Lake Shore Cryotronics Inc.(レイクショア / USA)

1軸ハイエンドテスラメータ F41型 / 3軸ハイエンドテスラメータ F71型

オンラインストア掲載製品

F41型1軸 / F71型3軸テスラメータは、磁場測定に定評のあるLakeShore社の最新ハイエンド・モデルです。
TruZero™ テクノロジを搭載し、オフセットや温度ドリフトによる誤差を抑え、高速で 正確な磁場測定を可能にしました。
また、2Dex™ ホールセンサを採用し、アクティブエリア を従来比1/8の0.l㎟の小型にしつつ、測定の信頼性を向上させています。

株式会社東陽テクニカ 理化学計測部
phone03-3245-1103
Mail:keisoku[at]toyo.co.jp

特長

TruZero™テクノロジー採用:

オフセットや温度ドリフトによる誤差を抑え、高速で正確な磁場測定が可能

5インチタッチスクリーン採用:

スマホユーザにはなじみのある操作感

TiltView™ディスプレイ:

縦置き横置きに合わせて画面の向きが調整可能

2Dex™ホールセンサ:

アクティブエリアを従来比1/8の0.1㎟の小型にしつつ、測定確度を向上

あらゆるプローブタイプがアプリケーションによって使用可能

仕様

一般仕様

動作温度 23℃ ± 5℃(規定確度を保証),
相対湿度70%以下で結露ない場合定格確度。
環境温度-20 ℃~70 ℃、相対湿度90%以下で結露なき場合は確度仕様が減じます。
電源 100 V ~240 V(ユニバーサル入力), 50~60 Hz, 30 VA
寸法 217 mm (幅)x 87 mm (高)x 317 mm(奥行) 
重さ 3.2 kg
最大消費電力 35W
フロントパネル 5インチタッチスクリーン
インターフェース USB, Ethernet, GPIB (オプション)

入力概要

入力

F41型 1軸 F71型 3軸
測定入力数 1 3
コネクタ数 1
コネクタタイプ 26ピン ミニD-sub




 
 

レンジ

オートレンジ 35 mT
(350 G)
350 mT
(3.5 kG)
3.5 T
(35 kG)
35 T
(350 kG)
Standard 2 mA駆動 2 mA駆動 2 mA駆動 0.2 mA駆動
Cryogenic 0.2 mA駆動 0.2 mA駆動 0.2 mA駆動

ソフトウェアの特長

読み込み可能値

周波数範囲 プローブ DC compornent AC RMS ACピーク値 周波数
DC DC のみ 1軸
3軸

X, Y, Z各軸
AC DC to 550 Hz* 1軸
3軸

X, Y, Z各軸

X, Y, Z各軸

X, Y, Z各軸

最大振幅信号
High frequency 1.7 Hz to 75 kHz* 1軸
3軸

X, Y, Z各軸

X, Y, Z各軸

最大振幅信号

*周波数範囲は-3dBポイントとして定義されています。 機器のロールオフの詳細については、周波数仕様を参照してください。

マックスホールド

DC モード AC モード 高周波数モード
F41型(1軸) フィールド値のみ RMS 値のみ RMS値のみ
F71型(3軸) 各軸の大きさの読み値 各軸の大きさのRMS値 各軸の大きさのRMS値
最大値
+∞に最も近い値
最小値
-∞に最も近い値
マックスホールド リセット
時または別々に最大値、最小値のリセットが可能

リラティブ値

DC モード AC モード 高周波数モード
F41型(1軸) フィールド値のみ RMS値のみ RMS値のみ
F71型(3軸) 各軸の大きさの読み値 各軸の大きさのRMS値 各軸の大きさのRMS値
相関関数
Baseline (相対オフセット値を直接入力)
Tare (現在のフィールド値にオフセットを設定)
Reset(オフセットをゼロに設定)

DC磁場測定

DCモード測定確度

Standardモデル 各軸(1軸、X, Y , Z軸) 3軸
35 T  レンジ 読み値±0.2% 読み値の±0.40%
3.5 T レンジ 読み値±0.15% 読み値の±0.30%
350 mT レンジ 読み値±0.15% 読み値の±0.30%
35 mT レンジ 読み値±0.15% 読み値の±0.30%
Cryogenicモデル
35 T レンジ 読み値の±0.2% 読み値の±0.40%
3.5 T レンジ 読み値の±0.2% 読み値の±0.40%
350 mT レンジ 読み値の±0.2% 読み値の±0.40%

システム測定ノイズ

一定磁場で測定する際のRMS測定ノイズの典型値です。
(テスラメータとプローブの両方が測定性能の現実的な表現である測定ノイズに寄与します。)
※1 T(テスラ)=10,000 G(ガウス)
平均化ウィンドウ
10 ms 200 ms
(標準)
1 s 10 s
Standardモデル
35 T レンジ 300 µT 70 µT   30 µT 10 µT  
3.5 T レンジ 6 µT 1.2 µT 0.6 µT 0.17 µT
350 mT レンジ 0.7 µT 0.16 µT 0.07 µT 0.03 µT
35 mT レンジ 0.5 µT 0.12 µT 0.05 µT 0.02 µT
Cryogenicモデル
35Tレンジ 300 µT 70 µT 0.05 µT 0.02 µT
3.5Tレンジ 38 µT 8.5 µT 3.8 µT 1.2 µT
350mTレンジ 4.4 µT 1 µT 0.44 µT 0.14 µT

TruZero™ 残留オフセット

検出可能な残留オフセットの値です。
(ゼロ磁場で測定。より高い磁場でも同様に存在すると予想されます。)
1軸(X, Y, Z単軸) 3軸
プローブ校正温度の±5℃
以内のオフセット
±3.5 µT
(±35 mG)

±7 µT
(±70 mG)

プローブの校正温度の
±5℃を超える場合の
一般的な温度係数
±0.3 µT/℃
(±3 mG/℃)
±0.6 µT/℃
(±6 mG/℃)

  

量子ホール効果の追加の不確実性

極低温の高磁場で動作する場合、Shubnikov-De Hass効果により、有効なホールセンサーの感度に小さな振動が発生します。
次のプロットは、予想される追加の不確かさの値の概要を示しています。
 

AC磁場測定

ACモードバンド幅

ACモードカットオフ周波数
550 Hz (-3 dB)
60 Hz (-0.2%)

ACモード周波数応答

ACモード測定確度

1軸(X, Y, Z単軸) 3軸
RMS ±0.25% of reading ±0.05% of range

±0.5% of reading ±0.1% of range

Peak to Peak ±0.55% of reading ±0.2% of range 数値の表示がありません
 

高周波数(High Frequency)モード

高周波モードパスバンド

1.7 Hz~75 kHz (-3 dB)
20 Hz~7 kHz (-0.2%)

高周波モード周波数応答性

高周波モード測定確度

各軸(単軸、X, Y, Z軸) 3軸
RMS ±0.5% of reading ±0.5% of ranges ±1% of reading ±1% of range
Peak to Peak ±2% of reading ±2% of range 表示されません

周波数検出

周波数検出確度
1 Hzより速い周波数および範囲の1%を超えるRMS値の場合、周波数の±1%±1Hz
 

温度補償

センサー/プローブの温度に依存するフィールド測定誤差
ホールセンサーの感度の温度依存性を特徴づけ、補正係数を適用して補正します。
以下にリストされている残留誤差は、センサーごとに存在する変動を反映しています。
-273℃~0℃ 0℃~35℃ 35℃~60℃ 60℃~90℃
温度補償機能: on ±1.5% ±0.02℃ ±0.1℃ ±0.5℃
温度補償機能: off 2Dexセンサーの感度データ
の温度係数を参照
同左 同左 同左






 


温度補償源: プローブに埋め込まれた温度センサー。手動入力(フロントパネル)、手動入力(外部入力)、なし(補正オフ)
温度補償範囲: プローブに依存。プローブの詳細仕様をご確認ください。
プローブ/センサーの温度測定

テスラメータが磁場測定プローブ/センサー内に埋め込まれた温度センサーを読み取っている時の温度測定の精度。
温度センサーが検出要素の温度を読み取っていることに注意してください。
これは周囲の温度よりわずかに高い場合があります。
確度: ±1℃
温度係数: ±0.05℃*
*これは5℃の校正温度範囲の外側の全ての温度で、標準の1℃の確度値が0.05℃増加することを意味します。

アナログ出力

測定モード 機能 チャンネル/読取り可能な情報
(非同時)
Rawモード(生データ) DC 診断のみ X, Y, Z各軸
AC 診断のみ X, Y, Z各軸
高周波 波形のアナログ出力(パルスなど) X, Y, Z各軸
Correctedモード(修正データ) DC 測定値のアナログ出力 X, Y, Z各軸の大きさ
AC RMS測定値のアナログ出力 X, Y, Z各軸の大きさ
高周波 RMS測定値のアナログ出力 X, Y, Z各軸の大きさ
限界: 過負荷時に±12.5V可能
生信号源: アナログ増幅ホール電圧
生信号確度: 増幅ホール電圧の±1% ±50mV
修正出力源: 測定値に基づくDAC生成電圧
修正出力レンジ: ±3.5V=フルレンジ
修正出力確度: フロントパネル表示値の±1%
修正出力更新レート: 2 kHz
 

フィールドコントロールオプションカード

制御タイプ: クローズドループ(PI制御) or オープンループ
クローズドループコントロール技術: 独自の複合DACにより、制御回路が分解能を制限しないことを保証します。
特長: 設定値、設定値のランプ制御
電圧出力フルスケール: ±10V
制御分解能: <0.1 μT(1 mG)*
保護機能: 調整可能な最大スルーレート、調整可能な電圧限界
オープンループ電圧確度: ±1%フルスケール

*指定された値は、10秒の平均化で350mTの範囲に適用されます。
測定ノイズにより仕様が制限されます。
特定の構成向けの制御分解能は、指定されたシステムノイズの2倍です。
 

デジタル入出力

入力

独立入力数: 2
入力絶縁: 光学式
最大ローレベル入力電圧: 1V
最小ハイレベル入力電圧: 4V
安全な入力電圧範囲: -5V~35V

出力

リレー数: 2
リレータイプ: ソリッドステート
デジタル出力リレー最大電流: 2A
デジタル出力リレー最大電圧: 35V

動作環境

機器動作環境
確度保証あり: 23℃±5℃、相対湿度<70%(結露なし)
確度保証なし: -20℃~70℃、相対湿度<90%(結露なし)

機器の最大磁場環境
DC:10mT(100G)、RMS:1mT(10G)

通信関係

プロトコル
下表のそれぞれのプロトコルが全ての通信インターフェースでサポートされています。
 
機能
SCPIコマンド 機器とのネイティブ通信方式
Pythonドライバー Pythonとの接続と操作を簡素化します
LabViewドライバー LabView制御システムにテスラメータを追加
IVI.NETドライバー テストおよび測定機器とのより簡単な統合

USBホスト

タイプ: USB 3.0、マスストレージクラス(MSC)デバイス
用途: ファームウェアアップデート、フラッシュデバイスサポート
コネクタ: USB-Cタイプ

USBデバイス

タイプ: USB 2.0
用途: 標準のRS-232シリアル通信ポートをエミュレート
プロトコル: Standard Commands for Programmable instruments(SCPI)
バンドレート: 115,200
コネクタ: USB-Bタイプ
ソフトウェアサポート: LabView、IVI.NETドライバー
(詳細はレイクショア社のHP:www.lakeshore.com をご参照ください。)

イーサネット

用途: TCP/IPコマンドおよび制御
アプリ層プロトコル: Standard Commands for Programable instruments(SCPI)
コネクタ: RJ-45
通信速度: 1Gb/s
ソフトウェアサポート: LabView、IVI.NETドライバー (詳細はレイクショア社のHP:www.lakeshore.com をご参照ください。)

TruZero™ テクノロジ

レイクショア社が提供する『TruZero™ テクノロジ』特長

①FPシリーズプローブの2Dex™ホールセンサは対称性が高く均一であるため、ゼロ磁場オフセットが本質的に低くなります。

②特殊な絶縁材を使用したケーブルに使用により最適な誘電性能が得られます。

③高度なセンサ励振「スピニング」技術は、異なる測定構成を段階的に切り替えます。

④オンボードアルゴリズム:

ミスアライメントと熱電効果によるオフセットを排除する方法で、連続ホール電圧の読み取り値を組み合わせます
→フリッカーノイズを低減し、読み取り値がより正確で精密になります。

TruZero™ テクノロジは、通常のセンサで起こりうるオフセットエラーとは無縁!
測定のやり直しから解放します。

TruZero™デモンストレーション

【条件】

  • 温度管理された室内で475型ガウスメータとF71型3軸テスラメータを配置
  • プローブは、磁場が実践的にゼロとなる場所であるゼロガウスチャンバーに置く
  • 475型は、実験のはじめにゼロ点調整を実施
  • 何時間もかけて、温度サイクルを起こした

【結果】

F71型 475型
温度に対し、ほとんどゼロオフセットにならなかった 温度に対し、より明白なゼロオフセットがおこった
時間とともに、ドリフトは生じない 数時間おきに、顕著なドリフトが生じた
測定分解能は、nTで計測 測定分解能はμTで計測

FPプローブ

FPプローブの特長

  • 地球磁場から世界最強の電磁石まで、幅広いフィールドレンジに対応
  • わずか0.1 ㎟の小さなアクティブエリアを備えた2Dex™センサ
  • 温度と直線性(フィールド)補正内蔵
  • 数多くのアプリケーションに対応する多彩なハンドルとステムオプション
  • アクティブエリアや極性インジケータなどの使いやすい機能
  • アプリケーション固有のプローブカスタマイズが可能

FPシリーズのプローブを使用すると、かつてないほど磁場測定が簡単にシステムに組み込むことができるようになります。最適な測定結果を得るために、ぜひともアプリケーションに即したプローブ、センサをチョイスください。

レイクショアは、ハンドヘルドおよびフィクスチャー搭載の両方のバージョンで利用可能な3軸(ベクトル)、トランスバース、およびアキシャルモデルを含むあらゆるニーズに対応したプローブを提供しており、特別な低温バージョンも用意されています。

お客様のアプリケーションに応じた特注センサの設計も承りますので、どうぞご相談ください。

●プローブ詳細はこちらから

2Dex™ホールセンサ

2Dex™ホールセンサ:より小さなアクティブエリア

FPシリーズのプローブには、従来のどの製品よりも大幅に小さいアクティブエリアを備えた2Dex™ホールセンサが搭載されています。 これにより、空間分解能が改善・信号平均化が低減され、フィールド勾配が極端になる可能性があるソースに近い磁場を測定する場合に利便性が発揮されます。

2Dex™3軸磁気センサは、x、y、zセンサ素子間の直交性を最大限にするように設計されているため、磁界の方向がわからない場合や変化している場合にベクトル精度をより正確に測定できます。

温度補償

ホール効果センサは、温度によって変化するいくつかの特性を有し、ホール電圧レベルは温度変化に伴ってわずかに変化する場合があります。 FPシリーズプローブで使用される2Dex™センサは、本質的に温度に対して安定していますが、これはアクティブ温度補償によりさらに改善することができます。 すべてのプローブの先端に内蔵された温度センサが、温度データをテスラメータに中継します。これらの示度は、温度オフセットを決定し、標準的な作業場の周囲温度範囲で補正します。

直感的な操作性

TiltView™モニタ搭載

ラックに組み込もうが、ベンチトップに置こうが、TiltView™搭載タッチスクリーンは、0°~37°の範囲で画面の視野角を手動で調整することができ、パネル操作時の視界と精度が向上します。
直感的にわかるアイコン、メニューナビゲーションが採用され、スマートフォンを操作するような感覚で使用することが可能です。

早い立ち上がり

従来の多くのテスラメータやガウスメータは、内部温度を安定させるために、30分以上の長いウォームアップ時間が推奨されています。 F71型とF41型は、低温係数の高い安定性の高い部品を使用しているため、ウォーミングアップ時間が大幅に短縮されます。また、正確な測定値をより早く取得することができるため、時間という観点から見ても非常に優れています。

共通コネクタ

F71型は、3軸プローブで読み取ったときにそのポテンシャルを最大限発揮し、完全なベクトル場測定を実現します。

従来製品では、プローブごとに対応するコネクタは1つしかありませんでした。
各軸ごとに異なるコネクタが使用されており、ユーザーは、3軸に接続する際に注意を払う必要がありました。
今回採用された新しいコネクタは、単軸および多軸プローブの両方で使用できるため、これまで以上に切り替えが容易になります。

プローブをテスラメータに素早く簡単に接続できるよう、ラッチは、つまみネジを必要とせずにコネクタを所定の位置にしっかりと保持します。プローブを交換する際には、クイックリリースメカニズムを使用してプローブを数秒で確実に切り替えることができます。

インテグレーション

システムインテグレーション

F41型とF71型のテスラメータは、他のレイクショア XIP機器と同じ2Uハーフラックシャーシを使用し、標準の19インチラックにはいくつかのマウントオプションがあります。

  • 隣接するブランクパネルを備えた単独のレイクショアXIP機器
  • 2つの隣接するレイクショア XIP機器
  • 一般的なマウントネジ付きの外部2Uハーフラック機器の隣に単独のレイクショア機器

冶具との親和性の高いプローブ

繰り返しの測定を実現するため、必要なプローブ固定ができるように特別に設計されています。

  • 固体非変形面のための機械加工されたアルミニウム取付けブロック
  • 位置決めピンホールは、プローブの正確な位置合わせを可能にする
  • わずか2本のネジで簡単に固定できます
  • 図面やCADモデルを一般に公開しているため、ハードウェアとの統合が迅速かつ容易になり、設計ミスのリスクは最小限に抑えられます。
  • 特注カスタマイズも可能

比較表

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テスラメータ・FPシリーズホールプローブ

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