磁力計
【課題】 小型で、磁極間に設置が可能で、低温環境においても試料を移動または振動させることが可能な振動機構を有した磁力計を提供する。
【解決手段】 磁力計１において、ピエゾポジショナー５、試料１３、試料棒１５、検出コイル１７、１９等は、冷却容器３内部に配置されている。ピエゾポジショナー５は圧電素子を備えており、コントローラ７により所定の電気信号を印加され試料棒１５を介して試料１３を所定の方向に向ける。また、所定の鋸波を印加されて所定の振動を試料１３に与える。検出コイル１７、１９は、コイル軸部の空間を試料１３が往復振動することで生ずる磁束密度の変化を、電気信号として検出する。測定装置２５は、検出コイル１７、１９が検出した電気信号に所定の較正を行って試料１３の磁化を算出する。磁力計１によれば外部温度、外部磁場が変化しても磁気測定が可能である。
【解決手段】 磁力計１において、ピエゾポジショナー５、試料１３、試料棒１５、検出コイル１７、１９等は、冷却容器３内部に配置されている。ピエゾポジショナー５は圧電素子を備えており、コントローラ７により所定の電気信号を印加され試料棒１５を介して試料１３を所定の方向に向ける。また、所定の鋸波を印加されて所定の振動を試料１３に与える。検出コイル１７、１９は、コイル軸部の空間を試料１３が往復振動することで生ずる磁束密度の変化を、電気信号として検出する。測定装置２５は、検出コイル１７、１９が検出した電気信号に所定の較正を行って試料１３の磁化を算出する。磁力計１によれば外部温度、外部磁場が変化しても磁気測定が可能である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料または検出コイルを移動または振動させて磁化測定を行う磁力計に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、磁性材料の磁化を測定する手段として、試料振動型磁力計（ＶＳＭ：Ｖｉｂｒａｔｉｎｇ Ｓａｍｐｌｅ Ｍａｇｎｅｔｏｍｅｔｅｒ）や、引き抜き法磁力計のような、振動運動が要求される磁力計が用いられている。これらの磁力計では、磁化した試料が振動するときに検出コイルに誘導される電圧を検出し、適切な較正を行うことにより、試料の磁化を測定する。
【０００３】
測定時の振動運動は、ラウドスピーカ型ボイスコイル、モーター、油圧シリンダー等（以下加振部分）により行う。これらは通常、試料に磁場を印加する磁極から離れた位置に設置する。このためこれら加振部分と試料とは、例えば、長いロッドによって繋がれて、試料を所定の振幅および周波数で振動させる。この振動運動を正確に行うために、試料が移動するときの交流振幅情報のみでなく絶対位置情報も提供して、磁力計の全体的な安定性を向上させている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平２００２−７５５２２号公報（第４-５頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来の磁力計において、これら加振部分の大きさは試料に外部磁界を印加する磁極の間隔に比較して大きいので、磁極内に設置することができず、また加振部分が磁場に影響されるのを避けるため、磁場の影響が軽微あるいは無い場所に設置しなければならない。このため、上述のように試料または加振部分を１ｍあるいはそれ以上の長いロッドに繋ぐ必要があり、振動時に電気的制御により安定性を向上させようとしても、機械的に横ぶれが生じるのを十分に防止することはできず、試料の移動が不均一になって測定結果に統計的ばらつきが生じてしまう。また、試料位置とは別に加振部分を設置するための空間が必要になる。
【０００５】
さらに、これらは低温環境での動作に適しておらず、絶対零度付近から室温までの磁気特性を測定する際に、このような加振部分を備えた磁力計を低温環境に設置することはできない。
【０００６】
そこで本発明は、小型で、磁場の影響を受けづらいため磁極間にも設置することができ、低温環境においても動作が可能な振動機構を備えた磁力計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】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、印加電圧に応じて伸縮する圧電素子と、磁束密度の変化を検出する検出コイルと、前記圧電素子の伸縮を試料または前記検出コイルの少なくとも一方に伝えて前記試料を前記検出コイルに対して相対的に移動または振動させる振動伝達手段と、前記検出コイルが検出した、前記試料を前記検出コイルに対し相対的に移動または振動させることで生ずる磁束密度変化から、前記試料の磁化を算出する磁化算出手段と、を備えたことを特徴とする磁力計である。
【０００８】
このような構成により、小型で、磁場の影響を受けにくい圧電素子によって振動伝達手段を介して試料と検出コイルとを互いに相対的に移動または振動させ、磁化測定を行う。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記試料に所定の磁場を印加する磁場形成手段をさらに有することを特徴としている。
【００１０】
このような構成により、試料の磁化の磁場依存性等を測定する。このとき圧電素子は小型で磁場の影響を受けにくいので、印加される磁場中の試料または検出コイルの近傍に設置される。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２のいずれか一項に記載の発明において、前記試料を前記移動または振動の方向を軸として任意の角度回転させた状態にする回転手段をさらに有することを特徴としている。
【００１２】
このような構成により、試料の任意方向の磁化成分、あるいは、任意方向の磁場中における試料の磁化を測定する。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の磁力計において、前記試料の温度を変化させる温度変化手段をさらに有することを特徴としている。
【００１４】
このような構成により、試料の磁化の温度特性等を測定する。このとき圧電素子は温度が変化しても動作するので、試料の近傍に設置される。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載の磁力計において、前記振動伝達手段は、前記圧電素子の伸縮する方向に隣接して設けられ、前記圧電素子への印加電圧の周波数で振動するガイド棒と、前記ガイド棒の周囲に設けられ、前記ガイド棒により移動されて前記ガイド棒の振動変位を所定回積算した変位で移動または振動する慣性駆動部と、を有し、前記試料または前記検出コイルは、前記慣性駆動部と一体に移動または振動することを特徴としている。
【００１６】
このような構成によると、慣性駆動部が圧電素子の小さな振動振幅を所定回積算し、所定の変位の振幅を試料または検出コイルに与えて、磁化測定を行うことになる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の請求項１に記載の磁力計によれば、圧電素子は小型なので、試料または検出コイルの近傍に設置することができ、長いロッド等で圧電素子と試料または検出コイルを接続する必要がなく、温度変化によるロッドの伸縮や振動時の横ぶれ等による測定値のばらつきを低減できる。
【００１８】
請求項２に記載の磁力計によれば、試料に所定の外部磁場を印加して磁化測定を行い、試料の磁化の外部磁場依存性等を測定できる。このとき、圧電素子は磁場の影響を受けづらいので、試料または検出コイルの近傍の磁場中に設置することができる。
【００１９】
請求項３に記載の磁力計によれば、試料を磁力計から取り外すことなく設置角度を変化させることができ、試料の磁化の角度依存性等を簡単に測定することができる。
【００２０】
請求項４に記載の磁力計によれば、試料の磁化の温度依存性等を測定できる。このとき、圧電素子により試料または検出コイルを振動させるので、絶対零度付近等の極低温環境などにおいても磁化測定が可能になる。
【００２１】
請求項５に記載の磁力計によれば、圧電素子の微小な変位を磁化測定に必要な変位あるいは振幅に変換して、試料または検出コイルを移動または振動させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明の第１の実施の形態による磁力計について図１から図５を参照しながら説明する。図１に示すように、磁力計１は、ピエゾポジショナー５、コントローラ７、試料棒１５、検出コイル１７、１９、測定装置２５等を有している。試料１３は、試料棒１５の先端部に配置されている。ピエゾポジショナー５、試料１３、試料棒１５、検出コイル１７、１９等は、冷却容器３内部に配置され、液体ヘリウム等の冷媒を用いて図示していない真空ポンプ等で気圧の調整等を行うことにより、絶対零度付近までの低温環境で測定が可能に構成されている。
【００２３】
ピエゾポジショナー５は、試料棒１５を介して試料１３を所定の方向に向いた状態で所定の移動または振動を与える振動機構である。ピエゾポジショナー５の外径は、約３０ｍｍ以下である。コントローラ７は、配線９、１１でピエゾポジショナー５と接続され、所定の電気信号を印加してピエゾポジショナー５を制御する。試料棒１５は、ピエゾポジショナー５の振動を試料１３に伝える例えば円柱状の棒であり、長さは数センチメートル以下であればよい。
【００２４】
検出コイル１７、１９は、互いに逆向きに所定回数巻回されたコイルであり、コイル軸部の空間に試料１３が振動可能に配置されている。検出コイル１７、１９は、試料１３が検出コイル１７、１９間を移動または往復振動することで生ずる磁束密度の変化による誘導起電力を検出する。測定装置２５は、配線２１、２３で検出コイル１７、１９と接続され、試料１３が移動または振動することで生ずる磁束密度の変化を検出コイル１７、１９が電気信号として検出すると、所定の較正を行って試料１３の磁化を算出する。
【００２５】
次に、ピエゾポジショナー５の構成および動作について、図２から図５を参照しながら詳細に説明する。図２に示すように、ピエゾポジショナー５は、固定台５１、ピエゾアクチュエータ５３、ガイド棒５５、慣性駆動部５７、ローテータ６１等を有している。
【００２６】
固定台５１は、冷却容器３に対してピエゾポジショナー５を固定するためのものである。圧電素子たるピエゾアクチュエータ５３は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰｂＺｒＴｉＯ３）等の圧電セラミックス等よりなるピエゾ素子を複数枚積層したものであり、コントローラ７により所定の電気信号を印加されると、図２のｙ軸方向に伸縮する。ピエゾアクチュエータ５３は、四角柱状をなし、一端が固定台５１に固定されている。ガイド棒５５は、セラミックスからなる四角柱状の部材であり、一端がピエゾアクチュエータ５３に貼り付けられて接続され、ピエゾアクチュエータ５３の伸縮と共にｙ軸方向に振動する。
【００２７】
図３に示した図２のＩＩＩ―ＩＩＩ面における断面のように、慣性駆動部５７は２つの慣性駆動部５７ａ、５７ｂからなり、中央部にガイド棒５５を挟み込んだ形になっている。慣性駆動部５７ａ、５７ｂは、チタン又はセラミックなどで形成されている。慣性駆動部５７ａ、５７ｂは、接続面５７ｃ、５７ｄにスプリング５８ａ、５８ｂが内蔵されており、互いに押圧されることにより一体に移動可能となっている。ガイド棒５５と慣性駆動部５７とは、互いの接触部で所定の摩擦力を持つように構成されている。
【００２８】
図４に、ピエゾアクチュエータ５３に印加される電圧と時間との関係と、慣性駆動部５７の移動と時間との関係を示す。図４に示すように、ピエゾアクチュエータ５３には、所定の周波数の鋸波が印加される。この鋸波は、プラスマイナスの極性を、必要に応じて切替可能になっている。
【００２９】
今、プラスの電圧を印加されたときにピエゾアクチュエータ５３は伸長し、マイナスの電圧を印加されたときに縮小するものとする。鋸波が最初にプラスのピーク電圧になる時刻をｔ１とすると、ピエゾアクチュエータ５３は、初期状態（ｔ＝０）の大きさから印加電圧の上昇と共に徐々に伸長し、時刻ｔ１で初めて最大となり初期状態よりもｙ１伸長する。このとき、一端がピエゾアクチュエータ５３と接続しているガイド棒５５は、図２のｙ軸方向にｙ１移動する。このときの移動方向（図２の下向き）をプラスとする。慣性駆動部５７は、ガイド棒５５との間に所定の摩擦を有しており、このときは一体に移動するので、慣性駆動部５７とローテータ６１との接続面５９は、時刻ｔ１にガイド棒５５と同様に初期状態の位置からプラス方向にｙ１移動する。
【００３０】
時刻ｔ１で鋸波の印加電圧がゼロになると、ピエゾアクチュエータ５３は、瞬時に縮小して初期状態の長さに戻る。ガイド棒５５は、ピエゾアクチュエータ５３と接続しているので初期状態の位置に戻る。しかし、慣性駆動部５７は、ガイド棒５５との間の摩擦力よりも慣性力の方が強く、プラス方向にｙ１移動した位置に留まる。このとき、ローテータ６１、試料棒１５及び試料１３は慣性駆動部５７と同様にプラス方向にｙ１移動した位置に留まる。
【００３１】
時刻ｔ２で再び鋸波がピーク電圧になると、ピエゾアクチュエータ５３は再び徐々に最大に伸長する。このとき、一端がピエゾアクチュエータ５３と接続しているガイド棒５５は、ｙ軸方向にｙ１移動する。慣性駆動部５７は、ガイド棒５５との間に所定の摩擦を有しているので一体に移動し、慣性駆動部５７とローテータ６１との接続面５９は、時刻ｔ２に時刻ｔ１の位置からさらにプラス方向にｙ１移動する。すなわち、接続面５９は、初めの位置からプラス方向に２ｙ１移動したことになる。
【００３２】
時刻ｔ２で鋸波の印加電圧が瞬時にゼロになると、ピエゾアクチュエータ５３は、再び瞬時に縮小して初期状態の長さに戻る。ガイド棒５５は、ピエゾアクチュエータ５３と接続されているので初期状態の位置に戻る。しかし、このときも慣性駆動部５７は、ガイド棒５５との間の摩擦力よりも慣性力の方が強く、２ｙ１移動した位置に留まる。このとき、ローテータ６１、試料棒１５及び試料１３は慣性駆動部５７と同様にプラス方向に２ｙ１移動した位置に留まる。上記動作を、試料１３が磁化測定に必要な移動距離あるいは振動振幅まで繰り返す。試料１３を所定距離移動させると、磁束密度の変化により検出コイル１７、１９に誘導起電力が生じ、測定装置２５により電気信号として検出される。
【００３３】
試料１３の位置を初期状態に戻すとき、あるいは、試料１３を振動させる際には、鋸波をマイナス側に切り替える。例えば時刻ｔ５で鋸波をマイナス側に切り替えると、印加電圧によりピエゾアクチュエータ５３は逆に歪み、伸長時とは逆に慣性駆動部５７はマイナス方向にｙ１移動する。ピエゾアクチュエータ５３が、鋸波の電圧がゼロになって瞬時に初期状態に戻っても、慣性駆動部５７は、マイナス方向にｙ１移動した位置に留まる。この動作を繰り返して、慣性駆動部５７はローテータ６１、試料１３等と共に初期状態の位置まで戻っていく。さらにマイナス側の鋸波を印加し続ければ、試料１３をマイナス側に移動させることになる。
【００３４】
上記のように、ピエゾアクチュエータ５３は印加電圧に応じて伸縮し、慣性駆動部５７、試料棒１５などを介して試料１３を移動させる。また、印加する鋸歯の極性を周期的に切り替えると、試料１３は所定の振動振幅で振動する。
【００３５】
図２及び図５に示すように、ローテータ６１は、ガイド棒６３、慣性駆動ロータ６５、２つのピエゾアクチュエータ６７ａ、６７ｂ、ハンドル６９、ベース７１等を有している。
【００３６】
ベース７１は、断面がコの字型の枠であり、例えばチタンまたはセラミックで形成される。ベース７１は、慣性駆動部５７の側に、慣性駆動部５７と対向する側に開口するように配置されている。ハンドル６９は、四角柱を２つ組み合わせたようなてこ状であり、例えばセラミックで形成される。ハンドル６９は、ベース７１の開口側の中央部に例えば２つのピエゾアクチュエータ６７ａ、６７ｂの中心を軸として回転可能に備えられている。ベース７１の両側の立ち上がり部とハンドル６９の両端側とに接してピエゾアクチュエータ６７ａ、６７ｂが配置されている。ピエゾアクチュエータ６７ａ、６７ｂとハンドル６９の両端側とは固定されている。ピエゾアクチュエータ６７ａ、６７ｂは、例えば四角柱状をなし、ピエゾアクチュエータ５３とほぼ同様の機能を有している。ガイド棒６３は円柱状であり、例えばセラミックで形成される。ガイド棒６３の１つの底面が、ハンドル６９表面のベース７１の中心に固定されている。
【００３７】
慣性駆動ロータ６５は例えば円盤状であり、例えばチタンまたはセラミックで形成される。慣性駆動ロータ６５は、ベース７１の開口側に備えられている。図３に示した図２のＶＩ―ＶＩ面における断面のように、慣性駆動ロータ６５は２つのロータ６５ａ、６５ｂからなり、中央部にガイド棒６３を挟み込んだ形になっている。慣性駆動ロータ６５ａ、６５ｂは、慣性駆動部５７と同様に接続面にスプリング６６ａ、６６ｂが内蔵されており、互いに押圧されることにより一体に移動可能となっている。ガイド棒６３と慣性駆動ロータ６５とは、互いの接触部で所定の摩擦力を持つように構成されている。
【００３８】
次に、回転手段たるローテータ６１が試料１３を回転させる動作について説明する。ピエゾアクチュエータ６７ａ、６７ｂはそれぞれ所定の例えば鋸波電圧を印加され、印加電圧に応じて伸縮する。例えば、ピエゾアクチュエータ６７ａが図５のｐ方向に所定の長さ伸長し、ピエゾアクチュエータ６７ｂが図５のｑ方向に所定の長さ伸長したときには、ハンドル６９の両端部がそれぞれピエゾアクチュエータ６７ａ、６７ｂに押される。ハンドル６９はガイド棒６３と共にピエゾアクチュエータ６７ａ、６７ｂが伸長するときに加わる力をトルクとして、図のＲ方向に所定の角度回転する。鋸波の電圧がゼロになっても、上記ガイド棒５５と慣性駆動部５７との関係と同様、慣性駆動ロータ６５は所定角度回転した位置に留まる。この動作を所定回数繰り返すことで、慣性駆動ロータ６５、すなわち試料１３を所定角度回転させる。すなわち、ピエゾアクチュエータ６７ａ、６７ｂに印加する電圧を調整して試料１３を、試料１３の移動または振動の方向であるｙ軸を軸として任意の角度回転させる。また、ピエゾアクチュエータ６７ａ、６７ｂに逆極性の電圧を与えると、ローテータ６１は逆向きに回転する。
【００３９】
以上のように構成された磁力計１により、試料１３の磁化を測定する際の動作について説明する。まず、試料棒１５に試料１３をセットする。低温環境での測定を行う際には低温容器３に液体ヘリウムを注入し、図示しない真空ポンプで排気する等所定の作業により、測定環境を設定する。コントローラ７から所定の電圧をローテータ６１に印加し、試料１３を所定の向きに設定する。コントローラ７から所定の鋸波を印加して、試料１３をｙ軸方向に移動または振動させる。検出コイル１７、１９が検出した磁束密度の変化を測定装置２５が電気信号として検出し、所定の較正を行って試料１３の磁化として出力する。
【００４０】
以上説明したように、第１の実施の形態による磁力計１によれば、小型で低温環境でも動作が可能なピエゾポジショナー５を振動機構として用いて、試料１３を振動させ、磁化測定が可能である。なお、ピエゾアクチュエータ５３は、ナノメータレベルの移動を正確に制御することが可能であり、慣性駆動部５７の振動も正確に制御される。このとき、試料棒１５は数センチメートル以下の長さでよいので、温度変化による伸縮や、ピエゾポジショナー５からの振動を伝える際に横ぶれ等を起こして試料１３が検出コイル１７、１９の内壁に衝突したりすることが防止でき、測定のばらつきを低減できる。ローテータ６１は、試料１３の磁場に対する角度依存性を測定する場合に主に使用することができる。また、試料１３を試料棒にセットし直さなくても、ローテータ６１を用いて異なる方向の磁化成分を測定することができる。
【００４１】
本発明の第２の実施の形態による磁力計について図７を参照しながら説明する。第２の実施の形態による磁力計は、第１の実施の形態による磁力計１とは、冷却容器３内部の磁化検出部の構成が異なっている。ここでは、第２の実施の形態による磁化検出部１００について説明する。
【００４２】
磁化検出部１００は、試料１３、試料棒１５、固定台５１、ピエゾアクチュエータ５３、ガイド棒５５、慣性駆動部５７、ローテータ６１、検出コイル１７、１９、固定台８３等を有している。第１の実施の形態においては試料１３を移動または振動させたが、第２の実施の形態では検出コイル１７、１９を移動または振動させている点において相違している。なお、第１の実施の形態と同一の構成部材には同一の番号を付している。
【００４３】
磁化検出部１００では、試料１３は、試料棒１５を介してローテータ６１に接続されている。ローテータ６１は、低温容器３に固定台８３を介して固定されている。試料１３は、ローテータ６１に所定の電圧を印加することにより所定の方向に設定される。試料１３は、試料棒１５、ローテータ６１を介して固定台８３に接続されているので、図の上下方向には固定されている。
【００４４】
検出コイル１７は検出コイル１９と互いに固定され、検出コイル１９は慣性駆動部５７に固定されている。慣性駆動部５７の中心部には、所定の摩擦力を介してガイド棒５５が接するように備えられている。ガイド棒５５の一端は、ピエゾアクチュエータ５３の一端に貼り付けて接続され、ガイド棒５５はピエゾアクチュエータ５３の伸縮と一体に移動する。ピエゾアクチュエータ５３の他端は固定台５１に固定されている。固定台５１は、冷却容器３に固定されている。
【００４５】
慣性駆動部５７は、第１の実施の形態において説明した動作により、ピエゾアクチュエータ５３の伸縮により所定の移動または振動を行う。検出コイル１７、１９は、慣性駆動部５７と一体に移動する。これにより試料１３と検出コイル１７、１９とは相対的に移動または振動するので、磁束密度の変化が誘導起電力を生じさせて電気信号として検出され、所定の較正を行うことで試料１３の磁化が測定される。
【００４６】
第２の実施の形態においても、小型で低温環境でも動作が可能なピエゾアクチュエータ５３を用いて、試料１３と検出コイル１７、１９とを相対的に移動または振動させるので、試料１３の磁化測定が可能である。このとき、検出コイル１７、１９は慣性駆動部５７に固定されて一体に振動するので、長いロッド等を使用する際の温度による伸縮や、横ぶれ等を起こして試料１３が検出コイル１７、１９の内壁に衝突したりすることが防止でき、測定のばらつきを低減できる。ローテータ６１は、試料１３の磁場に対する角度依存性を測定する場合に主に使用することができる。また、試料１３を試料棒にセットし直さなくても、ローテータ６１を用いて異なる方向の磁化成分を測定することができる。
【００４７】
以上詳細に説明したように、本発明による磁力計によれば、小型で、温度変化や外部磁場の影響を受けづらい圧電素子を用いた振動機構により試料と検出コイルとを互いに相対的に振動させることができるので、振動機構を試料または検出コイルの近傍に備えることが可能である。このため、振動機構を設置するための空間を設ける必要がなく、装置の小型化に有利である。また、振動機構と試料または検出コイルとを１ｍあるいはそれ以上の長いロッド等で接続する必要がないので、互いに衝突したり温度の変化でロッドが伸縮したりすることによる測定値のばらつきを低減できる。
【００４８】
なお本発明による磁力計は、上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形や改良が可能である。例えば、上記実施の形態では検出コイル１７、１９が備えられているとしたが、それぞれのコイルの巻回数は適宜変更が可能である。
【００４９】
試料１３は、所定の外部磁場を印加した状態で磁化測定するようにしてもよく、このとき、外部磁場を印加するための超伝導磁石、電磁石などを備えるようにしてもよい。印加する磁場は、振動方向と同方向でもよく、直交する方向でもよい。この場合、外部磁場の磁極間にピエゾポジショナー５を設置することができる。このとき外部磁場は、１０テスラ以上の大きな磁場とすることも可能である。
【００５０】
ローテータ６１は、試料１３の磁場に対する角度依存性を測定する場合に主に使用するものであり、その必要が無い場合はローテータ６１を外して使用することも可能である。
【００５１】
なお、慣性駆動部５７とローテータ６１との配置機構は、慣性駆動部５７を試料１３に近い側に配置するなど相対的に変更してもよい。また、慣性駆動部５７とローテータ６１との間は接していなくともよく、接続部材によって接続して一部分に空間を有するような構成でもよい。
【００５２】
ガイド棒５５は、断面が四角形としたが、円形であってもよい。そのとき慣性駆動部５７の中央は、ガイド棒５５の断面形状に添って貫通孔が設けられるようにすればよい。慣性駆動ロータ６５は、円盤状としたが、回転時に周囲の部材に接触したりすることがなければ、慣性駆動部５７と同様の形状等でもよい。
【００５３】
試料１３または検出コイル１７、１９を固定するには、上記各実施の形態では冷却容器３に対し固定するようにしたが、確実に固定できれば他の部分に固定されるようにしてもよい。
【００５４】
試料１３は、円形または球体であるように示したが、他の形態であっても測定は可能である。
【００５５】
慣性駆動部５７または、慣性駆動ロータ６１に内蔵するスプリング５８ａ、５８ｂ、スプリング６６ａ、６６ｂの形状は、上記に限定されるものではなく、互いに押圧し合って一体に移動が可能であれば他の形状、機構でもよい。
【００５６】
検出コイルの配置は、上記検出コイル１７、１９には限定されず、試料１３と互いに相対的に振動することで生ずる磁束密度の変化を検出可能であれば、他の配置、形態でもよい。例えば、検出コイル１７、１９に替えて試料１３の振動方向と直交する方向にコイル軸を有する検出コイルを備えて磁束密度の変化を検出するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明の磁力計は、極低温から室温までの広い温度範囲における試料の磁化を測定するために利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】第１の実施の形態による磁力計１の概略構成図。
【図２】ピエゾポジショナー５の構成を示す図。
【図３】図２のIII−IIIにおける断面図。
【図４】ピエゾアクチュエータ５３への印加電圧と、慣性駆動部５７の動きを示す図。
【図５】図２のV−Vにおける断面図。
【図６】図２のVI−VIにおける断面図。
【図７】第２の実施の形態による磁化検出部１００の構成を示す図。
【符号の説明】
【００５９】
１ 磁力計
３ 冷却容器
５ ピエゾポジショナー
７ コントローラ
９、１１、２１、２３ 配線
１３ 試料
１５ 試料棒
１７、１９ 検出コイル
２５ 測定装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料または検出コイルを移動または振動させて磁化測定を行う磁力計に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、磁性材料の磁化を測定する手段として、試料振動型磁力計（ＶＳＭ：Ｖｉｂｒａｔｉｎｇ Ｓａｍｐｌｅ Ｍａｇｎｅｔｏｍｅｔｅｒ）や、引き抜き法磁力計のような、振動運動が要求される磁力計が用いられている。これらの磁力計では、磁化した試料が振動するときに検出コイルに誘導される電圧を検出し、適切な較正を行うことにより、試料の磁化を測定する。
【０００３】
測定時の振動運動は、ラウドスピーカ型ボイスコイル、モーター、油圧シリンダー等（以下加振部分）により行う。これらは通常、試料に磁場を印加する磁極から離れた位置に設置する。このためこれら加振部分と試料とは、例えば、長いロッドによって繋がれて、試料を所定の振幅および周波数で振動させる。この振動運動を正確に行うために、試料が移動するときの交流振幅情報のみでなく絶対位置情報も提供して、磁力計の全体的な安定性を向上させている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平２００２−７５５２２号公報（第４-５頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来の磁力計において、これら加振部分の大きさは試料に外部磁界を印加する磁極の間隔に比較して大きいので、磁極内に設置することができず、また加振部分が磁場に影響されるのを避けるため、磁場の影響が軽微あるいは無い場所に設置しなければならない。このため、上述のように試料または加振部分を１ｍあるいはそれ以上の長いロッドに繋ぐ必要があり、振動時に電気的制御により安定性を向上させようとしても、機械的に横ぶれが生じるのを十分に防止することはできず、試料の移動が不均一になって測定結果に統計的ばらつきが生じてしまう。また、試料位置とは別に加振部分を設置するための空間が必要になる。
【０００５】
さらに、これらは低温環境での動作に適しておらず、絶対零度付近から室温までの磁気特性を測定する際に、このような加振部分を備えた磁力計を低温環境に設置することはできない。
【０００６】
そこで本発明は、小型で、磁場の影響を受けづらいため磁極間にも設置することができ、低温環境においても動作が可能な振動機構を備えた磁力計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】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、印加電圧に応じて伸縮する圧電素子と、磁束密度の変化を検出する検出コイルと、前記圧電素子の伸縮を試料または前記検出コイルの少なくとも一方に伝えて前記試料を前記検出コイルに対して相対的に移動または振動させる振動伝達手段と、前記検出コイルが検出した、前記試料を前記検出コイルに対し相対的に移動または振動させることで生ずる磁束密度変化から、前記試料の磁化を算出する磁化算出手段と、を備えたことを特徴とする磁力計である。
【０００８】
このような構成により、小型で、磁場の影響を受けにくい圧電素子によって振動伝達手段を介して試料と検出コイルとを互いに相対的に移動または振動させ、磁化測定を行う。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記試料に所定の磁場を印加する磁場形成手段をさらに有することを特徴としている。
【００１０】
このような構成により、試料の磁化の磁場依存性等を測定する。このとき圧電素子は小型で磁場の影響を受けにくいので、印加される磁場中の試料または検出コイルの近傍に設置される。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２のいずれか一項に記載の発明において、前記試料を前記移動または振動の方向を軸として任意の角度回転させた状態にする回転手段をさらに有することを特徴としている。
【００１２】
このような構成により、試料の任意方向の磁化成分、あるいは、任意方向の磁場中における試料の磁化を測定する。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の磁力計において、前記試料の温度を変化させる温度変化手段をさらに有することを特徴としている。
【００１４】
このような構成により、試料の磁化の温度特性等を測定する。このとき圧電素子は温度が変化しても動作するので、試料の近傍に設置される。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載の磁力計において、前記振動伝達手段は、前記圧電素子の伸縮する方向に隣接して設けられ、前記圧電素子への印加電圧の周波数で振動するガイド棒と、前記ガイド棒の周囲に設けられ、前記ガイド棒により移動されて前記ガイド棒の振動変位を所定回積算した変位で移動または振動する慣性駆動部と、を有し、前記試料または前記検出コイルは、前記慣性駆動部と一体に移動または振動することを特徴としている。
【００１６】
このような構成によると、慣性駆動部が圧電素子の小さな振動振幅を所定回積算し、所定の変位の振幅を試料または検出コイルに与えて、磁化測定を行うことになる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の請求項１に記載の磁力計によれば、圧電素子は小型なので、試料または検出コイルの近傍に設置することができ、長いロッド等で圧電素子と試料または検出コイルを接続する必要がなく、温度変化によるロッドの伸縮や振動時の横ぶれ等による測定値のばらつきを低減できる。
【００１８】
請求項２に記載の磁力計によれば、試料に所定の外部磁場を印加して磁化測定を行い、試料の磁化の外部磁場依存性等を測定できる。このとき、圧電素子は磁場の影響を受けづらいので、試料または検出コイルの近傍の磁場中に設置することができる。
【００１９】
請求項３に記載の磁力計によれば、試料を磁力計から取り外すことなく設置角度を変化させることができ、試料の磁化の角度依存性等を簡単に測定することができる。
【００２０】
請求項４に記載の磁力計によれば、試料の磁化の温度依存性等を測定できる。このとき、圧電素子により試料または検出コイルを振動させるので、絶対零度付近等の極低温環境などにおいても磁化測定が可能になる。
【００２１】
請求項５に記載の磁力計によれば、圧電素子の微小な変位を磁化測定に必要な変位あるいは振幅に変換して、試料または検出コイルを移動または振動させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明の第１の実施の形態による磁力計について図１から図５を参照しながら説明する。図１に示すように、磁力計１は、ピエゾポジショナー５、コントローラ７、試料棒１５、検出コイル１７、１９、測定装置２５等を有している。試料１３は、試料棒１５の先端部に配置されている。ピエゾポジショナー５、試料１３、試料棒１５、検出コイル１７、１９等は、冷却容器３内部に配置され、液体ヘリウム等の冷媒を用いて図示していない真空ポンプ等で気圧の調整等を行うことにより、絶対零度付近までの低温環境で測定が可能に構成されている。
【００２３】
ピエゾポジショナー５は、試料棒１５を介して試料１３を所定の方向に向いた状態で所定の移動または振動を与える振動機構である。ピエゾポジショナー５の外径は、約３０ｍｍ以下である。コントローラ７は、配線９、１１でピエゾポジショナー５と接続され、所定の電気信号を印加してピエゾポジショナー５を制御する。試料棒１５は、ピエゾポジショナー５の振動を試料１３に伝える例えば円柱状の棒であり、長さは数センチメートル以下であればよい。
【００２４】
検出コイル１７、１９は、互いに逆向きに所定回数巻回されたコイルであり、コイル軸部の空間に試料１３が振動可能に配置されている。検出コイル１７、１９は、試料１３が検出コイル１７、１９間を移動または往復振動することで生ずる磁束密度の変化による誘導起電力を検出する。測定装置２５は、配線２１、２３で検出コイル１７、１９と接続され、試料１３が移動または振動することで生ずる磁束密度の変化を検出コイル１７、１９が電気信号として検出すると、所定の較正を行って試料１３の磁化を算出する。
【００２５】
次に、ピエゾポジショナー５の構成および動作について、図２から図５を参照しながら詳細に説明する。図２に示すように、ピエゾポジショナー５は、固定台５１、ピエゾアクチュエータ５３、ガイド棒５５、慣性駆動部５７、ローテータ６１等を有している。
【００２６】
固定台５１は、冷却容器３に対してピエゾポジショナー５を固定するためのものである。圧電素子たるピエゾアクチュエータ５３は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰｂＺｒＴｉＯ３）等の圧電セラミックス等よりなるピエゾ素子を複数枚積層したものであり、コントローラ７により所定の電気信号を印加されると、図２のｙ軸方向に伸縮する。ピエゾアクチュエータ５３は、四角柱状をなし、一端が固定台５１に固定されている。ガイド棒５５は、セラミックスからなる四角柱状の部材であり、一端がピエゾアクチュエータ５３に貼り付けられて接続され、ピエゾアクチュエータ５３の伸縮と共にｙ軸方向に振動する。
【００２７】
図３に示した図２のＩＩＩ―ＩＩＩ面における断面のように、慣性駆動部５７は２つの慣性駆動部５７ａ、５７ｂからなり、中央部にガイド棒５５を挟み込んだ形になっている。慣性駆動部５７ａ、５７ｂは、チタン又はセラミックなどで形成されている。慣性駆動部５７ａ、５７ｂは、接続面５７ｃ、５７ｄにスプリング５８ａ、５８ｂが内蔵されており、互いに押圧されることにより一体に移動可能となっている。ガイド棒５５と慣性駆動部５７とは、互いの接触部で所定の摩擦力を持つように構成されている。
【００２８】
図４に、ピエゾアクチュエータ５３に印加される電圧と時間との関係と、慣性駆動部５７の移動と時間との関係を示す。図４に示すように、ピエゾアクチュエータ５３には、所定の周波数の鋸波が印加される。この鋸波は、プラスマイナスの極性を、必要に応じて切替可能になっている。
【００２９】
今、プラスの電圧を印加されたときにピエゾアクチュエータ５３は伸長し、マイナスの電圧を印加されたときに縮小するものとする。鋸波が最初にプラスのピーク電圧になる時刻をｔ１とすると、ピエゾアクチュエータ５３は、初期状態（ｔ＝０）の大きさから印加電圧の上昇と共に徐々に伸長し、時刻ｔ１で初めて最大となり初期状態よりもｙ１伸長する。このとき、一端がピエゾアクチュエータ５３と接続しているガイド棒５５は、図２のｙ軸方向にｙ１移動する。このときの移動方向（図２の下向き）をプラスとする。慣性駆動部５７は、ガイド棒５５との間に所定の摩擦を有しており、このときは一体に移動するので、慣性駆動部５７とローテータ６１との接続面５９は、時刻ｔ１にガイド棒５５と同様に初期状態の位置からプラス方向にｙ１移動する。
【００３０】
時刻ｔ１で鋸波の印加電圧がゼロになると、ピエゾアクチュエータ５３は、瞬時に縮小して初期状態の長さに戻る。ガイド棒５５は、ピエゾアクチュエータ５３と接続しているので初期状態の位置に戻る。しかし、慣性駆動部５７は、ガイド棒５５との間の摩擦力よりも慣性力の方が強く、プラス方向にｙ１移動した位置に留まる。このとき、ローテータ６１、試料棒１５及び試料１３は慣性駆動部５７と同様にプラス方向にｙ１移動した位置に留まる。
【００３１】
時刻ｔ２で再び鋸波がピーク電圧になると、ピエゾアクチュエータ５３は再び徐々に最大に伸長する。このとき、一端がピエゾアクチュエータ５３と接続しているガイド棒５５は、ｙ軸方向にｙ１移動する。慣性駆動部５７は、ガイド棒５５との間に所定の摩擦を有しているので一体に移動し、慣性駆動部５７とローテータ６１との接続面５９は、時刻ｔ２に時刻ｔ１の位置からさらにプラス方向にｙ１移動する。すなわち、接続面５９は、初めの位置からプラス方向に２ｙ１移動したことになる。
【００３２】
時刻ｔ２で鋸波の印加電圧が瞬時にゼロになると、ピエゾアクチュエータ５３は、再び瞬時に縮小して初期状態の長さに戻る。ガイド棒５５は、ピエゾアクチュエータ５３と接続されているので初期状態の位置に戻る。しかし、このときも慣性駆動部５７は、ガイド棒５５との間の摩擦力よりも慣性力の方が強く、２ｙ１移動した位置に留まる。このとき、ローテータ６１、試料棒１５及び試料１３は慣性駆動部５７と同様にプラス方向に２ｙ１移動した位置に留まる。上記動作を、試料１３が磁化測定に必要な移動距離あるいは振動振幅まで繰り返す。試料１３を所定距離移動させると、磁束密度の変化により検出コイル１７、１９に誘導起電力が生じ、測定装置２５により電気信号として検出される。
【００３３】
試料１３の位置を初期状態に戻すとき、あるいは、試料１３を振動させる際には、鋸波をマイナス側に切り替える。例えば時刻ｔ５で鋸波をマイナス側に切り替えると、印加電圧によりピエゾアクチュエータ５３は逆に歪み、伸長時とは逆に慣性駆動部５７はマイナス方向にｙ１移動する。ピエゾアクチュエータ５３が、鋸波の電圧がゼロになって瞬時に初期状態に戻っても、慣性駆動部５７は、マイナス方向にｙ１移動した位置に留まる。この動作を繰り返して、慣性駆動部５７はローテータ６１、試料１３等と共に初期状態の位置まで戻っていく。さらにマイナス側の鋸波を印加し続ければ、試料１３をマイナス側に移動させることになる。
【００３４】
上記のように、ピエゾアクチュエータ５３は印加電圧に応じて伸縮し、慣性駆動部５７、試料棒１５などを介して試料１３を移動させる。また、印加する鋸歯の極性を周期的に切り替えると、試料１３は所定の振動振幅で振動する。
【００３５】
図２及び図５に示すように、ローテータ６１は、ガイド棒６３、慣性駆動ロータ６５、２つのピエゾアクチュエータ６７ａ、６７ｂ、ハンドル６９、ベース７１等を有している。
【００３６】
ベース７１は、断面がコの字型の枠であり、例えばチタンまたはセラミックで形成される。ベース７１は、慣性駆動部５７の側に、慣性駆動部５７と対向する側に開口するように配置されている。ハンドル６９は、四角柱を２つ組み合わせたようなてこ状であり、例えばセラミックで形成される。ハンドル６９は、ベース７１の開口側の中央部に例えば２つのピエゾアクチュエータ６７ａ、６７ｂの中心を軸として回転可能に備えられている。ベース７１の両側の立ち上がり部とハンドル６９の両端側とに接してピエゾアクチュエータ６７ａ、６７ｂが配置されている。ピエゾアクチュエータ６７ａ、６７ｂとハンドル６９の両端側とは固定されている。ピエゾアクチュエータ６７ａ、６７ｂは、例えば四角柱状をなし、ピエゾアクチュエータ５３とほぼ同様の機能を有している。ガイド棒６３は円柱状であり、例えばセラミックで形成される。ガイド棒６３の１つの底面が、ハンドル６９表面のベース７１の中心に固定されている。
【００３７】
慣性駆動ロータ６５は例えば円盤状であり、例えばチタンまたはセラミックで形成される。慣性駆動ロータ６５は、ベース７１の開口側に備えられている。図３に示した図２のＶＩ―ＶＩ面における断面のように、慣性駆動ロータ６５は２つのロータ６５ａ、６５ｂからなり、中央部にガイド棒６３を挟み込んだ形になっている。慣性駆動ロータ６５ａ、６５ｂは、慣性駆動部５７と同様に接続面にスプリング６６ａ、６６ｂが内蔵されており、互いに押圧されることにより一体に移動可能となっている。ガイド棒６３と慣性駆動ロータ６５とは、互いの接触部で所定の摩擦力を持つように構成されている。
【００３８】
次に、回転手段たるローテータ６１が試料１３を回転させる動作について説明する。ピエゾアクチュエータ６７ａ、６７ｂはそれぞれ所定の例えば鋸波電圧を印加され、印加電圧に応じて伸縮する。例えば、ピエゾアクチュエータ６７ａが図５のｐ方向に所定の長さ伸長し、ピエゾアクチュエータ６７ｂが図５のｑ方向に所定の長さ伸長したときには、ハンドル６９の両端部がそれぞれピエゾアクチュエータ６７ａ、６７ｂに押される。ハンドル６９はガイド棒６３と共にピエゾアクチュエータ６７ａ、６７ｂが伸長するときに加わる力をトルクとして、図のＲ方向に所定の角度回転する。鋸波の電圧がゼロになっても、上記ガイド棒５５と慣性駆動部５７との関係と同様、慣性駆動ロータ６５は所定角度回転した位置に留まる。この動作を所定回数繰り返すことで、慣性駆動ロータ６５、すなわち試料１３を所定角度回転させる。すなわち、ピエゾアクチュエータ６７ａ、６７ｂに印加する電圧を調整して試料１３を、試料１３の移動または振動の方向であるｙ軸を軸として任意の角度回転させる。また、ピエゾアクチュエータ６７ａ、６７ｂに逆極性の電圧を与えると、ローテータ６１は逆向きに回転する。
【００３９】
以上のように構成された磁力計１により、試料１３の磁化を測定する際の動作について説明する。まず、試料棒１５に試料１３をセットする。低温環境での測定を行う際には低温容器３に液体ヘリウムを注入し、図示しない真空ポンプで排気する等所定の作業により、測定環境を設定する。コントローラ７から所定の電圧をローテータ６１に印加し、試料１３を所定の向きに設定する。コントローラ７から所定の鋸波を印加して、試料１３をｙ軸方向に移動または振動させる。検出コイル１７、１９が検出した磁束密度の変化を測定装置２５が電気信号として検出し、所定の較正を行って試料１３の磁化として出力する。
【００４０】
以上説明したように、第１の実施の形態による磁力計１によれば、小型で低温環境でも動作が可能なピエゾポジショナー５を振動機構として用いて、試料１３を振動させ、磁化測定が可能である。なお、ピエゾアクチュエータ５３は、ナノメータレベルの移動を正確に制御することが可能であり、慣性駆動部５７の振動も正確に制御される。このとき、試料棒１５は数センチメートル以下の長さでよいので、温度変化による伸縮や、ピエゾポジショナー５からの振動を伝える際に横ぶれ等を起こして試料１３が検出コイル１７、１９の内壁に衝突したりすることが防止でき、測定のばらつきを低減できる。ローテータ６１は、試料１３の磁場に対する角度依存性を測定する場合に主に使用することができる。また、試料１３を試料棒にセットし直さなくても、ローテータ６１を用いて異なる方向の磁化成分を測定することができる。
【００４１】
本発明の第２の実施の形態による磁力計について図７を参照しながら説明する。第２の実施の形態による磁力計は、第１の実施の形態による磁力計１とは、冷却容器３内部の磁化検出部の構成が異なっている。ここでは、第２の実施の形態による磁化検出部１００について説明する。
【００４２】
磁化検出部１００は、試料１３、試料棒１５、固定台５１、ピエゾアクチュエータ５３、ガイド棒５５、慣性駆動部５７、ローテータ６１、検出コイル１７、１９、固定台８３等を有している。第１の実施の形態においては試料１３を移動または振動させたが、第２の実施の形態では検出コイル１７、１９を移動または振動させている点において相違している。なお、第１の実施の形態と同一の構成部材には同一の番号を付している。
【００４３】
磁化検出部１００では、試料１３は、試料棒１５を介してローテータ６１に接続されている。ローテータ６１は、低温容器３に固定台８３を介して固定されている。試料１３は、ローテータ６１に所定の電圧を印加することにより所定の方向に設定される。試料１３は、試料棒１５、ローテータ６１を介して固定台８３に接続されているので、図の上下方向には固定されている。
【００４４】
検出コイル１７は検出コイル１９と互いに固定され、検出コイル１９は慣性駆動部５７に固定されている。慣性駆動部５７の中心部には、所定の摩擦力を介してガイド棒５５が接するように備えられている。ガイド棒５５の一端は、ピエゾアクチュエータ５３の一端に貼り付けて接続され、ガイド棒５５はピエゾアクチュエータ５３の伸縮と一体に移動する。ピエゾアクチュエータ５３の他端は固定台５１に固定されている。固定台５１は、冷却容器３に固定されている。
【００４５】
慣性駆動部５７は、第１の実施の形態において説明した動作により、ピエゾアクチュエータ５３の伸縮により所定の移動または振動を行う。検出コイル１７、１９は、慣性駆動部５７と一体に移動する。これにより試料１３と検出コイル１７、１９とは相対的に移動または振動するので、磁束密度の変化が誘導起電力を生じさせて電気信号として検出され、所定の較正を行うことで試料１３の磁化が測定される。
【００４６】
第２の実施の形態においても、小型で低温環境でも動作が可能なピエゾアクチュエータ５３を用いて、試料１３と検出コイル１７、１９とを相対的に移動または振動させるので、試料１３の磁化測定が可能である。このとき、検出コイル１７、１９は慣性駆動部５７に固定されて一体に振動するので、長いロッド等を使用する際の温度による伸縮や、横ぶれ等を起こして試料１３が検出コイル１７、１９の内壁に衝突したりすることが防止でき、測定のばらつきを低減できる。ローテータ６１は、試料１３の磁場に対する角度依存性を測定する場合に主に使用することができる。また、試料１３を試料棒にセットし直さなくても、ローテータ６１を用いて異なる方向の磁化成分を測定することができる。
【００４７】
以上詳細に説明したように、本発明による磁力計によれば、小型で、温度変化や外部磁場の影響を受けづらい圧電素子を用いた振動機構により試料と検出コイルとを互いに相対的に振動させることができるので、振動機構を試料または検出コイルの近傍に備えることが可能である。このため、振動機構を設置するための空間を設ける必要がなく、装置の小型化に有利である。また、振動機構と試料または検出コイルとを１ｍあるいはそれ以上の長いロッド等で接続する必要がないので、互いに衝突したり温度の変化でロッドが伸縮したりすることによる測定値のばらつきを低減できる。
【００４８】
なお本発明による磁力計は、上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形や改良が可能である。例えば、上記実施の形態では検出コイル１７、１９が備えられているとしたが、それぞれのコイルの巻回数は適宜変更が可能である。
【００４９】
試料１３は、所定の外部磁場を印加した状態で磁化測定するようにしてもよく、このとき、外部磁場を印加するための超伝導磁石、電磁石などを備えるようにしてもよい。印加する磁場は、振動方向と同方向でもよく、直交する方向でもよい。この場合、外部磁場の磁極間にピエゾポジショナー５を設置することができる。このとき外部磁場は、１０テスラ以上の大きな磁場とすることも可能である。
【００５０】
ローテータ６１は、試料１３の磁場に対する角度依存性を測定する場合に主に使用するものであり、その必要が無い場合はローテータ６１を外して使用することも可能である。
【００５１】
なお、慣性駆動部５７とローテータ６１との配置機構は、慣性駆動部５７を試料１３に近い側に配置するなど相対的に変更してもよい。また、慣性駆動部５７とローテータ６１との間は接していなくともよく、接続部材によって接続して一部分に空間を有するような構成でもよい。
【００５２】
ガイド棒５５は、断面が四角形としたが、円形であってもよい。そのとき慣性駆動部５７の中央は、ガイド棒５５の断面形状に添って貫通孔が設けられるようにすればよい。慣性駆動ロータ６５は、円盤状としたが、回転時に周囲の部材に接触したりすることがなければ、慣性駆動部５７と同様の形状等でもよい。
【００５３】
試料１３または検出コイル１７、１９を固定するには、上記各実施の形態では冷却容器３に対し固定するようにしたが、確実に固定できれば他の部分に固定されるようにしてもよい。
【００５４】
試料１３は、円形または球体であるように示したが、他の形態であっても測定は可能である。
【００５５】
慣性駆動部５７または、慣性駆動ロータ６１に内蔵するスプリング５８ａ、５８ｂ、スプリング６６ａ、６６ｂの形状は、上記に限定されるものではなく、互いに押圧し合って一体に移動が可能であれば他の形状、機構でもよい。
【００５６】
検出コイルの配置は、上記検出コイル１７、１９には限定されず、試料１３と互いに相対的に振動することで生ずる磁束密度の変化を検出可能であれば、他の配置、形態でもよい。例えば、検出コイル１７、１９に替えて試料１３の振動方向と直交する方向にコイル軸を有する検出コイルを備えて磁束密度の変化を検出するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明の磁力計は、極低温から室温までの広い温度範囲における試料の磁化を測定するために利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】第１の実施の形態による磁力計１の概略構成図。
【図２】ピエゾポジショナー５の構成を示す図。
【図３】図２のIII−IIIにおける断面図。
【図４】ピエゾアクチュエータ５３への印加電圧と、慣性駆動部５７の動きを示す図。
【図５】図２のV−Vにおける断面図。
【図６】図２のVI−VIにおける断面図。
【図７】第２の実施の形態による磁化検出部１００の構成を示す図。
【符号の説明】
【００５９】
１ 磁力計
３ 冷却容器
５ ピエゾポジショナー
７ コントローラ
９、１１、２１、２３ 配線
１３ 試料
１５ 試料棒
１７、１９ 検出コイル
２５ 測定装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
印加電圧に応じて伸縮する圧電素子と、
磁束密度の変化を検出する検出コイルと、
前記圧電素子の伸縮を試料または前記検出コイルの少なくとも一方に伝えて前記試料を前記検出コイルに対して相対的に移動または振動させる振動伝達手段と、
前記検出コイルが検出した、前記試料を前記検出コイルに対し相対的に移動または振動させることで生ずる磁束密度変化から、前記試料の磁化を算出する磁化算出手段と、
を備えたことを特徴とする磁力計。
【請求項２】
前記試料に所定の磁場を印加する磁場形成手段をさらに有することを特徴とする請求項1に記載の磁力計。
【請求項３】
前記試料を前記移動または振動の方向を軸として任意の角度回転させた状態にする回転手段をさらに有することを特徴とする請求項１または２のいずれか一項に記載の磁力計。
【請求項４】
前記試料の温度を変化させる温度変化手段をさらに有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の磁力計。
【請求項５】
前記振動伝達手段は、
前記圧電素子の伸縮する方向に隣接して設けられ、前記圧電素子への印加電圧の周波数で振動するガイド棒と、
前記ガイド棒の周囲に設けられ、前記ガイド棒により移動されて前記ガイド棒の振動変位を所定回積算した変位で移動または振動する慣性駆動部と、
を有し、
前記試料または前記検出コイルは、前記慣性駆動部と一体に移動または振動することを特徴とする請求項1から４のいずれか一項に記載の磁力計。
【請求項１】
印加電圧に応じて伸縮する圧電素子と、
磁束密度の変化を検出する検出コイルと、
前記圧電素子の伸縮を試料または前記検出コイルの少なくとも一方に伝えて前記試料を前記検出コイルに対して相対的に移動または振動させる振動伝達手段と、
前記検出コイルが検出した、前記試料を前記検出コイルに対し相対的に移動または振動させることで生ずる磁束密度変化から、前記試料の磁化を算出する磁化算出手段と、
を備えたことを特徴とする磁力計。
【請求項２】
前記試料に所定の磁場を印加する磁場形成手段をさらに有することを特徴とする請求項1に記載の磁力計。
【請求項３】
前記試料を前記移動または振動の方向を軸として任意の角度回転させた状態にする回転手段をさらに有することを特徴とする請求項１または２のいずれか一項に記載の磁力計。
【請求項４】
前記試料の温度を変化させる温度変化手段をさらに有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の磁力計。
【請求項５】
前記振動伝達手段は、
前記圧電素子の伸縮する方向に隣接して設けられ、前記圧電素子への印加電圧の周波数で振動するガイド棒と、
前記ガイド棒の周囲に設けられ、前記ガイド棒により移動されて前記ガイド棒の振動変位を所定回積算した変位で移動または振動する慣性駆動部と、
を有し、
前記試料または前記検出コイルは、前記慣性駆動部と一体に移動または振動することを特徴とする請求項1から４のいずれか一項に記載の磁力計。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００６−１１３０２９（Ｐ２００６−１１３０２９Ａ）
【公開日】平成１８年４月２７日（２００６．４．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３０３４６０（Ｐ２００４−３０３４６０）
【出願日】平成１６年１０月１８日（２００４．１０．１８）
【出願人】（５０４３８８６２８）ロックゲート株式会社 (2)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年４月２７日（２００６．４．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１０月１８日（２００４．１０．１８）
【出願人】（５０４３８８６２８）ロックゲート株式会社 (2)
【Ｆターム（参考）】
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