5100 シリーズ用 プローブ - 東陽テクニカ

極 低 温 下 においても、 常 温 下 においても、 測 定 中 の 温 度 が 一 定 であるならば、その 性 能 は 変 わりません。
実 験 的 性 能
マサチューセッツ 工 科 大 学 L.G.Rubin と D.R.Nelson は、 論 文
“ 磁 界 及 び 極 低 温 のために 商 用 化 された 2 種 類 のホール 効 果 型
センサの 特 性 ”の 中 で、F.W.Bell 社 の 極 低 温 用 磁 場 センサを 検
証 しました。
実 験 装 置 は 下 図 の 通 りです。
直 線 性 の 誤 差
4.2K において、 磁 場 の 強 さに 対 するホール 電 圧 の 直 線 性 を 検 査
すると、 上 図 に 例 示 されているように、 誤 差 が 生 じます。これ
らの 誤 差 は 2 種 に 分 類 されます。
(1) 量 子 振 動
ホ
ー
ル
素
子
(2) 高 磁 場 における 直 線 性 の 変 化
ホール 電 圧 は、それぞれ 300K、77K と 4.2K で 18 テスラ(180K
ガウス)まで 磁 場 の 関 数 として 測 定 され、 測 定 データをコン
ピュータによって 解 析 した 結 果 、 次 のような 結 論 を 得 ている。
1. 直 線 性 は 8 テスラ(80K ガウス)まで± 0.5% 以 内 で、18
テスラ(180K ガウス)まで± 1.4% 以 内 でした。
2. 上 記 1.の 結 論 は、いかなる 温 度 (300K、77K、4.2K)にお
いても 適 用 されます。ホール 素 子 の 出 力 は、 周 囲 の 温 度 が 一 定
であれば、 変 化 しません。
3. 試 験 回 数 を 25 回 に 限 れば、 常 に 14 テスラ(140K ガウス)
まで、± 0.2%の 測 定 精 度 を 維 持 できます。
上 図 に 見 られるように、 誤 差 曲 線 は、 高 磁 場 で、ゼロ 線 を 中 心
に 振 動 しています。 曲 線 は、 振 動 が 非 対 称 で 不 規 則 なために、
素 子 (プローブ)ごとに 違 っていました。8T、14T と 18T 以
下 の 磁 場 における 最 大 振 動 が、ホール 電 圧 出 力 の 百 分 率 で 算 出
されました。 最 大 振 動 は 誤 差 曲 線 を 使 えば 簡 単 に 計 算 できます。
その 磁 界 での 1% 線 の 高 さと 振 動 の 高 さを 比 較 すればよいから
です。この 分 析 は、 量 子 振 動 が 明 らかになる 5T 以 上 の 磁 場 で
行 なわれました。
表 Ⅱは、ホール 素 子 (プローブ)7 個 を 分 析 し、 最 小 振 動 、 最
大 振 動 と 平 均 値 を 要 約 したものです。
(2)の 高 磁 場 における 直 線 性 の 変 化 は、ETV 社 のプローブにの
み 観 察 される 現 象 です。F.W.Bell 社 のプローブでは、この 非 直
線 性 は 見 られません。
表 Ⅱ . 4.2K における 量 子 振 動
Maximum percent quantum oscillation
correction to linear fit, a for B less than :
Probe 8T 14T 18T
FWB least
(No. 883) 0.3 0.5 0.9
FWB greatest
(No. 43) 0.5 0.8 1.4
FWB average
(seven probes) 0.34 0.6 1.2b
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