专利名称：量子干涉型磁通计的制造方法
技术领域：
本发明涉及量子干涉型磁通计，特别涉及使用高温超导薄膜的量子干涉型磁通计的制造方法。
背景技术：
量子干涉型(以下称作SQUID)磁通计是高灵敏度的磁性传感器，可以检测地磁的5000万分之1以下的磁场。利用超导的量子化现象，具有现有磁性传感器3位数以上的高灵敏度。特别是随着使用高温超导薄膜的SQUID磁通计的开发，能在液体氮温度(77.3K)下工作，其应用领域正在扩大。
SQUID磁通计是一种对超导薄膜进行微细加工，并如图1所示将处于弱超导状态下的接合部并列连接的器件。当偏流流过SQUID磁通计时，如图2所示，达到临界电流值(Ic)之前处于超导状态，所以在SQUID磁通计两端产生的电压为0。但是，当超过临界电流值时，SQUID磁通计变化至常导状态，并产生电压。
另一方面，对SQUID磁通计加磁场，磁通进入并列连接的接合部分的回路时，临界电流值减少。
在此，如图3所示，将偏流固定在临界电流值附近并从外部加磁场时，在SQUID磁通计两端产生的电压发生变化。通过检测该电压变化，能够测定磁场的强度。
在如上所述的现有使用高温超导薄膜的SQUID磁通计中，存在拾起线圈的制作非常困难的问题。也就是说，高温超导材料的成型、加工是困难的，所以不能精加工成同轴型拾起线圈的形状，因此，通常作为平板型拾起线圈与作为薄膜器件的SQUID元件一体化制作。
也就是说，此前并未制作使用高温超导材料的同轴型拾起线圈。
如上所述，现有的使用高温超导材料的SQUID磁通计的拾起线圈是平板型，所以进行磁测定时，对垂直于SQUID元件的磁梯度没有感受性。
发明内容
本发明是鉴于上述问题提出来的，其目的在于提供一种量子干涉型磁通计的制造方法，该量子干涉型磁通计具备对垂直于SQUID元件的磁梯度有感受性的同轴型拾起线圈。
为了解决上述问题，本发明提供的量子干涉型磁通计的制造方法，具有以下工序在第1圆筒形陶瓷基材的外表面形成导电性图形的工序；使高温超导微粒和/或高温超导体前驱物质微粒移动电沉积在上述导电性图形上的工序；及对上述第1圆筒形陶瓷基材进行热处理，使上述微粒烧结，形成输入线圈、及与该输入线圈一体型的拾起线圈的工序。
本发明提供的量子干涉型磁通计的制造方法，具有以下工序在上述第1圆筒形陶瓷基材的上部内表面形成导电性层，使高温超导微粒和/或高温超导体前驱物质微粒移动电沉积在上述导电性层上，对上述第1圆筒形陶瓷基材进行热处理，使上述微粒烧结，由此在上述第1圆筒形陶瓷基材的上部内表面形成第1磁屏蔽层的工序。
另外，本发明提供的量子干涉型磁通计的制造方法，还具有以下工序布置成将上述拾起线圈的前端部插入在外表面具有第2高温超导屏蔽层的磁屏蔽管的下端部内的工序；及将高温超导量子干涉型元件从上述磁屏蔽管的上端部插入，而使上述高温超导量子干涉型元件与上述输入线圈磁耦合的工序。
这种情况下，上述磁屏蔽管是通过在具有比上述拾起线圈外径大的内径的第2圆筒形陶瓷基材的外表面形成导电性膜，使高温超导微粒和/或高温超导体前驱物质微粒移动电沉积在上述导电性膜上，对上述第2圆筒形陶瓷基材进行热处理而使上述微粒烧结，形成第2高温超导屏蔽层而得到的。
在以上本发明的方法中，导电性图形、导电性层和导电性膜是通过在陶瓷基材的表面形成导电性膏层，并对该导电性膏层进行热处理而形成的。或者，是通过导电性物质的电镀或导电性物质的蒸镀而形成的。
另外，上述导电性图形、导电性层和导电性膜包含银作为主成分。
根据以上的本发明的量子干涉型磁通计的制造方法，由于在圆筒形陶瓷基材的外面形成与输入线圈一体型的同轴型拾起线圈，所以能够赋予高温超导量子干涉型元件对垂直方向磁梯度具有高的感受性。
另外，拾起线圈的按比例增加(scale up)是容易的，所以灵敏度的提高是容易进行的。
图1是用于说明SQUID磁通计的动作原理的图。
图2是用于说明SQUID磁通计的动作原理的图。
图3是用于说明SQUID磁通计的动作原理的图。
图4是将用本发明的一实施例涉及的方法制作的量子干涉型磁通计的拾起线圈部取出来表示的透视图。
图5是示出具备图1所示拾起线圈部的量子干涉型磁通计的透视图。
图6是示出被移动电沉积(migration electrodeposition)的高温超导微粒的热处理的热履历的图。
具体实施例方式
以下，说明本发明的实施方式本发明的特征在于，通过移动电沉积，在圆筒形陶瓷基材上淀积高温超导微粒和/或高温超导体前驱物质微粒，由此形成输入线圈和与该输入线圈一体型的同轴型拾起线圈。
作为本发明所使用的圆筒形陶瓷基材，从具有到100℃左右的耐热性、相对超导体是稳定的、比较接近超导体的热膨胀系数等条件考虑，可以使用氧化铝(Al2O3)、氧化镁(MgO)、钇稳定氧化锆(YSZ)。从易于获得这点考虑，在这些它们中优选使用氧化铝。
本发明所使用的高温超导微粒和/或高温超导体前驱物质微粒没有特别的限定，例如可以使用YBa2Cu3O7粒子、YBa2Cu4O8粒子等。
在本发明中，高温超导微粒和/或高温超导体前驱物质微粒通过移动电沉积来淀积，所以其底部必须是导电性的。为此，需要在圆筒形陶瓷基材表面被覆导电性材料。导电性材料是与超导体不反应的金属，优选银。
在圆筒形陶瓷基材表面被覆导电性材料的方法，可以例举涂敷导电性膏(paste)并进行热处理的方法、电镀或蒸镀导电性材料来被覆的方法。
银膏可以例举904T、FSP-306T、MH-106D(商品名田中贵金属公司制)。
移动电沉积是通过将圆筒形陶瓷基材布置在使高温超导微粒和/或高温超导体前驱物质微粒分散的溶剂中，与所被覆的导电性材料相对置来布置阳极，阴极使用导电性材料，在电极间加电压而进行的。溶剂可以使用甲苯、丙酮等。溶剂中的微粒的浓度通常为30mg～40mg/cm3，碘的浓度为0.4mg/cm3。
移动电沉积的条件可以使用通常的条件。例如，电压40～500V、时间10～60秒。另外，移动电沉积优选在相对移动方向平行施加磁场的状态下进行。
被移动电沉积的高温超导微粒和/或高温超导体前驱物质微粒，接着被热处理、被烧结。通过该热处理，高温超导体前驱物质微粒变成高温超导微粒。热处理温度为950～930℃，热处理环境优选为氧。
以上，对有关形成输入线圈和与该输入线圈一体型的同轴型拾起线圈的工序进行说明，在本发明中，能以与上述相同的工艺进行在圆筒形陶瓷基材的内面形成由高温超导膜构成的磁屏蔽的工序、以及在内径大于拾起线圈的其他圆筒形陶瓷基材的外面形成高温超导薄膜来得到磁屏蔽管的工序。
以下，参照附图对本发明的一实施例涉及的量子干涉型磁通计的制造方法进行说明。
图4是将用本发明的一实施例涉及的方法制作的量子干涉型磁通计的拾起线圈部取出来概要表示的透视图。图5是概要地示出具备图4所示拾起线圈部的量子干涉型磁通计的图。
首先，准备由纯度97％以上的氧化铝形成、内径18mm、外形21mm的第1圆筒形陶瓷基材1。在该圆筒形陶瓷基材1的上部内表面和外表面，用丝网印刷分别形成膜厚0.05mm的内表面银膏膜和外表面银膏图形。银膏使用FSP-306T(田中贵金属公司制)。
接着，在大气中、600℃的条件下，对该第1圆筒形陶瓷基材1进行1小时的热处理。通过该热处理，银膏的挥发成分蒸发，银成分固定附着在第1圆筒形陶瓷基材1的内表面和外表面上。其结果，形成膜厚0.05mm的内表面银膜和外表面银图形。
接着，在内表面银膜和外表面银图形上，使高温超导微粒移动电沉积。在本实施例的情况，高温超导微粒使用粒径3μm以下的YBa2Cu3O7粒子。移动电沉积如下进行。
也就是说，将圆筒形陶瓷基材1布置在含有500ml丙酮、200ml碘和15gYBa2Cu3O7的电沉积浴中。作为阳极，在圆筒形陶瓷基材1的外侧布置螺旋状白金线(直径0.5mm)，在内侧布置直线状的白金线(直径0.5mm)。作为阴极，使用在圆筒形陶瓷基材1的内表面和外表面所形成的内表面银膜和外表面银图形。
通过在阴极和阳极之间加500V电压20秒，在圆筒形陶瓷基材1的内表面和外表面所形成的内表面银膜和外表面银图形上，使高温超导微粒移动电沉积。
然后，按照图3所示的热履历对第1圆筒形陶瓷基材1进行热处理，来烧结第1高温超导微粒。热处理的环境是氧。
热履历如图6所示，首先升温至300℃后维持1小时，接着以500℃/h的升温速度升温至800℃，接着以100℃/h的升温速度升温至930℃，在此维持1个小时。降温首先以60℃/h的降温速度降温至500℃，在此维持5个小时，接着以60℃/h的降温速度降温冷却至常温。
其结果，在第1圆筒形陶瓷基材1的外表面形成拾起线圈2和输入线圈3，在内表面形成第1磁屏蔽4。如上所述，得到由输入线圈3和一体型的拾起线圈2构成的同轴型拾起线圈部5。
接着，如图5所示，在内径大于拾起线圈部5的外径的第2圆筒形陶瓷基材6的外表面全面涂敷银膏。银膏使用与上述相同的。
接着，在大气中、600℃的条件下，对该第2圆筒形陶瓷基材6进行1小时的热处理。通过该热处理，银膏的挥发成分蒸发，银成分固定附着在外表面全面，形成银层。
然后，使高温超导微粒在银层上移动电沉积。高温超导微粒和移动电沉积的条件与上述相同。
再有，用与上述相同的热履历对第2圆筒形陶瓷基材6进行热处理，来烧结高温超导微粒，由此可以得到在外表面形成了第2磁屏蔽层的磁屏蔽管7。
然后，布置成将上述拾起线圈部5的前端部插入磁屏蔽管7的下端部内，而且从磁屏蔽管7的上端部插入高温超导量子干涉型元件8，而使拾起线圈5的输入线圈3和高温超导量子干涉型元件8磁耦合，来制成量子干涉型磁通计。
另外，拾起线圈部5的内面的第1磁屏蔽层3具有排除垂直方向磁噪声的效果。
如以上所述，可以用简单的工序，高精度、低成本地制造量子干涉型磁通计。
在以上说明的实施例中，通过在圆筒形陶瓷基材上涂敷银膏来形成导电性图形或导电性层，但本发明并不限于此，也可以通过电镀和蒸镀来被覆导电性物质。
另外，在以上的实施例中，示出了使高温超导微粒移动电沉积的例子，但本发明并不限于此，也可以通过热处理使成为高温超导微粒的高温超导前驱物质微粒移动电沉积。或者，也可以使高温超导微粒和高温超导前驱物质微粒的混合物移动电沉积。
如以上详细说明，根据本发明的量子干涉型磁通计的制造方法，由于在圆筒形陶瓷基材的外面形成与输入线圈一体型的圆筒形拾起线圈，所以可以赋予高温超导量子干涉型元件，对垂直方向磁梯度具有高的感受性。另外，拾起线圈的按比例增加是容易的，所以灵敏度的提高是容易进行的。
产业上利用的可能性通过根据本发明的方法制造的量子干涉型磁通计可以提高利用磁的非破坏检查和活体测定的精度，所以本发明对于极微磁测定的技术的进步和用途扩大有非常高的贡献。
权利要求
1.一种量子干涉型磁通计的制造方法，其特征在于，具有以下工序在第1圆筒形陶瓷基材的外表面形成导电性图形的工序；使高温超导微粒和/或高温超导体前驱物质微粒，移动电沉积在上述导电性图形上的工序；及对上述第1圆筒形陶瓷基材进行热处理，使上述微粒烧结，形成输入线圈、及与该输入线圈一体型的拾起线圈的工序。
2.如权利要求1记载的方法，其特征在于，上述导电性图形是通过在陶瓷基材的表面形成导电性膏层，并对该导电性膏层进行热处理而形成的。
3.如权利要求1记载的方法，其特征在于，上述导电性图形是通过导电性物质的电镀或导电性物质的蒸镀而形成的。
4.如权利要求1记载的方法，其特征在于，上述导电性图形包含银作为主成分。
5.如权利要求1记载的方法，其特征在于，还具有如下工序，即，在上述第1圆筒形陶瓷基材的上部内表面形成导电性层，使高温超导微粒和/或高温超导体前驱物质微粒，移动电沉积在上述导电性层上，对上述第1圆筒形陶瓷基材进行热处理，使上述微粒烧结，由此在上述第1圆筒形陶瓷基材的上部内表面形成第1磁屏蔽层的工序。
6.如权利要求5记载的方法，其特征在于，上述导电性层是通过在陶瓷基材的表面上形成导电性膏层，并对该导电性膏层进行热处理而形成的。
7.如权利要求5记载的方法，其特征在于，上述导电性图形是通过导电性物质的电镀或导电性物质的蒸镀而形成的。
8.如权利要求5记载的方法，其特征在于，上述导电性图形包含银作为主成分。
9.如权利要求1记载的方法，其特征在于，还具有以下工序布置成将上述拾起线圈的前端部插入在外表面具有第2高温超导屏蔽层的磁屏蔽管的下端部内的工序；及将高温超导量子干涉型元件从上述磁屏蔽管的上端部插入，而使上述高温超导量子干涉型元件与上述输入线圈磁耦合的工序；上述磁屏蔽管是通过在具有比上述拾起线圈外径大的内径的第2圆筒形陶瓷基材的外表面形成导电性膜，使高温超导微粒和/或高温超导体前驱物质微粒移动电沉积在上述导电性膜上，对上述第2圆筒形陶瓷基材进行热处理而使上述微粒烧结，形成第2高温超导屏蔽层而得到的。
10.如权利要求9记载的方法，其特征在于，上述导电性膜是通过在陶瓷基材的表面形成导电性膏层，并对该导电性膏层进行热处理而形成的。
11.如权利要求6记载的方法，其特征在于，上述导电性膜是通过导电性物质的电镀或导电性物质的蒸镀而形成的。
12.如权利要求6记载的方法，其特征在于，上述导电性膜包含银作为主成分。
13.如权利要求9记载的方法，其特征在于，还具有如下工序，即，在上述第1圆筒形陶瓷基材的上部内表面形成导电性层，使高温超导微粒和/或高温超导体前驱物质微粒，移动电沉积在上述导电性层上，对上述第1圆筒形陶瓷基材进行热处理，使上述微粒烧结，由此在上述第1圆筒形陶瓷基材的上部内表面形成第1磁屏蔽层的工序。
14.如权利要求13记载的方法，其特征在于，上述导电性层是通过在陶瓷基材的表面上形成导电性膏层，并对该导电性膏层进行热处理而形成的。
15.如权利要求13记载的方法，其特征在于，上述导电性层是通过导电性物质的电镀或导电性物质的蒸镀而形成的。
16.如权利要求13记载的方法，其特征在于，上述导电性图形包含银作为主成分。
全文摘要
一种量子干涉型磁通计的制造方法，其特征在于，具有以下工序通过在第1圆筒形陶瓷基材的外表面使高温超导微粒移动电沉积和烧结，形成与该输入线圈一体型的拾起线圈的工序；在第2圆筒形陶瓷基材的外表面全面使高温超导微粒移动电沉积和烧结，形成高温超导磁屏蔽管的工序；以及布置成拾起线圈部的前端部插入磁屏蔽管的下端部内，而且将高温超导量子干涉型元件从磁屏蔽管上端部插入，而使高温超导量子干涉型元件与上述输入线圈磁耦合的工序。
文档编号H01L39/24GK1507664SQ0280945
公开日2004年6月23日 申请日期2002年2月15日 优先权日2001年5月7日
发明者河内正治, 吉泽正人, 佐藤薰由, 人, 由 申请人:科学技术振兴事业团