DE10119108A1 - Method for reading magnetic fields with a dc Superconducting quantum interference device (dc-SQUID) and device suitable for this - Google Patents
Method for reading magnetic fields with a dc Superconducting quantum interference device (dc-SQUID) and device suitable for thisInfo
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Abstract
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben eines dc-SQUIDs mit einem parallel geschalteten Koppeltransformator weist den Verfahrensschritt auf, daß ein nicht konstanter ac bias Strom eingespeist wird. DOLLAR A Ein solchernmaßen eingespeister, nicht konstanter ac bias Strom kompensiert den durch den Transformator induzierten Strom derart, daß er durch den SQUID fließende Strom eine periodische Rechteckfunktion aufweist. Damit wird vorteilhaft ein rauscharmes Betreiben bis zu hohen reversal Frequenzen von mehr als 100 kHz möglich.The method according to the invention for operating a dc-SQUID with a coupling transformer connected in parallel has the method step that a non-constant ac bias current is fed in. DOLLAR A Such a non-constant ac bias current fed in compensates for the current induced by the transformer in such a way that it has a periodic rectangular function through the current flowing through the SQUID. This advantageously enables low-noise operation up to high reversal frequencies of more than 100 kHz.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrich tung zum Auslesen von magnetischen Feldern mit Hilfe eines dc-SQUIDs.The invention relates to a method and a Vorrich device for reading magnetic fields with the help a dc-SQUID.
Superconducting quantum interference devices (SQUIDs) sind die derzeit empfindlichsten Magnetfeldsensoren. Die Entwicklung von verbesserten SQUIDs und Schaltungen zur Minimierung des Rauschens und zur Steigerung der Sensitivität nehmen einen immer wichtigeren Stellenwert ein.Superconducting quantum interference devices (SQUIDs) are currently the most sensitive magnetic field sensors. The development of improved SQUIDs and circuits to minimize the noise and to increase the Sensitivity is becoming increasingly important on.
Im folgenden werden die Grundprinzipien heutiger SQUIDs und der Schaltkreistechnik zur Ankopplung und zum Aus lesen schwächster Magnetfelder behandelt.The following are the basic principles of today's SQUIDs and the circuit technology for coupling and off read weakest magnetic fields.
Ein dc-SQUID besteht aus einem superleitenden Ring, der durch zwei Josephson-Kontakte unterbrochen ist. Wird in den SQUID ein bias Strom IB eingespeist, so fällt an ihm eine Spannung ab.A dc-SQUID consists of a superconducting ring that is interrupted by two Josephson contacts. If a bias current I B is fed into the SQUID, a voltage drops across it.
Zur Messung von magnetischen Feldern wird der zu mes sende externe magnetische Fluß in einen SQUID eingekop pelt. Die am SQUID abfallende Spannung wird aufgrund der quantenmechanischen Effekte an den Josephson-Kon takten durch den eingekoppelten magnetischen Fluß modu liert.To measure magnetic fields, the mes send external magnetic flux into a SQUID pelt. The voltage drop across the SQUID is due to the quantum mechanical effects on the Josephson-Kon cycle through the magnetic flux modu profiled.
Die am SQUID abfallende Spannung U(ϕ) ist eine periodi sche Funktion des magnetischen Flusses ϕ, wobei die Pe riodizität durch das Flußquantum ϕ0 bestimmt wird. The voltage U (ϕ) dropping at the SQUID is a periodic function of the magnetic flux ϕ, the periodicity being determined by the flux quantum ϕ 0 .
Es gibt zwei prinzipielle Varianten für das Einspeisen eines Stromes.There are two basic variants for feeding of a stream.
Bei der ersten Variante wird ein konstanter (dc) Strom in den SQUID eingespeist, der auch als "dc bias" Strom beschrieben wird.In the first variant, there is a constant (dc) current fed into the SQUID, which is also called the "dc bias" current is described.
Bei der zweiten Variante verwendet man "ac bias" Wech selstrom, auch "bias reversal" Strom genannt. Dieser bias reversal Strom wechselt periodisch zwischen posi tiven und negativen (plus und minus = reversal) Zustän den. Der Betrag von beiden Zuständen ist gleich. Die Frequenz der Wechselspannung wird auch reversal Fre quenz genannt.In the second variant, "ac bias" Wech is used selstrom, also called "bias reversal" current. This bias reversal current changes periodically between posi tive and negative (plus and minus = reversal) states the. The amount of both states is the same. The Frequency of the AC voltage is also reversibly Fre called quenz.
Der Vorteil bei Verwendung von ac bias Strom liegt dar in, daß das 1/f Rauschen des dc-SQUIDs deutlich redu ziert werden kann. Die Reduktion ist aber ein statisti scher Effekt, je höher die reversal Frequenz ist, desto effektiver wird das 1/f Rauschen unterdrückt.The advantage of using ac bias current is in that the 1 / f noise of the dc-SQUID significantly reduced can be decorated. The reduction is a statistical effect, the higher the reversal frequency, the more the 1 / f noise is suppressed more effectively.
Bei Verwendung von ac bias Strom gibt es bislang drei prinzipielle Möglichkeiten für die Schaltungselektronik des Auslesens. Dazu gehört eine direkte Verbindung eines dc-SQUIDs mit einem Vorverstärker, eine Verbin dung über einen Transformator sowie eine sogenannte Brückenschaltung.So far there are three using ac bias current basic possibilities for circuit electronics of reading. This includes a direct connection a dc-SQUID with a preamplifier, a connector via a transformer and a so-called Bridge circuit.
Die Nachteile bei einer direkten Verbindung liegen in dem hohen Rauschen und der großen Drift. Bei einer Brückenschaltung ergibt sich nachteilig eine schlechte Justierbarkeit. Die Verbindung über einen Transformator weist prinzipiell das beste 1/f Rauschverhalten und die kleinste Drift dieser drei Varianten auf. Nachteilig wird aber die Transformatorvariante nur bis zu einer geringen reversal Frequenz von 2 kHz betrieben. Ober halb von 2 kHz kommt es zu einem starken Anwachsen des weißen Rauschens, welches mit steigender Frequenz noch weiter ansteigt. Die Beschränkung der reversal Frequenz auf 2 kHz führt bei diesem Verfahren jedoch nachteilig zu einer nur geringen Bandbreite.The disadvantages of a direct connection are in the high noise and the great drift. At a Bridge circuit disadvantageously results in a bad one Adjustability. The connection via a transformer principally has the best 1 / f noise behavior and smallest drift of these three variants. adversely but the transformer variant is only up to one low reversal frequency operated by 2 kHz. upper At about 2 kHz, the white noise, which increases with increasing frequency continues to rise. The limitation of the reversal frequency to 2 kHz leads disadvantageously with this method to only a small bandwidth.
Das zusätzliche Rauschen kann wie folgt anhand der Fig. 1 erklärt werden.The additional noise can be explained as follows with reference to FIG. 1.
Bei der Verbindung des SQUIDs mit einer Verstärkerein richtung (Vorverstärker) ist der SQUID mit einer Induk tivität (Koppeltransformator) parallel geschaltet. Der in diese SQUID-Anordnung eingeprägte ac bias Strom Ib entspricht einer Rechteckfunktion, der Strom IS durch das SQUID jedoch nicht. Bei jedem Umpolen bekommt IS eine zusätzliche Spitze, die von der Induktivität des Transformators erzeugt wird. Das zusätzliche Rauschen wird durch den nicht konstanten Strom IS verursacht. Wie in Fig. 1 gezeigt, entscheiden die Verhältnisse von t/T und von A'/A die Größe des zusätzlichen Rauschens. Hier ist t die Zeitdauer, die der nicht konstante Strom IS andauert, und T ist die Periode des Wechselstroms (bias reversal Strom), A' ist der Maximalwert des Stroms (die Höhe der Spitze) und A die Größe des kon stanten ac bias Stroms.When the SQUID is connected to an amplifier device (preamplifier), the SQUID is connected in parallel with an inductance (coupling transformer). The ac bias current I b impressed into this SQUID arrangement corresponds to a rectangular function, but the current I S through the SQUID does not. With each polarity reversal, I S receives an additional peak, which is generated by the inductance of the transformer. The additional noise is caused by the non-constant current I S. As shown in Figure 1, the ratios of t / T and A '/ A determine the amount of additional noise. Here t is the length of time that the non-constant current I S lasts, and T is the period of the alternating current (bias reversal current), A 'is the maximum value of the current (the height of the peak) and A is the size of the constant ac bias current.
Für den Fall, daß das Verhältnis t/T < 1% ist, ergibt sich für das Rauschen mit oder ohne bias reversal kein wesentlicher Unterschied. Durch die Verkürzung der Pe riode T wird bei konstantem t der Wert von t/T immer größer, d. h. die Zeitspanne, bei der das SQUID unter dem nicht konstanten Strom IS in einer Periode betrie ben wird, gewinnt zunehmend an Bedeutung. Hierin liegt die Ursache für das zusätzliche Rauschen.In the event that the ratio t / T is <1%, there is no significant difference for the noise with or without bias reversal. By shortening the period T at a constant t, the value of t / T becomes ever larger, ie the time span in which the SQUID is operated under the non-constant current I S in a period is becoming increasingly important. This is the reason for the additional noise.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Ausle sen von kleinen magnetischen Feldern mit Hilfe eines SQUIDs zu schaffen, bei welchem die reversal Frequenz, und damit die Bandbreite, deutlich erhöht werden kann, ohne daß die vorgenannten Nachteile des Standes der Technik auftreten.The object of the invention is a method for Ausle of small magnetic fields with the help of a To create SQUIDs at which the reversal frequency, and thus the bandwidth can be increased significantly without the aforementioned disadvantages of the prior art Technology occur.
Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, eine zur Durch führung dieses Verfahrens geeignete Vorrichtung zu schaffen.Furthermore, it is an object of the invention to one through Implementation of this method suitable device create.
Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch ein Verfah ren mit der Gesamtheit der Merkmale des Hauptanspruchs sowie durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Ne benanspruchs. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfah rens bzw. der Vorrichtung finden sich in den jeweils davon abhängigen Unteransprüchen.The object of the invention is achieved by a method ren with all the features of the main claim and by a device with the features of Ne benanspruchs. Advantageous refinements of the process rens or the device can be found in each dependent claims.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben einer dc- SQUID-Anordnung, die zwei Josephson-Kontakte und eine parallel geschaltete Transformatorspule umfaßt, weist den erfindungswesentlichen Schritt auf, daß ein nicht konstanter ac bias Strom Ib in die SQUID-Anordnung ein gespeist wird. Der nicht konstante ac bias Strom kom pensiert den vom Transformator induzierten Strom IC derart, daß der durch den SQUID fließende Strom IS eine Rechteckfunktion aufweist.The method according to the invention for operating a dc-SQUID arrangement, which comprises two Josephson contacts and a transformer coil connected in parallel, has the step essential to the invention that a non-constant ac bias current I b is fed into the SQUID arrangement. The non-constant ac bias current compensates for the current I C induced by the transformer such that the current I S flowing through the SQUID has a rectangular function.
Für eine optimale Operation eines dc-SQUIDs sollte der Strom IS eine Rechteckfunktion aufweisen. Der einge speiste Strom Ib wird in geeigneter Weise so gewählt, daß der eingespeiste Strom Ib und der vom Transformator induzierte Strom IC sich derart kompensieren, daß sich durch die Kompensation dieser beiden Ströme eine Recht eckfunktion für den SQUID Strom IS ergibt. For an optimal operation of a dc-SQUID, the current I S should have a rectangular function. The current I b fed in is selected in a suitable manner so that the current I b fed in and the current I C induced by the transformer compensate each other in such a way that a square function for the SQUID current I S results from the compensation of these two currents.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens
weist der eingespeiste Strom Ib die folgende Funktion
auf:
In an advantageous embodiment of the method, the current I b fed in has the following function:
Ib (t) = IR - 2IR × RN/(RN + R) × e-t/ τ
I b (t) = I R - 2I R × R N / (R N + R) × e -t / τ
mit
Ib = eingespeister ac bias Strom;
IR = Maximalstrom von Ib;
RN = Leitungswiderstand des SQUIDs;
R = Reihenwiderstand des Transformators
t = Zeit
τ = L/R (L = Induktivität des Transforma
tors, R = einstellbarer Widerstand)With
I b = injected ac bias current;
I R = maximum current of I b ;
R N = line resistance of the SQUID;
R = series resistance of the transformer
t = time
τ = L / R (L = inductance of the transformer, R = adjustable resistance)
Durch einen solchen Strom wird die vollständige Kompen sation des vom Transformator induzierten Stroms er reicht, so daß der SQUID bei optimalen Bedingungen ar beiten kann. Dies bedeutet weiterhin, daß vorteilhaft mit einer hohen reversal Frequenz gearbeitet werden kann und damit eine hohe Bandbreite möglich wird.Through such a stream the complete compen sation of the current induced by the transformer is sufficient so that the SQUID ar under optimal conditions can work. This also means that it is beneficial be operated with a high reversal frequency can and thus a high bandwidth is possible.
Das Verfahren nach Anspruch 3 ist dadurch gekennzeich
net, daß für die gewählte SQUID-Anordnung zum Erreichen
der gewünschten Funktion des eingespeisten, nicht kon
stanten bias reversal Stromes Ib(t) an der Stromquelle
nur zwei Einstellungen vorgenommen werden müssen:
The method according to claim 3 is characterized in that only two settings have to be made for the selected SQUID arrangement to achieve the desired function of the fed, non-constant bias reversal current I b (t) at the current source:
- 1. eine einmalige Einstellung der Konstanten τ = L/R (unabhängig vom SQUID),1. a one-time setting of the constant τ = L / R (regardless of the SQUID),
- 2. eine Einstellung des Verhältnisses R/RN jeweils nach Austausch des SQUIDs.2. an adjustment of the ratio R / R N after each exchange of the SQUID.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens gemäß Anspruch 4 weist der eingespeiste ac bias Strom eine reversal Frequenz von mehr als 10 kHz, insbesondere von mehr als 100 kHz, auf. Die ho he reversal Frequenz weist gleichzeitig den Vorteil einer hohen Bandbreite auf und ermöglicht somit die Messung zeitlich schnell veränderlicher Magnetfelder mit höchster Empfindlichkeit.In a further advantageous embodiment of the The method according to claim 4 has the injected ac bias current is a reversal frequency of more than 10 kHz, in particular of more than 100 kHz. The ho he reversal frequency also has the advantage a high bandwidth and thus enables Measurement of rapidly changing magnetic fields with the highest sensitivity.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens weist einen dc-SQUID A und einen Koppel transformator B auf. Der dc-SQUID wird durch den Lei tungswiderstand RN, charakterisiert. Die Primärwicklung des Transformators weist die Induktivität L auf.The inventive device for performing the method has a dc-SQUID A and a coupling transformer B. The dc-SQUID is characterized by the line resistance R N. The primary winding of the transformer has inductance L.
Die nicht konstante Stromeinspeisung des ac bias Stroms erfolgt über eine Stromquelle mit einem Generator C, der eine Rechteckspannung V1 liefert, einem Subtrahie rer D, einem Kondensator Ct sowie vier Widerständen R1, R2, Rt und Rb.The non-constant current feed of the ac bias current takes place via a current source with a generator C, which supplies a square wave voltage V1, a subtractor D, a capacitor C t and four resistors R 1 , R 2 , R t and R b .
Die vom Generator erzeugte Rechteckspannung V1 wird durch die Widerstände R1 und R2 geteilt (Spannungstei ler) und durch den Kondensator Ct und den Widerstand Rt entsprechend R2/(R1 + R2) × 2e-t/ τ mit τ = Rt × Ct zeitlich beeinflußt. Nach Subtraktion dieser Spannung von der Rechteckspannung V1 durch den Subtrahierer D erhält man die bias Spannung gemäß Vb = V1 - V1 × R2/(R1 + R2) × 2e-t/ τ. Durch den Widerstand Rb wird die Spannung Vb in den Strom Ib umgewandelt.The square wave voltage V1 generated by the generator is divided by the resistors R 1 and R 2 (voltage divider) and by the capacitor C t and the resistor R t corresponding to R 2 / (R 1 + R 2 ) × 2e -t / τ with τ = R t × C t influenced in time. After subtracting this voltage from the square wave voltage V1 by the subtractor D, the bias voltage is obtained according to V b = V1 - V1 × R 2 / (R 1 + R 2 ) × 2e -t / τ . Resistor R b converts voltage V b into current I b .
Bei Wahl von R1/R2 = R/RN und Rt × Ct = L/R entspricht der bias Strom Ib(t) exakt dem gewünschten zeitlichen Ver halten.When choosing R 1 / R 2 = R / R N and R t × C t = L / R, the bias current I b (t) corresponds exactly to the desired temporal behavior.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Gleichungen und Figuren näher erläutert. Es zeigenThe invention is based on equations and figures explained in more detail. Show it
Fig. 1 schematische dc-SQUID Auslesung gemäß dem Stand der Technik mit konstanter ac bias Stromeinspeisung Ib bei R = RN Fig. 1 schematic dc-SQUID reading according to the prior art with constant ac bias current feed I b at R = R N
Fig. 2 schematisches erfindungsgemäßes Auslesever fahren mit nichtkonstanter ac bias Stromein speisung Ib bei R = RN Fig. 2 schematic Auslesever inventive drive with non-constant ac bias current supply I b at R = R N
Fig. 3 Ib(t) Diagramme für verschiedene Verhältnisse von R zu RN. Fig. 3 I b (t) diagrams for different ratios of R to R N.
Fig. 4 Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrich
tung mit Mittel zur nicht konstanten
ac bias Stromeinspeisung mit
A = dc-SQUID,
B = Koppeltransformator (Primärinduktivität L),
C = Rechteckgenerator
D = Subtrahierer Fig. 4 embodiment of the device according to the invention with means for the non-constant ac bias current feed
A = dc-SQUID,
B = coupling transformer (primary inductance L),
C = rectangle generator
D = subtractor
Fig. 5 Simulation der Ströme IC und IS bei herkömmli cher ac bias Stromeinspeisung Ib bei R = RN Fig. 5 simulation of the currents I C and I S with conventional ac bias current feed I b at R = R N
Fig. 6 Simulation der Ströme IC und IS bei nicht kon stanter ac bias Stromeinspeisung Ib bei R = RN Fig. 6 simulation of the currents I C and I S with non-constant ac bias current feed I b at R = R N
Gemäß der Erfindung soll der Strom des dc-SQUIDs IS
eine Rechteckfunktion aufweisen (siehe auch Fig. 2).
Nach dem Kirchhoff-Gesetz gilt für die in Fig. 2 ge
zeigte Schaltung:
According to the invention, the current of the dc-SQUID I S should have a rectangular function (see also FIG. 2). According to the Kirchhoff law, the following applies to the circuit shown in FIG. 2:
Ib = IS + IC (1)I b = I S + I C (1)
Um die Beziehungen der drei Ströme nach dem Umpolen zu beschreiben, wird eine Differential-Gleichung aufge stellt.To the relationships of the three currents after reversing the polarity describe, a differential equation is set up provides.
Da das SQUID und die Induktivität L des Transformators
parallel geschaltet sind, ist der Spannungsabfall über
den zwei Ästen derselbe:
L × dIC/dt + IC × R = IS × RN (2)
Since the SQUID and the inductance L of the transformer are connected in parallel, the voltage drop across the two branches is the same:
L × dI C / dt + I C × R = I S × R N (2)
wobei RN der normal leitende Widerstand des SQUIDs (Kontakte) ist und R, wie in Fig. 1, 2 und 4 zu sehen, ein kleiner ohmscher Reihenwiderstand ist.where R N is the normally conductive resistance of the SQUID (contacts) and R, as can be seen in FIGS. 1, 2 and 4, is a small ohmic series resistance.
Aus der Gleichung (1) und (2) folgt:
From equations (1) and (2) it follows:
L × d (Ib - IS)/dt + (Ib - IS) × R = IS × RN (3)L × d (I b - I S ) / dt + (I b - I S ) × R = I S × R N (3)
Da der Strom IS nach dem Umpolen sofort konstant blei
ben soll, wird die Differentialgleichung (3) umge
schrieben:
Since the current I S is to remain constant immediately after the polarity reversal, the differential equation (3) is rewritten:
L × dIb/dt + R × Ib - IS × (R + RN) = 0 (4)L × dI b / dt + R × I b - I S × (R + R N ) = 0 (4)
Aus der Lösung der Gleichung (4) ergibt sich der ge wünschte bias Strom Ib. Damit bleibt der Strom IS nach jedem Umpolen sofort konstant. Dadurch kann vorteilhaft die reversal Frequenz drastisch erhöht werden.The desired bias current I b results from the solution of equation (4). The current I S thus remains constant immediately after each polarity reversal. This can advantageously drastically increase the reversal frequency.
Mit der Anfangsbedingung Ib0 = IR × (RN - R)/(RN + R) erhält
man die Lösung:
With the initial condition I b0 = I R × (R N - R) / (R N + R) you get the solution:
Ib = IR - 2IR × RN/(RN + R) × e-t/ τ (5)Ib = IR - 2IR × RN/ (RN+ R) × e-t / τ (5)
wobei IR die Maximalamplitude des ac bias Stroms und die Zeitkonstante τ = L/R ist.where I R is the maximum amplitude of the ac bias current and the time constant τ = L / R.
Diese Lösung liefert zwei sehr interessante Ergebnisse:
This solution gives two very interesting results:
- 1. nur das Verhältnis von R/RN muß eingestellt werden;1. only the ratio of R / R N has to be set;
- 2. τ ist von RN unabhängig.2. τ is independent of R N.
Das erste Ergebnis bedeutet, daß nur ein Parameter für alle SQUIDs mit verschiedenen RN eingestellt wird. The first result means that only one parameter for all SQUIDs with different R N is set.
Das zweite Ergebnis bedeutet, daß τ nur von den kon stanten Größen L und R abhängig ist.The second result means that τ only from the con constant sizes L and R is dependent.
Die Fig. 3 zeigt drei verschiedene Stromkurven Ib als
Funktion der Zeit (t) für die entsprechenden Verhält
nisse von:
Figs. 3 shows three different current waveforms I b as a function of time (t) for the respective behaves ratios of:
- a) R < RN,a) R <R N ,
- b) R = RN,b) R = R N ,
- c) R < RN.c) R <R N.
Die Fig. 4 zeigt die vorteilhafte Ausgestaltung einer Vorrichtung, mit der das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt wird. Neben dem dc-SQUID A und der Ausle seeinheit B ist in der Figur auch noch eine mögliche Schaltung für die ac bias Stromversorgung eingetragen. FIG. 4 shows the advantageous embodiment of a device, with which the inventive method is performed. In addition to the dc-SQUID A and the readout unit B, a possible circuit for the ac bias power supply is also entered in the figure.
Diese Schaltung umfaßt einen Rechteckspannungsgenerator C, vier Widerstände R1, R2, Rt und Rb, einen Kondensator Ct sowie einen Subtrahierer D. Über die Widerstände R1 und R2 läßt sich das Verhältnis von R (Reihenwiderstand des Koppeltransformators B) zu RN (Leitungswiderstand des dc-SQUIDs) einstellen. Über den Kondenstor Ct und den nachgeschalteten Widerstand Rt erhält man gemäß Rt × Ct = L/R die passende Zeitkonstante. Durch den Subtrahierer D wird die gewünschte Ausgangsspannung er zeugt. Der hochohmige Widerstand Rb wandelt anschlie ßend die Spannung in den ac bias Strom um.This circuit comprises a square-wave voltage generator C, four resistors R 1 , R 2 , R t and R b , a capacitor C t and a subtractor D. Via the resistors R 1 and R 2 , the ratio of R (series resistance of the coupling transformer B) set to R N (line resistance of the dc-SQUID). The appropriate time constant is obtained via the capacitor C t and the downstream resistor R t according to R t × C t = L / R. By the subtractor D, the desired output voltage is generated. The high-resistance resistor R b then converts the voltage into the ac bias current.
Da der vom Transformator induzierte Strom durch den nicht konstanten ac bias Strom Ib in geeigneter Weise kompensiert wird, bleibt der Strom IS nach jedem Umpo len sofort konstant. Dies bewirkt vorteilhaft ein sehr geringes Rauschen auch bei reversal Frequenzen des ac bias Stroms von mehr als 10 kHz, insbesondere bei mehr als 100 kHz.Since the current induced by the transformer is compensated in a suitable manner by the non-constant ac bias current I b , the current I S remains constant immediately after each reversal. This advantageously causes a very low noise even at reversible frequencies of the ac bias current of more than 10 kHz, in particular at more than 100 kHz.
Claims (7)
Ib (t) = IR - 2IR × RN/(RN + R) × e-t/ τ
mit
Ib = eingespeister ac bias Strom;
IR = Maximalstrom von Ib;
RN = Leitungswiderstand des SQUIDs;
R = Reihenwiderstand des Transformators
t = Zeit
τ = L/R (L = Induktivität des Transforma tors, R = einstellbarer Widerstand)
entspricht.2. The method according to the preceding claim, in which the non-constant ac bias current I b of the function:
I b (t) = I R - 2I R × R N / (R N + R) × e -t / τ
With
I b = injected ac bias current;
I R = maximum current of I b ;
R N = line resistance of the SQUID;
R = series resistance of the transformer
t = time
τ = L / R (L = inductance of the transformer, R = adjustable resistance)
equivalent.
einem Generator (C) zur Erzeugung einer Recht ecksspannung V1,
zwei Widerständen R1 und R2 als Spannungsteiler,
einem Kondensator Ct
einem Subtrahierer (D)
sowie zwei weiteren Widerstände Rt und Rb als Mittel zur Erzeugung des nicht konstanten ac bias Stroms.6. Device according to the preceding claim 5, characterized by a circuit with
a generator (C) for generating a square-wave voltage V1,
two resistors R 1 and R 2 as voltage dividers,
a capacitor C t
a subtractor (D)
and two further resistors R t and R b as means for generating the non-constant ac bias current.
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