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JP2780876B2 - Temperature sensor system using microcrystalline semiconductor thin film - Google Patents
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JP2780876B2 - Temperature sensor system using microcrystalline semiconductor thin film - Google Patents

Temperature sensor system using microcrystalline semiconductor thin film

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JP2780876B2
JP2780876B2 JP8518596A JP51859695A JP2780876B2 JP 2780876 B2 JP2780876 B2 JP 2780876B2 JP 8518596 A JP8518596 A JP 8518596A JP 51859695 A JP51859695 A JP 51859695A JP 2780876 B2 JP2780876 B2 JP 2780876B2
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thin film
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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 この発明は一般に温度センサシステムに係り、特に超
伝導、超流動という現象が観察される極低温(数ケルビ
ン、サブケルビン)の温度測定技術として、磁場中にお
いて室温から極低温に至るまでの温度を精密に(例えば
ミリケルビンのオーダーの精度で)測定する技術を確立
し、物性の基礎計測と、超伝導マグネットの安定な励磁
と、ひいては、超伝導、超流動を応用した機器の利用な
どに応用可能とするために微結晶化半導体薄膜を用いた
感温素子、温度センサ及び該温度センサを使用する温度
センサシステム並びにその温度補間値決定方法に関す
る。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention generally relates to a temperature sensor system, and particularly relates to a temperature measurement technique at a cryogenic temperature (a few Kelvin or sub-Kelvin) where phenomena such as superconductivity and superfluidity are observed. Has established a technology to accurately measure the temperature from the temperature to the extremely low temperature (for example, in the order of millikelvin), basic measurement of physical properties, stable excitation of superconducting magnets, and thus superconductivity and superfluidity. TECHNICAL FIELD The present invention relates to a temperature-sensitive element, a temperature sensor using a microcrystalline semiconductor thin film, a temperature sensor system using the temperature sensor, and a method for determining a temperature interpolation value thereof, so that the temperature sensor can be applied to the use of a device to which the invention is applied.

背景技術 従来、室温から極低温に至る広い温度範囲における精
密な温度測定(以下、測温という)には、白金抵抗温度
計等が測温の実用的な標準として広く使用されている。
BACKGROUND ART Conventionally, for precise temperature measurement (hereinafter referred to as temperature measurement) in a wide temperature range from room temperature to extremely low temperature, a platinum resistance thermometer or the like has been widely used as a practical standard for temperature measurement.

しかし、これらの温度計は磁場中で抵抗値が変化して
しまうという欠点を有している。
However, these thermometers have the disadvantage that the resistance value changes in a magnetic field.

このため、抵抗補正により白金抵抗温度計による磁場
中の高精度な温度測定が可能なことは示されてきたが、
極低温下における金属特有の残留抵抗のために使用可能
温度範囲が制限され、30ケルビン(以下、Kと略記す
る)以下の低温域では抵抗値磁場依存性がもたらす測温
への影響が大きく、抵抗値補正が事実上困難となってい
た。
Therefore, it has been shown that highly accurate temperature measurement in a magnetic field by a platinum resistance thermometer is possible by resistance correction,
The usable temperature range is limited due to the residual resistance peculiar to metals at extremely low temperatures, and in the low temperature range of 30 Kelvin (hereinafter abbreviated as K) or less, the influence of the resistance magnetic field dependence on the temperature measurement is large, It has been practically difficult to correct the resistance value.

そこで、磁場中での測温に、カーボングラスの抵抗値
温度依存性を利用したカーボングラス抵抗温度計が使用
されている。
Therefore, a carbon glass resistance thermometer utilizing the temperature dependence of the resistance value of carbon glass is used for temperature measurement in a magnetic field.

しかし、このカーボングラス抵抗温度計においても、
4.2K、磁束密度8テスラ(以下、Tと略記する)におい
ての測温では約100mKの測温誤差があり、また低温域と
室温付近の温度感度の差も大きい。
However, even in this carbon glass resistance thermometer,
At a temperature of 4.2 K and a magnetic flux density of 8 Tesla (hereinafter abbreviated as T), there is a temperature measurement error of about 100 mK, and there is a large difference in temperature sensitivity between a low temperature region and room temperature.

すなわち、カーボングラスの抵抗値温度計では、磁場
中の温度測定には比較的効果があるが、広い温度範囲で
の測定に不向きであるという特質がある。
That is, the carbon glass resistance thermometer is relatively effective for measuring the temperature in a magnetic field, but is not suitable for measurement in a wide temperature range.

このため、磁場中での高精度な測温と、広い温度範囲
での高精度な測温の両立を可能とする温度センサシステ
ムの実現を図ることが期待されている。
For this reason, it is expected to realize a temperature sensor system that enables both high-precision temperature measurement in a magnetic field and high-precision temperature measurement in a wide temperature range.

ところで、これまでに本願の発明者らは、上述したよ
うな磁場中の高精度測温と広い温度範囲における高精度
測温を解決した低温磁場中の測温技術を確立するため
に、感温材料として有望な微結晶化半導体薄膜に着目
し、それの検討を行ってきた。
By the way, the inventors of the present application have been trying to establish a temperature measurement technique in a low-temperature magnetic field that has solved high-precision temperature measurement in a magnetic field and high-precision temperature measurement in a wide temperature range as described above. Attention has been paid to microcrystalline semiconductor thin films that are promising materials, and their investigations have been conducted.

すなわち、本願の発明者らは微結晶化半導体薄膜を用
いた温度センサ素子(以下、温度センサ素子という)を
作製し、抵抗値温度依存性及び抵抗値磁場依存性につい
て測定を行った。
That is, the inventors of the present application manufactured a temperature sensor element using a microcrystalline semiconductor thin film (hereinafter, referred to as a temperature sensor element) and measured resistance temperature dependence and resistance magnetic field dependence.

この結果、微結晶化シリコンゲルマニウム薄膜が極低
温から室温までの広い温度範囲で、温度と抵抗値にはほ
ぼ零磁場において概ね所定の関係(R=aTb……R:抵抗
値、T:温度、a,b:任意定数)が成り立ち、温度センサ素
子として極めて有望であることが確認された(アンリツ
テクニカルNo.67,Mar.1994参照)。
As a result, in a microcrystalline silicon germanium thin film in a wide temperature range from extremely low temperature to room temperature, the temperature and the resistance value have a substantially predetermined relationship at almost zero magnetic field (R = aT b ... R: resistance value, T: temperature , A, b: arbitrary constants), which proved to be extremely promising as a temperature sensor element (see Anritsu Technical No. 67, Mar. 1994).

さらに、本願の発明者らは低温域における抵抗値磁場
依存性についても測定し、微結晶化シリコンゲルマニウ
ム薄膜の磁場中の抵抗値の変化が磁束密度の簡単な関数
で表現でき、抵抗値磁場依存性を磁束密度の関数として
補正することにより、微結晶化シリコンゲルマニウム薄
膜を用いる温度センサが極低温磁場中の測温に適してい
ることを見い出した(特開平5−87641号公報参照)。
In addition, the inventors of the present application also measured the resistance magnetic field dependence in the low temperature range, and the change in the resistance value of the microcrystalline silicon germanium thin film in the magnetic field can be expressed by a simple function of the magnetic flux density. By correcting the property as a function of magnetic flux density, it has been found that a temperature sensor using a microcrystalline silicon germanium thin film is suitable for temperature measurement in a very low temperature magnetic field (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-87641).

しかしながら、上述したような温度センサの実用化に
際しては、磁場中での高精度な測温と、広い温度範囲で
の高精度な測温との両立を達成するために、以下のよう
な事項を考慮することが必要である。
However, when the above-mentioned temperature sensor is put to practical use, the following items must be taken in order to achieve both high-precision temperature measurement in a magnetic field and high-precision temperature measurement in a wide temperature range. It is necessary to consider.

先ず、第1に考慮すべき事項は温度センサ素子として
用いる微結晶化半導体薄膜の導電型、材質、組成比、導
電率等について抵抗値温度依存性及び磁気抵抗効果の観
点から最適な組み合わせを見い出す必要があるというこ
とである。
First, the most important thing to consider is to find the optimum combination of the conductivity type, material, composition ratio, conductivity, etc. of the microcrystalline semiconductor thin film used as the temperature sensor element from the viewpoint of the temperature dependence of the resistance value and the magnetoresistance effect. It is necessary.

次に、第2に考慮すべき事項は温度センサ素子の実装
形態についてである。
Next, a second matter to be considered is how to mount the temperature sensor element.

特に、磁場中において磁場の向きに応じて補正を行う
にあたって、温度センサ素子を実装するときに温度セン
サ(温度センサ素子が実装されたものをいう、以下同
じ)内で所定の方向に指向して搭載されていることが必
要である。
In particular, when performing the correction according to the direction of the magnetic field in the magnetic field, when mounting the temperature sensor element, the temperature sensor element (the one on which the temperature sensor element is mounted, hereinafter the same) is directed in a predetermined direction. It must be installed.

すなわち、温度センサを磁場中で使用した場合に、磁
場の方向に対して温度センサ素子が、どちらの方向を指
向しているか外部から容易に認識できることが不可欠で
ある。
That is, when the temperature sensor is used in a magnetic field, it is indispensable that the temperature sensor element can easily recognize from which direction the temperature sensor element is directed in the direction of the magnetic field.

また、実装された状態で、温度サイクル(室温→極低
温→室温)の繰り返しに耐え、かつ、測定の再現性のあ
り得るものとなり得るかという課題も存する。
In addition, there is a problem of whether the device can withstand repeated temperature cycles (from room temperature to extremely low temperature to room temperature) in a mounted state and be capable of reproducible measurement.

次に、第3に考慮すべき事項としては、温度センサ素
子の抵抗値の温度特性が厳蜜に上述したような R=aTb …(1) (R:抵抗値、T:温度、a,b:任意定数) の関係をもつとはいえないから、その補正をどうするか
という問題である。
Next, as a third matter to be considered, the temperature characteristic of the resistance value of the temperature sensor element is strictly as described above. R = aT b (1) (R: resistance value, T: temperature, a, b: arbitrary constant), the problem is how to correct it.

すなわち、一般に温度センサの使用者は、広い温度範
囲において検出された抵抗値から温度を知るために、実
測値のサンプルデータを入手しても、センサ使用者自身
でサンプルデータ間の補間を行う必要があり、その補間
も決して容易でなく面倒である。
That is, generally, even if a user of a temperature sensor obtains sample data of an actually measured value in order to know a temperature from a resistance value detected in a wide temperature range, it is necessary to perform interpolation between the sample data by the sensor user himself. And the interpolation is not easy and troublesome.

そのため、実際上はある近似式に当てはめられる係数
を知ることにより、その係数を利用して抵抗値から温度
を算出する。
Therefore, the temperature is calculated from the resistance value using the coefficient by actually knowing the coefficient applied to a certain approximate expression.

従って、近似式から求められた値と、実測値との誤差
が可能な限り小さいものであることが必要である。
Therefore, it is necessary that the error between the value obtained from the approximate expression and the actually measured value is as small as possible.

さらに、第4に考慮しなければならない事項は、磁場
中での抵抗値磁場依存性をどのように補正するかという
問題である。
Further, a fourth matter to be considered is how to correct the resistance magnetic field dependence in a magnetic field.

発明の開示 本発明は以上のような事情に鑑みてなされたもので、
その目的とするところは、磁場中での高精度な測温と、
広い温度範囲に渡って高精度な測温との両立を達成する
ことができる微結晶化半導体薄膜を用いる感温素子、温
度センサ及び該温度センサを使用する温度センサシステ
ム並びにその温度補間値決定方法を提供することにあ
る。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances,
Its purpose is to measure temperature in a magnetic field with high accuracy,
Temperature-sensitive element using microcrystalline semiconductor thin film capable of achieving high-precision temperature measurement over a wide temperature range, temperature sensor, temperature sensor system using the temperature sensor, and method for determining temperature interpolated value thereof Is to provide.

本発明の一態様によると、絶縁性基板と、該絶縁性基
板上に設けられた微結晶化半導体薄膜と、前記微結晶化
半導体薄膜に測定用電流を流すために前記微結晶化半導
体薄膜に接続された一対の第1電極と、前記測定用電流
によって前記微結晶化半導体薄膜に誘起された電圧降下
を検知するために前記微結晶化半導体薄膜に接続された
一対の第2電極とを含む感温素子と、 該感温素子をヘリウムガスとともに内部に収納して封
止する非磁性体製筒状容器と、及び 前記一対の第1電極と前記一対の第2の電極のそれぞ
れに接続されていて、前記それぞれの電極に前記非磁性
体製筒状容器の外部から通電可能にされた4個の導体と
を備えた温度センサであって、 前記感温素子が、前記4個の導体のうち、前記一対の第
1電極に接続される2個の導体の長手方向に平行して密
着させて載置されていることにより、前記非磁性体製筒
状容器の内部に収納される該感温素子の指向方向を外部
から確認可能として該感温素子が磁場中の所定の方向を
向くように温度センサを設置することを許容することを
特徴とする温度センサが提供される。
According to one embodiment of the present invention, an insulating substrate, a microcrystalline semiconductor thin film provided on the insulating substrate, and the microcrystalline semiconductor thin film for passing a measurement current through the microcrystalline semiconductor thin film A pair of first electrodes connected to each other, and a pair of second electrodes connected to the microcrystalline semiconductor thin film for detecting a voltage drop induced in the microcrystalline semiconductor thin film by the measurement current A temperature-sensitive element, a non-magnetic cylindrical container that houses and seals the temperature-sensitive element together with helium gas, and is connected to each of the pair of first electrodes and the pair of second electrodes. And a temperature sensor comprising four conductors each of which is capable of being energized from the outside of the non-magnetic cylindrical container to each of the electrodes, wherein the temperature-sensing element is one of the four conductors. Of the two conductors connected to the pair of first electrodes, By being placed in close contact with and parallel to the longitudinal direction of the thermosensitive element, the directivity direction of the thermosensitive element housed inside the non-magnetic cylindrical container can be confirmed from the outside so that the thermosensitive element can be checked. A temperature sensor is provided that allows the temperature sensor to be oriented in a predetermined direction in a magnetic field.

また、本発明の別の態様によると、絶縁性基板と、該
絶縁性基板上に設けられた微結晶化半導体薄膜であって
n型シリコンゲルマニウムからなり、シリコンの組成比
が50パーセントを超え、かつ100パーセント未満であ
り、導電率が0.1から50S/cmである前記微結晶化半導体
薄膜と、前記微結晶化半導体薄膜に測定用電流を流すた
めに前記微結晶化半導体薄膜に接続された一対の第1電
極と、前記測定用電流によって前記微結晶化半導体薄膜
に誘起された電圧降下を検知するために前記微結晶化半
導体薄膜に接続された一対の第2電極とを含む感温素子
と、 該感温素子をヘリウムガスとともに内部に収納して封
止する非磁性体製筒状容器と、及び 前記一対の第1電極と前記一対の第2電極のそれぞれ
に接続されていて、前記それぞれの電極に前記非磁性体
製筒状容器の外部から通電可能にされた4個の導体を備
えた温度センサであって、 前記感温素子が、前記4個の導体のうち、前記一対の
第1電極に接続される2個の導体の長手方向に平行して
密着させて載置されていることにより、前記非磁性体製
筒状容器の内部に収納される該感温素子の指向方向を外
部から確認可能として該感温素子が磁場中の所定の方向
を向くように温度センサを設置することを許容すること
を特徴とする温度センサが提供される。
According to another aspect of the present invention, an insulating substrate, a microcrystalline semiconductor thin film provided on the insulating substrate, the n-type silicon germanium, the composition ratio of silicon exceeds 50%, And less than 100%, the microcrystalline semiconductor thin film having a conductivity of 0.1 to 50 S / cm, and a pair connected to the microcrystalline semiconductor thin film to flow a measurement current through the microcrystalline semiconductor thin film. A temperature-sensitive element comprising: a first electrode; and a pair of second electrodes connected to the microcrystalline semiconductor thin film for detecting a voltage drop induced in the microcrystalline semiconductor thin film by the measurement current. A cylindrical container made of a non-magnetic material for housing and sealing the temperature-sensitive element together with helium gas, and connected to each of the pair of first electrodes and the pair of second electrodes, To the electrode What is claimed is: 1. A temperature sensor comprising four conductors which can be energized from the outside of a magnetic cylindrical container, wherein the temperature sensing element is connected to the pair of first electrodes of the four conductors. The two conductors are placed in close contact with each other in parallel with the longitudinal direction, so that the directivity direction of the temperature sensing element housed inside the nonmagnetic tubular container can be confirmed from the outside. A temperature sensor is provided which allows the temperature sensor to be installed so that the temperature-sensitive element is oriented in a predetermined direction in a magnetic field.

さらに、本発明の別の態様によると、上述の感温素子
を用いる温度センサに対して磁場内外での温度を補間す
る温度補間値決定方法及び温度センサシステムが提供さ
れる。
Further, according to another aspect of the present invention, there is provided a temperature interpolation value determination method and a temperature sensor system for interpolating a temperature inside and outside a magnetic field with respect to a temperature sensor using the above-described temperature sensing element.

図面の簡単な説明 図1はp型及びn型Si:Hとp型及びn型SiGe:Hの抵抗
値温度依存性を示す図; 図2はn型Ge:Hの抵抗値温度依存性を示す図; 図3はn型SiGe:Hの抵抗値温度依存性を示す図; 図4はn型SiGe:Hとn型Si:Hの磁気抵抗効果を示す
図; 図5はn型SiGe:HのEPMA分析結果を示す図; 図6はn型SiGe:HのEPMA分析結果を示す図; 図7はn型SiGeの導電率と抵抗値温度依存性との関係
を示す図; 図8は従来のカーボングラス温度センサによる誤差と
本発明による温度センサのチェビシェフ多項式近似誤差
とを対比させて示す図; 図9は本発明に用いる温度センサ素子の概略を示す
図; 図10は本発明の温度センサの実装状態を示す図; 図11はクライオスタットのコールドヘッドの概念を示
す図; 図12は本発明の温度センサの抵抗値温度依存性と再現
性を示す図; 図13は本発明の温度センサの抵抗値温度依存性と再現
性を示す図; 図14は本発明の温度センサのチェビシェフ多項式近似
で求めた補間曲線を示す図; 図15は本発明の温度センサのチェビシェフ多項式近似
で求めた補間曲線を示す図; 図16は本発明の温度センサの抵抗値磁場依存性を示す
図; 図17は本発明の温度センサの抵抗値磁場依存性の2次
式プロットを示す図; 図18は本発明の温度センサの抵抗値磁場依存性の両対
数プロットを示す図; 図19は図18の測定結果を最小2乗近似した結果得られ
た補正後の誤差の温度換算を示した図; 図20は測定系の全体構成を示すブロック図; 図21は温度センサシステムの概略構成を示すブロック
図;及び 図22は図21の動作を説明するためのフローチャートで
ある。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a diagram showing the temperature dependence of the resistance of p-type and n-type Si: H and p-type and n-type SiGe: H; FIG. 2 is a graph showing the temperature dependence of the resistance of n-type Ge: H. FIG. 3 is a diagram showing the temperature dependence of the resistance value of n-type SiGe: H; FIG. 4 is a diagram showing the magnetoresistance effect of n-type SiGe: H and n-type Si: H; FIG. FIG. 6 is a diagram showing the EPMA analysis result of H; FIG. 6 is a diagram showing the EPMA analysis result of n-type SiGe: H; FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the conductivity of n-type SiGe and the temperature dependence of resistance; FIG. 9 shows a comparison between an error caused by a conventional carbon glass temperature sensor and a Chebyshev polynomial approximation error of the temperature sensor according to the present invention; FIG. 9 is a view schematically showing a temperature sensor element used in the present invention; FIG. 11 shows the concept of the cold head of the cryostat; FIG. 12 shows the temperature dependence of resistance of the temperature sensor of the present invention and its reproducibility. FIG. 13 is a diagram showing resistance temperature dependency and reproducibility of the temperature sensor of the present invention; FIG. 14 is a diagram showing an interpolation curve obtained by Chebyshev polynomial approximation of the temperature sensor of the present invention; FIG. FIG. 16 is a diagram showing an interpolation curve obtained by Chebyshev polynomial approximation of the temperature sensor of FIG. 16; FIG. 16 is a diagram showing the resistance magnetic field dependence of the temperature sensor of the present invention; FIG. FIG. 18 shows a logarithmic plot of the resistance magnetic field dependence of the temperature sensor of the present invention; FIG. 19 shows a corrected result obtained by the least square approximation of the measurement result of FIG. FIG. 20 is a block diagram showing an overall configuration of a measurement system; FIG. 21 is a block diagram showing a schematic configuration of a temperature sensor system; and FIG. 22 is a flowchart for explaining the operation of FIG. It is.

発明の実施するための最良の形態 先ず、本発明において考慮されている幾つかの事項に
ついて説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION First, some items considered in the present invention will be described.

本発明では上述した発明の開示の項に示したように感
温素子部に用いられる微結晶化半導体薄膜の一つは、そ
の導電型n型であり、その材質がシリコンゲルマニウム
(SiGe)であり、そのうちシリコンの組成比が50%を超
え100%未満であり、その導電率が0.1から50S/cmに限定
付けられている。
In the present invention, one of the microcrystallized semiconductor thin films used in the temperature-sensitive element portion is the n-type conductivity type and the material is silicon germanium (SiGe) as described in the disclosure section of the invention described above. Among them, the composition ratio of silicon is more than 50% and less than 100%, and its electric conductivity is limited to 0.1 to 50 S / cm.

すなわち、このような微結晶化半導体薄膜に対する限
定付けは、極低温から室温までの広い温度範囲の測温及
び低温磁場中での磁気抵抗効果補正可能な測温を実現す
るための感温材料を、より詳しく明示するためで、以下
に、これらの限定付けの根拠を示す。
That is, the limitation on such a microcrystalline semiconductor thin film is based on a temperature-sensitive material for realizing temperature measurement in a wide temperature range from extremely low temperature to room temperature and capable of correcting a magnetoresistance effect in a low temperature magnetic field. In order to clarify in more detail, the grounds for these limitations are shown below.

(1)n型SiGeに限定した理由 1−1 抵抗値温度依存性 温度センサでは、当然ながらその感温素子の抵抗値温
度依存性の優劣の問題になり、図1に示されるように、
n型SiGe、n型Siの抵抗値温度依存性はほぼR=aT
α(R:抵抗値、T:温度、a,α:任意定数)と優れている
が、p型SiGeでは温度感度がなく測温に不適であり、p
型Siでは温度感度が大きすぎて広い温度範囲の測温には
不適である。
(1) Reasons for limiting to n-type SiGe 1-1 Temperature dependence of resistance value In a temperature sensor, naturally, the problem of the temperature dependence of the resistance value of the temperature sensitive element becomes a problem. As shown in FIG.
Temperature dependence of resistance of n-type SiGe and n-type Si is almost R = aT
α (R: resistance value, T: temperature, a, α: arbitrary constant) is excellent, but p-type SiGe has no temperature sensitivity and is not suitable for temperature measurement.
Type Si has too high a temperature sensitivity and is unsuitable for temperature measurement in a wide temperature range.

図2に示されるように、n型Geの抵抗値温度依存性は
ほぼR=beβT(R:抵抗値、T:温度、b,β:任意定数)
の関係にあり、極低温から室温までを等しい測温精度
(%)で測温することはできない。
As shown in FIG. 2, the temperature dependence of the resistance value of n-type Ge is substantially R = be βT (R: resistance value, T: temperature, b, β: arbitrary constant)
Therefore, it is impossible to measure the temperature from extremely low temperature to room temperature with the same temperature measurement accuracy (%).

また、図示してはいないが、p型Geは温度感度がなく
測温不能である。
Although not shown, p-type Ge has no temperature sensitivity and cannot measure temperature.

従って、抵抗値温度依存性の点からするとn型SiGeと
n型Siが優れているといえるが、後述する磁気抵抗効果
の点からn型Siは不適である。
Therefore, it can be said that n-type SiGe and n-type Si are excellent in terms of the temperature dependence of the resistance value, but n-type Si is not suitable in terms of the magnetoresistance effect described later.

なお、図3に、n型SiGeの抵抗値温度依存性を再度示
すと、この抵抗値温度依存性の点からするとn型SiGeは
温度センサとして極めて優れていることがわかる。
FIG. 3 shows again the temperature dependence of the resistance value of the n-type SiGe. From the viewpoint of the temperature dependence of the resistance value, it is understood that the n-type SiGe is extremely excellent as a temperature sensor.

1−2 磁気抵抗効果 図4は、n型SiGeのn型Siと磁気抵抗効果を示す。1-2 Magnetoresistive Effect FIG. 4 shows the n-type Si of n-type SiGe and the magnetoresistance effect.

n型SiGeの磁気抵抗効果はほぼε=cBγの関係にあ
り、磁気抵抗効果を補正することにより低温磁場中の測
温が可能である。
Magnetoresistance n-type SiGe is in a relation of approximately ε = cB γ, it is possible to measure the temperature in the low temperature field by correcting the magnetoresistance effect.

本来、半導体の磁気抵抗効果εは、ε=cBγ(γは約
2、B:磁束密度)の関係式で表されるが、図4に示され
るようにn型Siの磁気抵抗効果はε=cBγの関係にはな
く、この式によってn型Siの磁気抵抗効果を補正するこ
とは困難である。
Originally, the magnetoresistive epsilon semiconductor, ε = cB γ is approximately 2, B: magnetic flux density) is expressed by the relational expression, the magnetoresistance effect of the n-type Si as shown in FIG. 4 is epsilon = cB not in the relation of gamma, it is difficult to correct the magnetoresistance effect of the n-type Si by this equation.

従って、磁気抵抗効果の点からするとn型Siは、感温
素子には適していない。
Therefore, n-type Si is not suitable for a temperature-sensitive element from the viewpoint of the magnetoresistance effect.

従って、極低温から室温までの広い温度範囲の測温
と、低温磁場中での磁気抵抗効果補正可能な測温との2
つを同時に実現する感温材料としてn型SiGeに限定付け
したものである。
Accordingly, there are two types of temperature measurement: a temperature measurement in a wide temperature range from extremely low temperature to room temperature, and a temperature measurement capable of correcting the magnetoresistance effect in a low temperature magnetic field.
This is limited to n-type SiGe as a temperature-sensitive material for simultaneously realizing the two.

(2)n型SiGeにおけるSiの含有率を限定した理由n型
Siの抵抗値温度依存性が優れていることは、前述の通り
である。
(2) Reason for limiting the content of Si in n-type SiGe n-type
The excellent temperature dependency of the resistance value of Si is as described above.

従って、n型SiGeの抵抗値温度依存性も、n型Geでは
なく、n型Siの特徴を有していることが必要である。
Therefore, it is necessary that the n-type SiGe also has the temperature dependence of the resistance value of the n-type Si, not the n-type Ge.

つまり、SiはGeよりも多く存在する必要があると考え
られるので、n型SiGe中のSiの含有率を50%を超え100
%未満と限定付ける。
That is, since it is considered that Si needs to be present more than Ge, the content of Si in the n-type SiGe exceeds 50% to 100%.
%.

図5、図6は作製したn型SiGe温度センサのSi含有率
をEPMAで測定した結果を示す。
5 and 6 show the results of measuring the Si content of the fabricated n-type SiGe temperature sensor by EPMA.

これらの図5、6に示されるように、作製したn型Si
GeのSi含有率はそれぞれ85%、92%であり、それぞれ限
定内にある。
As shown in FIGS. 5 and 6, the n-type Si
The Si contents of Ge are 85% and 92%, respectively, which are within the limits.

そして、これらの組成比によるn型SiGeは極低温、高
磁場下の広い温度範囲における温度センサに適している
ことが確認されている。
It has been confirmed that n-type SiGe having these composition ratios is suitable for a temperature sensor in a wide temperature range under a very low temperature and a high magnetic field.

(3)導電率の限定 n型SiGeを温度センサの感温材料として用いる場合、
それの導電率がある適当な範囲にあることが必要であ
る。
(3) Limitation of conductivity When using n-type SiGe as a temperature-sensitive material for a temperature sensor,
It is necessary that its conductivity be in a certain range.

つまり、導電率が高すぎると金属的な性質が強まり抵
抗値温度依存性が低下し、また導電率が低すぎると半導
体的な性質が強まり抵抗値温度依存性が異常に増大し広
い温度範囲を測温できなくなってしまうからである。
In other words, if the electrical conductivity is too high, the metallic properties are strengthened and the temperature dependence of the resistance value is reduced. If the electrical conductivity is too low, the semiconductor properties are enhanced and the temperature dependence of the resistance value is abnormally increased. This is because the temperature cannot be measured.

図7は、n型SiGeを感温材料として用いる温度センサ
の特性における導電率分布を示す。
FIG. 7 shows a conductivity distribution in characteristics of a temperature sensor using n-type SiGe as a temperature-sensitive material.

この図7に示されるように、n型SiGeを感温材料とし
て用いる温度センサは所定の適正導電率範囲0.1〜50S/c
m内に分布しており、この範囲外の感温材料は、測温範
囲が縮小したり、測温感度が低下したりするので、温度
センサとしては不適当である。
As shown in FIG. 7, a temperature sensor using n-type SiGe as a temperature-sensitive material has a predetermined appropriate conductivity range of 0.1 to 50 S / c.
Temperature-sensitive materials distributed within m and outside this range are unsuitable as temperature sensors because the temperature measurement range is reduced or the temperature measurement sensitivity is reduced.

また、本発明では温度センサ素子(感温素子ともい
う)の実装形態として、具体的にはアルミニウム製の円
筒である非磁性体金属の円筒状の容器で覆われた円筒型
の温度センサ(以下、円筒型温度センサという)とす
る。
In the present invention, as a mounting form of the temperature sensor element (also referred to as a temperature sensing element), specifically, a cylindrical temperature sensor (hereinafter, referred to as a cylindrical temperature sensor covered with a cylindrical container of a nonmagnetic metal which is a cylinder made of aluminum) , A cylindrical temperature sensor).

これは、温度センサ素子が磁界に対する補正を不可欠
とし、それが温度センサに対して所定の方向、すなわ
ち、温度センサ内の基準に対して所定の方向に搭載され
ていることを必要とするからである。
This is because the temperature sensor element requires correction for the magnetic field, which requires that it be mounted in a predetermined direction with respect to the temperature sensor, that is, with respect to a reference in the temperature sensor. is there.

また、この円筒型温度センサの抵抗値温度依存性とそ
の再現性及び抵抗値磁場依存性について測定した結果、
円筒型温度センサは冷却サイクルへの耐性が高く、抵抗
値温度依存性の再現性に優れていることが確認されてい
る。
In addition, as a result of measuring the temperature dependence of the resistance value of the cylindrical temperature sensor, its reproducibility, and the dependence of the resistance value on the magnetic field,
It has been confirmed that the cylindrical temperature sensor has high resistance to the cooling cycle and has excellent reproducibility of the temperature dependency of the resistance value.

さらに、本発明では、温度センサ素子の抵抗値温度依
存性に対して、3次のスプライン補間を施した後にチェ
ビシェフ多項式近似を施すものであるが、その近似式と
実測値との誤差を縮小することができ、これにより、抵
抗値と温度の変換を精密にかつ容易に行えることが確認
されている。
Furthermore, in the present invention, the Chebyshev polynomial approximation is performed after performing the cubic spline interpolation on the temperature dependency of the resistance value of the temperature sensor element, but the error between the approximate expression and the measured value is reduced. Thus, it has been confirmed that the conversion between the resistance value and the temperature can be performed accurately and easily.

また、本発明では温度センサ素子の抵抗値磁場依存性
についても磁場中の抵抗値の変化を磁束密度の簡単な関
数で表現することができるようにすると共に、その関数
の最適化をも検討し、抵抗値磁場依存性の補正後の誤差
も良好な値が得られることが確認されている。
Further, in the present invention, the resistance value of the temperature sensor element also depends on the magnetic field, so that the change in the resistance value in the magnetic field can be expressed by a simple function of the magnetic flux density, and optimization of the function is also studied. It has been confirmed that a good value can be obtained for the error after correction of the resistance magnetic field dependence.

次に、この発明による円筒型温度センサの概要を述べ
る(図9参照)。
Next, an outline of the cylindrical temperature sensor according to the present invention will be described (see FIG. 9).

この円筒型温度センサ1は以下の構成からなる。 This cylindrical temperature sensor 1 has the following configuration.

すなわち、基板上に設けられた微結晶化シリコンゲル
マニウム薄膜等からなる微結晶化半導体薄膜2(以下、
実施例に基いて、微結晶化半導体薄膜2を微結晶化シリ
コンゲルマニウム薄膜2ともいう)と、この薄膜に接続
された4個の電極とでなる感温素子3(以下、実施例に
基いて感温素子3を温度センサ素子3ともいう)と、感
温素子3をヘリウムガスとともに内部に収納して封止す
る非磁性体金属製の円筒状の容器4と、円筒状の容器4
の底部に封止して取り付けられ、感温素子3の電極にそ
れぞれ接続される4個の導体5(以下、実施例に基いて
導体5をコバール配線ピン5ともいう)とで構成され
る。
That is, a microcrystalline semiconductor thin film 2 (hereinafter, referred to as a microcrystalline silicon germanium thin film) provided on a substrate.
Based on the embodiment, the microcrystalline semiconductor thin film 2 is also referred to as a microcrystalline silicon germanium thin film 2) and four electrodes connected to the thin film. The temperature-sensitive element 3 is also referred to as a temperature sensor element 3), a cylindrical container 4 made of a nonmagnetic metal for housing and sealing the temperature-sensitive element 3 together with helium gas, and a cylindrical container 4
And four conductors 5 (hereinafter, conductors 5 are also referred to as Kovar wiring pins 5 based on the embodiments) which are sealed and attached to the bottom of the thermosensitive element 3 and connected to the electrodes of the temperature sensing element 3 respectively.

アルミナからなる絶縁性基板6(以下、実施例に基い
て、絶縁性基板6をアルミナ基板6ともいう)上に温度
センサ素子3をプラズマCVD法で形成して、感温素子3
とする。
A temperature sensor element 3 is formed on an insulating substrate 6 made of alumina (hereinafter, the insulating substrate 6 is also referred to as an alumina substrate 6 based on the embodiment) by a plasma CVD method.
And

この感温素子3は4電極構造の素子であり、そのうち
2個の電極は電流用端子7であり、温度センサ素子3の
両端に対向して配置されている。
The temperature sensing element 3 is an element having a four-electrode structure, of which two electrodes are current terminals 7, which are arranged opposite to both ends of the temperature sensor element 3.

他の2個の電極は、電流の流れに沿って配置された電
圧ピックアップ用端子8である。
The other two electrodes are voltage pickup terminals 8 arranged along the flow of current.

電流用端子7は微結晶化半導体薄膜2の電気抵抗を少
なくするために、微結晶化半導体薄膜2である微結晶シ
リコンゲルマニウム薄膜2に広い範囲で接触している。
The current terminal 7 is in contact with the microcrystalline silicon germanium thin film 2 which is the microcrystalline semiconductor thin film 2 in a wide range in order to reduce the electric resistance of the microcrystalline semiconductor thin film 2.

また、電圧ピックアップ用端子8は電流用端子7に比
べてわずかな寸法で微結晶化シリコンゲルマニウム薄膜
2と接触している。
The voltage pickup terminal 8 is in contact with the microcrystalline silicon germanium thin film 2 with a smaller dimension than the current terminal 7.

なお、円筒状の容器4はアルミニウム、銅等の非磁性
体金属からなる。
Note that the cylindrical container 4 is made of a nonmagnetic metal such as aluminum or copper.

さらに、感温素子3の電極にそれぞれ接続される4個
の導体5はコバール配線ピン5からなるが、アルミニウ
ム、銅等の非磁性体金属を用いることができる。
Further, the four conductors 5 connected to the electrodes of the temperature-sensitive element 3 are composed of Kovar wiring pins 5, but a nonmagnetic metal such as aluminum or copper can be used.

ところで、低温、極低温は、気体の分子が液体となる
温度であるから、温度測定は液体中で行われることが多
いが、感温素子3を直接、液体中に浸すことは素子の破
壊につながるから、感温素子3は容器中で保護されなけ
ればならない。
By the way, since low temperature and cryogenic temperature are temperatures at which gas molecules become liquid, temperature measurement is often performed in a liquid. However, immersing the temperature-sensitive element 3 directly in the liquid may cause destruction of the element. As a result, the temperature sensitive element 3 must be protected in the container.

また、クライオスタットなどでは、外部とのインター
フェイス部では、熱伝導を良くするため(測温誤差をな
くするために)、円形の孔を作るのが常であるから、感
温素子3中の容器は円筒形状を呈するものとする。
In a cryostat or the like, a circular hole is usually formed at the interface with the outside to improve heat conduction (to eliminate a temperature measurement error). It assumes a cylindrical shape.

そして、この円筒状の容器4中には、感温素子3が封
止されると共に、その内部には感温素子3のほとんどの
動作範囲で気体雰囲気に保たれるようにヘリウムガスが
充填されている。
The cylindrical container 4 is sealed with the temperature-sensitive element 3 and filled with helium gas so as to maintain a gas atmosphere in almost all the operating range of the temperature-sensitive element 3. ing.

また、円筒状の容器4には、その内外の電気的な接続
のために、コバール配線ピン5による4本の脚が備えら
れている。
Further, the cylindrical container 4 is provided with four legs by Kovar wiring pins 5 for electrical connection inside and outside.

このコバール配線ピン5を採用した理由は、温度差に
よる熱歪みを生じにくいようにすることを配慮したもの
であるが、前述したようにアルミニウム、銅等の非磁性
体金属を用いることができる。
The reason for using the Kovar wiring pins 5 is to make it difficult to generate thermal distortion due to a temperature difference. However, as described above, nonmagnetic metals such as aluminum and copper can be used.

一般に、極低温の測定はしばしば強い磁場中で行われ
ることが多いことから、円筒型温度センサ1の材料に
は、磁性材料を使用しないことが望ましい。
In general, since cryogenic temperature measurement is often performed in a strong magnetic field, it is desirable not to use a magnetic material as the material of the cylindrical temperature sensor 1.

このため、例えば、円筒状の容器4には非磁性材料の
アルミニウム、銅等を用いるものとする。
Therefore, for example, aluminum, copper, or the like, which is a nonmagnetic material, is used for the cylindrical container 4.

ここで、特徴的な点は、コバール配線5の4本の脚の
電流用端子7に接続される側の2本のコバール配線ピン
5の長手方向に平行にして密着させて温度センサ素子3
を載置した点にある。
Here, the characteristic point is that the temperature sensor element 3 is brought into close contact with the two Kovar wiring pins 5 on the side connected to the current terminals 7 of the four legs of the Kovar wiring 5 in parallel with the longitudinal direction.
Is placed.

これにより、コバール配線ピン5の脚の方向により、
温度センサ素子3の面の向きが分かり、後述する抵抗値
磁場依存性についての補正が容易になる。
Thereby, depending on the direction of the leg of the Kovar wiring pin 5,
The orientation of the surface of the temperature sensor element 3 is known, and the correction of the dependency on the resistance magnetic field described later becomes easy.

次に、この発明による温度センサの温度補間値決定方
法の概要を述べる。
Next, an outline of a method for determining a temperature interpolation value of the temperature sensor according to the present invention will be described.

シリコンゲルマニウムに代表される微結晶化半導体薄
膜2は前述のように室温から1.4K程度の広い温度範囲に
わたり、抵抗の温度変化にはほぼ(1)式に示す関係が
あるが、mKというオーダーの温度測定を極低温で試みる
と、厳密には(1)式に示す関係からはずれるようにな
ってしまう。
As described above, the microcrystalline semiconductor thin film 2 typified by silicon germanium has a wide temperature range from room temperature to about 1.4K, and the temperature change of the resistance has a relationship substantially represented by the equation (1). If the temperature measurement is attempted at a very low temperature, the relationship strictly deviates from the relationship shown in Expression (1).

しかるに、そのはずれ方はほぼ後述するように3次曲
線を呈することから、本発明では3枚のスプライン関数
による補間法を採用する。
However, since the way of deviation is represented by a cubic curve as will be described later, the present invention employs an interpolation method using three spline functions.

そして、先ず第1の温度定点(例えば、1.4K)と、第
2の温度定点(例えば、273K)とにおいてそれぞれ円筒
型温度センサ1の抵抗値を測定する。
Then, first, the resistance value of the cylindrical temperature sensor 1 is measured at each of the first temperature fixed point (for example, 1.4 K) and the second temperature fixed point (for example, 273 K).

この場合、後の補間の精度を高めるために第1及び第
2の温度定点間にいくつかの温度定点(例えば、窒素蒸
発点、炭酸ガス凝固点)をとるようにしてもよい。
In this case, some temperature fixed points (for example, a nitrogen evaporation point and a carbon dioxide gas freezing point) may be set between the first and second temperature fixed points in order to increase the accuracy of the interpolation later.

あるいは、第1及び第2の温度定点の間隔を狭くと
り、定点を移動していく方法を採用してもよい。
Alternatively, a method in which the interval between the first and second temperature fixed points is narrowed and the fixed points are moved may be adopted.

次に、第1及び第2の温度定点における円筒型温度セ
ンサ1の抵抗値に基づいて、両温度定点抵抗値間の抵抗
値範囲の円筒型温度センサ1の温度を抵抗値の関数とし
て3次スプライン関数による補間式を求める。
Next, based on the resistance values of the cylindrical temperature sensor 1 at the first and second temperature fixed points, the temperature of the cylindrical temperature sensor 1 in the resistance value range between the two temperature fixed point resistance values is determined as a function of the resistance value by a third order. Find the interpolation formula using the spline function.

さらに、この補間式に基いて、2つの定点間の抵抗値
における温度の補間値を求める。
Further, an interpolation value of the temperature at the resistance value between the two fixed points is obtained based on the interpolation formula.

次に、この温度の補間値を用いて、単一のチェビシェ
フ多項式を求める。
Next, a single Chebyshev polynomial is determined using the interpolated value of the temperature.

この発明では、第1及び第2の温度定点のとり方によ
らず、常温から極低温までの広い温度範囲の一つのチュ
ビシェフ多項式でカバーできるようにする。
According to the present invention, it is possible to cover with a single Tubyshev polynomial in a wide temperature range from room temperature to extremely low temperature regardless of how to set the first and second temperature fixed points.

そして、最後に測定した抵抗値から、単一のチェビシ
ェフ多項式を用いて温度を算出する段階とを経る。
And calculating the temperature from the last measured resistance value using a single Chebyshev polynomial.

また、温度センサとして用いられる微結晶化半導体薄
膜2が磁場中で受ける抵抗値磁場依存性についての補正
についても対策をとらなければならない。
In addition, a countermeasure must be taken for the correction of the dependence of the resistance of the microcrystalline semiconductor thin film 2 used in the magnetic field on the resistance of the microcrystalline semiconductor thin film 2 in the magnetic field.

一般に、磁気抵抗効果は移動度の自乗と磁束密度の自
乗の積に概ね比例するので、移動度が小さい微結晶化半
導体薄膜2では強磁場中でも金属の磁気抵抗効果よりも
小さい。
In general, the magnetoresistance effect is approximately proportional to the product of the square of the mobility and the square of the magnetic flux density. Therefore, the microcrystalline semiconductor thin film 2 having a small mobility is smaller than the magnetoresistance effect of a metal even in a strong magnetic field.

また、磁気抵抗効果では、平行効果(電流と磁場が平
行なときの効果)は直交効果(直流と磁場が直交すると
きの効果)よりも極めて小さいから、ここでは直交効果
についての対策を開示する。
In the magnetoresistive effect, the parallel effect (the effect when the current and the magnetic field are parallel) is much smaller than the orthogonal effect (the effect when the direct current and the magnetic field are orthogonal). .

一般に、磁場中で2軸方向に回転させてみれば、電流
と磁場との関係が直交効果を生じさせている関係(抵抗
変化が磁場中で最大となる関係)を知ることができる。
In general, by rotating the magnetic field in a biaxial direction in a magnetic field, it is possible to know the relationship in which the relationship between the current and the magnetic field causes an orthogonal effect (the relationship in which the resistance change becomes maximum in the magnetic field).

温度を一定とした状態で、磁気抵抗効果の直交効果を
磁場の強さの関数として測定したときも、後述するよう
に直線関係ではなく、磁場の強さのほぼ2次関数の曲線
関係となることから、零磁場での抵抗の温度特性の補正
と同じ手法の補正が可能である。
Even when the orthogonal effect of the magnetoresistance effect is measured as a function of the magnetic field strength at a constant temperature, the relationship is not a linear relationship as described later, but is a curve relationship of a substantially quadratic function of the magnetic field strength. From this, it is possible to perform the correction using the same method as the correction of the temperature characteristics of the resistance in the zero magnetic field.

本発明による円筒型温度センサ1と、従来のカーボン
グラス温度センサとの特性比較を以下に示す。
The characteristic comparison between the cylindrical temperature sensor 1 according to the present invention and a conventional carbon glass temperature sensor will be described below.

カーボングラス温度センサでは、実測値と式で求めた
値との誤差の最大値は、54mKであるが、本発明の円筒型
温度センサ1では、実測値と単一のチェブシェフ多項式
から導きだされた値との誤差の最大値は、9.8mK程度で
ある。
In the carbon glass temperature sensor, the maximum value of the error between the actually measured value and the value obtained by the equation is 54 mK, but in the cylindrical temperature sensor 1 of the present invention, the error was derived from the actually measured value and a single Chevshev polynomial. The maximum value of the error with the value is about 9.8 mK.

以下、詳細に説明すると、本発明の円筒型温度センサ
1では、その抵抗値温度依存性がほぼ(1)式の関係式
で表されるため、チェビシェフ多項式近似に適してい
る。
To be more specific, the cylindrical temperature sensor 1 of the present invention is suitable for Chebyshev polynomial approximation because its temperature dependence of resistance is substantially represented by the relational expression (1).

このため、従来困難であった極低温から室温までの広
い温度範囲の温度領域不分割での、単一のチェビシェフ
多項式近似を実現することができる。
Therefore, it is possible to realize a single Chebyshev polynomial approximation in a temperature region indivisible over a wide temperature range from extremely low temperature to room temperature, which has been difficult in the past.

図8は、従来のカーボングラス温度センサの測定誤差
と本発明の円筒型温度センサ1のチェビシェフ多項式近
似誤差を示す。
FIG. 8 shows the measurement error of the conventional carbon glass temperature sensor and the Chebyshev polynomial approximation error of the cylindrical temperature sensor 1 of the present invention.

図8中、上段はチェビシェフ多項式近似の際に用いた
チェビシェフ係数の次数を、下段にはその時の近似誤差
を示す。
In FIG. 8, the upper part shows the order of the Chebyshev coefficient used in the Chebyshev polynomial approximation, and the lower part shows the approximation error at that time.

図8によれば、1.4K、7K、30.8K、129.9K、325K間の
いずれの温度領域においても本発明の温度センサの方が
格段に優れていることが分る。
According to FIG. 8, it can be seen that the temperature sensor of the present invention is much better in any temperature range between 1.4K, 7K, 30.8K, 129.9K, and 325K.

次に、以上のような概要に基く本発明の実施例につい
て図面を参照して説明する。
Next, an embodiment of the present invention based on the above outline will be described with reference to the drawings.

図9に示すように、微結晶化半導体薄膜2である微結
晶化シリコンゲルマニウム薄膜2はプラズマCVD法によ
り絶縁性基板6上に堆積される。
As shown in FIG. 9, a microcrystalline silicon germanium thin film 2 which is a microcrystalline semiconductor thin film 2 is deposited on an insulating substrate 6 by a plasma CVD method.

この場合、材料ガスにはSiH4、GeH4が、ドーピングガ
スにはPH3/H2が用いられ、絶縁性基板6にはアルミナ基
板6が用いられる。
In this case, SiH 4 and GeH 4 are used as material gases, PH 3 / H 2 is used as a doping gas, and an alumina substrate 6 is used as the insulating substrate 6.

アルミナ基板6上に微結晶化シリコンゲルマニウム薄
膜2が堆積された後、ウェーハプロセスに従い、感温素
子3である温度センサ素子3が作製される。
After the microcrystalline silicon germanium thin film 2 is deposited on the alumina substrate 6, the temperature sensor element 3, which is the temperature sensitive element 3, is manufactured according to the wafer process.

次に、この温度センサ素子3の具体的な構造を説明す
る。
Next, a specific structure of the temperature sensor element 3 will be described.

温度センサ素子3の構造は、微結晶化シリコンゲルマ
ニウム薄膜2の抵抗値を正確に測定できる4端子構造と
される。
The temperature sensor element 3 has a four-terminal structure capable of accurately measuring the resistance value of the microcrystalline silicon germanium thin film 2.

アルミナ基板6上に微結晶化シリコンゲルマニウム薄
膜2による抵抗体が形成される。
On the alumina substrate 6, a resistor made of the microcrystalline silicon germanium thin film 2 is formed.

この場合、微結晶化シリコンゲルマニウム薄膜2の具
体例としては、上述した限定付けの条件がここに編入さ
れるものとする。
In this case, as a specific example of the microcrystallized silicon germanium thin film 2, the above-described limiting conditions are incorporated herein.

また、金属電極材料による、温度センサ素子3への冷
却時の歪みの影響を調べるため、電流用端子7、電圧ピ
ックアップ用端子8である電極にはPt/Ti、またはAu/Ni
Crが用いられる。
Further, in order to investigate the influence of the metal electrode material on the distortion of the temperature sensor element 3 during cooling, the electrodes serving as the current terminal 7 and the voltage pickup terminal 8 are made of Pt / Ti or Au / Ni.
Cr is used.

この微結晶化シリコンゲルマニウム薄膜2の膜厚は、
約1μmとし、また、温度センサ素子3の大きさは縦1.
5mm、横1.5mm、厚さ150μmとされる。
The thickness of the microcrystalline silicon germanium thin film 2 is
Approximately 1 μm, and the size of the temperature sensor element 3 is 1.
It is 5 mm, 1.5 mm wide and 150 μm thick.

なお、抵抗体は堆積条件を変えることにより、室温で
の抵抗値を500Ωから5kΩに制御されている。
The resistance of the resistor at room temperature is controlled from 500Ω to 5kΩ by changing the deposition conditions.

そして、抵抗体の両端の電極7,7間に1μA程度の定
電流を流し、抵抗体の中央部の電極8,8間の電圧を測定
することにより、温度センサ素子3の抵抗値が求められ
る。
Then, a constant current of about 1 μA flows between the electrodes 7 and 7 at both ends of the resistor, and the voltage between the electrodes 8 and 8 at the center of the resistor is measured, whereby the resistance value of the temperature sensor element 3 is obtained. .

図10は、円筒型温度センサ1の実装図を示す。 FIG. 10 shows a mounting diagram of the cylindrical temperature sensor 1.

図10に示されるように、この円筒型温度センサ1の大
きさは例えば直径3.2mm、長さ7.2mmと小型化されてい
る。
As shown in FIG. 10, the size of the cylindrical temperature sensor 1 is reduced to, for example, 3.2 mm in diameter and 7.2 mm in length.

前述したように、円筒状の容器4は、強磁場での温度
測定を考慮し、磁性材料を一切使用していない。
As described above, the cylindrical container 4 does not use any magnetic material in consideration of temperature measurement in a strong magnetic field.

温度センサ素子3には金配線9が施してあり、コバー
ル配線5を介して4端子測定が行える。
The temperature sensor element 3 is provided with gold wiring 9, and four-terminal measurement can be performed via the Kovar wiring 5.

コバール配線ピン5の長い方の脚の長手方向に対して
平行に温度センサ素子3が密着して載置されている。
The temperature sensor element 3 is mounted in close contact with the longer leg of the Kovar wiring pin 5 in parallel with the longitudinal direction of the longer leg.

さらに、この温度センサ素子3は熱電導性のよいエポ
キシ樹脂10により密封・固定される。
Further, the temperature sensor element 3 is sealed and fixed with an epoxy resin 10 having good thermal conductivity.

また、このエポキシ樹脂10は温度センサのヒートシン
クにもなっている。
The epoxy resin 10 also serves as a heat sink for the temperature sensor.

コバール配線ピン5はガラス11によりコバールリング
12から熱的及び電気的に絶縁されている。
Kovar wiring pin 5 is Kovar ring with glass 11
Thermally and electrically insulated from 12.

この円筒型温度センサ1には、極低温においても封入
ガス自体の液化、凝固は発生しないよう、ヘリウムガス
が封入されている。
Helium gas is sealed in the cylindrical temperature sensor 1 so that liquefaction and solidification of the sealed gas itself do not occur even at an extremely low temperature.

以下に示される測定は、全てこの円筒型温度センサ1
を用いて行われたものである。
The measurements shown below are all performed by the cylindrical temperature sensor 1
This was performed using.

図11はクライオスタットのコールドヘッドの概念図を
示す。
FIG. 11 is a conceptual diagram of a cryostat cold head.

この場合、6個の円筒型温度センサを用いる温度測定
は、図20に示すクライオスタット110と超電導マグネッ
ト(SCM)109とを組み合わせた温度測定システムにより
行われる。
In this case, the temperature measurement using the six cylindrical temperature sensors is performed by a temperature measurement system combining a cryostat 110 and a superconducting magnet (SCM) 109 shown in FIG.

クライオスタット110に液体ヘリウムをトランスファ
ーし、図11に示されるコールドヘッド111が4.2Kに冷却
されてその温度が安定したことが確認された後に、測定
が行われる。
Liquid helium is transferred to the cryostat 110, and after the cold head 111 shown in FIG. 11 is cooled to 4.2 K and it is confirmed that the temperature is stabilized, the measurement is performed.

また、所定の温度での測定の場合、カーボングラス温
度センサ13の測定温度が一定になるように、クライオス
タットコールドヘッド内蔵の温度制御用ヒータ14により
温度が制御される。
In the case of measurement at a predetermined temperature, the temperature is controlled by a temperature control heater 14 built in the cryostat cold head so that the measurement temperature of the carbon glass temperature sensor 13 becomes constant.

さらに、温度安定化時の微結晶化シリコンゲルマニウ
ム薄膜2を用いる円筒型温度センサ1の温度は同じブロ
ックに組み込まれたロジウム鉄温度センサ15により測定
される。
Further, the temperature of the cylindrical temperature sensor 1 using the microcrystalline silicon germanium thin film 2 at the time of temperature stabilization is measured by a rhodium iron temperature sensor 15 incorporated in the same block.

また、磁場中でのより正確な温度測定のために、磁場
の影響を殆ど受けないキャパシタンス温度センサ16が組
み込まれている。
Further, for more accurate temperature measurement in a magnetic field, a capacitance temperature sensor 16 which is hardly affected by the magnetic field is incorporated.

抵抗値温度依存性の測定は、図20に示す測定系により
円筒型温度センサ1の抵抗値が4端子法で測定される。
In the measurement of the temperature dependency of the resistance value, the resistance value of the cylindrical temperature sensor 1 is measured by a four-terminal method using a measurement system shown in FIG.

この4端子法による測定時の定電流源102からの印加
電流は恒温槽に置かれた標準抵抗(1Ω−S.R.、1kΩ−
S.R.)106、107からの出力電圧をデジタルマルチメータ
(DMM)104により正確に求められる。
The current applied from the constant current source 102 at the time of measurement by the four-terminal method is a standard resistance (1Ω-SR, 1kΩ-
The output voltages from the SRs 106 and 107 can be accurately obtained by a digital multimeter (DMM) 104.

この場合、熱起電力の影響を防ぐために印加電流はプ
ラスとマイナスの極性を交互に切り替えながら流され
る。
In this case, in order to prevent the influence of the thermoelectromotive force, the applied current flows while switching between positive and negative polarities alternately.

これらの測定は全て図20に示す測定系により自動的に
行われ、スキャナー105を用いることにより、6個の円
筒型温度センサ1の全ての出力電圧、円筒型温度センサ
1用の標準抵抗出力電圧、ロジウム鉄温度センサ15の出
力電圧、ロジウム鉄温度センサ15用の標準抵抗出力電
圧、キャパシタンス温度センサ16のキャパシタンス、カ
ーボングラス温度センサ13の温度、そして温度制御用ヒ
ータ14の出力を同時に測定してパーソナルコンピュータ
101にデータとして読み込んで処理するようにしてい
る。
All of these measurements are automatically performed by the measurement system shown in FIG. 20, and by using the scanner 105, all the output voltages of the six cylindrical temperature sensors 1 and the standard resistance output voltage for the cylindrical temperature sensor 1 are obtained. The output voltage of the rhodium iron temperature sensor 15, the standard resistance output voltage for the rhodium iron temperature sensor 15, the capacitance of the capacitance temperature sensor 16, the temperature of the carbon glass temperature sensor 13, and the output of the temperature control heater 14 are measured simultaneously. Personal computer
The data is read into 101 and processed.

なお、このときの円筒型温度センサ1及びロジウム鉄
温度センサ15の発熱量は数10nW以下に抑えられ、自己発
熱を低減することにより、測定精度が高められようにし
ている。
At this time, the calorific value of the cylindrical temperature sensor 1 and the rhodium iron temperature sensor 15 is suppressed to several tens of nW or less, and the self-heating is reduced to improve the measurement accuracy.

抵抗値温度依存性の測定点の一例としては、4.2K、10
K、20K、40K、80K及び300Kの6点が用いられる。
4.2K, 10K
Six points of K, 20K, 40K, 80K and 300K are used.

なお、抵抗値温度依存性の再現性を評価するため、こ
の測定を5回繰り返えすことにより、各測定点での再現
性が評価されるようにしている。
In addition, in order to evaluate the reproducibility of the temperature dependency of the resistance value, the measurement is repeated five times so that the reproducibility at each measurement point is evaluated.

さらに、抵抗値磁場依存性の測定では、クライオスタ
ットコールドヘッドを冷却限界の4.2Kまで冷却し、温度
が安定した後、温度制御用ヒータ14を発熱させることな
く4.2Kの温度で超電導マグネット(SCM)109を励磁し、
各磁束密度における抵抗値が測定される。
In the measurement of the resistance magnetic field dependence, the cryostat cold head was cooled to the cooling limit of 4.2K, and after the temperature was stabilized, the superconducting magnet (SCM) was heated at 4.2K without heating the temperature control heater 14. Exciting 109,
The resistance value at each magnetic flux density is measured.

このとき、抵抗値磁場依存性の測定後、磁場を発生さ
せない状態での温度を測定することにより、抵抗値磁場
依存性測定中に温度変化がなかったことが確認されてい
る。
At this time, after measuring the resistance magnetic field dependence, by measuring the temperature without generating a magnetic field, it was confirmed that there was no temperature change during the resistance magnetic field dependence measurement.

この測定も、クライオスタット、超電導マグネット
(SCM)を含む図20に示す測定系により自動的に行われ
る。
This measurement is also automatically performed by the measurement system shown in FIG. 20 including the cryostat and the superconducting magnet (SCM).

この場合、常温ボアタイプの超電導マグネット(SC
M)とその中心部に取り付けられたクライオスタットが
あり、測定系には、定電流源、電圧計、スキャナー10
5、温度コントローラ103、キャパシタンスLCRメータ10
8、SCMに対するチャージングシステム112とレベルメー
タ113等が設置されている。
In this case, a normal temperature bore type superconducting magnet (SC
M) and a cryostat attached to its center. The measurement system includes a constant current source, a voltmeter, a scanner 10
5, temperature controller 103, capacitance LCR meter 10
8. A charging system 112 for the SCM and a level meter 113 are installed.

次に、零磁場中における測定結果を述べる。 Next, the measurement results in a zero magnetic field will be described.

微結晶化シリコンゲルマニウム薄膜2からなる温度セ
ンサ素子3を用いた円筒型温度センサ1の抵抗値温度依
存性、(後述する抵抗値磁場依存性測定の場合も同様)
の測定前の予備試験として、円筒型温度センサ1の耐急
冷試験が行われる。
Temperature dependence of the resistance of the cylindrical temperature sensor 1 using the temperature sensor element 3 composed of the microcrystalline silicon germanium thin film 2 (similarly in the case of the resistance magnetic field dependence measurement described later)
As a preliminary test before the measurement, a quenching resistance test of the cylindrical temperature sensor 1 is performed.

この耐急冷試験は、液体窒素への急冷と室温への昇温
のサイクルが100回繰り返され、各サイクル後のエポキ
シ樹脂10のヘリウムガス封止部分の剥離、及び亀裂の有
無が調べられる。
In this quenching resistance test, a cycle of quenching to liquid nitrogen and heating to room temperature is repeated 100 times, and after each cycle, the presence or absence of peeling and cracking of the helium gas-sealed portion of the epoxy resin 10 is examined.

この結果、実装形態及び作製条件を最適化した円筒型
温度センサ1では、これらの剥離、及び亀裂は一切発生
しなかったことが確認されている。
As a result, it has been confirmed that in the cylindrical temperature sensor 1 in which the mounting form and the manufacturing conditions were optimized, none of these peeling and cracking occurred.

このようにして、液体窒素温度冷却サイクルの耐性が
確認された後、クライオスタット及びそれへの液体ヘリ
ウムを用いた抵抗値温度依存性の測定が行われる。
In this way, after the resistance of the liquid nitrogen temperature cooling cycle is confirmed, the temperature dependence of the resistance value using the cryostat and liquid helium is measured.

図12、図13は、それぞれPt/Ti電極、Au/NiCr電極の円
筒型温度センサ1の抵抗値温度依存性とその再現性を示
す。
FIG. 12 and FIG. 13 show the temperature dependence of the resistance value of the cylindrical temperature sensor 1 having the Pt / Ti electrode and the Au / NiCr electrode, respectively, and the reproducibility thereof.

図12、図13に示されるように、Pt/Ti電極、Au/NiCr電
極の場合とも抵抗値温度依存性として、ほぼ(1)式に
示す関係が得られることが確認されている。
As shown in FIGS. 12 and 13, it has been confirmed that the relationship shown by the equation (1) can be substantially obtained as the temperature dependency of the resistance value in the case of the Pt / Ti electrode and the Au / NiCr electrode.

すなわち、これは(2)式に示す関係に置換される。 That is, this is replaced by the relationship shown in equation (2).

(dR/dT)/(R/T)=b …(2) (b:定数) このようにして、(dR/dT)/(R/T)が一定となる場
合では、測温精度は全温度範囲でδT/Tが一定となるこ
とから、この円筒型温度センサ1は室温から極低温まで
の温度の測定に適しているという結果が得られる。
(DR / dT) / (R / T) = b (2) (b: constant) Thus, when (dR / dT) / (R / T) is constant, the temperature measurement accuracy is Since δT / T is constant in the temperature range, a result is obtained that this cylindrical temperature sensor 1 is suitable for measuring the temperature from room temperature to extremely low temperature.

電極材料の差異に関しては、Pt/Ti電極の場合のみ4.2
K付近で抵抗値温度依存性の傾きが増大するという結果
が得られる。
Regarding differences in electrode materials, only for Pt / Ti electrodes
The result is that the slope of the temperature dependence of the resistance value increases near K.

この増大は、Pt/Ti電極に起因する冷却歪みによる、
抵抗値の変化が原因であると考えられる。
This increase is due to the cooling strain caused by the Pt / Ti electrode.
It is considered that the change is caused by a change in the resistance value.

なお、(1)式の関係は実装前後で変化しなかったこ
とが確認されている。
It has been confirmed that the relationship of the expression (1) did not change before and after mounting.

図12、図13に示されるように、5回の測定結果の再現
性は高く、各測定点は同じ点でプロットされており、い
ずれの場合の補間曲線も同一の曲線が得られている。
As shown in FIGS. 12 and 13, the reproducibility of the five measurement results is high, and each measurement point is plotted at the same point, and the same interpolation curve is obtained in each case.

なお、図12、図13では、測定点の間を3次スプライン
関数により補間し、この3次スプライン関数をチェビシ
ェフ多項式で近似した補間曲線として示している。
In FIGS. 12 and 13, the cubic spline function interpolates between the measurement points, and the cubic spline function is shown as an interpolation curve approximated by a Chebyshev polynomial.

チェビシェフ多項式近似では、各円筒型温度センサ1
の各測定ごとに、0次から15次までの16個のチェビシェ
フ係数が求められ、それに基いて抵抗値温度依存性の再
現性の比較がなされる。
In the Chebyshev polynomial approximation, each cylindrical temperature sensor 1
For each of the measurements, 16 Chebyshev coefficients from the 0th to the 15th order are obtained, and the reproducibility of the temperature dependency of the resistance value is compared based on the obtained Chebyshev coefficients.

温度の定点で実測した温度・抵抗特性を、例えばスプ
ライン補間により滑らかな補間をした結果をルックアッ
プテーブル(数表)として作成しておけば、これを一応
の温度測定に利用することはできるが、数表形式ではさ
らにその間を補間するという作業が必要となることもあ
る。
If a temperature / resistance characteristic actually measured at a fixed temperature point is created as a look-up table (numerical table), for example, the result of smooth interpolation by spline interpolation can be used for temporary temperature measurement. In the case of the numerical table format, it may be necessary to further interpolate between them.

そこで、本発明ではチェビシェフ多項式の利用と数表
の利用とが併用される。
Therefore, in the present invention, the use of the Chebyshev polynomial and the use of the numerical table are used together.

以下に3次スプライン関数補間から、チェビシェフ多
項式近似に至る計算式を示す。
A calculation formula from the cubic spline function interpolation to the Chebyshev polynomial approximation is shown below.

いま、任意にn個の温度測定点においてそれぞれ円筒
型温度センサ1の抵抗値を測定し、i番目の測定点を第
1の温度定点、i+1番目の測定点を第2の温度定点と
する。
Now, the resistance value of the cylindrical temperature sensor 1 is arbitrarily measured at each of n temperature measurement points, and the ith measurement point is a first temperature fixed point, and the (i + 1) th measurement point is a second temperature fixed point.

3次スプライン関数補間では、各温度定点におけるプ
ラス側、マイナス側の1次導関数と2次導関数がそれぞ
れ等しいので、温度をT、抵抗値をRとすると以下の関
係式が成り立立つ。
In the cubic spline function interpolation, since the first derivative and the second derivative on the plus side and the minus side at each temperature fixed point are equal to each other, if the temperature is T and the resistance value is R, the following relational expression is established.

(dT/dR)(+)=(dT/dR)(−) …(3) (d2T/dR2(+)=(d2T/dR2(−)…(4) ただし、境界条件として以下の通り、最両端での2次
導関数は0とする。
(DT / dR) i (+ ) = (dT / dR) i (-) ... (3) (d 2 T / dR 2) i (+) = (d 2 T / dR 2) i (-) ... ( 4) However, as the boundary condition, the second derivative at the extreme ends is set to 0 as follows.

(d2T/dR2(+)=0 …(5) (d2T/dR2(−)=0 …(6) i番目の測定点(第1の温度定点)とi+1番目の測
定点(第2の温度定点)を補間する3次スプライン関数
は以下の通りとする。
(D 2 T / dR 2 ) 1 (+) = 0 (5) (d 2 T / dR 2 ) n (−) = 0 (6) The i-th measurement point (first temperature fixed point) and i + 1 The cubic spline function for interpolating the second measurement point (second temperature fixed point) is as follows.

T=P/Q, P=Ti-1(Ri−R)+ei(Ri−R) (R−Ri-1)+fi(Ri−R)(R−Ri-1 +Ti(R−Ri-13, Q=(Ri−Ri-1 …(7) ただし、Ti,Riはそれぞれi番目の測定点での温度と
抵抗値を示し、ei,fiは、 Ri≦R≦Ri+1 …(8) での係数である。
T = P / Q, P = T i-1 (R i -R) 3 + e i (R i -R) 2 (R-R i-1 ) + f i (R i -R) (R-R i- 1 ) 2 + T i (R−R i−1 ) 3 , Q = (R i −R i−1 ) 3 (7) where T i and R i are the temperature and the resistance at the ith measurement point, respectively. E i and f i are coefficients in the following condition: R i ≦ R ≦ R i + 1 (8)

(3)、(7)式より、 S=(Ri−Ri-1)T″i-1+2(Ri+1−Ri-1) T″+(Ri+1−Ri)T″i+1, S/6=(Ti+1−Ti)/(Ri+1−Ri) −(Ti−Ti-1)/(Ri−Ri-1) …(9) また、(4)、(7)式より ei=2Ti-1+Ti−{(Ri−Ri-1 (2T″i-1+T″)/6} …(10) fi=Ti-1+2Ti−{(Ri-Ri-1 (T″i-1+2T″)/6} ……(11) が得られる。(5)、(6)、(9)式から(d2T/d
R2(i=1,2,…,n)が求められ、これを(10),
(11)式に代入することにより、ei、fiが求められ、さ
らに、これを(7)式に代入することにより、i番目の
測定点(第1の温度定点)とi+1番目の測定点(第2
の温度定点)を補間する3次スプライン関数が得られ
る。
From equations (3) and (7), S = (R i −R i−1 ) T ″ i−1 +2 (R i + 1 −R i−1 ) T ″ i + (R i + 1 −R i) ) T ″ i + 1 , S / 6 = (T i + 1 −T i ) / (R i + 1 −R i ) − (T i −T i−1 ) / (R i −R i−1 ) (9) Also, from equations (4) and (7), e i = 2T i−1 + T i − {(R i −R i−1 ) 2 (2T ″ i−1 + T ″ i ) / 6} (10) f i = T i−1 + 2T i − {(R i− R i−1 ) 2 (T ″ i−1 + 2T ″ i ) / 6} (11) is obtained. From equations (6) and (9), (d 2 T / d
R 2 ) i (i = 1, 2,..., N) is obtained, and this is expressed as (10),
By substituting into the equation (11), e i and f i are obtained. Further, by substituting these into the equation (7), the ith measurement point (first temperature fixed point) and the (i + 1) th measurement point are obtained. Point (second
A cubic spline function for interpolating the temperature fixed point is obtained.

このようにして得られた3次スプライン関数補間を用
いて、標本点を算出し、チェビシェフ多項式近似を行
う。チェビシェフ多項式近似に用いるチェビシェフ係数
Ciは以下の式により求められる。
Using the cubic spline function interpolation obtained in this way, sample points are calculated and Chebyshev polynomial approximation is performed. Chebyshev coefficients used for Chebyshev polynomial approximation
C i is obtained by the following equation.

ただし、Aiは直交多項式とする(式(19)〜(26)を
参照)。
Here, A i is an orthogonal polynomial (see equations (19) to (26)).

また、チェビシェフ多項式近似範囲の最大値をRu、最
小値をRLとして、 xj=cos((2j−1)π/2n) …(13) (j=1,2,…,n) Rj={(1+xj)Ru+(1−xj)RL}/2 …(14) ここで(12)式で示されるように、3次スプライン関
数により求めた補間値を選択し、得られた標本点と直交
多項式の積の総和を算出することにより、チェビシェフ
係数Ciが求められる。
Further, the maximum value of the Chebyshev polynomial approximation range R u, the minimum value as R L, x j = cos ( (2j-1) π / 2n) ... (13) (j = 1,2, ..., n) R j = {(1 + x j ) R u + (1-x j) R L} / 2 ... (14) where (12) as indicated by the formula, and selects the interpolation value obtained by the cubic spline function, by calculating the sum of the products obtained sample points with orthogonal polynomials, Chebyshev coefficients C i are obtained.

以下はチェビシェフ多項式を示す。 The following shows the Chebyshev polynomial.

Ai(x)=cos(i cos-1(x)) …(16) Ai(x)=2xAi-1(x)−Ai-2(x) (17) x={(R−RL)−(Ru−R)}/(Ru−RL) …(18) なお、直交多項式Ai(x)は(17)式を展開して以下
の通り、求められる。
A i (x) = cos (i cos −1 (x)) (16) A i (x) = 2 × A i− 1 (x) −A i−2 (x) (17) x = {(R− R L ) − (R u −R)} / (R u −R L ) (18) Note that the orthogonal polynomial A i (x) is obtained by expanding equation (17) as follows.

A0(x)=1 …(19) A1(x)=x …(20) A2(x)=2x2−1 …(21) A3(x)=4x3−3x …(22) A4(x)=8x4−8x2+1 (23) A5(x)=16x5−20x3+5x …(24) A6(x)=32x6−48x4+18x2−1 …(25) A15(x)=16384x15−61440x13 +92160x11−70400x9 +28800x7−6048x5 +560x3−15x …(26) このように、3次スプライン関数補間から、特定の標
本点を選択し、上記の所定の計算を行うことにより、チ
ェビシェフ多項式近似が行われる。
A 0 (x) = 1 (19) A 1 (x) = x (20) A 2 (x) = 2x 2 −1 (21) A 3 (x) = 4x 3 −3x (22) A 4 (x) = 8x 4 -8x 2 +1 (23) A 5 (x) = 16x 5 -20x 3 + 5x ... (24) A 6 (x) = 32x 6 -48x 4 + 18x 2 -1 ... (25) A 15 (x) = 16384x 15 −61440x 13 + 92160x 11 −70400x 9 + 28800x 7 −6048x 5 + 560x 3 −15x… (26) In this way, a specific sample point is selected from the cubic spline function interpolation, and By performing a predetermined calculation, Chebyshev polynomial approximation is performed.

抵抗値温度依存性に以上のようにチェビシェフ多項式
近似を用いることにより、円筒型温度センサ1の抵抗値
と温度の変換を精密に、かつ容易に行うことができる。
By using the Chebyshev polynomial approximation for the resistance temperature dependency as described above, the conversion between the resistance value and the temperature of the cylindrical temperature sensor 1 can be performed accurately and easily.

このため、チェビシェフ多項式近似結果は抵抗値温度
依存性の再現性の評価に使用すことができるほか、実際
に円筒型温度センサ1により測温する場合にも有効であ
る。
For this reason, the Chebyshev polynomial approximation result can be used for evaluating the reproducibility of the temperature dependence of the resistance value, and is also effective when actually measuring the temperature with the cylindrical temperature sensor 1.

図14、15はそれぞれPt/Ti電極、及びAu/NiCr電極の円
筒型温度センサ1の4.2Kにおける抵抗値の再現性を示
す。
14 and 15 show the reproducibility of the resistance value at 4.2 K of the cylindrical temperature sensor 1 with the Pt / Ti electrode and the Au / NiCr electrode, respectively.

図14、15の実線は、図12、13にも示したチェビシェフ
多項式近似で求めた補間曲線である。
The solid lines in FIGS. 14 and 15 are interpolation curves obtained by the Chebyshev polynomial approximation shown in FIGS.

図14、15に示されるように、5回の測定結果の再現性
は、4.2Kで±10mK以内であり、これは円筒型温度センサ
1の温度を測定しているロジウム鉄温度センサ15の温度
測定精度にほぼ等しい。
As shown in FIGS. 14 and 15, the reproducibility of the results of the five measurements is within ± 10 mK at 4.2 K, which is the temperature of the rhodium iron temperature sensor 15 measuring the temperature of the cylindrical temperature sensor 1. It is almost equal to measurement accuracy.

次に、磁場中における測定結果を示す。 Next, the measurement results in a magnetic field are shown.

これは以上のように円筒型温度センサ1の抵抗値温度
依存性の再現性が高いことを確認した後、抵抗値磁場依
存性を測定した結果である。
This is the result of measuring the resistance magnetic field dependence after confirming that the reproducibility of the resistance temperature dependence of the cylindrical temperature sensor 1 is high as described above.

図16は、4.2Kにて測定した磁束密度0Tから7Tまでの磁
場中におけるPt/Ti電極、及びAu/NiCr電極の円筒型温度
センサ1の抵抗値磁場依存性を示す。
FIG. 16 shows the resistance magnetic field dependence of the cylindrical temperature sensor 1 of the Pt / Ti electrode and the Au / NiCr electrode in a magnetic field of a magnetic flux density of 0 T to 7 T measured at 4.2K.

図16に示されるように、磁場励磁による円筒型温度セ
ンサ1の抵抗値の変化は、滑らかな曲線を描いており、
磁束密度の増大にしたがって、抵抗値が増大する傾向が
ある。
As shown in FIG. 16, the change in the resistance value of the cylindrical temperature sensor 1 due to the magnetic field excitation has a smooth curve.
As the magnetic flux density increases, the resistance value tends to increase.

図16中には、抵抗値温度依存性の場合と同様、測定点
の間を3次スプライン関数により補間し、この3次スプ
ライン関数をチェビシェフ多項式で近似した補間曲線が
示されている。
FIG. 16 shows an interpolation curve obtained by interpolating between the measurement points by a cubic spline function and approximating the cubic spline function by a Chebyshev polynomial, as in the case of the resistance value temperature dependency.

なお、この場合もチェビシェフ係数は0次から15次ま
での16個が求められている。
In this case, 16 Chebyshev coefficients from the 0th order to the 15th order are obtained.

このような補間により、磁場中での抵抗値の変化を補
正することにより、極低温・高磁場中の真の温度を精密
に求めることができる。
By correcting the change in the resistance value in the magnetic field by such interpolation, the true temperature in the extremely low temperature and high magnetic field can be accurately obtained.

図17は、抵抗値磁場依存性の2次式プロットであり、
横軸に磁束密度を、縦軸に次のように表わされる磁場中
の抵抗値の変化の割合εの磁束密度に対する比を取って
ある。
FIG. 17 is a quadratic plot of the resistance magnetic field dependence.
The abscissa indicates the magnetic flux density, and the ordinate indicates the ratio of the change ratio ε of the resistance value in the magnetic field to the magnetic flux density expressed as follows.

ε=(R(B,T)−R(0,T))/R(0,T) …(27) この図17で、抵抗値磁場依存性が直線で表される場
合、上記変化の割合εは ε=aB2+bB+c …(28) (B:磁束密度、a,b,c:任意定数) のように磁束密度の2次式で表されることになり、抵抗
値の増加分を補正することができる。
ε = (R (B, T) −R (0, T)) / R (0, T) (27) In FIG. 17, when the resistance magnetic field dependence is represented by a straight line, the ratio of the above change ε is expressed by a quadratic expression of magnetic flux density, such as ε = aB 2 + bB + c (28) (B: magnetic flux density, a, b, c: arbitrary constants), and corrects the increase in resistance value can do.

図17に示されるように2次式を用いて補正した場合、
高磁束密度の領域では、補正式からのずれが大きくな
り、最小2乗法による補間式に基いて近似の結果、補正
後の測定誤差は温度換算として約±9mKが得られてい
る。
When the correction is performed using the quadratic equation as shown in FIG.
In the region of high magnetic flux density, the deviation from the correction formula becomes large, and as a result of approximation based on the interpolation formula by the least squares method, the measurement error after correction is about ± 9 mK in terms of temperature.

次に、補正後の測温誤差を低減するための補正方法に
ついて説明する。
Next, a correction method for reducing the temperature measurement error after correction will be described.

すなわち、本発明では(28)式に示される2次式補正
においても、補正には1次の項が殆ど寄与しないことに
着目し、変化の割合εが ε=aBb (a,b:任意定数) …(29) のように、磁束密度の累乗で表される補正方法を試み
た。
That is, in the present invention, even in the quadratic equation correction represented by equation (28), attention is paid to the fact that the first-order term hardly contributes to the correction, and the rate of change ε is given by ε = aB b (a, b: arbitrary (Constant) ... (29) We tried a correction method represented by the power of the magnetic flux density.

図18は抵抗値磁場依存性の両対数プロットを示す。 FIG. 18 shows a log-log plot of the resistance magnetic field dependence.

この図18に示されるように、抵抗値磁場依存性は、ほ
とんど直線で表され、良好な近似方法であることが確認
されている。
As shown in FIG. 18, the resistance magnetic field dependence is almost represented by a straight line, and it has been confirmed that this is a good approximation method.

また、この図18における傾きは、Pt/Ti電極、Au/NiCr
電極の円筒型温度センサ1共に、約1.8であり、変化の
割合εは、磁束密度の1.8乗に比例しているという結果
が得られている。
In addition, the inclination in FIG. 18 indicates that the Pt / Ti electrode, Au / NiCr
The result is that the ratio of change ε is proportional to the 1.8th power of the magnetic flux density in both the cylindrical temperature sensors 1 of the electrodes.

図19は、図18の測定結果の最小2乗法による補間式に
基いた近似の結果得られる補正後の誤差の温度換算を示
す。
FIG. 19 shows a temperature conversion of an error after correction obtained as a result of approximation based on an interpolation formula by the least square method of the measurement result of FIG.

図19に示されるように、補正した結果は良好であり、
補正後の測温誤差は温度換算としてPt/Ti電極の場合で
±4mK、Au/NiCr電極の場合で±5mKが得られ、これらは
上述したこれまでの2次式による補正後の誤差よりも低
減されている。
As shown in FIG. 19, the corrected result is good,
The temperature measurement error after correction was ± 4 mK in the case of Pt / Ti electrode and ± 5 mK in the case of Au / NiCr electrode as temperature conversion, which are more than the errors after correction by the above-mentioned quadratic equation. Has been reduced.

なお、測定結果では、Pt/Ti電極、Au/NiCr電極の場合
とも磁場による抵抗値の補正量はほぼ同じであったが、
Pt/Ti電極の円筒型温度センサ1では4.2K付近での抵抗
値温度依存性の傾きが増大していることにより、補正後
の温度誤差はAu/NiCr電極の場合よりも小さい値が得ら
れている。
In the measurement results, the correction amount of the resistance value by the magnetic field was almost the same in the case of the Pt / Ti electrode and the Au / NiCr electrode,
In the cylindrical temperature sensor 1 with a Pt / Ti electrode, the slope of the temperature dependence of resistance near 4.2K increases, so that the corrected temperature error is smaller than that of the Au / NiCr electrode. ing.

さらに、本発明では、高精度に温度補正する方法の検
討がなされ、図16に示した3次スプライン関数補間に加
えてチェビシェフ多項式近似を用いる方法の有効性が確
認されている。
Further, in the present invention, a method for performing temperature correction with high accuracy has been studied, and the effectiveness of a method using Chebyshev polynomial approximation in addition to the cubic spline function interpolation shown in FIG. 16 has been confirmed.

すなわち、この補正方法は、図16に示されるように、
4.2Kにおいて3次スプライン関数補間、チェビシェフ多
項式近似を行うものである。
That is, this correction method, as shown in FIG.
It performs cubic spline function interpolation and Chebyshev polynomial approximation at 4.2K.

この抵抗値磁場依存性のチェビシェフ多項式近似をあ
らゆる温度範囲で実現するためには、チェビシェフ係数
自体の温度依存性を求めればよい。
In order to realize the Chebyshev polynomial approximation of the resistance value magnetic field dependence in any temperature range, the temperature dependence of the Chebyshev coefficient itself may be obtained.

この温度依存性を求めることにより、3次スプライン
関数により測定データ間を滑らかに補間し、さらにチェ
ビシェフ多項式により磁場補正量を精密に近似すること
により、あらゆる温度範囲において補正精度を格段に向
上することが可能となる。
By obtaining the temperature dependence, the cubic spline function interpolates smoothly between the measured data, and furthermore, the Chebyshev polynomial precisely approximates the magnetic field correction amount, thereby significantly improving the correction accuracy in all temperature ranges. Becomes possible.

この場合も零磁場の場合と同様にスプライン関数補間
で数表を作り、それを利用するという測定方法も可能で
あることは当然である。
In this case as well, similarly to the case of the zero magnetic field, a measurement method in which a numerical table is created by spline function interpolation and is used is naturally possible.

なお、前述したように、本発明において、微結晶化シ
リコンゲルマニウム薄膜2を用いた温度センサの実装方
法の検討結果により作製された円筒型温度センサ1は非
磁性体であるアルミニウム、銅等からなる円筒状の容器
4が用いられ、それは直径3.2mm、長さ7.2mmと小型化さ
れ、ヘリウムガスが封入されている。
Note that, as described above, in the present invention, the cylindrical temperature sensor 1 manufactured based on the result of studying the mounting method of the temperature sensor using the microcrystalline silicon germanium thin film 2 is made of a nonmagnetic material such as aluminum and copper. A cylindrical container 4 is used, which is reduced in size to 3.2 mm in diameter and 7.2 mm in length, and is filled with helium gas.

この円筒型温度センサ1は液体窒素下での100回の急
冷において、何ら剥離、及び亀裂を一切生じなかったこ
とが確認されている。
It has been confirmed that the cylindrical temperature sensor 1 did not cause any peeling or cracking after 100 rapid cooling operations under liquid nitrogen.

この円筒型温度センサ1の抵抗値温度依存性とその再
現性を、6点の温度(4.2K、10K、20K、40K、80K、300
K)で測定した結果として、抵抗値温度依存性は、ほぼ
(1)式及び(2)式を満足する。
The temperature dependence of the resistance value of the cylindrical temperature sensor 1 and its reproducibility were measured at six temperatures (4.2K, 10K, 20K, 40K, 80K, 300K).
As a result of the measurement in K), the temperature dependence of the resistance value substantially satisfies the expressions (1) and (2).

図21は上述した本発明による温度センサシステムの概
略的構成を示す。
FIG. 21 shows a schematic configuration of the above-described temperature sensor system according to the present invention.

すなわち、上述の円筒型温度センサ1に相当する温度
センサ202は電流源201から所定の電流の供給を受けると
共に、上述した第1及び第2の温度定点及び所定温度を
設定する温度設定部203、同じく第1及び第2の磁場強
度を設定する磁場設定部204及び被測定部205に関連して
設置される。
That is, the temperature sensor 202 corresponding to the above-mentioned cylindrical temperature sensor 1 receives supply of a predetermined current from the current source 201, and sets the first and second temperature fixed points and the predetermined temperature described above, Similarly, it is installed in relation to the magnetic field setting unit 204 for setting the first and second magnetic field strengths and the measured unit 205.

電圧計206は温度センサ202からの電圧を測定して信号
処理部207にその電圧値を出力する。
The voltmeter 206 measures the voltage from the temperature sensor 202 and outputs the voltage value to the signal processing unit 207.

信号処理部207は電圧計206からの電圧値に基いて温度
センサ202の抵抗値を算出すると共に、その抵抗値に基
いて上述したように温度センサ202の温度補間値を決定
するための所定の演算処理を行う。
The signal processing unit 207 calculates a resistance value of the temperature sensor 202 based on the voltage value from the voltmeter 206, and determines a temperature interpolation value of the temperature sensor 202 based on the resistance value as described above. Perform arithmetic processing.

メモリ208は信号処理部207で決定された温度補間値を
記憶する。
The memory 208 stores the temperature interpolation value determined by the signal processing unit 207.

そして、この後、被測定部205に対する温度測定が実
行されると、信号処理部207は上述したと同様の抵抗値
算出を行うと共に、メモリ208から温度補間値を読み出
して所定の補間を行うことにより、実際の温度を算出し
て表示部209に表示させる。
After that, when the temperature measurement is performed on the measured section 205, the signal processing section 207 performs the same resistance value calculation as described above, reads the temperature interpolation value from the memory 208, and performs predetermined interpolation. Thereby, the actual temperature is calculated and displayed on the display unit 209.

温度制御部210はヒータや冷却用トラップ等でなり、
温度制御が必要なときに、信号処理部207からの出力に
基いて被測定部205の温度を制御する。
The temperature control unit 210 includes a heater, a cooling trap, and the like.
When the temperature control is necessary, the temperature of the measured section 205 is controlled based on the output from the signal processing section 207.

図22は図21の温度センサシステムで実行される一連の
動作を説明するためフローチャートを示す。
FIG. 22 is a flowchart for explaining a series of operations performed by the temperature sensor system of FIG.

すなわち、ステップS1では、磁場中の温度測定である
か否かの判断がなされる。
That is, in step S1, it is determined whether or not the measurement is a temperature measurement in a magnetic field.

ステップS1の判断結果がNOであれば、ステップS2に進
んで、上述した抵抗値温度依存性測定のための第1及び
第2の温度定点の設定が順次になされる。
If the decision result in the step S1 is NO, the process proceeds to a step S2, in which the above-mentioned first and second temperature fixed points for measuring the temperature dependency of the resistance value are sequentially set.

ステップS1の判断結果がYESであれば、ステップS3で
上述した第1及び第2の磁場強度(磁場方向の決定も含
む)の設定が順次になされると共に、ステップS4に進ん
で上述した抵抗値磁場依存性測定のための所定の温度の
設定がなされる。
If the decision result in the step S1 is YES, the first and second magnetic field intensities (including the determination of the magnetic field direction) are sequentially set in the step S3, and the process proceeds to a step S4 in which the above-described resistance value is set. A predetermined temperature is set for the magnetic field dependence measurement.

そして、いずれの測定の場合もステップS5で温度セン
サ202の抵抗値測定がなされた後、ステップS6で上述し
た温度センサ202の温度補間値の決定がなされる。
In either case, after the resistance value of the temperature sensor 202 is measured in step S5, the above-described temperature interpolation value of the temperature sensor 202 is determined in step S6.

このステップS6には上述した(1)3次スプライン補
間S6A、(2)チェビシェフ多項式近似S6A及び(3)最
小2乗法近似S6Cが含まれ、必要とされる測定精度に応
じて(1)単独またはこれに加えて(2)、(3)が組
み合わされて実行されることになる。
This step S6 includes the above-mentioned (1) cubic spline interpolation S6A, (2) Chebyshev polynomial approximation S6A and (3) least squares approximation S6C, and (1) alone or In addition, (2) and (3) are executed in combination.

このようにして温度補間値が決定された後、ステップ
S7で温度センサ202が被測定部205に設定される。
After the temperature interpolation value is determined in this manner, step
In S7, the temperature sensor 202 is set to the measured section 205.

そして、ステップS8で測定された抵抗値がステップS9
により、ステップS6で決定された温度補間値に基いて補
間されることにより、被測定部205の実際の温度が算出
された後、必要な温度表示や温度制御が行われる。
Then, the resistance value measured in step S8 is
By performing the interpolation based on the temperature interpolation value determined in step S6, the required temperature display and temperature control are performed after the actual temperature of the measured section 205 is calculated.

従って以上詳述したように、本発明の微結晶化半導体
薄膜応用の温度センサによれば、磁場中での高精度な測
温と、広い温度範囲での高精度な測温との両立を達成す
ることができる。
Therefore, as described in detail above, according to the temperature sensor using the microcrystalline semiconductor thin film of the present invention, both high-precision temperature measurement in a magnetic field and high-precision temperature measurement in a wide temperature range are achieved. can do.

また、本発明に用いる温度センサ素子の実装形態につ
いては、円筒型温度センサ内の基準に対して所定の方向
に搭載し、磁場の方向に対して温度センサ素子が、どち
らの方向を指向しているか外部から容易に認識できるの
で磁場中において磁場の向きに応じて補正を容易に行う
ことが可能である。
Regarding the mounting form of the temperature sensor element used in the present invention, the temperature sensor element is mounted in a predetermined direction with respect to the reference in the cylindrical temperature sensor, and the temperature sensor element is oriented in either direction with respect to the direction of the magnetic field. Therefore, the correction can be easily performed in a magnetic field according to the direction of the magnetic field.

また、本発明による円筒型温度センサは冷却サイクル
に対する耐性が高く、抵抗値温度依存性の再現性に優れ
ていることが確認されている。
Further, it has been confirmed that the cylindrical temperature sensor according to the present invention has high resistance to a cooling cycle and excellent reproducibility of the temperature dependency of the resistance value.

また、本発明による円筒型温度センサは、その抵抗値
温度依存性に関して、チェビシェフ多項式近似を施した
場合のその近似式と実測値との誤差を縮小でき、これに
より、抵抗値と温度の変換を精密にかつ容易に行うこと
ができる。
Further, the cylindrical temperature sensor according to the present invention can reduce the error between the approximate expression when Chebyshev polynomial approximation is performed and the actually measured value with respect to the temperature dependence of the resistance value. It can be performed precisely and easily.

さらに、本発明による円筒型温度センサは、抵抗値磁
場依存性に関しても、磁場中の抵抗値の変化を磁束密度
の簡単な関数で表現でき、その関数の最適化を行うこと
により、抵抗値磁場依存性の補正後の誤差を非常に小さ
い値とすることができる。
Furthermore, the cylindrical temperature sensor according to the present invention can also express the resistance change in the magnetic field with a simple function of the magnetic flux density with respect to the resistance magnetic field dependence, and by optimizing the function, the resistance magnetic field can be expressed. The error after the correction of the dependency can be a very small value.

このようにして、本発明の微結晶化半導体薄膜応用の
温度センサによれば、従来のカーボングラス温度センサ
では、測定が困難であった磁場中において広い温度範囲
において温度を測定でき、しかも抵抗値磁場依存性の補
正を施すことにより、カーボングラス抵抗温度計の磁場
中測温誤差100mKを凌ぐ±5mKを得ることができる。
As described above, according to the temperature sensor using the microcrystalline semiconductor thin film of the present invention, the temperature can be measured in a wide temperature range in a magnetic field, which is difficult to measure with the conventional carbon glass temperature sensor, and the resistance value is high. By performing the correction of the magnetic field dependence, it is possible to obtain ± 5 mK exceeding the temperature measurement error of 100 mK in the magnetic field of the carbon glass resistance thermometer.

さらに、本発明の温度センサは抵抗値温度依存性が
(dR/R/T)/(R/T)が一定となることから、測温精度
は全温度範囲でδT/Tが一定となり、室温から極低温ま
での温度の測定に適している。
Furthermore, since the temperature sensor of the present invention has a constant resistance value temperature dependency (dR / R / T) / (R / T), the temperature measurement accuracy has a constant δT / T over the entire temperature range and a room temperature. Suitable for measuring temperatures from to very low temperatures.

すなわち、本発明の温度センサによれば室温から極低
温までの温度を一つのセンサで測定可能な、極低温・高
磁場用高精度温度センサとしての実用に供することがで
きる関係を示し、この関係は実装の前後で変わらなかっ
たことが確認されている。
That is, according to the temperature sensor of the present invention, it is possible to measure the temperature from room temperature to cryogenic temperature with a single sensor, showing a relationship that can be put to practical use as a high-precision temperature sensor for cryogenic temperature and high magnetic field. It has been confirmed that did not change before and after implementation.

また、本発明の温度センサによれば5回の測定の再現
性は高く、4.2Kでは±10mK以内であり、温度測定用ロジ
ウム鉄温度センサの温度測定精度とほぼ等しかったこと
が確認されている。
In addition, according to the temperature sensor of the present invention, the reproducibility of the five measurements was high, being within ± 10 mK at 4.2 K, which was confirmed to be almost equal to the temperature measurement accuracy of the rhodium iron temperature sensor for temperature measurement. .

さらに、本発明の温度センサによれば抵抗値磁場依存
性についても4.2K、7Tにおける測定結果として、抵抗値
磁場依存性は、ほぼ(28)式及び(29)式を満足する関
係を示し、補正後の測温誤差の温度換算としてはそれぞ
れ±4mK((28)式の場合)、±9mK((29)式の場合)
が得られている。
Furthermore, according to the temperature sensor of the present invention, the resistance magnetic field dependence also shows a relationship substantially satisfying the equations (28) and (29) as a measurement result at 4.2 K and 7 T as well. ± 4mK (in the case of formula (28)) and ± 9mK (in the case of formula (29))
Has been obtained.

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01K 7/16 G01K 1/08 H01C 7/00Continuation of the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) G01K 7/16 G01K 1/08 H01C 7/00

Claims (20)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】絶縁性基板と、該絶縁性基板上に設けられ
た微結晶化半導体薄膜と、前記微結晶化半導体薄膜に測
定用電流を流すために前記微結晶化半導体薄膜に接続さ
れた一対の第1電極と、前記測定用電流によって前記微
結晶化半導体薄膜に誘起された電圧降下を検知するため
に前記微結晶化半導体薄膜に接続された一対の第2電極
とを含む感温素子と、 該感温素子をヘリウムガムとともに内部に収納して封止
する非磁性体製筒状容器、及び 前記一対の第1電極と前記一対の第2電極のそれぞれに
接続されていて、前記それぞれの電極に前記非磁性体製
筒状容器の外部から通電可能にされた4個の導体とを備
えた温度センサであって、 前記感温素子が、前記4個の導体のうち、前記一対の第
1電極に接続される2個の導体の長手方向に平行して密
着させて載置されていることにより、前記非磁性体製筒
状容器の内部に収納される該感温素子の指向方向を外部
から確認可能として該感温素子が磁場中の所定の方向を
向くように温度センサを設置することを許容することを
特徴とする温度センサ。
An insulating substrate, a microcrystalline semiconductor thin film provided on the insulating substrate, and a microcrystalline semiconductor thin film connected to the microcrystalline semiconductor thin film for supplying a current for measurement to the microcrystalline semiconductor thin film. A temperature-sensitive element including a pair of first electrodes and a pair of second electrodes connected to the microcrystalline semiconductor thin film for detecting a voltage drop induced in the microcrystalline semiconductor thin film by the measurement current A non-magnetic cylindrical container that stores and seals the temperature-sensitive element together with helium gum therein, and is connected to each of the pair of first electrodes and the pair of second electrodes, A temperature sensor comprising: four conductors that can be energized from the outside of the nonmagnetic cylindrical container to the electrodes of the above, wherein the temperature sensing element is one of the pair of the four conductors. The two conductors connected to the first electrode are flat in the longitudinal direction. By being placed in close contact with each other, the directivity direction of the temperature-sensitive element housed inside the non-magnetic cylindrical container can be confirmed from the outside so that the temperature-sensitive element is at a predetermined position in a magnetic field. A temperature sensor, which allows a temperature sensor to be installed so as to face the direction.
【請求項2】絶縁性基板と、該絶縁性基板上に設けられ
た微結晶化半導体薄膜であってn型シリコンゲルマニュ
ウムからなり、シリコンの組成比が50パーセントを超
え、かつ100パーセント未満であり、導電率が0.1から50
S/cmである前記微結晶化半導体薄膜と、前記微結晶化半
導体薄膜に測定用電流を流すために前記微結晶化半導体
薄膜に接続された一対の第1電極と、前記測定用電流に
よって前記微結晶化半導体薄膜に誘起された電圧降下を
検知するために前記微結晶化半導体薄膜に接続された一
対の第2電極とを含む感温素子と、 該感温素子をヘリウムガスとともに内部に収納して封止
する非磁性体製筒状容器と、及び 前記一対の第1電極と前記一対の第2電極のそれぞれに
接続されていて、前記それぞれの電極に前記非磁性体製
筒状容器の外部から通電可能にされた4個の導体を備え
た温度センサであって、 前記感温素子が、前記4個の導体のうち、前記一対の第
1電極に接続される2個の導体の長手方向に平行して密
着させて載置されていることにより、前記非磁性体製筒
状容器の内部に収納される該感温素子の指向方向を外部
から確認可能として該感温素子が磁場中の所定の方向を
向くように温度センサを設置することを許容することを
特徴とする温度センサ。
2. An insulative substrate and a microcrystalline semiconductor thin film provided on the insulative substrate, comprising n-type silicon germanium, wherein the composition ratio of silicon is more than 50% and less than 100%. , Conductivity is 0.1 to 50
The microcrystalline semiconductor thin film of S / cm, a pair of first electrodes connected to the microcrystalline semiconductor thin film for flowing a measuring current to the microcrystalline semiconductor thin film, A temperature-sensitive element including a pair of second electrodes connected to the microcrystallized semiconductor thin film for detecting a voltage drop induced in the microcrystallized semiconductor thin film; and the temperature-sensitive element is housed inside together with helium gas. A cylindrical container made of a non-magnetic material to be sealed and connected to each of the pair of first electrodes and the pair of second electrodes; What is claimed is: 1. A temperature sensor comprising four conductors that can be energized from the outside, wherein the temperature-sensitive element is a longitudinal member of two conductors of the four conductors connected to the pair of first electrodes. Is placed in close contact with Setting the temperature sensor so that the directivity direction of the temperature-sensitive element housed inside the nonmagnetic cylindrical container can be confirmed from the outside so that the temperature-sensitive element faces a predetermined direction in a magnetic field. A temperature sensor characterized by allowing.
【請求項3】微結晶化半導体薄膜を用いた抵抗温度セン
サの温度補間値決定方法であって、 a)第1の温度定点と、第2の温度定点におけるそれぞ
れの抵抗温度センサの抵抗値を測定する段階と、 b)前記第1及び第2の温度定点における前記抵抗値に
基いて、両温度定点間の抵抗温度センサの温度の対数を
抵抗値の対数の関数として3次スプライン関数による補
間式を求める段階とからなり、 前記第1の温度定点が1.4Kであり、前記第2の温度定点
が273Kであることを特徴とする微結晶化半導体薄膜を用
いた抵抗温度センサの温度補間値決定方法。
3. A method for determining a temperature interpolation value of a resistance temperature sensor using a microcrystalline semiconductor thin film, comprising the steps of: a) determining a resistance value of each resistance temperature sensor at a first temperature fixed point and a second temperature fixed point; Measuring; b) interpolating by a cubic spline function the logarithm of the temperature of the resistance temperature sensor between the two temperature fixed points as a function of the logarithm of the resistance value, based on the resistance values at the first and second temperature fixed points. Calculating a formula, wherein the first temperature fixed point is 1.4 K and the second temperature fixed point is 273 K. A temperature interpolation value of a resistance temperature sensor using a microcrystalline semiconductor thin film, wherein Decision method.
【請求項4】n型シリコンゲルマニウムからなり、シリ
コンの組成比が50パーセントを超え、かつ100パーセン
ト未満であり、導電率が0.1から50S/cmである微結晶化
半導体薄膜を用いた抵抗温度センサの温度補間値決定方
法であって、 a)第1の温度定点と、第2の温度定点におけるそれぞ
れの抵抗温度センサの抵抗値を測定する段階と、 b)前記第1及び第2の温度定点における前記抵抗値に
基いて、両温度定点間の抵抗温度センサの温度の対数を
抵抗値の対数の関数とした3次スプライン関数による補
間式を求める段階とからなり、 前記第1の温度定点が1.4Kであり、前記第2の温度定点
が273Kであることを特徴とする微結晶化半導体薄膜を用
いた抵抗温度センサの温度補間値決定方法。
4. A resistance temperature sensor using a microcrystalline semiconductor thin film made of n-type silicon germanium, wherein the composition ratio of silicon is more than 50% and less than 100%, and the conductivity is 0.1 to 50 S / cm. A) measuring a resistance value of each resistance temperature sensor at a first temperature fixed point and a second temperature fixed point; and b) measuring the first and second temperature fixed points. Obtaining an interpolation formula based on a cubic spline function in which the logarithm of the temperature of the resistance temperature sensor between the two temperature fixed points is a function of the logarithm of the resistance value, based on the resistance value in the above. A method for determining a temperature interpolation value of a resistance temperature sensor using a microcrystalline semiconductor thin film, wherein the temperature is 1.4K and the second temperature fixed point is 273K.
【請求項5】微結晶化半導体薄膜を用いた抵抗温度セン
サの温度補間値決定方法であって、 a)第1の温度定点と、第2の温度定点におけるそれぞ
れの抵抗温度センサの抵抗値を測定する段階と、 b)第1及び第2の温度定点における前記抵抗値に基い
て、両温度定点間の抵抗温度センサの温度の対数を抵抗
値の対数の関数とした3次スプライン関数による補間式
を求める段階と、 c)該補間式に基いて、前記第1及び第2の温度定点間
の前記抵抗値における温度の補間値を求める段階と、 d)段階c)で求めた補間値を用いて、単一のチェビシ
ェフ多項式を求める段階とからなり、 前記第1の温度定点が1.4Kであり、前記第2の温度定点
が273Kであることを特徴とする微結晶化半導体薄膜を用
いた抵抗温度センサの温度補間値決定方法。
5. A method for determining a temperature interpolation value of a resistance temperature sensor using a microcrystalline semiconductor thin film, comprising: a) determining a resistance value of each resistance temperature sensor at a first temperature fixed point and a second temperature fixed point; Measuring; b) interpolating by a cubic spline function using the logarithm of the temperature of the resistance temperature sensor between the two temperature fixed points as a function of the logarithm of the resistance value based on the resistance values at the first and second temperature fixed points. Calculating an expression; c) obtaining an interpolated value of the temperature at the resistance value between the first and second temperature fixed points based on the interpolation expression; and d) calculating the interpolated value obtained in the step c). Using a microcrystalline semiconductor thin film characterized in that the first temperature fixed point is 1.4K and the second temperature fixed point is 273K. A method for determining a temperature interpolation value of a resistance temperature sensor.
【請求項6】n型シリコンゲルマニウムからなり、シリ
コンの組成比が50パーセントを超え、かつ100パーセン
ト未満であり、導電率が0.1から50S/cmである微結晶化
半導体薄膜を用いた抵抗温度センサの温度補間値決定方
法であって、 a)第1の温度定点と、第2の温度定点におけるそれぞ
れの抵抗温度センサの抵抗値を測定する段階と、 b)前記第1及び第2の温度定点における前記抵抗値に
基いて、両温度定点間の抵抗温度センサの温度の対数を
抵抗値の対数の関数とした3次スプライン関数による補
間式を求める段階と、 c)該補間式に基いて、前記第1及び第2の温度定点間
の前記抵抗値における温度の補間値を求める段階と、 d)段階c)で求めた補間値を用いて、単一のチェビシ
ェフ多項式を求める段階とからなり、 前記第1の温度定点が1.4Kであり、前記第2の温度定点
が273Kであることを特徴とする微結晶化半導体薄膜を用
いた抵抗温度センサの温度補間値決定方法。
6. A resistance temperature sensor using a microcrystalline semiconductor thin film made of n-type silicon germanium, wherein the composition ratio of silicon is more than 50% and less than 100%, and the conductivity is 0.1 to 50 S / cm. A) measuring a resistance value of each resistance temperature sensor at a first temperature fixed point and a second temperature fixed point; and b) measuring the first and second temperature fixed points. Obtaining an interpolation formula by a cubic spline function in which the logarithm of the temperature of the resistance temperature sensor between the two temperature fixed points is a function of the logarithm of the resistance value, based on the resistance value in c), c) based on the interpolation formula Determining an interpolated value of the temperature at the resistance between the first and second temperature fixed points; and d) determining a single Chebyshev polynomial using the interpolated value determined in step c); The first temperature A method for determining a temperature interpolation value of a resistance temperature sensor using a microcrystalline semiconductor thin film, wherein a degree fixed point is 1.4K and the second temperature fixed point is 273K.
【請求項7】微結晶化半導体薄膜を用いた抵抗温度セン
サの磁場中の磁気抵抗効果の補間値決定方法であって、 a)磁場の方向と、磁場の強度とを決定する段階と、 b)所定の温度で第1の印加磁場と、第2の印加磁場の
強度の下に抵抗温度センサの抵抗値を測定する段階と、 c)前記第1及び第2の印加磁場における前記抵抗値に
基いて、両印加磁場間の印加磁場範囲の抵抗温度センサ
の印加磁場による磁気抵抗効果を印加磁場の磁束密度の
関数とした3次スプライン関数による補間式を求める段
階とからなる微結晶化半導体薄膜を用いた抵抗温度セン
サの磁気抵抗効果の補間値決定方法。
7. A method for determining an interpolation value of a magnetoresistance effect in a magnetic field of a resistance temperature sensor using a microcrystalline semiconductor thin film, comprising: a) determining a direction of a magnetic field and an intensity of the magnetic field; C.) Measuring the resistance of the resistance temperature sensor at a predetermined temperature under the intensity of the first applied magnetic field and the intensity of the second applied magnetic field; and c) measuring the resistance at the first and second applied magnetic fields. Obtaining an interpolation formula by a cubic spline function in which the magnetoresistance effect of the applied magnetic field of the resistance temperature sensor in the applied magnetic field range between the two applied magnetic fields is a function of the magnetic flux density of the applied magnetic field. A method for determining an interpolated value of a magnetoresistance effect of a resistance temperature sensor using a method.
【請求項8】n型シリコンゲルマニウムからなり、シリ
コンの組成比が50パーセントを超え、かつ100パーセン
ト未満であり、導電率が0.1から50S/cmである微結晶化
半導体薄膜を用いて抵抗温度センサの磁場中の磁気抵抗
効果の補間値決定方法であって、 a)磁場の方向と、磁場の強度とを決定する段階と、 b)所定の温度で第1の印加磁場と、第2の印加磁場の
強度の下に抵抗温度センサの抵抗値を測定する段階と、 c)前記第1及び第2の印加磁場における前記抵抗値に
基いて、両印加磁場間の印加磁場範囲の抵抗温度センサ
の印加磁場による磁気抵抗効果を印加磁場の磁束密度の
関数とした3次スプライン関数による補間式を求める段
階とからなる微結晶化半導体薄膜を用いた抵抗温度セン
サの磁気抵抗効果の補間値決定方法。
8. A resistance temperature sensor using a microcrystalline semiconductor thin film made of n-type silicon germanium, wherein the composition ratio of silicon is more than 50% and less than 100%, and the conductivity is 0.1 to 50 S / cm. A) determining the direction of the magnetic field and the strength of the magnetic field; and b) determining a first applied magnetic field at a predetermined temperature and a second applied magnetic field. Measuring the resistance value of the resistance temperature sensor under the strength of the magnetic field; and c) determining the resistance value of the resistance temperature sensor in an applied magnetic field range between the applied magnetic fields based on the resistance values in the first and second applied magnetic fields. Obtaining an interpolation formula by a cubic spline function in which the magnetoresistance effect caused by the applied magnetic field is a function of the magnetic flux density of the applied magnetic field, and determining an interpolation value of the magnetoresistance effect of the resistance temperature sensor using the microcrystalline semiconductor thin film.
【請求項9】微結晶化半導体薄膜を用いた抵抗温度セン
サの磁場中の磁気抵抗効果の補間値決定方法であって、 a)磁場の方向と、磁場の強度とを決定する段階と、 b)所定の温度で第1の印加磁場と、第2の印加磁場の
強度の下に抵抗温度センサの抵抗値を測定する段階と、 c)前記第1及び第2の印加磁場における前記抵抗値に
基いて、両印加磁場間の印加磁場範囲の抵抗温度センサ
の印加磁場による磁気抵抗効果を印加磁場の磁束密度の
関数とした3次スプライン関数による補間式を求める段
階と、 d)該補間式に基いて、前記第1及び第2の印加磁場間
の印加磁場における前記抵抗値の補間値を求める段階
と、 e)段階d)で求めた補間値を用いて、単一のチェビシ
ェフ多項式を求める段階とからなる微結晶化半導体薄膜
を用いた抵抗温度センサの磁気抵抗効果の補間値決定方
法。
9. A method for determining an interpolated value of a magnetoresistance effect in a magnetic field of a resistance temperature sensor using a microcrystalline semiconductor thin film, comprising: a) determining a direction of a magnetic field and a strength of the magnetic field; C.) Measuring the resistance of the resistance temperature sensor at a predetermined temperature under the intensity of the first applied magnetic field and the intensity of the second applied magnetic field; and c) measuring the resistance at the first and second applied magnetic fields. Obtaining an interpolation formula by a cubic spline function in which the magnetoresistance effect of the applied magnetic field of the resistance temperature sensor in the range of the applied magnetic field between the applied magnetic fields is a function of the magnetic flux density of the applied magnetic field; and d) E) determining an interpolated value of said resistance value in an applied magnetic field between said first and second applied magnetic fields, and e) obtaining a single Chebyshev polynomial using the interpolated value obtained in step d). Using a microcrystalline semiconductor thin film consisting of Interpolated value determination method of the magnetoresistive resistance temperature sensor.
【請求項10】n型シリコンゲルマニウムからなり、シ
リコンの組成比が50パーセントを超え、かつ100パーセ
ント未満であり、導電率が0.1から50S/cmである微結晶
化半導体薄膜を用いた抵抗温度センサの磁場中の磁気抵
抗効果の補間値決定方法であって、 a)磁場の方向と、磁場の強度とを決定する段階と、 b)所定の温度で第1の印加磁場と、第2の印加磁場の
強度の下に抵抗温度センサの抵抗値を測定する段階と、 c)前記第1及び第2の印加磁場における前記抵抗値に
基いて、両印加磁場間の印加磁場範囲の抵抗温度センサ
の印加磁場による磁気抵抗効果を印加磁場の磁束密度の
関数とした3次スプライン関数による補間式を求める段
階と、 d)該補間式に基いて、前記第1及び第2の印加磁場間
の印加磁場における前記抵抗値の補間値を求める段階
と、 e)段階d)で求めた補間値を用いて、単一のチェビシ
ェフ多項式を求める段階とからなる微結晶化半導体薄膜
を用いた抵抗温度センサの磁気抵抗効果の補間値決定方
法。
10. A resistance temperature sensor using a microcrystalline semiconductor thin film made of n-type silicon germanium, wherein the composition ratio of silicon is more than 50% and less than 100%, and the conductivity is 0.1 to 50 S / cm. A) determining the direction of the magnetic field and the strength of the magnetic field; and b) determining a first applied magnetic field at a predetermined temperature and a second applied magnetic field. Measuring the resistance value of the resistance temperature sensor under the strength of the magnetic field; and c) determining the resistance value of the resistance temperature sensor in an applied magnetic field range between the applied magnetic fields based on the resistance values in the first and second applied magnetic fields. Obtaining an interpolation formula by a cubic spline function in which the magnetoresistance effect of the applied magnetic field is a function of the magnetic flux density of the applied magnetic field; and d) an applied magnetic field between the first and second applied magnetic fields based on the interpolation formula. Interpolation of the resistance value at E) determining a single Chebyshev polynomial using the interpolated value obtained in step d), and determining an interpolated value of the magnetoresistance effect of the resistance temperature sensor using the microcrystalline semiconductor thin film. .
【請求項11】微結晶化半導体薄膜を用いた抵抗温度セ
ンサの磁場中の磁気抵抗効果の補間値決定方法であっ
て、 a)磁場の方向と、磁場の強度とを決定する段階と、 b)所定の温度で第1の印加磁場と、第2の印加磁場の
強度の下に抵抗温度センサの抵抗値を測定する段階と、 c)前記第1及び第2の印加磁場における前記抵抗値に
基いて、両印加磁場間の印加磁場範囲の抵抗温度センサ
の磁気抵抗効果の対数を磁気密度の対数の関数とした最
小2乗法による補間式を求める段階とからなる微結晶化
半導体薄膜を用いた抵抗温度センサの磁気抵抗効果の補
間値決定方法。
11. A method for determining an interpolated value of a magnetoresistive effect in a magnetic field of a resistance temperature sensor using a microcrystalline semiconductor thin film, comprising the steps of: a) determining the direction of the magnetic field and the strength of the magnetic field; C.) Measuring the resistance of the resistance temperature sensor at a predetermined temperature under the intensity of the first applied magnetic field and the intensity of the second applied magnetic field; and c) measuring the resistance at the first and second applied magnetic fields. Obtaining an interpolation formula by a least squares method in which the logarithm of the magnetoresistance effect of the resistance temperature sensor in the range of the applied magnetic field between both applied magnetic fields is a function of the logarithm of the magnetic density. A method for determining an interpolation value of the magnetoresistance effect of the resistance temperature sensor.
【請求項12】n型シリコンゲルマニウムからなり、シ
リコンの組成比が50パーセントを超え、かつ100パーセ
ント未満であり、導電率が0.1から50S/cmである微結晶
化半導体薄膜を用いた抵抗温度センサの磁場中の磁気抵
抗効果の補間値決定方法であって、 a)磁場の方向と、磁場の強度とを決定する段階と、 b)所定の温度で第1の印加磁場と、第2の印加磁場の
強度の下に抵抗温度センサの抵抗値を測定する段階と、 c)前記第1及び第2の印加磁場における前記抵抗値に
基いて、両印加磁場間の印加磁場範囲の抵抗温度センサ
の磁気抵抗効果の対数を磁気密度の対数の関数とした最
小2乗法による補間式を求める段階とからなる微結晶化
半導体薄膜を用いた抵抗温度センサの磁気抵抗効果の補
間値決定方法。
12. A resistance temperature sensor using a microcrystalline semiconductor thin film made of n-type silicon germanium, wherein the composition ratio of silicon is more than 50% and less than 100%, and the conductivity is 0.1 to 50 S / cm. A) determining the direction of the magnetic field and the strength of the magnetic field; and b) determining a first applied magnetic field at a predetermined temperature and a second applied magnetic field. Measuring the resistance value of the resistance temperature sensor under the strength of the magnetic field; and c) determining the resistance value of the resistance temperature sensor in an applied magnetic field range between the applied magnetic fields based on the resistance values in the first and second applied magnetic fields. Obtaining an interpolation formula by a least squares method in which the logarithm of the magnetoresistance effect is a function of the logarithm of the magnetic density, and determining an interpolation value of the magnetoresistance effect of the resistance temperature sensor using the microcrystalline semiconductor thin film.
【請求項13】絶縁性基板と、該絶縁性基板上に設けら
れた微結晶化半導体薄膜であってn型シリコンゲルマニ
ウムからなり、シリコンの組成比が50パーセントを超
え、かつ100パーセント未満であり、導電率が0.1から50
S/cmである前記微結晶化半導体薄膜と、前記微結晶化半
導体薄膜に測定用電流を流すために前記微結晶化半導体
薄膜を接続された一対の第1電極と、前記測定用電流に
よって前記微結晶化半導体薄膜に誘起された電圧降下を
検知するために前記微結晶化半導体薄膜を接続された一
対の第2電極とを含む感温素子と、 前記感温素子の前記一対の第1電極に前記測定用電流を
供給する電流源と、 前記感温素子の前記一対の第2電極に出力される電圧を
測定する電圧測定手段と、 前記電圧測定手段によって測定される電圧に基いて、前
記感温素子が第1及び第2温度定点に設定されている状
態におけるそれぞれ前記感温素子の抵抗値を測定すると
共に、該抵抗値に基いて3次スプライン関数による温度
補間値を決定する温度補間値決定手段と、 前記電圧測定手段によって測定される電圧に基いて、前
記感温素子が被測定部に設定されている状態における前
記感温素子の抵抗値を測定すると共に、該抵抗値を前記
温度補間値決定手段により決定された温度補間値に基づ
いて補間することにより、前記被測定部の温度を算出す
る温度算出手段とを具備し、 前記第1の温度定点が1.4Kであり、前記第2の温度定点
が273Kであることを特徴とする温度センサシステム。
13. An insulative substrate and a microcrystalline semiconductor thin film provided on the insulative substrate, comprising n-type silicon germanium, wherein the composition ratio of silicon is more than 50% and less than 100%. , Conductivity is 0.1 to 50
The microcrystalline semiconductor thin film of S / cm, a pair of first electrodes connected to the microcrystalline semiconductor thin film to flow a current for measurement to the microcrystalline semiconductor thin film, A temperature-sensitive element including a pair of second electrodes connected to the microcrystalline semiconductor thin film for detecting a voltage drop induced in the microcrystalline semiconductor thin film; and the pair of first electrodes of the temperature-sensitive element. A current source that supplies the measurement current to the voltage sensor, a voltage measuring unit that measures a voltage output to the pair of second electrodes of the temperature-sensitive element, and a voltage measured by the voltage measuring unit. Temperature interpolation for measuring a resistance value of each of the temperature-sensitive elements in a state where the temperature-sensitive element is set at the first and second temperature fixed points, and determining a temperature interpolation value by a cubic spline function based on the resistance values. Value determination means and Based on the voltage measured by the voltage measuring means, while measuring the resistance value of the thermosensitive element in a state where the thermosensitive element is set in the part to be measured, the resistance value is measured by the temperature interpolation value determining means. Interpolating based on the determined temperature interpolated value, comprising: a temperature calculating means for calculating the temperature of the measured portion, wherein the first temperature fixed point is 1.4K, and the second temperature fixed point is A temperature sensor system having a temperature of 273K.
【請求項14】前記温度算出手段によって算出される前
記被測定部の温度を表示する表示手段とをさらに具備す
る請求の範囲13に記載の温度センサシステム。
14. The temperature sensor system according to claim 13, further comprising display means for displaying the temperature of said measured part calculated by said temperature calculation means.
【請求項15】前記温度算出手段からの出力に基いて前
記被測定部の温度を制御する温度制御手段をさらに具備
する請求の範囲13に記載の温度センサシステム。
15. The temperature sensor system according to claim 13, further comprising temperature control means for controlling a temperature of said measured part based on an output from said temperature calculation means.
【請求項16】前記温度補間値決定手段によって決定さ
れる温度補間値を記憶する記憶手段をさらに具備する請
求の範囲13に記載の温度センサシステム。
16. The temperature sensor system according to claim 13, further comprising storage means for storing a temperature interpolation value determined by said temperature interpolation value determination means.
【請求項17】絶縁性基板と、該絶縁性基板上に設けら
れた微結晶化半導体薄膜であってn型シリコンゲルマニ
ウムからなり、シリコンの組成比が50パーセントを超
え、かつ100パーセント未満であり、導電率が0.1から50
S/cmである前記微結晶化半導体薄膜と、前記微結晶化半
導体薄膜に測定用電流を流すために前記微結晶化半導体
薄膜を接続された一対の第1電極と、前記測定用電流に
よって前記微結晶化半導体薄膜に誘起された電圧降下を
検知するために前記微結晶化半導体薄膜に接続された一
対の第2電極とを含む感温素子と、 前記感温素子の前記一対の第1電極に前記測定用電流を
供給する電流源と、 前記感温素子の前記一対の第2電極に出力される電圧を
測定する電圧測定手段と、 前記電圧測定手段によって測定される電圧に基いて、前
記感温素子が第1及び第2磁場強度下で所定の温度設定
されている状態におけるそれぞれ前記感温素子の抵抗値
を測定すると共に、該抵抗値に基いて3次スプライン関
数による温度補間値を決定する温度補間値決定手段と、 前記電圧測定手段によって測定される電圧に基いて、前
記感温素子が被測定部に設定されている状態における前
記感温素子の抵抗値を測定すると共に、該抵抗値を前記
温度補間値決定手段によって決定された温度補間値に基
いて補間することにより、前記被測定部の温度を算出す
る温度算出手段とを具備する温度センサシステム。
17. An insulative substrate and a microcrystalline semiconductor thin film provided on the insulative substrate, comprising n-type silicon germanium, wherein the composition ratio of silicon is more than 50% and less than 100%. , Conductivity is 0.1 to 50
The microcrystalline semiconductor thin film of S / cm, a pair of first electrodes connected to the microcrystalline semiconductor thin film to flow a current for measurement to the microcrystalline semiconductor thin film, A temperature-sensitive element including a pair of second electrodes connected to the microcrystalline semiconductor thin film for detecting a voltage drop induced in the microcrystalline semiconductor thin film; and the pair of first electrodes of the temperature-sensitive element. A current source that supplies the measurement current to the voltage sensor, a voltage measuring unit that measures a voltage output to the pair of second electrodes of the temperature-sensitive element, and a voltage measured by the voltage measuring unit. In a state where the temperature sensing element is set at a predetermined temperature under the first and second magnetic field intensities, the resistance value of the temperature sensing element is measured, and a temperature interpolation value by a cubic spline function is calculated based on the resistance value. Determine the temperature interpolation value to be determined Means, based on the voltage measured by the voltage measuring means, while measuring the resistance value of the temperature-sensitive element in a state where the temperature-sensitive element is set in the portion to be measured, and the temperature interpolation of the resistance value A temperature sensor system comprising: a temperature calculating unit that calculates the temperature of the measured section by performing interpolation based on the temperature interpolation value determined by the value determining unit.
【請求項18】前記温度算出手段によって算出される前
記被測定部の温度を表示する表示手段とをさらに具備す
る請求の範囲17に記載の温度センサシステム。
18. The temperature sensor system according to claim 17, further comprising display means for displaying the temperature of said measured part calculated by said temperature calculation means.
【請求項19】前記温度算出手段からの出力に基いて前
記被測定部の温度を制御する温度制御手段をさらに具備
する請求の範囲17に記載の温度センサシステム。
19. The temperature sensor system according to claim 17, further comprising temperature control means for controlling a temperature of said measured part based on an output from said temperature calculation means.
【請求項20】前記温度補間値決定手段によって決定さ
れる温度補間値を記憶する記憶手段をさらに具備する請
求の範囲17に記載の温度センサシステム。
20. The temperature sensor system according to claim 17, further comprising storage means for storing a temperature interpolation value determined by said temperature interpolation value determination means.
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