JPH0640124B2 - ディジタル・スクィド - Google Patents
ディジタル・スクィドInfo
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- 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
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- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
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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 |
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