JP2775969B2 - Pickup coil for squid vector magnetometer - Google Patents
Pickup coil for squid vector magnetometerInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明はスクイッド磁束計のピックアップコイルに関
し,更に詳しくは多数のピックアップコイルを半導体プ
ロセス技術を用いて形成することにより製作の容易化を
はかったピックアップコイルに関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION <Industrial Application> The present invention relates to a pickup coil for a squid magnetometer, and more particularly, to facilitate manufacturing by forming a large number of pickup coils using semiconductor process technology. It relates to a pickup coil.
<従来の技術> スクイッド磁束計は,ジョセフソン接合を有する超伝
導リングとこのコイルとともに超伝導閉ループを形成す
るインプットコイルと,このインプットコイルに結合す
るピックアッブコイルを含んで構成されており,超伝導
リングに加わる外部磁界に対し磁束量子φ0(2.07×10
-15wb)を周期とした電圧信号を出力するもので,高感
度で磁束測定を行うことが出来る。<Conventional technology> A squid magnetometer includes a superconducting ring having a Josephson junction, an input coil forming a superconducting closed loop together with the coil, and a pick-up coil coupled to the input coil. The flux quantum φ 0 (2.07 × 10
It outputs a voltage signal with a cycle of -15 wb), and can measure magnetic flux with high sensitivity.
第5図はこの様なスクイッド磁束計(DC型)を示す一
般的な構成図である。図において、,1はジョセフソン接
合部JCを有する超伝導リング,2はこの超伝導リング1に
結合するインダクタンスL1のインプットコイル,21,22は
超伝導材料で出来たインプットコイル2の端子,3はイン
ダクタンスLpのピックアップコイルで,インプットコイ
ル2とともに超伝導閉ループを構成するように端子21,2
2を介して直列に接続されている。7は超伝導リング1
からの出力電圧を増幅する増幅器,9は超伝導リングに電
流を供給する電流源である。ここで,超伝導リング1,イ
ンプットコイル2,端子21,22,ピックアップコイル3はい
ずれもクライオスタット8内に収納され液体ヘリウム中
で超伝導状態に維持される。FIG. 5 is a general configuration diagram showing such a squid magnetometer (DC type). ,, 1 superconducting ring with Josephson junctions JC in FIG, 2 is the inductance L 1 of the input coil to bind to the superconductive ring 1, 21 and 22 of the input coil 2 made of a superconducting material terminals, Reference numeral 3 denotes a pickup coil having an inductance Lp, and terminals 21 and 2 are formed so as to form a superconductive closed loop together with the input coil 2.
Are connected in series via two. 7 is a superconducting ring 1
An amplifier, which amplifies the output voltage from, is a current source that supplies current to the superconducting ring. Here, the superconducting ring 1, the input coil 2, the terminals 21, 22 and the pickup coil 3 are all stored in the cryostat 8 and maintained in a superconducting state in liquid helium.
第6図(a),(b)は磁場をベクトルとして検出す
るために3軸方向に配置されたピックアップコイルの従
来例を示す斜視図である。(a)図は球状のボビン40に
3本のワイヤ(40a,40b,40c)を互いに直角方向に巻回
したものであり,ボビンの直径は例えば30mm程度であ
る。(b)図は一辺が30mm程度の立方体50の3面にコイ
ルパターンを形成した基板(51a,51b,51c)を固定した
ものである。6 (a) and 6 (b) are perspective views showing a conventional example of pickup coils arranged in three axial directions for detecting a magnetic field as a vector. (A) is a diagram in which three wires (40a, 40b, 40c) are wound around a spherical bobbin 40 at right angles to each other, and the diameter of the bobbin is, for example, about 30 mm. FIG. 5B shows a case where substrates (51a, 51b, 51c) each having a coil pattern formed on three surfaces of a cube 50 having a side of about 30 mm are fixed.
<発明が解決しよとする課題> しかしながら,(a)に示すものはワイヤを手巻きし
なければならないので生産性が悪いという問題があり,
(b)図に示すものは基板を立方体に張付ける際の寸法
精度を上げることが難しく,また,検出している磁場の
位置が3軸とも離れているので異なる位置でのx,y,z成
分を検出して終うという問題がある。即ち,ボビンの直
径や立方体の一辺の長さを小さくすればコイルを近付け
ることができるが作業性が悪くなる。例えば人体頭部の
脳磁界を測定する場合,磁束計のチャンネル数は多いほ
ど得られる情報は豊かになるが,従来の磁束計では検出
部の形状が大きいので取付けられる数に限界があるとい
う問題があった。<Problems to be solved by the invention> However, the method shown in (a) has a problem that productivity is poor because the wire must be manually wound.
(B) In the case shown in the figure, it is difficult to improve the dimensional accuracy when attaching the substrate to the cube, and the positions of the detected magnetic fields are all three axes apart, so x, y, z at different positions There is a problem of detecting the component and ending. That is, if the diameter of the bobbin and the length of one side of the cube are reduced, the coil can be approached, but the workability deteriorates. For example, when measuring the brain magnetic field of the human head, the greater the number of channels of the magnetometer, the more information that can be obtained. was there.
本発明は上記従来技術の問題点に鑑みて成されたもの
で,半導体プロセス技術を用いることにより,寸法精度
が高く検出位置がほぼ同じ位置で磁場ベクトルを検出す
る為のピックアップコイルを安価に製作することを目的
とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art. By using a semiconductor process technology, a pickup coil for detecting a magnetic field vector at a position having almost the same detection position with high dimensional accuracy can be manufactured at low cost. The purpose is to do.
<課題を解決するための手段> 上記課題を解決するための本発明の構成は,被測定磁
束を検出するピックアップコイルと,このピックアップ
コイルに接続され,このコイルとともに超伝導閉ループ
を形成するインプットコイルと,このインプットコイル
に結合する超伝導リングを含んで構成されるスクイド磁
束計のピックアップコイルにおいて,前記ピックアップ
コイルは,基板に異方性エッチングにより底部が平面で
側壁が一定の角度を有する逆台形状の穴を形成し,前記
底部および前記側壁の少なくとも2箇所に薄膜コイルパ
ターンを設けて形成されたことを特徴とするものであ
る。<Means for Solving the Problems> A configuration of the present invention for solving the above problems includes a pickup coil for detecting a magnetic flux to be measured, and an input coil connected to the pickup coil and forming a superconducting closed loop together with the coil. And a pickup coil of a squid magnetometer including a superconducting ring coupled to the input coil, wherein the pickup coil is formed by an anisotropic etching on a substrate and has an inverted base having a flat bottom surface and a fixed side wall. A hole having a shape is formed, and a thin film coil pattern is provided at at least two places of the bottom part and the side wall.
<作用> 異方性エッチングで形成した逆台形状の微細穴の底部
と側壁にピックアップコイルを作製するので一つの穴に
形成されるピックアップコイルはほぼ同じ位置にあると
みなすことができる。また半導体プロセスを用いて製作
するので生産性を高め,寸法精度を向上させることがで
きる。<Operation> Since pickup coils are formed on the bottom and side walls of the inverted trapezoidal fine holes formed by anisotropic etching, the pickup coils formed in one hole can be regarded as being substantially at the same position. In addition, since the semiconductor device is manufactured using a semiconductor process, productivity can be increased and dimensional accuracy can be improved.
<実施例> 第1図は本発明の一実施例を示す構成斜視図である。
図において30はシリコン基板である。31はこのシリコン
基板上に形成された例えば一辺が100μm,深さ40μm程
度の微細穴,3a,3b,3cはこの微細穴の中に形成されたピ
ックアップコイルである。<Embodiment> FIG. 1 is a configuration perspective view showing an embodiment of the present invention.
In the figure, reference numeral 30 denotes a silicon substrate. Reference numeral 31 denotes a fine hole formed on the silicon substrate and having a side of, for example, 100 μm and a depth of about 40 μm. Reference numerals 3a, 3b, and 3c denote pickup coils formed in the fine hole.
この様な微細穴は(100)の表面に<110>方向に四辺
を揃え,水酸化カリウム水溶液,EDPエッチング液等を用
いて異方性のエッチング液を行って(111)面を露出さ
せることにより形成する。この場合,穴の側壁の角度は
水平方向に対して54.7゜となる。従って底辺の面積を44
μm程度とすれば穴の縁部から底面までの側壁の長さは
50μm程度となり,底辺および側面に同じ大きさのコイ
ルパターンを形成することができる。Such microscopic holes should be aligned on the (100) surface in the <110> direction, and anisotropic etching solution using potassium hydroxide solution, EDP etching solution, etc. to expose (111) surface Is formed. In this case, the angle of the side wall of the hole is 54.7 ° with respect to the horizontal direction. Therefore, the area of the base is 44
If it is about μm, the length of the side wall from the edge of the hole to the bottom is
It is about 50 μm, and the same size coil pattern can be formed on the bottom and side surfaces.
第2図はシリコン基板の微細穴31を含む表面にレジス
ト32を塗布し,マスク33を用いてコイルの形状にパター
ニングした状態の断面図を示すものである。FIG. 2 is a sectional view showing a state in which a resist 32 is applied to the surface of the silicon substrate including the fine holes 31 and patterned into a coil shape using a mask 33.
第3図は微細穴31の底部と壁面の2箇所にコイルを形
成した一例を示す平面図である。なお,この様な穴を同
一基板上に多数形成する訳であるが,同じ位置のピック
アップコイルをそれぞれ接続することにより磁束をピッ
クアップする有効面積を広げることも可能である。な
お,微細穴にマスクパターンを用いて露光を行う場合は
回折の少ないX線を用いてレジストのパターニングを行
い,超伝導物質を用いてスパッタや蒸着によりコイルを
形成するが,光CVDを用いることにより直接コイルを形
成することも可能である。また,超伝導薄膜を基板全面
に積層させた後にフォーカスイオンビームによりエッチ
ングしてコイルのパターンを形成することも可能であ
る。また,ピックアップコイルの数や穴の寸法は必要に
応じて任意に変更可能である。FIG. 3 is a plan view showing an example in which coils are formed at two places on the bottom and the wall of the fine hole 31. FIG. Although a large number of such holes are formed on the same substrate, it is possible to increase the effective area for picking up magnetic flux by connecting the pickup coils at the same position. When exposing micro holes using a mask pattern, the resist is patterned using X-rays with little diffraction, and a coil is formed by sputtering or vapor deposition using a superconducting material. It is also possible to form a coil directly. It is also possible to form a coil pattern by laminating a superconducting thin film on the entire surface of the substrate and then etching it with a focus ion beam. Further, the number of pickup coils and the dimensions of the holes can be arbitrarily changed as necessary.
第4図は多数のピックアップコイルが形成された基板
を人体の頭部に配置した状態を示すもので,脳磁波ベク
トルを効率よく検出することが可能である。FIG. 4 shows a state in which a substrate on which a number of pickup coils are formed is arranged on the head of a human body, and it is possible to efficiently detect a magnetoencephalogram vector.
<発明の効果> 以上実施例とともに具体的に説明したように本発明に
よれば,従来のように超伝導線を手巻きで巻いたり,立
方体に基板を張付ける必要がなく,コイルの位置が極め
て近接した磁場ベクトルを計測するためのピックアップ
コイルを実現することができる。<Effects of the Invention> As described above in detail with the embodiments, according to the present invention, there is no need to manually wind a superconducting wire or attach a substrate to a cube as in the related art. A pickup coil for measuring an extremely close magnetic field vector can be realized.
また,半導体プロセスを用いてパターンを形成するの
で寸法精度を飛躍的に向上させることが出来るとともに
小形化が可能となり,多数のピックアップコイルを効率
よく製作することが出来る。Further, since the pattern is formed by using a semiconductor process, the dimensional accuracy can be drastically improved, the size can be reduced, and a large number of pickup coils can be manufactured efficiently.
第1図は本発明のピックアップコイルの一実施例を示す
斜視図,第2図はマスクを用いてレジストにコイルパタ
ーンを形成した状態を示す断面図,第3図は微細穴の底
部と壁面の2箇所にコイルを形成した一例を示す平面
図,第4図は基板を人体の頭部に配置した状態を示す
図,第5図はスクイッド磁束計の一般的な構成図,第6
図は従来のピックアップコイルを示す斜視図である。 30……基板,31……微細穴,3a,3b,3c……ピックアップコ
イル。FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of the pickup coil of the present invention, FIG. 2 is a sectional view showing a state in which a coil pattern is formed on a resist using a mask, and FIG. FIG. 4 is a plan view showing an example in which coils are formed at two places, FIG. 4 is a view showing a state in which a substrate is placed on the head of a human body, FIG. 5 is a general configuration diagram of a squid magnetometer, and FIG.
FIG. 1 is a perspective view showing a conventional pickup coil. 30 …… Substrate, 31 …… Micro hole, 3a, 3b, 3c …… Pickup coil.
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01R 33/035 H01L 39/22Continuation of the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) G01R 33/035 H01L 39/22
Claims (1)
と,このピックアップコイルに接続され,このコイルと
ともに超伝導閉ループを形成するインプットコイルと,
このインプットコイルに結合する超伝導リングを含んで
構成されるスクイド磁束計のピックアップコイルにおい
て,前記ピックアップコイルは,基板に異方性エッチン
グにより底部が平面で側壁が一定の角度を有する逆台形
状の穴を形成し,前記底部および前記側壁の少なくとも
2箇所に薄膜コイルパターンを設けて形成されたことを
特徴とするスクイッド磁束計のピックアップコイル。A pickup coil for detecting a magnetic flux to be measured; an input coil connected to the pickup coil to form a superconducting closed loop together with the coil;
In a pickup coil of a squid magnetometer including a superconducting ring coupled to the input coil, the pickup coil has an inverted trapezoidal shape having a flat bottom surface and a fixed angle side wall by anisotropic etching on a substrate. A pickup coil for a squid magnetometer, wherein a hole is formed and a thin-film coil pattern is provided at at least two places on the bottom part and the side wall.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2070079A JP2775969B2 (en) | 1990-03-20 | 1990-03-20 | Pickup coil for squid vector magnetometer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03269378A JPH03269378A (en) | 1991-11-29 |
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ID=13421180
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Families Citing this family (2)
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|---|---|---|---|---|
| JPH07311249A (en) * | 1994-05-16 | 1995-11-28 | Chodendo Sensor Kenkyusho:Kk | Superconducting thin film pickup coil |
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1990
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