(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体窒素温度で動作する超伝導磁気センサ用の液体窒素容器において、
液体窒素が満たされる内部空間を備え、前記内部空間内に前記超伝導磁気センサがセットされる容器本体と、
前記内部空間における前記超伝導磁気センサの下方及び側方のうちの少なくともいずれか一方に延在する樹脂部材と、
前記樹脂部材と前記容器本体の側壁との間に設けられる樹脂製のスペーサとを含む、液体窒素容器。
【請求項２】
前記樹脂部材と前記容器本体の底壁との間に設けられ、前記容器本体に対して前記樹脂部材を支持する樹脂製の土台部を更に含む、請求項１に記載の液体窒素容器。
【請求項３】
液体窒素温度で動作する超伝導磁気センサ用の液体窒素容器において、
液体窒素が満たされる内部空間を備え、前記内部空間内に前記超伝導磁気センサがセットされる容器本体と、
前記内部空間における前記超伝導磁気センサの下方及び側方のうちの少なくともいずれか一方に延在する樹脂部材と、
前記樹脂部材と前記容器本体の底壁との間に設けられ、前記容器本体に対して前記樹脂部材を支持する樹脂製の土台部とを含む、液体窒素容器。
【請求項４】
前記樹脂部材は、前記超伝導磁気センサの側方を囲繞する筒状部と、前記容器本体の底壁と前記超伝導磁気センサとの間に延在する底部とを含む、請求項１〜３のうちのいずれか１項に記載の液体窒素容器。
【請求項５】
前記樹脂部材の前記底部は、下方に凸となる形態を有する、請求項４に記載の液体窒素容器。
【請求項６】
前記樹脂部材の前記底部には、貫通穴が形成される、請求項４又は５に記載の液体窒素容器。
【請求項７】
前記樹脂部材は、前記超伝導磁気センサから離間して設けられる、請求項１〜６のうちのいずれか１項に記載の液体窒素容器。
【請求項８】
前記樹脂部材は、前記容器本体に支持される、請求項１〜７のうちのいずれか１項に記載の液体窒素容器。
【請求項９】
液体窒素で満たされる内部空間を有する容器本体、及び、前記内部空間内に設けられる樹脂部材を備える液体窒素容器と、
前記内部空間内に配置され、液体窒素温度で動作する超伝導磁気センサとを含み、
前記液体窒素容器は、前記樹脂部材と前記容器本体の側壁との間に設けられる樹脂製のスペーサを更に含み、
前記樹脂部材は、前記超伝導磁気センサの下方及び側方のうちの少なくともいずれか一方に延在する、超電導体磁気センシング装置。
【請求項１０】
前記液体窒素容器は、前記樹脂部材と前記容器本体の底壁との間に設けられ、前記容器本体に対して前記樹脂部材を支持する樹脂製の土台部を更に含む、請求項９に記載の超電導体磁気センシング装置。
【請求項１１】
液体窒素で満たされる内部空間を有する容器本体、及び、前記内部空間内に設けられる樹脂部材を備える液体窒素容器と、
前記内部空間内に配置され、液体窒素温度で動作する超伝導磁気センサとを含み、
前記液体窒素容器は、前記樹脂部材と前記容器本体の底壁との間に設けられ、前記容器本体に対して前記樹脂部材を支持する樹脂製の土台部を更に含み、
前記樹脂部材は、前記超伝導磁気センサの下方及び側方のうちの少なくともいずれか一方に延在する、超電導体磁気センシング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、液体窒素容器及び超電導体磁気センシング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ジョセフソン接合をループにした構造のＳＱＵＩＤ（Superconducting  Quantum  Interference  Device：超伝導量子干渉素子）が、超高感度の磁気センサーとして使用されている。ジョセフソン接合は、２つの超伝導体をたとえば数ナノメータの薄い絶縁体または常伝導体のバリア層を介して弱く結合させた構成をいう。ジョセフソン接合により、超伝導電子対がバリア層をトンネリングして２つの超伝導体の間に超伝導電流が流れる。ＳＱＵＩＤに外部磁界が加えられると、その磁界に反応して超伝導電流が変化し、電圧変化がジョセフソン接合の両端に発生する。この電圧変化をキャンセルする回路を付加することで、ＳＱＵＩＤは、従来のセンサでは計測できない微弱な磁場を計測できる。医療、地磁気の観測等へのＳＱＵＩＤの適用が期待されている。
【０００３】
ジョセフソン接合には、一般に金属系の超伝導体が用いられているが、酸化物系の超伝導体は液体窒素の沸点である７７Ｋの高温で使用できることから、酸化物系の超伝導体を用いたジョセフソン接合の開発が進められている（たとえば、特許文献１及び２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平07−321380号公報
【特許文献２】特開2001−4652号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、液体窒素はどのような液体窒素容器を用いても、必ず蒸発して液体窒素容器の外部へと出ていく。従って、液体窒素容器内には窒素ガスの気泡が発生する。従来の液体窒素容器では、かかる窒素ガスの気泡に起因した超伝導磁気センサの感度の悪化を低減することが難しい。
【０００６】
そこで、１つの側面では、本発明は、窒素ガスの気泡に起因した超伝導磁気センサの感度の悪化を低減できる液体窒素容器及び超電導体磁気センシング装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一局面によれば、液体窒素温度で動作する超伝導磁気センサ用の液体窒素容器において、
液体窒素が満たされる内部空間を備え、前記内部空間内に前記超伝導磁気センサがセットされる容器本体と、
前記内部空間における前記超伝導磁気センサの下方及び側方のうちの少なくともいずれか一方に延在する樹脂部材と、
前記樹脂部材と前記容器本体の側壁との間に設けられる樹脂製のスペーサとを含む、液体窒素容器が提供される。
他の一局面によれば、液体窒素温度で動作する超伝導磁気センサ用の液体窒素容器において、
液体窒素が満たされる内部空間を備え、前記内部空間内に前記超伝導磁気センサがセットされる容器本体と、
前記内部空間における前記超伝導磁気センサの下方及び側方のうちの少なくともいずれか一方に延在する樹脂部材と、
前記樹脂部材と前記容器本体の底壁との間に設けられ、前記容器本体に対して前記樹脂部材を支持する樹脂製の土台部とを含む、液体窒素容器が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
窒素ガスの気泡に起因した超伝導磁気センサの感度の悪化を低減できる液体窒素容器及び超電導体磁気センシング装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態の超伝導磁気センサの模式図である。
【図２】マグネトメータとしての超伝導磁気センサの構成例を示す上面図である。
【図３】インプットコイルとＳＱＵＩＤループの位置関係を示す図である。
【図４】グラジオメータとしての超伝導磁気センサの構成例を示す上面図である。
【図５Ａ】実施例１による液体窒素容器内の超伝導磁気センサの状態を模式的に示す図である。
【図５Ｂ】比較例による液体窒素容器内の超伝導磁気センサの状態を模式的に示す図である。
【図６】実施例２による液体窒素容器内の超伝導磁気センサの状態を模式的に示す図である。
【図７】気泡ガード及びスペーサの各一例を示す３面図である。
【図８】土台部の一例を示す３面図である。
【図９】実施例３による液体窒素容器内の超伝導磁気センサの状態を模式的に示す図である。
【図１０】気泡ガード及びスペーサの各一例を示す３面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照しながら各実施例について詳細に説明する。
【００１１】
図１は、実施形態の超伝導磁気センサ１の模式図である。超伝導磁気センサ１は、ジョセフソン接合１５を用いたＳＱＵＩＤ１０と、ピックアップループ１１と、インプットコイル１２とを含む。
【００１２】
ＳＱＵＩＤ１０は超伝導体で形成された回路である。ピックアップループ１１及びインプットコイル１２は、それぞれ、導体、良導体、超伝導体等で形成される。ピックアップループ１１で捕捉（検出）された外部の磁場は、インプットコイル１２により、ＳＱＵＩＤ１０に入力される。ＳＱＵＩＤ１０は、超伝導体のＳＱＵＩＤループ１３に形成されたジョセフソン接合１５を有し、検出された磁場を電気信号に変換する。図中、ジョセフソン接合１５の位置は、クロスマーク（×マーク）で示されている。この例では、ＳＱＵＩＤ１０は２個のジョセフソン接合を有する。
【００１３】
ＳＱＵＩＤ１０に４つの電極パッド３６〜３９が接続されている。電極パッド３６、３８からＳＱＵＩＤ１０に所定のバイアス電流が印加された状態で、磁束がＳＱＵＩＤループ１３を貫くと、ジョセフソン接合１５にこの磁束に対応した超伝導電流が流れ、ＳＱＵＩＤ１０の両端に電圧が発生する。発生した電圧を電極パッド３７、３９から取り出すことで、磁場を測定することができる。ＳＱＵＩＤ１０を用いた超伝導磁気センサ１は微小な磁界を高い感度で測定することができる。
【００１４】
図２は、マグネトメータとしての超伝導磁気センサ１の構成例を示す上面図である。図２では、見易さを高めるために形式的に、ピックアップループ１１及びＳＱＵＩＤ１０にハッチングが付されている。図２に例示される超伝導磁気センサ１は、単一コイルのピックアップループ１１を用いたマグネトメータである。基板２１上に、ＳＱＵＩＤ１０が配置される。ＳＱＵＩＤ１０は、ＳＱＵＩＤループ１３となるワッシャ１３Ｗと、ジョセフソン接合１５が形成された超伝導パタン３１とを含む。
【００１５】
基板２１は、この例ではＭｇＯ（酸化マグネシウム）、ＳＴＯ（チタン酸ストロンチウム）などの酸化物基板であるが、シリコン等の半導体基板を用いてもよい。ワッシャ１３Ｗとジョセフソン接合１５を含む超伝導パタン３１は、たとえばＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７（ＹＢＣＯ）や、Ｂｉ２Ｓｒ２Ｃａ２Ｃｕ３Ｏ１０（ＢＳＣＣＯ）等の酸化物高温超伝導膜で形成される。
【００１６】
酸化物系の超伝導パタン３１を用いる場合、ジョセフソン接合１５のバリア層として、超伝導材料の界面に形成される結晶粒界を利用することができる。結晶粒界を生成する構成として、バイクリスタル構造、バイエピタキシャル構造、ステップエッジ構造、ランプエッジ構造などを用いることができる。
【００１７】
ＳＱＵＩＤ１０の上方に、絶縁膜２２を介してインプットコイル１２が形成されている。また、絶縁膜２２上に、インプットコイル１２と共にピックアップループ１１が形成されている。インプットコイル１２とピックアップループ１１は、ＹＢＣＯ等の酸化物高温超伝導薄膜で形成されている。基板２１は、任意のサイズに設計可能であり、ピックアップループ１１の径も適宜調整される。基板２１は、ウェハ上に多数の超伝導磁気センサ１が形成された後に、所定のサイズに切り出されてもよい。
【００１８】
図３は、インプットコイル１２とＳＱＵＩＤループ１３（ワッシャ１３Ｗ）の位置関係の一例を示す図である。図２及び図３の例では、基板２１の表面から垂直方向にみて、ＳＱＵＩＤループ１３の上方にインプットコイル１２が配置されている。もっとも、この配置例に限定されず、インプットコイル１２を基板表面に配置し、ＳＱＵＩＤループ１３をインプットコイル１２の上方に配置してもよい。
【００１９】
尚、図１乃至図３に示す例では、２個のジョセフソン接合１５を用いる超伝導磁気センサ１について説明したが、１個のジョセフソン接合１５を用いることもできる。単一のジョセフソン接合１５を用いる場合は、たとえば、ＳＱＵＩＤ１０の近傍にコイル（インダクタ）を配置して高周波を印加し、磁界共鳴によりジョセフソン接合１５の両端に生じた電圧を取り出してもよい。
【００２０】
図４は、グラジオメータとしての超伝導磁気センサ２の構成例を示す上面図である。図４では、見易さを高めるために形式的に、ピックアップループ５１にハッチングが付されている。
【００２１】
グラジオメータとしての超伝導磁気センサ２は、互いに逆相に巻かれた同じサイズのピックアップコイル５１ａ、５１ｂを有する。ピックアップコイル５１ａと５１ｂを合わせてピックアップループ５１とする。ピックアップループ５１では、２つのピックアップコイル５１ａ、５１ｂで検出される信号の差分を取り出すことで、外来の磁気ノイズをキャンセルしてターゲットの磁気信号だけを取り出す。たとえば、α波等の磁気信号を測定する際に、地磁気による影響を相殺して、ターゲットの磁気信号を取り出す。
【００２２】
図４の構成例では、基板２１上に作製されたＳＱＵＩＤ１０と同じ平面にピックアップループ５１が形成されており、超伝導磁気センサ２は平面型グラジオメーターである。超伝導磁気センサ２には、電流用と電圧用の４つの電極パッド３６〜３９の他に、モニタ用の電極パッド５３、５４が配置されている。電極パッド５３と５４の間に、フィードバックコイル５６が配置される。
【００２３】
次に、上述した超伝導磁気センサ１及び超伝導磁気センサ２のいずれでも含むことができる超電導体磁気センシング装置について説明する。以下では、代表として、超伝導磁気センサ１を含む超電導体磁気センシング装置の実施例について説明するが、超伝導磁気センサ２を含む超電導体磁気センシング装置についても同様である。
【００２４】
［実施例１］
図５Ａは、実施例１による超電導体磁気センシング装置１００を模式的に示す図である。図５Ｂは、比較例による超電導体磁気センシング装置における液体窒素容器６０’内の超伝導磁気センサ１の状態を模式的に示す図である。図５Ａ及び図５Ｂは、液体窒素容器６０の中心を通る鉛直面に沿った縦断面視を示す。
【００２５】
以下の説明において、上下方向は図５Ａに示す方向に定義する。ここでは、上下方向の上側は、気泡が上昇する側である。上下方向は、典型的には、鉛直方向の上下方向に対応する。
【００２６】
本実施例１では、超電導体磁気センシング装置１００は、超伝導磁気センサ１と、液体窒素容器６０とを含む。
【００２７】
上述した超伝導磁気センサ１（超伝導磁気センサ２についても同様）は、７７Ｋで使用できるので、超電導体磁気センシング装置１００では、液体窒素が充填された液体窒素容器６０内で冷却して使用される。即ち、超伝導磁気センサ１は、液体窒素容器６０内で液体窒素に浸されて冷却されて動作する。
【００２８】
液体窒素容器６０は、容器本体６２と、気泡ガード７０（樹脂部材の一例）とを含む。容器本体６２は、デュワと呼ばれ、例えば石英ガラスにより形成される。容器本体６２は、側壁６２１と、底壁６２２とを含み、内部空間６１を形成する。内部空間６１には、液体窒素が満たされ、超伝導磁気センサ１がセットされる。即ち、内部空間６１内には液体窒素が満たされ、超伝導磁気センサ１が液体窒素に浸される。尚、側壁６２１及び底壁６２２は、２重構造を含む各種の断熱構造を備えてもよい。以下では、一例として、容器本体６２は、円筒形の形態であるとする。
【００２９】
容器本体６２の上部には、容器本体６２の内部空間６１の気密性を高める態様で蓋７が設けられる。蓋７には、導線支持部８が蓋７を上下に貫通する態様で設けられる。導線支持部８は、電極パッド３６〜３９（図１参照）に電気的に接続される計測用の配線を内蔵や係止等により支持する。導線支持部８は、例えば樹脂製のパイプにより形成される。この場合、パイプ内部に配線を通して外部に信号を取り出すことができる。超伝導磁気センサ１は、導線支持部８の下端に固定される。
【００３０】
ここで、上述のように、容器本体６２内では周囲からの熱流入があるので、液体窒素はどのような容器本体６２を用いても、必ず蒸発して容器本体６２の外部へと出ていく。このため、容器本体６２内において窒素ガスの気泡の発生は不可避である。図５Ａ（図５Ｂも同様）には、気泡の上昇経路が、参照符号Ｂを付した気泡の絵で模式的に示されている。窒素ガスの気泡は、主に容器本体６２の側壁６２１及び底壁６２２から発生し、上方へと移動する（矢印Ｒ１参照）。これは、後述の比較例においても同様である。
【００３１】
気泡ガード７０は、物理的なガードとして、上方への移動する窒素ガスの気泡が超伝導磁気センサ１に当たることを低減するガード機能を有する。気泡ガード７０は、ガード機能を発現するための構成として、超伝導磁気センサ１の側方及び下方の少なくともいずれか一方に延在する。気泡ガード７０が超伝導磁気センサ１の側方に延在する場合は、超伝導磁気センサ１の側方を気泡から少なくとも部分的にガードできる。また、気泡ガード７０が超伝導磁気センサ１の下方に延在する場合は、超伝導磁気センサ１の下方を気泡から少なくとも部分的にガードできる。ここで、一般的に、気泡は、漂いながら上方に移動するものの、超伝導磁気センサ１に衝突しうる気泡は、主に、液体窒素容器６０の底壁６２２における超伝導磁気センサ１の真下付近の領域で発生したものである。このため、気泡ガード７０が超伝導磁気センサ１の下方に延在する場合は、液体窒素容器６０の底壁６２２で発生した気泡が超伝導磁気センサ１に当たる可能性を効率的に低減できる。
【００３２】
図５Ａに示す例では、気泡ガード７０は、超伝導磁気センサ１の側方を囲繞する円筒状の筒状部７１と、筒状部７１から下方に延在し、超伝導磁気センサ１の下方に延在する底部７２とを含む。即ち、気泡ガード７０は、図５Ａに示すように、上方以外が閉じた空間７３を形成する。従って、図５Ａに示す例では、気泡ガード７０は、超伝導磁気センサ１の側方及び下方を気泡から少なくとも部分的にガードできる。筒状部７１及び底部７２は、一体に形成されてよい。尚、気泡ガード７０は、図５Ａに示すように、超伝導磁気センサ１及び導線支持部８には接触しない。即ち、気泡ガード７０と超伝導磁気センサ１及び導線支持部８との間には、図５Ａに示すように、空間７３に満たされる液体窒素が存在する。
【００３３】
気泡ガード７０は、熱伝導率が低くなるように、樹脂（プラスチック）により形成される。気泡ガード７０は、例えば熱伝導率が0.5W/m・K以下である。これにより、容器本体６２から伝わり得る熱に起因して気泡ガード７０の表面からの気泡の発生を低減できる（空間７３内の液体窒素から発生する気泡を低減できる）。樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート（PET：Polyethylene  terephthalate）等を用いることができる。尚、容器本体６２が石英ガラスにより形成される場合、気泡ガード７０は、石英ガラスの熱伝導率（1.2〜1.4W/m・K）以下の熱伝導率である限り、任意の種類の樹脂（例えば特定の添加剤などが添加された樹脂を含む）により形成されてもよい。
【００３４】
気泡ガード７０の支持方法は任意である。例えば、気泡ガード７０は、容器本体６２の側壁６２１及び底壁６２２の少なくともいずれか一方に対して支持されてもよい。例えば、図５Ａに示す例では、気泡ガード７０は、容器本体６２の底壁６２２に当接する態様で支持される。気泡ガード７０は、接着剤等により容器本体６２の底壁６２２に接着されてもよい。或いは、気泡ガード７０は、重り等を底部７２上に載置されることで重力の作用によって、容器本体６２の底壁６２２に当接されてもよい。
【００３５】
比較例による液体窒素容器６０’は、本実施例１による液体窒素容器６０に対して気泡ガード７０を備えていない点が異なる。
【００３６】
比較例の場合、図５Ｂに模式的に示すように、気泡は液体窒素中の超伝導磁気センサ１に衝突し、超伝導磁気センサ１に微小な振動を発生させる。かかる微小な振動が、超高感度の超伝導磁気センサ１に発生すると、ノイズが発生し、超伝導磁気センサ１の感度（信号雑音比）が悪化する可能性がある。
【００３７】
この点、本実施例１では、図５Ａに模式的に示すように、気泡ガード７０が設けられる。気泡ガード７０を設けることで、上述のように、上方への移動する窒素ガスの気泡が超伝導磁気センサ１に当たることを低減できる。従って、本実施例１によれば、窒素ガスの気泡に起因した超伝導磁気センサ１の感度の悪化を低減できる。
【００３８】
また、本実施例１によれば、気泡ガード７０は、超伝導磁気センサ１に対して離間して設けられるので、超伝導磁気センサ１に接触する場合に比べて、気泡ガード７０自体の微小な振動が超伝導磁気センサ１に伝達される可能性を低減できる。例えば、気泡ガード７０が超伝導磁気センサ１に接触する場合は、気泡ガード７０への気泡の衝突による気泡ガード７０の微小な振動に起因して、超伝導磁気センサ１が微小に振動しうる。この点、本実施例１によれば、気泡ガード７０が超伝導磁気センサ１から実質的に物理的に分離されているので、気泡ガード７０自体の微小な振動が超伝導磁気センサ１に直接的に伝達されることを防止できる。
【００３９】
また、本実施例１によれば、気泡ガード７０は、容器本体６２に支持されているので、他の部材（例えば、導線支持部８や超伝導磁気センサ１自体）に支持される場合よりも、気泡ガード７０自体の微小な振動が超伝導磁気センサ１に伝達される可能性を低減できる。例えば、気泡ガード７０が導線支持部８に支持される場合は、気泡ガード７０への気泡の衝突による気泡ガード７０の微小な振動に起因して、超伝導磁気センサ１を保持する導線支持部８が微小に振動しうる。従って、この場合、気泡ガード７０自体の微小な振動が導線支持部８を介して超伝導磁気センサ１に伝達される可能性がある。この点、本実施例１によれば、超伝導磁気センサ１から実質的に物理的に分離された容器本体６２に支持されているので、気泡ガード７０自体の微小な振動が他の部材を介して超伝導磁気センサ１に伝達されることを防止できる。
【００４０】
尚、図５Ａに示す例では、気泡ガード７０は、容器本体６２の底壁６２２に面接触する態様で支持されるが、気泡ガード７０は、容器本体６２の底壁６２２に点又は線で接触する態様で支持されてもよい。これにより、容器本体６２の底壁６２２に接触する面積を小さくできる。容器本体６２の底壁６２２に接触する面積が小さいほど、容器本体６２からの伝熱が少なくなり、気泡ガード７０の表面からの気泡の発生を低減できる。例えば、気泡ガード７０は、下方に凸となる形態を有してよい。より具体的には、気泡ガード７０の底部７２は、筒状部７１が円筒形の形態であるとき、先端部（頭部）が切除された円錐形の形態であってよい。この場合、気泡ガード７０は、容器本体６２の底壁６２２に実質的に点接触する態様で支持できる。
【００４１】
［実施例２］
図６は、実施例２による超電導体磁気センシング装置１００Ａを示す図であり、液体窒素容器６０Ａ内の超伝導磁気センサ１の状態を模式的に示す図である。尚、図６には、気泡の上昇経路が、参照符号Ｂを付した気泡の絵で模式的に示されている。図７は、気泡ガード７０Ａ及びスペーサ８０の各一例を示す３面図（上面視と、２方向の側面視）である。図８は、土台部９０の一例を示す３面図（上面視と、２方向の側面視）である。
【００４２】
本実施例２では、超電導体磁気センシング装置１００Ａは、超伝導磁気センサ１と、液体窒素容器６０Ａとを含む。
【００４３】
実施例２による液体窒素容器６０Ａは、上述した実施例１による液体窒素容器６０に対して、気泡ガード７０が気泡ガード７０Ａで置換され、且つ、スペーサ８０及び土台部９０が追加された点が異なる。上述した実施例１による液体窒素容器６０と同じであってよい構成要素については、図６において同一の参照符号を付して説明を省略する。
【００４４】
気泡ガード７０Ａは、超伝導磁気センサ１の側方を囲繞する筒状の筒状部７１Ａと、筒状部７１Ａから下方に延在し、超伝導磁気センサ１の下方に延在する底部７２Ａとを含む。図６に示す例では、底部７２Ａは、下方に凸の形態である。より具体的には、筒状部７１Ａ及び底部７２Ａは、空間７３の水平面内の断面積が下方に行くにつれて小さくなる形態を有する。即ち、気泡ガード７０Ａは、下方に行くにつれて単位高さ当たりの表面積が小さくなる形態を有する。これにより、上述したガード機能を維持しつつ、気泡ガード７０Ａの表面積を効率的に小さくでき、気泡ガード７０Ａの表面から発生しうる気泡を低減できる。
【００４５】
気泡ガード７０Ａは、上述した実施例１による気泡ガード７０と同様、樹脂により形成される。
【００４６】
気泡ガード７０Ａの底部７２Ａは、斜め下方に貫通する貫通穴７４を有する。貫通穴７４を設けることで、液体窒素の注入時に、液体窒素の液面が貫通穴７４を超えて上昇する際に、液体窒素を空間７３内と空間７３外とに均等に行き渡らせることができる。貫通穴７４の位置は任意であるが、好ましくは、超伝導磁気センサ１の真下付近の領域から離れた位置である。これにより、貫通穴７４に起因した気泡ガード７０Ａのガード機能を低下を低減できる。
【００４７】
スペーサ８０は、気泡ガード７０Ａと容器本体６２の側壁６２１との間に設けられる。スペーサ８０は、容器本体６２に対する気泡ガード７０Ａの水平方向の変位を拘束する。即ち、スペーサ８０は、容器本体６２の側壁６２１に水平方向で当接する態様で設けられる。これにより、容器本体６２に対する気泡ガード７０Ａの水平方向の変位が拘束され、気泡ガード７０Ａへの気泡の衝突による気泡ガード７０Ａ自体に発生しうる微小な振動が低減される。ここで、気泡ガード７０Ａ自体に微小な振動が発生すると、かかる微小な振動が、超高感度の超伝導磁気センサ１に液体窒素を介して伝達し得る。従って、気泡ガード７０Ａ自体に発生しうる微小な振動が低減されると、超高感度の超伝導磁気センサ１に液体窒素を介して伝達し得る微小な振動が低減されるので、超伝導磁気センサ１の感度の悪化を低減できる。
【００４８】
スペーサ８０は、好ましくは、気泡ガード７０Ａと同様、熱伝導率が低くなるように、樹脂により形成される。スペーサ８０は、気泡ガード７０Ａに接着等により固定されてよいし、容器本体６２に固定されてもよい。スペーサ８０が気泡ガード７０Ａと同一の材料により形成される場合、スペーサ８０は、気泡ガード７０Ａと一体に形成されてもよい。
【００４９】
図６及び図７に示す例では、スペーサ８０は、筒状部７１Ａの外周に対して設けられる第１スペーサ８１０と、底部７２Ａの外周に対して設けられる第２スペーサ８２０とを含む。第１スペーサ８１０及び第２スペーサ８２０は、全周にわたって連続して設けられてもよいが、好ましくは、気泡ガード７０Ａの全周に対して一部のみに設けられる。図７に示す例では、複数個所（４か所）離散して設けられる。これにより、スペーサ８０よりも下方で発生した気泡の上方への移動（筒状部７１Ａよりも外側での気泡の上方への移動）が可能となる。尚、容器本体６２の側壁６２１には、第１スペーサ８１０及び第２スペーサ８２０の下面を支持する突起部が設けられてもよい。
【００５０】
土台部９０は、気泡ガード７０Ａと容器本体６２の底壁６２２との間に設けられる。土台部９０は、容器本体６２に対して気泡ガード７０Ａを支持する。土台部９０を設けることで、気泡ガード７０Ａと容器本体６２の底壁６２２との直接的な接触が無くなるので、容器本体６２の底壁６２２から気泡ガード７０Ａへの伝熱を低減できる。
【００５１】
土台部９０は、好ましくは、気泡ガード７０Ａと同様、熱伝導率が低くなるように、樹脂により形成される。土台部９０は、気泡ガード７０Ａに接着等により固定されてよいし、容器本体６２の底壁６２２に固定されてもよい。土台部９０が気泡ガード７０Ａと同一の材料により形成される場合、土台部９０は、気泡ガード７０Ａと一体に形成されてもよい。土台部９０が気泡ガード７０Ａに固定される場合、気泡ガード７０Ａと一体化した土台部９０は、容器本体６２の底壁６２２に取り外し可能な態様で固定されてもよいし、強固に固定されてもよい。また、土台部９０が底壁６２２に固定される場合、気泡ガード７０Ａは、土台部９０に取り外し可能な態様で固定されてもよい。
【００５２】
図６及び図８に示す例では、土台部９０は、板状部位９１０と、板状部位９１０の下面に結合される円筒状の脚部９２０とを含む。板状部位９１０は、容器本体６２の内径に対応する外径の円形の形態を有し、スペーサ８０と同様、容器本体６２に対する気泡ガード７０Ａの水平方向の変位を拘束する。即ち、板状部位９１０は、容器本体６２の側壁６２１に水平方向で当接する態様で設けられる。これにより、容器本体６２に対する気泡ガード７０Ａの水平方向の変位が拘束され、気泡ガード７０Ａ自体に発生しうる微小な振動が低減される。板状部位９１０には貫通穴９４（図６及び図８に示す例では、４つの貫通穴９４）が設けられる。これにより、板状部位９１０よりも下方で発生した気泡の上方への移動が可能となる。脚部９２０は、容器本体６２の底壁６２２に対して実質的に線（円形の線）で接触する態様で支持される。
【００５３】
尚、図６及び図８に示す例では、土台部９０の板状部位９１０は、容器本体６２の側壁６２１に水平方向で当接するように、容器本体６２の内径と略同一の外径を有しているが、容器本体６２の内径よりも有意に小さい外径を有してもよい。この場合、板状部位９１０よりも下方で発生した気泡の上方への移動が、容器本体６２の側壁と板状部位９１０との隙間を介して可能であるので、板状部位９１０は、貫通穴９４を有していなくてもよい。
【００５４】
［実施例３］
図９は、実施例３による超電導体磁気センシング装置１００Ｂを示す図であり、液体窒素容器６０Ｂ内の超伝導磁気センサ１の状態を模式的に示す図である。尚、図９には、気泡の上昇経路が、参照符号Ｂを付した気泡の絵で模式的に示されている。図１０は、気泡ガード７０Ｂ及びスペーサ８０Ｂの各一例を示す３面図（上面視と、２方向の側面視）である。
【００５５】
本実施例３では、超電導体磁気センシング装置１００Ｂは、超伝導磁気センサ１と、液体窒素容器６０Ｂとを含む。
【００５６】
実施例３による液体窒素容器６０Ｂは、上述した実施例２による液体窒素容器６０Ａに対して、気泡ガード７０が気泡ガード７０Ｂで置換され、且つ、スペーサ８０がスペーサ８０Ｂで置換された点が異なる。上述した実施例２による液体窒素容器６０Ａと同じであってよい構成要素については、図９において同一の参照符号を付して説明を省略する。
【００５７】
気泡ガード７０Ｂは、超伝導磁気センサ１の側方を囲繞する筒状の筒状部７１Ｂと、筒状部７１Ｂから下方に延在し、筒状部７１Ｂよりも小径の筒状の底部７２Ｂとを含む。図９に示す例では、筒状部７１Ｂは、空間７３の水平面内の断面積が下方に行くにつれて小さくなる形態を有する。底部７２Ｂの下方側の開口は、土台部９０により塞がれる。これにより、上述したガード機能を維持しつつ、気泡ガード７０Ｂの表面積を効率的に小さくでき、気泡ガード７０Ｂの表面から発生しうる気泡を低減できる。
【００５８】
気泡ガード７０Ｂは、上述した実施例１による気泡ガード７０と同様、好ましくは、熱伝導率が低くなるように、樹脂により形成される。
【００５９】
気泡ガード７０Ｂの底部７２Ｂは、略水平方向に貫通する貫通穴７４Ｂを有する。貫通穴７４Ｂを設けることで、液体窒素の注入時に、液体窒素の液面が貫通穴７４Ｂを超えて上昇する際に、液体窒素を空間７３内と空間７３外とに均等に行き渡らせることができる。また、貫通穴７４Ｂは、気泡の上昇方向に対して実質的に垂直な側方に向くので、貫通穴７４Ｂに起因した気泡ガード７０Ｂのガード機能を低下を低減できる。
【００６０】
気泡ガード７０Ｂの底部７２Ｂは、土台部９０に接着等により固定されてよい。土台部９０が気泡ガード７０Ｂと同一の材料により形成される場合、土台部９０は、気泡ガード７０Ｂと一体に形成されてもよい。
【００６１】
スペーサ８０Ｂは、上述した実施例２によるスペーサ８０と同様、好ましくは、熱伝導率が低くなるように、樹脂により形成される。スペーサ８０Ｂは、気泡ガード７０Ｂと容器本体６２の側壁６２１との間に設けられる。スペーサ８０Ｂは、容器本体６２に対する気泡ガード７０Ｂの水平方向の変位を拘束する。即ち、スペーサ８０Ｂは、容器本体６２の側壁６２１に水平方向で当接する態様で設けられる。これにより、容器本体６２に対する気泡ガード７０Ｂの水平方向の変位が拘束され、気泡ガード７０Ｂ自体に発生しうる微小な振動が低減される。図９及び図１０に示す例では、スペーサ８０Ｂは、気泡ガード７０Ｂの全周に対して複数個所（４か所）離散して設けられる。これにより、スペーサ８０Ｂよりも下方で発生した気泡の上方への移動が可能となる。
【００６２】
以上、各実施例について詳述したが、特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。また、前述した実施例の構成要素を全部又は複数を組み合わせることも可能である。
【００６３】
なお、以上の実施例に関し、さらに以下の付記を開示する。
（付記１）
液体窒素温度で動作する超伝導磁気センサ用の液体窒素容器において、
液体窒素が満たされる内部空間を備え、前記内部空間内に前記超伝導磁気センサがセットされる容器本体と、
前記内部空間における前記超伝導磁気センサの下方及び側方のうちの少なくともいずれか一方に延在する樹脂部材とを含む、液体窒素容器。
（付記２）
前記樹脂部材は、前記超伝導磁気センサの側方を囲繞する筒状部と、前記容器本体の底壁と前記超伝導磁気センサとの間に延在する底部とを含む、付記１に記載の液体窒素容器。
（付記３）
前記樹脂部材の前記底部は、下方に凸となる形態を有する、付記２に記載の液体窒素容器。
（付記４）
前記樹脂部材の前記底部には、貫通穴が形成される、付記２又は３に記載の液体窒素容器。
（付記５）
前記樹脂部材は、前記超伝導磁気センサから離間して設けられる、付記１〜４のうちのいずれか１項に記載の液体窒素容器。
（付記６）
前記樹脂部材は、前記容器本体に支持される、付記１〜５のうちのいずれか１項に記載の液体窒素容器。
（付記７）
前記樹脂部材と前記容器本体の側壁との間に設けられる樹脂製のスペーサを更に含む、付記１〜６のいずれか１項に記載の液体窒素容器。
（付記８）
前記スペーサは、前記樹脂部材に固定され、前記容器本体の側壁に当接する、付記７に記載の液体窒素容器。
（付記９）
前記スペーサは、前記容器本体の側壁の全周の一部で前記容器本体の側壁に当接する、付記８に記載の液体窒素容器。
（付記１０）
前記樹脂部材と前記容器本体の底壁との間に設けられ、前記容器本体に対して前記樹脂部材を支持する樹脂製の土台部を更に含む、付記１〜９のいずれか１項に記載の液体窒素容器。
（付記１１）
前記土台部は、前記容器本体の側壁に当接する板状部位を含み、前記板状部位には、貫通穴が形成される、付記１０に記載の液体窒素容器。
（付記１２）
前記樹脂部材は、下方に行くほど単位高さ当たりの表面積が小さくなる形態を有する、付記１〜１１のいずれか１項に記載の液体窒素容器。
（付記１３）
前記樹脂部材は、熱伝導率が0.5W/m・K  以下である、付記１〜１２のいずれか１項に記載の液体窒素容器。
（付記１４）
液体窒素で満たされる内部空間を有する容器本体、及び、前記内部空間内に設けられる樹脂部材を備える液体窒素容器と、
前記内部空間内に配置され、液体窒素温度で動作する超伝導磁気センサとを含み、
前記樹脂部材は、前記超伝導磁気センサの下方及び側方のうちの少なくともいずれか一方に延在する、超電導体磁気センシング装置。
（付記１５）
容器本体を備える液体窒素容器用の樹脂部材において、
液体窒素が満たされる前記容器本体内の超伝導磁気センサの下方及び側方のうちの少なくともいずれか一方に延在する、樹脂部材。
【符号の説明】
【００６４】
１、２  超伝導磁気センサ
１０  ＳＱＵＩＤ（超伝導回路）
１１  ピックアップループ
１２  インプットコイル
１３  ＳＱＵＩＤループ
１５  ジョセフソン接合
２１  基板
３１  超伝導パタン    
６０、６０Ａ、６０Ｂ  液体窒素容器    
６１  内部空間
６２  容器本体  
６２１  側壁
６２２  底壁
７０、７０Ａ、７０Ｂ  気泡ガード    
７１、７１Ａ、７１Ｂ  筒状部
７２、７２Ａ、７２Ｂ  底部
７４、７４Ｂ  貫通穴
８０、８０Ｂ  スペーサ  
９０  土台部
９１０  板状部位
９４  貫通穴
１００、１００Ａ、１００Ｂ  超電導体磁気センシング装置
【図１】
0006631266.tif 000002
【図２】
0006631266.tif 000003
【図３】
0006631266.tif 000004
【図４】
0006631266.tif 000005
【図５Ａ】
0006631266.tif 000006
【図５Ｂ】
0006631266.tif 000007
【図６】
0006631266.tif 000008
【図７】
0006631266.tif 000009
【図８】
0006631266.tif 000010
【図９】
0006631266.tif 000011
【図１０】
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