(57)【要約】【課題】試料の表面にセンサを接触させることなく、試料の磁場の分布を高い精度で測定することができる磁場測定方法及び磁場測定装置を提供する。【解決手段】一の絶縁層を強磁性体で挟持したＴＭＲセンサ１と、測定時にＴＭＲセンサ１が中心に位置するよう配置された、環状のフィードバックコイル７とを備える。ＴＭＲセンサ１の出力が一定となるようにフィードバックコイル７へ供給する電流値を制御し、ＴＭＲセンサ１の出力が一定となった時点の電流値を検出磁場として取得する。【選択図】図１
2013120080.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一の絶縁層を強磁性体で挟持したＴＭＲセンサと、
測定時に該ＴＭＲセンサが中心に位置するよう配置された、環状のフィードバックコイルと
を備えた磁場測定装置で磁場を測定する磁場測定方法であって、
前記ＴＭＲセンサの出力が一定となるように前記フィードバックコイルへ供給する電流値を制御し、前記ＴＭＲセンサの出力が一定となった時点の電流値を検出磁場として取得することを特徴とする磁場測定方法。
【請求項２】
前記ＴＭＲセンサは、ｘ軸方向、ｙ軸方向、ｚ軸方向に移動することが可能であり、
被測定物がｘｙ平面上に載置され、
前記ＴＭＲセンサをｘ軸方向及びｙ軸方向に走査させて、高さの異なる二の測定面における磁場の分布を取得することを特徴とする請求項１記載の磁場測定方法。
【請求項３】
前記ＴＭＲセンサは、ｘｙ平面上の矩形領域内を往復して移動しながらジグザグ状に走査することを特徴とする請求項１又は２記載の磁場測定方法。
【請求項４】
一の絶縁層を強磁性体で挟持したＴＭＲセンサと、
測定時に該ＴＭＲセンサが中心に位置するよう配置された、環状のフィードバックコイルと
を備えた磁場測定装置であって、
前記ＴＭＲセンサの出力が一定となるように前記フィードバックコイルへ供給する電流値を制御し、前記ＴＭＲセンサの出力が一定となった時点の電流値を検出磁場として取得することを特徴とする磁場測定装置。
【請求項５】
前記ＴＭＲセンサは、ｘ軸方向、ｙ軸方向、ｚ軸方向に移動することが可能であり、
被測定物がｘｙ平面上に載置され、
前記ＴＭＲセンサをｘ軸方向及びｙ軸方向に走査させて、高さの異なる二の測定面における磁場の分布を取得することを特徴とする請求項４記載の磁場測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料が発する磁場の分布を高い精度で測定することができる磁場測定方法及び磁場測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
記録媒体である磁性体へ記録する記録密度は年々増大しており、磁性体が発する磁場の分布を正しく評価することが求められている。例えば特許文献１では、磁気力顕微鏡（Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｆｏｒｃｅ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ：以下、ＭＦＭ）を用いて試料が発する磁場の分布を評価する方法が開示されている。
【０００３】
特許文献１では、カンチレバーの端部に磁性体をコーティングすることにより探針を形成している。探針を試料に接近させることで発生する磁気力の大きさに応じて、カンチレバーの先端の位置が変化するので、カンチレバーの先端の位置を測定することにより試料が発する磁場の分布を評価することができる。
【０００４】
試料からの高さｚ＝ｚ１におけるｘｙ平面上の磁場の分布と、試料からの高さｚ＝ｚ０（＝ｚ１＋Δｚ）における磁場の分布とを測定して評価する。両測定面における磁場の分布を境界条件として、任意の高さｚにおける磁場の分布を理論的に求めることができる。
【０００５】
また、非特許文献１には、ＧＭＲ（Ｇｉａｎｔ  Ｍａｇｎｅｔｏ  Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ）センサを用いて被測定物の表面の磁場を測定する磁場の測定方法が開示されている。非特許文献１では、ＧＭＲセンサを、内部に電流パスが存在する被測定物の表面に押し当ててｘｙ平面上を走査して磁場を測定する。図１３は、従来のＧＭＲセンサの構成を示す模式図である。図１３に示すように、板ばね１１２の先端部分にＧＭＲセンサ１１１が装着されており、ＧＭＲセンサ１１１と被測定物１１３との間の距離が０（ゼロ）となるように押し当てることにより、被測定物１１３の表面の磁場を測定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開２００８／１２３４３２号（公報）
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】エム  ヘクテル（インフィネオン  テクノロジーズ  エージーミュンヘン、ドイツ）「バックサイド  ＧＭＲ  マグネチック  マイクロスコーピー  フォー  フリップ  チップ  アンド  リレイテッド  マイクロエレクトロニック  デバイスイズ」、第１５回  ＩＥＥＥ  プロシーディング  ＩＰＦＡ−２００８（Ｍ．Ｈｅｃｈｔｌ（Ｉｎｆｉｎｅｏｎ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ  ＡＧ  Ｍｕｎｉｃｈ，  Ｇｅｒｍａｎｙ），“Ｂａｃｋｓｉｄｅ  ＧＭＲ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ  ｆｏｒ  Ｆｌｉｐ  Ｃｈｉｐ  ａｎｄ  Ｒｅｌａｔｅｄ  Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｄｅｖｉｃｅｓ”，ＩＥＥＥ  Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  １５ｔｈ  ＩＰＦＡ−２００８）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１では、探針を試料に接触させることなく磁場の分布を測定している。しかし、測定面の試料からの高さは３００ｎｍ〜４００ｎｍであり、試料の表面に凹凸が存在する場合には試料からの高さを適切に維持することが困難であり、磁場の分布を正確に測定することが困難であるという問題点があった。また、カンチレバーの端部に磁性体をコーティングすることにより探針を形成しているので、磁性体が探針の先端だけではなく比較的広範囲にコーティングされてしまう。したがって、探針直下以外の領域における磁場の分布も含めて評価されるので、評価精度を高めることが困難であるという問題点もあった。
【０００９】
また非特許文献１では、被測定物の内部の電流パスに電流が流れた場合に発生する磁場を測定している。被測定物から距離が離れるほど磁場を正確に測定することが困難になるので、ＧＭＲセンサを被測定物の表面に押し当てて測定している。
【００１０】
しかし、ＧＭＲセンサを被測定物に押し当てて測定する場合、ＧＭＲセンサの走査速度を抑える必要があるので、測定時間を短縮することができないという問題点があった。また、被測定物の表面に沿ってＧＭＲセンサを移動させるので、測定ノイズを拾いやすいという問題点もある。さらに、被測定物の表面に凹凸が存在する場合、ＧＭＲセンサを押し当てつつ移動させることが困難であるのでＧＭＲセンサを表面から離して測定せざるを得ず、高い精度で磁場を測定することができないという問題点もあった。
【００１１】
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、試料の表面にセンサを接触させることなく、試料が発する磁場の分布を高い精度で測定することができる磁場測定方法及び磁場測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために本発明に係る磁場測定方法は、一の絶縁層を強磁性体で挟持したＴＭＲセンサと、測定時に該ＴＭＲセンサが中心に位置するよう配置された、環状のフィードバックコイルとを備えた磁場測定装置で磁場を測定する磁場測定方法であって、前記ＴＭＲセンサの出力が一定となるように前記フィードバックコイルへ供給する電流値を制御し、前記ＴＭＲセンサの出力が一定となった時点の電流値を検出磁場として取得することを特徴とする。
【００１３】
上記構成では、ＴＭＲセンサの出力が一定となるようにフィードバックコイルへ供給する電流値を制御し、ＴＭＲセンサの出力が一定となった時点の電流値を検出磁場として取得するので、被測定物との相対位置によらず磁場を測定することができるとともに、ＴＭＲセンサのヒステリシス特性の誤差を確実に排除することができるので、高い精度で磁場の分布を測定することが可能となる。
【００１４】
また、本発明に係る磁場測定方法は、前記ＴＭＲセンサは、ｘ軸方向、ｙ軸方向、ｚ軸方向に移動することが可能であり、被測定物がｘｙ平面上に載置され、前記ＴＭＲセンサをｘ軸方向及びｙ軸方向に走査させて、高さの異なる二の測定面における磁場の分布を取得することが好ましい。
【００１５】
上記構成では、ＴＭＲセンサは、ｘ軸方向、ｙ軸方向、ｚ軸方向に移動することが可能であり、被測定物がｘｙ平面上に載置され、ＴＭＲセンサをｘ軸方向及びｙ軸方向に走査させて、高さの異なる二の測定面における磁場の分布を取得するので、任意の高さの測定面における磁気の分布を確実に取得することができ、ＴＭＲセンサと試料とが非接触であることから、比較的短時間で磁場の分布を取得することが可能となる。
【００１６】
また、本発明に係る磁場測定方法は、前記ＴＭＲセンサは、ｘｙ平面上の矩形領域内を往復して移動しながらジグザグ状に走査することが好ましい。
【００１７】
上記構成では、ＴＭＲセンサは、ｘｙ平面上の矩形領域内を往復して移動しながらジグザグ状に走査するので、任意の高さの測定面における磁気の分布を漏れなく、比較的短時間で取得することが可能となる。
【００１８】
次に、上記目的を達成するために本発明に係る磁場測定装置は、一の絶縁層を強磁性体で挟持したＴＭＲセンサと、測定時に該ＴＭＲセンサが中心に位置するよう配置された、環状のフィードバックコイルとを備えた磁場測定装置であって、前記ＴＭＲセンサの出力が一定となるように前記フィードバックコイルへ供給する電流値を制御し、前記ＴＭＲセンサの出力が一定となった時点の電流値を検出磁場として取得することを特徴とする。
【００１９】
上記構成では、ＴＭＲセンサの出力が一定となるようにフィードバックコイルへ供給する電流値を制御し、ＴＭＲセンサの出力が一定となった時点の電流値を検出磁場として取得するので、被測定物との相対位置によらず磁場を測定することができるとともに、ＴＭＲセンサのヒステリシス特性の誤差を確実に排除することができるので、高い精度で磁場の分布を測定することが可能となる。
【００２０】
また、本発明に係る磁場測定装置は、前記ＴＭＲセンサは、ｘ軸方向、ｙ軸方向、ｚ軸方向に移動することが可能であり、被測定物がｘｙ平面上に載置され、前記ＴＭＲセンサをｘ軸方向及びｙ軸方向に走査させて、高さの異なる二の測定面における磁場の分布を取得することが好ましい。
【００２１】
上記構成では、ＴＭＲセンサは、ｘ軸方向、ｙ軸方向、ｚ軸方向に移動することが可能であり、被測定物がｘｙ平面上に載置され、ＴＭＲセンサをｘ軸方向及びｙ軸方向に走査させて、高さの異なる二の測定面における磁場の分布を取得するので、任意の高さの測定面における磁気の分布を確実に取得することができ、ＴＭＲセンサと試料とが非接触であることから、比較的短時間で磁場の分布を取得することが可能となる。
【発明の効果】
【００２２】
上記構成により、ＴＭＲセンサの出力が一定となるようにフィードバックコイルへ供給する電流値を制御し、ＴＭＲセンサの出力が一定となった時点の電流値を検出磁場として取得するので、被測定物との相対位置によらず磁場を測定することができるとともに、ＴＭＲセンサのヒステリシス特性の誤差を確実に排除することができるので、高い精度で磁場の分布を測定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施の形態１に係る磁場測定装置の構成を示す模式図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る磁場測定装置に用いるＴＭＲセンサの構成を示す模式図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る磁場測定装置に用いるＴＭＲセンサの回路構成を示す模式図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る磁場測定装置に用いる制御装置の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る磁場測定方法におけるＴＭＲセンサの移動経路を示す模式図である。
【図６】試料として採用したプリント基板の例示図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係る磁場測定装置で測定した結果を示す磁場の分布図である。
【図８】本発明の実施の形態１に係る磁場測定装置で測定した、試料の表面から０．２ｍｍの高さにおける磁場の分布図である。
【図９】図６と図８とを重ね合わせた比較図である。
【図１０】本発明の実施の形態２に係る磁場測定装置のＴＭＲセンサの配置を示す模式図である。
【図１１】本発明の実施の形態２に係る磁場測定装置で用いるプリント基板の例示図である。
【図１２】本発明の実施の形態２に係る磁場測定装置で測定した結果を示す磁場の分布図である。
【図１３】従来のＧＭＲセンサの構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の実施の形態では、磁場を検出するセンサとしてＴＭＲ（Ｔｕｎｎｅｌ  Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔｉｖｅ）センサを用いた例について説明する。
【００２５】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る磁場測定装置の構成を示す模式図である。図１に示すように、ＴＭＲセンサ１をアーム部２の一端に取り付けてある。アーム部２は、高さ方向（Ｚ軸方向）へ移動することが可能なＺステージ３に取り付けてあり、Ｚステージ３は、左右方向（Ｙ軸方向）へ移動することが可能なＹステージ４に、Ｙステージ４は、前後方向（Ｘ軸方向）へ移動することが可能なＸステージ５に、それぞれ取り付けてある。したがって、ＴＭＲセンサ１は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向それぞれに移動させることができる。
【００２６】
ＴＭＲセンサ１は、一の絶縁層を強磁性体で挟持して構成されている。図２は、本発明の実施の形態１に係る磁場測定装置に用いるＴＭＲセンサ１の構成を示す模式図である。図２に示すように、ＴＭＲセンサ１は、極薄い（数ｎｍ〜数十ｎｍ）絶縁膜（絶縁層）１１を２枚の強磁性膜（強磁性体）１２で挟んで積層膜を形成し、基板１３に取り付けてある。測定時には、積層膜の直下に、測定対象となる試料（被測定物）６を載置する。積層膜に対して垂直となる方向に電流を流した場合、２枚の強磁性膜１２の磁気モーメントが平行であるときには抵抗は小さく、平行でない場合には抵抗が大きくなり、電流計１５で測定する電流値が変動する。
【００２７】
本実施の形態１に係る磁場測定装置は、ＴＭＲセンサ１の出力が一定となるように、フィードバックコイル７へ供給する電流値を制御し、ＴＭＲセンサ１の出力が一定となった時点の電流値を検出磁場として取得する制御装置１０を備えている。これにより、ＴＭＲセンサ１のヒステリシス特性の誤差を確実に排除することができるので、高い精度で磁場を測定することが可能となる。
【００２８】
図３は、本発明の実施の形態１に係る磁場測定装置に用いるＴＭＲセンサ１の回路構成を示す模式図である。図３に示すように、本実施の形態１に係る磁場測定装置は、測定時にＴＭＲセンサ１が中心に位置するよう配置された、環状のフィードバックコイル７を備えている。ＴＭＲセンサ１は、ＦＬＬ（Ｆｌｕｘ  Ｌｏｃｋｅｄ  Ｌｏｏｐ）回路２２へ接続されており、制御装置１０は、ＴＭＲセンサ１の出力値が０（ゼロ）又は一定値となるよう、フィードバック回路２１からフィードバックコイル７へ供給する電流値を制御する。
【００２９】
ＴＭＲセンサ１の出力値が０（ゼロ）又は一定値となった時点の電流値は、ロックインアンプ２３で増幅され、制御装置１０へ送られる。フィードバックコイル７へ供給される電流値は、試料６の発する磁場に比例する値であり、ＴＭＲセンサ１の出力が一定となった時点の電流値を検出磁場として取得することができる。
【００３０】
図４は、本発明の実施の形態１に係る磁場測定装置に用いる制御装置１０の構成を示すブロック図である。図４に示すように、制御装置１０は、少なくともＣＰＵ（中央演算装置）１０１、メモリ１０２、記憶装置１０３、Ｉ／Ｏインタフェース１０４、ビデオインタフェース１０５、可搬型ディスクドライブ１０６、通信インタフェース１０７及び上述したハードウェアを接続する内部バス１０８で構成されている。
【００３１】
ＣＰＵ１０１は、内部バス１０８を介して制御装置１０の上述したようなハードウェア各部と接続されており、上述したハードウェア各部の動作を制御するとともに、記憶装置１０３に記憶された基本プログラム１００に従って、種々のソフトウェア的機能を実行する。メモリ１０２は、ＳＲＡＭ、ＳＤＲＡＭ等の揮発性メモリで構成され、基本プログラム１００の実行時にロードモジュールが展開され、基本プログラム１００の実行時に発生する一時的なデータ等を記憶する。
【００３２】
記憶装置１０３は、内蔵される固定型記憶装置（ハードディスク）、ＲＯＭ等で構成されている。記憶装置１０３に記憶された基本プログラム１００は、プログラム及びデータ等の情報を記録したＤＶＤ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬型記録媒体９０から、可搬型ディスクドライブ１０６によりダウンロードされ、実行時には記憶装置１０３からメモリ１０２へ展開して実行される。もちろん、通信インタフェース１０７を介して接続されている外部コンピュータからダウンロードされたコンピュータプログラムであっても良い。
【００３３】
通信インタフェース１０７は内部バス１０８に接続されており、ＴＭＲセンサ１、フィードバックコイル７等へ指示信号を送信するとともに、インターネット、ＬＡＮ、ＷＡＮ等の外部のネットワークに接続されることにより、外部コンピュータ等とデータ送受信を行うことが可能となっている。
【００３４】
Ｉ／Ｏインタフェース１０４は、キーボード２０１、マウス２０２等の入力装置と接続され、データの入力を受け付ける。ビデオインタフェース１０５は、ＣＲＴディスプレイ、液晶ディスプレイ等の表示装置２０３と接続され、所定の画像を表示する。
【００３５】
以下、上述した磁場測定装置を用いた磁場測定方法について説明する。まず試料６からの高さの異なる２平面、すなわち高さｚ＝ｚ１のｘｙ平面と高さｚ＝ｚ０のｘｙ平面とにおける矩形領域内の磁場の分布を測定する。
【００３６】
高さの異なる二の測定面における矩形領域内で、それぞれ６４×６４個の格子点上の磁場を測定する。図５は、本発明の実施の形態１に係る磁場測定方法におけるＴＭＲセンサ１の移動経路を示す模式図である。
【００３７】
図５に示すように、まずＴＭＲセンサ１を高さｚ＝ｚ１のｘｙ平面上へ移動させ、矩形領域５１の一のコーナーへ移動させる。次に、Ｙ軸方向に移動させながら、等間隔で６４個の格子点上の磁場を測定する。このとき、各格子点で測定される磁場の値が一定になるようにフィードバックコイル７へ供給する電流を制御し、ＴＭＲセンサ１の出力が一定となった時点の電流値を検出磁場として取得する。
【００３８】
次に、Ｘ軸方向に格子点間の間隔と同じだけ移動させ、Ｙ軸方向に前回と逆方向に移動させながら、等間隔で６４個の格子点上の磁場を測定する。このように磁場の測定作業を繰り返し、矩形領域５１内のすべての格子点における磁場を測定することで、高さｚ＝ｚ１のｘｙ平面における磁場の分布を取得する。
【００３９】
次に、ＴＭＲセンサ１を高さｚ＝ｚ０のｘｙ平面上へ移動させ、矩形領域５２の一のコーナーへ移動させる。次に、Ｙ軸方向に移動させながら、等間隔で６４個の格子点上の磁場を測定する。ここでも、各格子点で測定される磁場の値が一定になるようにフィードバックコイル７へ供給する電流を制御し、ＴＭＲセンサ１の出力が一定となった時点の電流値を検出磁場として取得する。
【００４０】
次に、Ｘ軸方向に格子点間の間隔と同じだけ移動させ、Ｙ軸方向に前回と逆方向に移動させながら、等間隔で６４個の格子点上の磁場を測定する。このように磁場の測定作業を繰り返し、矩形領域５２内のすべての格子点における磁場を測定することで、高さｚ＝ｚ０のｘｙ平面における磁場の分布を取得する。
【００４１】
図６は、試料６として採用したプリント基板の例示図である。例えば、プリント基板の表面のＰ１及びＰ２に低電流直流電圧を印加して、１００ｍＡの直流電流を流した状態で磁場を測定する。
【００４２】
図７は、本発明の実施の形態１に係る磁場測定装置で測定した結果を示す磁場の分布図である。図７（ａ）はプリント基板の表面から３ｍｍの高さ（ｚ＝ｚ０）における磁場の分布を示しており、図７（ｂ）はプリント基板の表面から２．５ｍｍの高さ（ｚ＝ｚ１）における磁場の分布を示している。図６のプリント基板の配線パターンと比較すればわかるように、電流が流れている部分に強い磁場が生じていることがわかる。
【００４３】
図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すような、高さの異なる二の測定面において取得した磁場の分布を境界条件として、特許文献１に開示してある方法を用いて任意の高さｚのｘｙ平面における磁場の分布を求めることができる。
【００４４】
試料６を構成する強磁性体の存在に起因して、試料６の周囲又は内部に様々な３次元スカラ場が形成される。形成された３次元スカラ場はラプラス方程式を満たしている。ラプラス方程式を満たす場を示す場関数をψ（ｘ、ｙ、ｚ）（ただし、ｘ、ｙ、ｚは互いに垂直なＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向にて規定される直交座標系の座標パラメータを示す。）とすると、ψ（ｘ、ｙ、ｚ）はラプラシアンΔを用いて（式１）のように表すことができる。
【００４５】
【数１】
2013120080.tif 000003
【００４６】
（式１）に示す方程式の一般解は、ｘｙｚ直交座標系においてＺ軸方向に指数関数的に減衰する項と指数関数的に増大する項との和として（式２）のように表すことができる。
【００４７】
【数２】
2013120080.tif 000004
【００４８】
ただし、（式２）において、ｋx 、ｋy はＸ軸方向及びＹ軸方向の波数であり、ａ（ｋx 、ｋy ）、ｂ（ｋx 、ｋy ）はｋx 、ｋy で表される関数である。さらに、（式２）の両辺をｚで１回微分し、（式３）を得る。
【００４９】
【数３】
2013120080.tif 000005
【００５０】
ここで、ｚ＝０を満たすｘｙ平面に平行な面におけるψ（ｘ、ｙ、ｚ）、すなわちψ（ｘ、ｙ、０）は（式４）で表すことができる。
【００５１】
【数４】
2013120080.tif 000006
【００５２】
同様に、（式３）にｚ＝０を代入することによりψz （ｘ、ｙ、０）は（式５）で表すことができる。
【００５３】
【数５】
2013120080.tif 000007
【００５４】
したがって、ψ（ｘ、ｙ、０）とψz（ｘ、ｙ、０）とをそれぞれフーリエ変換したψ（ｋx 、ｋy ）｜ｚ＝０及びψz （ｋx 、ｋy ）｜ｚ＝０（以下、単にψ（ｋx 、ｋy ）、ψz （ｋx 、ｋy ）と表す。）は、（式６）及び（式７）で表すことができる。
【００５５】
【数６】
2013120080.tif 000008
【００５６】
【数７】
2013120080.tif 000009
【００５７】
（式６）及び（式７）から、ａ（ｋx 、ｋy ）及びｂ（ｋx 、ｋy ）を求めることができ、（式８）及び（式９）で表すことができる。
【００５８】
【数８】
2013120080.tif 000010
【００５９】
【数９】
2013120080.tif 000011
【００６０】
ここで、（式２）に（式８）及び（式９）のａ（ｋx 、ｋy ）及びｂ（ｋx 、ｋy ）を代入することにより、ψ（ｘ、ｙ、ｚ）を（式１０）で表すことができる。
【００６１】
【数１０】
2013120080.tif 000012
【００６２】
以上より、試料６の外部に設定されたｚ＝０を満たす測定面での測定によりディリクレ型境界条件であるψ（ｘ、ｙ、０）及びノイマン型境界条件であるψz （ｘ、ｙ、０）が得られる場合、これらをフーリエ変換することによって（式１０）に示すようにψ（ｘ、ｙ、ｚ）をｘ及びｙに関してフーリエ変換した式を導くとともに逆フーリエ変換を行うことにより、ψ（ｘ、ｙ、ｚ）を取得することができ、任意の高さｚにおける３次元スカラ場を厳密に求めることができる。なお、試料６の内部において測定が可能である場合は（例えば、細胞内にプローブを挿入して測定する等の場合）、測定面は試料６の内部に設定しても良い。
【００６３】
図８は、本発明の実施の形態１に係る磁場測定装置で測定した、プリント基板の表面から０．２ｍｍの高さにおける磁場の分布図であり、図９は、図６と図８とを重ね合わせた比較図である。プリント基板の電流が流れている部分に強い磁場が生じていることがわかる。
【００６４】
以上のように本実施の形態１によれば、ＴＭＲセンサ１の出力が一定となるようにフィードバックコイル７へ供給する電流値を制御し、ＴＭＲセンサ１の出力が一定となった時点の電流値を検出磁場として取得するので、ＴＭＲセンサ１と試料６との相対位置によらず磁場を測定することができるとともに、ＴＭＲセンサ１のヒステリシス特性の誤差を確実に排除することができるので、高い精度で磁場の分布を測定することが可能となる。
【００６５】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係る磁場測定装置の構成は実施の形態１と同様であることから、同一の符号を付することにより詳細な説明を省略する。本実施の形態２は、ＴＭＲセンサ１を用いて、試料６からの高さの異なる２平面、すなわち高さｚ＝ｚ１のｘｙ平面と高さｚ＝ｚ０のｘｙ平面とにおける矩形領域内の磁場の分布を測定するのではなく、互いに対向する試料６に挟まれた空間内をＴＭＲセンサ１が移動する点で実施の形態１と相違する。
【００６６】
図１０は、本発明の実施の形態２に係る磁場測定装置のＴＭＲセンサ１の配置を示す模式図である。図１０に示すように、２枚のプリント基板（試料）６はｘｙ平面に平行に互いに対向するように配置されており、ＴＭＲセンサ１は、互いに対向する２枚のプリント基板６に挟まれた空間内を移動する。
【００６７】
図１１は、本発明の実施の形態２に係る磁場測定装置で用いるプリント基板６の例示図である。図１１（ａ）は、一方のプリント基板６の配線を、図１１（ｂ）は、他方のプリント基板６の配線を、それぞれ示している。図１１に示すように、プリント基板６の配線は互いに異なっている。
【００６８】
本実施の形態２では、図１１（ａ）に示すプリント基板６の端子Ｐ３とＰ４との間、図１１（ｂ）に示すプリント基板６の端子Ｐ５とＰ６との間に、それぞれ直流電圧を印加し、１００ｍＡの直流電流を流した状態での磁場を測定する。すなわち、２枚のプリント基板間の中央の高さをｚ＝ｚ０とし、中央から１ｍｍ、一方のプリント基板６側へ寄った位置をｚ＝ｚ１とし、実施の形態１と同様の方法で磁場を測定することにより、任意の位置における磁場の分布を求めることができる。
【００６９】
図１２は、本発明の実施の形態２に係る磁場測定装置で測定した結果を示す磁場の分布図である。図１２（ａ）は、図１１（ａ）に示すプリント基板６の表面から０．２ｍｍの高さにおける磁場の分布を示しており、図１２（ｂ）は、図１１（ｂ）に示すプリント基板６の表面から０．２ｍｍの高さにおける磁場の分布を示している。図１１の２枚のプリント基板６の配線パターンと比較すればわかるように、電流が流れている部分に生じている強い磁場を測定することができている。
【００７０】
以上のように本実施の形態２によれば、互いに対向する試料６に挟まれた空間内をＴＭＲセンサ１が移動する場合には、ＴＭＲセンサ１を複数回走査させることなく、１回の走査により両側の試料６から生じる磁場の分布を高い精度で求めることが可能となる。
【００７１】
その他、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲内であれば多種の変形、置換等が可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００７２】
１  ＴＭＲセンサ
６  試料（被測定物）
７  フィードバックコイル
１０  制御装置
【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１０】
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【図１３】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１１】
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【図１２】
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