超高感度の磁気センサーとしては超伝導を応用したＳＱＵＩＤがありますが、極低温でしか使えません。ここでは室温で使える磁気センサーの中では、最高感度を持つと言われるフラックスゲートセンサーを紹介します。これは、軟磁性体の非線形応答を利用したもので、地磁気などの微弱磁場の検出に用いられます。

    外部磁場Ｈ０の中で反平行に繋いだ２次コイルに発生する起電力Ｖは、コアの磁化をＭ（Ｈ）、変調磁場をΔＨ（ｔ）とするとｄ｛Ｍ（Ｈ０＋ΔＨ（ｔ））−Ｍ（−Ｈ０＋ΔＨ（ｔ））｝／ｄｔに比例します。軟磁性体の磁化が磁場に対してＭ（Ｈ）＝χ０Ｈ＋χ２Ｈ３となるとすると、

    Ｍ（Ｈ０＋ΔＨ（ｔ））−Ｍ（−Ｈ０＋ΔＨ（ｔ））＝２χ０Ｈ０＋２χ２Ｈ０３＋６χ２Ｈ０ΔＨ（ｔ）２

となり更にΔＨ（ｔ）＝ΔＨ０ｓｉｎωｔとすると

    Ｖ∝６χ２Ｈ０ΔＨ０２・２ｓｉｎωｔｃｏｓωｔ∝６χ２Ｈ０ΔＨ０２ｓｉｎ２ωｔ

になります。即ち、入力変調の２倍の振動の成分を検出すると外部磁場が求まります。

    まず、７８パーマロイのφ０．１のワイヤをボビンに１０回巻きます。次に、巻いた７８パーマロイの束の３箇所に被覆銅線をそれぞれ２０回巻きます。対辺のコイルを逆向きに直列に結線すれば完成です。

    １次コイルに交流電流を流し、２次コイル側をロックインアンプにつなぎ２倍波信号を検波すると磁場が検出できます。

　左の写真は平成２２年の本研究所一般公開で展示されたものです。

原理図：実際には磁性体が太過ぎて機能しない。

完成品