微小电流检测装置制造方法及图纸

本发明专利技术解决了以下课题：现有的磁传感器由于存在灵敏度的极限，对于微小电流、例如nA级别的泄漏电流，存在着无法检测的问题。另外，在现有的检测方法中，通过所施加的交流电流在电极之间产生广泛分布的磁场，结果，泄漏电流所引起的磁场变动不能清楚的看到。本发明专利技术提供一种微小电流检测装置，其具备：含有NVC的磁传感器以及向量势装置，即能够检测微小的泄漏电流又能够提高作为磁传感器的灵敏度。

Micro current detection device

【技术实现步骤摘要】
微小电流检测装置
本专利技术涉及一种微小电流检测装置。
技术介绍
近年来，对于含有氮晶格空位中心(NVC：NitrogenVacancyCenter)的结构，其在磁传感器
上的应用得以注目。在通常情况下，基态的电子被绿光激发之后，在返回基态时产生红光。另一方面，例如金刚石结构之中的氮原子和晶格空位中心(NVC：NitrogenVacancyCenter)中的电子，通过2.87GHz程度的高频磁场的照射，从基态之中三个次能级中最低等级(ms＝0)，跃迁至基态中的比其高能量轨道的等级(ms＝±1)。该状态的电子若被绿光激发，因为在无辐射的情况下返回基态之中三个次能级中的最低等级(ms＝0)，则发光量将减少，通过检测该光能够知道通过高频磁场是否发生了磁共振。在一个测定系统之中，在金刚石样品的下方设置环缝式谐振器(SplitRingResonator)或线圈式天线或线丝式天线，从该谐振器向样品照射2.87GHz程度的微波区域的高频磁场，进行高频磁场和激发光的扫描，并通过检测装置检测来自电子的红光的减少量，以此获得处于上述金刚石结构附近的细胞的信息(例如参照非专利文献1)。另外，在电池
之中，特别是对于汽车和民用领域中广泛使用的锂电池等电池，由于电极的剥离或严酷的使用环境，能够预想有电极之间漏电或短路的情况。为了随时监视像这样的情况，例如开发了不需破坏电池、而利用磁传感器检测泄漏电流的装置。专利文献1：日本特开2016-090581号公报非专利文献1：KentoSasaki,et.al.,“Broadband,large-areamicrowaveantennaforoptically-detectedmagneticresonanceofnitrogen-vacancycentersindiamode”REVIEWOFSCIENTIFICINSTRUMENTS87,053904(2016)
技术实现思路
但是，对于利用在上述情况的磁传感器，由于存在灵敏度的极限，对于微小电流、例如nA级别的泄漏电流，存在着无法检测的问题。另外，NVC等的磁传感器的灵敏度，由于1/f噪声的影响，在高频域具有高灵敏度，这已是公众所知的，为了更有效地提高测定灵敏度，在被测定场所进行AC的调制是有效的。另外，如图4所示，在从电源130将交流电流供给到电极150的情况下，通过设置在电极150上方的磁检测元件120，虽然能够检测出电极150之间的泄漏电流，但从图5模拟的结果可以知道下述内容：由于通过该交流电流在电极150之间产生广泛分布的磁场，结果，泄漏电流所引起的磁场变动不能清楚的看到。换句话说，对于nA级别的泄漏电流，现有的检测方法在提高灵敏度方面存在着极限。本专利技术是鉴于上述问题而完成的，其目的是提供一种利用具有氮晶格空位中心的结构而能够提高检测灵敏度的微小电流检测装置。本专利技术所涉及的微小电流检测装置，具备：含有NVC的磁传感器；以及向量势装置。根据本专利技术，能够获得一种既能够检测微小的泄漏电流又能够提高作为磁传感器的灵敏度的微小电流检测装置。附图说明图1是表示本专利技术实施方式1所涉及的微小电流检测装置的图。图2是表示本专利技术实施方式1所涉及的、含有NVC的磁传感器的示意图。图3是表示本专利技术实施方式1所涉及的微小电流检测装置的图1中沿A-A’剖面的图。图4是表示现有的泄漏电流检测装置的图。图5是基于现有检测方法的电极之间的磁场的模拟图。符号说明10：微小电流检测装置；20：含有NVC的磁传感器；21：包含含有NVC的基板的传感部；22：入射装置；23：出射检测装置；40：电池；50、150：电极；60、160：微小电流通路；70：向量势装置；71：管状体；72：线圈体；120：磁检测元件；130：电源。具体实施方式以下，根据附图来说明本专利技术的具体实施方式。实施方式1图1是表示本专利技术的实施方式1所涉及的微小电流检测装置10的图。微小电流检测装置10具备：含有NVC的磁传感器20；以及向量势装置70。在作为检查对象的电池40的电极50的上方，该微小电流检测装置10的含有NVC的磁传感器20，以与电极50相平行并与电池40不接触的方式而设置。另外，图2是表示本专利技术的实施方式1所涉及的、含有NVC的磁传感器的示意图。如图2所示，含有NVC的磁传感器20具备：包含含有NVC的基板的传感部21、入射装置22、出射检测装置23以及磁场产生装置24。对于该含有NVC的磁传感器20的动作原理进行说明。在传感部21的金刚石基板中的NVC结构之中，被俘获的电子形成磁量子数ms＝-1、0、+1的自旋三重态。本来，该电子被从入射装置22发射的绿色激光，从ms＝0的基态激发而跃迁至高能级，但在之后一边发出红色的萤光一边返回ms＝0的基态。但是，通过从磁场产生装置24产生的交流磁场B，在像这样的电子跃迁至ms＝+1或者-1的基态并从该处被激光激发的情况下，也有一部分的电子不发光而返回基态的现象。也就是，在检测出射光之时，利用出射检测装置23，能够检测红光亮度的下降点。利用该现象能够测定磁场强度。也就是，由于受来自后面叙述的泄漏电流的磁场的影响，出射光的亮度更进一步的变化，通过出射检测装置23检测该变化，可以知道磁场强度的变化。另外，为了提高含有NVC的磁传感器20的灵敏度，若被测定对象的磁场具有交流成分，则灵敏度被提高。通过向被测定对象施加交流电压变化，泄漏电流根据交流电压发生变化，以此产生的磁场也具有交流成分，能够更高精度的检测。但是，在电极50之间单纯地施加AC电流，会产生像现有技术那样的交流磁场，为解决该课题，使用后面叙述的向量势装置70。向量势装置70是例如将导线卷绕成线圈状并形成长的管状体71之后，利用该管状体71更进一步卷绕而成的大的线圈体72。也就是，向量势装置70是闭合回路。另外，向量势装置70形成为包围作为检查对象的电池40的形状。另外，由于管状体71的直径小，在图1之中，用实线表示管状体71。换句话说，电池40的电极50以与向量势装置70的线圈体的开口面相平行的方式而设置。图3是表示本专利技术实施方式1所涉及的微小电流检测装置的图1中沿A-A’剖面的图。在图3之中，表示管状体71的实线是导线。另外，由导线形成的多个圆形状，表示管状体71的剖面。如图3所示，若像这样的向量势装置70之中施加交流电流，在该大的线圈体72的卷绕结构的内部空间之中，能够制作出没有磁场只存在有交流电场的状态。由此，如图3所示，在电池40的电极50之间能够制作出均匀的交流电场(交流电压)。通过像这样的结构，在电池40的电极50之间，即使由于裂缝或电极的剥离等原因而出现微小电流通路60，通过该微小电流通路60产生微小的泄漏电流，由于向由该微小电流所形成的磁场施加来自向量势装置70的交流成分，所以通过含有NVC的磁传感器20能够容易地检测该泄漏电流。另外，在向量势装置70之中，由该管状体71所形成的线圈体72的直径D，优选比电池40、尤其比电极50大。另外，在电池40的面积大的情况下，能够一边进行含有NVC的磁传感器20的扫描一边检查泄露电流。另外，在图2之中，表示的是磁场产生装置24和入射装置22、出射检测装置23设置在与包含含有NVC的基板的传感部21不同的一侧，但本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微小电流检测装置，其特征在于，具备：含有NVC的磁传感器；以及向量势装置。

【技术特征摘要】
2018.04.04 JP 2018-0721031.一种微小电流检测装置，其特征在于，具备：含有NVC的磁传感器；以及向量势装置。2.根据权利要求1所述的微小电流检...

【专利技术属性】
技术研发人员：芳井义治，
申请(专利权)人：胜美达集团株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP