新技術・ノイズ拡散抑制法を用いた"SQUID代替"磁気光学・磁界センサの開発

采用新技术和噪声扩散抑制方法开发“SQUID替代品”磁光/磁场传感器

• 批准号: 20656068
• 负责人: 上田 智章
• 金额: $ 2.24万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-20656068/
• 关键词: 磁界センサ; SQUID代替; ガーネット膜; ファラデー回転; ノイズ帯域拡散

本研究の目的は、雑音を広い帯域に周波数拡散することによって低減させる「ノイズ拡散抑制法」と「磁気光学ファラデー効果」を用いた超高感度磁界センサを開発し、SQUIDを代替できる超高感度な磁界計測および心磁計測に活用できることを検証することにある。本年度は、昨年作製したBi置換ガーネット膜と波長850nmのLEDを用いた磁界検出装置を用いて、光源強度を擬似ランダムM系列符号で変調し、フォトダイオードで得られた出力信号をM系列符号との相関を取って復調することによってノイズの抑制効果を検証する実験を行った。その結果、理論的に予測されるとおり、ノイズは拡散符号の帯域幅と信号帯域幅の比の平方根に比例して減衰することが分かった。しかし、ガーネット膜を振幅10G程度、周波数5kHz程度の交流磁界で常にシェイキングしないと、出力が不安定になることが分かった。これは、ガーネット膜の磁壁のピン止め効果の影響であると考えられる。これを解決するには、ガーネット膜の特性を向上させる必要があり、本研究期間内に達成することは無理であることが分かった。そこで、当初の研究計画には含まれていなかったが、MRセンサを用いて、駆動電流をM系列符号で変調してノイズ拡散抑制効果を測定した。その結果、ガーネット膜を用いた場合と同じ抑制効果が得られ、しかもガーネット膜で観測された不安定性のような問題も生じないことが分かった。磁界測定感度として、周波数帯域f_m=100Hzで分解能ΔB=5pT(500fT/Hz^<1/2>)が得られることが明らかとなった。これより、高温超伝導SQUIDを代替し得る値であり、寒剤なしの心磁計測装置を開発できる可能性が示された。

The purpose of this study is to reduce the frequency dispersion in the frequency domain, and to use the SQUID instead of the ultra-high sensitivity magnetic field measurement and the magneto-magnetic field measurement. This year, the system was implemented in the past year. The LED with the wavelength of 850nm was used in the magnetic field detection device. The intensity of the light source was simulated. The M series symbol was adjusted. The output signal was obtained. The correlation of the M series symbol was obtained. The suppression effect was verified. The result of theoretical prediction is that the amplitude of the dispersion sign is proportional to the square root of the amplitude of the signal. AC magnetic field with amplitude of 10G and frequency of 5kHz, and unstable output The influence of the magnetic wall of the film on the magnetic field is discussed. This study was conducted on the basis of the results of the study. The original research plan includes the measurement of dispersion suppression effects, MR and M series symbols. The result is that when the film is used, the same suppression effect is obtained, and the film is tested. Magnetic field measurement sensitivity, frequency band f_m=100Hz, resolution energy ΔB=5pT(500fT/Hz^<1/2>). The possibility of developing a magneto-cardiac measuring device for high temperature superconducting SQUID is shown.

项目成果

ガーネット膜の磁気光学ファラデー効果を用いた高感度磁界センサの開発

利用石榴石薄膜磁光法拉第效应研制高灵敏磁场传感器

• 发表时间: 2009
• 期刊: 「電気学会研究会資料」マグネティックス研究会
• 作者: 小林宏一郎;阿部正紀;上田智章;半田宏;中川貴
• 通讯作者: 中川貴