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SQUID顕微鏡による画像の解析方法、及びSQUID顕微鏡による画像の解析システム UPDATE

国内特許コード P110003525
整理番号 N031P28
掲載日 2011年6月23日
出願番号 特願2005-307141
公開番号 特開2007-114104
登録番号 特許第4775632号
出願日 平成17年10月21日(2005.10.21)
公開日 平成19年5月10日(2007.5.10)
登録日 平成23年7月8日(2011.7.8)
発明者
  • 林 正彦
  • 海老澤 丕道
  • 石田 武和
出願人
  • 国立研究開発法人科学技術振興機構
  • 公立大学法人大阪府立大学
発明の名称 SQUID顕微鏡による画像の解析方法、及びSQUID顕微鏡による画像の解析システム UPDATE
発明の概要 【課題】超伝導量子干渉素子(SQUID)顕微鏡で得た画像を、例えばそのピックアップスケールよりも小さいようなスケールで解析し、高解像度の画像を得る。
【解決手段】SQUID顕微鏡による測定領域を複数のセルに分割し、i番目のセルをbiとして規定する。次いで、前記SQUID顕微鏡のピックアップコイルがカバーする測定領域を複数のセルに分割し、j番目のセルをdjとして規定し、



なる式に基づいて、



なる式を得、前記(2)式におけるHの逆行列を導出し、ベクトルdjからベクトルbiを復元する。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要


超伝導量子干渉素子(SQUID)顕微鏡は、磁場分布を高精度で測定し画像化する技術として研究されており、既に実用化もされている。この顕微鏡を用いて画像を得るに際しては、ピックアップコイルと呼ばれる微小なコイルを2次元平面内で走査することによって、前記コイルを貫く磁束を計測し、2次元画像としてイメージ化するものである。



このようにして得た画像を数値処理する技法としては、観測された磁場分布からその磁場を生じているところの電流分布を求めるというものが挙げられる。この際、磁場分布の短波長の部分の寄与が増幅されることによるノイズの増幅を抑えるために、例えばローパスフィルタを使用することが提案されている。また、予め観測像の形状を考慮したフーリエ空間における選択的フィルタリングの方法も導入されている。



しかしながら、これらの技術は、上記ピックアップコイルよりもスケールの大きな磁場及び電流分布にのみ適用可能な技術であり、高解像度の画像を得ることはできない。

産業上の利用分野


本発明は、SQUID顕微鏡による画像の解析方法、及びSQUID顕微鏡による画像の解析システム関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
超伝導量子干渉素子(SQUID)顕微鏡による画像の解析方法であって、
前記SQUID顕微鏡による測定領域を複数のセルに分割し、i番目のセルをbiとして規定するステップと、
前記SQUID顕微鏡のピックアップコイルがカバーする測定領域を複数のセルに分割し、j番目のセルをdjとして規定するステップと、



なる式(ここで、



はコイルの形状因子である)に基づいて、



なる式(ここで、



はdjのベクトル表示であり、



はbiのベクトル表示であり、Hは観測によるデータの平均化を表す行列であり、



及び



の次元は互いに同じであるとする)を得るステップと、
前記(2)式におけるHの逆行列を導出し、



から



を復元するステップと、
を具えることを特徴とする、SQUID顕微鏡による画像の解析方法。

【請求項2】
超伝導量子干渉素子(SQUID)顕微鏡による画像の解析方法であって、
前記SQUID顕微鏡による測定領域を複数のセルに分割し、i番目のセルをbiとして規定するステップと、
前記SQUID顕微鏡のピックアップコイルがカバーする測定領域を複数のセルに分割し、j番目のセルをdjとして規定するステップと、



なる式(ここで、



はコイルの形状因子である)に基づいて、



なる式(ここで、



は2次元の波数ベクトルであり、




はコイルピックアップの形状因子を表す行列である)を得るステップと、
前記(3)式を変形して



を得、



を導出するステップと、
を具えることを特徴とする、SQUID顕微鏡による画像の解析方法。

【請求項3】
前記ピックアップコイルは正方形であって、前記







なる式で表されることを特徴とする、請求項2に記載のSQUID顕微鏡による画像の解析方法。

【請求項4】
前記ピックアップコイルは円形であって、前記







なる式で表されることを特徴とする、請求項2に記載のSQUID顕微鏡による画像の解析方法。

【請求項5】
超伝導量子干渉素子(SQUID)顕微鏡による画像の解析方法であって、
前記SQUID顕微鏡による測定領域を複数のセルに分割し、i番目のセルをbiとして規定するステップと、
前記SQUID顕微鏡のピックアップコイルがカバーする測定領域を複数のセルに分割し、j番目のセルをdjとして規定するステップと、



なる式(ここで、



はコイルの形状因子である)に基づいて、



なる式(ここで、




はdjのベクトル表示であり、



はbiのベクトル表示であり、Hは観測によるデータの平均化を表す行列であり、



及び



の次元は互いに同じであるとする)を得るステップと、
前記(7)式におけるFが最小となるような



を導出するステップと、
を具えることを特徴とする、SQUID顕微鏡による画像の解析方法。

【請求項6】
超伝導量子干渉素子(SQUID)顕微鏡による画像の解析方法であって、
前記SQUID顕微鏡による測定領域を複数のセルに分割し、i番目のセルをbiとして規定するステップと、
前記SQUID顕微鏡のピックアップコイルがカバーする測定領域を複数のセルに分割し、j番目のセルをdjとして規定するステップと、



なる式(ここで、



はコイルの形状因子である)に基づいて、



なる式(ここで、



はdjのベクトル表示であり、



はbiのベクトル表示であり、Hは観測によるデータの平均化を表す行列であり、



及び



の次元は互いに同じであるとする)を得るステップと、



なる式を前記(7)式に加え、



なる式を得るステップと、
前記(9)式が最小となるような



を導出するステップと、
を具えることを特徴とする、SQUID顕微鏡による画像の解析方法。

【請求項7】
前記(8)式におけるγは、ノイズレベルの大きさに応じて変化させることを特徴とする、請求項6に記載SQUID顕微鏡による画像の解析方法。

【請求項8】
前記γは、前記ノイズレベルの増大に伴って増大させることを特徴とする、請求項7に記載のSQUID顕微鏡による画像の解析方法。

【請求項9】
前記(8)式は、定数Mとし、


なる式に書き直し(ここで、





の転置ベクトル)、


なる式から


を導出することを特徴とする、請求項6~8のいずれか一に記載のSQUID顕微鏡による画像の解析方法。

【請求項10】
前記γは得られる画像が最も鮮明となるように調整することを特徴とする、請求項9に記載のSQUID顕微鏡による画像の解析方法。

【請求項11】
前記画像の解像度が、前記ピックアップコイルのスケールより小さいことを特徴とする、請求項1~10のいずれか一に記載のSQUID顕微鏡による画像の解析方法。

【請求項12】
超伝導量子干渉素子(SQUID)顕微鏡と、
前記SQUID顕微鏡によって得た画像を解析するための画像解析手段とを具え、
前記画像解析手段においては、前記SQUID顕微鏡による測定領域を複数のセルに分割し、i番目のセルをbiとして規定し、前記SQUID顕微鏡のピックアップコイルがカバーする測定領域を複数のセルに分割し、j番目のセルをdjとして規定し、



なる式(ここで、



はコイルの形状因子である)に基づいて、



なる式(ここで、



はdjのベクトル表示であり、



はbiのベクトル表示であり、Hは観測によるデータの平均化を表す行列であり、




及び



の次元は互いに同じであるとする)を得、前記(2)式におけるHの逆行列を導出し、



から



を復元することを特徴とする、SQUID顕微鏡による画像の解析システム。

【請求項13】
超伝導量子干渉素子(SQUID)顕微鏡と、
前記SQUID顕微鏡によって得た画像を解析するための画像解析手段とを具え、
前記画像解析手段においては、前記SQUID顕微鏡による測定領域を複数のセルに分割し、i番目のセルをbiとして規定し、前記SQUID顕微鏡のピックアップコイルがカバーする測定領域を複数のセルに分割し、j番目のセルをdjとして規定し、



なる式(ここで、



はコイルの形状因子である)に基づいて、



なる式(ここで、



は2次元の波数ベクトルであり、



はコイルピックアップの形状因子を表す行列である)を得、前記(3)式を変形して(4)式を得、



を導出することを特徴とする、SQUID顕微鏡による画像の解析システム。

【請求項14】
前記ピックアップコイルは正方形であって、前記







なる式で表されることを特徴とする、請求項13に記載のSQUID顕微鏡による画像の解析システム。

【請求項15】
前記ピックアップコイルは円形であって、前記







なる式で表されることを特徴とする、請求項13に記載のSQUID顕微鏡による画像の解析システム。

【請求項16】
超伝導量子干渉素子(SQUID)顕微鏡と、
前記SQUID顕微鏡によって得た画像を解析するための画像解析手段とを具え、
前記画像解析手段においては、前記SQUID顕微鏡による測定領域を複数のセルに分割し、i番目のセルをbiとして規定し、前記SQUID顕微鏡のピックアップコイルがカバーする測定領域を複数のセルに分割し、j番目のセルをdjとして規定し、



なる式(ここで、



はコイルの形状因子である)に基づいて、



なる式(ここで、



はdjのベクトル表示であり、



はbiのベクトル表示であり、Hは観測によるデータの平均化を表す行列であり、



及び



の次元は互いに同じであるとする)を得、前記(7)式におけるFが最小となるような



を導出することを特徴とする、SQUID顕微鏡による画像の解析システム。

【請求項17】
超伝導量子干渉素子(SQUID)顕微鏡と、
前記SQUID顕微鏡によって得た画像を解析するための画像解析手段とを具え、
前記画像解析手段においては、前記SQUID顕微鏡による測定領域を複数のセルに分割し、i番目のセルをbiとして規定し、前記SQUID顕微鏡のピックアップコイルがカバーする測定領域を複数のセルに分割し、j番目のセルをdjとして規定し、



なる式(ここで、Aはコイルの形状因子である)に基づいて、



なる式(ここで、



はdjのベクトル表示であり、



はbiのベクトル表示であり、Hは観測によるデータの平均化を表す行列であり、



及び



の次元は互いに同じであるとする)を得、



なる式を前記(7)式に加えて、



なる式を得、前記(9)式が最小となるような



を導出することを特徴とする、SQUID顕微鏡による画像の解析システム。

【請求項18】
前記(8)式におけるγは、ノイズレベルの大きさに応じて変化させることを特徴とする、請求項17に記載SQUID顕微鏡による画像の解析システム。

【請求項19】
前記γは、前記ノイズレベルの増大に伴って増大させることを特徴とする、請求項18に記載のSQUID顕微鏡による画像の解析システム。

【請求項20】
前記(8)式は、定数Mとし、


なる式に書き直し(ここで、





の転置ベクトル)、


なる式から


を導出することを特徴とする、請求項17~19のいずれか一に記載のSQUID顕微鏡による画像の解析システム。

【請求項21】
前記γは得られる画像が最も鮮明となるように調整することを特徴とする、請求項20に記載のSQUID顕微鏡による画像の解析システム。

【請求項22】
前記画像の解像度が、前記ピックアップコイルのスケールより小さいことを特徴とする、請求項12~21のいずれか一に記載のSQUID顕微鏡による画像の解析システム。

国際特許分類(IPC)
Fターム
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JP2005307141thum.jpg
出願権利状態 登録
参考情報 (研究プロジェクト等) CREST 高度情報処理・通信の実現に向けたナノ構造体材料の制御と利用 領域
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