JPH0640124B2 - ディジタル・スクィド - Google Patents
ディジタル・スクィドInfo
- Publication number
- JPH0640124B2 JPH0640124B2 JP62177515A JP17751587A JPH0640124B2 JP H0640124 B2 JPH0640124 B2 JP H0640124B2 JP 62177515 A JP62177515 A JP 62177515A JP 17751587 A JP17751587 A JP 17751587A JP H0640124 B2 JPH0640124 B2 JP H0640124B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- squid
- current
- superconducting
- magnetic flux
- loop
- 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.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
- Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Electronic Switches (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔概要〕 微小な磁束や電流の測定に用いられるディジタル・スク
ィドに関し, ディジタル・スクィドのフィードバック回路をジョセフ
ソン接合と超伝導インダクタンス等からなる超伝導回路
のみで構成できるようにし,ディジタル・スクィドの多
チャネル化,ワンチップ化をはかり,例えば,心磁計等
において複数個所の情報を同時に多数得て,高速に詳細
な診断ができるようすることを目的とし, スクィドの正または負の出力パルスを,それぞれ正また
は負の磁束量子に変換するジョセフソン回路と,該ジョ
セフソン回路を含み,該スクィドに磁界結合する超伝導
ループとを有し,該超伝導ループに前記磁束量子を蓄
え,これにより該超伝導ループに流れるループ電流を該
スクィドにフィードバックするように構成する。
ィドに関し, ディジタル・スクィドのフィードバック回路をジョセフ
ソン接合と超伝導インダクタンス等からなる超伝導回路
のみで構成できるようにし,ディジタル・スクィドの多
チャネル化,ワンチップ化をはかり,例えば,心磁計等
において複数個所の情報を同時に多数得て,高速に詳細
な診断ができるようすることを目的とし, スクィドの正または負の出力パルスを,それぞれ正また
は負の磁束量子に変換するジョセフソン回路と,該ジョ
セフソン回路を含み,該スクィドに磁界結合する超伝導
ループとを有し,該超伝導ループに前記磁束量子を蓄
え,これにより該超伝導ループに流れるループ電流を該
スクィドにフィードバックするように構成する。
本発明は高感度の磁束や電流の測定に用いられるディジ
タル・スクィドに関する。
タル・スクィドに関する。
2個以上のジョセフソン接合と超伝導インダクタンスを
含む超伝導ループは狭義にスクィド(SQUID,Supercondu
cting Quantum Interference Device,量子干渉素子)
と呼ばれ,ジョセフソン接合が2個の場合は2接合量子
干渉計とも呼ばれている。これは現在では最高感度で磁
束(電流)を検出できる素子であり,これに対して表題
でいうスクィドとは広義に検知系,フィードバック系等
の回路を含めた磁束計としての機能をもつ全体の系をい
う。
含む超伝導ループは狭義にスクィド(SQUID,Supercondu
cting Quantum Interference Device,量子干渉素子)
と呼ばれ,ジョセフソン接合が2個の場合は2接合量子
干渉計とも呼ばれている。これは現在では最高感度で磁
束(電流)を検出できる素子であり,これに対して表題
でいうスクィドとは広義に検知系,フィードバック系等
の回路を含めた磁束計としての機能をもつ全体の系をい
う。
従って,ここでは狭義のスクィドをSQUIDと表示する。
既に,市販されているアナログ・スクィドは,例えば身
体の神経系に流れる微小電流により発生する磁束を検出
して心磁図や脳磁図等を得る医療機器に使用されてい
る。
体の神経系に流れる微小電流により発生する磁束を検出
して心磁図や脳磁図等を得る医療機器に使用されてい
る。
これらは,電圧を検出する今までの心電図等に代わっ
て,磁束の検出により同様の,あるいはより微細な身体
の情報を得るものである。
て,磁束の検出により同様の,あるいはより微細な身体
の情報を得るものである。
また,SQUIDは,未だ検出に成功していないが,重力波
の検出に応用されている。
の検出に応用されている。
アナログ・スクィドは,SQUIDにdcバイアスをかけ,入
力信号に比例する電圧,または電流で出力が得られる。
これに対し,ディジタル・スクィドはバイアス電流をac
にして,入力信号に比例し,かつバイアスのacと同じ周
期をもつパルス数で出力できるようにしたものである。
力信号に比例する電圧,または電流で出力が得られる。
これに対し,ディジタル・スクィドはバイアス電流をac
にして,入力信号に比例し,かつバイアスのacと同じ周
期をもつパルス数で出力できるようにしたものである。
従来のアナログ・スクィドではロックインアンプ等室温
の装置を多く必要としていたので,身体各部の磁束を同
時に測定してマップを作製するために必要な多チャネル
化が困難であった。
の装置を多く必要としていたので,身体各部の磁束を同
時に測定してマップを作製するために必要な多チャネル
化が困難であった。
ディジタル・スクィドは前記のように出力をパルス数で
出すため,ジョセフソン接合等からなる超伝導回路によ
るフィードバックが可能で,チップ上にフィードバック
回路を作ることができ,従って多チャネル化も容易にな
った。
出すため,ジョセフソン接合等からなる超伝導回路によ
るフィードバックが可能で,チップ上にフィードバック
回路を作ることができ,従って多チャネル化も容易にな
った。
第4図(1)〜(3)はそれぞれ従来例によるディジタル・ス
クィドの回路図,動作説明図と出力パルスを示す図であ
る。
クィドの回路図,動作説明図と出力パルスを示す図であ
る。
このディジタル・スクィドは,本発明者により提起され
たもので,正の出力パルスの数と負の出力パルスの数の
差に比例する電流Ifをフィードバックすることにより
被測定磁束ΦCを求めるようにしたものである。
たもので,正の出力パルスの数と負の出力パルスの数の
差に比例する電流Ifをフィードバックすることにより
被測定磁束ΦCを求めるようにしたものである。
被測定磁束ΦCは, ΦC=(L1+L2)×IC. で表される。ここにIcは被測定電流,L1はピックア
ップコイルとなる,L2はSQUIDに磁界結合する,いずれ
も被測定超伝導ループを構成する超伝導インダクタンス
である。
ップコイルとなる,L2はSQUIDに磁界結合する,いずれ
も被測定超伝導ループを構成する超伝導インダクタンス
である。
この方式では,フィードバックする量は正と負のパルス
数の差であって,各々の絶対値は必要でない。
数の差であって,各々の絶対値は必要でない。
つぎに,このディジタル・スクィドの動作について説明
する。
する。
図において,2個のジョセフソン接合J1,J2と,超伝導
インダクタンスLを含む超伝導ループは2接合SQUIDと
呼ばれる。
インダクタンスLを含む超伝導ループは2接合SQUIDと
呼ばれる。
超伝導インダクタンスL1をもつピックアップコイルに,
被測定磁束Φcが交叉するとこの磁束を打ち消すように
被測定電流ICが被測定超伝導ループに流れ,これが2
接合SQUIDに磁界をつくり,2接合SQUIDの特性を変化さ
せて,その変化より磁束を求める。
被測定磁束Φcが交叉するとこの磁束を打ち消すように
被測定電流ICが被測定超伝導ループに流れ,これが2
接合SQUIDに磁界をつくり,2接合SQUIDの特性を変化さ
せて,その変化より磁束を求める。
2接合SQUIDの注入(バイアス)端子に第1の交流波形
発生器1より第1のac電流を注入する。
発生器1より第1のac電流を注入する。
2接合SQUIDに磁界結合する超伝導インダクタンスL
3に,第2の交流波形発生器2より第1のac電流より周
波数の低い第2のac電流を供給する。
3に,第2の交流波形発生器2より第1のac電流より周
波数の低い第2のac電流を供給する。
第3図(2)は2接合SQUIDのしきい値特性を示す図で,縦
軸は注入電流IGを,横軸は被測定電流ICを表す。
軸は注入電流IGを,横軸は被測定電流ICを表す。
動作点が曲線内にあるときはSQUIDの電圧は0,曲線外
にある時はジョセフソン接合は電圧状態となり,SQUID
の電圧は有限の電圧となる。
にある時はジョセフソン接合は電圧状態となり,SQUID
の電圧は有限の電圧となる。
いま,第2のac電流の波形を図示のように三角波とし,
その正方向の半周期をt1〜t2,負方向の半周期をt2〜t3
とする。
その正方向の半周期をt1〜t2,負方向の半周期をt2〜t3
とする。
まず,t1近傍ではICはA点(OAは被測定磁束ΦCを
変換した電流とフィードバック電流Ifの差に相当す
る)付近にあり,ここで注入電流IGが入っても動作点
はしきい値を越えることなく,SQUIDはスィッチしな
い。
変換した電流とフィードバック電流Ifの差に相当す
る)付近にあり,ここで注入電流IGが入っても動作点
はしきい値を越えることなく,SQUIDはスィッチしな
い。
t1より時間が経過してICが増加してゆくと,ある点よ
り,注入電流IGが入ったときに動作点はしきい値を越
え,SQUIDはスィッチして電圧出力が出る。注入電流I
Gが落ちるとその出力電圧は0となる。すなわち注入電
流パルス1個に対して出力パルス1個が出る。
り,注入電流IGが入ったときに動作点はしきい値を越
え,SQUIDはスィッチして電圧出力が出る。注入電流I
Gが落ちるとその出力電圧は0となる。すなわち注入電
流パルス1個に対して出力パルス1個が出る。
しきい値特性は左右非対称であるので,ICが正側にあ
るときは,出力は正側にスィッチし,負側にスィッチし
ない。
るときは,出力は正側にスィッチし,負側にスィッチし
ない。
反対に,t2〜t3の半周期では出力は負側にスィッチし,
正側にはスィッチしない。
正側にはスィッチしない。
三角波の中心が原点にありIC=0の場合はしきい値特
性が原点対称であるので,出力は正側にスィッチする数
と負側にスィッチする数が等しくなる。ところがIC≠
0の場合は,しきい値特性は左右アンバランスになり,
ICが正の場合は正の出力パルスが多く,ICが負の場
合は負の出力パルスが多くなる。
性が原点対称であるので,出力は正側にスィッチする数
と負側にスィッチする数が等しくなる。ところがIC≠
0の場合は,しきい値特性は左右アンバランスになり,
ICが正の場合は正の出力パルスが多く,ICが負の場
合は負の出力パルスが多くなる。
従って,正負の出力パルス数の差が入力電流ICに相当
する。
する。
測定系は実際には第3図(1)のようにフィードバック回
路を付加して,ヌルメソッド(零位法)が採用されてい
る。
路を付加して,ヌルメソッド(零位法)が採用されてい
る。
2接合SQUIDの注入端子Bから出力を取り出すが,ここ
には第4図(3)に示される出力パルスが出てくる。
には第4図(3)に示される出力パルスが出てくる。
これをアップダウンカウンタ3に入れ,積分器4で積分
し,D/A変換器5でアナログ量であるフィードバック電
流Ifに変換し,2接合SQUIDに磁界結合する超伝導イ
ンダクタンスLfに戻す。
し,D/A変換器5でアナログ量であるフィードバック電
流Ifに変換し,2接合SQUIDに磁界結合する超伝導イ
ンダクタンスLfに戻す。
戻し方の符号は正の出力パルスが多いときはIc軸で負
方向に電流が流れる向きにする。反対の場合は逆向きに
する。
方向に電流が流れる向きにする。反対の場合は逆向きに
する。
出力はIfをとるか,あるいはフィードバック回路の途
中からICに相当するディジタルのパルス数をとっても
よい。
中からICに相当するディジタルのパルス数をとっても
よい。
従来のディジタル・スクィドにおいては,超伝導回路か
らなるフィードバック回路の中で,D/A変換器はビット
数が大きくなると作製が困難となる。これは,半導体回
路等のD/A変換器においてトランジスタによる高精度の
定電流特性を得る動作が,ジョセフソン回路では難しい
からである。
らなるフィードバック回路の中で,D/A変換器はビット
数が大きくなると作製が困難となる。これは,半導体回
路等のD/A変換器においてトランジスタによる高精度の
定電流特性を得る動作が,ジョセフソン回路では難しい
からである。
これに対して,本発明の目的はディジタル・スクィドの
フィードバック回路を,すなわち12〜15ビット程度のD/
A変換機能と,前段のアップダウンカウンタおよび積分
機能とをジョセフソン接合等からなる超伝導回路で実現
して,その集積化を容易にして,ディジタル・スクィド
の多チャネル化を可能にすることである。
フィードバック回路を,すなわち12〜15ビット程度のD/
A変換機能と,前段のアップダウンカウンタおよび積分
機能とをジョセフソン接合等からなる超伝導回路で実現
して,その集積化を容易にして,ディジタル・スクィド
の多チャネル化を可能にすることである。
上記問題点の解決は、超伝導インダクタンスと2個以上
のジョセフソン接合を含むスクィドと,被測定電流を流
し,かつ該スクィドに磁界結合するインダクタンスと,
該スクィドに交流波形のバイアス電流を与える交流波形
発生器とを有し,該スクィドに交流波形の電流を注入
し,かつ出力をパルス列で取り出すように構成されるデ
ィジタル・スクィドであって,正または負の出力パルス
を,それぞれ正または負の磁束量子に変換するジョセフ
ソン回路と,該ジョセフソン回路を含み,該スクィドに
磁界結合する超伝導ループとを有し,該超伝導ループに
前記磁束量子を蓄え,これにより該超伝導ループに流れ
るループ電流を該スクィドにフィードバックするように
構成されてなるディジタル・スクィドにより達成され
る。
のジョセフソン接合を含むスクィドと,被測定電流を流
し,かつ該スクィドに磁界結合するインダクタンスと,
該スクィドに交流波形のバイアス電流を与える交流波形
発生器とを有し,該スクィドに交流波形の電流を注入
し,かつ出力をパルス列で取り出すように構成されるデ
ィジタル・スクィドであって,正または負の出力パルス
を,それぞれ正または負の磁束量子に変換するジョセフ
ソン回路と,該ジョセフソン回路を含み,該スクィドに
磁界結合する超伝導ループとを有し,該超伝導ループに
前記磁束量子を蓄え,これにより該超伝導ループに流れ
るループ電流を該スクィドにフィードバックするように
構成されてなるディジタル・スクィドにより達成され
る。
ディジタル・スクィドのフィードバック回路に要求さる
機能は,スクィドから発生する正または負パルスの数の
差を求め,このパルス数差の積分値に比例するフィード
バック電流をつくり出すことである。
機能は,スクィドから発生する正または負パルスの数の
差を求め,このパルス数差の積分値に比例するフィード
バック電流をつくり出すことである。
このフィードバック回路を超伝導ジョセフソン回路で構
成する。
成する。
第1図は本発明の概念を説明するディジタル・スクィド
のブロック図である。
のブロック図である。
図において,スクィド12は交流波形発生器11よりバイア
ス電流が注入され,正または負のパルス列を出力する。
ジョセフソン回路13を含む超伝導ループ14をつくり,こ
のジョセフソン回路13はスクィド12から出力パルスを受
けて,パルス1個につき,1個の量子磁束Φ0を超伝導
ループ14に入れ,あるいは取り出すようにする。
ス電流が注入され,正または負のパルス列を出力する。
ジョセフソン回路13を含む超伝導ループ14をつくり,こ
のジョセフソン回路13はスクィド12から出力パルスを受
けて,パルス1個につき,1個の量子磁束Φ0を超伝導
ループ14に入れ,あるいは取り出すようにする。
すなわち,1個の正パルスに対し正方向の磁束量子1個
を入れ,1個の負パルスに対し負方向の磁束量子1個を
入れる(あるいは,正方向の磁束量子1個を出す)。
を入れ,1個の負パルスに対し負方向の磁束量子1個を
入れる(あるいは,正方向の磁束量子1個を出す)。
超伝導ループであるので,ここに蓄えられた磁束は出し
入れをしない限り永久に蓄えられ消えることはない。ま
た,この動作は磁束量子を1個ずつ足したり減らしたり
するので積分機能を含んでいる。
入れをしない限り永久に蓄えられ消えることはない。ま
た,この動作は磁束量子を1個ずつ足したり減らしたり
するので積分機能を含んでいる。
フィードバック電流は,磁束量子を蓄えることにより生
ずる,この超伝導ループ14に流れるループ電流ILを使
い,これをスクィド12に磁界結合すればよい。
ずる,この超伝導ループ14に流れるループ電流ILを使
い,これをスクィド12に磁界結合すればよい。
第2図は本発明の一実施例を説明するディジタル・スク
ィドの回路図である。
ィドの回路図である。
図において,ジョセフソン接合J1,J2と,超伝導インダ
クタンスLを含む2接合SQUIDよりなる第1のSQUID12
と,これに磁界結合し,かつ被測定電流IC=ΦC/(L
1+L2)を流す超伝導インダクタンスL2を有し,出力端
子を兼ねる注入端子Bは第1のSQUID12の非対称の位置
に設け,ここに振興変調波形発生器11Aより振幅変調さ
れたバイアス電流IGを注入する。
クタンスLを含む2接合SQUIDよりなる第1のSQUID12
と,これに磁界結合し,かつ被測定電流IC=ΦC/(L
1+L2)を流す超伝導インダクタンスL2を有し,出力端
子を兼ねる注入端子Bは第1のSQUID12の非対称の位置
に設け,ここに振興変調波形発生器11Aより振幅変調さ
れたバイアス電流IGを注入する。
第1のSQUID12には,被測定磁束ΦCとフィードバック
した磁束の差に依存した出力パルスを生じる。すなわ
ち,フィードバックした磁束が正なら出力パルス数は負
側が正側より多く,フィードバックした磁束が負なら出
力パルス数は正側が負側より多くなる。
した磁束の差に依存した出力パルスを生じる。すなわ
ち,フィードバックした磁束が正なら出力パルス数は負
側が正側より多く,フィードバックした磁束が負なら出
力パルス数は正側が負側より多くなる。
この出力パルスは,抵抗R1とR2に分流され,抵抗R1を通
った磁界結合電流ICは超伝導インダクタンスL5によ
り,ジョセフソン回路13に磁界結合され,抵抗R2を通
った注入電流Igはジョセフソン回路13に注入される。
った磁界結合電流ICは超伝導インダクタンスL5によ
り,ジョセフソン回路13に磁界結合され,抵抗R2を通
った注入電流Igはジョセフソン回路13に注入される。
このようにして,電流パルスを磁束量子に変換する機能
をもつジョセフソン回路13に加える。
をもつジョセフソン回路13に加える。
この例では,ジョセフソン回路13は,ジョセフソン接合
J3,J4と,超伝導インダクタンスL4を含む2接合SQUIDよ
りなる第2のSQUIDであって,この第2のSQUIDと超伝導
インダクタンスL3を含む超伝導ループ14を設ける。
J3,J4と,超伝導インダクタンスL4を含む2接合SQUIDよ
りなる第2のSQUIDであって,この第2のSQUIDと超伝導
インダクタンスL3を含む超伝導ループ14を設ける。
抵抗rは,第2のSQUIDにより超伝導ループ14に磁束量
子を入れあるいは出す際のループ電流の変化がオーバシ
ュートしないためのダンピング抵抗である。
子を入れあるいは出す際のループ電流の変化がオーバシ
ュートしないためのダンピング抵抗である。
いま,第2のSQUIDのしきい値特性を利用して電流パル
スを磁束量子に変換する動作を第3図を用いて説明す
る。
スを磁束量子に変換する動作を第3図を用いて説明す
る。
第3図は第2のSQUIDのしきい値特性を示す図である。
縦軸は注入電流Ig,横軸は磁界結合電流ICを表す。
縦軸は注入電流Ig,横軸は磁界結合電流ICを表す。
図で,実線で示されるしきい値特性は,動作点が原点側
よりここを越すと,SQUIDはスィッチして電圧状態に遷
移するが,しきい値特性同士が重なり合う点線で示され
るしきい値を越しても,電圧状態に遷移することはない
が,隣のしきい値特性内に入り込むことになる。
よりここを越すと,SQUIDはスィッチして電圧状態に遷
移するが,しきい値特性同士が重なり合う点線で示され
るしきい値を越しても,電圧状態に遷移することはない
が,隣のしきい値特性内に入り込むことになる。
超伝導ループ14に電流が流れていないときは,第2のSQ
UIDの動作点は0点にある。
UIDの動作点は0点にある。
第2のSQUIDに正のパルスが加わると,抵抗R1,R2により
分流され動作点は斜上に移動する。すなわち動作点は0
→A→0と移動するが,点線で表されるモード遷移のし
きい値を2回越すことにより,正の磁束量子が1個超伝
導ループ14に蓄えられる。
分流され動作点は斜上に移動する。すなわち動作点は0
→A→0と移動するが,点線で表されるモード遷移のし
きい値を2回越すことにより,正の磁束量子が1個超伝
導ループ14に蓄えられる。
つぎに,この間の動作を細分して説明する。
第2のSQUIDに正のパルスがに加わるときは,まず,パ
ルスの立ち上がり,0→Aでは,点線のしきい値(右
側)を1回越すと第2のSQUIDのジョセフソン接合J3
が瞬間的に電圧状態になり,すぐに0電圧に戻る。その
結果磁束量子Φ01個が第2のSQUID内に入る。
ルスの立ち上がり,0→Aでは,点線のしきい値(右
側)を1回越すと第2のSQUIDのジョセフソン接合J3
が瞬間的に電圧状態になり,すぐに0電圧に戻る。その
結果磁束量子Φ01個が第2のSQUID内に入る。
つぎに,パルスの立ち下がりA→0では,点線のしきい
値(左側)を1回越すとジョセフソン接合J4が一時的に
スィッチして過渡的に電圧パルスを出し,その結果第2
のSQUID内の磁束量子Φ01個を右側の超伝導インダク
タンスL3へ送り出す。
値(左側)を1回越すとジョセフソン接合J4が一時的に
スィッチして過渡的に電圧パルスを出し,その結果第2
のSQUID内の磁束量子Φ01個を右側の超伝導インダク
タンスL3へ送り出す。
結局,動作点が0→A→0と移動すると,点線のしきい
値を1回ずつ越して磁束量子Φ01個がジョセフソン接
合J3,J4を通過して超伝導インダクタンスL3に入る。
値を1回ずつ越して磁束量子Φ01個がジョセフソン接
合J3,J4を通過して超伝導インダクタンスL3に入る。
同様にして,第2のSQUIDに負のパルスが加わると,し
きい値特性は第3象限に移行し,動作点は0→B→0と
移動し,負の磁束量子が1個超伝導ループ14に蓄えられ
る。
きい値特性は第3象限に移行し,動作点は0→B→0と
移動し,負の磁束量子が1個超伝導ループ14に蓄えられ
る。
超伝導ループ14に磁束を蓄えると,その結果ループ電流
ILが流れ,Igにこの電流が加わるから動作点は,例
えば0′→A′→0′, 0′→B′→0′等となる。
ILが流れ,Igにこの電流が加わるから動作点は,例
えば0′→A′→0′, 0′→B′→0′等となる。
ループ電流ILは,蓄積された磁束量子Φ0の数をnと
すれば, IL=nΦ0/L3. で表され,第2のSQUIDへの注入電流はIg+ILとな
り,座標の原点は0より0′にずれる。
すれば, IL=nΦ0/L3. で表され,第2のSQUIDへの注入電流はIg+ILとな
り,座標の原点は0より0′にずれる。
0′が0から大きくずれると,磁束量子の出し入れがで
きなくなったり,第2のSQUIDが電圧状態に遷移する等
誤動作をするが,超伝導ループのインダクタンスL3を
十分大きくすれば,ループ電流ILは小さくなり,0′
が0から大きくずれることはない。
きなくなったり,第2のSQUIDが電圧状態に遷移する等
誤動作をするが,超伝導ループのインダクタンスL3を
十分大きくすれば,ループ電流ILは小さくなり,0′
が0から大きくずれることはない。
このようにして,出力パルス数の差に相当する磁束量子
が超伝導ループ14に蓄えられ,これにほぼ比例するルー
プ電流ILが流れる。このループ電流ILをフィードバ
ックのため第1のSQUID12に磁界結合する。
が超伝導ループ14に蓄えられ,これにほぼ比例するルー
プ電流ILが流れる。このループ電流ILをフィードバ
ックのため第1のSQUID12に磁界結合する。
このフィードバックにより,被測定磁束ΦCから第1の
SQUID12に結合する磁束と,フィードバック電流ILが
第1のSQUID12に結合する磁束とがほぼ打ち消し合う。
SQUID12に結合する磁束と,フィードバック電流ILが
第1のSQUID12に結合する磁束とがほぼ打ち消し合う。
出力は,従来例と同様にこのフィードバック電流を読む
か,あるいは出力パルスから取り出せばよい。
か,あるいは出力パルスから取り出せばよい。
以上詳細に説明したように本発明によれば,ディジタル
・スクィドのフィードバック回路をジョセフソン接合と
超伝導インダクタンス等からなる超伝導回路のみで構成
できるので,ディジタル・スクィドの多チャネル化,ワ
ンチップ化等が容易となる。
・スクィドのフィードバック回路をジョセフソン接合と
超伝導インダクタンス等からなる超伝導回路のみで構成
できるので,ディジタル・スクィドの多チャネル化,ワ
ンチップ化等が容易となる。
従って,心磁計等において複数個所の情報を同時に多数
得ることができ,高速に詳細な診断ができるようにな
る。
得ることができ,高速に詳細な診断ができるようにな
る。
第1図は本発明の概念を説明するディジタル・スクィド
のブロック図, 第2図は本発明の一実施例を説明するディジタル・スク
ィドの回路図, 第3図は第2のSQUIDのしきい値特性を示す図, 第4図(1)〜(3)はそれぞれ従来例によるディジタル・ス
クィドの回路図,動作説明図と出力パルスを示す図であ
る。 図において, 11は交流波形発生器, 12は第1のSQUID, J1,J2はジョセフソン接合, Lは超伝導インダクタンス, 13はジョセフソン回路で第2のSQUID, J3,J4はジョセフソン接合, L4は超伝導インダクタンス, 14は超伝導ループ, L3はフィードバック用 超伝導インダクタンス, ICは出力の第2のSQUIDへの磁界結合電流, Φcは被測定磁束, L1はピックアップコイルで 超伝導インダクタンス, L2は被測定超伝導ループの 超伝導インダクタンス, L5は第2のSQUIDへの磁界結合用 超伝導インダクタンス, Bは注入端子, IGは第1のSQUIDへの注入電流, Igは第2のSQUIDへの注入電流, ILはフィードバック用ループ電流, R1,R2は分流抵抗 である。
のブロック図, 第2図は本発明の一実施例を説明するディジタル・スク
ィドの回路図, 第3図は第2のSQUIDのしきい値特性を示す図, 第4図(1)〜(3)はそれぞれ従来例によるディジタル・ス
クィドの回路図,動作説明図と出力パルスを示す図であ
る。 図において, 11は交流波形発生器, 12は第1のSQUID, J1,J2はジョセフソン接合, Lは超伝導インダクタンス, 13はジョセフソン回路で第2のSQUID, J3,J4はジョセフソン接合, L4は超伝導インダクタンス, 14は超伝導ループ, L3はフィードバック用 超伝導インダクタンス, ICは出力の第2のSQUIDへの磁界結合電流, Φcは被測定磁束, L1はピックアップコイルで 超伝導インダクタンス, L2は被測定超伝導ループの 超伝導インダクタンス, L5は第2のSQUIDへの磁界結合用 超伝導インダクタンス, Bは注入端子, IGは第1のSQUIDへの注入電流, Igは第2のSQUIDへの注入電流, ILはフィードバック用ループ電流, R1,R2は分流抵抗 である。
Claims (1)
- 【請求項1】超伝導インダクタンスと2個以上のジョセ
フソン接合を含むスクィドと,被測定電流を流し,かつ
該スクィドに磁界結合するインダクタンスと,該スクィ
ドに交流波形のバイアス電流を与える交流波形発生器と
を有し,該スクィドに交流波形の電流を注入し,出力を
パルス列で取り出すように構成されているディジタル・
スクィドであって, 正または負の出力パルスを,それぞれ正または負の磁束
量子に変換するジョセフソン回路と, 該ジョセフソン回路を含み,該スクィドに磁界結合する
超伝導ループとを有し, 該超伝導ループに前記磁束量子を蓄え,これにより該超
伝導ループに流れるループ電流を該スクィドにフィード
バックするように構成されてなることを特徴とするディ
ジタル・スクィド。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62177515A JPH0640124B2 (ja) | 1987-07-16 | 1987-07-16 | ディジタル・スクィド |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62177515A JPH0640124B2 (ja) | 1987-07-16 | 1987-07-16 | ディジタル・スクィド |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6421379A JPS6421379A (en) | 1989-01-24 |
JPH0640124B2 true JPH0640124B2 (ja) | 1994-05-25 |
Family
ID=16032258
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62177515A Expired - Lifetime JPH0640124B2 (ja) | 1987-07-16 | 1987-07-16 | ディジタル・スクィド |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0640124B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2653916B2 (ja) * | 1990-11-30 | 1997-09-17 | 富士通株式会社 | マルチチャンネルsquid磁束計 |
JPH08211022A (ja) * | 1994-12-05 | 1996-08-20 | Hitachi Ltd | 材料検査装置 |
JP3254162B2 (ja) | 1997-02-21 | 2002-02-04 | セイコーインスツルメンツ株式会社 | 超伝導量子干渉素子 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0644034B2 (ja) * | 1985-10-30 | 1994-06-08 | 株式会社日立製作所 | 磁束計およびそれに好適な超電導累積演算回路 |
-
1987
- 1987-07-16 JP JP62177515A patent/JPH0640124B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS6421379A (en) | 1989-01-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4947118A (en) | Digital squid system adaptive for integrated circuit construction and having high accuracy | |
US5045788A (en) | Digital SQUID control system for measuring a weak magnetic flux | |
JP2807518B2 (ja) | 超伝導装置 | |
EP0380562A1 (en) | MAGNETOMETER WITH A SAILABLE CORE HAVING COIL. | |
JP3081902B2 (ja) | 磁場検出回路 | |
JPH0640124B2 (ja) | ディジタル・スクィド | |
US3829768A (en) | Superconducting gradiometer for measuring first and second derivatives of a magnetic field | |
JPH03264874A (ja) | 高感度磁束計 | |
US5287057A (en) | Superconducting circuit having a rectifier for converting a bipolar signal to a unipolar signal | |
JPH0690267B2 (ja) | ディジタル・スクィド | |
JPH0785104B2 (ja) | 超伝導量子干渉素子 | |
JPH04357482A (ja) | Squid駆動回路 | |
JPH04160380A (ja) | ディジタルsquid磁束計 | |
JP2653916B2 (ja) | マルチチャンネルsquid磁束計 | |
JP3525145B2 (ja) | 多相高周波磁束駆動超伝導量子干渉素子 | |
JPH0588433B2 (ja) | ||
JP3133830B2 (ja) | Squid磁束計 | |
WO2006043300A2 (en) | Superconductng magnetometer device, and related method of measuring | |
RU2075760C1 (ru) | Сверхпроводящий магнитометр | |
JP2782900B2 (ja) | スクイッド磁束計 | |
JPH0933626A (ja) | Squid素子 | |
JPS62102176A (ja) | 磁束計およびそれに好適な超電導累積演算回路 | |
JPS58103224A (ja) | 超伝導タイミング信号形成回路 | |
JP3198746B2 (ja) | Squid磁束計 | |
JP2902007B2 (ja) | 磁束検出装置 |