磁束トランス及び同軸立体型グラジオメータ
【課題】 磁束トランス及び同軸立体型グラジオメータに関し、渦電流の発生を抑制して、磁場の検出感度を向上する。
【解決手段】 非磁性金属基材と、前記非磁性金属基材上に形成された短軸方向の中心軸に対して面対称の形状の酸化物超電導体からなる超電導ループとを備えた磁束トランスの前記超電導ループ内に前記非磁性金属基材の裏面に達する切断部を設ける。
【解決手段】 非磁性金属基材と、前記非磁性金属基材上に形成された短軸方向の中心軸に対して面対称の形状の酸化物超電導体からなる超電導ループとを備えた磁束トランスの前記超電導ループ内に前記非磁性金属基材の裏面に達する切断部を設ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は磁束トランス及び同軸立体型グラジオメータに関するものであり、例えば、微弱な磁気信号を高感度で且つ高精度で検出する磁束トランス及び同軸立体型グラジオメータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、超電導体のジョセフソン接合をループにした構造のＳＱＵＩＤが超高感度の磁気センサとして用いられている。この超電導体のジョセフソン接合は、金属系超電導体或いは酸化物系超電導体を用いて作製されているが、酸化物系ジョセフソン接合の特性が十分ではなく、金属系ジョセフソン接合が主に用いられている。
【０００３】
しかしながら、金属系ジョセフソン接合が液体ヘリウム温度近傍で動作するのに対して、酸化物系ジョセフソン接合は液体窒素温度である７７Ｋで動作するため、その特性を高める研究が続けられている。例えば、界面改質バリアを用いたＹＢＣＯ（ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７）系のジョセフソン接合が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００４】
このような、ＳＱＵＩＤで磁気センサを構成する場合、地磁気等の影響を排除するとともに検出対象となる外部磁場を効率的に捕捉するために、ＳＱＵＩＤに対して左右対称な一対の超電導体ピックアップループを配置したグラジオメータが開発されている。
【０００５】
しかし、この超電導体ピックアップループは、その大きさがＭｇＯ等の酸化物基板の寸法で制限され、また、構造もＳＱＵＩＤループとピックアップループが同一平面に配置された平面型グラジオメータの構造に限定されていた。
【０００６】
このような状況の中で、耐熱性のＮｉ基合金のＨａｓｔｅｌｌｏｙ（ハステロイ：登録商標）等の非磁性金属基材上に酸化物高温超電導体の薄膜或いは厚膜を形成してテープ線材を作製する技術が開発されてきた（例えば、特許文献１或いは特許文献２参照）。
【０００７】
テープ線材は、長尺化が可能であり、また、変形の自由度が酸化物基板に比べて十分大きいという特長がある。そこで、このようなテープ線材を用いて外部磁場を効率的に捕捉することができる超電導体ピックアップループ、即ち、磁束トランスが提案されている（例えば、非特許文献２参照）。
【０００８】
この提案により、酸化物高温超電導体で作製したＳＱＵＩＤと一対のピックアップループからなる平面型グラジオメータと、酸化物高温超電導体で作製した磁束トランスを貼り合わせた同軸立体型グラジオメータ、即ち、同軸型立体グラジオメータが広く用いられるようになった。
【０００９】
図１０は、従来のフレキシブル磁束トランスの一例の構成説明図であり、図１０（ａ）は概略的平面図であり、図１０（ｂ）は超電導ピックアップループが存在する位置の概念的断面図である。ここでは、市販されている超電導テープ線材にイオンミリング法を用いて表面の酸化物超電導体層をパターニングして、超電導ピックアップループを形成した例を説明する。
【００１０】
例えば、図１０（ｂ）に示すように、ハステロイ（登録商標）からなる非磁性金属基材１１上に、Ｇｄ２Ｚｒ２Ｏ７組成のＧｄＺｒＯバッファ層１２、ＣｅＯ２バッファ層１３、及び、ＧｄＢａ２Ｃｕ３Ｏ７組成のＧｄＢＣＯ膜１４を順次堆積したテープ線材を用いる。なお、ＧｄＺｒＯバッファ層１２は、イオンビームアシスト蒸着（ＩＢＡＤ）法により堆積させる。
【００１１】
このテープ線材に対してＧｄＢＣＯ膜１４をパターニングして、図において左右対称の一対の擬似リング部１６、中央の磁気伝達回路となる擬似正方形部１７、両者を接続する接続部１８からなる超電導ピックアップループ１５を形成して磁束トランスとする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平０４−３２９８６７号公報
【特許文献２】特開平０４−３３１７９５号公報
【非特許文献】
【００１３】
【非特許文献１】Ｂ．Ｈ．Ｍｏｅｃｋｌｙ ｅｔ ａｌ.，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，Ｖｏｌ．７１，ｐ．２５２６，１９９７
【非特許文献２】Ｍ．Ｂｉｃｋ ｅｔ ａｌ．，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，Ｖｏｌ．８４，ｐ．５３４７，２００４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかし、テープ線材の下地として非磁性金属基材を用いると、磁場により非磁性金属基材中に渦電流が発生する。この渦電流は、被測定磁気信号を打ち消す磁場を形成するように発生するので、渦電流の発生は、ＳＱＵＩＤの感度を損なうことになる。
【００１５】
したがって、本発明は、渦電流の発生を抑制して、磁場の検出感度を向上することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
開示する一観点からは、非磁性金属基材と、前記非磁性金属基材上に形成された短軸方向の中心軸に対して面対称の形状の酸化物超電導体からなる超電導ループとを備えた磁束トランスであって、前記超電導ループ内に前記非磁性金属基材の裏面に達する切断部を有する磁束トランスが提供される。
【００１７】
また、開示する別の観点からは、蒲鉾状部を備えたボビンと、前記ボビンの蒲鉾状部に、前記蒲鉾状部の形状に沿って湾曲して配置された上述の磁束トランスと、前記蒲鉾状部の頂部において前記磁束トランス上に絶縁体膜を介して配置された平面型グラジオメータとを有する同軸立体型グラジオメータが提供される。
【発明の効果】
【００１８】
開示の磁束トランス及び同軸立体型グラジオメータによれば、非磁性金属基板の裏面に達する切断部を設けているので、渦電流の発生を抑制することができ、それによって、磁場の検出感度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態のフレキシブル磁束トランスの構成説明図である。
【図２】本発明の実施例１のフレキシブル磁束トランスの構成説明図である。
【図３】平面型グラジオメータの構成説明図である。
【図４】本発明の実施例１のフレキシブル磁束トランスを用いた同軸立体型グラジオメータの概念的構成図である。
【図５】本発明の同軸立体型グラジオメータの磁場感度の説明図である。
【図６】本発明の実施例１のフレキシブル磁束トランスの変形例の概念的平面図である。
【図７】本発明の実施例１のフレキシブル磁束トランスの他の変形例の概念的平面図である。
【図８】本発明の実施例２のフレキシブル磁束トランスの構成説明図である。
【図９】本発明の実施例２のフレキシブル磁束トランスの変形例の説明図である。
【図１０】従来のフレキシブル磁束トランスの構成説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
ここで、図１を参照して、本発明の実施の形態のフレキシブル磁束トランスを説明する。図１は、本発明の実施の形態のフレキシブル磁束トランスの構成説明図であり、図１（ａ）は概略的平面図であり、図１（ｂ）は超電導ピックアップループの存在する部分の概念的断面図である。
【００２１】
図１（ｂ）に示すように、非磁性金属基材１上に、バッファ層２を介して、酸化物超電導体３を堆積したテープ線材を用意する。非磁性金属基材１としては、組成が、（５４．５〜６６．５）Ｎｉ−（１５〜３０）Ｍｏ−Ｃ−Ｆｅ（−Ｃｒ−Ｗ）系の耐熱性Ｎｉ基合金であるハステロイ（登録商標）、他の組成のＮｉ基合金、Ｃｕ基合金、あるいは、ステンレスを用いる。また、非磁性金属基材１は同軸立体型グラジオメータを形成するために、湾曲が可能な薄い基材とする。
【００２２】
また、バッファ層２の材質は任意であるが、典型的には、ＩＢＡＤ法で堆積させたＧｄ２Ｚｒ２Ｏ７組成のＧｄＺｒＯバッファ層と層間絶縁膜となるＣｅＯ２層の積層構造を用いる。また、酸化物超電導体３の材質も特に制限されるものではないが、典型的には、ＧｄＢａ２Ｃｕ３Ｏ７等のＹが希土類元素で構成される所謂ＹＢＣＯ系酸化物高温超電導体を用いる。
【００２３】
図１（ａ）に示すように、イオンミリングにより、酸化物超電導体３をパターニングして、左右対称の一対の擬似リング部５、中央の磁気伝達回路となる擬似正方形部６、両者を接続する接続部７からなる超電導ループ４を形成して磁束トランスとする。なお、超電導ループ４の形成状は任意であり、擬似リング部５は、図に示したような矩形の角部に曲率を持たせたものの他に、矩形、円形或いは楕円形でも良い。また、擬似正方形部６は必須ではない。さらには、後述するように、図９に示すような単純な形状のループでも良い。
【００２４】
次いで、図１（ａ）に示すように、超電導ループ４の内側に渦電流の発生を抑制するために非磁性金属基材１を貫通する切断部８を設ける。この切断部８はレーザ照射により形成しても良いし、プレス加工で打ち抜いて形成しても良い。また、切断部８の形状は任意であるが、超電導ピックアップループの長手方向の中心軸の中央に垂直な面に対して面対称な構造、即ち、図において左右対称な構造であることが望ましい。
【００２５】
この本発明の実施の形態の磁束トランスは、超電導ピックアップループの内側に非磁性金属基材１を貫通する切断部８を設けているので、磁場の検出感度の低下の原因となる渦電流の発生を効果的に抑制することができる。
【００２６】
この磁束トランスを湾曲させて両側の擬似リング部５を対向させた状態で、擬似正方形部６に対して、ＳＱＵＩＤチップに形成したピックアップループを整合させて配置することによって、同軸立体型グラジオメータが得られる。
【実施例１】
【００２７】
以上を前提として、次に、図２乃至図５を参照して、本発明の実施例１のフレキシブル磁束トランス及びそれを用いた同軸立体型グラジオメータを説明する。図２は本発明の実施例１のフレキシブル磁束トランスの構成説明図であり、図２（ａ）は概略的平面図であり、図２（ｂ）は、超電導ピックアップループが存在する位置の概念的断面図である。
【００２８】
図２（ｂ）に示すように、市販の酸化物超電導体からなるテープ線材を用意する。このテープ線材は、例えば、厚さが１００μｍのハステロイ（登録商標）からなるテープ状の非磁性金属基材１１上に、ＧｄＺｒＯバッファ層１２、ＣｅＯ２バッファ層１３、及び、厚さが１μｍのＧｄＢＣＯ膜１４を順次堆積したテープ線材を用いる。なお、ＧｄＺｒＯバッファ層１２は、Ｇｄ２Ｚｒ２Ｏ７組成でイオンビームアシスト蒸着法により堆積させる。また、ＧｄＢＣＯ膜１４は、ＧｄＢａ２Ｃｕ３Ｏ７組成である。このようなテープ線材は、幅が１０ｍｍであり、長さは数十ｍから数百ｍあるが、ここでは、約９０ｍｍの長さに切断して使用する。
【００２９】
次いで、ＧｄＢＣＯ膜１４上にレジストをスピンコートし、図２（ａ）に示す擬似リング部１６、中央の磁気伝達回路となる擬似正方形部１７、接続部１８からなる超電導ピックアップループ１５のパターンをメタルマスクとコンタクトアライナーで転写する。次いで、レジストパターンをマスクとしてＡｒイオンによるイオンミリングにより不要部を除去して線幅が０.５〜１．０ｍｍの超電導ピックアップループ１５を形成する。この超電導ピックアップループ１５は、擬似正方形部１７の中心からみて面対称の構造になっている。なお、中央の擬似正方形部１７のサイズは、後述するＳＱＵＩＤチップに形成したピックアップループのサイズと同じサイズに形成する。
【００３０】
次いで、レーザ照射により超電導ピックアップループ１５の長軸方向に沿って非磁性金属基材１１を貫通する切断溝１９を形成することによって、本発明の実施例１のフレキシブル磁束トランスが完成する。この場合、レーザとしては波長が３５５ｎｍのＵＶレーザを用い、出力４．５Ｗ、スキャン速度２ｍｍ／秒、Ｑスイッチ値１０ｋＨｚで、ビームスポット径を約２０μｍとし、酸素のアシストガス中で照射した。
【００３１】
次に、図３を参照して、ＳＱＵＩＤチップからなる平面型グラジオメータを説明するが、この平面型グラジオメータ自体は従来から用いられている平面型グラジオメータと基本的に同じ構成である。図３は平面型グラジオメータの構成説明図であり、図３（ａ）は概略的平面図であり、図３（ｂ）はＳＱＵＩＤを構成する表面改質型ジョセフソン接合の概略的断面図である。
【００３２】
まず、例えば、１５ｍｍ角で厚さが０．５ｍｍのＭｇＯ基板２１上に、オフアクシス、マグネトロンスパッタ法を用いて、厚さが１０ｎｍのＢａＺｒＯ３膜２２、厚さが２００ｎｍのグランドプレーン層２３、厚さが２００ｎｍのＳｒＳｎＯ３層間膜２４を堆積する。なお、グランドプレーン層２３としては、例えば、Ｐｒ１．４Ｇａ０．４Ｂａ１．６Ｃｕ２．６Ｏｘを用いた。
【００３３】
引き続いて、オフアクシス、マグネトロンスパッタ法を用いて、厚さが２００ｎｍ〜２５０ｎｍのＳｍＢａ２Ｃｕ３Ｏ７からなる下部超電導層２５及び厚さが２００ｎｍのＳｒＳｎＯ３層間膜２６を順次堆積させる。
【００３４】
次いで、Ａｒイオンによるイオンミリングにより下部超電導層２５を加工してランプ傾斜面を有する所定サイズのメサ構造を形成する。次いで、Ａｒイオン或いはＡｒイオン＋Ｏ２イオンを加速電圧２８０Ｖ〜５００Ｖで、１分〜３分間照射してランプ傾斜面の表面をアモルファス化して表面改質層２７とする。
【００３５】
次いで、レーザパルスデポジッション法を用いて、基板温度を例えば、６００℃とした状態で、全面に厚さが２００ｎｍのＬａ０．２Ｅｒ０．９５Ｂａ１．９５Ｃｕ３Ｏｘからなる上部超電導層２８を堆積させる。次いで、常温において、全面に厚さが２００ｎｍのＡｕ薄膜（図示は省略）をスパッタ法により堆積させる。
【００３６】
次いで、通常のリソグラフィー法を用いて形成したレジストパターンをマスクとして、Ａｒイオンミリングによって、２個の正方形状のピックアップループ３０を形成するとともに、図３（ａ）の拡大図に示すＳＱＵＩＤ２９の上部電極を形成する。なお、この場合のピックアップループ３０のサイズは外形が４.０ｍｍ角とし、線幅は０.５ｍｍとする。
また、ＳＱＵＩＤ２９の下部電極に対しては、下部電極パッド３１から下部配線３２を接続し、上部電極に対しては、上部電極３３から上部配線３４を接続する。また、ピックアップループ３０の外側には、パッド３５に接続されたフィードバックコイル３６を設ける。
【００３７】
このＳＱＵＩＤチップは平面型グラジオメータ２０と称され、正方形のピックアップループ３０により磁場を効率良く捉えるとともに、この同じ大きさのピックアップループ３０を２個設けることによって、ノイズとなる地磁気等により発生する起電流を相殺する。
【００３８】
図４は、本発明の実施例１のフレキシブル磁束トランスを用いた同軸立体型グラジオメータの概念的構成図である。図４（ａ）は同軸立体型グラジオメータの骨格を構成するボビンの概略的斜視図であり、図４（ｂ）は同軸立体型グラジオメータの組み立て図である。
【００３９】
図４（ａ）に示すように、ボビン４０は、非磁性体、例えば、ベークライトを加工して作製し、中央上部にフレキシブル磁束トランスを湾曲して固定する蒲鉾状部４１を有している。
【００４０】
図４（ｂ）に示すように、ボビン４０の蒲鉾状部４１の形状に沿ってフレキシブル磁束トランス１０を配置して、非磁性体、例えば、ベークライトからなる押さえ板４２をネジ４３によりボビン４０の側部に取り付けて、フレキシブル磁束トランス１０を固定する。この時、フレキシブル磁束トランス１０に設けられた一対の擬似リング部１６は同じ高さの水平位置において互いに対向するようにする。また、中央部の擬似正方形部１７は蒲鉾状部４１の頂部の中央に位置することになる。
【００４１】
次いで、非磁性体、例えば、ベークライトからなる蓋部材４４の内側の中央部に収容部４５を設けて、この収容部４５にＳＱＵＩＤチップからなる平面型グラジオメータ２０を収容し、この蓋部材４４をネジ４６によって、ボビン４０の上面に固定する。なお、蓋部材４４及び押さえ板４２の固定機構はネジ４３,４６に限られるものではなく、嵌合機構を用いても良い。
【００４２】
この時、図４（ｂ）の右の拡大図に示すように、ピックアップループ３０の一方と、超電導ピックアップループ１５に形成した擬似正方形部１７が整合するように、厚さが、例えば、２０ｎｍの絶縁性薄膜４７、例えば、薬包紙を介して積層する。この場合のピックアップループ３０はどちらを用いても良いが、通常は、図３（ａ）において上側に配置した電極配線が障害にならない方のピックアップループ３０を用いる。
【００４３】
図５は、本発明の同軸立体型グラジオメータの磁場感度の説明図であり、図５（ａ）は切断溝を有さない従来の磁束トランスの磁場感度特性であり、図５（ｂ）は本発明の磁束トランスの磁場感度特性である。なお、ここでは、フレキシブル磁束トランスの一方の擬似リング部に接するようにソレノイドを設置し、このソレノイドに交流電流を流して磁場を供給した。なお、両方とも同じソレノイドを用いた。
【００４４】
図５（ａ）に示すように、従来の磁束トランスの磁場感度は、２．７ｍＡのソレノイド電流が１個の単位磁束量子φ０に相当している。一方、本発明の実施例１の磁束トランスの磁場感度は、０．３２ｍＡのソレノイド電流が１個の単位磁束量子φ０に相当しており、磁場感度が約８．４倍程度向上したことがわかる。
【００４５】
このように、本発明の実施例１においては、フレキシブル磁束トランスを構成する超電導ピックアップループの内側に切断溝を設けているので、渦電流の発生が抑制され、その結果、磁場感度が向上する。
【００４６】
次に、図６及び図７を参照して、本発明の実施例１のフレキシブル磁気トランスの変形例を説明するが、基本的な構成は実施例１と全く同様で、切断部の構造が異なるだけであるので、平面図のみ示す。図６（ａ）に示すように切断部は、複数の短い長軸方向切断溝５１によって構成しても良く、この場合も、長軸方向切断溝５１は中央の擬似正方形部１７に対して対称に配置することが望ましい。
【００４７】
また、図６（ｂ）に示すように、切断部は、複数の短い短軸方向切断溝５２によって構成しても良く、この場合も、短軸方向切断溝５２は中央の擬似正方形部１７に対して対称に配置することが望ましい。
【００４８】
また、図６（ｃ）に示すように、切断部を複数の短い長軸方向切断溝５１によって構成する場合にも、面積の広い左右の擬似リング部１６において、複数（ここでは３本を図示）の長軸方向切断溝５１を並列配置しても良い。
【００４９】
或いは、図７（ｄ）に示すように、長軸方向切断溝と短軸方向切断溝とを組み合わせた柵状切断溝５３を左右の擬似リング部１６に配置しても良い。この場合も、柵状切断溝５３は中央の擬似正方形部１７に対して対称に配置することが望ましい。
【００５０】
また、このような切断部はスリット状の切断溝に限られるものではなく、所定の面積を有する貫通孔をプレス加工によって打ち抜いて形成しても良いものである。例えば、図７（ｅ）に示すように、左右の擬似リング部１６内に５.０ｍｍ×１０．０ｍｍの矩形状の貫通孔５４を設けても良い。または、図７（ｆ）に示すように、直径が５.０ｍｍの円形の貫通孔５５を設けても良い。なお、図示は省略するが、楕円状の貫通孔や、矩形の角を丸めた形状の貫通孔を用いても良い。
【実施例２】
【００５１】
次に、図８を参照して、本発明の実施例２のフレキシブル磁束トランスを説明する。図８は本発明の実施例２のフレキシブル磁束トランスの構成説明図であり、図８（ａ）は概略的平面図であり、図８（ｂ）は、超電導ピックアップループが存在する位置の概念的断面図である。
【００５２】
図８（ｂ）に示すように、テープ線材の構成は上記の実施例１と全く同様であり、市販の酸化物超電導体からなるテープ線材を用意する。即ち、このテープ線材は、例えば、厚さが１００μｍのハステロイ（登録商標）からなるテープ状の非磁性金属基材１１上に、ＧｄＺｒＯバッファ層１２、ＣｅＯ２バッファ層１３、及び、厚さが１μｍのＧｄＢＣＯ膜１４を順次堆積した線材である。この幅が１０ｍｍのテープ線材を、約９０ｍｍの長さに切断して使用する。
【００５３】
次いで、上記の実施例１と全く同様な方法で加工して超電導ピックアップループ６１を形成するが、この実施例２においては、長尺の長方形の四隅を丸めた単純な形状とする。次いで、実施例１と全く同様にレーザビームスポットをスキャン照射して切断溝６２を形成することによって、本発明の実施例２のフレキシブル磁束トランスが完成する。
【００５４】
この本発明の実施例２においても、超電導ピックアップループの内側に切断溝を設けているので、渦電流の発生を抑制することができ、それによって、磁場感度を向上することができる。
【００５５】
なお、上述の実施例１の場合と同様に、切断部は１本のスリット状の切断溝に限られないので、次に、図９を参照して、本発明の実施例２のフレキシブル磁束トランスの変形例を説明する。
【００５６】
例えば、図９（ａ）に示すように、切断部を複数の長尺のスリット状の切断溝６２を並列に配置して形成しても良い。また、図９（ｂ）に示すように、長尺のスリット状の切断溝と短い短軸方向切断溝を組み合わせた柵状切断溝６３としても良い。或いは、図９（ｃ）に示すように、長尺貫通孔６４や、図９（ｄ）に示すように、複数の円形の貫通孔６５を用いても良い。
【００５７】
或いは、図示は省略するが、長尺のスリット状の切断溝ではなく、図６（ａ）示したような短い長軸方向切断溝を二次元マトリクス状に左右対称に設けても良い。或いは、図６（ｂ）に示したような短軸方向切断溝のみで切断部を構成しても良い。
【００５８】
また、貫通孔で切断部を構成する場合にも、図９（ｄ）で示した円形の貫通孔は、矩形の貫通孔でも、楕円状の貫通孔でも、さらには、矩形の四隅を丸めた形状の貫通孔で構成しても良い。
【００５９】
以上、本発明の各実施例を説明してきたが、本発明は、各実施例で示した構成に限られるものではなく、各種の変形が可能である。例えば、超電導ピックアップループの形状は、実施例１の形状から中央部の擬似正方形部を除去した形状でも良い。或いは、実施例１と実施例２の中間状態の形状でも良い。
【００６０】
また、切断部の構成は上記の各実施例及びその変形例に示した形状に限られるものではなく、開示した各形状の切断溝或いは貫通孔を組み合わせて用いても良い。
【００６１】
ここで、実施例１及び実施例２を含む本発明の実施の形態に関して、以下の付記を開示する。
（付記１） 非磁性金属基材と、前記非磁性金属基材上に形成された短軸方向の中心軸に対して面対称の形状の酸化物超電導体からなる超電導ループとを備えた磁束トランスであって、前記超電導ループ内に前記非磁性金属基材の裏面に達する切断部を有する磁束トランス。
（付記２） 前記切断部が、前記超電導ループの短軸方向の中心軸に対して面対称に設けられている付記１に記載の磁束トランス。
（付記３） 前記切断部が、前記超電導ループの長軸方向の中心軸に平行に設けられている付記２に記載の磁束トランス。
（付記４） 前記切断部が、平面形状が矩形状、円形状或いは楕円状のいずれかからなる貫通孔からなる付記２に記載の磁束トランス。
（付記５） 前記貫通孔が、複数個形成されている付記４に記載の磁束トランス。
（付記６） 前記非磁性金属基材が、Ｎｉに少なくともＭｏ、Ｃ及びＦｅを添加したＮｉ基合金である付記１乃至付記５のいずれか１に記載の磁束トランス。
（付記７） 前記超電導ループの長手方向の両端部の形状が、リング状である付記１乃至付記６のいずれか１に記載の磁束トランス。
（付記８） 前記超電導ループの中央部に、磁気伝達回路となる擬似正方形部を設けた付記１乃至付記７のいずれか１に記載の磁束トランス。
（付記９） 蒲鉾状部を備えたボビンと、前記ボビンの蒲鉾状部に、前記蒲鉾状部の形状に沿って湾曲して配置された付記１乃至付記８のいずれか１に記載の磁束トランスと、前記蒲鉾状部の頂部において、前記磁束トランス上に絶縁体膜を介して配置された平面型グラジオメータとを有する同軸立体型グラジオメータ。
【符号の説明】
【００６２】
１ 非磁性金属基材
２ バッファ層
３ 酸化物超電導体
４ 超電導ループ
５ 擬似リング部
６ 擬似正方形部
７ 接続部
８ 切断部
１０ フレキシブル磁束トランス
１１ 非磁性金属基材
１２ ＧｄＺｒＯバッファ層
１３ ＣｅＯ２バッファ層
１４ ＧｄＢＣＯ膜
１５，６１ 超電導ピックアップループ
１６ 擬似リング部
１７ 擬似正方形部
１８ 接続部
１９，６２ 切断溝
２０ 平面型グラジオメータ
２１ ＭｇＯ基板
２２ ＢａＺｒＯ３層
２３ グランドプレーン層
２４ ＳｒＳｎＯ３層間膜
２５ 下部超電導層
２６ ＳｒＳｎＯ３層間膜
２７ 表面改質層
２８ 上部超電導層
２９ ＳＱＵＩＤ
３０ ピックアップループ
３１ 下部電極パッド
３２ 下部配線
３３ 上部電極パッド
３４ 上部電極
３５ パッド
３６ フィードバックコイル
４０ ボビン
４１ 蒲鉾状部
４２ 押さえ板
４３ ネジ
４４ 蓋部材
４５ 収容部
４６ ネジ
４７ 絶縁性薄膜
５１ 長軸方向切断溝
５２ 短軸方向切断溝
５３，６３ 柵状切断溝
５４，５５，６５ 貫通孔
６４ 長尺貫通孔
【技術分野】
【０００１】
本発明は磁束トランス及び同軸立体型グラジオメータに関するものであり、例えば、微弱な磁気信号を高感度で且つ高精度で検出する磁束トランス及び同軸立体型グラジオメータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、超電導体のジョセフソン接合をループにした構造のＳＱＵＩＤが超高感度の磁気センサとして用いられている。この超電導体のジョセフソン接合は、金属系超電導体或いは酸化物系超電導体を用いて作製されているが、酸化物系ジョセフソン接合の特性が十分ではなく、金属系ジョセフソン接合が主に用いられている。
【０００３】
しかしながら、金属系ジョセフソン接合が液体ヘリウム温度近傍で動作するのに対して、酸化物系ジョセフソン接合は液体窒素温度である７７Ｋで動作するため、その特性を高める研究が続けられている。例えば、界面改質バリアを用いたＹＢＣＯ（ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７）系のジョセフソン接合が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００４】
このような、ＳＱＵＩＤで磁気センサを構成する場合、地磁気等の影響を排除するとともに検出対象となる外部磁場を効率的に捕捉するために、ＳＱＵＩＤに対して左右対称な一対の超電導体ピックアップループを配置したグラジオメータが開発されている。
【０００５】
しかし、この超電導体ピックアップループは、その大きさがＭｇＯ等の酸化物基板の寸法で制限され、また、構造もＳＱＵＩＤループとピックアップループが同一平面に配置された平面型グラジオメータの構造に限定されていた。
【０００６】
このような状況の中で、耐熱性のＮｉ基合金のＨａｓｔｅｌｌｏｙ（ハステロイ：登録商標）等の非磁性金属基材上に酸化物高温超電導体の薄膜或いは厚膜を形成してテープ線材を作製する技術が開発されてきた（例えば、特許文献１或いは特許文献２参照）。
【０００７】
テープ線材は、長尺化が可能であり、また、変形の自由度が酸化物基板に比べて十分大きいという特長がある。そこで、このようなテープ線材を用いて外部磁場を効率的に捕捉することができる超電導体ピックアップループ、即ち、磁束トランスが提案されている（例えば、非特許文献２参照）。
【０００８】
この提案により、酸化物高温超電導体で作製したＳＱＵＩＤと一対のピックアップループからなる平面型グラジオメータと、酸化物高温超電導体で作製した磁束トランスを貼り合わせた同軸立体型グラジオメータ、即ち、同軸型立体グラジオメータが広く用いられるようになった。
【０００９】
図１０は、従来のフレキシブル磁束トランスの一例の構成説明図であり、図１０（ａ）は概略的平面図であり、図１０（ｂ）は超電導ピックアップループが存在する位置の概念的断面図である。ここでは、市販されている超電導テープ線材にイオンミリング法を用いて表面の酸化物超電導体層をパターニングして、超電導ピックアップループを形成した例を説明する。
【００１０】
例えば、図１０（ｂ）に示すように、ハステロイ（登録商標）からなる非磁性金属基材１１上に、Ｇｄ２Ｚｒ２Ｏ７組成のＧｄＺｒＯバッファ層１２、ＣｅＯ２バッファ層１３、及び、ＧｄＢａ２Ｃｕ３Ｏ７組成のＧｄＢＣＯ膜１４を順次堆積したテープ線材を用いる。なお、ＧｄＺｒＯバッファ層１２は、イオンビームアシスト蒸着（ＩＢＡＤ）法により堆積させる。
【００１１】
このテープ線材に対してＧｄＢＣＯ膜１４をパターニングして、図において左右対称の一対の擬似リング部１６、中央の磁気伝達回路となる擬似正方形部１７、両者を接続する接続部１８からなる超電導ピックアップループ１５を形成して磁束トランスとする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平０４−３２９８６７号公報
【特許文献２】特開平０４−３３１７９５号公報
【非特許文献】
【００１３】
【非特許文献１】Ｂ．Ｈ．Ｍｏｅｃｋｌｙ ｅｔ ａｌ.，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，Ｖｏｌ．７１，ｐ．２５２６，１９９７
【非特許文献２】Ｍ．Ｂｉｃｋ ｅｔ ａｌ．，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，Ｖｏｌ．８４，ｐ．５３４７，２００４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかし、テープ線材の下地として非磁性金属基材を用いると、磁場により非磁性金属基材中に渦電流が発生する。この渦電流は、被測定磁気信号を打ち消す磁場を形成するように発生するので、渦電流の発生は、ＳＱＵＩＤの感度を損なうことになる。
【００１５】
したがって、本発明は、渦電流の発生を抑制して、磁場の検出感度を向上することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
開示する一観点からは、非磁性金属基材と、前記非磁性金属基材上に形成された短軸方向の中心軸に対して面対称の形状の酸化物超電導体からなる超電導ループとを備えた磁束トランスであって、前記超電導ループ内に前記非磁性金属基材の裏面に達する切断部を有する磁束トランスが提供される。
【００１７】
また、開示する別の観点からは、蒲鉾状部を備えたボビンと、前記ボビンの蒲鉾状部に、前記蒲鉾状部の形状に沿って湾曲して配置された上述の磁束トランスと、前記蒲鉾状部の頂部において前記磁束トランス上に絶縁体膜を介して配置された平面型グラジオメータとを有する同軸立体型グラジオメータが提供される。
【発明の効果】
【００１８】
開示の磁束トランス及び同軸立体型グラジオメータによれば、非磁性金属基板の裏面に達する切断部を設けているので、渦電流の発生を抑制することができ、それによって、磁場の検出感度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態のフレキシブル磁束トランスの構成説明図である。
【図２】本発明の実施例１のフレキシブル磁束トランスの構成説明図である。
【図３】平面型グラジオメータの構成説明図である。
【図４】本発明の実施例１のフレキシブル磁束トランスを用いた同軸立体型グラジオメータの概念的構成図である。
【図５】本発明の同軸立体型グラジオメータの磁場感度の説明図である。
【図６】本発明の実施例１のフレキシブル磁束トランスの変形例の概念的平面図である。
【図７】本発明の実施例１のフレキシブル磁束トランスの他の変形例の概念的平面図である。
【図８】本発明の実施例２のフレキシブル磁束トランスの構成説明図である。
【図９】本発明の実施例２のフレキシブル磁束トランスの変形例の説明図である。
【図１０】従来のフレキシブル磁束トランスの構成説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
ここで、図１を参照して、本発明の実施の形態のフレキシブル磁束トランスを説明する。図１は、本発明の実施の形態のフレキシブル磁束トランスの構成説明図であり、図１（ａ）は概略的平面図であり、図１（ｂ）は超電導ピックアップループの存在する部分の概念的断面図である。
【００２１】
図１（ｂ）に示すように、非磁性金属基材１上に、バッファ層２を介して、酸化物超電導体３を堆積したテープ線材を用意する。非磁性金属基材１としては、組成が、（５４．５〜６６．５）Ｎｉ−（１５〜３０）Ｍｏ−Ｃ−Ｆｅ（−Ｃｒ−Ｗ）系の耐熱性Ｎｉ基合金であるハステロイ（登録商標）、他の組成のＮｉ基合金、Ｃｕ基合金、あるいは、ステンレスを用いる。また、非磁性金属基材１は同軸立体型グラジオメータを形成するために、湾曲が可能な薄い基材とする。
【００２２】
また、バッファ層２の材質は任意であるが、典型的には、ＩＢＡＤ法で堆積させたＧｄ２Ｚｒ２Ｏ７組成のＧｄＺｒＯバッファ層と層間絶縁膜となるＣｅＯ２層の積層構造を用いる。また、酸化物超電導体３の材質も特に制限されるものではないが、典型的には、ＧｄＢａ２Ｃｕ３Ｏ７等のＹが希土類元素で構成される所謂ＹＢＣＯ系酸化物高温超電導体を用いる。
【００２３】
図１（ａ）に示すように、イオンミリングにより、酸化物超電導体３をパターニングして、左右対称の一対の擬似リング部５、中央の磁気伝達回路となる擬似正方形部６、両者を接続する接続部７からなる超電導ループ４を形成して磁束トランスとする。なお、超電導ループ４の形成状は任意であり、擬似リング部５は、図に示したような矩形の角部に曲率を持たせたものの他に、矩形、円形或いは楕円形でも良い。また、擬似正方形部６は必須ではない。さらには、後述するように、図９に示すような単純な形状のループでも良い。
【００２４】
次いで、図１（ａ）に示すように、超電導ループ４の内側に渦電流の発生を抑制するために非磁性金属基材１を貫通する切断部８を設ける。この切断部８はレーザ照射により形成しても良いし、プレス加工で打ち抜いて形成しても良い。また、切断部８の形状は任意であるが、超電導ピックアップループの長手方向の中心軸の中央に垂直な面に対して面対称な構造、即ち、図において左右対称な構造であることが望ましい。
【００２５】
この本発明の実施の形態の磁束トランスは、超電導ピックアップループの内側に非磁性金属基材１を貫通する切断部８を設けているので、磁場の検出感度の低下の原因となる渦電流の発生を効果的に抑制することができる。
【００２６】
この磁束トランスを湾曲させて両側の擬似リング部５を対向させた状態で、擬似正方形部６に対して、ＳＱＵＩＤチップに形成したピックアップループを整合させて配置することによって、同軸立体型グラジオメータが得られる。
【実施例１】
【００２７】
以上を前提として、次に、図２乃至図５を参照して、本発明の実施例１のフレキシブル磁束トランス及びそれを用いた同軸立体型グラジオメータを説明する。図２は本発明の実施例１のフレキシブル磁束トランスの構成説明図であり、図２（ａ）は概略的平面図であり、図２（ｂ）は、超電導ピックアップループが存在する位置の概念的断面図である。
【００２８】
図２（ｂ）に示すように、市販の酸化物超電導体からなるテープ線材を用意する。このテープ線材は、例えば、厚さが１００μｍのハステロイ（登録商標）からなるテープ状の非磁性金属基材１１上に、ＧｄＺｒＯバッファ層１２、ＣｅＯ２バッファ層１３、及び、厚さが１μｍのＧｄＢＣＯ膜１４を順次堆積したテープ線材を用いる。なお、ＧｄＺｒＯバッファ層１２は、Ｇｄ２Ｚｒ２Ｏ７組成でイオンビームアシスト蒸着法により堆積させる。また、ＧｄＢＣＯ膜１４は、ＧｄＢａ２Ｃｕ３Ｏ７組成である。このようなテープ線材は、幅が１０ｍｍであり、長さは数十ｍから数百ｍあるが、ここでは、約９０ｍｍの長さに切断して使用する。
【００２９】
次いで、ＧｄＢＣＯ膜１４上にレジストをスピンコートし、図２（ａ）に示す擬似リング部１６、中央の磁気伝達回路となる擬似正方形部１７、接続部１８からなる超電導ピックアップループ１５のパターンをメタルマスクとコンタクトアライナーで転写する。次いで、レジストパターンをマスクとしてＡｒイオンによるイオンミリングにより不要部を除去して線幅が０.５〜１．０ｍｍの超電導ピックアップループ１５を形成する。この超電導ピックアップループ１５は、擬似正方形部１７の中心からみて面対称の構造になっている。なお、中央の擬似正方形部１７のサイズは、後述するＳＱＵＩＤチップに形成したピックアップループのサイズと同じサイズに形成する。
【００３０】
次いで、レーザ照射により超電導ピックアップループ１５の長軸方向に沿って非磁性金属基材１１を貫通する切断溝１９を形成することによって、本発明の実施例１のフレキシブル磁束トランスが完成する。この場合、レーザとしては波長が３５５ｎｍのＵＶレーザを用い、出力４．５Ｗ、スキャン速度２ｍｍ／秒、Ｑスイッチ値１０ｋＨｚで、ビームスポット径を約２０μｍとし、酸素のアシストガス中で照射した。
【００３１】
次に、図３を参照して、ＳＱＵＩＤチップからなる平面型グラジオメータを説明するが、この平面型グラジオメータ自体は従来から用いられている平面型グラジオメータと基本的に同じ構成である。図３は平面型グラジオメータの構成説明図であり、図３（ａ）は概略的平面図であり、図３（ｂ）はＳＱＵＩＤを構成する表面改質型ジョセフソン接合の概略的断面図である。
【００３２】
まず、例えば、１５ｍｍ角で厚さが０．５ｍｍのＭｇＯ基板２１上に、オフアクシス、マグネトロンスパッタ法を用いて、厚さが１０ｎｍのＢａＺｒＯ３膜２２、厚さが２００ｎｍのグランドプレーン層２３、厚さが２００ｎｍのＳｒＳｎＯ３層間膜２４を堆積する。なお、グランドプレーン層２３としては、例えば、Ｐｒ１．４Ｇａ０．４Ｂａ１．６Ｃｕ２．６Ｏｘを用いた。
【００３３】
引き続いて、オフアクシス、マグネトロンスパッタ法を用いて、厚さが２００ｎｍ〜２５０ｎｍのＳｍＢａ２Ｃｕ３Ｏ７からなる下部超電導層２５及び厚さが２００ｎｍのＳｒＳｎＯ３層間膜２６を順次堆積させる。
【００３４】
次いで、Ａｒイオンによるイオンミリングにより下部超電導層２５を加工してランプ傾斜面を有する所定サイズのメサ構造を形成する。次いで、Ａｒイオン或いはＡｒイオン＋Ｏ２イオンを加速電圧２８０Ｖ〜５００Ｖで、１分〜３分間照射してランプ傾斜面の表面をアモルファス化して表面改質層２７とする。
【００３５】
次いで、レーザパルスデポジッション法を用いて、基板温度を例えば、６００℃とした状態で、全面に厚さが２００ｎｍのＬａ０．２Ｅｒ０．９５Ｂａ１．９５Ｃｕ３Ｏｘからなる上部超電導層２８を堆積させる。次いで、常温において、全面に厚さが２００ｎｍのＡｕ薄膜（図示は省略）をスパッタ法により堆積させる。
【００３６】
次いで、通常のリソグラフィー法を用いて形成したレジストパターンをマスクとして、Ａｒイオンミリングによって、２個の正方形状のピックアップループ３０を形成するとともに、図３（ａ）の拡大図に示すＳＱＵＩＤ２９の上部電極を形成する。なお、この場合のピックアップループ３０のサイズは外形が４.０ｍｍ角とし、線幅は０.５ｍｍとする。
また、ＳＱＵＩＤ２９の下部電極に対しては、下部電極パッド３１から下部配線３２を接続し、上部電極に対しては、上部電極３３から上部配線３４を接続する。また、ピックアップループ３０の外側には、パッド３５に接続されたフィードバックコイル３６を設ける。
【００３７】
このＳＱＵＩＤチップは平面型グラジオメータ２０と称され、正方形のピックアップループ３０により磁場を効率良く捉えるとともに、この同じ大きさのピックアップループ３０を２個設けることによって、ノイズとなる地磁気等により発生する起電流を相殺する。
【００３８】
図４は、本発明の実施例１のフレキシブル磁束トランスを用いた同軸立体型グラジオメータの概念的構成図である。図４（ａ）は同軸立体型グラジオメータの骨格を構成するボビンの概略的斜視図であり、図４（ｂ）は同軸立体型グラジオメータの組み立て図である。
【００３９】
図４（ａ）に示すように、ボビン４０は、非磁性体、例えば、ベークライトを加工して作製し、中央上部にフレキシブル磁束トランスを湾曲して固定する蒲鉾状部４１を有している。
【００４０】
図４（ｂ）に示すように、ボビン４０の蒲鉾状部４１の形状に沿ってフレキシブル磁束トランス１０を配置して、非磁性体、例えば、ベークライトからなる押さえ板４２をネジ４３によりボビン４０の側部に取り付けて、フレキシブル磁束トランス１０を固定する。この時、フレキシブル磁束トランス１０に設けられた一対の擬似リング部１６は同じ高さの水平位置において互いに対向するようにする。また、中央部の擬似正方形部１７は蒲鉾状部４１の頂部の中央に位置することになる。
【００４１】
次いで、非磁性体、例えば、ベークライトからなる蓋部材４４の内側の中央部に収容部４５を設けて、この収容部４５にＳＱＵＩＤチップからなる平面型グラジオメータ２０を収容し、この蓋部材４４をネジ４６によって、ボビン４０の上面に固定する。なお、蓋部材４４及び押さえ板４２の固定機構はネジ４３,４６に限られるものではなく、嵌合機構を用いても良い。
【００４２】
この時、図４（ｂ）の右の拡大図に示すように、ピックアップループ３０の一方と、超電導ピックアップループ１５に形成した擬似正方形部１７が整合するように、厚さが、例えば、２０ｎｍの絶縁性薄膜４７、例えば、薬包紙を介して積層する。この場合のピックアップループ３０はどちらを用いても良いが、通常は、図３（ａ）において上側に配置した電極配線が障害にならない方のピックアップループ３０を用いる。
【００４３】
図５は、本発明の同軸立体型グラジオメータの磁場感度の説明図であり、図５（ａ）は切断溝を有さない従来の磁束トランスの磁場感度特性であり、図５（ｂ）は本発明の磁束トランスの磁場感度特性である。なお、ここでは、フレキシブル磁束トランスの一方の擬似リング部に接するようにソレノイドを設置し、このソレノイドに交流電流を流して磁場を供給した。なお、両方とも同じソレノイドを用いた。
【００４４】
図５（ａ）に示すように、従来の磁束トランスの磁場感度は、２．７ｍＡのソレノイド電流が１個の単位磁束量子φ０に相当している。一方、本発明の実施例１の磁束トランスの磁場感度は、０．３２ｍＡのソレノイド電流が１個の単位磁束量子φ０に相当しており、磁場感度が約８．４倍程度向上したことがわかる。
【００４５】
このように、本発明の実施例１においては、フレキシブル磁束トランスを構成する超電導ピックアップループの内側に切断溝を設けているので、渦電流の発生が抑制され、その結果、磁場感度が向上する。
【００４６】
次に、図６及び図７を参照して、本発明の実施例１のフレキシブル磁気トランスの変形例を説明するが、基本的な構成は実施例１と全く同様で、切断部の構造が異なるだけであるので、平面図のみ示す。図６（ａ）に示すように切断部は、複数の短い長軸方向切断溝５１によって構成しても良く、この場合も、長軸方向切断溝５１は中央の擬似正方形部１７に対して対称に配置することが望ましい。
【００４７】
また、図６（ｂ）に示すように、切断部は、複数の短い短軸方向切断溝５２によって構成しても良く、この場合も、短軸方向切断溝５２は中央の擬似正方形部１７に対して対称に配置することが望ましい。
【００４８】
また、図６（ｃ）に示すように、切断部を複数の短い長軸方向切断溝５１によって構成する場合にも、面積の広い左右の擬似リング部１６において、複数（ここでは３本を図示）の長軸方向切断溝５１を並列配置しても良い。
【００４９】
或いは、図７（ｄ）に示すように、長軸方向切断溝と短軸方向切断溝とを組み合わせた柵状切断溝５３を左右の擬似リング部１６に配置しても良い。この場合も、柵状切断溝５３は中央の擬似正方形部１７に対して対称に配置することが望ましい。
【００５０】
また、このような切断部はスリット状の切断溝に限られるものではなく、所定の面積を有する貫通孔をプレス加工によって打ち抜いて形成しても良いものである。例えば、図７（ｅ）に示すように、左右の擬似リング部１６内に５.０ｍｍ×１０．０ｍｍの矩形状の貫通孔５４を設けても良い。または、図７（ｆ）に示すように、直径が５.０ｍｍの円形の貫通孔５５を設けても良い。なお、図示は省略するが、楕円状の貫通孔や、矩形の角を丸めた形状の貫通孔を用いても良い。
【実施例２】
【００５１】
次に、図８を参照して、本発明の実施例２のフレキシブル磁束トランスを説明する。図８は本発明の実施例２のフレキシブル磁束トランスの構成説明図であり、図８（ａ）は概略的平面図であり、図８（ｂ）は、超電導ピックアップループが存在する位置の概念的断面図である。
【００５２】
図８（ｂ）に示すように、テープ線材の構成は上記の実施例１と全く同様であり、市販の酸化物超電導体からなるテープ線材を用意する。即ち、このテープ線材は、例えば、厚さが１００μｍのハステロイ（登録商標）からなるテープ状の非磁性金属基材１１上に、ＧｄＺｒＯバッファ層１２、ＣｅＯ２バッファ層１３、及び、厚さが１μｍのＧｄＢＣＯ膜１４を順次堆積した線材である。この幅が１０ｍｍのテープ線材を、約９０ｍｍの長さに切断して使用する。
【００５３】
次いで、上記の実施例１と全く同様な方法で加工して超電導ピックアップループ６１を形成するが、この実施例２においては、長尺の長方形の四隅を丸めた単純な形状とする。次いで、実施例１と全く同様にレーザビームスポットをスキャン照射して切断溝６２を形成することによって、本発明の実施例２のフレキシブル磁束トランスが完成する。
【００５４】
この本発明の実施例２においても、超電導ピックアップループの内側に切断溝を設けているので、渦電流の発生を抑制することができ、それによって、磁場感度を向上することができる。
【００５５】
なお、上述の実施例１の場合と同様に、切断部は１本のスリット状の切断溝に限られないので、次に、図９を参照して、本発明の実施例２のフレキシブル磁束トランスの変形例を説明する。
【００５６】
例えば、図９（ａ）に示すように、切断部を複数の長尺のスリット状の切断溝６２を並列に配置して形成しても良い。また、図９（ｂ）に示すように、長尺のスリット状の切断溝と短い短軸方向切断溝を組み合わせた柵状切断溝６３としても良い。或いは、図９（ｃ）に示すように、長尺貫通孔６４や、図９（ｄ）に示すように、複数の円形の貫通孔６５を用いても良い。
【００５７】
或いは、図示は省略するが、長尺のスリット状の切断溝ではなく、図６（ａ）示したような短い長軸方向切断溝を二次元マトリクス状に左右対称に設けても良い。或いは、図６（ｂ）に示したような短軸方向切断溝のみで切断部を構成しても良い。
【００５８】
また、貫通孔で切断部を構成する場合にも、図９（ｄ）で示した円形の貫通孔は、矩形の貫通孔でも、楕円状の貫通孔でも、さらには、矩形の四隅を丸めた形状の貫通孔で構成しても良い。
【００５９】
以上、本発明の各実施例を説明してきたが、本発明は、各実施例で示した構成に限られるものではなく、各種の変形が可能である。例えば、超電導ピックアップループの形状は、実施例１の形状から中央部の擬似正方形部を除去した形状でも良い。或いは、実施例１と実施例２の中間状態の形状でも良い。
【００６０】
また、切断部の構成は上記の各実施例及びその変形例に示した形状に限られるものではなく、開示した各形状の切断溝或いは貫通孔を組み合わせて用いても良い。
【００６１】
ここで、実施例１及び実施例２を含む本発明の実施の形態に関して、以下の付記を開示する。
（付記１） 非磁性金属基材と、前記非磁性金属基材上に形成された短軸方向の中心軸に対して面対称の形状の酸化物超電導体からなる超電導ループとを備えた磁束トランスであって、前記超電導ループ内に前記非磁性金属基材の裏面に達する切断部を有する磁束トランス。
（付記２） 前記切断部が、前記超電導ループの短軸方向の中心軸に対して面対称に設けられている付記１に記載の磁束トランス。
（付記３） 前記切断部が、前記超電導ループの長軸方向の中心軸に平行に設けられている付記２に記載の磁束トランス。
（付記４） 前記切断部が、平面形状が矩形状、円形状或いは楕円状のいずれかからなる貫通孔からなる付記２に記載の磁束トランス。
（付記５） 前記貫通孔が、複数個形成されている付記４に記載の磁束トランス。
（付記６） 前記非磁性金属基材が、Ｎｉに少なくともＭｏ、Ｃ及びＦｅを添加したＮｉ基合金である付記１乃至付記５のいずれか１に記載の磁束トランス。
（付記７） 前記超電導ループの長手方向の両端部の形状が、リング状である付記１乃至付記６のいずれか１に記載の磁束トランス。
（付記８） 前記超電導ループの中央部に、磁気伝達回路となる擬似正方形部を設けた付記１乃至付記７のいずれか１に記載の磁束トランス。
（付記９） 蒲鉾状部を備えたボビンと、前記ボビンの蒲鉾状部に、前記蒲鉾状部の形状に沿って湾曲して配置された付記１乃至付記８のいずれか１に記載の磁束トランスと、前記蒲鉾状部の頂部において、前記磁束トランス上に絶縁体膜を介して配置された平面型グラジオメータとを有する同軸立体型グラジオメータ。
【符号の説明】
【００６２】
１ 非磁性金属基材
２ バッファ層
３ 酸化物超電導体
４ 超電導ループ
５ 擬似リング部
６ 擬似正方形部
７ 接続部
８ 切断部
１０ フレキシブル磁束トランス
１１ 非磁性金属基材
１２ ＧｄＺｒＯバッファ層
１３ ＣｅＯ２バッファ層
１４ ＧｄＢＣＯ膜
１５，６１ 超電導ピックアップループ
１６ 擬似リング部
１７ 擬似正方形部
１８ 接続部
１９，６２ 切断溝
２０ 平面型グラジオメータ
２１ ＭｇＯ基板
２２ ＢａＺｒＯ３層
２３ グランドプレーン層
２４ ＳｒＳｎＯ３層間膜
２５ 下部超電導層
２６ ＳｒＳｎＯ３層間膜
２７ 表面改質層
２８ 上部超電導層
２９ ＳＱＵＩＤ
３０ ピックアップループ
３１ 下部電極パッド
３２ 下部配線
３３ 上部電極パッド
３４ 上部電極
３５ パッド
３６ フィードバックコイル
４０ ボビン
４１ 蒲鉾状部
４２ 押さえ板
４３ ネジ
４４ 蓋部材
４５ 収容部
４６ ネジ
４７ 絶縁性薄膜
５１ 長軸方向切断溝
５２ 短軸方向切断溝
５３，６３ 柵状切断溝
５４，５５，６５ 貫通孔
６４ 長尺貫通孔
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非磁性金属基材と、前記非磁性金属基材上に形成された短軸方向の中心軸に対して面対称の形状の酸化物超電導体からなる超電導ループとを備えた磁束トランスであって、
前記超電導ループ内に前記非磁性金属基材の裏面に達する切断部を有する磁束トランス。
【請求項２】
前記切断部が、前記超電導ループの中央部における短軸方向の中心軸に対して面対称に設けられている請求項１に記載の磁束トランス。
【請求項３】
前記切断部が、前記超電導ループの長軸方向の中心軸に平行に設けられている請求項２に記載の磁束トランス。
【請求項４】
前記切断部が、平面形状が矩形状、円形状或いは楕円状のいずれかからなる貫通孔からなる請求項２に記載の磁束トランス。
【請求項５】
中央に蒲鉾状部を備えたボビンと、
前記ボビンの蒲鉾状部に、前記蒲鉾状部の形状に沿って湾曲して配置された請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の磁束トランスと、
前記蒲鉾状部の頂部において、前記磁束トランス上に絶縁体膜を介して配置された平面型グラジオメータと
を有する同軸立体型グラジオメータ。
【請求項１】
非磁性金属基材と、前記非磁性金属基材上に形成された短軸方向の中心軸に対して面対称の形状の酸化物超電導体からなる超電導ループとを備えた磁束トランスであって、
前記超電導ループ内に前記非磁性金属基材の裏面に達する切断部を有する磁束トランス。
【請求項２】
前記切断部が、前記超電導ループの中央部における短軸方向の中心軸に対して面対称に設けられている請求項１に記載の磁束トランス。
【請求項３】
前記切断部が、前記超電導ループの長軸方向の中心軸に平行に設けられている請求項２に記載の磁束トランス。
【請求項４】
前記切断部が、平面形状が矩形状、円形状或いは楕円状のいずれかからなる貫通孔からなる請求項２に記載の磁束トランス。
【請求項５】
中央に蒲鉾状部を備えたボビンと、
前記ボビンの蒲鉾状部に、前記蒲鉾状部の形状に沿って湾曲して配置された請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の磁束トランスと、
前記蒲鉾状部の頂部において、前記磁束トランス上に絶縁体膜を介して配置された平面型グラジオメータと
を有する同軸立体型グラジオメータ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−１８１５５９（Ｐ２０１１−１８１５５９Ａ）
【公開日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−４１７５７（Ｐ２０１０−４１７５７）
【出願日】平成２２年２月２６日（２０１０．２．２６）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２１年度、独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構、「イットリウム系超電導電力機器技術開発」に関する委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【出願人】（３９１００４４８１）財団法人国際超電導産業技術研究センター (144)
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月２６日（２０１０．２．２６）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２１年度、独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構、「イットリウム系超電導電力機器技術開発」に関する委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【出願人】（３９１００４４８１）財団法人国際超電導産業技術研究センター (144)
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
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