特開 2018-185186 磁場変化に対する熱応答測定装置および測定方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2018-185186(P2018-185186A)

(43)【公開日】2018年11月22日

(54)【発明の名称】磁場変化に対する熱応答測定装置および測定方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 25/00 20060101AFI20181026BHJP

   G01N 25/18 20060101ALI20181026BHJP

   H01F 7/02 20060101ALI20181026BHJP

   G01J 5/48 20060101ALI20181026BHJP

【ＦＩ】

   G01N25/00 A

   G01N25/18 J

   H01F7/02 Z

   G01J5/48 D

【審査請求】未請求

【請求項の数】14

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2017-86061(P2017-86061)

(22)【出願日】2017年4月25日

(71)【出願人】

【識別番号】301023238

【氏名又は名称】国立研究開発法人物質・材料研究機構

(72)【発明者】

【氏名】内田 健一

(72)【発明者】

【氏名】平山 悠介

(72)【発明者】

【氏名】宝野 和博

【テーマコード（参考）】

2G040

2G066

【Ｆターム（参考）】

2G040AB08

2G040AB12

2G040BA25

2G040CA02

2G040CA12

2G040CA23

2G040DA06

2G040DA15

2G066AC07

2G066BC30

2G066CA02

2G066CA14

(57)【要約】

【課題】磁場・周波数応答性特性の系統的評価の効率を向上させた磁場変化に対する熱応答測定装置を提供すること。
【解決手段】測定対象物５０が置かれる間隙１８を有する磁気回路１０と、測定対象物５０に印加する磁場を周期的に変動させる印加磁場制御信号を出力する印加磁場制御部４０と、周期的に温度変化する測定対象物５０を連続撮影して赤外線熱画像データを取得する赤外線カメラ２０と、取得した赤外線熱画像データのうち、電源回路４４に出力される印加磁場制御信号に基づいて決定された、赤外線熱画像データを抽出する熱画像システムプロセス部３０と、電源回路４４に出力される印加磁場制御信号に基づいて決定される測定対象物５０に印加される磁場の変化と、赤外線熱画像データから得られる測定対象物表面の温度分布の時間変化から、測定対象物５０の磁場変化に対する熱応答を演算する磁場変化に対する熱応答演算部３６とを備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

測定対象物に印加する磁場を変化させて、当該磁場の変化により当該測定対象物に生ずる温度変化を測定して、当該測定対象物の磁場変化に対する熱応答を測定する方法であって
前記測定対象物に印加する磁場を周期的に変動させる印加磁場制御信号を供給し、
前記測定対象物を赤外線カメラで撮像して前記測定対象物表面の複数の赤外線熱画像データを取得し、
該得られた複数の赤外線熱画像データから前記測定対象物表面の温度分布の時間変化を検出し、
前記印加磁場制御信号から、前記測定対象物に印加される磁場の変化（ΔＨ）に応答して発生した前記測定対象物表面の温度分布の変化（ΔＴ）を求め、前記測定対象物の磁場変化に対する熱応答を演算する
ことを特徴とする磁場変化に対する熱応答測定方法。

【請求項2】

前記赤外線熱画像データは、前記測定対象物から放射される赤外線の受光量に基づく温度データを含むことを特徴とする請求項１に記載の磁場変化に対する熱応答測定方法。

【請求項3】

前記測定対象物の磁場変化に対する熱応答を演算する処理には、前記印加磁場制御信号に基づいてロックイン処理して赤外線熱画像データを抽出することが含まれることを特徴とする請求項１又は２に記載の磁場変化に対する熱応答測定方法。

【請求項4】

前記測定対象物に印加する磁場を変化させることは、前記測定対象物に印加する磁場を生成する電磁石に電力を供給する電源回路に対して、前記電磁石の生成する磁場を周期的に変動させる印加磁場制御信号によって行うことを特徴とする請求項１乃至３に記載の磁場変化に対する熱応答測定方法。

【請求項5】

前記測定対象物に印加する磁場を変化させることは、前記測定対象物に印加する磁場を生成する永久磁石に対して、当該永久磁石と前記測定対象物との距離を周期的に変動させる印加磁場制御信号によって行うことを特徴とする請求項１乃至３に記載の磁場変化に対する熱応答測定方法。

【請求項6】

測定対象物が置かれる間隙を有する磁気回路と、
前記測定対象物に印加される磁場を周期的に変動させる印加磁場制御信号を出力する印加磁場制御部と、
周期的に温度変化する前記測定対象物を連続撮影して赤外線熱画像データを取得する赤外線カメラと、
取得した前記赤外線熱画像データのうち、前記印加磁場制御信号に基づいて決定された赤外線熱画像データを抽出する熱画像システムプロセス部と、
前記印加磁場制御信号から、前記測定対象物に印加される磁場の変化（ΔＨ）に応答して発生した前記測定対象物表面の温度分布の変化（ΔＴ）を求め、前記測定対象物の磁場変化に対する熱応答を演算する熱応答演算部と、
を備えることを特徴とする磁場変化に対する熱応答測定装置。

【請求項7】

前記磁気回路は、電磁石を有し、
前記印加磁場制御部は、前記電磁石に対して励磁電流を供給する電源回路と、前記電源回路の励磁電流を制御する前記印加磁場制御信号を出力する励磁電流制御部とを有する、
ことを特徴とする請求項６に記載の磁場変化に対する熱応答測定装置。

【請求項8】

前記磁気回路は、永久磁石を有し、
前記印加磁場制御部は、当該永久磁石と前記測定対象物との距離を周期的に変動させる駆動機構部と、前記駆動機構部の動作を制御して、当該永久磁石と前記測定対象物との距離を周期的に変動させる前記印加磁場制御信号を出力する駆動機構制御部とを有する、
ことを特徴とする請求項６に記載の磁場変化に対する熱応答測定装置。

【請求項9】

前記磁気回路は、永久磁石を有し、
前記印加磁場制御部は、当該永久磁石の極性を反転させる回転機構と、前記回転機構の動作を制御して、当該永久磁石による前記測定対象物の磁場を周期的に変動させる前記印加磁場制御信号を出力する回転機構制御部とを有する、
ことを特徴とする請求項６に記載の磁場変化に対する熱応答測定装置。

【請求項10】

前記印加磁場制御部は、前記測定対象物に印加される磁場が強い磁場状態と弱い磁場状態の２値に制御する２値制御信号であると共に、当該２値制御信号は強い磁場状態と弱い磁場状態の周波数が０．０１Ｈｚから１００Ｈｚの範囲である印加磁場制御信号を出力することを特徴とする請求項６乃至９の何れか１項に記載の磁場変化に対する熱応答測定装置。

【請求項11】

前記印加磁場制御部は、当該２値制御信号における強い磁場状態と弱い磁場状態のデューティー比が１０％乃至９０％の範囲である印加磁場制御信号を出力することを特徴とする請求項１０に記載の磁場変化に対する熱応答測定装置。

【請求項12】

前記印加磁場制御部は、周期信号を発生する信号発生器を有し、前記印加磁場制御信号の成分として当該周期信号を含むと共に、
前記熱画像システムプロセス部は、前記周期信号に基づいてロックイン処理して赤外線熱画像データを抽出することを特徴とする請求項６乃至１１の何れか１項に記載の磁場変化に対する熱応答測定装置。

【請求項13】

さらに、前記熱画像システムプロセス部で得られた複数の熱画像から前記測定対象物表面の温度分布の時間変化を検出する温度分布変化検出部と、
該検出した前記測定対象物表面の温度分布の時間変化と、前記印加磁場制御信号から前記測定対象物に印加される磁場の変化との相関を求める印加磁場温度相関演算部と、
を備えることを特徴とする請求項６乃至１２の何れか１項に記載の磁場変化に対する熱応答測定装置。

【請求項14】

前記測定対象物の磁場変化に対する熱応答は、磁気熱量効果であることを特徴とする、請求項１乃至５の何れか１項に記載の磁場変化に対する熱応答測定方法、または請求項６乃至１３の何れか１項に記載の磁場変化に対する熱応答測定装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、磁場変化に対する熱応答測定装置に関し、より詳しくは、磁気冷凍材料の探索スループットと磁場・周波数応答性特性の系統的評価の効率を向上させた、磁場変化に対する熱応答測定装置および測定方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

ガドリニウム等の磁性材料に磁場を加えると、原子の不対電子に起因する磁気モーメントが磁力線の方向へ規則的にそろえられ、エントロピーの減少分を熱として放出する。逆に磁性体より磁場を取り去ると磁気モーメントの方向は不規則になり、エントロピーの増加分を周囲からの熱で補う。この現象は磁気熱量効果と呼ばれ、この磁場変化によって生じた吸発熱量を、熱サイクルにより低熱源および高熱源へ移動させることで、冷凍機およびヒートポンプとして作動させることが可能となる（例えば、非特許文献１）。

【0003】

磁気冷凍法を、従来広く普及している蒸気圧縮式冷凍法と比較すると、以下に示す特徴が挙げられる。
（１）冷媒にフロン類を使用せず環境負荷が小さい。
（２）冷媒が液体であり密閉空間でもガス漏えいの心配がない。
（３）冷媒が液体であるため小型高効率化が可能である。

【0004】

そこで、従来より磁気冷凍法に用いる磁気熱量効果材料の探索が行われている（例えば、特許文献１）。このような磁気熱量効果材料の磁気熱量効果を測定するために、例えば、特許文献２、３に開示された装置が知られている。しかし、特許文献２、３に開示された装置では、測定対象物に接触させて温度を測定する方法をとっているため、温度測定できる測定対象物が限られていた。

【0005】

さらに、磁気冷凍法に用いる磁気熱量効果材料では、磁場の印加・除去による磁気エントロピー変化に伴い磁性体が発熱・吸熱する現象を用いているため、従来の磁気熱量効果測定装置のような定常状態を前提とする静的な測定では、磁場・周波数応答性特性に対する系統的な測定に多大な時間が掛るという課題があった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】中国特許第１０１８８２４９３号Ｂ

【特許文献2】中国実用新案登録第２５７４０６５号Ｙ

【特許文献3】中国実用新案登録第２０１３５２４０７号Ｙ

【非特許文献】

【0007】

【非特許文献1】フロンレスを実現する磁気冷凍技術、東芝レビュー Ｖｏｌ．６２、Ｎｏ．９、Ｐ．７６−７７（２００７）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明は従来の磁気熱量効果材料の磁気熱量効果測定における上記の問題を解決するためになされたものであり、磁場・周波数応答性特性の系統的評価の効率を向上させた磁場変化に対する熱応答測定装置および測定方法を提供することを課題としている。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明は、上記の課題を解決するために、以下のことを特徴としている。
［１］ 本発明の磁場変化に対する熱応答測定方法は、測定対象物（５０）に印加する磁場を変化させて、当該磁場の変化により当該測定対象物に生ずる温度変化を測定して、当該測定対象物の磁場変化に対する熱応答を測定する方法であって、前記測定対象物に印加する磁場を周期的に変動させる印加磁場制御信号を供給し、前記測定対象物を赤外線カメラ（２０）で撮像して前記測定対象物表面の複数の熱画像を得、該得られた複数の熱画像から前記測定対象物表面の温度分布の変化を検出し、前記印加磁場制御信号から前記測定対象物に印加される磁場の変化（ΔＨ）に応答して発生した前記測定対象物表面の温度分布の変化（ΔＴ）を求め、前記測定対象物に印加される磁場の変化と前記測定対象物表面の温度分布の変化から、前記測定対象物の磁場変化に対する熱応答を演算することを特徴とする。

【0010】

［２］ 本発明の磁場変化に対する熱応答測定方法において、好ましくは、前記赤外線熱画像データは、前記測定対象物から放射される赤外線の受光量に基づく温度データを含むとよい。
［３］ 本発明の磁場変化に対する熱応答測定方法において、好ましくは、前記相関を求める処理には、ロックイン処理が含まれるとよい。

【0011】

［４］ 本発明の磁場変化に対する熱応答測定方法において、好ましくは、前記測定対象物に印加する磁場を変化させることは、前記測定対象物に印加する磁場を生成する電磁石に電力を供給する電源回路に対して、前記電磁石の生成する磁場を周期的に変動させる印加磁場制御信号によって行うとよい。
［５］ 本発明の磁場変化に対する熱応答測定方法において、好ましくは、前記測定対象物に印加する磁場を変化させることは、前記測定対象物に印加する磁場を生成する永久磁石に対して、当該永久磁石と前記測定対象物との距離を周期的に変動させる印加磁場制御信号によって行うとよい。

【0012】

［６］ 本発明の磁場変化に対する熱応答測定装置は、測定対象物（５０）が置かれる間隙（１８）を有する磁気回路（１０）と、測定対象物５０に印加する磁場を周期的に変動させる印加磁場制御信号を出力する印加磁場制御部（４０）と、周期的に温度変化する測定対象物５０を連続撮影して赤外線熱画像データを取得する赤外線カメラ（２０）と、取得した赤外線熱画像データのうち、電源回路４４に出力される印加磁場制御信号に基づいて決定された、赤外線熱画像データを抽出する熱画像システムプロセス部（３０）と、電源回路４４に出力される印加磁場制御信号に基づいて決定される測定対象物５０に印加される磁場の変化と、赤外線熱画像データから得られる測定対象物表面の温度分布の時間変化から、測定対象物５０の磁場変化に対する熱応答を演算する磁場変化に対する熱応答演算部（３６）とを備えることを特徴とする。

【0013】

［７］ ［６］の磁場変化に対する熱応答測定装置において、好ましくは、前記磁気回路は電磁石（１０）を有し、印加磁場制御部（４０）は、前記電磁石に対して励磁電流を供給する電源回路（４４）と、電源回路４４の励磁電流を制御する印加磁場制御信号を出力する励磁電流制御部（４２）とを有するとよい。
［８］ ［６］の磁場変化に対する熱応答測定装置において、好ましくは、前記磁気回路は永久磁石を有し、印加磁場制御部（４０）は、当該永久磁石と測定対象物５０との距離を周期的に変動させる駆動機構部と、前記駆動機構部の動作を制御して、当該永久磁石と測定対象物５０との距離を周期的に変動させる前記印加磁場制御信号を出力する駆動機構制御部とを有するとよい。
［９］ ［６］の磁場変化に対する熱応答測定装置において、好ましくは、磁気回路は永久磁石を有し、印加磁場制御部（４０）は、当該永久磁石の極性を反転させる回転機構と、前記回転機構の動作を制御して、当該永久磁石による前記測定対象物の磁場を周期的に変動させる前記印加磁場制御信号を出力する回転機構制御部とを有するとよい。ここで、回転機構は、永久磁石の極性を正反転させることで、永久磁石による前記測定対象物の磁場を周期的に変動させている。

【0014】

［１０］ ［６］乃至［９］の何れか１項に記載の磁場変化に対する熱応答測定装置において、好ましくは、前記印加磁場制御部は、測定対象物５０に印加される磁場が強い磁場状態と弱い磁場状態の２値に制御する２値制御信号であると共に、当該２値制御信号は強い磁場状態と弱い磁場状態の周波数が０．０１Ｈｚから１００Ｈｚの範囲である印加磁場制御信号を出力するとよい。２値制御信号が１００Ｈｚを超えると、赤外線カメラのフレームレートの１／４が最大ロックイン周波数となる関係で、汎用の赤外線カメラのフレームレートである１００Ｈｚからは高周波数になりすぎて追従できないためである。赤外線カメラのフレームレートとして４００Ｈｚ以上の高感度カメラを使用する必要と、設備価格が高騰する。２値制御信号が０．０１Ｈｚ未満では、測定に時間が掛りすぎ、実用的でない。
［１１］ ［１０］の磁場変化に対する熱応答測定装置において、好ましくは、前記印加磁場制御部は、当該２値制御信号における強い磁場状態と弱い磁場状態のデューティー比が１０％乃至９０％の範囲である印加磁場制御信号を出力するとよい。

【0015】

［１２］ ［６］乃至［１１］の何れか１項に記載の磁場変化に対する熱応答測定装置において、好ましくは、前記励磁電流制御部は、周期信号を発生する信号発生器を有し、前記印加磁場制御信号の成分として当該周期信号を含むと共に、熱画像システムプロセス部３０は、前記周期信号に基づいてロックイン処理して赤外線熱画像データを抽出するとよい。
［１３］ ［６］乃至［１２］の何れか１項に記載の磁場変化に対する熱応答測定装置において、さらに、熱画像システムプロセス部３０で得られた複数の熱画像から測定対象物５０表面の温度分布の時間変化を検出する温度分布変化検出部（３２）と、該検出した測定対象物５０表面の温度分布の時間変化と、前記印加磁場制御信号から測定対象物５０に印加される磁場の変化との相関を求める印加磁場温度相関演算部（３４）とを備えるとよい。
［１４］ ［１］乃至［５］の何れか１項に記載の磁場変化に対する熱応答測定方法において、好ましくは、対象物５０の磁場変化に対する熱応答は、磁気熱量効果であるとよい。また、［６］乃至［１３］の何れか１項に記載の磁場変化に対する熱応答測定装置測定において、好ましくは、対象物５０の磁場変化に対する熱応答は、磁気熱量効果であるとよい。

【発明の効果】

【0016】

本発明の磁場変化に対する熱応答測定装置によれば、測定対象物に印加する磁場を周期的に変動させる動的な測定を行なうことで、磁場・周波数応答性特性に対する系統的な測定を迅速に行うことができ、磁場・周波数応答性特性の系統的評価の効率を向上させることができる。
本発明の磁場変化に対する熱応答測定方法によれば、定常状態を前提とする静的な測定に代えて、測定対象物に印加する磁場を周期的に変動させる動的な測定を行っているので、磁場・周波数応答性特性に対する系統的な測定を迅速に行うことができ、磁場・周波数応答性特性の系統的評価の効率を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の一実施例を示す磁場変化に対する熱応答測定装置の全体構成図である。

【図2】図１の装置における動作を説明する波形図である。

【図3】磁気熱量効果の説明図である。

【図4】ロックイン熱画像測定装置を説明する全体構成図である。

【図5】図４の装置における動作を説明する図である。

【図6】図１の装置で撮影されたロックイン熱画像の一例を示す図である。

【図7】図１の装置で測定された、測定対象物におけるロックイン周波数とΔＴ／ΔＨの関係の一例を示すグラフである。

【図8】図１の装置で測定された、測定対象物におけるロックイン周波数と磁場の関係の一例を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下図面を用いて、本発明を説明する。
＜磁場変化に対する熱応答測定装置＞
図１は、本発明の一実施例を示す磁場変化に対する熱応答測定装置の全体構成図である。図において、本発明の磁場変化に対する熱応答測定装置は、磁気回路１０、赤外線カメラ２０、熱画像システムプロセス部３０、及び印加磁場制御部４０を有すると共に、測定対象物５０が測定位置に置かれる。
磁気回路１０は、電磁石１２、磁気回路形成用のヨーク１６ａ、１６ｂ、及び測定対象物設置空間としての間隙１８を有している。電磁石１２は、間隙１８を有するＣ字形の磁気回路１０に対して、間隙１８を挟んで磁気回路１０の両側に設けられるヨーク１６ａ、１６ｂに装着されるもので、巻線１４ａ、１４ｂとボビン１３ａ、１３ｂを有している。

【0019】

印加磁場制御部４０は、測定対象物５０に印加する磁場を周期的に変動させる印加磁場制御信号を出力するもので、例えばプログラマブル・ロジック・コントローラ（ＰＬＣ）やシーケンサが用いられる。印加磁場制御部４０は、電磁石１２に対して励磁電流を供給する電源回路４４と、電源回路４４の励磁電流を制御する印加磁場制御信号を出力する励磁電流制御部４２とを有する。励磁電流制御部４２は、ロックイン用信号発生器４２としても作用する。ロックイン用信号発生器４２としては、印加磁場制御信号に同期した参照信号を熱画像システムプロセス部３０に送っている。この参照信号は、熱画像システムプロセス部３０の選定する赤外線熱画像データにおいて、測定対象物５０に生ずる磁場変化に同期した熱応答を選定するのに用いられる。

【0020】

赤外線カメラ２０は、周期的に温度変化する測定対象物５０を連続撮影して赤外線熱画像データを取得するもので、汎用のものでよい。赤外線カメラ２０は、測定対象物設置空間としての間隙１８に置かれた測定対象物５０を連続撮影する。
熱画像システムプロセス部３０は、例えば汎用のパーソナルコンピュータに熱画像のシステム管理ソフトウェアをインストールしたものや、熱画像システム専用の管理ソフトウェアをインストールしたコンピュータが用いられる。熱画像システムプロセス部３０は、赤外線カメラ２０で取得した赤外線熱画像データのうち、電源回路４４に出力される印加磁場制御信号に基づいて決定された、赤外線熱画像データを抽出する。熱画像システムプロセス部３０は、さらに温度分布変化検出部３２、印加磁場温度相関演算部３４、熱応答演算部３６を有するとよい。

【0021】

温度分布変化検出部３２は、熱画像システムプロセス部３０で得られた複数の熱画像から測定対象物５０表面の温度分布の時間変化を検出する。
印加磁場温度相関演算部３４は、該検出した測定対象物表面の温度分布の時間変化と印加磁場制御信号から測定対象物５０に印加される磁場の変化との相関を求めるもので、時間的な相関を定める為に、ロックイン用信号発生器４２から送られる参照信号をタイミング信号として用いる。
熱応答演算部３６は、電源回路４４に出力される印加磁場制御信号に基づいて決定される測定対象物５０に印加される磁場の変化と、赤外線熱画像データから得られる測定対象物表面の温度分布の時間変化から、測定対象物５０の磁場変化に対する熱応答を演算する。この測定対象物の磁場変化に対する熱応答は、例えば磁気熱量効果であるが、これに限定されるものではなく、例えばハイパーサーミア用磁性材料の温度変化応答でもよい。
測定対象物５０は、測定対象物として安定して存在していれば足り、その物理的・化学的・機械的特性は問わない。本発明の磁場変化に対する熱応答測定装置では、測定対象物５０を非接触・非配線で計測できるためである。

【0022】

図２は、図１の装置における動作を説明する波形図で、（Ａ）は電磁石への入力電流波形、（Ｂ）は参照信号波形、（Ｃ）は磁場の変動（ΔＨ）を説明する波形、（Ｄ）は出力される赤外線熱画像データでの温度変動を説明する波形を示している。
電磁石１２への入力電流は、電源回路４４が電磁石１２の巻線１４ａ、１４ｂに対して供給する励磁電流である。参照信号は、ロックイン用信号発生器４２から熱画像システムプロセス部３０や印加磁場温度相関演算部３４に送られるもので、印加磁場制御信号とのロックインに必要な周波数成分や位相成分を含むものである。磁場の変化（ΔＨ）は測定対象物５０に印加される磁場の変動を示すもので、電源回路４４の励磁電流と相似の波形をしている。赤外線熱画像データでの温度変動は、測定対象物５０表面の温度分布の変化（ΔＴ）を示している。

【0023】

＜磁気熱量効果＞
図３は、磁場変化に対する熱応答の一種である磁気熱量効果の説明図である。磁気熱量効果では、一対の永久磁石１１ａ、１１ｂとの間隙に試料５０ａが位置して、試料５０ａに強い磁場が作用している状態と、試料５０ｂが一対の永久磁石１１ａ、１１ｂと離れた位置に移動して、試料５０ｂに磁場が作用していない状態とを繰り返す。試料５０ａでは、強い磁場が作用しているため、試料５０ａ内の磁性体の電子スピン方向が揃い、エントロピーが低い状態になる。他方、試料５０ｂでは、磁場が作用していないため、試料５０ｂ内の磁性体の電子スピン方向が不揃いとなり、エントロピーが高い状態になる。高エントロピー状態から低エントロピー状態に遷移すると、放熱現象が生じる。逆に、低エントロピー状態から高エントロピー状態に遷移すると、吸熱現象が生じる。

【0024】

＜ロックイン熱画像測定装置＞
図４は、ロックイン熱画像測定装置を説明する全体構成図である。
ロックイン熱画像測定装置では、赤外線カメラ２０、熱画像システムプロセス部３０、及び電源回路３８を有すると共に、測定対象物５２が赤外線カメラ２０の撮像位置に置かれる。

【0025】

図５は、図４の装置における動作を説明する図で、（Ａ）は赤外線画像イメージ、（Ｂ）は電源回路３８が測定対象物５２に供給する駆動電流波形、（Ｃ）は赤外線画像イメージのフーリエ変換の説明図、（Ｄ）はロックイン画像の説明図で、（Ｄ１）は振幅に対するロックイン画像、（Ｄ２）は位相に対するロックイン画像を示している。
熱画像システムプロセス部３０では、例えばフーリエ変換を用いて、駆動電流波形と測定対象物５２の赤外線画像イメージとの時間的な相関により、画像抽出を行っている。ロックイン解析によって抽出した熱画像は、周期的な駆動電流に応答して発生した測定対象物５２の温度変化の大きさを表す振幅像と、周期的な駆動電流に応答して発生した測定対象物５２の温度変化の時間遅れや符号を表す位相像によって構成される。

【0026】

＜磁場変化に対する熱応答測定装置での測定結果＞
図６は、図１の装置で撮影されたロックイン熱画像の一例を示す図で、（Ａ）は振幅に対するロックイン画像、（Ｂ）は位相に対するロックイン画像を示している。

【0027】

図７（Ａ）は、図１の装置で測定された、測定対象物におけるロックイン周波数とΔＴ／ΔＨの関係の一例を示すグラフで、横軸はロックイン周波数で対数表示をしており、縦軸は磁場変化に対する熱応答を示すΔＴ／ΔＨ（Ｋ／Ｔ）である。
図７（Ａ）の右欄中、『■１０１５．５』、『▲９５７』、『●７５６．５』等の表示は、印加磁場（ｍＴ）を表している。磁場を変化させる振幅は、例えば３０〜６６（ｍＴ）となっている。印加磁場が、例えば−９、１９（ｍＴ）のように、磁場を変化させる振幅と比較して小さい領域では、ΔＴ／ΔＨ（Ｋ／Ｔ）の値が０．２（Ｋ／Ｔ）、０．４（Ｋ／Ｔ）等となっており、その絶対値自体は、指標となる極大値である１．６（Ｋ／Ｔ）と比較して低いものの、当該印加磁場の増大と共に、ΔＴ／ΔＨ（Ｋ／Ｔ）が増大する。これに対して、印加磁場が、磁場を変化させる振幅と比較し大きい領域では、ロックイン周波数１Ｈｚで、印加磁場が２００〜２５０（ｍＴ）で、ΔＴ／ΔＨ（Ｋ／Ｔ）の極大値をとり、約１．６（Ｋ／Ｔ）となっている。ロックイン周波数が１Ｈｚよりも低い周波数の領域や、１Ｈｚよりも高い周波数の領域では、ΔＴ／ΔＨ（Ｋ／Ｔ）は極大値よりも小さくなっている。

【0028】

図７（Ｂ）は、図１の装置で測定された、測定対象物における印加磁場とΔＴ／ΔＨの関係の一例を示すグラフで、横軸は印加磁場（ｍＴ）、縦軸は磁場変化に対する熱応答を示すΔＴ／ΔＨ（Ｋ／Ｔ）である。
図７（Ｂ）の右欄中、『■２５Ｈｚ』、『◆２Ｈｚ』、『１Ｈｚ』等の表示は、磁場を変化させる周波数を表している。磁場を変化させる周波数が、１Ｈｚ程度の周波数領域では、ΔＴ／ΔＨ（Ｋ／Ｔ）の値が中間最高値を示す。これに対して、磁場を変化させる周波数が、１Ｈｚより高い２５Ｈｚ程度迄の高周波数領域では、周波数の増大と共に、ΔＴ／ΔＨ（Ｋ／Ｔ）が低下する。他方、磁場を変化させる周波数が、１Ｈｚより低い０．１Ｈｚ程度迄の低周波数領域では、周波数の低下と共に、ΔＴ／ΔＨ（Ｋ／Ｔ）が低下する。

【0029】

図８は、図１の装置で測定された、測定対象物におけるロックイン周波数と磁場の関係の一例を示すグラフで、（Ａ）は印加磁場とロックイン周波数、（Ｂ）は印加磁場と温度変化（ΔＴ）を示している。
図８（Ａ）において、横軸はロックイン周波数で線型表示をしており、縦軸は印加磁場（ｍＴ）、図８（Ａ）の右欄中の無彩色の明度は、変化に対する熱応答を示すΔＴ／ΔＨ（Ｋ／Ｔ）の値に対応している。ΔＴ／ΔＨ（Ｋ／Ｔ）の極大値は、ロックイン周波数が０．８〜１．５Ｈｚ付近、印加磁場が１５０〜４００（ｍＴ）程度の領域で、ΔＴ／ΔＨ（Ｋ／Ｔ）の極大値１．６程度をとる。印加磁場が２０（ｍＴ）以下程度で、ロックイン周波数が２５Ｈｚ以下の領域では、ΔＴ／ΔＨ（Ｋ／Ｔ）は０．２以下の低い値となっている。印加磁場が３００〜７００（ｍＴ）で、ロックイン周波数が２２Ｈｚ以上の領域でも、ΔＴ／ΔＨ（Ｋ／Ｔ）は０．２程度の低い値となっている。

【0030】

図８（Ｂ）は、横軸は印加磁場（ｍＴ）、縦軸は温度変化（ΔＴ）、複数の曲線はロックイン周波数毎に表されている。ロックイン周波数が１Ｈｚよりも高い周波数の領域では、印加磁場（ｍＴ）の増大と共に、温度変化（ΔＴ）が増大しているが、その曲線の有する傾斜角度は、ロックイン周波数が高くなるほど、小さくなっている。

【0031】

なお、本発明の磁場変化に対する熱応答測定装置は、測定対象物に印加する磁場を変化させる構成として、測定対象物に印加する磁場を生成する電磁石に電力を供給する電源回路に対して、電磁石の生成する磁場を周期的に変動させる印加磁場制御信号によって行う実施形態を示している。しかし、本発明はこの実施形態に限定して解釈されるべきではなく、例えば測定対象物に印加する磁場を変化させることは、測定対象物に印加する磁場を生成する永久磁石に対して、永久磁石と測定対象物との距離を周期的に変動させる駆動機構を設け、この駆動機構に印加磁場制御信号を供給して行う構成としてもよいし、あるいは永久磁石の極性を反転させる回転機構を設け、この回転機構に印加磁場制御信号を供給して行う構成としてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0032】

本発明の磁場変化に対する熱応答の測定装置は、測定対象物に印加する磁場を周期的に変動させる動的な測定を行なうことで、磁場・周波数応答性特性に対する系統的な測定を迅速に行うことができ、磁場・周波数応答性特性の系統的評価の効率を向上させることができる。そこで、例えば磁気熱量効果材料の探索に有益である。

【符号の説明】

【0033】

１０ 磁気回路
１２ 電磁石
１６ａ、１６ｂ ヨーク（磁気回路形成用ヨーク）
１８ 間隙（測定対象物設置空間）
２０ 赤外線カメラ
３０ 熱画像システムプロセス部
３２ 温度分布変化検出部
３４ 印加磁場温度相関演算部
３６ 熱応答演算部
４０ 印加磁場制御部
４２ 励磁電流制御部（ロックイン用信号発生器）
４４ 電源回路
５０ 測定対象物
ΔＨ 磁場の変化
ΔＴ 温度分布の変化

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】