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超伝導量子干渉素子用電子回路及びそれを用いた装置

国内特許コード P08A013749
掲載日 2008年9月26日
出願番号 特願2005-254918
公開番号 特開2007-064930
登録番号 特許第5083744号
出願日 平成17年9月2日(2005.9.2)
公開日 平成19年3月15日(2007.3.15)
登録日 平成24年9月14日(2012.9.14)
発明者
  • 糸崎 秀夫
  • 何 東風
  • 立木 実
出願人
  • 独立行政法人物質・材料研究機構
発明の名称 超伝導量子干渉素子用電子回路及びそれを用いた装置
発明の概要

【課題】 大凡10MHz以下の高周波領域で高感度が得られる、超伝導量子干渉素子用電子回路及びそれを用いた装置を提供する。
【解決手段】 超伝導量子干渉素子2に隣接して配設される共振器6及びフィードバックコイル7を含む超伝導量子干渉素子用電子回路1であって、共振器6が、ピックアップコイル3と入力コイル5とコンデンサ4とからなり、ピックアップコイル3及びコンデンサ4を常温の状態とし、入力コイル5及びフィードバックコイル7を超伝導量子干渉素子2を動作させる冷却容器11に収容している。ピックアップコイル3及び入力コイル5とコンデンサ4とからなる共振器6を備えているので、従来のコイルだけでなる場合の10倍以上の磁界感度を容易に得ることができる。高温超伝導体からなる超伝導量子干渉素子を用いれば、液体窒素温度で動作する超高感度磁気センサーを構成できる。
【選択図】 図1

従来技術、競合技術の概要


一般に出入国に際しては、金属検知器によるチェックだけでなく麻薬等の薬物所持チェックが行なわれているが、このような薬物の持込を防止するための荷物検知装置がこれまでも数多く開発されている(例えば、特許文献1-4参照)。



ところが、現在でも麻薬等の化学物質の検知に対しては、大部分が犬の喚覚に依存している。しかしながら、このような特殊な才能を持つ犬は数が少なく、また、このような犬を育成するには時間がかかるため、どこの国も激増する薬物の密輸に十分対応できていないのが現状である。



化学物質からなる薬物の検知方法としては、核磁気共鳴法(磁気特性)、中性子法(放射化特性)、化学法(原子の結合状態)、生物法(抗体生体膜)等がある。これらの方法において、核磁気共鳴法(NMR法、Nuclear Magnetic Resonance Spectrometer)は、化学物質中の核磁気モーメントが磁場中で電磁波に対して共鳴する現象を利用したものであり、化学物質の種類を直接検知することができるため、化学物質の検知方法としては優れたものとされている。現在では、MRI(Magnetic Resonance Imaging)のような医療機器に主として利用されている。ところが、核磁気共鳴を利用するNMR法は強い磁場を発生させるための大型装置が不可欠であり、装置の小型化という意味では致命的な欠陥を持っている。



一方、化学物質中の窒素14原子(14N)が発生する固有の電磁波である核四極共鳴(Nuclear Quadrupole Resonance:NQRと省略する)を電磁波と共鳴させて検知する方法が、化学物質の検知装置として知られている。このNQR法は、NMR法と同様な原理により化学物質を検知する方法であるが、NQR法とNMR法との本質的な違いは、NMR法が磁気を利用するのに対して、NQR法は原子核周辺の電界勾配を利用する点であり、ゼロ磁界でも化学物質を検知できるという優れた特徴を有している。



このような化学物質からなる薬物の検知方法としては、特許文献5には、本発明者等による、超伝導量子干渉素子を用いた非接触型荷物検知装置が開示されている。特許文献5には、電磁波検出コイルでは検知が困難とされる低周波数帯域の検知に超伝導量子干渉素子(Superconducting Quantum Interference Device、以下、適宜にSQUIDと呼ぶ)からなる超高感度磁気センサを利用する点に特徴を有している。



SQUIDは、超伝導リング内に1つ又は2つのジョセフソン接合を有する素子である。ジョセフソン接合が1つの場合はrf-SQUID、ジョセフソン接合が2つの場合はdc-SQUIDと、それぞれ呼ばれている。このSQUIDを使用すれば、微弱な磁界が検出できる。SQUIDは、超伝導の量子化現象を応用した超高感度磁気センサであり、従来の磁気センサに比べて100倍以上の感度を省しており地磁気の5,000万分の1以下という微弱電場も検出することが可能である。




【特許文献1】特開2001-091661号公報

【特許文献2】特開2002-098771号公報

【特許文献3】特開2000-028579号公報

【特許文献4】特開平07-333351号公報

【特許文献5】特開2004-177131号公報

産業上の利用分野


本発明は、超伝導量子干渉素子用電子回路及びそれを用いた装置に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
超伝導量子干渉素子に隣接して配設される、共振器及びフィードバックコイルを、含み構成される超伝導量子干渉素子用電子回路であって、
上記共振器が、ピックアップコイルと入力コイルと可変容量のコンデンサとからなり、該ピックアップコイル及び可変容量のコンデンサを、常温の状態とし、該入力コイル及び上記フィードバックコイルを、超伝導量子干渉素子を動作させる冷却容器に収容し、高周波信号を0.1~10MHzまで掃引することを特徴とする、超伝導量子干渉素子用電子回路。


【請求項2】
前記超伝導量子干渉素子が、高温超伝導体からなることを特徴とする、請求項1に記載の超伝導量子干渉素子用電子回路。

【請求項3】
前記冷却容器が、磁気シールド又は電磁気シールドされていることを特徴とする、請求項1に記載の超伝導量子干渉素子用電子回路。

【請求項4】
被検査物に電磁波を照射する送信部と、該被検査物からの核四極共鳴信号を受信する受信部とを、含み構成される核四極共鳴装置であって、
上記受信部が超伝導量子干渉素子を用いた電子回路を備え、
上記電子回路は、超伝導量子干渉素子に隣接して配設される、共振器及びフィードバックコイルを、含み、
上記共振器が、ピックアップコイルと入力コイルと可変容量のコンデンサとからなり、該ピックアップコイル及び可変容量のコンデンサを、常温の状態とし、該入力コイル及び上記フィードバックコイルを、超伝導量子干渉素子を動作させる冷却容器に収容し、送信部からの高周波信号を0.1~10MHzまで掃引することを特徴とする、核四極共鳴装置。


【請求項5】
前記超伝導量子干渉素子が、高温超伝導体からなることを特徴とする、請求項に記載の核四極共鳴装置。

【請求項6】
前記冷却容器が、磁気シールド又は電磁気シールドされていることを特徴とする、請求項に記載の核四極共鳴装置。

【請求項7】
電磁波発信器及び電磁波発信アンテナからなる電磁波発信部と、該電磁波に共鳴する原子のNQRを受信する受信部と、を、含み構成される非接触型化学物質検知装置であって、
上記受信部が高温超伝導体からなる量子干渉素子を用いた電子回路を備え、
上記電子回路は、超伝導量子干渉素子に隣接して配設される、共振器及びフィードバックコイルを、含み、
上記共振器が、ピックアップコイルと入力コイルと可変容量のコンデンサとからなり、該ピックアップコイル及び可変容量のコンデンサを、常温の状態とし、該入力コイル及び上記フィードバックコイルを、超伝導量子干渉素子を動作させる冷却容器に収容し、送信部からの高周波信号を0.1~10MHzまで掃引することを特徴とする、非接触型化学物質検知装置。


【請求項8】
前記超伝導量子干渉素子が、高温超伝導体からなることを特徴とする、請求項に記載
の非接触型化学物質検知装置。

【請求項9】
前記冷却容器が、磁気シールド又は電磁気シールドされていることを特徴とする、請求項に記載の非接触型化学物質検知装置。
産業区分
  • 試験、検査
  • 固体素子
  • 測定
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2005254918thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
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