JPH0812233B2 - Magnetic flux change measurement method - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、ＳＱＵＩＤ（Ｓｕｐｅ
ｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ ＱｕａｎｔｕｍＩｎｔｅｒｆ
ｅｒｅｎｃｅ Ｄｅｖｉｃｅ：超伝導量子干渉デバイ
ス）を用いて生体磁気信号等による微小な磁場の変化
（磁束変化）を測定する磁束変化量測定方法に関するも
のである。BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to SQUID (Super
rconducting QuantumInterf
The present invention relates to a magnetic flux change amount measuring method for measuring a minute change (magnetic flux change) of a magnetic field due to a biomagnetic signal or the like using an erasure device (superconducting quantum interference device).

【０００２】[0002]

【従来の技術】超伝導リングに２個のジョセフソン接合
を含むｄｃＳＱＵＩＤ（電圧出力型ＳＱＵＩＤ）や超伝
導リングに１個のジョセフソン接合を含むｒｆＳＱＵＩ
Ｄ（周波数出力型ＳＱＵＩＤ）を用いたＳＱＵＩＤ磁束
計によれば、数十ｐＴ程度の微小な磁界を検出できるこ
とから、心磁波や脳磁波といった生体磁気信号の測定に
用いられると共に、高精度の電流計や電圧計等にも応用
されている。斯かる磁気計測に用いられるＳＱＵＩＤ
は、ＳＱＵＩＤリングに外部磁束が作用すると、量子磁
束Φ0 周期毎に一定の波形を繰り返す変化出力が得られ
るという特徴を有し、この変化出力の繰り返し回数ｎを
計数することによって、当該ＳＱＵＩＤリングに作用し
た外部磁束（信号磁束Φs ）を量子磁束Φ0 のｎ倍とし
て測定できるのである。2. Description of the Related Art A dcSQUID (voltage output type SQUID) including two Josephson junctions in a superconducting ring and an rfSQUID including one Josephson junction in a superconducting ring.
According to the SQUID magnetometer using D (frequency output type SQUID), it is possible to detect a minute magnetic field of about several tens of pT, so that it is used for measurement of biomagnetic signals such as a heart wave and a brain wave, and a highly accurate current. It is also applied to meters and voltmeters. SQUID used for such magnetic measurement
Has a feature that when an external magnetic flux acts on the SQUID ring, a variable output that repeats a constant waveform every quantum flux Φ 0 cycle is obtained. By counting the number of times n of this variable output, the SQUID ring The applied external magnetic flux (signal magnetic flux Φs) can be measured as n times the quantum magnetic flux Φ0.

【０００３】なお、量子磁束Φ0 を基準として外部磁束
の測定を行う場合には、量子磁束Φ0 以上の測定精度が
得られないし、ＳＱＵＩＤの波形にはＳＱＵＩＤ出力と
磁束変化とが略々比例する看做し得る線形部分と比例し
ていない非線形部分とがあるために、信号磁束Φs が非
線形部分で微少振動しているような場合には、信号磁束
Φs に比例した変化出力が得られない。そこで、信号磁
束Φs に比例した出力が得られる（磁束と出力との関係
を線形化する）ものとして、帰還回路を用いたＳＱＵＩ
Ｄ磁束計が用いられている。斯かる帰還型ＳＱＵＩＤ磁
束計の一例として、ＦＬＬ（Ｆｌａｘ Ｌｏｃｋｅｄ
Ｌｏｏｐ）方式による電圧出力型ＳＱＵＩＤ駆動回路を
図１４に示す。また、方形波磁場で電圧出力型ＳＱＵＩ
Ｄを変調する場合の出力電圧と外部磁束との関係を図１
５に示す。When the external magnetic flux is measured with the quantum magnetic flux Φ 0 as a reference, a measurement accuracy higher than the quantum magnetic flux Φ 0 cannot be obtained, and the SQUID waveform is substantially proportional to the SQUID output and the magnetic flux change. Since the signal magnetic flux Φs is slightly vibrating in the non-linear portion, there is no change output proportional to the signal magnetic flux Φs because there is a linear portion that can be changed and a non-linear portion that is not proportional. Therefore, as an output that is proportional to the signal magnetic flux Φs is obtained (the relationship between the magnetic flux and the output is linearized), an SQUI using a feedback circuit is used.
A D magnetometer is used. An example of such a feedback SQUID magnetometer is FLL (Fax Locked).
FIG. 14 shows a voltage output type SQUID drive circuit based on the Loop method. In addition, square wave magnetic field voltage output type SQUI
Figure 1 shows the relationship between the output voltage and the external magnetic flux when D is modulated.
5 shows.

【０００４】図１５において、Φs は信号磁束であり、
バイアス磁束Φb と周波数ｆの変調用方形波磁束±Φm
を印加するものとし、磁束の時間変化をｙ軸の負の方向
に、出力電圧の時間変化をｘ軸の性の方向にとってあ
る。先ず、図１５（ａ）は信号磁束Φs が０のときを示
し、Φb をｎΦ0 または（ｎ＋１／２）Φ0 となるよう
に調整されると共に、Φm を最も磁場電圧変換係数が大
きくなるように調整される。なお、ｎは整数である。よ
って、信号磁束Φs が０のときには、Φb ±Φmが（２
ｎ±１）Φ0 ／４にバイアスされ、電圧出力型ＳＱＵＩ
Ｄの両端の出力電圧は時間的に一定となる（図１５
（ａ）においてｔ＝Ｖo ）。そして、信号磁束Φs が加
わると、電圧出力型ＳＱＵＩＤから変調周波数と同じ周
波数の方形波電圧が出力として得られる（図１５（ｂ）
参照）。In FIG. 15, Φs is a signal magnetic flux,
Square wave magnetic flux ± Φm for modulation of bias magnetic flux Φb and frequency f
Is applied, and the time change of the magnetic flux is in the negative direction of the y-axis, and the time change of the output voltage is in the sex direction of the x-axis. First, FIG. 15A shows the case where the signal magnetic flux Φs is 0, and Φb is adjusted to be nΦ0 or (n + 1/2) Φ0, and Φm is adjusted to have the largest magnetic field voltage conversion coefficient. To be done. Note that n is an integer. Therefore, when the signal magnetic flux Φs is 0, Φb ± Φm becomes (2
n ± 1) biased to Φ 0/4, voltage output type SQUI
The output voltage across D becomes constant over time (FIG. 15).
In (a), t = Vo). Then, when the signal magnetic flux Φs is applied, a square wave voltage having the same frequency as the modulation frequency is obtained as an output from the voltage output type SQUID (FIG. 15 (b)).
reference).

【０００５】上記の如く、信号磁束Φs が入力コイル５
１より電圧出力型ＳＱＵＩＤ５２に加わることで、電圧
出力型ＳＱＵＩＤ５２の両端に現れる電圧は、超伝導ト
ランス５３と前置増幅器５４により増幅された後、変調
信号発振器５５の発信周波数に基づいてロックイン検出
器５６にロックイン検出される。なお、上記超伝導トラ
ンス５３は信号増幅と同時に、前置増幅器５４とのイン
ピーダンス整合を図るものである。上記ロックイン検出
器５６よりの出力信号は積分増幅器５７を通じて変調・
帰還コイル５８へ帰還される。すなわち、電圧出力型Ｓ
ＱＵＩＤ５２のリング内のバイアス磁束は、この帰還回
路のために常にΦb に固定されるのである。従って、帰
還回路中に抵抗Ｒを接続し、その両端の電圧を出力電圧
として記録することにより、変調・帰還コイル５８に流
れる電流を求めることができ、この変調・帰還コイル５
８に流れる電流と、該変調・帰還コイル５８よりＳＱＵ
ＩＤリングに印加される磁束とが比例関係にあることに
基づいて、電圧出力型ＳＱＵＩＤの出力が線形化された
こととなる。斯くして、帰還型ＳＱＵＩＤ磁束計によれ
ば、信号磁束Φs が量子磁束Φ0 の整数倍でなくとも、
外部磁束の変化量に比例したＳＱＵＩＤの変化出力を得
ることが可能となる。As described above, the signal magnetic flux Φs is transferred to the input coil 5
The voltage appearing across the voltage output type SQUID 52 by being added to the voltage output type SQUID 52 from 1 is amplified by the superconducting transformer 53 and the preamplifier 54 and then detected based on the oscillation frequency of the modulation signal oscillator 55. The lock-in is detected by the device 56. The superconducting transformer 53 is intended for impedance matching with the preamplifier 54 at the same time as signal amplification. The output signal from the lock-in detector 56 is modulated by an integrating amplifier 57.
It is fed back to the feedback coil 58. That is, the voltage output type S
The bias flux in the ring of QUID 52 is always fixed at Φb due to this feedback circuit. Therefore, by connecting the resistor R in the feedback circuit and recording the voltage across the resistor R as the output voltage, the current flowing through the modulation / feedback coil 58 can be obtained.
8 and the SQU from the modulation / feedback coil 58.
The output of the voltage output type SQUID is linearized on the basis of the proportional relationship with the magnetic flux applied to the ID ring. Thus, according to the feedback SQUID magnetometer, even if the signal magnetic flux Φs is not an integral multiple of the quantum magnetic flux Φ 0,
It is possible to obtain a change output of the SQUID that is proportional to the change amount of the external magnetic flux.

【０００６】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した帰還
型ＳＱＵＩＤ磁束計の如く、帰還回路を用いた磁束変化
量測定方法では、帰還回路を用いる必要があるために、
帰還回路に要する配線を、各種電子回路の設置される常
温室からＳＱＵＩＤの蔵される極低温のクライオスタッ
トへ導出しなければならず、必然的に配線長が長くな
り、この配線を介してクライオスタットへ流入する熱量
が増大することで、ＳＱＵＩＤの冷却に要する負担が増
大してしまう。However, in the method for measuring the amount of change in magnetic flux using a feedback circuit, such as the above-described feedback type SQUID magnetometer, it is necessary to use a feedback circuit.
The wiring required for the feedback circuit must be led from the room temperature room where various electronic circuits are installed to the cryogenic cryostat containing the SQUID, which inevitably leads to a long wiring length and through this wiring to the cryostat. The increase in the amount of heat that flows in increases the load required to cool the SQUID.

【０００７】加えて、上記した帰還回路を用いた磁束変
化量測定方法においては、帰還回路等の回路特性に起因
して応答速度が制限されるために、外部磁束の変化が早
い場合には、帰還回路の応答速度が追随できなくなって
しまう。そして、信号磁束と帰還磁束との差がΦ0 ／４
に達すると、ＦＬＬ回路は働かなくなってしまう。ま
た、ＦＬＬ回路への最大許容入力レベルに制限があるた
め、入力レベルに対して回路内ノイズが大きな影響を与
えてしまう可能性もある。In addition, in the magnetic flux change amount measuring method using the feedback circuit described above, since the response speed is limited due to the circuit characteristics of the feedback circuit and the like, when the change of the external magnetic flux is fast, The response speed of the feedback circuit cannot keep up. The difference between the signal magnetic flux and the feedback magnetic flux is Φ 0/4
When it reaches, the FLL circuit stops working. Further, since the maximum allowable input level to the FLL circuit is limited, there is a possibility that the noise in the circuit may have a great influence on the input level.

【０００８】そこで、本発明は、外部磁束変化の速さに
十分追随できると共に、ＳＱＵＩＤ出力の持つ非線形性
を良好に補完でき、ＳＱＵＩＤ出力が回路内ノイズによ
る影響を受けず、しかもＳＱＵＩＤの冷却負担を軽減で
きる磁束変化量測定方法の提供を目的とする。Therefore, the present invention can sufficiently follow the rate of change of the external magnetic flux, can well complement the non-linearity of the SQUID output, the SQUID output is not affected by the noise in the circuit, and the cooling load of the SQUID is high. It is an object of the present invention to provide a method for measuring the amount of change in magnetic flux that can reduce the noise.

【０００９】[0009]

【課題を解決するための手段】ＳＱＵＩＤリングに作用
する磁束の変化に対応して、線形出力部分と非線形出力
部分とが交互に生ずる変化波形が量子磁束周期毎に繰り
返される主ＳＱＵＩＤ出力と、この主ＳＱＵＩＤ出力と
同様の出力特性を有するＳＱＵＩＤリングの磁気的動作
点を異ならしめることで主ＳＱＵＩＤ出力の非線形部分
において線形出力が得られるようにした副ＳＱＵＩＤ出
力とを用い、磁束変化量の測定開始時たる計測基準時に
線形出力が得られている主ＳＱＵＩＤ出力または副ＳＱ
ＵＩＤ出力の何れかを測定対象出力に選定し、該測定対
象出力の計測基準時における出力値たる計測基準値に対
する測定対象出力の変化量と、測定対象出力の出力値が
線形部分の閾値として設定した値に到達することを条件
に測定対象出力を他のＳＱＵＩＤ出力に選択変更し、選
択変更時における新たな測定対象出力の出力値に対する
測定対象出力の変化量と、を順次積算することで、計測
基準値に対する相対的なＳＱＵＩＤ出力変化量を求め、
ＳＱＵＩＤの線形特性に基づいてＳＱＵＩＤ出力変化量
から磁束変化量を得るようにした。A main SQUID output in which a change waveform in which a linear output portion and a non-linear output portion are alternately generated corresponding to a change in a magnetic flux acting on an SQUID ring is repeated every quantum magnetic flux period, and the main SQUID output
Using the sub-SQUID output as a linear output is obtained in the nonlinear portion of the main SQUID output to occupy different magnetic operating point of the SQUID ring having similar output characteristics, measured at the start serving measurement reference of the magnetic flux change amount linear output is obtained at Tei Ru main SQUID output or secondary SQ
Select one of the UID outputs as the output to be measured, and
The change amount of the measurement target output with respect to the measurement reference value, which is the output value at the time of the measurement reference of the phantom output, and the output value of the measurement target output
Condition that the value set as the threshold of the linear part is reached
Select and change the output of the measurement target to another SQUID output, and select
For the output value of the new measurement target output when changing the selection
Measurement is performed by sequentially integrating the change amount of the output to be measured and
Calculate the relative SQUID output change amount with respect to the reference value ,
The magnetic flux change amount is obtained from the SQUID output change amount based on the linear characteristic of the SQUID.

【００１０】[0010]

【作用】計測基準時における主ＳＱＵＩＤ出力が特性波
形の非線形部分に該当する場合には、副ＳＱＵＩＤ出力
が特性波形の線形部分に該当するので、副ＳＱＵＩＤ出
力を測定対象出力として変化量を求め、計測基準時にお
ける副ＳＱＵＩＤ出力が特性波形の非線形部分に該当す
る場合には、主ＳＱＵＩＤ出力を測定対象出力として変
化量を求めることができる。そして、測定対象出力の出
力値が線形出力と看做し得る範囲の上限もしくは下限
（線形分の閾値）に到達すると、他のＳＱＵＩＤ出力を
新たな測定対象出力に選定変更して、当該ＳＱＵＩＤ出
力の変化量を求め、当該測定対象出力の出力値も線形出
力と看做し得る範囲の上限もしくは下限に到達すると、
再び他のＳＱＵＩＤ出力を新たな測定対象出力に選定変
更して、当該ＳＱＵＩＤの変化量を求めて行く。そし
て、測定開始以降に選定した各測定対象出力の変化量を
順次積算することで、計測基準値に対する相対的なＳＱ
ＵＩＤ出力変化量が求められ、ＳＱＵＩＤ出力変化量と
磁束変化量とが略々比例する線形特性に基づいて、計測
基準時における磁束に対して変化した磁束変化量を得る
ことができる。When the main SQUID output at the time of measurement reference corresponds to the non-linear portion of the characteristic waveform, the sub-SQUID output corresponds to the linear portion of the characteristic waveform. Therefore, the sub-SQUID output is used as the measurement target output to obtain the change amount , If the sub-SQUID output at the time of measurement reference corresponds to the nonlinear part of the characteristic waveform, change the main SQUID output as the measurement target output.
The amount of conversion can be calculated. Then, the output of the measurement target output
Upper or lower limit of the range in which the force value can be regarded as a linear output
When the (linear threshold) is reached, another SQUID output
Select and change to a new measurement target output, and output the SQUID.
Obtain the amount of change in force and output the output value of the measurement target output linearly.
When you reach the upper or lower limit of the range that can be regarded as power,
Select another SQUID output again as a new measurement target output.
Further, the amount of change in the SQUID is calculated. That
The change amount of each measurement target output selected after the start of measurement.
SQ relative to the measurement reference value by sequentially integrating
UID output change amount is determined, may be a SQUID output change amount and the magnetic flux change amount is substantially based on the proportional linear characteristic to obtain a magnetic flux change amount changes with respect to the magnetic flux at the time of measurement reference.

【００１１】[0011]

【実施例】次に、本発明に係る磁束変化量測定方法の概
要を添付図面に基づいて詳細に説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The outline of the method for measuring the amount of magnetic flux change according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

【００１２】図１に示すのは、例えばｄｃＳＱＵＩＤを
用いることで、磁束変化に対応した電圧の変化を得るこ
とが可能な第１ＳＱＵＩＤから得られる変化波形（ＳＱ
ＵＩＤ１出力）と、該ＳＱＵＩＤ１出力と磁気的動作点
をΦ0 ／４だけ異ならしめた第２ＳＱＵＩＤから得られ
る変化波形（ＳＱＵＩＤ２出力）とについて、外部磁束
変化に対する変化状態を示した特性波形図である。本図
において、ＳＱＵＩＤ１出力とＳＱＵＩＤ２出力は、各
ＳＱＵＩＤ出力の変化が外部磁束に略々比例すると看做
し得る線形部分と、其れ以外の非線形部分とに区分可能
であり、線形部分と非線形部分とはΦ0 ／４毎に交互に
生ずる。FIG. 1 shows a change waveform (SQ) obtained from the first SQUID capable of obtaining a voltage change corresponding to a magnetic flux change by using, for example, a dcSQUID.
FIG. 6 is a characteristic waveform diagram showing a change state with respect to a change in external magnetic flux, regarding a UID1 output) and a change waveform (SQUID2 output) obtained from the second SQUID in which the magnetic operating point is different from the SQUID1 output by Φ 0/4. In this figure, the SQUID1 output and the SQUID2 output can be divided into a linear part which can be regarded as a change in each SQUID output being approximately proportional to the external magnetic flux, and a non-linear part other than that. And occur alternately every Φ 0/4.

【００１３】なお、本来のＳＱＵＩＤ出力は正弦波に近
いため、図１の波形における線形部分においても、厳密
にはＳＱＵＩＤ出力変化量と磁束変化量とが正比例して
いる訳ではないが、ＳＱＵＩＤ出力を用いた磁束変化測
定において実用に供し得る程度の線形特性を確保できる
領域がΦ0 ／４毎に得られるものとした。すなわち、Ｓ
ＱＵＩＤ１出力においては出力電圧がＶth1 およびＶtl
1 を閾値として、この範囲内において線形出力が得られ
る不飽和領域、この範囲を越える部分では非線形出力に
なる飽和領域と設定し、ＳＱＵＩＤ２出力においては出
力電圧がＶth2およびＶtl2 を閾値として、この範囲内
において線形出力が得られる不飽和領域、この範囲を越
える部分では非線形出力になる飽和領域と設定した。従
って、不飽和領域におけるＳＱＵＩＤ１出力およびＳＱ
ＵＩＤ２出力は、各々外部磁束との間に比例関係が成立
する。Since the original SQUID output is close to a sine wave, the SQUID output change amount and the magnetic flux change amount are not directly proportional to each other even in the linear portion of the waveform of FIG. It is assumed that a region where a linear characteristic that can be practically used can be ensured is obtained for each Φ 0/4 in the magnetic flux change measurement using. That is, S
In QUID1 output, the output voltage is Vth1 and Vtl
With 1 as the threshold value, set the unsaturated region where a linear output is obtained within this range, and the saturated region where the linear output is obtained in the part exceeding this range. For the SQUID2 output, the output voltage is Vth2 and Vtl2 as the threshold value, and this range is set. The unsaturated region where a linear output is obtained is set in the above, and the saturated region where a nonlinear output is obtained is set in a portion exceeding this range. Therefore, SQUID1 output and SQ in the unsaturated region
The UID2 output has a proportional relationship with the external magnetic flux.

【００１４】ここで、ＳＱＵＩＤ１出力のＶth1 ＝α，
Ｖtl1 ＝βと仮定すると、関係式Ｖ＝ｋΦ（ＳＱＵＩＤ
の出力電圧変化量＝ｋ×外部磁束変化量）に対して、α
−β＝ｋ×Φ0 ／４が成立し、ｋ＝４（α−β）／Φ0
が得られる。Here, Vth1 = α of the SQUID1 output,
Assuming Vtl1 = β, the relational expression V = kΦ (SQUID
Output voltage change amount = k × external magnetic flux change amount)
−β = k × Φ0 / 4 holds, and k = 4 (α−β) / Φ0
Is obtained.

【００１５】さらに、同一特性の２つＳＱＵＩＤを、各
々第１ＳＱＵＩＤと第２ＳＱＵＩＤとして用いれば、量
ＳＱＵＩＤ出力の波形特性が一致するので、Ｖth1 ＝Ｖ
th2＝α，Ｖtl1 ＝Ｖtl2 ＝βとなりと、ＳＱＵＩＤ１
において線形出力が得られるＡ−Ｂ間でＳＱＵＩＤ１出
力はα−βだけ増加し、ＳＱＵＩＤ２において線形出力
が得られるＢ−Ｃ間でＳＱＵＩＤ２出力はα−βだけ増
加する。すなわち、外部磁束がＡからＣに変化する間
（Φ0 ／２だけ増加する間）に、ＳＱＵＩＤ１出力とＳ
ＱＵＩＤ２出力は各々（α−β）だけ増加するので、２
（α−β）＝ｋ′×Φ0 ／２の関係式に基づいてｋ′を
求めると、ｋ′＝４（α−β）／Φ0 ＝ｋとなって、Ｓ
ＱＵＩＤ１出力の線形特性のみから得た比例定数ｋと一
致することが 分かる。Further, if two SQUIDs having the same characteristics are used as the first SQUID and the second SQUID, respectively, the waveform characteristics of the quantity SQUID output are the same, so Vth1 = V
When th2 = α and Vtl1 = Vtl2 = β, SQUID1
In SQUID1, the output of SQUID1 increases by α-β between A and B, and in SQUID2, the output of SQUID2 increases by α-β between B and C. That is, while the external magnetic flux changes from A to C (while increasing by Φ 0/2), the SQUID1 output and S
The QUID2 output increases by (α-β), so 2
When k'is calculated based on the relational expression of (α-β) = k '× Φ0 / 2, k' = 4 (α-β) / Φ0 = k, and S
It can be seen that it matches the proportional constant k obtained only from the linear characteristic of the QUID1 output.

【００１６】次に、Ａ→Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ａ′と外部磁束が
変化する場合を考える。ＳＱＵＩＤ１出力が線形出力と
して得られるＡ−Ｂ間の第１領域と、ＳＱＵＩＤ２出力
が線形出力として得られるＢ−Ｃ間の第２領域とは、上
述した如く各々（α−β）だけ増加するが、ＳＱＵＩＤ
１出力が線形出力として得られるＣ−Ｄ間の第３領域
と、ＳＱＵＩＤ２出力が線形出力として得られるＤ−
Ａ′間の第４領域とにおいては、各々（α−β）づつ減
少してる。このため、第３領域または第４領域における
Ｖ＝ｋ″Φから比例定数ｋ″を求めると、ｋ″＝４（β
−α）／Φ0 ＝−４（α−β）／Φ0 となり、ｋ″＝−
ｋが得られる。よって、第３領域と第４領域におけるＳ
ＱＵＩＤ出力の変化量は、極性を変えて反転させれば、
Ｖ＝ｋΦの関係式に当てはめられることが分かる。すな
わち、２（α−β）＋｛−２（β−α）｝＝ｋ×４（Φ
0 ／４）から、ｋ＝４（α−β）／Φ0 が得られる。Next, consider the case where the external magnetic flux changes in the order of A → B → C → D → A '. Although the first region between A and B where the SQUID1 output is obtained as a linear output and the second region between B and C where the SQUID2 output is obtained as a linear output increase by (α-β), respectively, as described above. , SQUID
The third region between C and D where one output is obtained as a linear output, and D- where the SQUID2 output is obtained as a linear output
In the fourth region between A ′, each decreases by (α−β). Therefore, when the proportional constant k ″ is obtained from V = k ″ Φ in the third region or the fourth region, k ″ = 4 (β
−α) / Φ0 = −4 (α−β) / Φ0, and k ″ = −
k is obtained. Therefore, S in the third area and the fourth area
The amount of change in the QUID output can be reversed by changing the polarity.
It can be seen that this applies to the relational expression of V = kΦ. That is, 2 (α-β) + {-2 (β-α)} = k × 4 (Φ
From 0/4), k = 4 (α−β) / Φ0 is obtained.

【００１７】なお、磁束変化に応じた電圧変化を得られ
るｄｃＳＱＵＩＤにおいては、量子磁束Φ0 毎に同一波
形が繰り返されるので、磁束変化量の計測開始時である
計測基準時における外部磁束がＡ′であっても、Ｂ′，
Ｃ′，Ｄ′…であっても、同一の比例定数ｋを以て磁束
変化量を求めることができる。In the dcSQUID capable of obtaining a voltage change corresponding to the change in magnetic flux, the same waveform is repeated for each quantum magnetic flux Φ 0, so that the external magnetic flux at the time of starting measurement of the amount of change in magnetic flux is the measurement reference time. Is A ', but B',
Even with C ', D' ..., the magnetic flux change amount can be obtained with the same proportionality constant k.

【００１８】上述したように、主ＳＱＵＩＤ出力として
のＳＱＵＩＤ１出力と、このＳＱＵＩＤ１出力に対して
Φ0 ／４だけ磁気的動作点を異ならしめた副ＳＱＵＩＤ
出力としてのＳＱＵＩＤ２出力とを用いて、線形特性が
得られる範囲として設定した線形部分（Φ0 ／４の周
期）を超える毎にＳＱＵＩＤ出力１とＳＱＵＩＤ出力２
とを交互に切り替えて測定対象出力に選定し、測定対象
出力の出力値を順次積算してゆくことにより、計測基準
時におけるＳＱＵＩＤ出力たる計測基準値に対する相対
的なＳＱＵＩＤ出力変化量を求めることができ、ＳＱＵ
ＩＤの線形特性に基づく既知の比例定数ｋを用いて、外
部磁束の変化量を得ることが可能となるのである。As described above, the SQUID1 output as the main SQUID output and the sub-SQUID whose magnetic operating points are different from each other by Φ0 / 4 with respect to this SQUID1 output.
Using the SQUID2 output as the output , the linear characteristic
The linear part set as the obtained range (Φ0 / 4 circumference
Period), SQUID output 1 and SQUID output 2
Select the measurement target output by switching between and
By sequentially accumulating the output values of the outputs, the SQUID output change amount relative to the measurement reference value, which is the SQUID output at the time of measurement reference, can be obtained .
It is possible to obtain the change amount of the external magnetic flux by using the known proportional constant k based on the linear characteristic of ID.

【００１９】したがって、帰還回路を用いる従来の磁束
変化量測定方法の如く、帰還回路用の配線を設ける必要
がないので、各種電子回路の設置される常温室からＳＱ
ＵＩＤの蔵される極低温のクライオスタットへ至る配線
数を減らせると共に、その配線長を短くでき、配線を介
してクライオスタットへ流入する熱量を減少させること
で、ＳＱＵＩＤの冷却に要する負担を軽減できるのであ
る。Therefore, unlike the conventional method of measuring the amount of change in magnetic flux using a feedback circuit, there is no need to provide wiring for the feedback circuit, so that SQ can be performed from a room temperature room where various electronic circuits are installed.
By reducing the number of wires that reach the cryogenic cryostat that stores the UID and shortening the length of the wires, and reducing the amount of heat that flows into the cryostat via the wires, the load required to cool the SQUID can be reduced. is there.

【００２０】加えて、従来の帰還回路を用い磁束変化量
測定方法のように、回路特性に起因して応答速度が制限
されることがないので、外部磁束の変化が早い場合に
も、計測時間の間隔を短くすることで（単位時間当たり
の測定回数を増やすことで）十分に対応でき、計測に対
する信頼性を高めることができる。無論、帰還回路を用
いないので、信号磁束と帰還磁束との差がΦ0 ／４に達
してＦＬＬ回路はが働かなくなるような帰還型ＳＱＵＩ
Ｄ磁束計のような欠点もない。また、ＦＬＬ回路への最
大許容入力レベルの制限も無いことから、許容入力を大
きくとれるので、ＳＱＵＩＤを高感度化することにより
回路内ノイズの影響を低減することが可能となる。In addition, since the response speed is not limited due to the circuit characteristics as in the conventional magnetic flux change amount measuring method using the feedback circuit, even if the external magnetic flux changes quickly, the measurement time By shortening the interval of (is increased by increasing the number of measurements per unit time), it is possible to improve the reliability of measurement. Of course, since the feedback circuit is not used, the feedback type SQUI is such that the difference between the signal magnetic flux and the feedback magnetic flux reaches Φ 0/4 and the FLL circuit does not work.
It does not have the drawbacks of the D magnetometer. Further, since there is no limitation on the maximum allowable input level to the FLL circuit, a large allowable input can be taken. Therefore, it is possible to reduce the influence of noise in the circuit by increasing the sensitivity of the SQUID.

【００２１】なお、上記の説明においては、主ＳＱＵＩ
Ｄ出力としてのＳＱＵＩＤ１出力と、副ＳＱＵＩＤ出力
としてのＳＱＵＩＤ出力２のみを用いてＳＱＵＩＤ出力
変化量を求めるものとしたので、Φ−Ｖの比例定数が負
になる第３領域および第４領域においては、各々極性を
反転させて出力変化量を得る必要があったが、例えば、
主ＳＱＵＩＤに対してΦ0 ／４動作点が異なる第１副Ｓ
ＱＵＩＤと、主ＳＱＵＩＤに対してΦ0 ／２動作点が異
なる第２副ＳＱＵＩＤと、主ＳＱＵＩＤに対して３Φ0
／４動作点が異なる第３副ＳＱＵＩＤを用いるものとす
れば、Φ0 ／４毎に各ＳＱＵＩＤ出力の変化量を加算す
るだけの構成にできる。また、各ＳＱＵＩＤには当該素
子固有の特性に起因する誤差が介在し得るので、主ＳＱ
ＵＩＤおよび副ＳＱＵＩＤ毎に、線形・非線形領域の閾
値たるＶth，Ｖtlおよび比例定数ｋを個別に用いて磁束
変化量を求めるようにしても良い。In the above description, the main SQUI
Since the SQUID output change amount is obtained by using only the SQUID1 output as the D output and the SQUID output 2 as the sub SQUID output, in the third region and the fourth region where the proportional constant of Φ-V becomes negative. , It was necessary to obtain the output change amount by reversing the polarities.
First sub S having a different Φ 0/4 operating point with respect to the main SQUID
Φ0 and the second sub-SQUID whose operating point is different from the main SQUID by Φ 0/2, and 3Φ 0 with respect to the main SQUID
If the third sub-SQUIDs having different / 4 operating points are used, the configuration can be such that only the change amount of each SQUID output is added for each φ0 / 4. In addition, since an error due to the characteristic peculiar to the element may be present in each SQUID, the main SQ
The magnetic flux change amount may be calculated for each of the UID and the sub-SQUID by individually using the threshold values Vth, Vtl and the proportional constant k in the linear / non-linear region.

【００２２】次に、ＳＱＵＩＤ１出力とＳＱＵＩＤ２出
力とから出力変化量を求める具体例に付き説明する。な
お、外部磁束の変化量が各ＳＱＵＩＤ出力の線形出力部
分に対して微小な範囲内であったならば、計測基準時に
線形出力が得られるＳＱＵＩＤ出力を用いて磁束変化量
を求めることができるが、磁束変化量が大きい場合や、
計測基準時におけるＳＱＵＩＤ出力が当該ＳＱＵＩＤの
閾値近傍であった場合には、ＳＱＵＩＤ出力変化量を得
るためのＳＱＵＩＤを適宜に切り換える必要が生ずる。Next, a specific example of obtaining the output change amount from the SQUID1 output and the SQUID2 output will be described. If the change amount of the external magnetic flux is within a small range with respect to the linear output portion of each SQUID output, the magnetic flux change amount can be obtained using the SQUID output that can obtain a linear output at the time of measurement reference. , When the amount of change in magnetic flux is large,
When the SQUID output at the time of measurement reference is near the threshold value of the SQUID, it is necessary to appropriately switch the SQUID for obtaining the SQUID output change amount.

【００２３】図２は、上記図１のＳＱＵＩＤ１，２出力
の特性波形の一部を拡大したものである。例えば、計測
基準時における外部磁束の値がＡであり、その後に外部
磁束の値がＢに変化する場合を考える。ここで、ＳＱＵ
ＩＤ１出力のＳＱＵＩＤ出力変化量がΔＶ1 に増加する
と、線形領域と非線形領域との閾値たるＶth1 に至るの
で、ＳＱＵＩＤ２出力に切り換える必要がある。このと
き、ＳＱＵＩＤ１出力からＳＱＵＩＤ２出力へ切り換え
る場合、ＳＱＵＩＤ１出力でのＳＱＵＩＤ出力変化量を
ΔＶ1 として記憶することと併せて、切換時のＳＱＵＩ
Ｄ２出力の値Ｖtl2 も記憶する必要がある。そして、外
部磁束の値がＢに到達したとき、ＳＱＵＩＤ出力切換の
際に記憶したＶtl2 と現時点におけるＳＱＵＩＤ２出力
との差がΔＶ2 となる。従って、ΔＶ1 とΔＶ2 との加
算値がＳＱＵＩＤ出力変化量となり、この（ΔＶ1 ＋Δ
Ｖ2 ）からＡ−Ｂ間の磁束変化量を求めることができる
のである。FIG. 2 is an enlarged view of a part of the characteristic waveforms of the SQUID 1 and 2 outputs of FIG. For example, consider a case where the value of the external magnetic flux at the measurement reference time is A, and then the value of the external magnetic flux changes to B. Where SQU
When the SQUID output change amount of the ID1 output increases to .DELTA.V1, it reaches Vth1 which is a threshold value between the linear region and the non-linear region, so it is necessary to switch to the SQUID2 output. At this time, when switching from the SQUID1 output to the SQUID2 output, the SQUID output change amount at the SQUID1 output is stored as ΔV1 and the SQUID at the time of switching is also stored.
The value Vtl2 of the D2 output also needs to be stored. When the value of the external magnetic flux reaches B, the difference between Vtl2 stored at the time of switching the SQUID output and the SQUID2 output at the present time becomes ΔV2. Therefore, the added value of ΔV1 and ΔV2 becomes the SQUID output change amount, and this (ΔV1 + Δ
The amount of change in magnetic flux between A and B can be obtained from V2).

【００２４】また、外部磁束の値がＢからＣに変化する
場合にも、上記と同様にＳＱＵＩＤ２出力のＳＱＵＩＤ
出力変化量がΔＶ3 に増加してＳＱＵＩＤ１出力に切り
換えるときに、ＳＱＵＩＤ２出力でのＳＱＵＩＤ出力変
化量をΔＶ3 として記憶保持することと併せて、切換時
のＳＱＵＩＤ１出力の値Ｖth1 も記憶する。そして、外
部磁束の値がＣに到達したとき、ＳＱＵＩＤ出力切換の
際に記憶したＶth1 と現時点における出力との差（絶対
値）がΔＶ4 となるので、（ΔＶ3 ＋ΔＶ4 ）からＢ−
Ｃ間の磁束変化量を求めることができるのである。Also, when the value of the external magnetic flux changes from B to C, the SQUID of the SQUID2 output is output in the same manner as above.
When the output change amount increases to .DELTA.V3 and is switched to the SQUID1 output, the SQUID output change amount at the SQUID2 output is stored and held as .DELTA.V3, and the SQUID1 output value Vth1 at the switching time is also stored. Then, when the value of the external magnetic flux reaches C, the difference (absolute value) between Vth1 stored at the time of SQUID output switching and the current output becomes ΔV4, so (ΔV3 + ΔV4) becomes B-
The amount of change in magnetic flux between C can be obtained.

【００２５】なお、ＳＱＵＩＤ出力変化量を求めるＳＱ
ＵＩＤの切換を行うタイミングは、特に限定されるもの
ではないが、例えば、一定時間毎にＳＱＵＩＤ出力を計
測結果として読み取る定時計測とは別に、第１ＳＱＵＩ
Ｄまたは第２ＳＱＵＩＤの波形特性が飽和領域に到達し
ているか否かを常時計測するようにしておき、飽和領域
到達を検出すると、直ちにＳＱＵＩＤの切換を行うと共
に各計測値を記憶するように構成すれば、飽和領域にお
ける測定値が混在しないので、計測精度を向上させるこ
とができる。しかしながら、外部磁束の変化速度に対し
て十分に短い時間毎に定時計測を行うものとすれば、こ
の混入誤差は無視し得る程度の極く微量に止めることが
できる。The SQ for obtaining the SQUID output change amount
The timing of switching the UID is not particularly limited, but for example, apart from the regular measurement for reading the SQUID output as a measurement result at regular intervals, the first SQUI
Whether or not the waveform characteristic of D or the second SQUID has reached the saturation region is constantly measured, and when the saturation region arrival is detected, the SQUID is switched immediately and each measurement value is stored. For example, since the measured values in the saturated region do not coexist, the measurement accuracy can be improved. However, if the regular measurement is performed at sufficiently short times with respect to the changing speed of the external magnetic flux, this mixing error can be stopped to a negligible amount.

【００２６】図３に示すのは、上記した本発明に係る磁
束変化量測定方法を具現化し得るＳＱＵＩＤ磁束計の第
１の実施例である。FIG. 3 shows a first embodiment of the SQUID magnetometer which can embody the above-described magnetic flux change amount measuring method according to the present invention.

【００２７】このＳＱＵＩＤ磁束計１は、ピックアップ
コイル２によって検出した外部磁束を第１インプットコ
イル３ａおよび第２インプットコイル３ｂを介して、第
１のｄｃＳＱＵＩＤたるＳＱＵＩＤ１と第２のｄｃＳＱ
ＵＩＤたるＳＱＵＩＤ２へ各々供給するものとしてあ
る。なお、第１インプットコイル３ａと第２インプット
コイル３ｂの巻線比は等しく設定してあり、ピックアッ
プコイル２の検出する磁束変化に対して、ＳＱＵＩＤ１
とＳＱＵＩＤ２は等しい磁束変化を検出するものとして
ある。また、ＳＱＵＩＤ１およびＳＱＵＩＤ２には各々
図示を省略したバイアス電流を供給する。さらに、ＳＱ
ＵＩＤ１とＳＱＵＩＤ２は略々同一の特性が得られるも
のを選定しすると共に、ＳＱＵＩＤ２に対してはＳＱＵ
ＩＤ１と磁気的な動作点がΦ0 ／４だけ異なるようにオ
フセット電流で調整してある。In this SQUID magnetometer 1, the external magnetic flux detected by the pickup coil 2 is passed through the first input coil 3a and the second input coil 3b as the first dcSQUID SQUID1 and the second dcSQ.
Each is supplied to SQUID2 which is a UID. The winding ratios of the first input coil 3a and the second input coil 3b are set to be equal to each other, and the SQUID1
And SQUID2 detect equal magnetic flux changes. A bias current (not shown) is supplied to each of SQUID1 and SQUID2. Furthermore, SQ
For UID1 and SQUID2, select ones that have almost the same characteristics, and for SQUID2, select SQUID.
An offset current is adjusted so that the magnetic operating point differs from ID1 by Φ 0/4.

【００２８】而して、ＳＱＵＩＤ１出力は第１飽和判定
手段４に、ＳＱＵＩＤ２出力は第２飽和判定手段５に各
々供給するものとしてあり、各飽和判定手段４，５によ
って、ＳＱＵＩＤ１，２の出力が飽和領域にあることを
検出する。例えば、第１飽和判定手段４は、ＳＱＵＩＤ
１出力がＶth1 を越えた場合に出力が得られる第１コン
パレータ４ａと、ＳＱＵＩＤ１出力がＶtl1 よりも低く
なった場合に出力が得られる第２コンパレータ４ｂとか
ら構成し、第２飽和判定手段５は、ＳＱＵＩＤ２出力が
Ｖth2 を越えた場合に出力が得られる第３コンパレータ
５ａと、ＳＱＵＩＤ２出力がＶtl2 よりも低くなった場
合に出力が得られる第４コンパレータ５ｂとから構成し
てある。The SQUID1 output is supplied to the first saturation determination means 4 and the SQUID2 output is supplied to the second saturation determination means 5, and the saturation determination means 4 and 5 output the SQUIDs 1 and 2 respectively. It detects that it is in the saturated region. For example, the first saturation determination means 4 uses the SQUID
The second saturation determination means 5 is composed of a first comparator 4a that obtains an output when one output exceeds Vth1 and a second comparator 4b that obtains an output when the SQUID1 output becomes lower than Vtl1. , SQUID2 output exceeds Vth2, a third comparator 5a is provided, and an SQUID2 output is below Vtl2, a fourth comparator 5b is provided.

【００２９】また、ＳＱＵＩＤ１およびＳＱＵＩＤ２の
出力と上記第１，第２飽和判定手段の飽和判定出力は、
出力選択手段６に供給するものとしてあり、第１，第２
飽和判定手段４，５の飽和判定出力に基づいて、ＳＱＵ
ＩＤ出力を切り換えるのである。この出力選択手段６
は、例えば、第１スイッチ６ａ、第２スイッチ６ｂ、第
３スイッチ６ｃ、第４スイッチ６ｄよりなる４つの常開
接点を備えるものとしてあり、第１スイッチ６ａは第２
飽和判定手段５の第４コンパレータ５ｂの出力で、第２
スイッチ６ｂは第１飽和判定手段４の第１コンパレータ
４ａの出力で、第３スイッチ６ｃは第２飽和判定手段５
の第３コンパレータ５ａの出力で、第４スイッチ６ｄは
第１飽和判定手段４の第２コンパレータ４ｂの出力で、
各々閉成するものとしてある。The outputs of SQUID1 and SQUID2 and the saturation determination outputs of the first and second saturation determination means are:
It is to be supplied to the output selection means 6, and the first and second
Based on the saturation judgment outputs of the saturation judgment means 4 and 5, the SQU
The ID output is switched. This output selection means 6
Is provided with four normally open contacts including, for example, a first switch 6a, a second switch 6b, a third switch 6c, and a fourth switch 6d, and the first switch 6a is a second switch.
The output of the fourth comparator 5b of the saturation judgment means 5
The switch 6b is the output of the first comparator 4a of the first saturation judgment means 4, and the third switch 6c is the second saturation judgment means 5
Is output from the third comparator 5a, the fourth switch 6d is output from the second comparator 4b of the first saturation determination means 4,
It is supposed to close each.

【００３０】上記出力選択手段６の第１スイッチ６ａが
閉成することによって出力されるＳＱＵＩＤ１出力は第
１領域変化量演算手段７ａへ、第２スイッチ６ｂが閉成
することによって出力されるＳＱＵＩＤ２出力は第２領
域変化量演算手段７ｂへ、第３スイッチ６ｃが閉成する
ことによって出力されるＳＱＵＩＤ１出力は第３領域変
化量演算手段７ｃへ、第４スイッチ６ｄが閉成すること
によって出力されるＳＱＵＩＤ２出力は第２領域変化量
演算手段７ｄへ各々供給されると共に、これら第１〜第
４スイッチ６ａ〜６ｄからの出力信号は、本ＳＱＵＩＤ
磁束計１において計測のタイミングを総括的に制御する
計測タイミング制御手段８にも供給するものとしてあ
る。そして、この計測タイミング制御手段８は、出力選
択手段６より出力された選択出力に応じて、第１〜第４
領域変化量演算手段７ａ〜７ｄに対し演算開始の指令等
を行うのである。The SQUID1 output output by closing the first switch 6a of the output selecting means 6 is output to the first area change amount calculating means 7a by outputting the SQUID2 output by closing the second switch 6b. Is output to the second area change amount calculating means 7b by the closing of the third switch 6c, and the SQUID1 output is output to the third area change amount calculating means 7c by closing the fourth switch 6d. The SQUID2 output is supplied to the second area change amount calculating means 7d, and the output signals from the first to fourth switches 6a to 6d are the SQUID.
It is also supplied to the measurement timing control means 8 for controlling the measurement timing in the magnetic flux meter 1 as a whole. Then, the measurement timing control means 8 responds to the selected output output from the output selection means 6 to the first to fourth areas.
The command for starting the calculation is issued to the area change amount calculating means 7a to 7d.

【００３１】上記計測タイミング制御手段８からの指令
に基づいてＳＱＵＩＤ出力の変化量を演算する第１〜第
４領域変化量演算手段７ａ〜７ｄは、ＳＱＵＩＤ出力変
化量の演算結果を変化量積算手段９へ出力するものとし
てあり、該変化量積算手段９が第１〜第４変化領域演算
手段７ａ〜７ｄより供給されたＳＱＵＩＤ出力変化量を
積算することで、例えば当該ＳＱＵＩＤ磁束計１での計
測を開始した計測基準時から相対的に変化したＳＱＵＩ
Ｄ出力の変化量を求めるのである。そして、この変化量
積算手段９での積算結果を磁束変化量換算手段１０が磁
束変化量に換算することで、計測基準時に対する磁束変
化量を計測出力として得ることが可能となる。なお、磁
束変化量の計測基準時を随意に変更するために、第１〜
第４領域変化量演算手段７ａ〜７ｄ，計測タイミング制
御手段８，変化量積算手段９，磁束変化量換算手段１０
を初期状態に復帰させるためのリセット手段を設けるよ
うに構成しても良い。The first to fourth area change amount calculating means 7a to 7d for calculating the change amount of the SQUID output based on the command from the measurement timing control means 8 calculate the change amount integrating means based on the calculation result of the SQUID output change amount. 9, and the change amount accumulating means 9 accumulates the SQUID output change amounts supplied from the first to fourth change region calculating means 7a to 7d, for example, the measurement by the SQUID magnetometer 1 SQUIT that has changed relative to the time when measurement was started
The amount of change in D output is obtained. Then, the magnetic flux change amount conversion unit 10 converts the integrated result of the change amount integration unit 9 into the magnetic flux change amount, so that the magnetic flux change amount with respect to the measurement reference time can be obtained as a measurement output. In addition, in order to arbitrarily change the measurement reference time of the magnetic flux change amount,
Fourth area change amount calculating means 7a to 7d, measurement timing control means 8, change amount integrating means 9, magnetic flux change amount converting means 10
You may comprise so that the reset means for returning to an initial state may be provided.

【００３２】次に、上記計測タイミング制御手段８によ
る第１〜第４領域変化量演算手段７ａ〜７ｄの演算制御
について詳述する。なお、第１領域変化量演算手段７ａ
によって演算するのは、ＳＱＵＩＤ１出力がＶtl1 から
Ｖth1 へ変化する間の不飽和領域（例えば図１における
Ａ−Ｂ間の領域）であり、第２領域変化量演算手段７ｂ
によって演算するのは、ＳＱＵＩＤ２出力がＶtl2 から
Ｖth2 へ変化する間の不飽和領域（例えば図１における
Ｂ−Ｃ間の領域）であり、第３領域変化量演算手段７ｃ
によって演算するのは、ＳＱＵＩＤ１出力がＶth1 から
Ｖtl1 へ変化する間の不飽和領域（例えば図１における
Ｃ−Ｄ間の領域）であり、第４領域変化量演算手段７ｄ
によって演算するのは、ＳＱＵＩＤ２出力がＶth2 から
Ｖtl2 へ変化する間の不飽和領域（例えば図１における
Ｄ−Ａ′間の領域）である。Next, the calculation control of the first to fourth area change amount calculation means 7a to 7d by the measurement timing control means 8 will be described in detail. The first area change amount calculation means 7a
Is calculated in the unsaturated region (for example, the region between A and B in FIG. 1) while the SQUID1 output changes from Vtl1 to Vth1, and the second region change amount calculation means 7b.
Is calculated in the unsaturated region (for example, the region between B and C in FIG. 1) while the SQUID2 output changes from Vtl2 to Vth2, and the third region change amount calculating means 7c
Is calculated in the unsaturated region (for example, the region between C and D in FIG. 1) while the SQUID1 output changes from Vth1 to Vtl1, and the fourth region change amount calculating means 7d
Is calculated in the unsaturated region (for example, the region between D-A 'in FIG. 1) while the SQUID2 output changes from Vth2 to Vtl2.

【００３３】本実施例における計測タイミング制御手段
８は計時手段を備えるものとしてあり、出力選択手段６
によって選択されたＳＱＵＩＤ出力が供給されている第
１〜第４領域変化量演算手段７ａ〜７ｄの何れかに対し
て、一定時間毎に演算の実行を指令することで、定時計
測が可能となる。従って、本実施例のＳＱＵＩＤ磁束計
１においては、予め定めた一定時間毎に磁束変化量を計
測出力として得ることができる。なお、定時計測を行う
ための一定時間は、第１，第２インプットコイル３ａ，
３ｂに作用する磁束の標準的な変化速度に対して十分に
短い時間に設定しておけば、飽和判定に基づく選択出力
の切換に追随可能であるが、本実施例においては、出力
選択手段６によるＳＱＵＩＤ出力の切換動作が行われた
場合の各領域変化量演算手段７ａ〜７ｄに対する計測タ
イミング制御も、上記計測タイミング制御手段８が統括
的に行うものとしてある。The measurement timing control means 8 in this embodiment is provided with a timing means, and the output selection means 6
By instructing any one of the first to fourth area change amount calculating means 7a to 7d, to which the SQUID output selected by is to be executed, to perform calculation at regular time intervals, it is possible to perform regular measurement. . Therefore, in the SQUID magnetometer 1 of the present embodiment, the amount of change in magnetic flux can be obtained as a measurement output at predetermined constant time intervals. In addition, the fixed time for performing the regular measurement is the first and second input coils 3a,
If it is set to a time sufficiently short with respect to the standard rate of change of the magnetic flux acting on 3b, it is possible to follow the switching of the selected output based on the saturation judgment, but in the present embodiment, the output selection means 6 is used. The measurement timing control unit 8 also integrally controls the measurement timing control for the respective area change amount calculation units 7a to 7d when the SQUID output switching operation is performed.

【００３４】例えば計測基準時において、第２ＳＱＵＩ
ＤのＳＱＵＩＤ２出力がＶtl2 よりも低いことに基づき
第４コンパレータ５ｂより信号が出力されることで第１
スイッチ６ａが閉成し、第１領域における計測が選択さ
れた場合、ＳＱＵＩＤ１出力が第１領域変化量演算手段
７ａおよび計測タイミング演算制御手段８に供給された
場合を想定する。ここで、先ず第１領域変化量演算手段
７ａはＳＱＵＩＤ出力変化量の演算を行うための基準値
として当該ＳＱＵＩＤ１出力を記憶する。なお、この第
１領域変化量演算手段７ａによる基準値の記憶動作は、
計測タイミング制御手段８からの制御信号によって為さ
れる構成としても、第１領域変化量演算手段７ａが独自
に実行する構成としても良い。For example, at the time of measurement reference, the second SQUI
The signal is output from the fourth comparator 5b based on the output of SQUID2 of D being lower than Vtl2.
It is assumed that when the switch 6a is closed and the measurement in the first region is selected, the SQUID1 output is supplied to the first region change amount calculation means 7a and the measurement timing calculation control means 8. Here, first, the first area change amount calculation means 7a stores the SQUID1 output as a reference value for calculating the SQUID output change amount. The operation of storing the reference value by the first area change amount calculating means 7a is as follows.
The configuration may be performed by the control signal from the measurement timing control means 8 or may be independently performed by the first area change amount calculation means 7a.

【００３５】上記のようにして、ＳＱＵＩＤ磁束計１に
よる計測が開始されてから定時計測を行う一定時間が経
過すると、計測タイミング制御手段８によって第１領域
変化量演算手段７ａに演算実行指令が発されると、該指
令を受けた第１領域変化量演算手段７ａは、演算指令受
信時のＳＱＵＩＤ１出力から記憶出力値（演算基準値と
して記憶したＳＱＵＩＤ１出力の値）を減算することで
変化量を演算し、該演算結果を変化量積算手段９へ出力
すると共に、上記演算指令受信時のＳＱＵＩＤ１出力を
新たな記憶出力値として記憶する。斯くして、次に計測
タイミング制御手段８より演算指令を受けた場合に、第
１領域変化量演算手段７ａは、この新たな記憶出力値に
基づいて、定時計測が行われる間に相対的に変化したＳ
ＱＵＩＤ出力変化量を演算できるのである。As described above, when the fixed time for performing the regular measurement has elapsed after the measurement by the SQUID magnetometer 1 was started, the measurement timing control means 8 issues a calculation execution command to the first area change amount calculation means 7a. Then, the first area change amount calculation means 7a that has received the instruction subtracts the change amount by subtracting the stored output value (the value of the SQUID1 output stored as the calculation reference value) from the SQUID1 output when the calculation instruction is received. The calculation is performed and the calculation result is output to the change amount integrating means 9, and the SQUID1 output at the time of receiving the calculation command is stored as a new storage output value. Thus, when the calculation command is next received from the measurement timing control means 8, the first area change amount calculation means 7a relatively compares the new storage output value during the regular measurement. Changed S
The QUID output change amount can be calculated.

【００３６】上記のような定時計測を繰り返す間に、Ｓ
ＱＵＩＤ１出力がＶth1 を越えることで飽和領域に到達
した場合、第２飽和判定手段５の第４コンパレータ５ｂ
の出力が停止すると共に、第１飽和判定手段４の第１コ
ンパレータ４ａより出力が行われるようになることで、
第１スイッチ６ａが開成すると共に第３スイッチ６ｂが
閉成する。この出力選択手段６によるＳＱＵＩＤ出力の
切換動作を検出すると、定時計測の時間に到達する前で
あっても、計測タイミング制御手段８は第１領域変化量
演算手段７ａに演算指令を出力し、第１領域変化量演算
手段７ａにＳＱＵＩＤ出力の変化量を演算させる。斯く
して、第１領域変化量演算手段７ａは、前回の定時計測
におけるＳＱＵＩＤ１出力の値からＳＱＵＩＤ１出力が
Ｖth1 に到達するまでに変化したＳＱＵＩＤ出力変化量
を演算し、変化量積算手段９へ出力するのである。While repeating the above regular measurement, S
When the QUID1 output exceeds Vth1 and reaches the saturation region, the fourth comparator 5b of the second saturation determination means 5
Is stopped, and the output from the first comparator 4a of the first saturation determination means 4 is started,
The first switch 6a is opened and the third switch 6b is closed. When the switching operation of the SQUID output by the output selection means 6 is detected, the measurement timing control means 8 outputs a calculation command to the first area change amount calculation means 7a even before the time of the regular measurement is reached, The one-region change amount calculation means 7a is caused to calculate the change amount of the SQUID output. Thus, the first area change amount calculation means 7a calculates the SQUID output change amount that has changed from the value of the SQUID1 output in the previous scheduled measurement until the SQUID1 output reaches Vth1, and outputs it to the change amount integrating means 9. To do.

【００３７】なお、第１インプットコイル３ａと第２イ
ンプットコイル３ｂ或いはＳＱＵＩＤ１とＳＱＵＩＤ２
の諸特性を完全に一致させることは困難であるために、
ＳＱＵＩＤ１出力およびＳＱＵＩＤ２出力の変化に伴っ
て出力選択手段６が行う第１スイッチ６ａの開成動作と
第２スイッチ６ｂの閉成動作を、全く同時に行わせるこ
とは非常に困難であるために、出力選択手段６における
スイッチ切換のタイムラグに起因する誤差が介在するこ
ととなるが、斯かる誤差を無視し得る程度に抑えること
は可能である。しかしながら、頻繁に出力選択手段６に
よるスイッチ切換動作が行われた場合には、その度に誤
差が累積して行くこととなるために、測定精度に大きな
影響を及ぼすこととなる。Incidentally, the first input coil 3a and the second input coil 3b or SQUID1 and SQUID2.
It is difficult to perfectly match the characteristics of
It is very difficult to perform the opening operation of the first switch 6a and the closing operation of the second switch 6b, which are performed by the output selecting means 6 in accordance with the change in the SQUID1 output and the SQUID2 output, because it is very difficult to select the output. Although an error due to the switch switching time lag in the means 6 will intervene, it is possible to suppress such an error to a negligible level. However, when the switch selection operation by the output selection means 6 is frequently performed, the error accumulates each time, and this greatly affects the measurement accuracy.

【００３８】斯かる不具合を防止するために、本実施例
においては、各スイッチ６ａ〜６ｄは、第１，第２飽和
判定手段４，５よりの飽和判定出力を受けて、閉状態か
ら開状態に復帰するまでに若干の遅延時間が生ずるよう
に構成しておくものとした。この構成によれば、ＳＱＵ
ＩＤ１出力が閾値電圧Ｖth1 を越えた状態を第１コンパ
レータ４ａが検出することで第２スイッチ６ｂを閉成す
る前に、ＳＱＵＩＤ２出力が閾値電圧Ｖtl2 を越えたこ
とを第４コンパレータ４ｄが検出していた場合において
も、第１スイッチ６ａが開成されることを防げる。そし
て、第２スイッチ１ｂの開成動作（ＳＱＵＩＤ２出力の
供給開始状態）を計測タイミング制御手段８が検出した
タイミングで、第１領域変化量演算手段７ａによる変化
量の演算動作と、第２領域変化量演算手段７ｂによる記
憶出力値の記憶動作とを同時に行わせるのである。In order to prevent such a problem, in the present embodiment, each of the switches 6a to 6d receives the saturation determination outputs from the first and second saturation determination means 4 and 5, and changes from the closed state to the open state. It is configured such that a slight delay time occurs before returning to. According to this configuration, the SQU
The fourth comparator 4d detects that the SQUID2 output exceeds the threshold voltage Vtl2 before closing the second switch 6b by detecting the state where the ID1 output exceeds the threshold voltage Vth1. Even in the case, the first switch 6a can be prevented from being opened. Then, at the timing when the measurement timing control means 8 detects the opening operation of the second switch 1b (the supply start state of the SQUID2 output), the change amount calculation operation by the first area change amount calculation means 7a and the second area change amount. The storage operation of the storage output value by the calculating means 7b is performed at the same time.

【００３９】斯くして、第１領域変化量演算手段７ａに
よる飽和領域に到達するまでのＳＱＵＩＤ出力変化量
と、ＳＱＵＩＤ１出力が上部飽和領域に到達することで
第２ＳＱＵＩＤに切り換えられた時点におけるＳＱＵＩ
Ｄ２出力値の記憶を略々同時に行えるので、ＳＱＵＩＤ
１出力に基づくＳＱＵＩＤ出力変化量の測定が行われて
いる間にＳＱＵＩＤ２での計測基準値が設定されること
で、本来のＳＱＵＩＤ出力変化量よりも多くなってしま
ったり、逆にＳＱＵＩＤ１出力に基づくＳＱＵＩＤ出力
変化量の測定が終了した後に時間差をおいてＳＱＵＩＤ
２出力での計測基準値が設定されることで、本来のＳＱ
ＵＩＤ出力変化量よりも少なくなってしまうようなこと
を防げるのである。これにより、第１ＳＱＵＩＤと第２
ＳＱＵＩＤの各出力を切り換える毎に、各領域変化量演
算手段７ａ〜７ｄが行う演算値や計測基準値としての記
憶出力値に誤差が生ずることを極力抑制し、計測精度の
良好な計測出力を得ることが可能となる。Thus, the SQUID output change amount until reaching the saturation region by the first region change amount calculating means 7a and the SQUID at the time when the SQUID1 output is switched to the second SQUID when the SQUID1 output reaches the upper saturation region.
Since the D2 output value can be stored almost simultaneously, SQUID
By setting the measurement reference value in SQUID2 while the SQUID output change amount based on 1 output is being measured, the SQUID output change amount becomes larger than the original SQUID output change amount, or conversely based on SQUID1 output. After the measurement of the SQUID output change amount is completed, there is a time lag between the SQUID
By setting the measurement reference value with two outputs, the original SQ
It is possible to prevent the change amount from becoming smaller than the UID output change amount. As a result, the first SQUID and the second SQUID
Every time the output of the SQUID is switched, it is possible to suppress the occurrence of an error in the calculated value performed by the area change amount calculating means 7a to 7d and the stored output value as the measurement reference value, and obtain a measurement output with good measurement accuracy. It becomes possible.

【００４０】なお、ＳＱＵＩＤ１出力が供給されなくな
った第１領域変化量演算手段は、最後の演算値を変化量
積算手段９へ供給した後に初期状態へ復するものとし、
最後の演算に用いたＳＱＵＩＤ出力値を記憶出力値とし
て記憶しないものとする。そして、再びＳＱＵＩＤ出力
変化量の計測を開始する際に計測基準値を改めて記憶す
るのである。これらの記憶動作やリセット制御は、計測
タイミング制御手段８が制御するようにしても良いし、
各領域変化量演算手段７ａ〜７ｄが独自に実行するよう
にしても良い。It should be noted that the first area change amount calculating means, which has stopped supplying the SQUID1 output, returns to the initial state after supplying the last calculated value to the change amount integrating means 9,
It is assumed that the SQUID output value used for the final calculation is not stored as the stored output value. Then, when the measurement of the SQUID output change amount is started again, the measurement reference value is stored again. The storage timing and the reset control may be controlled by the measurement timing control means 8.
The area change amount calculating means 7a to 7d may be independently executed.

【００４１】上記と同様に、第２領域でのＳＱＵＩＤ出
力変化量測定から第３領域でのＳＱＵＩＤ出力変化量測
定に切り換える場合には、ＳＱＵＩＤ２出力が閾値電圧
Ｖth2 を越えたことを第３コンパレータ５ａが検出する
ことにより第３スイッチ６ｃが閉成するタイミングで、
第３領域でのＳＱＵＩＤ出力変化量測定から第４領域で
のＳＱＵＩＤ出力変化量測定に切り換える場合には、Ｓ
ＱＵＩＤ１出力が閾値電圧Ｖtl1 よりも低くなったこと
を第２コンパレータ４ｂが検出することにより第４スイ
ッチ４ｄが閉成するタイミングで、第４領域でのＳＱＵ
ＩＤ出力変化量測定から再び第１領域でのＳＱＵＩＤ出
力変化量測定に切り換える場合には、ＳＱＵＩＤ２出力
が閾値電圧Ｖtl2 よりも低くなったことを第４コンパレ
ータ４ｄが検出することにより第１スイッチ６ａが閉成
するタイミングで、各々の動作が行われる。Similarly to the above, when the SQUID output change amount measurement in the second region is switched to the SQUID output change amount measurement in the third region, it is determined that the SQUID2 output exceeds the threshold voltage Vth2. When the third switch 6c closes due to detection by
When switching from the SQUID output change amount measurement in the third region to the SQUID output change amount measurement in the fourth region, S
When the second comparator 4b detects that the QUID1 output has become lower than the threshold voltage Vtl1, the SQU in the fourth region is closed at the timing when the fourth switch 4d is closed.
When switching from the ID output change amount measurement to the SQUID output change amount measurement in the first region again, the first comparator 6d detects that the SQUID2 output becomes lower than the threshold voltage Vtl2, and thus the first switch 6a operates. Each operation is performed at the closing timing.

【００４２】なお、本実施例においては、第１〜第４領
域変化量演算手段７ａ〜７ｄによるＳＱＵＩＤ出力変化
量の演算方法を、「演算時におけるＳＱＵＩＤ出力値」
から「記憶出力値」を減算するように共通化してあるの
で、記憶出力値が演算時のＳＱＵＩＤ出力値よりも大き
くなる第３領域および第４領域においては、演算値の極
性を反転させて変化量積算手段９へ供給するものとし
た。しかしながら、第３領域変化量演算手段７ｃと第４
領域変化量演算手段７ｄにおける演算方法を「記憶出力
値」から「演算時におけるＳＱＵＩＤ出力値」を減算す
るように変更すれば、極性を変えること無く変化量積算
手段９へ供給するだけでよい。無論、第１〜第４領域変
化量演算手段７ａ〜７ｄよりの変化量を単純に積算する
変化量積算手段９を用いずに、変化量の極性を独自に判
断して加減算を適宜に行い得る演算手段を設けるように
してもよい。In this embodiment, the calculation method of the SQUID output change amount by the first to fourth area change amount calculating means 7a to 7d is described as "SQUID output value at the time of calculation".
Since it is common to subtract the "stored output value" from the above, in the third and fourth regions where the stored output value becomes larger than the SQUID output value at the time of calculation, the polarity of the calculated value changes and is changed. It is assumed that it is supplied to the quantity integrating means 9. However, the third area change amount calculation means 7c and the fourth area change amount calculation means 7c
If the calculation method in the area change amount calculating means 7d is changed so as to subtract the "SQUID output value at the time of calculation" from the "stored output value", it suffices to supply the change amount integrating means 9 without changing the polarity. Of course, the polarity of the change amount may be independently determined and addition / subtraction may be appropriately performed without using the change amount integration unit 9 that simply integrates the change amounts from the first to fourth area change amount calculation units 7a to 7d. You may make it provide a calculating means.

【００４３】上記第１実施例においては、計測タイミン
グ制御手段８を用いることによって、定時計測を行うも
のとしたが、これに限定されるものではない。例えば、
図４に示す第２実施例においては、第１ＳＱＵＩＤのＳ
ＱＵＩＤ１出力をデジタル量に変換する第１アナログ−
デジタル変換器たるＡ／Ｄ１と、第２ＳＱＵＩＤのＳＱ
ＵＩＤ２出力をデジタル量に変換する第２アナログ−デ
ジタル変換器たるＡ／Ｄ２とを設けるものとし、Ａ／Ｄ
１とＡ／Ｄ２の変換タイミングを同期させることによっ
て、定時計測が可能となる。そして、Ａ／Ｄ１より出力
されたデジタル量は第１飽和判定手段４によって、Ａ／
Ｄ２より出力されたデジタル量は第２飽和判定手段５に
よって各々飽和判定され、これら第１，第２飽和判定手
段４，５の判定結果に基づいて、出力選択制御手段１１
が出力切換制御手段１２を制御することにより、第１〜
第４領域の何れかでのＳＱＵＩＤ出力変化量測定を選択
させるのである。In the first embodiment described above, the measurement timing control means 8 is used to perform the regular measurement, but the invention is not limited to this. For example,
In the second embodiment shown in FIG. 4, S of the first SQUID
First analog to convert QUID1 output to digital quantity-
A / D1 which is a digital converter and SQ of the second SQUID
A / D2, which is a second analog-digital converter that converts the UID2 output into a digital amount, is provided.
By synchronizing the conversion timings of 1 and A / D2, it is possible to perform regular measurement. Then, the digital amount output from the A / D 1 is A / D 1 by the first saturation determination means 4.
The digital amount output from D2 is subjected to saturation determination by the second saturation determination means 5, and the output selection control means 11 is based on the determination results of the first and second saturation determination means 4 and 5.
By controlling the output switching control means 12,
The SQUID output change amount measurement in any of the fourth areas is selected.

【００４４】また、図５に示す第３実施例のＳＱＵＩＤ
磁束計においては、ＳＱＵＩＤ１，ＳＱＵＩＤ２出力を
各々Ａ／Ｄ１，Ａ／Ｄ２でデジタル量に変換した後に、
第１，第２飽和判定手段４，５で飽和判定を行ない、こ
れら第１，第２飽和判定手段４，５の判定結果に基づい
て、差分演算制御手段１３が差分演算値出力手段１４の
差分演算動作を制御することにより、該差分演算値出力
手段１４より第１〜第４領域に応じた差分演算値が出力
されるものとしてある。斯くして差分演算値出力手段１
４より出力された差分演算値に基づいて、ＳＱＵＩＤ出
力変化量計出手段１５が計測基準時に対するＳＱＵＩＤ
出力の相対的な変化量を計出し、該ＳＱＵＩＤ出力変化
量計出手段１５より供給されたＳＱＵＩＤ出力変化量か
ら磁束変化量換算手段１０が計測基準時に対する磁束変
化量を求めるのである。The SQUID of the third embodiment shown in FIG.
In the magnetometer, after converting the SQUID1 and SQUID2 outputs into digital quantities by A / D1 and A / D2, respectively,
The first and second saturation determination means 4 and 5 perform saturation determination, and based on the determination results of the first and second saturation determination means 4 and 5, the difference calculation control means 13 causes the difference calculation value output means 14 to calculate the difference. By controlling the calculation operation, the difference calculation value output means 14 outputs difference calculation values corresponding to the first to fourth regions. Thus, the difference calculation value output means 1
Based on the difference calculation value output from SQUID 4, the SQUID output change amount measuring means 15 determines the SQUID for the measurement reference time.
The relative change amount of the output is measured, and the magnetic flux change amount conversion means 10 obtains the magnetic flux change amount with respect to the measurement reference time from the SQUID output change amount supplied from the SQUID output change amount measuring means 15.

【００４５】而して、この第３実施例に係るＳＱＵＩＤ
磁束計は、校正データ収集・記憶手段１６を備えるもの
としてあり、校正データ収集・記憶手段１６によってＳ
ＱＵＩＤ１出力およびＳＱＵＩＤ２出力の量子磁束周期
における周期特性をサンプリングし、各ＳＱＵＩＤ出力
の周期特性を各々記憶保持すると共に、記憶保持してい
る校正データを磁束変化量換算手段１０へ供給するので
ある。斯くして、各ＳＱＵＩＤ出力の校正データに基づ
き磁束変化量換算手段１０がＳＱＵＩＤ出力変化量から
磁束変化量を計出することにより、ＳＱＵＩＤ出力の非
線形性を補完して誤差の極めて少ない磁束変化量を得る
ことが可能となる。なお、校正データ収集・記憶手段１
６の記憶する校正データを差分演算値出力手段１４へ供
給し（図５においては破線で示す）、ＳＱＵＩＤ出力変
化量を校正することによって、磁束変化量とＳＱＵＩＤ
出力との比例関係が保持されるようにしても良い。Thus, the SQUID according to the third embodiment
The magnetometer is provided with a calibration data collecting / storing means 16, and the calibration data collecting / storing means 16 causes the S
The periodic characteristic in the quantum magnetic flux cycle of the QUID1 output and the SQUID2 output is sampled, the periodic characteristic of each SQUID output is stored and retained, and the stored calibration data is supplied to the magnetic flux change amount conversion means 10. Thus, the magnetic flux change amount conversion means 10 measures the magnetic flux change amount from the SQUID output change amount based on the calibration data of each SQUID output, thereby complementing the nonlinearity of the SQUID output and reducing the magnetic flux change amount. Can be obtained. The calibration data collection / storage means 1
The calibration data stored in No. 6 is supplied to the difference calculation value output means 14 (indicated by a broken line in FIG. 5) to calibrate the SQUID output change amount, thereby changing the magnetic flux change amount and the SQUID.
The proportional relationship with the output may be maintained.

【００４６】上述した磁束変化量測定方法においては、
各ＳＱＵＩＤ出力の定時計測に対して、外部磁束の変化
速度が比較的緩やかな場合について説明したが、定時計
測を行う間に当該ＳＱＵＩＤに作用した磁束変化が大き
い場合には、主ＳＱＵＩＤ出力と副ＳＱＵＩＤ出力のみ
からでは磁束変化に伴うＳＱＵＩＤ出力の変化量を求め
られない場合がある。次に、この様な急激な磁束変化に
も対応可能な磁束変化量測定方法について説明する。In the above-mentioned magnetic flux change amount measuring method,
The case where the changing speed of the external magnetic flux is relatively slow with respect to the regular measurement of each SQUID output has been described. However, when the magnetic flux change acting on the SQUID during the regular measurement is large, the main SQUID output and the sub In some cases, the amount of change in the SQUID output due to the change in the magnetic flux cannot be obtained only from the SQUID output. Next, a method of measuring the amount of change in magnetic flux that can cope with such a sudden change in magnetic flux will be described.

【００４７】図６に示すＳＱＵＩＤ１出力およびＳＱＵ
ＩＤ２出力は、上記と同様にΦ0 ／４だけ動作点を異な
らせてある。ここで、ＳＱＵＩＤ１出力における計測を
行なったＡ点から次の定時計測までに外部磁束がΦ0 ／
２増加してＢ点へ至った場合、ＳＱＵＩＤ１出力からＳ
ＱＵＩＤ２出力を経てＳＱＵＩＤ１出力へ戻った経過が
計測されていないために、Ａ点でのＳＱＵＩＤ１出力と
ＳＱＵＩＤ２出力とが等しかった場合には、Ａ−Ｂ間で
磁束変化が無かったこととなり、適正な磁束変化量の測
定を行えなくなってしまう。しかしながら、ＳＱＵＩＤ
１出力を得た際のＳＱＵＩＤ２出力の状態を用いれば、
ＳＱＵＩＤ１出力の増減を識別することが可能となる。
すなわち、Ａ点においてはＳＱＵＩＤ２出力が下部飽和
領域に有り、Ｂ点においてはＳＱＵＩＤ２出力が上部飽
和領域に有ることで、ＳＱＵＩＤ１出力の値が等しくて
も、磁束変化量がΦ0 ／２増加もしくは減少したことを
判別できるのである。SQUID1 output and SQUI shown in FIG.
The output point of ID2 is different from that of Φ0 / 4 in the same manner as described above. Here, the external magnetic flux is Φ 0 / from the point A at which SQUID1 output is measured until the next scheduled measurement.
When it increases to 2 and reaches point B, SQUID1 output to S
Since the progress of returning to the SQUID1 output via the QUID2 output has not been measured, if the SQUID1 output and the SQUID2 output at point A are equal, it means that there was no magnetic flux change between A and B, It becomes impossible to measure the amount of change in magnetic flux. However, the SQUID
Using the state of SQUID2 output when 1 output is obtained,
It is possible to identify the increase or decrease in the SQUID1 output.
That is, at the point A, the SQUID2 output is in the lower saturation region, and at the point B, the SQUID2 output is in the upper saturation region. Therefore, even if the SQUID1 output values are equal, the magnetic flux change amount increases or decreases by Φ 0/2. You can tell that.

【００４８】上記のようなＳＱＵＩＤ出力判定を行う第
４実施例のＳＱＵＩＤ磁束計においては、ＳＱＵＩＤ１
出力とＳＱＵＩＤ２出力とが第１飽和判定手段４および
第２飽和判定手段５へ各々供給され、各飽和判定手段
４，５での判定結果が変化状態判定手段１７へ出力され
る。そして、変化状態判定手段１７が各ＳＱＵＩＤの飽
和領域における経時的な変化状態を判定し、判定結果を
差分演算値出力手段１４へ供給するのである。斯くする
ことによって、差分演算値出力手段１４は第１，第２Ｓ
ＱＵＩＤの何れか一方のＳＱＵＩＤ出力を連続して選択
した場合であっても、変化状態判定手段１７から受けた
他方のＳＱＵＩＤ出力の変化状態からΦ0／４を越える
急激な磁束変化を検出可能となるのである。In the SQUID magnetometer of the fourth embodiment for making the SQUID output judgment as described above, SQUID1
The output and the SQUID2 output are supplied to the first saturation determination means 4 and the second saturation determination means 5, respectively, and the determination results of the saturation determination means 4 and 5 are output to the change state determination means 17. Then, the change state determination means 17 determines the change state over time in the saturation region of each SQUID, and supplies the determination result to the difference calculation value output means 14. By doing so, the difference calculation value output means 14 becomes the first and second S
Even when one of the SQUID outputs of the QUID is continuously selected, it is possible to detect a rapid magnetic flux change exceeding Φ0 / 4 from the change state of the other SQUID output received from the change state determination means 17. Of.

【００４９】しかしながら、上記のような方法によって
は、定時計測を行う間にΦ0 近い急激な磁束変化が生じ
た場合は検出できない。例えば図６において、Ａ点から
Ａ′点まで変化した場合、ＳＱＵＩＤ２出力によっても
変化状態を知ることができない。そこで、主ＳＱＵＩＤ
出力および副ＳＱＵＩＤ出力とは外部磁束に対する感度
を異ならしめた第３のＳＱＵＩＤを設けておき、このＳ
ＱＵＩＤ３出力の変化状態からＳＱＵＩＤ１出力および
ＳＱＵＩＤ２出力の変化量を適切に判断するのである。
例えば、Ａ点におけるＳＱＵＩＤ３出力がＶ1 であり、
Ｂ点におけるＳＱＵＩＤ３出力がＶ2 であれば、Ｖ1 ＜
Ｖ2 であることに基づいて、外部磁束は増加しているも
のと判定できる。同様に、Ａ点からＡ′点まで変化した
場合も、Ａ′点におけるＳＱＵＩＤ３出力がＶ3 である
ことから、外部磁束の増加を判定できる。However, according to the method described above, it is impossible to detect the case where a rapid magnetic flux change close to Φ 0 occurs during the regular measurement. For example, in FIG. 6, when changing from the point A to the point A ′, the change state cannot be known even by the SQUID2 output. So the main SQUID
A third SQUID having different sensitivity to external magnetic flux from the output and the sub-SQUID output is provided.
The change amount of the SQUID1 output and the SQUID2 output is appropriately determined from the change state of the QUID3 output.
For example, the SQUID3 output at point A is V1,
If the SQUID3 output at point B is V2, V1 <
It can be determined that the external magnetic flux is increasing on the basis of V2. Similarly, when the point A'changes to the point A ', the increase in the external magnetic flux can be determined because the SQUID3 output at the point A'is V3.

【００５０】上記した磁束変化量測定方法を具現化する
第５実施例のＳＱＵＩＤ磁束計は、図８に示すように、
ピックアップコイル２′で受けた外部磁束を、第１イン
プットコイル３ａ′から主ＳＱＵＩＤとしてのＳＱＵＩ
Ｄ１へ、第２インプットコイル３ｂ′から第１副ＳＱＵ
ＩＤとしてのＳＱＵＩＤ２へ、第３インプットコイル３
ｃ′から第２副ＳＱＵＩＤとしてのＳＱＵＩＤ３へ各々
入力するものとしてある。ここで、第１，第２インプッ
トコイル３ａ′，３ｂ′は共に巻線比を等しくすると共
に、第３インプットコイル３ｃ′は第１，第２インプッ
トコイル３ａ′，３ｂ′よりも少なくすることで、第３
インプットコイル３ｃ′からＳＱＵＩＤ３へ供給される
磁束を、ＳＱＵＩＤ１，ＳＱＵＩＤ２へ供給される磁束
よりも小ならしめるのである。The SQUID magnetometer of the fifth embodiment which embodies the above-mentioned magnetic flux change amount measuring method is as shown in FIG.
The external magnetic flux received by the pickup coil 2'is sent from the first input coil 3a 'to the SQUI as the main SQUID.
From the second input coil 3b 'to the first sub SQ
3rd input coil 3 to SQUID2 as ID
It is supposed that each is input from c'to SQUID3 as the second sub-SQUID. Here, both the first and second input coils 3a 'and 3b' have the same winding ratio, and the third input coil 3c 'is smaller than the first and second input coils 3a' and 3b '. , Third
The magnetic flux supplied from the input coil 3c 'to SQUID3 is made smaller than the magnetic flux supplied to SQUID1 and SQUID2.

【００５１】斯くすることによって、ピックアップコイ
ル２′が感知した磁束変化に対するＳＱＵＩＤ１，２の
出力変化とＳＱＵＩＤ３の出力変化とを異ならしめるこ
とが可能となるのである。そして、ＳＱＵＩＤ３出力は
Ａ／Ｄ３でデジタル量に変換された後に変化状態判定手
段１７′へ供給され、該変化状態判定手段１７′によっ
外部磁束の変化状態を判定するのである。また、上記変
化状態判定手段１７′より供給されたＳＱＵＩＤ３の変
化情報によって、定時計測間における外部磁束の増減状
態に応じたＳＱＵＩＤ出力の差分を差分演算値出力手段
１４が演算するのである。By doing so, it becomes possible to make the output change of SQUIDs 1 and 2 and the output change of SQUID 3 different from the change in magnetic flux sensed by the pickup coil 2 '. Then, the SQUID3 output is converted into a digital amount by the A / D 3 and then supplied to the changing state determining means 17 ', and the changing state determining means 17' determines the changing state of the external magnetic flux. Further, the difference calculation value output means 14 calculates the difference of the SQUID output according to the increase / decrease state of the external magnetic flux during the regular measurement based on the change information of the SQUID3 supplied from the change state determination means 17 '.

【００５２】なお、ＳＱＵＩＤ３出力が飽和領域に達し
た場合には、変化状態の判定が困難になることもある
が、例えばＳＱＵＩＤ３出力に対してΦ0 ／４だけ動作
点を異ならしめた第４のＳＱＵＩＤ出力を用いることに
よって、ＳＱＵＩＤ３出力の飽和領域における変化状態
をＳＱＵＩＤ４出力から得るようにすれば、第３，第４
ＳＱＵＩＤの出力によって相互に補完することが可能と
なる。When the SQUID3 output reaches the saturation region, it may be difficult to judge the change state. For example, a fourth SQUID in which the operating point is different from the SQUID3 output by Φ 0/4. If the change state in the saturation region of the SQUID3 output is obtained from the SQUID4 output by using the output, the third, fourth
It becomes possible to complement each other by the output of SQUID.

【００５３】上記した磁束変化計測方法においては、大
きな磁束変化に対応可能なようにＳＱＵＩＤ出力を用い
る場合について説明したが、次に、外部磁束が微小変化
するときのＳＱＵＩＤ出力変化量を良好に取得する場合
を説明する。In the above-described magnetic flux change measuring method, the case where the SQUID output is used so as to be able to cope with a large magnetic flux change has been described. Next, the SQUID output change amount when the external magnetic flux slightly changes is satisfactorily obtained. A case will be described.

【００５４】図９のＳＱＵＩＤ１出力およびＳＱＵＩＤ
２出力は、動作点をΦ0 ／４異ならせてある。ここで、
外部磁束αにおいて、ＳＱＵＩＤ１出力は上部飽和領域
との閾値にあり、ＳＱＵＩＤ２出力は下部飽和領域との
閾値にあるため、このαを中心に外部磁束が微小変化す
るような場合には、ＳＱＵＩＤ１出力とＳＱＵＩＤ２出
力とを頻繁に切り換えなければならなくなる。そこで、
ＳＱＵＩＤ１出力もしくはＳＱＵＩＤ２出力と動作点を
±Φ0 ／８異ならしめたＳＱＵＩＤ３出力およびＳＱＵ
ＩＤ４出力を用いることにより、外部磁束がαを中心に
微小振動するような場合にはＳＱＵＩＤ３出力からＳＱ
ＵＩＤ出力変化量を、外部磁束がβを中心に微小振動す
るような場合にはＳＱＵＩＤ４出力からＳＱＵＩＤ出力
変化量を求めることが可能となる。SQUID1 output and SQUID of FIG. 9
The two outputs differ in operating point by Φ 0/4. here,
In the external magnetic flux α, the SQUID1 output is at the threshold value with the upper saturation region, and the SQUID2 output is at the threshold value with the lower saturation region. Therefore, when the external magnetic flux changes slightly around this α, the SQUID1 output is The SQUID2 output must be switched frequently. Therefore,
SQUID3 output and SQUI with different operating points ± Φ0 / 8 from SQUID1 output or SQUID2 output
By using ID4 output, if external magnetic flux vibrates slightly around α, SQUID3 output to SQ
When the external magnetic flux slightly vibrates around β, the SQUID output change amount can be obtained from the SQUID4 output.

【００５５】斯かる磁束変化量測定方法を具現化する第
６実施例のＳＱＵＩＤ磁束計は、図１０に示すように、
動作点がΦ0 ／８づつ異なるように設定した第１〜第４
ＳＱＵＩＤを設け、ピックアップコイル２″に作用した
磁束変化を第１〜第４インプットコイル４ａ″〜４ｄ″
から各ＳＱＵＩＤへ作用させる。そして、各ＳＱＵＩＤ
出力はＡ／Ｄ１〜Ａ／Ｄ４でデジタル量に変換した後に
出力切換制御手段１８および変化範囲判定手段１９へ供
給する。各ＳＱＵＩＤ出力を受けた出力切換制御手段１
８は、例えば各ＳＱＵＩＤ出力の飽和判定も含めて何れ
のＳＱＵＩＤ出力を用いるかを制御するものとし、該出
力切換制御手段１８には変化範囲判定手段１９からの変
化範囲情報も供給される。As shown in FIG. 10, the SQUID magnetometer of the sixth embodiment which embodies such a method for measuring the amount of magnetic flux change is as follows.
The 1st to 4th, which are set so that the operating points differ by Φ 0/8
The SQUID is provided to change the magnetic flux acting on the pickup coil 2 ″ by the first to fourth input coils 4a ″ to 4d ″.
To each SQUID. And each SQUID
The output is converted into a digital amount by A / D1 to A / D4 and then supplied to the output switching control means 18 and the change range determination means 19. Output switching control means 1 receiving each SQUID output
The control unit 8 controls which SQUID output is used, including the saturation determination of each SQUID output, and the output switching control unit 18 is also supplied with change range information from the change range determination unit 19.

【００５６】上記変化範囲判定手段１９は各ＳＱＵＩＤ
出力の変化範囲を判定するもので、例えば、計時手段２
０が計時する所定時間継続して、ＳＱＵＩＤ出力の変化
範囲が予め定めた変化範囲内に収まっているＳＱＵＩＤ
出力の有無を判定し、斯かるＳＱＵＩＤ出力があると判
定した場合には、当該判定結果を出力切換制御手段１８
へ供給するのである。そして、該判定結果を受けた出力
切換制御手段１８は、判定結果に応じたＳＱＵＩＤ出力
を選択出力とするのである。なお、変化範囲判定手段１
９で判定する条件を満たすＳＱＵＩＤ出力が２つあった
場合には、これらＳＱＵＩＤ出力の何れか一方が選択出
力として選定されていれば、敢えて出力切換をさせない
ようにしてもよいし、非飽和領域の中心近傍に振動中心
のあるＳＱＵＩＤ出力を選択させるようにしても良い。The change range determining means 19 determines each SQUID.
The change range of the output is determined. For example, the time measuring means 2
The SQUID output change range is within a predetermined change range continuously for a predetermined time of 0 being counted.
Whether or not there is an output is determined, and when it is determined that there is such SQUID output, the determination result is output switching control means 18
Supply to. Then, the output switching control means 18, which has received the determination result, selects the SQUID output corresponding to the determination result as the selective output. The change range determination means 1
When there are two SQUID outputs satisfying the condition determined in 9, if either one of these SQUID outputs is selected as the selected output, the output may be intentionally not switched, or the unsaturated region You may make it select SQUID output which has a vibration center near the center of.

【００５７】なお、上記した磁束変化量測定方法は、動
作点をΦ0 ／４だけ異ならせた二組のＳＱＵＩＤ対を相
対的にΦ0 ／８ずらした場合に相当する。したがって、
各ＳＱＵＩＤ対ごとにＳＱＵＩＤ出力変化量を独立して
収集する上記第１〜第４実施例と同様な構成のＳＱＵＩ
Ｄ磁束計を各ＳＱＵＩＤ対毎に構成しておき、各ＳＱＵ
ＩＤ磁束計のＳＱＵＩＤ出力変化量の総和を求める段階
で、変化範囲判定手段１９が何れのＳＱＵＩＤ出力にお
ける出力変化量を用いるかを判定するようにしてもよ
い。The above-mentioned magnetic flux change amount measuring method corresponds to a case where two sets of SQUID pairs whose operating points are different by Φ 0/4 are relatively shifted by Φ 0/8. Therefore,
An SQUI having the same configuration as that of the first to fourth embodiments in which the SQUID output change amount is independently collected for each SQUID pair.
A D magnetometer is configured for each SQUID pair, and each SQUID is
At the stage of obtaining the sum of the SQUID output change amounts of the ID magnetometer, the change range determination means 19 may determine which SQUID output output change amount to use.

【００５８】また、上述した各実施例においては、主Ｓ
ＱＵＩＤ出力と副ＳＱＵＩＤ出力とを得るために２つ以
上のＳＱＵＩＤを用いるものとしたが、単一のＳＱＵＩ
Ｄから主・副ＳＱＵＩＤ出力を得るようにしても良い。
図１１に示すのは第７実施例に係るＳＱＵＩＤ磁束計で
あり、単一のＳＱＵＩＤによって主ＳＱＵＩＤ出力と副
ＳＱＵＩＤ出力とを得るものとしてある。In each of the above embodiments, the main S
Two or more SQUIDs have been used to obtain a QUID output and a sub-SQUID output, but a single SQUI
The main / sub SQUID output may be obtained from D.
FIG. 11 shows an SQUID magnetometer according to the seventh embodiment, which is designed to obtain a main SQUID output and a sub SQUID output by a single SQUID.

【００５９】本実施例においては、ＳＱＵＩＤ１へのオ
フセット電流を供給する線路中には、切換スイッチ２１
を設けてあり、該切換スイッチ２１によってＳＱＵＩＤ
出力を変化させるのである。この切換スイッチ２１の切
換タイミングを制御するのは計測タイミング制御手段２
２であり、例えばアナログ−デジタル変換器Ａ／Ｄのデ
ジタル量が出力される毎に切換スイッチ２１を動作させ
る。斯くすることで、Ａ／Ｄのデジタル変換タイミング
に同期させた切換スイッチ２１の切換制御が可能とな
り、主ＳＱＵＩＤ出力と副ＳＱＵＩＤ出力とが交互に得
られるのである。したがって、差分演算値出力手段１４
と飽和判定手段２３は、主ＳＱＵＩＤ出力と副ＳＱＵＩ
Ｄ出力を確実に識別でき、各ＳＱＵＩＤ出力ごとに飽和
領域の判定やＳＱＵＩＤ出力変化量の演算を行えるので
ある。In the present embodiment, the changeover switch 21 is provided in the line supplying the offset current to the SQUID1.
Is provided, and the SQUID is selected by the changeover switch 21.
It changes the output. The measurement timing control means 2 controls the switching timing of the changeover switch 21.
2, and the changeover switch 21 is operated each time the digital amount of the analog-digital converter A / D is output. By doing so, the changeover control of the changeover switch 21 in synchronization with the digital conversion timing of A / D becomes possible, and the main SQUID output and the sub SQUID output are obtained alternately. Therefore, the difference calculation value output means 14
And the saturation determination means 23 determines the primary SQUID output and the secondary SQUID.
The D output can be reliably identified, and the saturation region can be determined and the SQUID output change amount can be calculated for each SQUID output.

【００６０】なお、この第７実施例においてはＳＱＵＩ
Ｄが単一であるために、主ＳＱＵＩＤ出力と副ＳＱＵＩ
Ｄ出力とが得られる時間が異なってしまうために、外部
磁束の変化が極端に速い場合には、ＳＱＵＩＤ出力の変
化状態を正確に捉えることができなくなるが、アナログ
−デジタル変換器の変換速度が磁束変化に対して十分に
速い範囲においては実用に供し得る。In the seventh embodiment, SQUI
Primary SQUID output and secondary SQUI because D is single
Since the time when the D output is obtained is different, when the change of the external magnetic flux is extremely fast, the change state of the SQUID output cannot be accurately captured, but the conversion speed of the analog-digital converter is It can be put to practical use in a range sufficiently fast with respect to changes in magnetic flux.

【００６１】また、上述した各実施例においては、磁束
変化に対応して量子磁束周期で一定波形の電圧出力が得
られるｄｃＳＱＵＩＤを用いる場合についてのみ説明し
たが、本発明に係る磁束変化量測定方法を具現化する上
では、外部磁束の変化に伴って一定周期ごとに同一波計
出力が得られるＳＱＵＩＤであれば良い。例えば、外部
磁束の変化に応じた周波数出力が得られるＲＯＳ（Ｒｅ
ｌａｘａｔｉｏｎ Ｏｓｃｉｌｌａｔｉｎｇ ＳＱＵＩ
Ｄ）を用いた場合には、上記各実施例のＳＱＵＩＤ出力
を周波数に置き換えることで対応できる。Further, in each of the above-mentioned embodiments, only the case of using the dcSQUID that can obtain the voltage output of the constant waveform in the quantum magnetic flux cycle in response to the change of the magnetic flux has been described, but the magnetic flux change amount measuring method according to the present invention. In order to realize, the SQUID may be any SQUID that can obtain the same wave meter output at a constant cycle with a change in the external magnetic flux. For example, ROS (Re which can obtain a frequency output according to the change of the external magnetic flux)
laxation Oscillating SQUI
When D) is used, it can be dealt with by replacing the SQUID output of each of the above embodiments with a frequency.

【００６２】上記ＲＯＳは、図１２に示す等価回路のよ
うに、抵抗ＲとコイルＬとを並列に接続したものであ
り、ある条件の範囲内でバイアス電流を流すと、ＳＱＵ
ＩＤが発振を始めるのである。そして、このときの発振
周波数はＳＱＵＩＤリングを貫く磁束に対応して周期的
に変化するため、磁束の変化を周波数の変化として出力
させることができるのである（図１３を参照）。このよ
うに、出力が周波数で得られると、デジタル化が容易で
あると共に、周波数性ノイズは電流性・電圧性ノイズに
比べて本質的に小さいことから、高感度のＳＱＵＩＤと
することも可能である。The ROS is a resistor R and a coil L connected in parallel as in the equivalent circuit shown in FIG. 12, and when a bias current is applied within a certain condition range, SQU
The ID starts to oscillate. Then, since the oscillation frequency at this time periodically changes corresponding to the magnetic flux penetrating the SQUID ring, the change in magnetic flux can be output as a change in frequency (see FIG. 13). In this way, if the output is obtained at the frequency, it is easy to digitize, and since the frequency noise is essentially smaller than the current / voltage noise, it is possible to make it a highly sensitive SQUID. is there.

【００６３】[0063]

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る磁束
変化量測定方法によれば、計測基準時における主ＳＱＵ
ＩＤ出力が特性波形の非線形部分に該当する場合には副
ＳＱＵＩＤ出力を、計測基準時における副ＳＱＵＩＤ出
力が特性波形の非線形部分に該当する場合には主ＳＱＵ
ＩＤ出力を、各々測定対象出力に用いて変化量を求め、
測定対象出力の出力値が線形出力と看做し得る範囲の上
限もしくは下限に到達すると、他のＳＱＵＩＤ出力を新
たな測定対象出力に選定変更して、当該ＳＱＵＩＤ出力
の変化量を求め、当該測定対象出力の出力値も線形出力
と看做し得る範囲の上限もしくは下限に到達すると、再
び他のＳＱＵＩＤ出力を新たな測定対象出力に選定変更
して、当該ＳＱＵＩＤの変化量を求めて行くものとした
ので、各測定対象出力の変化量を順次積算することで、
計測基準値に対する相対的なＳＱＵＩＤ出力変化量を求
めることが可能となるので、ＳＱＵＩＤ出力変化量と磁
束変化量とが略々比例する線形特性に基づいて、計測基
準時における磁束に対して相対的に変化した磁束変化量
を得ることができる。As described above, according to the magnetic flux change amount measuring method of the present invention, the main SQUA at the measurement reference time
If the ID output corresponds to the non-linear portion of the characteristic waveform, the sub SQUID output is output. If the sub-SQUID output at the time of measurement reference corresponds to the non-linear portion of the characteristic waveform, the main SQUI output.
The ID output, obtains a change amount using the respective measured output,
Above the range where the output value of the measurement target output can be regarded as a linear output.
When the limit or the lower limit is reached, another SQUID output is updated.
Select and change to another target output and output the SQUID
Change amount, the output value of the measurement target output is also linear output
When the upper or lower limit of the range that can be regarded as
And other SQUID output selected and changed to new measurement target output
Then, the amount of change in the SQUID is determined.
Therefore, by sequentially accumulating the change amount of each measurement target output,
Since it is possible to obtain the relative SQUID output change amount relative to the measurement reference value , the relative SQUID output change amount and the magnetic flux change amount are relative to the magnetic flux at the time of the measurement reference, based on the linear characteristic that the SQUID output change amount and the magnetic flux change amount are substantially proportional. It is possible to obtain the amount of change in magnetic flux that has changed.

【００６４】したがって、帰還回路を用いる従来の磁束
変化量測定方法の如く、帰還回路用の配線を設ける必要
がないので、各種電子回路の設置される常温室からＳＱ
ＵＩＤの蔵される極低温のクライオスタットへ至る配線
数を減らせると共に、その配線長を短くでき、配線を介
してクライオスタットへ流入する熱量を減少させること
で、ＳＱＵＩＤの冷却に要する負担を軽減できるのであ
る。Therefore, unlike the conventional method of measuring the amount of magnetic flux change using a feedback circuit, it is not necessary to provide wiring for the feedback circuit, so that SQ can be performed from a room temperature room where various electronic circuits are installed.
By reducing the number of wires that reach the cryogenic cryostat that stores the UID and shortening the wire length, and reducing the amount of heat that flows into the cryostat through the wires, the load required to cool the SQUID can be reduced. is there.

【００６５】加えて、従来の帰還回路を用い磁束変化量
測定方法のように、回路特性に起因して応答速度が制限
されることがないので、外部磁束の変化が早い場合に
も、計測時間の間隔を短くすることで（単位時間当たり
の測定回数を増やすことで）十分に対応でき、計測に対
する信頼性を高めることができる。無論、帰還回路を用
いないので、信号磁束と帰還磁束との差がΦ0 ／４に達
してＦＬＬ回路はが働かなくなるような帰還型ＳＱＵＩ
Ｄ磁束計のような欠点もない。また、ＦＬＬ回路への最
大許容入力レベルの制限も無いことから、許容入力を大
きくとれるので、ＳＱＵＩＤを高感度化することにより
回路内ノイズの影響を低減することが可能となる。In addition, since the response speed is not limited due to the circuit characteristics as in the conventional magnetic flux change amount measuring method using the feedback circuit, the measurement time can be reduced even when the external magnetic flux changes rapidly. By shortening the interval of (is increased by increasing the number of measurements per unit time), it is possible to improve the reliability of measurement. Of course, since the feedback circuit is not used, the feedback type SQUI is such that the difference between the signal magnetic flux and the feedback magnetic flux reaches Φ 0/4 and the FLL circuit does not work.
It does not have the drawbacks of the D magnetometer. Further, since there is no limitation on the maximum allowable input level to the FLL circuit, a large allowable input can be taken. Therefore, it is possible to reduce the influence of noise in the circuit by increasing the sensitivity of the SQUID.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】ＳＱＵＩＤ１におけるΦ−Ｖ特性とＳＱＵＩＤ
２におけるΦ−Ｖ特性を示す特性曲線図である。FIG. 1 Φ-V characteristics and SQUID in SQUID1
3 is a characteristic curve diagram showing the Φ-V characteristic in FIG.

【図２】図１の一部を拡大したＳＱＵＩＤ１とＳＱＵＩ
Ｄ２のΦ−Ｖ特性曲線図である。FIG. 2 is an enlarged SQUID1 and SQUII of FIG.
It is a (phi) -V characteristic curve figure of D2.

【図３】第１実施例に係る無帰還型ＳＱＵＩＤ磁束計の
概略ブロック図である。FIG. 3 is a schematic block diagram of a non-feedback SQUID magnetometer according to the first embodiment.

【図４】第２実施例に係る無帰還型ＳＱＵＩＤ磁束計の
概略ブロック図である。FIG. 4 is a schematic block diagram of a non-feedback type SQUID magnetometer according to a second embodiment.

【図５】第３実施例に係る無帰還型ＳＱＵＩＤ磁束計の
概略ブロック図である。FIG. 5 is a schematic block diagram of a non-feedback type SQUID magnetometer according to a third embodiment.

【図６】外部磁束変化に対する変化周期の等しいＳＱＵ
ＩＤ１およびＳＱＵＩＤ２と、ＳＱＵＩＤ１，２に対し
て変化周期の長いＳＱＵＩＤ３のΦ−Ｖ特性曲線図であ
る。FIG. 6 is an SQU having the same change period with respect to a change in external magnetic flux.
FIG. 5 is a Φ-V characteristic curve diagram of ID1 and SQUID2, and SQUID3 having a long change period with respect to SQUIDs 1 and 2.

【図７】第４実施例に係る無帰還型ＳＱＵＩＤ磁束計の
概略ブロック図である。FIG. 7 is a schematic block diagram of a non-feedback type SQUID magnetometer according to a fourth embodiment.

【図８】第５実施例に係る無帰還型ＳＱＵＩＤ磁束計の
概略ブロック図である。FIG. 8 is a schematic block diagram of a non-feedback SQUID magnetometer according to a fifth embodiment.

【図９】Φ0 ／８づつ動作点を異ならしめたＳＱＵＩＤ
１〜ＳＱＵＩＤ４のΦ−Ｖ特性曲線図である。FIG. 9: SQUID with different operating points by Φ 0/8
It is a (phi) -V characteristic curve figure of 1-SQUID4.

【図１０】第６実施例に係る無帰還型ＳＱＵＩＤ磁束計
の概略ブロック図である。FIG. 10 is a schematic block diagram of a non-feedback type SQUID magnetometer according to a sixth embodiment.

【図１１】第７実施例に係る無帰還型ＳＱＵＩＤ磁束計
の概略ブロック図である。FIG. 11 is a schematic block diagram of a non-feedback type SQUID magnetometer according to a seventh embodiment.

【図１２】ＲＯＳの等化回路図である。FIG. 12 is an equalization circuit diagram of ROS.

【図１３】ＲＯＳのΦ−Ｆ特性曲線図である。FIG. 13 is a Φ-F characteristic curve diagram of ROS.

【図１４】従来の帰還型ＳＱＵＩＤ磁束計におけるＦＬ
Ｌ方式による電圧出力型ＳＱＵＩＤ駆動回路の概略構成
図である。FIG. 14: FL in a conventional feedback type SQUID magnetometer
It is a schematic block diagram of the voltage output type SQUID drive circuit by a L system.

【図１５】方形波磁場で電圧出力型ＳＱＵＩＤを変調す
る場合のＳＱＵＩＤの出力電圧と外部磁束との関係を示
す特性図で、（ａ）はΦs ＝０における特性曲線図、
（ｂ）はΦs ≠０における特性曲線図を示す。FIG. 15 is a characteristic diagram showing the relationship between the output voltage of the SQUID and the external magnetic flux when the voltage output type SQUID is modulated by a square wave magnetic field, (a) is a characteristic curve diagram when Φs = 0,
(B) shows a characteristic curve diagram when Φs ≠ 0.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ ＳＱＵＩＤ磁束計 ２ ピックアップコイル ３ インプットコイル ４ 第１飽和判定手段 ５ 第２飽和判定手段 ６ 出力選択手段 1 SQUID magnetometer 2 pickup coil 3 input coil 4 first saturation determination means 5 second saturation determination means 6 output selection means

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 ＳＱＵＩＤリングに作用する磁束の変化
に対応して、線形出力部分と非線形出力部分とが交互に
生ずる変化波形が量子磁束周期毎に繰り返される主ＳＱ
ＵＩＤ出力と、この主ＳＱＵＩＤ出力と同様の出力特性
を有するＳＱＵＩＤリングの磁気的動作点を異ならしめ
ることで主ＳＱＵＩＤ出力の非線形部分において線形出
力が得られるようにした副ＳＱＵＩＤ出力とを用い、 磁束変化量の測定開始時たる 計測基準時に線形出力が得
られている主ＳＱＵＩＤ出力または副ＳＱＵＩＤ出力の
何れかを測定対象出力に選定し、該測定対象出力の計測
基準時における出力値たる計測基準値に対する測定対象
出力の変化量と、 測定対象出力の出力値が線形部分の閾値として設定した
値に到達することを条件に測定対象出力を他のＳＱＵＩ
Ｄ出力に選択変更し、選択変更時における新たな測定対
象出力の出力値に対する測定対象出力の変化量と、 を順次積算することで、計測基準値に対する 相対的なＳ
ＱＵＩＤ出力変化量を求め、ＳＱＵＩＤの線形特性に基
づいてＳＱＵＩＤ出力変化量から磁束変化量を得るよう
にしたことを特徴とする磁束変化量測定方法。1. A main SQ in which a change waveform in which a linear output portion and a non-linear output portion are alternately generated corresponding to a change in magnetic flux acting on an SQUID ring is repeated every quantum magnetic flux period.
UID output and output characteristics similar to this main SQUID output
Linear output using the sub-SQUID output as a linear output is obtained, the measurement start serving measurement reference flux variation in the nonlinear portion of the main SQUID output to occupy different magnetic operating point of the SQUID ring having the the resulting Tei Ru main SQUID output or sub SQUID output
Select either one as the measurement target output and measure the measurement target output.
Measurement target for the measurement reference value, which is the output value at the reference time
The change amount of the output and the output value of the output to be measured are set as the threshold for the linear part.
The output of the measurement target is set to another SQUI on condition that the value is reached.
Change the selection to D output and add a new measurement pair when changing the selection.
The change amount of the output to be measured with respect to the output value of the phantom output is sequentially integrated to obtain the relative S with respect to the measurement reference value.
A magnetic flux change amount measuring method, characterized in that a QUID output change amount is obtained, and a magnetic flux change amount is obtained from the SQUID output change amount based on a linear characteristic of the SQUID. 【請求項２】 ２以上の副ＳＱＵＩＤ出力を用いて、計
測基準値に対するＳＱＵＩＤ出力変化量を求めるように
したことを特徴とする請求項１に記載の磁束変化量測定
方法。2. The magnetic flux change amount measuring method according to claim 1, wherein the SQUID output change amount with respect to the measurement reference value is obtained by using two or more sub-SQUID outputs. 【請求項３】 主ＳＱＵＩＤ出力および副ＳＱＵＩＤ出
力の量子磁束周期における周期特性を予めサンプリング
し、各ＳＱＵＩＤ出力の周期特性を各々記憶保持し、各
ＳＱＵＩＤ出力の変化量に基づく磁束変化量を求める際
に、予めサンプリングした周期特性に基づいて校正する
ようにしたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記
載の磁束変化量測定方法。3. When the periodic characteristic in the quantum magnetic flux cycle of the main SQUID output and the sub-SQUID output is sampled in advance, the periodic characteristic of each SQUID output is stored and retained, and the magnetic flux change amount based on the change amount of each SQUID output is obtained. The magnetic flux change amount measuring method according to claim 1 or 2, wherein the calibration is performed based on a periodic characteristic that is sampled in advance.