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DEVICE AND METHOD FOR ACQUIRING A FIELD BY MEASUREMENT

Foreign code F090002072
File No. F090002072
Posted date May 15, 2009
Country WIPO
International application number 2008JP056137
International publication number WO 2008/123432
Date of international filing Mar 28, 2008
Date of international publication Oct 16, 2008
Priority data
  • P2007-091856 (Mar 30, 2007) JP
Title DEVICE AND METHOD FOR ACQUIRING A FIELD BY MEASUREMENT
Abstract A magnetic force distribution on a measurement plane (91) is acquired as a magnetic force image above a sample (9) having a magnetic domain by using an MFM. Measurement is executed on a measurement plane (92) apart from the measurement plane (91) by a small distance d so as to acquire an auxiliary magnetic force image. The difference between them is divided by the small distance d so as to obtain a magnetic force gradient image. The magnetic force image and the auxiliary magnetic force image are subjected to the Fourier transform and substituted into a tertiary field acquisition expression derived from a general solution of the Laplace expression. Thus, it is possible to obtain a tertiary field indicating a magnetic force with a high accuracy. By acquiring the tertiary field, it is also possible to obtain the state of the magnetic domain on a surface (93) of a sample (9) with a high accuracy. The tertiary field acquisition method using the tertiary field acquisition expression can be applied to various fields which satisfy the Laplace expression such as a magnetic position, an electric potential, a temperature, and a gravity potential. Moreover, the tertiary field acquisition can be extended to acquisition of a higher n-dimension field.
Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】対象物の存在に起因して少なくとも前記対象物の周囲または内部に形成され、かつ、ラプラス方程式を満たす3次元スカラー場を示す場関数であるφ(x,y,z)(ただし、x,y,zは互いに垂直なX,Y,Z方向にて規定される直交座標系の座標パラメータを示す。)またはφ(x,y,z)をzにて1回以上微分したものを取得する3次元場取得装置であって、
対象物の外部または内部に設定された、z=0を満たす測定面において前記3次元スカラー場に由来する一の種類の測定値の分布を2次元の第1測定値群として取得し、前記測定面において前記3次元スカラー場に由来する他の種類の測定値の分布を2次元の第2測定値群として取得する測定値群取得部と、
前記第1測定値群および前記第2測定値群に基づいて、前記測定面におけるφ(x,y,z)のzによるq回微分であるφz (q)(x,y,0)およびp回微分であるφz (p)(x,y,0)(ただし、p,qは0以上の整数であり、一方が奇数、他方が偶数である。)を求め、φz (q)(x,y,0)およびφz (p)(x,y,0)をそれぞれフーリエ変換してψz (q)(kx,ky)およびψz (p)(kx,ky)(ただし、kx,kyはX方向およびY方向の波数である。)を求め、さらに、ψz (q)(kx,ky)およびψz (p)(kx,ky)からφz (q)(x,y,z)をフーリエ変換したものを導くことにより、φz (q)(x,y,z)を求める演算部と、
を備える。

【請求項2】請求の範囲1に記載の3次元場取得装置であって、
前記演算部が、
【数式21】によりφz (q)(x,y,z)を求める。

【請求項3】請求の範囲1または2に記載の3次元場取得装置であって、
pが(q+1)であり、前記第1測定値群がφz (q)(x,y,0)を示し、
前記測定値群取得部が、
前記3次元スカラー場に由来する前記一の種類の測定値の分布を2次元の測定値群として取得する測定部と、
前記測定面において前記測定部により取得された前記第1測定値群と、前記測定面から微小距離だけZ方向に離れた面において前記測定部により取得された中間測定値群との差分測定値群を求め、前記差分測定値群を前記微小距離で除算した微分測定値群を前記第2測定値群として取得する微分測定値群生成部と、
を備える。

【請求項4】請求の範囲1ないし3のいずれかに記載の3次元場取得装置であって、
前記3次元スカラー場が、磁位、電位、温度または重力ポテンシャルの場である。

【請求項5】請求の範囲4に記載の3次元場取得装置であって、
qが0または1である。

【請求項6】請求の範囲1ないし5のいずれかに記載の3次元場取得装置であって、
前記演算部が、φz (q)(x,y,z)のzに前記対象物の表面の位置または表面に近接する位置を示す値を代入する。

【請求項7】請求の範囲1ないし3のいずれかに記載の3次元場取得装置であって、
前記対象物に周期的に変化する場を作用させる場発生部をさらに備え、
前記測定値群取得部が、前記場の周期に同期して測定値群を取得する。

【請求項8】磁気力顕微鏡であって、
磁位の3次元場または前記磁位の場から導かれる3次元場を取得する請求の範囲1ないし3のいずれかに記載の3次元場取得装置を備え、
前記演算部が、φz (q)(x,y,z)のzに前記対象物の表面の位置または表面に近接する位置を示す値を代入する。

【請求項9】請求の範囲8に記載の磁気力顕微鏡であって、
空間分解能が10nm以下である。

【請求項10】対象物の内部の電気的回路を流れる電流分布を測定する電流分布測定装置であって、
前記回路に電流を流すことにより生じる磁位の3次元場または前記磁位の場から導かれる3次元場を取得する請求の範囲1ないし3のいずれかに記載の3次元場取得装置を備え、
前記演算部が、φz (q)(x,y,z)のzに前記対象物の内部の位置を示す少なくとも1つの値を代入し、代入結果に基づいて前記回路の電流分布を求める。

【請求項11】請求の範囲10に記載の電流分布測定装置であって、
前記演算部が、前記電流分布から前記回路の欠陥を検出する。

【請求項12】生体内部の磁場を測定する生体磁場測定装置であって、
生体内を流れる電流または生体に投与した磁性微粒子の存在に起因して生じる磁位の3次元場または前記磁位の場から導かれる3次元場を取得する請求の範囲1ないし3のいずれかに記載の3次元場取得装置を備える。

【請求項13】構造物の内部を検査する非破壊検査装置であって、
構造物内の残留応力または腐食により生じる磁位の3次元場または前記磁位の場から導かれる3次元場を取得する請求の範囲1ないし3のいずれかに記載の3次元場取得装置を備える。

【請求項14】対象物の存在に起因して少なくとも前記対象物の周囲または内部に形成され、かつ、ラプラス方程式を満たす3次元スカラー場を示す場関数であるφ(x,y,z)(ただし、x,y,zは互いに垂直なX,Y,Z方向にて規定される直交座標系の座標パラメータを示す。)またはφ(x,y,z)をzにて1回以上微分したものを取得する3次元場取得方法であって、
a)対象物の外部または内部に設定された、z=0を満たす測定面において前記3次元スカラー場に由来する一の種類の測定値の分布を2次元の第1測定値群として取得する工程と、
b)前記測定面において前記3次元スカラー場に由来する他の種類の測定値の分布を2次元の第2測定値群として取得する工程と、
c)前記第1測定値群および前記第2測定値群に基づいて、前記測定面におけるφ(x,y,z)のzによるq回微分であるφz (q)(x,y,0)およびp回微分であるφz (p)(x,y,0)(ただし、p,qは0以上の整数であり、一方が奇数、他方が偶数である。)を求める工程と、
d)φz (q)(x,y,0)およびφz (p)(x,y,0)をそれぞれフーリエ変換してψz (q)(kx,ky)およびψz (p)(kx,ky)(ただし、kx,kyはX方向およびY方向の波数である。)を求める工程と、
e)ψz (q)(kx,ky)およびψz (p)(kx,ky)からφz (q)(x,y,z)をフーリエ変換したものを導くことにより、φz (q)(x,y,z)を求める工程と、
を備える。

【請求項15】請求の範囲14に記載の3次元場取得方法であって、
前記e)工程において、
【数式22】によりφz (q)(x,y,z)が求められる。

【請求項16】請求の範囲14または15に記載の3次元場取得方法であって、
pが(q+1)であり、前記第1測定値群がφz (q)(x,y,0)を示し、
前記b)工程が、
前記測定面から微小距離だけZ方向に離れた面における前記一の種類の測定値の分布を2次元の中間測定値群として取得する工程と、
前記第1測定値群と前記中間測定値群との差分測定値群を前記微小距離で除算した微分測定値群を前記第2測定値群として取得する工程と、
を備え、
前記a)工程および前記b)工程の実行により前記c)工程が実質的に行われる。

【請求項17】対象物の存在に起因して少なくとも前記対象物の周囲または内部に形成され、かつ、ラプラス方程式を満たす3次元スカラー場を示す場関数であるφ(x,y,z)(ただし、x,y,zは互いに垂直なX,Y,Z方向にて規定される直交座標系の座標パラメータを示す。)またはφ(x,y,z)をzにて1回以上微分したものをコンピュータに取得させる3次元場取得プログラムであって、前記プログラムの前記コンピュータによる実行は、前記コンピュータに、
a)対象物の外部または内部に設定された、z=0を満たす測定面において前記3次元スカラー場に由来する一の種類の測定値の分布として取得された2次元の第1測定値群と、前記測定面において前記3次元スカラー場に由来する他の種類の測定値の分布として取得された2次元の第2測定値群とに基づいて、前記測定面におけるφ(x,y,z)のzによるq回微分であるφz (q)(x,y,0)およびp回微分であるφz (p)(x,y,0)(ただし、p,qは0以上の整数であり、一方が奇数、他方が偶数である。)を求める工程と、
b)φz (q)(x,y,0)およびφz (p)(x,y,0)をそれぞれフーリエ変換してψz (q)(kx,ky)およびψz (p)(kx,ky)(ただし、kx,kyはX方向およびY方向の波数である。)を求める工程と、
c)ψz (q)(kx,ky)およびψz (p)(kx,ky)からφz (q)(x,y,z)をフーリエ変換したものを導くことにより、φz (q)(x,y,z)を求める工程と、
を実行させる。

【請求項18】請求の範囲17に記載の3次元場取得プログラムであって、
前記e)工程において、
【数式23】によりφz (q)(x,y,z)が求められる。

【請求項19】対象物の存在に起因して少なくとも前記対象物の周囲または内部に形成され、かつ、
【数式24】を満たすn次元スカラー場を示す場関数であるφ(x1,x2,…,xn)(ただし、nは2以上の整数であり、x1,x2,…,xnはn次元を表現するパラメータを示す。)またはφ(x1,x2,…,xn)をxm(ただし、mはn以下の正の整数である。)にて1回以上微分したものを取得するn次元場取得装置であって、
対象物の外部または内部に設定された、xm=0を満たす(n-1)次元の測定空間において前記n次元スカラー場に由来する一の種類の測定値の分布を(n-1)次元の第1測定値群として取得し、前記測定空間において前記n次元スカラー場に由来する他の種類の測定値の分布を(n-1)次元の第2測定値群として取得する測定値群取得部と、
前記第1測定値群および前記第2測定値群に基づいて、前記測定空間におけるφ(x1,x2,…,xn)のxmによるq回微分であるφxm (q)(x1,x2,…,xm-1,0,xm+1,…,xn)およびp回微分であるφxm (p)(x1,x2,…,xm-1,0,xm+1,…,xn)(ただし、p,qは0以上の整数であり、一方が奇数、他方が偶数である。)を求め、φxm (q)(x1,x2,…,xm-1,0,xm+1,…,xn)およびφxm (p)(x1,x2,…,xm-1,0,xm+1,…,xn)をそれぞれフーリエ変換してψxm (q)(kx1,kx2,…,kx(m-1),kx(m+1),…,kxn)およびψxm (p)(kx1,kx2,…,kx(m-1),kx(m+1),…,kxn)(ただし、kx1,kx2,…,kx(m-1),kx(m+1),…,kxnはx1,x2,…,xm-1,xm+1,…,xnに関する波数である。)を求め、さらに、ψxm (q)(kx1,kx2,…,kx(m-1),kx(m+1),…,kxn)およびψxm (p)(kx1,kx2,…,kx(m-1),kx(m+1),…,kxn)からφxm (q)(x1,x2,…,xn)をフーリエ変換したものを導くことにより、φxm (q)(x1,x2,…,xn)を求める演算部と、
を備える。

【請求項20】請求の範囲19に記載のn次元場取得装置であって、
前記演算部が、
【数式25】によりφxm (q)(x1,x2,…,xn)を求める。
  • Applicant
  • ※All designated countries except for US in the data before July 2012
  • Kyoto University
  • Inventor
  • Kimura, Kenjiro
  • Kobayashi, Kei
  • Yamada, Hirofumi
  • Matsushige, Kazumi
  • Horiuchi, Takashi
  • Satoh, Nobuo
  • Nakai, Akifumi
IPC(International Patent Classification)
Specified countries AE AG AL AM AO AT AU AZ BA BB BE BF BG BH BJ BR BW BY BZ CA CF CG CH CI CM CN CO CR CU CY CZ DE DK DM DO DZ EC EE EG ES FI FR GA GB GD GE GH GM GN GQ GR GT GW HN HR HU ID IE IL IN IS IT JP KE KG KM KN KP KR KZ LA LC LK LR LS LT LU LV LY MA MC MD ME MG MK ML MN MR MT MW MX MY MZ NA NE NG NI NL NO NZ OM PG PH PL PT RO RS RU SC SD SE SG SI SK SL SM SN SV SY SZ TD TG TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VC VN ZA ZM ZW
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