JPH028762A - Squid fluxmeter - Google Patents
Squid fluxmeterInfo
- Publication number
- JPH028762A JPH028762A JP15875388A JP15875388A JPH028762A JP H028762 A JPH028762 A JP H028762A JP 15875388 A JP15875388 A JP 15875388A JP 15875388 A JP15875388 A JP 15875388A JP H028762 A JPH028762 A JP H028762A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- squid
- output
- magnetic field
- bias
- frequency
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 241000238366 Cephalopoda Species 0.000 title claims abstract description 11
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims abstract description 23
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 15
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims abstract description 13
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 description 13
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 6
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 6
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 3
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000005641 tunneling Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔１既 要〕
本発明は超伝導量子干渉素子（ＳＱＵＩＤ）を用いる磁
束計の構成に関し、
振幅変調交流バイアス方式に於けるｌ ／ ｒ Ｈ音の
影響を低減することを目的とし、
ＳＱＵＩＤ出力のパルス列に対し、振幅変調周波数或い
はその高調波との同期検波を行い、該同期検波出力に基
づいて前記ＳＱＵ Ｉ Ｄへの磁気的フィードバック量
を得る構成とする。[Detailed Description of the Invention] [1 Summary] The present invention relates to the configuration of a magnetometer using a superconducting quantum interference device (SQUID), and is directed to reducing the influence of l/r H sound in an amplitude modulation AC bias method. For this purpose, the pulse train of the SQUID output is subjected to synchronous detection with an amplitude modulation frequency or its harmonics, and the amount of magnetic feedback to the SQUID is obtained based on the synchronous detection output.
本発明はＳＱＵＩＤを用いる磁束計の構成に関わり、特
に、５ＱＵＩ Ｄに振幅変調された交流バイアスを印加
する方式のＳＱＵＩＤ磁束計に関わる。なお本明細書に
於いては、ＳＱＵＩＤとはジョセフソン接合を持つ超伝
導リングを指し、ＳＱＵｒＤ１束計とはＳＱＵＩＤやフ
ィードバック回路などから構成された磁界検出測定装置
を指すものとする。The present invention relates to the configuration of a magnetometer using SQUIDs, and particularly relates to a SQUID magnetometer that applies an amplitude-modulated AC bias to 5QUIDs. In this specification, the term "SQUID" refers to a superconducting ring having a Josephson junction, and the term "SQUrD1 fluxmeter" refers to a magnetic field detection and measurement device composed of a SQUID, a feedback circuit, and the like.
ＳＱＵＩＤ磁束計は、現在実用に供されている各種の磁
束計の中で最も高感度であり、生体計測など漱弱な磁束
を対象止する測定に用＾１られている。特に、生体計測
に於いては磁界の空間分布を短時間で知りたいという要
求があり、多チャネル５ＱＵＩ Ｄ等と呼ばれる磁束計
が提唱されている。SQUID magnetometers have the highest sensitivity among the various magnetometers currently in practical use, and are used for measurements that target weak magnetic flux, such as in biological measurements. In particular, in biomeasuring, there is a demand for knowing the spatial distribution of magnetic fields in a short time, and magnetometers called multi-channel 5QUID and the like have been proposed.
これは複数のＳＱＵＩＤを配列して、−度に複数部位の
生体磁界が計測出来るように構成したものであり、より
精細に磁界分布を検知するためには、これを集積化して
、多数のＳＱＵＩＤから成るアレイとすることが望まし
い、その場合、単にＳＱＵＩＤ部分だけを集積化するの
ではなく、フィードバンク回路などの必要な回路も同時
に集積化すれば、装置の小型化のみならず、測定性能の
向上の点からも有利である。This is a system in which multiple SQUIDs are arranged so that the biomagnetic field of multiple sites can be measured at once. In that case, it is desirable to integrate not only the SQUID part but also necessary circuits such as a feed bank circuit, which will not only reduce the size of the device but also improve measurement performance. This is also advantageous in terms of improvement.
−ｍ的に言って、アナログ回路よりもディジタル回路の
方が集積化が容易であるから、ＳＱＵＩＤｏｆｆ束計も
アナログ動作ではなく、ディジタル動作であることが望
ましい。そのための一方法として、ＳＱＵ Ｉ Ｄのバ
イアス電流をパルス或いは交流とし、外部磁界によって
発生する電圧パルスを計数して処理する方法が提案され
ている。その場合、ゼロ・メソッド法では計数したパル
ス数に基づいてフィードバンク量が設定されることにな
る。- In terms of integration, digital circuits are easier to integrate than analog circuits, so it is desirable that the SQUIDoff flux meter also operate digitally rather than analogously. As one method for this purpose, a method has been proposed in which the bias current of the SQUID is pulsed or alternating current, and voltage pulses generated by an external magnetic field are counted and processed. In that case, in the zero method method, the feedbank amount is set based on the counted number of pulses.
このようなＳＱＵＩＤの交流バイアス動作については、
例えばドゥルンクの論文“Ｄｉｇｉｔａｌ Ｐｅｅｄ−
ｂａｃｋ Ｌｏｏｐｓ ｆｏｒ ｄ、ｃ、５ＱＬＩＩＤ
ｓ’ ｂｙ Ｄ、Ｄｒｕｎｇ、 Ｃｒｙ。Regarding the AC bias operation of such SQUID,
For example, Drunk's paper “Digital Peed-
back Loops for d, c, 5QLIID
s' by D, Drung, Cry.
ｇｅｎｉｃｓ、 Ｖｏｌ、２６． ｐｐ、６２３−６２
７（１９８６，Ｎｏｖ、）を参照されたい。また、本発
明者によるＳＱＵＩＤの交流バイアス動作に関わる発明
が、特願昭６１−２９６１２４同６２−１２５４６９．
同６２−１７７５０９．同６２−１７７５１５として先
行出願されている。genetics, Vol. 26. pp, 623-62
7 (1986, Nov.). Further, an invention related to AC bias operation of SQUID by the present inventor is disclosed in Japanese Patent Application No. 61-296124 and No. 62-125469.
62-177509. It has been previously filed as No. 62-177515.
上に述べたＳＱＵＩＤ（ｆｆ磁束計アナログ動作とは、
直流バイアス電流をＳＱＵＩＤに印加しておき、入力磁
束に応じてＳＱ［ＪＩＤに発生する電圧から人力磁束の
大きさを検知する方式である。これは周知の方式であり
、本発明の課題或いは目的に直接間わるものではないか
ら説明は省略する。The SQUID (ff flux meter analog operation described above) is
In this method, a direct current bias current is applied to the SQUID, and the magnitude of the manual magnetic flux is detected from the voltage generated at the SQ[JID according to the input magnetic flux. Since this is a well-known method and does not directly relate to the problem or purpose of the present invention, a description thereof will be omitted.
これに対し、ディジタル動作ではＳＱＵＩＤにパルス状
或いは交流のバイアス電流を印加することが行われる。On the other hand, in digital operation, a pulsed or alternating current bias current is applied to the SQUID.
そのピーク電流値を入力磁束が０の時のジョセフソン接
合の臨界電流（以下、しきい値電流と記述）に合わせて
おけば、ＳＱＵ Ｉ Ｄに入力磁束が誘導された時に、
磁束の正負に応じた符号のパルス電圧が発生するから、
ＳＱＵＩＤに人力磁束を打ち消すだけのフィードバック
出力を加え、該出力の大きさがら外部磁界の強さを検知
する。If the peak current value is adjusted to the critical current of the Josephson junction (hereinafter referred to as threshold current) when the input magnetic flux is 0, when the input magnetic flux is induced in the SQUID,
Since a pulse voltage with a sign depending on the sign of the magnetic flux is generated,
A feedback output sufficient to cancel out the human magnetic flux is added to the SQUID, and the strength of the external magnetic field is detected from the magnitude of the output.
この方式では取り汲う信号はパルスであり、ディジタル
量であって、フィードバック回路はアップダウンカウン
タやＤ／Ａコンバータなどで構成される。これ等の回路
は、直流バイアス方式のロックインアンプなどを用いる
フィードバック回路に比べ、集積処理が容易であるから
、ＳＱＵＩＤ磁束計の集積化という点で有利である。In this method, the signals taken are pulses and are digital quantities, and the feedback circuit is comprised of an up/down counter, a D/A converter, and the like. These circuits are easier to integrate than feedback circuits using DC bias type lock-in amplifiers, etc., and therefore are advantageous in terms of integration of SQUID magnetometers.
このように、５ＱＵＴＤの交流バイアス方式は直流バイ
アス方式に比べて利点を有するものであるが、定振幅の
パルス電流でバイアスする場合、その電流値をしきい値
電流値に正確に一敗させることが必要である。In this way, the AC bias method of 5QUTD has advantages over the DC bias method, but when biasing with a constant amplitude pulse current, it is difficult to bring the current value exactly to the threshold current value. is necessary.
この制約を回避する交流バイアス方式として、振幅変調
された交流電流をバイアス電流として用いる方式が本発
明者によって発明され、特許出願されている。前記先行
出願のうち特開昭６２−１７７５０９がこれに該当し、
その内容は前記特許出願の明細書に詳細に説明されてい
るが、ここでその要点を説明する。As an alternating current bias method that avoids this restriction, the present inventor has invented a method that uses an amplitude modulated alternating current as a bias current, and a patent application has been filed. Among the earlier applications, JP-A-62-177509 falls under this category.
Although its contents are explained in detail in the specification of the above-mentioned patent application, the main points thereof will be explained here.
第２図は振幅変調交流バイアス方式５ＱＵＴＤ磁束計の
先行技術を示す図である。図の構成の装置では、２個の
ジョセフソン接合（２）を有するＳＱ［ＪＩＤ（１１に
周波数ｆｍで振幅変調された交流バイアスが印加されて
いる。交流バイアスの周波数はｆｃであり、（３）は交
流バイアス発生器、（４）は変調波発生器である。更に
、５ＱＬＪＩＤ（１１には外部磁界を拾うピックアップ
コイル（５）が磁気的に結合されでおり、測定対象であ
る外部磁界がＳＱＵＩＤ内に入力磁束として誘導される
。FIG. 2 is a diagram showing the prior art of an amplitude modulation AC bias type 5QUTD magnetometer. In the device having the configuration shown in the figure, an AC bias whose amplitude is modulated at a frequency fm is applied to an SQ [JID (11) having two Josephson junctions (2).The frequency of the AC bias is fc, and (3 ) is an AC bias generator, and (4) is a modulated wave generator.Furthermore, a pickup coil (5) that picks up an external magnetic field is magnetically coupled to 5QLJID (11), and the external magnetic field to be measured is is induced into the SQUID as input magnetic flux.
第３図は本発明の詳細な説明する図であるが、該図を部
分的に参照することにより、上記ＳＱＵＩＤ（ｆｆ磁束
の動作の理解が容易となる。FIG. 3 is a diagram explaining the present invention in detail, and by partially referring to this diagram, it becomes easier to understand the operation of the above-mentioned SQUID (ff magnetic flux).
第３図（ａｌに示される５ＱＬＩＩＤの交流バイアスｒ
ｃの変調度は、例えば同図（ｂｌとの対比から明らかな
ように、バイアス電流の最大値と最小値の中間に磁界Ｏ
のしきい値が存在するように設定されている。ｉｂ１図
はＳＱＵ Ｉ Ｄの人力磁束と電流しきい値の関係を示
している。Figure 3 (AC bias r of 5QLIID shown in al.
The modulation degree of c is, for example, as shown in the same figure (as is clear from the comparison with bl), when the magnetic field O is located between the maximum and minimum values of the bias current.
The threshold is set to exist. Diagram ib1 shows the relationship between the SQUID's manual magnetic flux and the current threshold.
このように振幅変調された交流バイアスが印加されたＳ
ＱＵＩＤにｔｅ１図のように変化する入力磁束が誘導さ
れた場合、バイアス電流が臨界電流には一−ｉｔするあ
たりだけに、正の出力パルス数と負の出力パルス数に差
が現れる。何故なら、バイアス電流が臨界電流より十分
大である範囲ではバイアス周波数と同数の電圧パルスが
正負共に発生するが、両者は同数であり、反対に臨界電
流より十分率であれば正負いずれの電圧パルスも発生し
ない。S to which the amplitude modulated AC bias is applied in this way
When an input magnetic flux that changes as shown in the te1 diagram is induced in the QUID, a difference appears between the number of positive output pulses and the number of negative output pulses only when the bias current reaches the critical current. This is because in the range where the bias current is sufficiently larger than the critical current, the same number of voltage pulses as the bias frequency are generated for both positive and negative voltage pulses; does not occur either.
従ってこのような状態で、パルス出力をアップダウンカ
ウンタなどで検出すれば、バイアス電流が臨界電流には
＼゛一致する部分だけで一方の符号のパルス出力が取り
出されることになる。（ｄ）図はこのようなパルス出力
の差成分だけを示す図であこの出力に基づいて第２図の
フィードバック回路（６）を作動させ、外部磁界を打ち
消す磁界をＳＱＵＩＤに印加すれば、外部磁界が正確に
打ち消される時のフィードバック出力によって外部磁界
の強さが示される。Therefore, if the pulse output is detected by an up/down counter or the like in such a state, a pulse output of one sign will be extracted only in the portion where the bias current matches the critical current. Figure (d) shows only the difference component of such pulse outputs.Based on this output, the feedback circuit (6) in Figure 2 is activated, and if a magnetic field is applied to the SQUID that cancels the external magnetic field, the external The feedback output indicates the strength of the external magnetic field when the magnetic field is accurately canceled.
〔発明が解決しようとする課題］
ＳＱＵＩＤ磁束計の測定対象は、生体磁気のように１〜
１００Ｈｚ程度の低い周波数ｔｓで変化する磁界である
ことが多いが、上記の振幅変調交流バイアス法では、Ｓ
ＱＵＩＤ出力の信号成分はこのＩｓを主とするものであ
るから、１／ｌ雑音の影響が大きい範囲に信号が存在す
ることになる。[Problem to be solved by the invention] The measurement target of the SQUID magnetometer is 1 to 1, such as biomagnetism.
Although the magnetic field often changes at a low frequency ts of about 100 Hz, in the above amplitude modulation AC bias method, S
Since the signal component of the QUID output is mainly composed of this Is, the signal exists in a range where the influence of 1/l noise is large.
この状況が第３図＋８１に示されている。なお、該図に
記入された他の周波数成分については後に説明する。This situation is illustrated in FIG. 3+81. Note that other frequency components written in the figure will be explained later.
そのため、装置の感度は１／【雑音の制限を受けること
になり、熱雑音或いは量子雑音による限界程度にまで高
感度化することは不可能である。Therefore, the sensitivity of the device is limited by 1/[noise, and it is impossible to increase the sensitivity to the limit due to thermal noise or quantum noise.
本発明の目的は、低周波磁界の測定に於けるＳＱＵＩＤ
磁束計の動作周波数を、被測定磁界の周波数領域或いは
ｌ／ｆ雑音が大である周波数領域よりも高くすることに
より、装置が発生するｔ／ｒ雑音に影響されることがな
く、低周波磁界の測定が可能な高感度ＳＱＵＩＤＩ束計
を提供することである。The object of the present invention is to use SQUID in the measurement of low frequency magnetic fields.
By setting the operating frequency of the magnetometer higher than the frequency range of the magnetic field to be measured or the frequency range where l/f noise is large, it is not affected by the t/r noise generated by the device, and can be used for low frequency magnetic fields. An object of the present invention is to provide a highly sensitive SQUIDI fluxmeter capable of measuring.
子と、
該超伝導量子干渉素子に周波数ｆｓで振幅変調された周
波数「Ｃの交流バイアスを印加する手段と、
前記超伝導量子干渉素子から出力されるパルス列状の電
圧信号に基づいて、前記超伝導量子干渉素子に誘導され
た前記外部磁束を正確に打ち消すフィードバック信号を
発生する手段とを包含して成るＳＱＵＩＤ磁束計であっ
て、
前記フィードバンク回路は、前記超伝導量子干渉素子か
ら出力される前記パルス列信号に対し、＋ｉｉ記変調周
波数ｆ−或いはその高調波との同期検波を行い、該同期
検波出力に基づいて前記フィードバック量を算出する構
成となっている。means for applying an alternating current bias of a frequency "C" whose amplitude is modulated at a frequency fs to the superconducting quantum interference device; a SQUID magnetometer comprising means for generating a feedback signal that accurately cancels the external magnetic flux induced in the conductive quantum interference element, wherein the feed bank circuit is configured to generate a feedback signal output from the superconducting quantum interference element. The pulse train signal is subjected to synchronous detection with +ii modulation frequency f- or its harmonics, and the feedback amount is calculated based on the synchronous detection output.
上記目的を達成するため、本発明のＳＱＵＩＤ磁束計は
２或いはそれ以上のジヲセフソン接合を含み、外部磁束
に磁気的に結合された超伝導景子干渉素〔作 用〕
上記構成のＳＱＵＩＤ磁束計が１７ｒ雑音の影響を受け
ない周波数９ｎ域で作動する理由を、第３図を参照しな
がら説明する。なお論旨展開の都合上、先行技術の説明
で記した内容と重複する部分があることを諒解されたい
。In order to achieve the above object, the SQUID magnetometer of the present invention includes two or more Josephson junctions and is a superconducting Keiko interference element magnetically coupled to an external magnetic flux. The reason why it operates in the 9n frequency range, which is not affected by noise, will be explained with reference to FIG. Please understand that for the sake of developing the argument, there may be some overlap with the content described in the explanation of the prior art.
ｆａ１図には振幅変調交流バイアスの波形が示され、ｆ
ｂ１図にはＳＱＵ Ｉ Ｄの入力磁束に対するしきい値
電流の関係が示されている。これ等の図から明らかなよ
うに、外部磁界が無い時のしきい値電流が、バイアス電
流の最大値と最小値のはり中央になるようバイアス電流
は変調されている。The waveform of the amplitude modulated AC bias is shown in the fa1 diagram, and f
Figure b1 shows the relationship between the threshold current and the input magnetic flux of the SQUID. As is clear from these figures, the bias current is modulated so that the threshold current when there is no external magnetic field is at the center of the maximum and minimum values of the bias current.
（ｂ１図中、傾斜した長方形はジョセフソン接合にトン
ネル電流が流れる臨界線を示し、該長方形内部の磁界／
電流条件では超伝導状態が維持されてＳＱＵ Ｉ Ｄに
電圧は発生せず、外部では超伝導状態が解消して電圧が
生ずる。(In the figure b1, the inclined rectangle indicates the critical line where the tunneling current flows in the Josephson junction, and the magnetic field inside the rectangle /
Under current conditions, the superconducting state is maintained and no voltage is generated in the SQUID, while the superconducting state is canceled and a voltage is generated externally.
同図（Ｃ１のように、入力磁束が周波数Ｉｓで変化し且
つ微弱である場合、バイアス電流が大の範囲では、バイ
アス周波数と同数の電圧パルスが正負両方に発生するの
で、両者の差を取った出力はＯであり、バイアス電流が
小の範囲では電圧の発生が無く、その差もまた０である
。In the same figure (C1), when the input magnetic flux changes at the frequency Is and is weak, in the range where the bias current is large, the same number of voltage pulses as the bias frequency are generated in both the positive and negative directions, so the difference between the two is calculated. The resulting output is 0, and no voltage is generated in a range where the bias current is small, and the difference between them is also 0.
バイアス電流値がしきい値に近いあたりでは、入力磁束
に応じて一方向のパルス電圧が発生し、咬いは他方向の
パルス電圧が発生しない状態が出現するので、正負のパ
ルス数の差をとると、ｆｄＪ図に示されるように、正或
いは負のパルスが磁束の強度に比例した数だけ残る。When the bias current value is close to the threshold, a pulse voltage in one direction is generated according to the input magnetic flux, and a state occurs in which no pulse voltage is generated in the other direction, so the difference in the number of positive and negative pulses can be Then, as shown in the fdJ diagram, the number of positive or negative pulses remaining is proportional to the strength of the magnetic flux.
磁界変動周波数「Ｓに対し、バイアス電流の変調周波数
ｆｔｍは十分に大であり、（ｄ）図の各パルス群の持続
時間は、パルス群間の時間Ｔｍ／２に比べ十分に短いと
考えてよいから、各群をその波形面積を有するδ関数に
近似することが出来る。従って
ｎ’−ｎ
＃Ａ Σ （ｓｉｎω、ｔ）ｘδ（ｔ −ｎ Ｔ＋ａ／
２ ） −（１）となる。傷し、入力磁束を周波数
ω、／２πの成分としており、Ｔ ｍ ＝ １月’ｒｇ
、Ａは定数である。Considering that the modulation frequency ftm of the bias current is sufficiently large with respect to the magnetic field fluctuation frequency S, and the duration of each pulse group in Figure (d) is sufficiently short compared to the time Tm/2 between pulse groups. Therefore, each group can be approximated to a δ function having its waveform area. Therefore, n'-n #A Σ (sinω, t)xδ(t -n T+a/
2) −(1). The input magnetic flux is a component of frequency ω, /2π, and T m = January'rg
, A are constants.
ここで、
Σδ（ｔ−ｎＴｍ／２）
＝（２／Ｔ１１） Σ ｅｘｐ（ｔ２π（２Ｌ／Ｔｓ
＋）ｎ）＝２ｆｍ Σ ｅｘｐ（ｔ２ｎωｍｔ）の公
式から、＋１１式は
ｎ’−ｎ
−ｅｘｐ（ｉ（２ｎωｍ−ωｔ） ｔ）となり、（Ｃ１
図に示すように周波数ｒｓの他、２ｆｍ±’ｓ＋４ｆｇ
±Ｉｓ、・・・・・の周波数成分が存在することがわか
る。これは周波数Ｉｓの波形を周波数２ｆｓ＋でサンプ
リングしたのと等価である。Here, Σδ(t-nTm/2) = (2/T11) Σ exp(t2π(2L/Ts
+)n)=2fm From the formula of Σ exp(t2nωmt), the +11 formula becomes n'-n -exp(i(2nωm-ωt) t), and (C1
As shown in the figure, in addition to the frequency rs, 2fm±'s+4fg
It can be seen that frequency components of ±Is, . . . exist. This is equivalent to sampling the waveform of frequency Is at frequency 2fs+.
このようなスペク；・ラムに、装置で発生する雑音を重
ねてみると、１８１図に点線で示されるように、低周波
領域ではＳＱＵＩＤのｌ／「雑音が強く現れ、それ以上
の高周波領域ではは！一定値の熱雑音が現れるが、周波
数ｒｓは１／ｆ雑音が強い領域に存在していることがわ
かる。When the noise generated by the device is superimposed on such a spectrum, as shown by the dotted line in Figure 181, the SQUID noise appears strongly in the low frequency region, and in the higher frequency region Ha!Although a constant value of thermal noise appears, it can be seen that the frequency rs exists in a region where 1/f noise is strong.
前記先行技術では、周波数ｒｓ酸成分取り出して、それ
に基づいてフィードバンク量を算出しているので、１／
ｆｔＩ音の制限を受け、高感度化が出来なかったのであ
るが、本発明では同期検波により２ ｆｍ＋ ｒｓ酸成
分たはより高次の成分を取り出し、それに基づいてフィ
ードバンク量を算出する構成としているため、ｌ／ｆ雑
音の影響が無く、熱雑音或いは噴量雑音で制限されるま
で高感度化することが可能となっている。In the prior art, the frequency rs acid component is extracted and the feed bank amount is calculated based on it, so 1/
Due to the limitation of ftI sound, it was not possible to increase the sensitivity, but in the present invention, the 2 fm+ rs acid component or higher-order components are extracted by synchronous detection, and the feedbank amount is calculated based on that. Therefore, there is no influence of l/f noise, and it is possible to increase the sensitivity until it is limited by thermal noise or injection amount noise.
なお、しきい値が交流バイアスの変調された振幅の最大
値と最小値の中央にない場合は、ｎを整数として、ｎｆ
ｓ±ｒｓ成分が存在するので、周波数口ｆｍにより同期
検波を行えばよい。Note that if the threshold value is not in the center between the maximum and minimum values of the modulated amplitude of the AC bias, nf is set as an integer.
Since the s±rs component exists, synchronous detection may be performed using the frequency fm.
、〔実施例〕
第１図は本発明の一実施例・の構成を示す模式図である
。図の（１）はＳＱＵ Ｉ Ｄ、（２）はジョセフソン
接合、（３）は交流バイアス発生器、（４）は変調波発
生器、（５）はＳＱ［ＪＩＤに磁気的に結合されている
ピ７クアソプコイル、（６）はフィードバック回路であ
って、これ等各部の機能やフィードバンク回路の出力が
５ＱＩＪＩＤに磁気的に結合されている点は第２図の先
行技術と同じである。, [Embodiment] FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention. In the figure, (1) is the SQU I D, (2) is the Josephson junction, (3) is the AC bias generator, (4) is the modulated wave generator, and (5) is the SQ [magnetically coupled to the JID. The pin 7 assop coil (6) is a feedback circuit, and the functions of these parts and the output of the feed bank circuit are magnetically coupled to the 5QIJID, which is the same as in the prior art shown in FIG.
本実施例では変調波発生器の出力から逓倍器（７）によ
って２１−を作り、これとＳＱＵ ｒ Ｄ出力との積を
とることにより、即ち２ｆａと同期検波を行うことによ
り、２ｃｍ：！：ｆＳから「Ｓを得ていこのようにして
得たｆｓ酸成分基づいて、フィードバック出力を算出し
、これを５Ｑ（ＪＩＤにフィードバックして、検知出力
をＯとする時のフィードバンク量から外部磁界の強さを
求める点は、前記先行技術と同じである。In this embodiment, 21- is generated by the multiplier (7) from the output of the modulated wave generator, and by multiplying this by the SQU r D output, that is, by performing synchronous detection with 2fa, 2cm:! : Calculate the feedback output based on the fs acid component obtained in this way by obtaining S from fS, feed it back to 5Q (JID, and calculate the external magnetic field from the feed bank amount when the detection output is O) The point of determining the strength of is the same as in the prior art described above.
また、本実施例では同期検波を行う周波数を２ｆ＋ｓと
しているが、これはバイアス電流の変調度などに合わせ
て適宜設定さるべきものであり、−般的に言えば、ｒＩ
１１或いはその高調波が用いられることになる。Furthermore, in this embodiment, the frequency for performing synchronous detection is 2f+s, but this should be set appropriately according to the degree of modulation of the bias current, etc. - Generally speaking, rI
11 or its harmonics will be used.
以上説明したように本発明のＳＱＵＩＤ磁束計では、２
ｒ−±ｒｓから得たｒｓに基づいてフィードバック信号
を算出するので、１／ｆＭ音の制限を受けることがない
、そのため、熱雑音或いは量子雑音で制限されるまで高
感度化することにより、低い周波数の微弱な磁界を測定
することが可能となる。As explained above, in the SQUID magnetometer of the present invention, 2
Since the feedback signal is calculated based on rs obtained from r-±rs, it is not limited by 1/fM sound. Therefore, by increasing the sensitivity until it is limited by thermal noise or quantum noise, It becomes possible to measure magnetic fields with weak frequencies.
第１図は本発明の一実施例の構成を示す模式図、第２図
は先行技術の構成を示す模式図、第３図は本発明の詳細
な説明する図
であって、
図に於いて
ｌはＳＱＵＩＤ、
２はジョセフソン接合、
３は交流バイアス発生器、
４は変調波発生器、
５はピックアンプコイル、
６はフィードバック回路、
７は逓倍器、
８は同期検波器
である。
本発明の実施例の構成を示す模式図
第１図
先行技術の構成を示す模式図
第２図
本発明の詳細な説明する図
第３図FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of a prior art, and FIG. 3 is a diagram explaining the present invention in detail. 1 is a SQUID, 2 is a Josephson junction, 3 is an AC bias generator, 4 is a modulated wave generator, 5 is a pick amplifier coil, 6 is a feedback circuit, 7 is a multiplier, and 8 is a synchronous detector. FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of the prior art. FIG. 3 is a diagram explaining the present invention in detail.
Claims (1)
束に磁気的に結合された超伝導量子干渉素子と、 該超伝導量子干渉素子に周波数ｆ＿ｍで振幅変調された
周波数ｆ＿ｃの交流バイアスを印加する手段と、 前記超伝導量子干渉素子から出力されるパルス列状の電
圧信号に基づいて、前記超伝導量子干渉素子に誘導され
た前記外部磁束を正確に打ち消すフィードバック信号を
発生する手段とを包含して成るＳＱＵＩＤ磁束計に於い
て、 前記フィードバック回路は、前記超伝導量子干渉素子か
ら出力される前記パルス列信号に対し、前記変調周波数
ｆ＿ｍ或いはその高調波との同期検波を行い、該同期検
波出力に基づいて前記フィードバック量を算出する構成
であることを特徴とするＳＱＵＩＤ磁束計。[Claims] A superconducting quantum interference device comprising two or more Josephson junctions and magnetically coupled to an external magnetic flux; means for applying an alternating current bias; and means for generating a feedback signal that accurately cancels the external magnetic flux induced in the superconducting quantum interference device based on a pulse train-like voltage signal output from the superconducting quantum interference device. In the SQUID magnetometer, the feedback circuit performs synchronous detection with the modulation frequency f_m or its harmonics on the pulse train signal output from the superconducting quantum interference element, and A SQUID magnetometer, characterized in that the feedback amount is calculated based on a synchronous detection output.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15875388A JPH028762A (en) | 1988-06-27 | 1988-06-27 | Squid fluxmeter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15875388A JPH028762A (en) | 1988-06-27 | 1988-06-27 | Squid fluxmeter |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH028762A true JPH028762A (en) | 1990-01-12 |
Family
ID=15678586
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15875388A Pending JPH028762A (en) | 1988-06-27 | 1988-06-27 | Squid fluxmeter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH028762A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04212079A (en) * | 1990-02-13 | 1992-08-03 | Fujitsu Ltd | Squid magnetic field sensor |
-
1988
- 1988-06-27 JP JP15875388A patent/JPH028762A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04212079A (en) * | 1990-02-13 | 1992-08-03 | Fujitsu Ltd | Squid magnetic field sensor |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3009729B2 (en) | Method and apparatus for processing an output signal from a low noise sensor | |
| US4692703A (en) | Magnetic field sensor having a Hall effect device with overlapping flux concentrators | |
| US4004217A (en) | Flux locked loop | |
| JPH0395475A (en) | Method of suppressing current distribution noise in superconduction quantum interference device | |
| US4851776A (en) | Weak field measuring magnetometer with flux modulated current conducting Josephson junction | |
| JP2662903B2 (en) | High sensitivity magnetic field detector | |
| JP2002148322A (en) | Signal detector using superconducting quantum interference element and its measuring method | |
| US5252921A (en) | Noise canceling high-sensitive magnetometer | |
| JPS5910510B2 (en) | Superconducting quantum interference magnetometer | |
| JPH0814614B2 (en) | Superconducting magnetic field measuring device | |
| JPH028762A (en) | Squid fluxmeter | |
| JP3789024B2 (en) | SQUID magnetometer | |
| JP2005188947A (en) | Magnetic detector | |
| JPH05232202A (en) | Software gradiometer | |
| JPH0943328A (en) | Superconductive magnetic detecting device | |
| JP2833506B2 (en) | Magnetic detector | |
| JPH04160380A (en) | Digital squid flux meter | |
| JPH08264850A (en) | Superconducting magnetic detecting device | |
| JP2003149311A (en) | Wide band active magnetic shield method | |
| Qian et al. | Integrated driving and readout circuits for orthogonal fluxgate sensor | |
| Makie‐Fukuda et al. | Automatic adjustment of bias current for direct current superconducting quantum interference device | |
| JPH06324130A (en) | Squid sensor device | |
| JP2869775B2 (en) | SQUID magnetometer | |
| JPH044555B2 (en) | ||
| Vodel et al. | Application of high performance DC SQUIDs in precision measurement technique |