(57)【要約】酸化物超伝導材料の劣化を抑制し得る検査装置は、磁束変動検出コイル１１と磁束伝達コイル１２とを具備し、第１の超伝導材料で構成されたトランスＴと、前記磁束伝達コイル１２に磁気的に結合され、第２の超伝導材料で構成されたＳＱＵＩＤ素子１３と、磁束伝達コイル１２及びＳＱＵＩＤ素子１３が配置された第１の間接冷却部１１４と、第１の貫通孔ＴＨ１を有する第２の間接冷却部１１５であって、第１の貫通孔ＴＨ１の周方向に沿って磁束変動検出コイル１１が巻かれている第２の間接冷却部１１５と、前記第１の貫通孔ＴＨ１の内側に第２の貫通孔ＴＨ２を有し、トランスＴ及びＳＱＵＩＤ素子１３が配置された領域を密閉空間とするための容器と、非磁性材料で構成され、トランスＴ及びＳＱＵＩＤ素子の温度を転移温度以下に冷却するために、前記第１および第２の間接冷却部に熱的に接続された冷却部１０１とを具備する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁束変動検出コイルと磁束伝達コイルとを具備し、第１の超伝導材料で構成されたトランスと、
前記磁束伝達コイルに磁気的に結合され、第２の超伝導材料で構成されたＳＱＵＩＤ素子と、
前記磁束伝達コイル及びＳＱＵＩＤ素子が配置された第１の間接冷却部と、
第１の貫通孔を有する第２の間接冷却部であって、前記第１の貫通孔の周方向に沿って前記磁束変動検出コイルが巻かれている第２の間接冷却部と、
前記第１の貫通孔の内側に第２の貫通孔を有し、前記トランス及びＳＱＵＩＤ素子が配置された領域を密閉空間とするための容器と、
非磁性材料で構成された、前記トランス及びＳＱＵＩＤ素子の温度を転移温度以下に冷却するために、前記第１および第２の間接冷却部に熱的に接続された冷却部とを具備することを特徴とする検査装置。
【請求項２】
前記密閉空間は真空状態であることを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
【請求項３】
前記磁束伝達コイルの略中央に磁性体コアが配置されていることを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
【請求項４】
前記第１及び第２の超伝導材料の転移温度が液体窒素の沸点以上であることを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
【請求項５】
前記第１の超伝導材料が、酸化物超伝導材料をベースにしたテープ材、または線材であることを特徴とする請求項１記載の検査装置。
【請求項６】
前記第１及び第２の超伝導材料が、ＭｇＢ２によって構成されていることを特徴とする請求項１記載の検査装置。
【請求項７】
前記冷却部は、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）で構成されていることを特徴とする請求項１記載の検査装置。
【請求項８】
前記第２の貫通孔内に被検査対象物を通過させるためのベルトコンベアを更に具備することを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、ＳＱＵＩＤ素子を用いて微小金属の有無を検査する検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  極微小な金属等の磁気測定例として、物性物理研究分野においける磁化率測定装置での応用があげられる（非特許文献１）。食品や薬品、および衣料品に混入した微小金属を検出することは不意の事故を引き起こしかねず、製品安全管理上重要である。【０００３】  近年、地磁気の１０億分の１程度の磁束を高感度に検出することができる超伝導量子干渉素子（Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ  Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  Ｄｅｖｉｃｅ：ＳＱＵＩＤ素子）を用いたＳＱＵＩＤ素子磁束計が様々な分野で応用されている。高感度な非接触磁気計測を要求する分野での有効性が示されており、微小金属検出に際しても検出感度向上の上で期待が持てる。【０００４】  ＳＱＵＩＤ素子を構成する超伝導材料として酸化物超伝導材料を用いることが考えられている。酸化物超伝導材料は、比較的高温で動作する。【０００５】  ところが、酸化物超伝導材料は、組成変動に対して、転移温度が変動しやすい。降温−昇温サイクル課程で酸化物超伝導材料が結露すると、酸素抜け等が生じて組成が変動しやすく、転移温度が変化する。【０００６】  また、工業的には、ベルトコンベア等で検査対象物を流して、検査することが望ましい。
【非特許文献１】ジョセフソン効果の物理と応用（近代科学社）ｐｐ．４１２−ｐｐ．４１４
【発明の開示】
【０００７】［発明が解決しようとする課題］
本発明の目的は、ＳＱＵＩＤ素子を構成する酸化物超伝導材料の劣化を抑制すると共に、ベルトコンベア等で検査対象物を流して検査することが可能な検査装置を提供することにある。
【０００８】［課題を解決するための手段］
本発明の一例に係わる検査装置は、磁束変動検出コイルと磁束伝達コイルとを具備し、第１の酸化物超伝導材料で構成されたトランスと、前記磁束伝達コイルに磁気的に結合され、第２の酸化物超伝導材料で構成されたＳＱＵＩＤ素子と、第１の貫通孔を有する冷却手段であって、前記第１の貫通孔の表面に前記トランス及びＳＱＵＩＤ素子が配置され、前記第１の貫通孔の周方向に沿って前記磁束変動検出コイルが巻かれている間接冷却部と、前記トランス及びＳＱＵＩＤ素子が配置された領域を密閉空間とするために前記第１の貫通孔内に配置された密閉用部材であって、第２の貫通孔を有する密閉用部材と、前記トランス及びＳＱＵＩＤ素子の温度を転移温度以下に冷却するために、前記間接冷却部に熱的に接続された冷却部であって、非金属材料で構成された冷却部と
を具備してなることを特徴とする。
【０００９】［発明の効果］
本発明によれば、トランス及びＳＱＵＩＤ素子は、液体ヘリウムや液体ヘリウムにジャブ漬けされて冷却されるのではなく、密閉空間内に配置されて間接的に冷却されることによって、結露せず、トランス及びＳＱＵＩＤ素子を構成する酸化物超伝導材料の劣化を抑制することができる。また、第２の貫通孔内にベルトコンベアを配置することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係わる測定装置の測定部及び解析部の概略構成を示す図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態に係わる測定装置の概略構成を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】  本発明の実施の形態を以下に図面を参照して説明する。【００１２】  図１は、本発明の一実施形態に係わる検査装置の測定部及び解析部の概略を示す図である。【００１３】  図１に示すように、測定部１０は、磁束変動検出コイル１１と磁束伝達コイル１２とからなるトランスＴと、磁束伝達コイル１２に隣接し、磁束伝達コイル１２と磁気的に結合するＳＱＵＩＤ素子１３とから構成されている。磁束変動検出コイル１１及び磁束伝達コイル１２は、臨界温度Ｔｃが液体窒素の沸点以下の所謂高温超伝導をベースにしたテープ材で構成されている。本実施形態において、テープ材は、臨界温度Ｔｃ〜１１０Ｋである（Ｂｉ，Ｐｂ）２Ｓｒ２Ｃａ２Ｃｕ３Ｏｘ（第１の酸化物超伝導材料）をベースに、銀をシース材に用いたパウダー・イン・チューブ法により製造されたものを用いた。【００１４】  また、ＳＱＵＩＤ素子１３は、基板上に形成されたＢｉ系の超電導薄膜（第２の酸化物超電導材料）で構成されている。【００１５】  磁束変動検出コイル１１は、６００ｍｍ×２５０ｍｍの一次微分型のコイルである。また、磁束伝達コイル１２によってＳＱＵＩＤ素子１３に信号が伝達されるので、磁束伝達コイル１２で磁束濃縮を行うことが望まれる。磁束濃縮を行うためには、コイル線密度を高く設定すればよい。酸化物超伝導テープ材は、上述したように“パウダー・イン・チューブ法”によって製造される。この場合、巻線数増加に伴う径方向のコイル厚を抑える事が最も効果的で、平角コイルを用いたα巻による積層が適当である。本実施形態の磁束伝達コイル１２は、直径２０ｍｍ、巻数５０回のα巻コイルである。磁束濃縮を行うために、磁束伝達コイル１２の略中央に磁性体コアを配置してもよい。【００１６】  磁束変動検出コイル１１内部において、磁束変動が生じた場合、超伝導線材内部には磁束変動を打ち消すように遮蔽電流が流れる。遮蔽電流は磁束伝達コイルに流れる。磁束伝達コイルは、遮蔽電流を磁気に変換し増幅を行う。磁束伝達コイルで発生した磁気をＳＱＵＩＤ素子１３で検出する。これにより、磁束検出コイル１１の磁束変動をＳＱＵＩＤ素子１３によって検出・測定することができる。【００１７】  ＳＱＵＩＤ素子１３で拾われた信号を解析するための解析部２０は、公知の磁化率測定装置と同様なので詳しい説明を省略する。ＳＱＵＩＤ素子１３には、１次微分型グラジオメータ等の高次微分型グラジオメータやベクトル型マグネトメータを結合させる事ができる。【００１８】  この図１に示す測定部１０は図２に示す、デュワーに格納される。図２は、本発明の一実施形態に係わるデュワーの概略構成を示す図である。【００１９】  図２に示すように、内部槽（冷却部）１０１の内部に液体ヘリウムＬが貯蔵される。内部槽１０１の底には、第１のＣｕ部材１１１が設けられている。第１のＣｕ部材１１１の底面側に構成する第２のＣｕ部材１１２が設けられている。第２のＣｕ部材１１２の裏面側に、第３のＣｕ部材１１３、および第１の間接冷却部を構成する第４のＣｕ部材１１４が設けられている。第４のＣｕ部材１１４は、第１，第２のＣｕ部材１１１，１１２によって内部槽１０１内の液体ヘリウムに熱的に接続する。第３のＣｕ部材１１３の底面側に第２の間接冷却部を構成し、第１の貫通孔を有する第５のＣｕ部材１１５が接続されている。第５のＣｕ部材１１５は、第１，第２，第３のＣｕ部材１１１，１１２，１１３によって内部槽１０１内の液体ヘリウムに熱的に接続する。【００２０】  第５のＣｕ部材１１５の表面には、第１の貫通孔ＴＨ１の周方向を巻くように磁束変動検出コイル１１が設けられている。磁束変動検出コイル１１は、内部槽１０１内の液体ヘリウムＬに熱的に接続する第５のＣｕ部材１１５によって超伝導転移温度以下に冷却される。【００２１】  第４のＣｕ部材１１４の表面には、磁束伝達コイル１２、および磁束伝達コイル１２と磁気的に結合するＳＱＵＩＤ素子１３が配置されている。磁束伝達コイル１２およびＳＱＵＩＤ素子１３は、内部槽１０１内の液体ヘリウムＬに熱的に接続する第４のＣｕ部材１１４によって超伝導転移温度以下に冷却される。【００２２】  第１の貫通孔ＴＨ１の内側には第２の貫通孔ＴＨ２を有する第１の繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）部材１２１が設けられている。内部槽１０１の外側には外部槽１０２が設けられている。外部槽１０２の底面に第２の繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）部材１２２が接続されている。【００２３】  内部槽１０１、外部槽１０２、第１のＦＲＰ部材１２１、第２のＦＲＰ部材１２２の間の空間を密閉空間とするために第３の繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）部材１２３が設けられている。この密閉空間には、トランスＴ及びＳＱＵＩＤ素子１３が配置されている。【００２４】  第２の貫通孔ＴＨ２内を、ベルトコンベア２００を配置することができる。ベルトコンベア２００を動作させることによって、検査体が第２の貫通孔ＴＨ２内を通過して検査対内部に金属が有るか否かを検査することができる。【００２５】  本実施形態では、トランスＴ及びＳＱＵＩＤ素子１３を転移温度以下に冷やすための内部槽１０１が、金属製ではなく非磁性体の繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）で製造されている。そのため、ＳＱＵＩＤ素子１３の特性低減をことができる。また、液体ヘリウム温度では、接着剤はワレ、剥離を起こすため構造材に接着剤は使用できない。しかし、内部槽１０２、外部槽１０１は一体成形で製造されているので、内部槽１０２の内部に液体ヘリウムを貯蔵することができる。【００２６】  トランス及びＳＱＵＩＤ素子からなる測定部を液体窒素または液体ヘリウム等にジャブ漬けして冷却した後、液から取り出し室温に戻るという降温−昇温過程でトランスＴ及びＳＱＵＩＤ素子１３が結露する。酸化物超伝導体は、結露による水分に触れると劣化しやすい。【００２７】  本実施形態の装置の場合、トランスＴ及びＳＱＵＩＤ素子１３を冷却するために、トランスＴ及びＳＱＵＩＤ素子１３と液体ヘリウムを貯蔵する内部槽１０２とが、第１のＣｕ部材１１１、外部槽１０１、及び第２のＣｕ部材１１２を用いて熱的に接続される。そして、トランスＴ及びＳＱＵＩＤ素子１３が配置された空間は、真空状態である。よって、降温−昇温過程を経てもトランスＴ及びＳＱＵＩＤ素子１３は、結露しない。なお、密閉空間を真空状態にするかわりに、密閉空間内に乾燥した不活性ガスを封入してもよい。【００２８】  また、ＭｇＢ２も劣化しやすい超伝導材料であるので、トランスＴおよびＳＱＵＩＤ素子を構成する材料としてＭｇＢ２を用いても良い。【００２９】  なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、本実施形態では、デュワーの内部層内に液体ヘリウムを貯蔵したが、トランスＴ及びＳＱＵＩＤ素子１３が転移温度以下に冷却されるならば、内部層内に液体窒素を貯蔵してもよい。トランスＴ及びＳＱＵＩＤ素子１３を構成する酸化物超伝導材料としてＢｉ系を用いたが他の酸化物超伝導材料を用いてもよい。臨界温度が液体窒素の沸点未満の酸化物超伝導材料を用いてもよい。トランスＴ及びＳＱＵＩＤ素子１３を冷却するための冷却部として液体ヘリウムを貯蔵するデュワーを用いたが、無冷媒冷凍機（例えば、ＧＭ方式、パルス管方式、スターリング方式）を用いてもよい。【００３０】  その他、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することが可能である。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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2006046740.tif 000005