(57)【要約】【課題】被検体における磁場の強度がたとえ微少な変化であったとしても、当該磁場の強度変化を高感度に検出すること、及び、その結果、磁場の強度を用いた被検体における劣化状態や異常の検出などの演算処理によって求める演算結果を的確に得ることが可能な磁場測定システムなどを提供すること。【解決手段】磁場測定システム１は、ＴＭＲセンサによって構成された磁気センサ２１０に所定値の電圧を印加しつつ、被検体２０１を走査して磁気センサ２１０にて発生した電流値を、ログアンプ４において線形にかつ対数的に増幅させて電圧値に変換し、変換した電圧を用いて所定の演算処理を実行して磁場の強度の画像化その他の処理を実行する構成を有している。【選択図】図１
2018077052.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気抵抗効果素子を有し、前記磁気抵抗効果素子を用いて被検体にて発生している磁場の強度を当該被写体における複数の所定の測定点で検出し、当該検出したそれぞれの測定点における磁場の強度に対応する各電流値を出力する検出手段と、
前記検出手段から出力された各電流値を、線形にかつ対数的に増幅しつつ、電圧値に変換してそれぞれ出力する変換手段と、
前記変換手段から出力された各電圧値に基づいて所定の演算処理を実行する演算手段と、
前記演算処理の結果を出力する出力手段と、
を備えることを特徴とする磁場測定システム。
【請求項２】
請求項１に記載の磁場測定システムにおいて、
前記磁気抵抗効果素子に対して定電圧を印加する定電圧印加手段を更に備え、
前記検出手段が、
前記磁気抵抗効果素子に印加された電圧に基づいて前記当該検出したそれぞれの測定点における磁場の強度に対応する各電流値を出力する、磁場測定システム。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の磁場測定システムにおいて、
前記磁気抵抗効果素子を走査させる前記被検体を含むエリアを特定するとともに、当該特定したエリア内における前記複数の測定点を走査点として設定し、当該設定した走査点に沿って、前記磁気抵抗効果素子のそれぞれの磁場を走査せる走査手段を更に有する、磁場測定システム。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の磁場測定システムにおいて、
前記検出手段が、
各測定点にそれぞれ配置された前記磁気抵抗効果素子を有する、磁場測定システム。
【請求項５】
請求項３又は４に記載の磁場測定システムにおいて、
前記複数の測定点に対応付けて検出された電流値が変換された電圧値を、該当する所定の位置を識別するための識別情報に対応付けて記憶手段に登録する登録手段を更に有する、磁場測定システム。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の磁場測定システムにおいて、
前記演算手段が、
前記各電圧値を前記被検体の形状に対応させて画像化するための前記演算処理を実行し、
前記出力手段が、
前記演算処理の結果として前記被検体における磁場の強度変化を画像として出力する、磁場測定システム。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の磁場測定システムにおいて、
前記演算手段が、
前記各電圧値を、前記被検体の正常状態における同一測定点の参照値と比較し、当該比較結果に基づいて前記被検体の異常の有無を検出するための前記演算処理を実行し、
前記出力手段が、
前記演算処理の結果として前記被検体における異常の有無を出力する、磁場測定システム。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の磁場測定システムにおいて、
前記被検体に電圧を印加する電源制御手段を更に備え、
前記検出手段が、
前記電圧が印加された被検体に発生している磁場の強度を検出する、磁場測定システム。
【請求項９】
請求項８に記載の磁場測定システムにおいて、
前記電源制御手段が、
前記被検体における前記磁場の強度を検出する前に電圧を印加しつつ、当該電圧を印加した場合の電気的変化をモニタし、当該前記磁場の強度を検出する際に前記被検体に印加される電圧値及び電圧のタイプを少なくともいずれかを特定する、磁場測定システム。
【請求項１０】
磁気抵抗効果素子を用いて被検体にて発生している磁場の強度を当該被写体における複数の所定の測定点で検出しつつ、当該検出したそれぞれの測定点における磁場の強度に対応する各電流値を出力し、
前記出力された各電流値を、線形にかつ対数的に増幅しつつ、電圧値に変換し、
前記出力された各電圧値に基づいて所定の演算処理を実行し、
前記演算処理の結果を出力することを特徴とする磁場測定方法。
【請求項１１】
コンピュータを、
磁気抵抗効果素子を有し、前記磁気抵抗効果素子を用いて被検体にて発生している磁場の強度を当該被写体における複数の所定の測定点で検出し、当該検出したそれぞれの測定点における磁場の強度に対応する各電流値を出力する検出手段を制御する検出制御手段、
前記検出手段から出力された各電流値を、線形にかつ対数的に増幅しつつ、電圧値に変換する変換手段からそれぞれ出力された各電圧値を受信し、当該受信した各電圧値に基づいて所定の演算処理を実行する演算手段、及び、
前記演算結果を出力する出力手段を制御する出力制御手段、
として機能させることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品等の電子デバイスや生体等の各種被検体に生じた磁場を測定する磁場測定システム、磁場測定方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、磁気センサを用いた磁気力顕微鏡の応用として、ＴＭＲ（Ｔｕｎｎｅｌ  Ｍａｇｎｅｔｏ  Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ  Ｅｆｆｅｃｔ：トンネル磁気抵抗効果）素子を用いた走査型トンネル磁気抵抗効果顕微鏡及び当該走査型トンネル磁気抵抗効果顕微鏡を用いた電子デバイスの非破壊検査方法が提案されている（例えば、非特許文献１及び特許文献１）。
【０００３】
このような走査型トンネル磁気抵抗効果顕微鏡においては、磁気センサとしてＴＭＲセンサを用いるとともに、被検体や電子部品などの被対象物を試料ステージ（すなわち、試料台）上に載置し、電圧を印加した状態にて当該被対象物周辺に生じる磁場を磁気センサによって測定するようになっている。
【０００４】
そして、当該測定によって得られる二次元磁場データマトリクスに基づき、演算装置（例えばパーソナルコンピュータ等）において磁場ベクトルを算出するとともに、当該磁場ベクトルに基づき、被検体の内部の磁場分布を再構成して画像化し、当該画像化された被検体の内部の磁場分布を表示する構成を有している。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】木村建次郎、美馬勇輝、木村憲明、大藪範昭、稲男健”電磁場再構成機能を備えた磁気イメージング装置の開発と電子部品故障解析への応用”,エレクトロニクス実装技術２８,ｐ．１６,２０１２
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許４８７８０６３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記非特許文献１に記載の走査型トンネル磁気抵抗効果顕微鏡は、磁気センサとして、一般的なＴＭＲセンサを用いる構成を採用しているため、磁場強度の検出範囲が非常に小さく、磁場検出の感度を向上させることが難しい。
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、被検体における磁場の強度がたとえ微少な変化であったとしても、また磁場の強度が大きく変化したとしても、当該磁場の強度変化を高感度かつ広範囲に検出すること、及び、その結果、磁場の強度を用いた被検体における劣化状態や異常の検出などの演算処理によって求める演算結果を的確に得ることが可能な磁場測定システムなどを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明は、
磁気抵抗効果素子を有し、前記磁気抵抗効果素子を用いて被検体にて発生している磁場の強度を当該被写体における複数の所定の位置で検出し、当該検出したそれぞれの磁場の強度に対応する各電流値を出力する検出手段と、
前記検出手段から出力された各電流値を、線形にかつ対数的に増幅しつつ、電圧値に変換してそれぞれ出力する変換手段と、
前記変換手段から出力された各電圧値に基づいて所定の演算処理を実行する演算手段と、
前記演算結果を出力する出力手段と、
を備える構成を有している。
【００１０】
この構成により、本発明は、磁場の強度を測定する磁気抵抗効果素子を有する検出手段から被検体の表面を含む内部や外部に発生した磁場に対応した電流値を直接線形にかつ対数的に増幅しつつ電圧値に変換することによって、例えば、検出手段を組み込んだ磁場の強度を出力するための出力回路や当該検出手段に接続された出力回路を不要とすることができるので、当該出力回路によって生ずるノイズの影響を受けることなく、すなわち、出力回路に依存せずに的確に磁場の強度に対応した電圧を取り出すことができる。
【００１１】
したがって、本発明は、微少な磁場の強度変化であっても、ノイズの影響を排除し、かつ、ノイズの影響を排除した状態にて当該微少な磁場の強度変化を電気的変化として増幅することができるので、被検体における磁場の強度がたとえ微少な変化であったとしても、当該磁場の強度変化を高感度に検出することができる。
【００１２】
また、本発明は、磁場の強度変化が広範囲に及んだ場合であっても、対数的に増幅することによって当該磁場の強度変化を確実に検出することができる。
【００１３】
この結果、本発明は、例えば、被検体の表面を含む内部や外部に発生した磁場の画像化、又は、当該磁場の強度を用いた当該被検体における劣化状態や異常の検出などの演算処理によって求める演算結果を的確に得ることができる。
【００１４】
なお、被検体にて発生している磁場の強度を当該被写体における複数の所定の位置で検出するためには、単一の磁気抵抗効果素子を、当該被検体を含むエリアを走査させて複数の所定の位置において磁場の強度に対応する電流値を出力してもよいし、複数の各所定の位置にそれぞれ磁気抵抗効果素子を配列してそれぞれの磁気抵抗効果素子から出力された磁場の強度に対応する電流値を出力してもよい。
【００１５】
また、被検体における劣化状態や異常の検出としては、当該被検体が電子デバイスの場合には能力の劣化、導通状態又はリーク電流の状態を含み、当該被検体が生体の場合には、脳磁場又は心磁場の異常を検出することを含む。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、被検体における磁場の強度がたとえ微少な変化であったとしても、当該磁場の強度変化を広範囲にかつ、高感度に検出することができるので、例えば、被検体の表面を含む内部や外部に発生した磁場の画像化、又は、当該磁場の強度を用いた当該被検体における劣化状態や異常の検出などの演算処理によって求める演算結果を的確に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る磁場測定システムの一実施形態の全体構成を示す概略構成図である。
【図２】一実施形態における磁場測定システムを構成する走査部の構成を示す構成図である。
【図３】一実施形態の走査部において被検体に対して磁気センサを走査する際の動きを説明するための図である。
【図４】一実施形態の磁場測定装置において被検体に対する磁気センサの走査態様を説明するための図であって、走査態様の全体像を示す図（Ａ）及び走査点と走査態様とのの関係を示す図（Ｂ）である。
【図５】従来の走査型トンネル磁気抵抗効果顕微鏡における磁場の測定原理を説明する図である。
【図６】一実施形態の磁場測定システムによって生成される画像の一例を示す図であって、被検体となる電子デバイスの顕微鏡拡大写真（Ａ）及び当該電子デバイスに発生する磁場を本実施形態の磁場測定システムにより測定して得られる磁場分布を示す画像（Ｂ）の一例である。
【図７】一実施形態における制御装置において実行される動作制御処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明に係る実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、ＴＭＲ素子を用いた磁場測定システムに対して、本発明の磁気測定装置、磁気測定方法及びプログラムを適用した場合の実施形態である。
【００１９】
［１］磁場測定システムの構成
まず、図１及び２を用いて、本実施形態の磁場測定システム１の構成について説明する。なお、図１は、本実施形態の磁場測定システム１の全体構成を示す概略構成図であり、図２は、本実施形態における磁場測定システム１の一部を構成する走査部２の詳細構成を示す図である。
【００２０】
本実施形態の磁場測定システム１は、電子デバイスを被検体としつつ、当該被検体の表面を含む内部（以下、「被検体内部」という。）、又は、当該被検体の周囲を含む外部（以下、「被検体外部」という。）に発生した磁場の強度を測定し、当該測定結果に基づき、被検体外部における磁場分布を示す画像を生成及び表示するためのシステムである。
【００２１】
なお、本実施形態においては、説明を具体化するために、被検体として電子部品を用いて説明するが、被検体となる電子デバイスの種類については電子部品に限られない。
【００２２】
本実施形態の磁場測定システム１は、図１に示すように、被検体２０１を走査しつつ、被検体内部又は被検体外部に発生した磁場を検出する走査部２と、走査部２に対して直流電圧を印加する安定化電源ユニット３と、検出された磁場の強度に対応する電流値を増幅して電圧値に変換するログアンプ４と、所定の演算処理及び制御を行う演算装置５と、被検体２０１の磁場を測定する際の測定条件を検出して当該測定条件に基づいて各種の設定を行う電圧供給制御部６と、走査部２の一部（具体的には、後述する磁気センサ２１０）を被検体２０１に対して走査させるため駆動制御部（以下、「ドライバボックス」という。）７と、を有している。
【００２３】
そして、本実施形態の磁場測定システム１は、走査部２に被検体２０１を載置し、磁気センサ２１０によって走査部２に載置された被検体２０１を走査しつつ、被検体内部又は被検体外部に発生した磁場強度を測定する構成を有している。
【００２４】
また、本実施形態の磁場測定システム１は、走査部２を用いて測定された磁場強度に基づき、演算装置５において被検体内部又は被検体外部に発生した磁場分布を示す画像を生成して当該生成した画像を表示する構成を有している。
【００２５】
なお、例えば、本実施形態の走査部２は、本発明の「検出手段」及び「走査手段」を構成し、安定化電源ユニット３は、本発明の低電圧印加手段を構成する。また、例えば、本実施形態のログアンプ４は、本発明の「変換手段」を構成し、演算装置５は、本発明の「演算手段」、「出力手段」及び「登録手段」を構成する。
【００２６】
走査部２は、図２に示すように、被検体２０１に対して走査させるための走査機構として、ＴＭＲセンサによって構成された磁気センサ２１０及び当該磁気センサ２１０を有している。特に、磁気センサ２１０には、安定化電源ユニット３から所定値の電圧が印加される。
【００２７】
また、走査部２は、図２に示すように、ゴム足２１２の取り付けられたベースプレート２１３と、当該ベースプレート２１３上に被検体２０１を載置するための試料ステージ２０２と、Ｚ軸方向（すなわち、図２の上下方向）に対して手動で上下させるために固定されたＺステージ（以下、「手動Ｚステージ」という。）２０３と、当該ベースプレート２１３に固定された走査部２の全体を囲み、かつ、磁気電磁波シールド効果を有するカバー２１６と、開閉時に用いられるつまみ２１８を有し、ヒンジ２１９を介してカバー２１６に取り付けられた開閉蓋２１１と、を有している。
【００２８】
特に、試料ステージ２０２は、手動Ｚステージ２０３上に取り付けられており、手動Ｚステージ２０３は、試料ステージ２０２をＺ軸方向（紙面の上下方向）に上下させるとともに、試料ステージ２０２上に載置された被検体２０１と、磁気センサ２１０と、の距離を調整するために用いられる。
【００２９】
カバー２１６は、被検体２０１における磁場を測定する際に、走査部２の外部磁場（例えば、演算装置５が発生する磁場等）に起因する誤差を抑制する機能を有しており、開閉蓋２１１は、試料ステージ２０２に被検体２０１を載置し、又は、被検体２０１の入れ替えを容易にするため、開閉可能に取り付けられている。
【００３０】
さらに、走査部２は、ベースプレート２１３上に形成されたＸステージ２０５、Ｙステージ２０６、及び、Ｚステージ２０７を有している。そして、Ｘステージ２０５、Ｙステージ２０６、及び、Ｚステージ２０７は、一端に磁気センサ２１０が設置されたアーム２０４をＸ軸方向（紙面の左右方向）、Ｙ軸方向（紙面の表裏方向）及びＺ軸方向に移動させ、被検体２０１に対して、磁気センサ２１０を走査させるための走査機構として機能する。
【００３１】
特に、Ｘステージ２０５は、磁気センサ２１０を、被検体２０１に対してＺ軸方向と垂直なＸ軸方向に走査させるため、Ｘ軸方向にアーム２０４を移動させ、Ｙステージ２０６は、磁気センサ２１０を被検体２０１に対してＸ軸方向及びＺ軸方向と垂直なＹ軸方向に走査させるため、Ｙ軸方向にアーム２０４を移動させ、Ｚステージ２０７は、磁気センサ２１０を被検体２０１に対してＺ軸方向に走査させるため、Ｚ軸方向にアーム２０４を移動させる。
【００３２】
また、Ｘステージ２０５、Ｙステージ２０６及びＺステージ２０７は、このような走査機構を実現するため、それぞれ図示せぬステッピングモータを別個に有し、演算装置５の制御の下、ドライバボックス７によって、対応する各ステッピングモータを介して駆動される。
【００３３】
そして、被検体２０１の内部又は外部における磁場強度を３次元的に測定するため、Ｘステージ２０５、Ｙステージ２０６、及び、Ｚステージ２０７は、それぞれ、アーム２０４を、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に移動させることによって、被検体２０１に対する磁気センサ２１０の位置を移動させて、磁気センサ２１０により被検体２０１を走査するために用いられる。なお、走査部２における被検体２０１の走査態様については、後述する。
【００３４】
一方、走査部２は、図２に示すように、アーム２０４の下側（すなわち、図１における下側）に設けられたカメラモジュール２０８及びミラー２０９を有し、カメラモジュール２０８によって撮像されて画像化された被写体の画像を演算装置５に（具体的には、後述するカメラ用Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）ボード５３）に供給する。
【００３５】
具体的には、カメラモジュール２０８及びミラー２０９は、被検体内部又は被写体外部における磁場を測定する場合に、被検体２０１の走査を開始する位置（具体的には後述する走査開始位置９２）に対して磁気センサ２１０を位置合わせするために用いられる。
【００３６】
特に、カメラモジュール２０８は、被検体２０１において磁気センサ２１０の先端部に相対する部位を撮像可能な位置にレンズを搭載し、磁場の測定前に被検体２０１を撮像し、当該撮像した画像に対応する画像信号をカメラ用Ａ／Ｄボード５３に供給する。そして、ミラー２０９は、被検体２０１の像をカメラモジュール２０８に反射させて撮像させるために用いられる。
【００３７】
他方、走査部２は、図２に示すように、試料ステージ２０２及び磁気センサ２１０の配置される測定室２１７を有している。特に、測定室２１７は、磁場の発生源となり、磁気センサ２１０における磁場の測定結果に誤差を発生させるＸステージ２０５、Ｙステージ２０６、及び、Ｚステージ２０７におけるステッピングモータの発する磁場の影響を無視可能なレベル（すなわち、磁気センサ２１０近傍における空間磁場が略「０」となるレベル）に維持するために、磁気シールド効果を有し、かつ、これらの各Ｘステージ２０５、Ｙステージ２０６及びＺステージ２０７を仕切る測定室仕切り板２１４及び駆動系仕切り板２１５を有している。
【００３８】
なお、磁気センサ２１０周囲の空間（すなわち、測定室２１７）における磁場を略「０」にすることが困難な場合には、被検体２０１が試料ステージ２０２上に載置されていない状態において磁気センサ２１０で検出される測定室２１７内の磁場強度が予め測定されていることを条件に、演算装置５にてキャリブレーションを実行することによって、被検体２０１の磁場測定時における空間磁場の影響をキャンセルすることも可能である。
【００３９】
安定化電源ユニット３は、磁気センサ２１０に一定値の電圧を印加するとともに、ログアンプ４に電力を供給するための電源であり、２つの電力供給チャネルｃｈｎ１及びｃｈｎ２を有している。
【００４０】
チャネルｃｈｎ１の「＋」端子は、磁気センサ２１０の一端に接続され、「−」端子は、ログアンプ４における信号入力用の「−」端子に接続されている。そして、チャネルｃｈｎ１によって、安定化電源ユニット３、ログアンプ４及び磁気センサ２１０をループ形成することができるので、当該ループによって、安定化電源ユニット３から磁気センサ２１０に対して安定的かつ一定値の電圧を印加することができるようになっている。
【００４１】
なお、磁気センサ２１０を構成するＴＭＲセンサのサイズにも依存するが、一般にＴＭＲセンサは、０．５Ｖ（ボルト）以上の電圧を印加するとＴＭＲ素子が破壊される可能性があるため、チャネルｃｈｎ１から磁気センサ２１０に印加する電圧は、磁気センサ２１０が、破壊されない範囲内（例えば、０．１Ｖ以下）に設定されている。
【００４２】
チャネルｃｈｎ２の「＋」端子及び「−」端子は、ログアンプ４に駆動するための電力を供給するために、ログアンプ４の駆動電源供給端子に接続される。
【００４３】
また、安定化電源ユニット３は、ＧＰＩＢ（Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｐｕｒｐｏｓｅ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ  Ｂｕｓ）ポート３０を有し、電源付き電流計６４に接続されたＧＰＩＢ−ＵＳＢインターフェース７０を介して演算装置５に接続されている。
【００４４】
そして、安定化電源ユニット３は、演算装置５の制御の下、て磁気センサ２１０に印加する電圧値を制御する。
【００４５】
ログアンプ４は、被検体２０１の磁場を非常に高い感度にて測定するために、かつ、広範囲の磁場強度を検出するために用いられるとともに、信号入力端子を介して入力された電流値を、線形にかつ対数的に増幅しつつ、電圧値に変換し、当該電圧値を示す信号を出力端子に接続された演算装置５に出力する。
【００４６】
特に、磁気センサ２１０に対して一定電圧が印加された状態にて、被検体内部又は被検体外部の磁場強度に応じて、磁気センサ２１０の電気抵抗値が変化するので、ログアンプ４は、当該磁場強度の変化に起因して磁気センサ２１０の周辺磁場に応じて変化する電流値を当該磁気センサ２１０から取得する。
【００４７】
そして、ログアンプ４は、取得した電流値の変化を、線形にかつ対数的に増幅しつつ、電圧値に変換し、当該電圧値を示す信号を出力端子に接続された演算装置５に出力する。
【００４８】
演算装置５は、ＰＣ等のコンピュータシステムによって構成されており、磁気センサ用Ａ／Ｄボード５１と、被検体２０１に対する磁気センサ２１０の走査を制御するモーションコントローラ５２と、カメラ用Ａ／Ｄボード５３と、電圧供給制御部６と接続するためのＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ）ポート５４と、各種の演算処理及び制御処理を実行する演算・制御処理部５５と、所定の画像を表示する表示部５６と、操作者の操作を受け付ける操作部５７と、所定の値が記憶される記憶部５８と、を有している。
【００４９】
磁気センサ用Ａ／Ｄボード５１は、ログアンプ４の出力端子と接続され、当該ログアンプから出力された電圧値をデジタルデータに変換して演算・制御処理部５５に出力する。
【００５０】
モーションコントローラ５２は、ドライバボックス７に接続されており、当該ドライバボックス７に指示を送出することによって、被検体２０１に対する磁気センサ２１０の走査を制御するため、走査部２の各ステージ２０５〜２０７に設けられたステッピングモータを制御してアーム２０４の移動を制御する。
【００５１】
カメラ用Ａ／Ｄボード５３は、カメラモジュール２０８から出力された画像信号を受信し、当該受信した画像信号を演算・制御処理部５５に出力する。
【００５２】
ＵＳＢポート５４は、電圧供給制御部６に接続され、被検体２０１の内部又は外部の磁場を測定するための所定の測定条件を設定するためのインターフェースとして機能する。
【００５３】
演算・制御処理部５５は、ＣＰＵ（中央処理装置）、ＲＯＭ（ｒｅａｄ  ｏｎｌｙ  ｍｅｍｏｒｙ）及びＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）により構成された制御部と、ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）等の記録装置と、によって構成され、所定のアプリケーション（プログラム）によって実行及び各部の制御を行う。
【００５４】
具体的には、演算・制御処理部５５は、アプリケーションを実行することによって、
（１）被検体２０１の磁場を測定する際に、電圧供給制御部６の各部を制御しつつ、被検体２０１に基づく測定条件を検出し、検出した測定条件に基づいて磁場を測定中の被検体２０１に印加する電圧（以下、「被検体印加電圧」という。）を設定する測定条件検出設定処理、
（２）被検体２０１に対する磁気センサ２１０の位置合わせを実行する位置合わせ処理、
（３）磁気センサの位置合わせ後に、電圧供給制御部６と連動し、設定した被検体印加電圧の印加を制御しつつ、磁気センサ２１０を被検体２０１に対して走査させて被検体内部又は被検体外部の磁場強度を取得する磁場測定処理、
（４）取得した磁場強度に基づいて当該被検体２０１の磁場分布を示す画像を生成し、生成した画像を表示部５６に出力する画像生成表示処理、
の各処理を実行する。
【００５５】
特に、演算・制御処理部５５は、測定条件検出設定処理としては、電圧供給制御部６を制御し、例えば、磁場の測定中における被検体２０１に印加すべき適切な電圧値や電圧のタイプを測定条件として検出し、電圧供給制御部６に、検出した測定条件に基づいて磁場を測定中の被検体２０１に印加する適切な被検体印加電圧を設定させる。なお、本実施形態の演算・制御処理部５５における測定条件検出設定処理の詳細について後述する。
【００５６】
また、演算・制御処理部５５は、位置合わせ処理としては、カメラ用Ａ／Ｄボード５３を介してカメラモジュール２０８から供給される画像データを取得するとともに、取得した画像データに基づいて、モーションコントローラ５２を介して、Ｘステージ２０５、Ｙステージ２０６及びＺステージ２０７を制御するため、それらのステッピングモータを駆動させるドライバボックス７を制御して被検体２０１における磁気センサ２１０の位置を、例えば、図４に示す走査開始位置９２に合わせる処理を実行する。
【００５７】
また、演算・制御処理部５５は、磁場測定処理としては、電圧供給制御部６を制御し、設定された被検体印加電圧を被検体２０１に印加させつつ、位置合わせした位置を基準として、モーションコントローラ５２を介してドライバボックス７を制御することによって、Ｘステージ２０５、Ｙステージ２０６及びＺステージ２０７を移動させるアーム２０４を制御し、磁気センサ２１０を被検体２０１に対して走査させる。
【００５８】
そして、演算・制御処理部５５は、画像生成表示処理として、ログアンプ４を介して、磁場測定処理によって取得した走査中の被検体２０１の各位置における磁場分布を示す電圧値（すなわち、電流値がログアンプによって線形にかつ対数的に増幅して変換されたデジタルデータとしての電圧値）を取得するとともに、当該取得した電圧値に基づいて被検体２０１の磁場分布を示す画像を生成し、生成した画像を表示部５６に表示させる。
【００５９】
例えば、演算・制御処理部５５は、取得した電圧値を予め定められた複数の階調値に対応付けて、当該電圧値をグレースケールによって画像化して２次元又は３次元の画像を生成してもよいし、当該電圧値をカラー化して画像化して次元又は３次元の画像を生成してもよい。ただし、本実施形態において生成される画像の形態については、この限りではない。
【００６０】
なお、本実施形態においては、演算・制御処理部５５は、磁気センサ２１０の位置を走査開始位置９２に合わせる位置合わせ処理としては、表示部５６及び操作部５７と連動して、操作者の操作に従って実行してもよいし、自動的に実行してもよい。
【００６１】
表示部５６は、液晶ディスプレイ等の表示パネルによって構成され、演算・制御処理部５５の制御の下、所定の画像を表示する。
【００６２】
操作部５７は、キーボード、テンキー、マウス等など入力インターフェースを備え、操作者の指示を受け付ける構成を有している。特に、操作部５７は、被検体２０１における磁場の測定対象エリア（すなわち、走査エリア）と走査を開始する位置（以下、「走査開始位置」という。）を設定するための入力操作を行うために用いられる。
【００６３】
電圧供給制御部６は、演算・制御処理部５５の制御の下、測定条件検出設定処理として、例えば、磁場の測定中における被検体２０１に印加すべき適切な電圧値や電圧のタイプを決定するために電気特性を測定して適切な磁場測定条件に基づいて磁場を測定中の被検体２０１に印加する被検体印加電圧値及びそのタイプを設定する。
【００６４】
本実施形態の磁場測定システム１によって、被検体２０１としての電子デバイスの状態（例えば、正常又は故障等）を観測するためには、当該電子デバイスに電流を流すことによって、当該電子デバイスの内部又は外部に適切な磁場を発生させることが必要である。すなわち、当該電子デバイスにおける導通状態やデバイスにおいて発生したリーク電流の状態を観測することが必要となる。
【００６５】
具体的には、電子デバイスを被検体２０１とする場合には、当該電子デバイスにおいて、導通状態を確認する必要性のある経路、又は、リーク電流の発生状況を観察したい部品の両端に対して、電圧を印加して、当該デバイス内に電流を発生させる必要性がある。
【００６６】
そして、被検体２０１としての電子デバイスは、その性質に応じて、磁場測定時に印加する電圧値を変化させる必要性がある。具体的には、電子デバイスがオーミック性を有する場合には、磁場測定に適した量の電流をデバイスにて発生させるためには、当該電子デバイスに定電流制御の下で電圧を印加することにより、磁場の測定に必要十分な磁場を発生させることができる。
【００６７】
その一方、電子デバイスが、非オーミック性を有する場合には、一定値の電圧を印加し続けたとしても、ほとんど電流が流れない。例えば、電子デバイスが、積層セラミックキャパシタである場合には、一定値の電圧を印加し続けても、無劣化の状態では、１０−１１Ａ（アンペア）程の電流しか流れないものの、電圧の印加開始時においては、陰極界面に対する電圧チャージが発生するため、大きな電流が発生し、磁場の測定に必要十分な電流値が検出されることなる。したがって、電子デバイスに印加する電圧値を所定の時間間隔で切り替えつつ、パルス状に値が変化する電圧を用いる必要がある。
【００６８】
そこで、本実施形態の電圧供給制御部６は、演算・制御処理部５５の制御の下、測定条件検出設定処理として、被検体２０１に印加する電圧値及び電圧タイプを含む測定条件を検出するとともに、磁場測定処理時に印加すべき電圧値及び電圧タイプを設定し、磁場測定処理時に、当該設定した電圧タイプの電圧値を被検体２０１としての電子デバイスに印加する構成を有している。
【００６９】
具体的には、電圧供給制御部６は、直流電源６１と、電子負荷装置６２と、切り替え装置６３と、電源付き電流計６４と、を有している。
【００７０】
直流電源６１は、例えば、１００Ｖの電圧にて、被検体２０１としての電子デバイスに印加するための電圧を発生させる電源である。
【００７１】
そして、直流電源６１の「＋」側の端子が、電子負荷装置６２の「−」側端子に接続され、かつ、「−」側端子が、切り替え装置６３に接続され、直流電源６１は、電子負荷装置６２と、切り替え装置６３と、被検体２０１としての電子デバイスと、によってループを構築する。
【００７２】
また、直流電源６１は、ＧＰＩＢ（Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｐｕｒｐｏｓｅ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ  Ｂｕｓ）ポート６６を有し、電源付き電流計６４に接続されたＧＰＩＢ−ＵＳＢインターフェース６５を介して、演算装置５のＵＳＢポート５４に接続されるとともに、演算装置５によって、ＯＮ／ＯＦＦが制御される。
【００７３】
電子負荷装置６２は、ＵＳＢポート６７を有し、当該ＵＳＢポート６７を介して、演算装置５のＵＳＢポート５４に接続されるとともに、電子負荷装置６２の「−」側端子及び「＋」側端子が、それぞれ、直流電源６１の「＋」側端子、又は、切り替え装置６３に接続され、直流電源６１から出力される０Ｖ〜１００Ｖの電圧値を任意に選択し、選択した電圧値を切り替え装置６３に供給する。
【００７４】
切り替え装置６３は、スイッチング回路によって構成されているとともに、当該切り替え装置６３には、直流電源６１の「−」側端子及び電子負荷装置６２の「＋」側端子が接続され、被検体２０１の導通検査対象となる両端に入出力端子が接続されている。
【００７５】
そして、切り替え装置６３は、直流電源６１と、電子負荷装置６２と、切り替え装置６３と、被検体２０１と、によってループを構築する。
【００７６】
また、切り替え装置６３は、ＧＰＩＢ（Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｐｕｒｐｏｓｅ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ  Ｂｕｓ）ポート６８を有し、電源付き電流計６４に接続されたＧＰＩＢ−ＵＳＢインターフェース６９を介して、演算装置５のＵＳＢポート５４に接続されている。
【００７７】
特に、切り替え装置６３は、演算装置５による制御の下、
（Ａ）測定条件検出設定処理時に、電子負荷装置６２によって供給された電圧を被検体２０１に印加し、当該被検体２０１において発生した電流が電源付き電流計６４に流れるパスを構築し、
（Ｂ）磁場測定処理時に、電子負荷装置６２から供給される電圧を被検体２０１に印加するためのパスを構築する。
【００７８】
電源付き電流計６４は、切り替え装置６３を介して、被検体２０１から供給される電流の値を測定する構成を有している。
【００７９】
例えば、被検体２０１として、積層セラミックキャパシタを用いる場合には、劣化していない状態においては、電圧が印加された場合であっても、１０の−１１乗アンペア程度の電流しか流れないのに対して、キャパシタに劣化が生じると、リーク電流が発生して、１０の−８乗〜−７乗アンペア程度の電流が流れるので、本実施形態の電源付き電流計６４は、無劣化状態から劣化状態まで、かつ、被検体２０１がオーミック性を有するのか、又は非オーミック性を有するのかを特定するために、１０−１１から１０−７までのオーダの電流値を測定可能な精度を備えている。
【００８０】
［２］測定条件検出設定処理
次に、本実施形態の演算装置５（具体的には制御処理部５５）における測定条件検出設定処理の詳細について説明する。
【００８１】
演算装置５は、直流電源６１、電子負荷装置６２及び切り替え装置６３を制御し、一定の電圧値、又は、パルス状に値が変化する電圧値を有する電圧を被検体２０１に印加し、印加した際の電源付き電流計６４の値に基づいて、磁場測定処理時における当該被検体２０１に印加する適切な電圧を検出し、その電圧を被検体測定電圧として、磁場測定処理時に被検体２０１に印加するための設定を行う。
【００８２】
具体的には、演算装置５は、直流電源６１の電源をＯＮにするとともに、電子負荷装置６２を制御することによって、被検体２０１に印加する電圧値を所定の時間間隔で切り替える。このとき、演算装置５は、電源付き電流計６４によって測定された電流値と、電子負荷装置６２によって被検体２０１に印加された電圧値と、の関係を検出し、当該関係に基づき、被検体２０１となっている電子デバイスがオーミック性を有するのか、又は、非オーミック性を有するのかを特定する。
【００８３】
例えば、演算装置５は、電子負荷装置６２を制御し、
（１）時間の経過に伴って直線的に電圧値を上げた電圧、又は、ステップ状に電圧値が変化する電圧を被検体２０１に印加し、
（２）電子負荷装置６２によって、被検体２０１に印加された電圧値と、電源付き電流計６４によって測定された電流値と、の関係が線形性を有する場合には、当該被検体２０１がオーミック性を有すると特定し、
（３）電圧値と、電流値と、の関係が、非線形（例えば、パラボリックな放物線状の関係等）を有する場合には、当該被検体２０１が、非オーミック性を有するものと特定する。
【００８４】
また、演算装置５は、電子負荷装置６２を制御し、被検体２０１に印加すべき適切な電圧値を制御する。特に、演算装置５は、例えば、オーミック性の有無や複数のリーク電流の発生に伴う被検体２０１の電気特性が不明の場合であっても、電子負荷装置６２を制御して被検体２０１に印加すべき適切な電圧値を制御する。
【００８５】
そして、演算装置５は、当該特定した被検体２０１の性質や印加すべき電圧値に応じて、磁場測定処理において適切な電圧が被検体２０１に印加されるように電圧供給制御部６を制御するための設定を行う。
【００８６】
具体的には、演算装置５は、被検体２０１がオーミック性を有する電子デバイスであると特定した場合に、切り替え装置６３を介して、所定値の電圧が磁場測定処理時に被検体２０１に印加されるように、電子負荷装置６２を制御するための設定を行う。
【００８７】
特に、この場合においては、演算装置５は、被検体２０１に印加する適切な電圧値（例えば、５Ｖ）を記憶しつつ、磁場測定処理時に当該電圧値で被検体２０１に印加する電子負荷装置６２を制御するために必要な情報を記憶する。
【００８８】
一方、演算装置５は、被検体２０１が非オーミック性を有する電子デバイスであると特定した場合に、切り替え装置６３を介して、被検体２０１に印加する電圧値を所定の時間間隔で切り替えつつ、パルス状に値が変化する電圧が、被検体２０１に印加されるように電子負荷装置６２を制御するための設定を行う。
【００８９】
特に、この場合においては、演算装置５は、被検体２０１に印加する適切なパルス幅及びパルスの最大値と最小値を記憶しつつ、磁場測定処理時に当該パルス幅及び各値の電圧値で被検体２０１に印加する電子負荷装置６２を制御するために必要な情報を記憶する。
【００９０】
例えば、演算装置５は、予め定められた電圧（例えば、５Ｖ）と、０Ｖと、を所定の時間間隔毎（例えば、パルス幅１００ｍｓｅｃ）に切り替えられたパルス状の電圧を被検体２０１に印加するための情報を記憶する。
【００９１】
なお、演算装置５は、被検体２０１においてリーク電流発生個所が２ヵ所ある場合（一方は線形で、他方が非線形（パラボリック）の場合）などにおいても、当該被検体２０１の磁場の強度を測定する際に用いる電圧値を適切に印加するために、電子負荷装置６２を制御することができるようになっている。
【００９２】
［３］被検体における走査態様
次いで、図３及び図４を用いて、本実施形態の磁場測定システム１における磁気センサ２１０によって被検体２０１を走査する際の走査態様について説明する。
【００９３】
なお、図３は、本実施形態の走査部において被検体に対して磁気センサを走査する際の動きを説明するための図であり、図４は、本実施形態の磁場測定装置において被検体に対する磁気センサの走査態様を説明するための図であって、走査態様の全体像を示す図（図４Ａ）及び走査点と走査態様とのの関係を示す図（図４Ｂ）である。
【００９４】
本実施形態の演算装置５は、被検体２０１としての電子デバイスが載置されるエリアをカバーするエリア（すなわち、より大きなエリア）の磁場を測定するため、図３及び図４に示すように、操作者の操作に基づいて、走査部２及びドライバボックス７と連動しつつ、被検体２０１のサイズを基準として走査エリアを特定し、当該特定した走査エリアにおける予定の位置を走査開始位置として設定する。
【００９５】
そして、演算装置５は、走査部２及びドライバボックス７と連動することによって、走査開始位置から走査線に沿って、被検体２０１に対してＹ軸方向に１行ずつ走査しつつ（予め設定された距離（例えば、５０μｍ）ずらしつつ）、Ｘ軸方向に走査エリアの端点から端点までを走査するラスタースキャンを実行させて、各走査点における磁場を測定するようになっている。
【００９６】
具体的には、演算装置５は、走査部２及びドライバボックス７と連動し、操作者の操作に基づいて、被検体２０１をカバーするカバーエリア（より大きいエリア）を走査エリアとして設定し、かつ、当該走査エリアにおいて予め定められた点（例えば、被検体２０１の右上（紙面に対して左上））を走査開始位置９２として設定する。
【００９７】
そして、演算装置５は、モーションコントローラ５２を制御し、ドライバボックス７内のモータドライバを制御することによってアーム２０４を駆動させ（すなわち、Ｘステージ２０５及びＹステージ２０６を移動させ）、図４（Ａ）及び（Ｂ）に例示するように、操作者が走査開始位置９２から、走査線９１に沿って予め定められた間隔毎の点（以下、「走査点」という。）９４における各磁場を測定するラスタースキャンを実行する。
【００９８】
特に、演算・制御処理部５５は、走査点９４毎に磁場の強度（具体的には、線形にかつ対数的に電流値から変化した電圧値）を取得し、当該取得した強度（電圧値）と、対応する走査点９４を識別するための情報（以下、「走査点識別情報」という。）と、を対応付けて、記憶部５８に記憶する。
【００９９】
例えば、演算・制御処理部５５は、走査部２、電圧供給制御部６及びドライバボックス７と連動しつつ、操作部５７の指示に基づいて、被検体２０１の走査エリアを設定しつつ、走査開始位置９２を、ＸＹＺ座標系における原点に設定し、走査開始位置９２からの距離に応じて、各走査点９４のＸＹＺ座標を特定しつつ、ラスタースキャンを開始する。
【０１００】
そして、演算・制御処理部５５は、ラスタースキャン中においては、当該特定した座標を走査点９４毎に、磁場に関するデータ（すなわち、ログアンプ４から出力される電圧値を磁気センサ用Ａ／Ｄボード５１によってデジタルデータに変換した電圧値のデータ）を取得し、当該取得した磁場に関するデータを、走査点識別情報（すなわち、座標値）に対応付けて、記憶部５８に記録する。
【０１０１】
このように、本実施形態においては、各走査面における磁場強度を測定して、被検体２０１の内部又は外部における磁場を２次元的に測定することができるようになっている。
【０１０２】
［４］磁場測定システムにおける磁場の測定原理
次に、図５及び図６を用いて、本実施形態の磁場測定システム１における磁場の測定原理について説明する。
【０１０３】
なお、図５は、従来の走査型トンネル磁気抵抗効果顕微鏡における磁場の測定原理を説明する図であり、図６は、本実施形態の磁場測定システムによって生成される画像の一例を示す図であって、被検体となる電子デバイスの顕微鏡拡大写真（図６Ａ）及び当該電子デバイスに発生する磁場を本実施形態の磁場測定システムにより測定して得られる磁場分布を示す画像（図６Ｂ）の一例である。
【０１０４】
従来の走査型トンネル磁気抵抗効果顕微鏡は、図５に示すように、ＴＭＲセンサに接続された当該ＴＭＲセンサによって検出した磁場の変化を出力する出力回路としてホイートストンブリッジ回路を有し、当該ホイートストンブリッジ回路の一部の抵抗（具体的には、Ｒ１）をＴＭＲセンサによって置換して当該ＴＭＲセンサにおける抵抗値の変化を検出することによって、被検体２０１に発生した磁場を測定するようになっている。
【０１０５】
特に、ホイーストンブリッジ回路は、価格が安く、簡単な構成を有していることから、従来からこのような走査型トンネル磁気抵抗効果顕微鏡の出力回路として一般的に用いられている。
【０１０６】
通常、ホイートストンブリッジ回路におけるブリッジ電圧Ｅと、抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２の接続点及び抵抗Ｒ３及び抵抗Ｒ４の接続点における電圧ｅとすると、下記の（式１）によって表すことができる。
【数１】
2018077052.tif 000003
【０１０７】
その一方で、従来の走査型トンネル磁気抵抗効果顕微鏡において、図５のＲ１をＴＭＲセンサの内部抵抗とすると、被検体２０１に生じた磁場の影響を受けてＴＭＲセンサの抵抗値が変化することになるため、ホイートストンブリッジ回路におけるブリッジ電圧Ｅと電圧ｅの関係においては、下記の（式２）の関係が成立することになる。
【数２】
2018077052.tif 000004
【０１０８】
このとき、ΔＲ≪Ｒ１とすれば（すなわち、ＴＭＲセンサにおける抵抗値の変化量が、Ｒ１によって示されるＴＭＲセンサ自体の抵抗値よりもはるかに小さいとすれば）、上記の（式２）はほぼ（式１）と同じになるので、出力電圧ｅについては何ら問題とならない。
【０１０９】
そして、例えば、従来のＴＭＲセンサにおいては、抵抗変化のレンジの変化が、１．０％程度であり、当該抵抗変化においても、出力電圧ｅについては適切に算出可能である。
【０１１０】
また、従来の磁気センサとして用いられていたＡＭＲ（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  Ｍａｇｎｅｔｏ  Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ）やホール効果素子においても、同様に、抵抗変化が小さいので、出力電圧ｅについては何ら問題となってはいない。
【０１１１】
しかしながら、最近のＴＭＲセンサにおいては、ΔＲの値が、Ｒ１の１倍から数倍程度となる可能性が高く、（式２）が（式１）と同一視できなくなるため、出力電圧ｅの値が不適切になる可能性がある。
【０１１２】
すなわち、最近のＴＭＲセンサを用いた場合には、ΔＲの値が大きくなることによって、ホイーストンブリッジ回路における出力可能な範囲（すなわち、測定範囲）についてレンジオーバーが生じて適切に出力電圧ｅを検出することができない。
【０１１３】
そして、最近のＴＭＲセンサにおいては、抵抗変化のレンジが、２００％〜１０００％程度で変化するので、当該抵抗変化においても、適切に出力電圧ｅを検出することができない。
【０１１４】
また、ホイートストンブリッジ回路においては、当該回路周辺に発生する電磁波ノイズ（例えば、高周波ノイズ）の影響を受けるので、出力電圧ｅにノイズが混在することになり、その精度が劣化する可能性もある。
【０１１５】
さらに、従来の走査型トンネル磁気抵抗効果顕微鏡におけるＴＭＲセンサにおいて、磁場検出の空間分解能は、検出するセンサのサイズに依存するので、要求される空間分解能に基づいて磁気検出素子の面積が変化すると（例えば、高分解能が要求される場合には面積を小さくするなど）、当該ＴＭＲセンサにおける抵抗値が変化するため、ホイートストンブリッジを用いた出力回路を用いた場合には、ＴＭＲセンサを代える毎に、抵抗Ｒ１を同一の値又は同一の値と想定される範囲内の抵抗を用意しなければならない。
【０１１６】
そこで、本実施形態の磁場測定システム１は、磁場の強度に対応する信号に含まれるノイズを低減させて当該信号の確度を維持するために、ＴＭＲセンサとしての磁気センサ２１０から出力された磁場の強度に対応する電流値を、当該磁気センサ２１０から直接出力させ、また、その出力についてログアンプ４を用いて線形にかつ対数的に増幅しつつ出力された電流値を電圧値に変換することによって、被検体２０１の磁場の強度を簡易に電気変化として取得することができるようになっている。
【０１１７】
特に、本実施形態の磁場測定システム１は、事前に磁気センサ２１０に対して被検体２０１に印加すべき適切な電圧値や電圧タイプなどを測定し、当該測定した電圧値などによって一定の電圧を印加することによって当該磁気センサ２１０によって得られた被検体２０１の磁場の強度に対応する電流値を取得し、当該取得した電流値を線形にかつ対数的に増幅しつつ電圧値に変換することによって、被検体２０１の磁場の強度を簡易に電気変化として取得することができるようになっている。
【０１１８】
例えば、本実施形態のログアンプ４は、磁気センサ２１０から出力されるナノアンペア（１０−９Ａ）オーダからミリアンペア（１０−３Ａ）オーダまでの電流変化を、例えば、０．４Ｖ〜１．２Ｖまでの電圧値にリニア（線形）かつ対数的に変換し、演算装置５に搭載された磁気センサ用Ａ／Ｄボード５１に出力する構成を有している。
【０１１９】
この構成により、本実施形態においては、磁場強度の変化が非常に小さく、磁気センサ２１０から出力される電流値がナノアンペアオーダーでのみ変化するような場合であっても、被検体２０１に発生した磁場強度の変化を非常に高い感度にて、検出することができるとともに、磁気センサ２１０の交換などによって他のものに代えた場合であっても、可変抵抗などの調整を不要として操作者の労力を低減させることができる。
【０１２０】
なお、試料ステージ２０２上に電極が接続された状態において所定の電子デバイスを載置し、当該載置された電子デバイスにおいて発生した磁場（図６Ａ）を測定しつつ、この方法によって、画像化したところ、図６（Ｂ）に例示するような画像が得られた。また、図６（Ａ）には、試料ステージ２０２の外部電極に被検体２０１の内部電極を接続した状態であって、当該被検体２０１に磁場が発生した場合の例が示され、図６（Ｂ）には、当該被検体２０１における電流パス（図の白い部分）が示されている。
【０１２１】
したがって、図６（Ｂ）に示すように、本実施形態の磁場測定システム１においては、電子デバイス内を流れる電流値が大きい部位においては、大きな磁場が測定されることによって、ログアンプ４から出力される電圧値が大きくなり、画像上において、明るく表示されるとともに、電流値が小さい部位に関しては、暗く表示され、電子デバイス内における導通状態やリーク電流の発生状態を操作者が観察することが可できるようになっている。
【０１２２】
なお、図６（Ｂ）の横軸及び縦軸とも被検体２０１における測定点の番号を示し、図６（Ｂ）は、当該被検体２０１に対して６４×６４の測定点において測定したことを示す。また、図６（Ｂ）における色変化バーは、磁場変化と色度を対応付けたものであり、縦軸は、検出電圧を磁場強度として示したものである。
【０１２３】
［５］磁場測定システムの動作
次に、図７を参照しつつ、本実施形態の磁場測定システム１における被検体２０１の磁場を測定する際の動作について説明する。なお、図７は、本実施形態の磁場測定システム１における被検体２０１の磁場を測定する際の動作を示すフローチャートである。
【０１２４】
本動作は、磁場測定システム１の試料ステージ２０２上に既に被検体２０１としての電子デバイスが載置済の状態になっているものとする。
【０１２５】
まず、演算・制御処理部５５は、操作部５７に対する操作者の操作に基づいて、被検体２０１の内部又は外部における磁場測定の開始を指示する旨の入力操作を検出すると（ステップＳ１０１）、電圧供給制御部６に、測定条件検出設定処理を実行させ、被検体２０１に印加する電圧値及び電圧タイプを決定し、決定した電圧値及び電圧タイプを記憶部５８に記憶する（ステップＳ１０２）。
【０１２６】
次いで、演算・制御処理部５５は、カメラ用Ａ／Ｄボード５３及びモーションコントローラ５２と連動し、被検体２０１に対する磁気センサ２１０の位置合わせを実行する位置合わせ処理を実行し、走査エリア及び走査開始位置９２を設定する（ステップＳ１０３）
【０１２７】
次いで、演算・制御処理部５５は、電圧供給制御部６を制御して被検体２０１に測定条件検出設定処理によって設定された電圧値及び電圧タイプを有する電圧の印加を開始し（ステップＳ１０４）、モーションコントローラ５２を介して、ドライバボックス７を制御して、磁気センサ２１０に被検体２０１における走査エリアをラスタースキャンさせる磁場測定処理を実行する（ステップＳ１０５）。
【０１２８】
このとき、演算・制御処理部５５は、走査点９４毎に、走査点識別情報に対応付けて磁気センサ用Ａ／Ｄボード５１を介してログアンプ４から出力された電圧値を記憶部５８に記録させる。
【０１２９】
次いで、演算・制御処理部５５は、ラスタースキャンによる被検体２０１の走査の終了を検出すると（ステップＳ１０６）、各走査点９４における電圧値に基づいて所定の演算処理を実行して所定の画像を生成し、生成した画像を表示部５６に表示させて（ステップＳ１０７）、本動作を終了させる。
【０１３０】
以上説明したように、本実施形態の磁場測定システム１においては、磁場の強度を測定する磁気センサを有する走査部２から被検体２０１の磁場の強度に対応した電流値を直接線形にかつ対数的に増幅しつつ電圧値に変換することによって、例えば、ホイートストンブリッジ回路などの磁気センサ２１０を組み込んだ磁場の強度を出力するための出力回路や当該磁気センサ２１０に接続された出力回路を不要とすることができるので、当該出力回路によって生ずるノイズの影響を受けることなく、すなわち、出力回路に依存せずに的確に磁場の強度に対応した電圧を取り出すことができる。
【０１３１】
したがって、本実施形態の磁場測定システム１は、微少な磁場の強度変化であっても、ノイズの影響を排除し、かつ、ノイズの影響を排除した状態にて当該微少な磁場の強度変化を電気的変化として増幅することができるので、被検体２０１における磁場の強度がたとえ微少な変化であったとしても、当該磁場の強度変化を高感度に検出することができる。
【０１３２】
この結果、本実施形態の磁場測定システム１は、例えば、被検体２０１の表面を含む内部や外部に発生した磁場の強度の画像化、又は、当該磁場の強度を用いた当該被検体２０１における劣化状態や異常の検出などの演算処理によって求める演算結果を的確に得ることができる。
【０１３３】
さらに、ログアンプ４から磁気センサ用Ａ／Ｄボード５１を介して取り込まれる信号（すなわち電流値）から、磁気センサ２１０に発生した異常を直接特定することができるので、磁気センサ２１０のメンテナンスタイミング、交換タイミングを的確に、且つ、簡単に、特定することができる。
【０１３４】
例えば、磁気センサ２１０に流れる電流値が突然大きくなった場合には、磁気センサ２１０が故障したものと特定できるが、ホイートストンブリッジを用いた従来の方法では、モニタリングが難しく当該故障を特定することができない。
【０１３５】
また、当該故障を特定するためにはテスターを利用することも想定されるが、当該テスターによって印加される電圧（例えば、０．５Ｖ）によって、磁気センサ２１０が破壊される可能性が高い上、磁気センサ２１０は、取り扱い方法によって故障しやすいことから、本実施形態の構成により簡単に故障をモニタリングできる効果は非常に大きくなっている。
【０１３６】
［６］変形例
［６．１］変形例１
上記実施形態においては、記憶部５８に記憶された各走査点９４における電圧値を示すデータ（以下、「電圧データ」という。）に基づいて所定の画像を生成して表示するようになっているが、当該電圧データに基づき、電子デバイスの劣化状態を自動的に検出してもよい。
【０１３７】
この場合には、演算・制御処理部５５は、予め劣化していない電子デバイスについて、各走査点９４における電圧データを測定して当該測定した電圧データをリファレンスデータとして記憶部５８に登録し、当該登録したリファレンスデータと磁場測定処理によって測定した各走査点９４の電圧データを比較することによって当該電子デバイスの劣化状態を自動的に検出する。
【０１３８】
具体的には、演算・制御処理部５５は、記憶部５８に登録したリファレンスデータと磁場測定処理によって測定した各走査点９４の電圧データを比較し、当該磁場測定処理によって測定した各走査点９４の電圧データの値が所定値（例えば、５％）以上異なる走査点９４の有無を検出する。
【０１３９】
そして、演算・制御処理部５５は、当該磁場測定処理によって測定した各走査点９４の電圧データの値が所定値以上（例えば、５％以上）異なる走査点９４を検出した場合に、被検体２０１が劣化しているものと検出するようにしてもよい。
【０１４０】
また、演算・制御処理部５５は、上記の各走査点９４における電圧データに基づいて所定の画像の生成及び表示に代えて、当該電圧データを、被検体２０１において発生しているリーク電流値を算出する処理に利用するようにしてもよい。
【０１４１】
この場合には、例えば、演算・制御処理部５５は、電子デバイスの劣化状態と同様に、予め各走査点の電圧データと、リーク電流値との関係性を示す関数を算出及び登録し、当該登録した関数に磁場測定処理によって測定された各走査点９４における電圧値を代入することによって、被検体２０１に発生したリーク電流値を算出するようにしてもよい。
【０１４２】
［６．２］変形例２
上記実施形態においては、磁場測定システム１によって測定する被検体としては電子デバイスを用いて説明したが、磁場を検出することが可能なものであれば、電子デバイスに限られず、例えば、細胞などの生体であってもよい。
【０１４３】
例えば、細胞等の生体は、人間を含む各種の動物の生命活動に伴って生じる活動電位に伴って、生体の各部に磁場が発生することが知られている。
【０１４４】
特に、神経細胞は、生命活動に伴って発火して隣接する神経細胞との間において生体電流を生じさせる。そして、細胞とシナプスによって連結された他の神経細胞とが、順次、発火して、生物の神経繊維によって構成された神経ネットワークに沿って生体電流が流れ、当該生体の内部又は外部に生体磁場（具体的には、脳磁等）を発生させる。
【０１４５】
そこで、上記の磁場測定システム１は、磁気センサ２１０によって脳や心臓の各ポイントにおける磁場の発生に基づく電流及び電圧の変化を検出し、当該生体の磁場分布（磁場ベクトル）の画像化や磁場を検出した部位の異常性の有無を判定する構成を有していてもよい。
【０１４６】
具体的には、被検体２０１となる生体は、動物から切り出された神経細胞などの生体の場合には、試料ステージ２０２上に当該サンプルを載置するとともに、上記実施形態と同様の構成及び動作によって、サンプルを走査して生体磁場を測定するようにすればよい。
【０１４７】
一方、磁場測定システム１によってほ乳類等の各種動物の検査を行うために心磁や脳磁の被検体２０１を計測する場合には、試料ステージ２０２上に被検体２０１としての生体を載置することが難しい。
【０１４８】
そこで、この場合には、磁場測定システム１は、動物の身体において磁場の測定対象となる部位（例えば、心臓周辺又は頭部）及びその周辺に、複数の磁気センサ２１０に設置し（走査点の代わりとして設置し）、各磁気センサ２１０によって検出して変換されたで電圧データを用いて磁場の画像化や部位の異常性を判定するようになっている。
【０１４９】
特に、磁場測定システム１は、複数の磁気センサ２１０と、当該磁気センサ２１０の各々に対して対応する安定化電源ユニット３及びログアンプ４と、を備え、演算装置５を用いて、マルチチャネルによって一度に磁気センサが配置された複数の位置における動物の身体に発生した磁場を測定する。
【０１５０】
例えば、脳磁を測定する場合には、被検者の頭部にヘルメットを被せ、当該ヘルメットの各部に磁気センサ２１０を配置するようにすればよい。なお、測定のために利用するチャネル数は、任意であり、例えば、脳磁を測定する場合には、頭部全体に対して、１３８ｃｈ分の磁気センサ２１０等を設けるようにしてもよい。
【０１５１】
また、演算装置５は、動物の身体において、磁気センサ２１０の設置された位置及び当該磁気センサ２１０に対応するログアンプ４から供給される電圧値に基づき、画像（脳磁図、心磁図等）を生成する。
【０１５２】
なお、演算装置５における具体的な画像生成方法としては、例えば、各磁気センサ２１０の設置位置に対応する座標に対して、電圧値をマッピングしつつ、グレースケールの画像を生成するようにしてもよいし、カラーにて画像を生成してもよい。ただし、本実施形態の画像生成方法は、これらに限られない。
【０１５３】
このような構成により、本変形例においては、各種の生体に生じた磁場を高感度にて測定することができるとともに地磁気による磁場の測定値に与える影響としては、略「０」となるため、シールドされた専用施設を建設することなく、生体の脳磁図、心磁図等の画像を生成することができるようになっている。
【０１５４】
［６．３］変形例３
上記実施形態においては、ログアンプ４から供給される電圧値をデータとして記憶部５８に記録されているが、磁気センサ用Ａ／Ｄボード５１に供給された電圧値に所定のフィルタリング処理を実行し、フィルタリング処理が実行された電圧値を記憶部５８に記憶してもよい。
【０１５５】
例えば、演算装置５においてローパスフィルタ又はバンドパスフィルタに対応するフィルタリングを行うことによって、磁気センサ２１０又はログアンプ４において発生したノイズを除去してもよい。この場合には、磁場測定システム１においては、磁場分布の精度を向上させ、かつ、的確な磁場分布を画像化することができる。
【符号の説明】
【０１５６】
１  …  磁場測定システム
２  …  走査部
３  …  安定化電源
４  …  ログアンプ
５  …  演算装置、
６  …  電圧供給制御部
７  …  ドライバボックス
５１  …  磁気センサ用Ａ／Ｄボード
５２  …  モーションコントローラ
５３  …  カメラ用Ａ／Ｄボード
５４  …  ＵＳＢポート
５５  …  演算・制御処理部
５６  …  表示部
５７  …  操作部
５８  …  記憶部
６１  …  直流電源
６２  …  電子負荷装置
６３  …  切り替え装置
６４  …  電流計
６５  …  ＧＰＩＢ−ＵＳＢインターフェース
６６  …  ＧＰＩＢポート
６７  …  ＵＳＢポート
６８  …  ＧＰＩＢポート、
２０１  …  被検体
２０２  …  試料ステージ
２０３  …  手動Ｚステージ
２０４  …  アーム
２０５  …  Ｘステージ
２０６  …  Ｙステージ
２０７  …  Ｚステージ
２０８  …  カメラモジュール
２０９  …  ミラー
２１０  …  磁気センサ
２１１  …  開閉蓋
２１２  …  ゴム足
２１３  …  ベースプレート
２１４  …  測定室仕切り板
２１５  …  駆動系仕切り板
２１６  …カバー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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