボーリングした長尺の地質試料の磁気測定やプラントの配管の磁気的検査等が可能になる。

以下、図に示す実施例により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。

図１および図２は、実施例１に係るＳＱＵＩＤセンサ用デュワ１０を備えたＳＱＵＩＤセンサ１００を示す断面図である。
ＳＱＵＩＤセンサ用デュワ１０は、例えば液体ヘリウムの冷媒１を貯留する冷媒容器１１と、冷媒容器１１の周りを囲繞する真空容器２とを備えている。

冷媒容器１１は、冷媒１を多量に貯留しうる冷媒貯留部１１ｃと、例えばニオブのような超伝導材料のパイプを環状（１カ所は切れている）に成形した環状中空部１１ａ，１１ｂとからなる。環状中空部１１ａ，１１ｂの内部にも冷媒１が満たされている。冷媒１は、冷媒給排管８から冷媒貯留部１１ｃに補充される。

図３に示すように、環状中空部１１ａ，１１ｂの同側の端部は互いに接続されると共に残りの端部はＳＱＵＩＤ５に接続されている。これにより、環状中空部１１ａは第１の検出コイル９ａとして機能し、環状中空部１１ｂは第２の検出コイル９ｂとして機能する。但し、ＳＱＵＩＤ５に対して逆位相になる。

ＳＱＵＩＤ５は、支持板６で支持されている。また、ＳＱＵＩＤ５からリード線７が外部に導出されている。

冷媒容器１１と真空容器２の間は、真空断熱されている。また、例えば銅製の熱シールド４で熱的に遮蔽されている。
環状中空部１１ａ，１１ｂを囲繞している熱シールド４の一部は、例えばＦＲＰのような絶縁材料製の絶縁部４ａになっている。これは、環状中空部１１ａ、１ｂを囲繞している熱シールド４が電気的ループになってコイルとして機能するのを防止するためである。

貫通孔３の実質的な内径は、冷媒容器１１の環状中空部１１ａ，１１ｂを囲繞する真空容器２の環状中空部２ａの貫通孔の内径になり、例えば２０ｃｍ〜２ｍである。

図３は、ＳＱＵＩＤセンサ１００による測定例を示す側面図である。
長尺の試料Ｓを貫通孔３に通し、ＳＱＵＩＤセンサ１００を移動させて試料Ｓの磁気を測定する。
試料Ｓは、例えばボーリングした長尺の地質試料や，プラントの配管である。

実施例１のＳＱＵＩＤセンサ用デュワ１０によれば、冷媒１を貯留する冷媒容器１１に環状中空部１１ａ，１１ｂを設け、該環状中空部１１ａ，１１ｂをＳＱＵＩＤセンサの検出コイル９ａ，９ｂとして機能させるため、検出コイル９ａ，９ｂを冷媒１で直接的に効率よく冷却することが出来る。これにより、貫通孔３のサイズを数ｍ程度にすることも可能になる。また、試料Ｓ自体を冷却する必要もなくなる（冷却してもよい）。
さらに、実施例１のＳＱＵＩＤセンサ１００によれば、検出コイル９ａ，９ｂが逆位相で直列接続されているため、第１の検出コイル９ａ（１１ａ）と第２の検出コイル９ｂ（１１ｂ）の間隔Ｌに比べて十分遠方から飛来する外部ノイズをキャンセルでき、外部ノイズの影響を受けにくくなる。

図４および図５は、参考例に係るＳＱＵＩＤセンサ用デュワ２０を備えたＳＱＵＩＤセンサ２００を示す断面図である。
ＳＱＵＩＤセンサ用デュワ２０は、例えば液体ヘリウムの冷媒１を貯留する冷媒容器２１と、冷媒容器２１の周りを囲繞する真空容器２とを備えている。

冷媒容器２１は、冷媒１を多量に貯留しうる冷媒貯留部１１ｃと、例えばＦＲＰのような絶縁材料製の環状中空部２１ａとからなる。環状中空部２１ａの内部にも冷媒１が満たされている。冷媒１は、冷媒給排管８から冷媒貯留部１１ｃに補充される。

環状中空部２１ａの内部には、例えばニオブ線のような超伝導材料線からなる検出コイル９ａ，９ｂが収容されている。
図６に示すように、検出コイル９ａ，９ｂの同側の端部は互いに接続されると共に残りの端部はＳＱＵＩＤ５に接続されている。これにより、第１の検出コイル９ａと第２の検出コイル９ｂは、ＳＱＵＩＤ５に対して逆位相になる。

冷媒容器２１と真空容器２の間は、真空断熱されている。また、例えば銅製の熱シールド４で熱的に遮蔽されている。
環状中空部２１ａを囲繞している熱シールド４の一部は、例えばＦＲＰのような絶縁材料製の絶縁部４ａになっている。これは、環状中空部２１ａを囲繞している熱シールド４が電気的ループになってコイルとして機能するのを防止するためである。

貫通孔３の実質的な内径は、冷媒容器２１の環状中空部２１ａを囲繞する真空容器２の環状中空部２ａの貫通孔の内径になり、例えば２０ｃｍ〜２ｍである。

図６は、ＳＱＵＩＤセンサ２００による測定例を示す側面図である。
試料搬送装置Ｖで搬送してきた試料Ｓを貫通孔３に通して磁気を測定する。
試料Ｓは、例えば密封された食品であり、異物の混入を磁気により検査する。

参考例のＳＱＵＩＤセンサ用デュワ２０によれば、冷媒１を貯留する冷媒容器２１に環状中空部２１ａを設け、該環状中空部２１ａに検出コイル９ａ，９ｂを収容するため、検出コイル９ａ，９ｂを冷媒１で直接的に効率よく冷却することが出来る。これにより、貫通孔３のサイズを数ｍ程度にすることも可能になる。また、試料Ｓ自体を冷却する必要もなくなる（冷却してもよい）。
さらに、参考例のＳＱＵＩＤセンサ２００によれば、検出コイル９ａ，９ｂが逆位相で直列接続されているため、第１の検出コイル９ａと第２の検出コイル９ｂの間隔Ｌに比べて十分遠方から飛来する外部ノイズをキャンセルでき、外部ノイズの影響を受けにくくなる。

本発明のＳＱＵＩＤセンサ用デュワは、ＳＱＵＩＤセンサに利用できる。

実施例１に係るＳＱＵＩＤセンサ用デュワを含むＳＱＵＩＤセンサを示す断面図である。実施例１に係るＳＱＵＩＤセンサ用デュワを含むＳＱＵＩＤセンサを示す断面図である（図１の断面と直交する断面）。実施例１に係るＳＱＵＩＤセンサの使用例を示す側面図である。実施例２に係るＳＱＵＩＤセンサ用デュワを含むＳＱＵＩＤセンサを示す断面図である。実施例２に係るＳＱＵＩＤセンサ用デュワを含むＳＱＵＩＤセンサを示す断面図である（図４の断面と直交する断面）。実施例２に係るＳＱＵＩＤセンサの使用例を示す側面図である。

符号の説明

１ＳＱＵＩＤ冷却用冷媒
２真空容器
２ａ環状中空部
３貫通孔
４熱シールド
５ＳＱＵＩＤ
６支持板
７リード線
９ａ第１の検出コイル
９ｂ第２の検出コイル
１０，２０ＳＱＵＩＤセンサ用デュワ
１１，２１冷媒容器
１１ａ，１１ｂ，１２ａ環状中空部
１００，２００ＳＱＵＩＤセンサ

Claims

ＳＱＵＩＤセンサの検出コイル（９ａ，９ｂ）として機能する環状中空部（１１ａ，１１ｂ）を有し該環状中空部（１１ａ，１１ｂ）に冷媒（１）を貯留する冷媒容器（１１）と、前記冷媒容器（１１）の周りを囲繞する真空容器（２）とを具備したことを特徴とするＳＱＵＩＤセンサ用デュワ（１０）。
第１の環状中空部および第２の環状中空部を有し該環状中空部に冷媒を貯留する冷媒容器および前記冷媒容器の周りを囲繞する真空容器とを有するＳＱＵＩＤセンサ用デュワと、前記第１の環状中空部自体により構成される第１の検出コイルおよび前記第２の環状中空部自体により構成される第２の検出コイルと、前記第１の検出コイルおよび前記第２の検出コイルを逆位相で直列接続した直列回路が接続されるＳＱＵＩＤとを具備したことを特徴とするＳＱＵＩＤセンサ。