JPH05323003A - 超伝導量子干渉素子 - Google Patents
超伝導量子干渉素子Info
- Publication number
- JPH05323003A JPH05323003A JP4128547A JP12854792A JPH05323003A JP H05323003 A JPH05323003 A JP H05323003A JP 4128547 A JP4128547 A JP 4128547A JP 12854792 A JP12854792 A JP 12854792A JP H05323003 A JPH05323003 A JP H05323003A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- coil
- squid
- input coil
- superconducting
- resistor
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- Pending
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- Measuring Magnetic Variables (AREA)
- Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】SQUID上に薄膜プロセス技術を用いてダン
ピング抵抗をSQUIDチップ程度の大きさにして形成
してSQUIDを安定に動作させる。 【構成】SQUIDは超伝導リング4の上にn回巻の入
力コイル1が設けられ、入力コイルの外側には帰還変調
コイル6が形成され。超伝導リングにはジョセフソン接
合5が形成され、ダンピング抵抗2がSQUIDの入力
コイル1に並列に接続され、入力コイル1の巻線の線間
上に形成される。ダンピング抵抗は薄膜プロセス技術を
用い、モリブデン(Mo)または金(Au)によって形成する。 【効果】ダンピング抵抗を入力コイルに並列に接続する
ことでSQUID内の共振を抑えることができる。
ピング抵抗をSQUIDチップ程度の大きさにして形成
してSQUIDを安定に動作させる。 【構成】SQUIDは超伝導リング4の上にn回巻の入
力コイル1が設けられ、入力コイルの外側には帰還変調
コイル6が形成され。超伝導リングにはジョセフソン接
合5が形成され、ダンピング抵抗2がSQUIDの入力
コイル1に並列に接続され、入力コイル1の巻線の線間
上に形成される。ダンピング抵抗は薄膜プロセス技術を
用い、モリブデン(Mo)または金(Au)によって形成する。 【効果】ダンピング抵抗を入力コイルに並列に接続する
ことでSQUID内の共振を抑えることができる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、極微小磁場の測定、特
に生体磁場測定を目的とした磁場測定装置において使用
されるSQUID(超伝導量子干渉素子)に関し、その
入力コイルに並列に接続されるダンピング抵抗の形成、
配置に関する。
に生体磁場測定を目的とした磁場測定装置において使用
されるSQUID(超伝導量子干渉素子)に関し、その
入力コイルに並列に接続されるダンピング抵抗の形成、
配置に関する。
【0002】
【従来の技術】SQUID(超伝導量子干渉素子)は磁
場を電圧に高感度に変換するデバイスである。SQUI
Dは高感度磁気センサとして磁場計測に使用されるだけ
でなく、ディジタル回路素子としても重要な役割を果た
している。これらの理由から、SQUIDの応用範囲と
しては生体磁気計測をはじめ、物性実験・電気精密計測
・地球物理・基礎物理理論の検証実験などがある。従
来、SQUID(超伝導量子干渉素子)内の浮遊容量と
入力コイル系が共振を起こし、SQUIDの動作上問題
になっていた。これまで、図7に示す回路図の構成のよ
うに入力コイル9または検出コイル10に並列にダンピ
ング抵抗11及びコンデンサ12を入れ共振を抑え、S
QUIDの動作を安定にしていた((ジャーナル・オブ
・ロウテンパレーチャ・フイジックス)J.Low Temp.Phy
s.68,3/4, p269 1987)。従来は抵抗を入力コイルに半田
付けで対処していた。
場を電圧に高感度に変換するデバイスである。SQUI
Dは高感度磁気センサとして磁場計測に使用されるだけ
でなく、ディジタル回路素子としても重要な役割を果た
している。これらの理由から、SQUIDの応用範囲と
しては生体磁気計測をはじめ、物性実験・電気精密計測
・地球物理・基礎物理理論の検証実験などがある。従
来、SQUID(超伝導量子干渉素子)内の浮遊容量と
入力コイル系が共振を起こし、SQUIDの動作上問題
になっていた。これまで、図7に示す回路図の構成のよ
うに入力コイル9または検出コイル10に並列にダンピ
ング抵抗11及びコンデンサ12を入れ共振を抑え、S
QUIDの動作を安定にしていた((ジャーナル・オブ
・ロウテンパレーチャ・フイジックス)J.Low Temp.Phy
s.68,3/4, p269 1987)。従来は抵抗を入力コイルに半田
付けで対処していた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】多チャンネルからなる
磁場計測装置では、各SQUID上に抵抗を半田付けで
設置する場合、大きな面積が必要となり多数のチャンネ
ルを形成することが困難であった。また、系全体として
の熱容量も増大し、冷媒が溜りにくくなるという問題が
あった。本発明の目的は上記問題を解決するため、SQ
UID上に薄膜プロセス技術を用いてダンピング抵抗を
SQUIDチップ程度の大きさにして形成することにあ
る。即ち、発明の第1の目的は薄膜プロセス技術を用い
てダンピング抵抗をSQUIDと同じチップ上に形成、
配置し、この抵抗体のレイアウトを提供することにあ
る。また、第2の目的はダンピング抵抗の抵抗値を10
オーム以上1kオーム以下の大きさで可変に設定できる
ようにすることにある。また、各SQUIDチップで浮
遊容量がばらつくために、SQUID内の浮遊容量とイ
ンダクタンスとの共振条件が各SQUIDチップで異な
るという問題が生じ、各々のSQUIDチップで最適な
ダンピング抵抗値を設定しなければならない。そこで本
発明の第3の目的は、任意にダンピング抵抗値を選択で
きるようにすることである。
磁場計測装置では、各SQUID上に抵抗を半田付けで
設置する場合、大きな面積が必要となり多数のチャンネ
ルを形成することが困難であった。また、系全体として
の熱容量も増大し、冷媒が溜りにくくなるという問題が
あった。本発明の目的は上記問題を解決するため、SQ
UID上に薄膜プロセス技術を用いてダンピング抵抗を
SQUIDチップ程度の大きさにして形成することにあ
る。即ち、発明の第1の目的は薄膜プロセス技術を用い
てダンピング抵抗をSQUIDと同じチップ上に形成、
配置し、この抵抗体のレイアウトを提供することにあ
る。また、第2の目的はダンピング抵抗の抵抗値を10
オーム以上1kオーム以下の大きさで可変に設定できる
ようにすることにある。また、各SQUIDチップで浮
遊容量がばらつくために、SQUID内の浮遊容量とイ
ンダクタンスとの共振条件が各SQUIDチップで異な
るという問題が生じ、各々のSQUIDチップで最適な
ダンピング抵抗値を設定しなければならない。そこで本
発明の第3の目的は、任意にダンピング抵抗値を選択で
きるようにすることである。
【0004】
【課題を解決するための手段】入力コイルと、この入力
コイルと磁気結合している超伝導リング、この超伝導リ
ングと磁気結合している帰還コイル、及び超伝導リング
にジョセフソン接合が構成されたSQUID(超伝導量
子干渉素子)において、入力コイルの超伝導リングの外
側に配置された部分の線間に抵抗体が入力コイルと並列
に接続して形成される。入力コイルは複数本巻で構成さ
れ、入力コイルの各巻線の間に複数個の抵抗体を形成す
る。あるいは入力コイルの最も内側にある巻線と最も外
側にある巻線との間に抵抗体を設ける。また、抵抗体が
入力コイルの超伝導リングの外側に直線状に形成され、
かつ抵抗体の往路と復路の線が同じ位置に形成され、抵
抗体が入力コイルと並列に接続される。抵抗体は入力コ
イルの超伝導リングの外側にある接続端子の近傍に複数
個独立に形成され、複数個の抵抗体の端部には接続端子
が形成される。抵抗体の抵抗値は10オーム以上かつ1
kオーム以下に設定され、抵抗体と直列にコンデンサが
接続される。本発明では、入力コイルに並列接続になる
ように、抵抗体を入力コイルの端子間に形成し、抵抗体
をSQUIDチップの外部に設け、抵抗体の長さや太さ
や厚さを調整することで抵抗値を10オーム以上1kオ
ーム以下に設定する。複数個の抵抗体をSQUIDチッ
プ上に形成しその抵抗体の接続を変えることで任意の抵
抗値を選択する。
コイルと磁気結合している超伝導リング、この超伝導リ
ングと磁気結合している帰還コイル、及び超伝導リング
にジョセフソン接合が構成されたSQUID(超伝導量
子干渉素子)において、入力コイルの超伝導リングの外
側に配置された部分の線間に抵抗体が入力コイルと並列
に接続して形成される。入力コイルは複数本巻で構成さ
れ、入力コイルの各巻線の間に複数個の抵抗体を形成す
る。あるいは入力コイルの最も内側にある巻線と最も外
側にある巻線との間に抵抗体を設ける。また、抵抗体が
入力コイルの超伝導リングの外側に直線状に形成され、
かつ抵抗体の往路と復路の線が同じ位置に形成され、抵
抗体が入力コイルと並列に接続される。抵抗体は入力コ
イルの超伝導リングの外側にある接続端子の近傍に複数
個独立に形成され、複数個の抵抗体の端部には接続端子
が形成される。抵抗体の抵抗値は10オーム以上かつ1
kオーム以下に設定され、抵抗体と直列にコンデンサが
接続される。本発明では、入力コイルに並列接続になる
ように、抵抗体を入力コイルの端子間に形成し、抵抗体
をSQUIDチップの外部に設け、抵抗体の長さや太さ
や厚さを調整することで抵抗値を10オーム以上1kオ
ーム以下に設定する。複数個の抵抗体をSQUIDチッ
プ上に形成しその抵抗体の接続を変えることで任意の抵
抗値を選択する。
【0005】
【作用】薄膜プロセス技術を用いることにより、ダンピ
ング抵抗をSQUIDチップと同程度の大きさまで小さ
くできる。また、ダンピング抵抗を入力コイルに並列に
接続するのでSQUID内の共振を抑えることができ、
SQUIDを安定に動作できる。
ング抵抗をSQUIDチップと同程度の大きさまで小さ
くできる。また、ダンピング抵抗を入力コイルに並列に
接続するのでSQUID内の共振を抑えることができ、
SQUIDを安定に動作できる。
【0006】
【実施例】本発明の実施例について以下説明する。図1
に基づいて第1の実施例について説明する。SQUID
は超伝導リング4の上にn回巻の入力コイル1が設けら
れており、この入力コイルの外側には帰還変調コイル6
が形成されている。また、超伝導リングにはジョセフソ
ン接合5が形成されている。以下説明に用いるSQUI
Dの図は全て上記の構造になっている。SQUIDの入
力コイル1に並列接続になるようにダンピング抵抗2
を、図1のように入力コイル1の巻線に至るまでの線間
上に形成する。このダンピング抵抗は薄膜プロセス技術
を用いて、モリブデン(Mo)または金(Au)によって形成す
る。以下述べる全ての実施例においてこの薄膜プロセス
技術を用いてダンピング抵抗を形成する。次に図2に基
づいて実施例2について説明する。n回巻の入力コイル
1の#1と#2の間・#2と#3の間・・・#(n−
1)と#nの間までの各巻線間に、図2のようにダンピ
ング抵抗2を(n−1)個形成している。ただし、図中
では階段式にダンピング抵抗を形成しているが、この構
造に限るものではない。また、ダンピング抵抗の構成数
も(n−1)個に限るものではなく、1個以上存在すれ
ばよい。次に図3に基づいて第3の実施例について説明
する。図3は、入力コイル部1の最も内側のコイル(#
1)と最も外側のコイル(#n)との間にダンピング抵
抗2を形成したものである。これも必ずしも、#1と#
nの間にダンピング抵抗を形成するものに限るものでは
ない。このダンピング抵抗2は超伝導リング4の層と入
力コイル1の層の間の層に形成することが望ましいが、
これに限るものではない。
に基づいて第1の実施例について説明する。SQUID
は超伝導リング4の上にn回巻の入力コイル1が設けら
れており、この入力コイルの外側には帰還変調コイル6
が形成されている。また、超伝導リングにはジョセフソ
ン接合5が形成されている。以下説明に用いるSQUI
Dの図は全て上記の構造になっている。SQUIDの入
力コイル1に並列接続になるようにダンピング抵抗2
を、図1のように入力コイル1の巻線に至るまでの線間
上に形成する。このダンピング抵抗は薄膜プロセス技術
を用いて、モリブデン(Mo)または金(Au)によって形成す
る。以下述べる全ての実施例においてこの薄膜プロセス
技術を用いてダンピング抵抗を形成する。次に図2に基
づいて実施例2について説明する。n回巻の入力コイル
1の#1と#2の間・#2と#3の間・・・#(n−
1)と#nの間までの各巻線間に、図2のようにダンピ
ング抵抗2を(n−1)個形成している。ただし、図中
では階段式にダンピング抵抗を形成しているが、この構
造に限るものではない。また、ダンピング抵抗の構成数
も(n−1)個に限るものではなく、1個以上存在すれ
ばよい。次に図3に基づいて第3の実施例について説明
する。図3は、入力コイル部1の最も内側のコイル(#
1)と最も外側のコイル(#n)との間にダンピング抵
抗2を形成したものである。これも必ずしも、#1と#
nの間にダンピング抵抗を形成するものに限るものでは
ない。このダンピング抵抗2は超伝導リング4の層と入
力コイル1の層の間の層に形成することが望ましいが、
これに限るものではない。
【0007】次に図4に基づいて第4の実施例について
説明する。SQUIDの入力コイル1に並列接続になる
ようにダンピング抵抗2を、図4のように入力コイル1
の外部に直線状に形成し、このダンピング抵抗2の配線
によるインダクタンスが最小になるように、リング状に
ならずつまりループを描かないように往路と復路をなる
べく同じ線上に形成し接合部3によって入力コイル1に
接続する。ただし、図4では、図面の都合上、往路と復
路が離して表記している。また、超伝導リング4や帰還
変調コイル6とダンピング抵抗2との間の浮遊容量を避
けるため、他の配線と交叉せず、他の配線から十分遠い
所にダンピング抵抗2を配置する。また、このような構
造にすることで層構造にする必要が無いため薄膜プロセ
ス技術による作成を容易にすることができる。また、こ
のようにしてダンピング抵抗2を自由に長くできるた
め、容易に抵抗値を10オーム以上1kオーム以下に選
択して設定できる。次に図5に基づいて実施例5につい
て説明する。この実施例では図4の第4の実施例のダン
ピング抵抗2に直列にコンデンサ7を設ける。このコン
デンサは2枚の導体を極板にしたもので形成される。こ
のコンデンサを入れることにより、ダンピング抵抗2と
コンデンサ7とのRCハイパスフィルタ回路となり、ダ
ンピング抵抗から発生する熱雑音による雑音を低減でき
る。
説明する。SQUIDの入力コイル1に並列接続になる
ようにダンピング抵抗2を、図4のように入力コイル1
の外部に直線状に形成し、このダンピング抵抗2の配線
によるインダクタンスが最小になるように、リング状に
ならずつまりループを描かないように往路と復路をなる
べく同じ線上に形成し接合部3によって入力コイル1に
接続する。ただし、図4では、図面の都合上、往路と復
路が離して表記している。また、超伝導リング4や帰還
変調コイル6とダンピング抵抗2との間の浮遊容量を避
けるため、他の配線と交叉せず、他の配線から十分遠い
所にダンピング抵抗2を配置する。また、このような構
造にすることで層構造にする必要が無いため薄膜プロセ
ス技術による作成を容易にすることができる。また、こ
のようにしてダンピング抵抗2を自由に長くできるた
め、容易に抵抗値を10オーム以上1kオーム以下に選
択して設定できる。次に図5に基づいて実施例5につい
て説明する。この実施例では図4の第4の実施例のダン
ピング抵抗2に直列にコンデンサ7を設ける。このコン
デンサは2枚の導体を極板にしたもので形成される。こ
のコンデンサを入れることにより、ダンピング抵抗2と
コンデンサ7とのRCハイパスフィルタ回路となり、ダ
ンピング抵抗から発生する熱雑音による雑音を低減でき
る。
【0008】次に第6図に基づいて実施例6を説明す
る。入力コイル1に図のようにダンピング抵抗2を設け
る。この時、ダンピング抵抗の片側は共通になっており
図のようにその先には検出コイル取付け用の超伝導のボ
ンディングパットAが形成されている。また、ダンピン
グ抵抗の他方側には超伝導ボンディングパットa,b,
cが形成されている。検出コイルからのボンディングと
パットCからのボンディングをこのダンピング抵抗上の
パットa,b,cの何れかに接続することによって、任
意のダンピング抵抗を得ることができる。また、ダンピ
ング抵抗を取り付けたくない場合は、片側は前述したよ
うにパットAに取付け、もう片側は検出コイルからのボ
ンディングをパットCに直接接続するか、または、パッ
トBを経由してパットCに接続すればよい。また、ここ
で示したダンピング抵抗は必ずしもSQUIDチップ上
に形成されるものでなくてもよく、例えば、SQUID
取付け用の基板上に形成することもできる。
る。入力コイル1に図のようにダンピング抵抗2を設け
る。この時、ダンピング抵抗の片側は共通になっており
図のようにその先には検出コイル取付け用の超伝導のボ
ンディングパットAが形成されている。また、ダンピン
グ抵抗の他方側には超伝導ボンディングパットa,b,
cが形成されている。検出コイルからのボンディングと
パットCからのボンディングをこのダンピング抵抗上の
パットa,b,cの何れかに接続することによって、任
意のダンピング抵抗を得ることができる。また、ダンピ
ング抵抗を取り付けたくない場合は、片側は前述したよ
うにパットAに取付け、もう片側は検出コイルからのボ
ンディングをパットCに直接接続するか、または、パッ
トBを経由してパットCに接続すればよい。また、ここ
で示したダンピング抵抗は必ずしもSQUIDチップ上
に形成されるものでなくてもよく、例えば、SQUID
取付け用の基板上に形成することもできる。
【0009】
【発明の効果】本発明により、SQUID内にダンピン
グ抵抗及びコンデンサを薄膜プロセス技術を用いて形成
することができ、従来、SQUIDの不安定動作の原因
であった、入力コイル系の浮遊容量とインダクタンスと
のLC共振を抑えることができ、SQUIDを安定に動
作することができる。
グ抵抗及びコンデンサを薄膜プロセス技術を用いて形成
することができ、従来、SQUIDの不安定動作の原因
であった、入力コイル系の浮遊容量とインダクタンスと
のLC共振を抑えることができ、SQUIDを安定に動
作することができる。
【図1】本発明の実施例1である抵抗体の形成、配置を
示す平面図。
示す平面図。
【図2】本発明の実施例2である抵抗体の形成、配置を
示す平面図。
示す平面図。
【図3】本発明の実施例3である抵抗体の形成、配置を
示す平面図。
示す平面図。
【図4】本発明の実施例4である抵抗体の形成、配置を
示す平面図。
示す平面図。
【図5】本発明の実施例5である抵抗体の形成、配置を
示す平面図。
示す平面図。
【図6】本発明の実施例6である抵抗体の形成、配置を
示す平面図。
示す平面図。
【図7】SQUIDの動作を安定にするための従来例の
回路構成図。
回路構成図。
1、9…入力コイル、2、11…ダンピング抵抗、3…
接合部、4…超伝導リング、5…ジョセフソン接合、6
…帰還変調コイル、7、12…コンデンサ、8…超伝導
ボンディングパット、10…検出コイル。
接合部、4…超伝導リング、5…ジョセフソン接合、6
…帰還変調コイル、7、12…コンデンサ、8…超伝導
ボンディングパット、10…検出コイル。
Claims (7)
- 【請求項1】入力コイル、この入力コイルと磁気結合し
ている超伝導リング、この超伝導リングと磁気結合して
いる帰還コイル、及び前記超伝導リングにジョセフソン
接合が構成されたSQUID(超伝導量子干渉素子)に
おいて、前記入力コイルの前記超伝導リングの外側に配
置された部分の線間に抵抗体が前記入力コイルと並列に
接続して形成されたことを特徴とするSQUID(超伝
導量子干渉素子)。 - 【請求項2】入力コイル、この入力コイルと磁気結合し
ている超伝導リング、この超伝導リングと磁気結合して
いる帰還コイル、及び前記超伝導リングにジョセフソン
接合が構成されたSQUID(超伝導量子干渉素子)に
おいて、前記入力コイルが複数本巻で構成され、前記入
力コイルの各巻線の間に複数個の抵抗体が形成されたこ
とを特徴とするSQUID(超伝導量子干渉素子)。 - 【請求項3】入力コイル、この入力コイルと磁気結合し
ている超伝導リング、この超伝導リングと磁気結合して
いる帰還コイル、及び前記超伝導リングにジョセフソン
接合が構成されたSQUID(超伝導量子干渉素子)に
おいて、前記入力コイルが複数本巻で構成され、前記入
力コイルの最も内側にある巻線と最も外側にある巻線と
の間に抵抗体が設けられたことを特徴とするSQUID
(超伝導量子干渉素子)。 - 【請求項4】入力コイル、この入力コイルと磁気結合し
ている超伝導リング、この超伝導リングと磁気結合して
いる帰還コイル、及び前記超伝導リングにジョセフソン
接合が構成されたSQUID(超伝導量子干渉素子)に
おいて、抵抗体が前記入力コイルの前記超伝導リングの
外側に直線状に形成され、かつ前記抵抗体の往路と復路
の線が同じ位置に形成され、前記抵抗体が前記入力コイ
ルと並列に接続されたことを特徴とするSQUID(超
伝導量子干渉素子)。 - 【請求項5】入力コイル、この入力コイルと磁気結合し
ている超伝導リング、この超伝導リングと磁気結合して
いる帰還コイル、及び前記超伝導リングにジョセフソン
接合が構成されたSQUID(超伝導量子干渉素子)に
おいて、抵抗体が前記入力コイルの前記超伝導リングの
外側にある接続端子の近傍に複数個独立に形成され、前
記複数個の抵抗体の端部には接続端子が形成されたこと
を特徴とするSQUID(超伝導量子干渉素子)。 - 【請求項6】前記抵抗体と直列にコンデンサが接続され
たことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれかに
記載のSQUID(超伝導量子干渉素子)。 - 【請求項7】前記抵抗体の抵抗値が10オーム以上かつ
1kオーム以下であることを特徴とする請求項1から請
求項5のいずれかに記載のSQUID(超伝導量子干渉
素子)。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4128547A JPH05323003A (ja) | 1992-05-21 | 1992-05-21 | 超伝導量子干渉素子 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4128547A JPH05323003A (ja) | 1992-05-21 | 1992-05-21 | 超伝導量子干渉素子 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05323003A true JPH05323003A (ja) | 1993-12-07 |
Family
ID=14987458
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4128547A Pending JPH05323003A (ja) | 1992-05-21 | 1992-05-21 | 超伝導量子干渉素子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH05323003A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5854492A (en) * | 1995-11-22 | 1998-12-29 | Seiko Instruments Inc. | Superconducting quantum interference device fluxmeter and nondestructive inspection apparatus |
-
1992
- 1992-05-21 JP JP4128547A patent/JPH05323003A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5854492A (en) * | 1995-11-22 | 1998-12-29 | Seiko Instruments Inc. | Superconducting quantum interference device fluxmeter and nondestructive inspection apparatus |
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