JPH09222468A - マルチチャンネルｓｑｕｉｄ磁束計 - Google Patents
マルチチャンネルｓｑｕｉｄ磁束計Info
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- JPH09222468A JPH09222468A JP5368396A JP5368396A JPH09222468A JP H09222468 A JPH09222468 A JP H09222468A JP 5368396 A JP5368396 A JP 5368396A JP 5368396 A JP5368396 A JP 5368396A JP H09222468 A JPH09222468 A JP H09222468A
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- sensor
- squids
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Abstract
(57)【要約】
【課題】センサＳＱＵＩＤと電子回路とを接続する結線
本数を減らすと共に、回路構成を大幅に小型化したマル
チチャンネルＳＱＵＩＤ磁束計を提供する。 【解決手段】複数個のセンサＳＱＵＩＤ１に供給される
バイアス電流をマルチプレクサ４で切り換えて時分割的
に出力電流を取り出すと共に、該出力電流をＳＱＵＩＤ
アレイ５のインプットコイル８に印加し、ＳＱＵＩＤア
レイ５から出力信号を得る。
本数を減らすと共に、回路構成を大幅に小型化したマル
チチャンネルＳＱＵＩＤ磁束計を提供する。 【解決手段】複数個のセンサＳＱＵＩＤ１に供給される
バイアス電流をマルチプレクサ４で切り換えて時分割的
に出力電流を取り出すと共に、該出力電流をＳＱＵＩＤ
アレイ５のインプットコイル８に印加し、ＳＱＵＩＤア
レイ５から出力信号を得る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ジョセフソン効果
を利用したＳＱＵＩＤ磁束計に関するものであり、更に
詳しくは、複数個のＳＱＵＩＤから得られる電気信号を
簡略な電子回路で受けるための回路構成に関するもので
ある。
を利用したＳＱＵＩＤ磁束計に関するものであり、更に
詳しくは、複数個のＳＱＵＩＤから得られる電気信号を
簡略な電子回路で受けるための回路構成に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】従来、公知のＳＱＵＩＤ磁束計は、液体
ヘリウムをためておくデュワー（またはクライオスタッ
ト）と、液体ヘリウム中で動作するＳＱＵＩＤプローブ
と、室温動作のアンプ及びコントローラで構成され液体
ヘリウム中のＳＱＵＩＤプローブと室温アンプは同軸ケ
ーブルで接続されている。
ヘリウムをためておくデュワー（またはクライオスタッ
ト）と、液体ヘリウム中で動作するＳＱＵＩＤプローブ
と、室温動作のアンプ及びコントローラで構成され液体
ヘリウム中のＳＱＵＩＤプローブと室温アンプは同軸ケ
ーブルで接続されている。
【０００３】通常、この室温アンプを介してＦＬＬ（磁
束ロックループ：Flux Lock Loop）と呼ばれる線形動作
のためのフィードバックを構成することにより、ゼロ位
法が成り立つように制御される。そして、生体磁気計測
など多数点の磁気計測を同時に行なう場合、デュワー内
には数十個〜数百個のＳＱＵＩＤをアレイ状に配置して
磁場の空間分布をとる。
束ロックループ：Flux Lock Loop）と呼ばれる線形動作
のためのフィードバックを構成することにより、ゼロ位
法が成り立つように制御される。そして、生体磁気計測
など多数点の磁気計測を同時に行なう場合、デュワー内
には数十個〜数百個のＳＱＵＩＤをアレイ状に配置して
磁場の空間分布をとる。
【０００４】この際、ＦＬＬを構成するために各ＳＱＵ
ＩＤに同数のＦＬＬ回路が接続される。これは、磁束ロ
ックが、入力磁束に対する出力電圧の線形性と同時にそ
の線形性が時間に対しても保証するのに必要なためであ
る。すなわち、センサと同数のＦＬＬ回路が無いと磁場
の空間分布の経時変化は計測できない。このようにセン
サと電子回路が１：１に対応していると、１チャンネル
の磁束計についてバイアス電流供給線、信号電圧出力
線、フィードバック信号線の計６本がＳＱＵＩＤとＦＬ
Ｌ回路の間に必要である。
ＩＤに同数のＦＬＬ回路が接続される。これは、磁束ロ
ックが、入力磁束に対する出力電圧の線形性と同時にそ
の線形性が時間に対しても保証するのに必要なためであ
る。すなわち、センサと同数のＦＬＬ回路が無いと磁場
の空間分布の経時変化は計測できない。このようにセン
サと電子回路が１：１に対応していると、１チャンネル
の磁束計についてバイアス電流供給線、信号電圧出力
線、フィードバック信号線の計６本がＳＱＵＩＤとＦＬ
Ｌ回路の間に必要である。
【０００５】しかし、線の本数が多いとデュワー内への
熱侵入が多くなるため、チャンネル数の多いＳＱＵＩＤ
磁束計では、ヘリウムなどの冷媒の蒸発量が増加しラン
ニングコストが増えるという問題がある。
熱侵入が多くなるため、チャンネル数の多いＳＱＵＩＤ
磁束計では、ヘリウムなどの冷媒の蒸発量が増加しラン
ニングコストが増えるという問題がある。
【０００６】また、結線本数の増加により接続点数も増
えるため布線コストや信頼性の面でも好ましくはない。
更に、ＦＬＬ回路が増えると、重量増、消費電力の点で
も負担が増えるため、チャンネル数の多い磁束計ではこ
れらが大きな問題となっている。例えば、２５６チャン
ネルのＳＱＵＩＤ磁束計ではＦＬＬ回路の消費電流は数
アンペアにもなり、微小な生体電流を起源とする生体磁
気計測を行なうための磁気シールドルーム内にはＦＬＬ
回路を設置できない。
えるため布線コストや信頼性の面でも好ましくはない。
更に、ＦＬＬ回路が増えると、重量増、消費電力の点で
も負担が増えるため、チャンネル数の多い磁束計ではこ
れらが大きな問題となっている。例えば、２５６チャン
ネルのＳＱＵＩＤ磁束計ではＦＬＬ回路の消費電流は数
アンペアにもなり、微小な生体電流を起源とする生体磁
気計測を行なうための磁気シールドルーム内にはＦＬＬ
回路を設置できない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従って、数十μVとい
う微小なＳＱＵＩＤの出力電圧を高Ｓ／Ｎ比で磁気シー
ルドルーム外のＦＬＬ回路まで導出しなければならず、
配線系の電磁シールドに負担がかかると共に、ＲＦノイ
ズが混入しやすくなるという問題が新たに生じていた。
そして、これらの技術的な問題点は、ＳＱＵＩＤの出力
をＦＬＬを使って零位法で求めるところに原理的な原因
があった。
う微小なＳＱＵＩＤの出力電圧を高Ｓ／Ｎ比で磁気シー
ルドルーム外のＦＬＬ回路まで導出しなければならず、
配線系の電磁シールドに負担がかかると共に、ＲＦノイ
ズが混入しやすくなるという問題が新たに生じていた。
そして、これらの技術的な問題点は、ＳＱＵＩＤの出力
をＦＬＬを使って零位法で求めるところに原理的な原因
があった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明はこのような従来
技術の問題点に鑑みてなされたもので、複数個のＳＱＵ
ＩＤを磁場検出用のセンサＳＱＵＩＤとする磁束計にお
いて、上記各センサＳＱＵＩＤのバイアス電流をオンオ
フするためのスイッチ手段と、上記各センサＳＱＵＩＤ
の出力信号を電流として導出して加算するための加算手
段とから構成されたマルチチャンネルＳＱＵＩＤ磁束計
を提供するものである。
技術の問題点に鑑みてなされたもので、複数個のＳＱＵ
ＩＤを磁場検出用のセンサＳＱＵＩＤとする磁束計にお
いて、上記各センサＳＱＵＩＤのバイアス電流をオンオ
フするためのスイッチ手段と、上記各センサＳＱＵＩＤ
の出力信号を電流として導出して加算するための加算手
段とから構成されたマルチチャンネルＳＱＵＩＤ磁束計
を提供するものである。
【０００９】本発明は、上記加算手段が上記各センサＳ
ＱＵＩＤの出力電圧を電流として取り出す抵抗と、該抵
抗に電気的に直列に接続されたコイルと、該コイルに磁
気的に結合したＳＱＵＩＤか若しくはＳＱＵＩＤアレイ
からなる加算増幅器とから構成されたマルチチャンネル
ＳＱＵＩＤ磁束計を提供するものである。
ＱＵＩＤの出力電圧を電流として取り出す抵抗と、該抵
抗に電気的に直列に接続されたコイルと、該コイルに磁
気的に結合したＳＱＵＩＤか若しくはＳＱＵＩＤアレイ
からなる加算増幅器とから構成されたマルチチャンネル
ＳＱＵＩＤ磁束計を提供するものである。
【００１０】本発明は、磁束電圧変換率がdV/dΦの上記
ＳＱＵＩＤか若しくはＳＱＵＩＤアレイに抵抗Rnと結合
コイルMnとで構成された帰還率β=(dV/dΦ)×Mn/Rn≧１
となる負帰還回路を設けると共に、上記ＳＱＵＩＤか若
しくはＳＱＵＩＤアレイの動作点を線形化したΦ−Ｖ曲
線の斜面の略中点に位置させる磁束バイアス回路を設け
たマルチチャンネルＳＱＵＩＤ磁束計を提供するもので
ある。
ＳＱＵＩＤか若しくはＳＱＵＩＤアレイに抵抗Rnと結合
コイルMnとで構成された帰還率β=(dV/dΦ)×Mn/Rn≧１
となる負帰還回路を設けると共に、上記ＳＱＵＩＤか若
しくはＳＱＵＩＤアレイの動作点を線形化したΦ−Ｖ曲
線の斜面の略中点に位置させる磁束バイアス回路を設け
たマルチチャンネルＳＱＵＩＤ磁束計を提供するもので
ある。
【００１１】本発明は、上記加算手段が上記各センサＳ
ＱＵＩＤと電気的に直列に接続された電流増幅器にて構
成されたマルチチャンネルＳＱＵＩＤ磁束計を提供する
ものである。
ＱＵＩＤと電気的に直列に接続された電流増幅器にて構
成されたマルチチャンネルＳＱＵＩＤ磁束計を提供する
ものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に基づいて説
明する。図１は本発明の一実施形態であり、複数のセン
サＳＱＵＩＤを切り替えて磁場を検知するための構成を
示す回路図である。
明する。図１は本発明の一実施形態であり、複数のセン
サＳＱＵＩＤを切り替えて磁場を検知するための構成を
示す回路図である。
【００１３】図において、１は磁場を検知するためのセ
ンサＳＱＵＩＤであり、ピックアップコイルやシャント
抵抗は省略して記載してある。また、図２にて示す負帰
還回路も省略してあるが、負帰還回路は必ずしも付属し
てなくてもよい。尚、各センサＳＱＵＩＤ１は検知すべ
き信号に対し異なる場所に複数個設置されるものとす
る。
ンサＳＱＵＩＤであり、ピックアップコイルやシャント
抵抗は省略して記載してある。また、図２にて示す負帰
還回路も省略してあるが、負帰還回路は必ずしも付属し
てなくてもよい。尚、各センサＳＱＵＩＤ１は検知すべ
き信号に対し異なる場所に複数個設置されるものとす
る。
【００１４】２は各センサＳＱＵＩＤ１にバイアス電流
を供給するための制限抵抗で、それぞれアナログマルチ
プレクサ４の各分配端子に接続される。この際、マルチ
プレクサ４の各スイッチは各センサＳＱＵＩＤ１に順次
バイアス電流を供給するようにオンオフ制御される。
尚、マルチプレクサ４は他のアナログスイッチやメカニ
カルスイッチ等で代用してもよい。
を供給するための制限抵抗で、それぞれアナログマルチ
プレクサ４の各分配端子に接続される。この際、マルチ
プレクサ４の各スイッチは各センサＳＱＵＩＤ１に順次
バイアス電流を供給するようにオンオフ制御される。
尚、マルチプレクサ４は他のアナログスイッチやメカニ
カルスイッチ等で代用してもよい。
【００１５】そして、スイッチがオンされたセンサＳＱ
ＵＩＤ１は、バイアス電流が供給されるため電圧状態に
転移する。従って、入力磁束に応じた出力電圧を発生す
る。一方、オフ状態にあるセンサＳＱＵＩＤ１は超伝導
状態にあるため電圧は発生しない。このようにしてセン
サＳＱＵＩＤ１で発生した電圧は抵抗３で制限された値
だけ次段のＳＱＵＩＤアレイ５にインプットコイル８を
通じて伝達される。
ＵＩＤ１は、バイアス電流が供給されるため電圧状態に
転移する。従って、入力磁束に応じた出力電圧を発生す
る。一方、オフ状態にあるセンサＳＱＵＩＤ１は超伝導
状態にあるため電圧は発生しない。このようにしてセン
サＳＱＵＩＤ１で発生した電圧は抵抗３で制限された値
だけ次段のＳＱＵＩＤアレイ５にインプットコイル８を
通じて伝達される。
【００１６】この際、各抵抗３はコイル８に電流を供給
するためにの配線抵抗よりも十分大きければ、電流加算
は成り立つため、センサＳＱＵＩＤ１で発生した電圧の
変動は全てインプットコイル８の電流として流れ込む。
するためにの配線抵抗よりも十分大きければ、電流加算
は成り立つため、センサＳＱＵＩＤ１で発生した電圧の
変動は全てインプットコイル８の電流として流れ込む。
【００１７】従って、磁場の強さに応じてＳＱＵＩＤア
レイ５の両端に電圧が発生する。すなわち、バイアス電
流がオン状態にあるセンサＳＱＵＩＤ１のみが選択的に
磁束を検出し、次段のＳＱＵＩＤアレイ５に出力を伝達
することができる。
レイ５の両端に電圧が発生する。すなわち、バイアス電
流がオン状態にあるセンサＳＱＵＩＤ１のみが選択的に
磁束を検出し、次段のＳＱＵＩＤアレイ５に出力を伝達
することができる。
【００１８】ここで、センサＳＱＵＩＤ１の磁場感度を
η、センサＳＱＵＩＤ１、及びＳＱＵＩＤアレイ５の磁
束電圧変換率を各々dV/dΦ1、dV/dΦ2、抵抗３の抵抗値
をＲ、インプットコイル８とＳＱＵＩＤアレイ５のカッ
プリングをMnとすると、入力磁場変動ΔＢに対する５の
出力電圧ΔＶoは下記に示す数式１で与えられる。
η、センサＳＱＵＩＤ１、及びＳＱＵＩＤアレイ５の磁
束電圧変換率を各々dV/dΦ1、dV/dΦ2、抵抗３の抵抗値
をＲ、インプットコイル８とＳＱＵＩＤアレイ５のカッ
プリングをMnとすると、入力磁場変動ΔＢに対する５の
出力電圧ΔＶoは下記に示す数式１で与えられる。
【００１９】
【数１】
【００２０】尚、７はＳＱＵＩＤアレイ５の出力を負帰
還することで線形範囲を増大させるための帰還抵抗であ
る。また、６はＳＱＵＩＤアレイ５にバイアス電流を供
給するための電流制限抵抗で常時電流が供給されるよう
接続される。更に、９はセンサＳＱＵＩＤ１の動作点を
設定するためのバイアス磁束を与えるための磁束入力コ
イルで、電流制限抵抗１０及び電圧設定用電源１１と共
にΦ−Ｖ曲線の斜面の中点付近に動作点が位置するよう
に調整される。
還することで線形範囲を増大させるための帰還抵抗であ
る。また、６はＳＱＵＩＤアレイ５にバイアス電流を供
給するための電流制限抵抗で常時電流が供給されるよう
接続される。更に、９はセンサＳＱＵＩＤ１の動作点を
設定するためのバイアス磁束を与えるための磁束入力コ
イルで、電流制限抵抗１０及び電圧設定用電源１１と共
にΦ−Ｖ曲線の斜面の中点付近に動作点が位置するよう
に調整される。
【００２１】同様に、ＳＱＵＩＤアレイ５の動作点を設
定するために、バイアス磁束設定用回路である磁束入力
コイル１２、電流制限抵抗１３及び電圧設定用電源１４
を設ける。そして、ＳＱＵＩＤアレイ５の出力は電圧増
幅器１６、１７で増幅される。ＳＱＵＩＤ５の出力には
バイアス電圧が付加されているので、バイアス電圧調整
用電源１８で出力の変動範囲を設定する。一方、増幅器
１７の出力は、各センサＳＱＵＩＤ１の出力が順次切り
替わっていくため、これをAD変換器などに取り込むため
サンプルホールド回路１９で出力電圧を一時ホールドし
て図示しない読み取り回路に接続する。
定するために、バイアス磁束設定用回路である磁束入力
コイル１２、電流制限抵抗１３及び電圧設定用電源１４
を設ける。そして、ＳＱＵＩＤアレイ５の出力は電圧増
幅器１６、１７で増幅される。ＳＱＵＩＤ５の出力には
バイアス電圧が付加されているので、バイアス電圧調整
用電源１８で出力の変動範囲を設定する。一方、増幅器
１７の出力は、各センサＳＱＵＩＤ１の出力が順次切り
替わっていくため、これをAD変換器などに取り込むため
サンプルホールド回路１９で出力電圧を一時ホールドし
て図示しない読み取り回路に接続する。
【００２２】尚、マルチプレクサ４及びサンプルホール
ド回路１９はタイミング制御回路２０で適宜制御される
が、制御シーケンスはセンサＳＱＵＩＤ１の選択と選択
されたセンサＳＱＵＩＤ１の出力のホールドのみである
ため省略する。
ド回路１９はタイミング制御回路２０で適宜制御される
が、制御シーケンスはセンサＳＱＵＩＤ１の選択と選択
されたセンサＳＱＵＩＤ１の出力のホールドのみである
ため省略する。
【００２３】１５はバイアス電流供給用電圧源である
が、他の調整用電源１１、１４、１８を共にDA変換器な
どで置き換え、スイッチシーケンスを介して出力値を各
センサＳＱＵＩＤ１に最適な値を出力することも可能で
ある。
が、他の調整用電源１１、１４、１８を共にDA変換器な
どで置き換え、スイッチシーケンスを介して出力値を各
センサＳＱＵＩＤ１に最適な値を出力することも可能で
ある。
【００２４】一方、図２、図３、図４は、以上の構成を
更に詳細に説明するものである。一般に、ＳＱＵＩＤの
出力は図４の細線で示すように入力磁束に対して出力電
圧は正弦波状に変化する。従って、通常はＦＬＬ回路と
よばれる磁束ロック回路で入力磁束の変化に対して出力
電圧が直線的になるようにぜロ位法が成り立つようなフ
ィードバック補正がなされる。
更に詳細に説明するものである。一般に、ＳＱＵＩＤの
出力は図４の細線で示すように入力磁束に対して出力電
圧は正弦波状に変化する。従って、通常はＦＬＬ回路と
よばれる磁束ロック回路で入力磁束の変化に対して出力
電圧が直線的になるようにぜロ位法が成り立つようなフ
ィードバック補正がなされる。
【００２５】しかしながら、このような補正は、従来技
術の問題点に述べたようなロック飛の問題がある。そこ
で、図２に示すような負帰還抵抗２２とコイル２３から
構成される負帰還回路を設けることで出力電圧の線形化
を図る。この際、負帰還抵抗２２の抵抗値をRn、コイル
２８とＳＱＵＩＤとの相互結合インダクタンスをMn、Ｓ
ＱＵＩＤ２１の磁束電圧変換率をdV/dΦとすると帰還率
βは下記に示す数式２で与えられる。
術の問題点に述べたようなロック飛の問題がある。そこ
で、図２に示すような負帰還抵抗２２とコイル２３から
構成される負帰還回路を設けることで出力電圧の線形化
を図る。この際、負帰還抵抗２２の抵抗値をRn、コイル
２８とＳＱＵＩＤとの相互結合インダクタンスをMn、Ｓ
ＱＵＩＤ２１の磁束電圧変換率をdV/dΦとすると帰還率
βは下記に示す数式２で与えられる。
【００２６】
【数２】
【００２７】この際、β≧０とすると、図４で示す太線
のようにΦ−Ｖ曲線は変形する。この場合の帰還後の磁
束電圧変換率は、下記に示す数式３で与えられる。
のようにΦ−Ｖ曲線は変形する。この場合の帰還後の磁
束電圧変換率は、下記に示す数式３で与えられる。
【００２８】
【数３】
【００２９】ここで、βの値が１から３の範囲において
は、正弦波状のΦ−Ｖ曲線は鋸波状となり、図４に示す
太線の斜面は線形性が増加する。また、帰還のない場
合、線形範囲は、Φ１がΦo／２以下であるのに対し、
Φ２で示す範囲のように線形部がβの値に応じて（βが
２付近で）Φo付近まで拡大される。この際、（図４に
示す）線形部の中央に磁束バイアスを加えることで、外
部から加わる磁場の変動はこの点を中心に振れることに
なる。
は、正弦波状のΦ−Ｖ曲線は鋸波状となり、図４に示す
太線の斜面は線形性が増加する。また、帰還のない場
合、線形範囲は、Φ１がΦo／２以下であるのに対し、
Φ２で示す範囲のように線形部がβの値に応じて（βが
２付近で）Φo付近まで拡大される。この際、（図４に
示す）線形部の中央に磁束バイアスを加えることで、外
部から加わる磁場の変動はこの点を中心に振れることに
なる。
【００３０】通常、計測する磁場の大きさは生体磁気計
測の場合数１０pT程度であるが、磁場感度ηはピックア
ップコイルからＳＱＵＩＤまでの伝達効率を含めて数nT
/Φo程度であるため、信号のダイナミックレンジはΦo/
10以下である。一方、直流的な磁場変動は地磁気の日変
化で５０nT/Φo程度であり、磁気シールドルーム内の環
境下では１／１００程度であるためバイアス点の変動は
比較的小さい。従って、線形性さえ得られれば開ループ
でも計測に支障は生じない。
測の場合数１０pT程度であるが、磁場感度ηはピックア
ップコイルからＳＱＵＩＤまでの伝達効率を含めて数nT
/Φo程度であるため、信号のダイナミックレンジはΦo/
10以下である。一方、直流的な磁場変動は地磁気の日変
化で５０nT/Φo程度であり、磁気シールドルーム内の環
境下では１／１００程度であるためバイアス点の変動は
比較的小さい。従って、線形性さえ得られれば開ループ
でも計測に支障は生じない。
【００３１】図３はＳＱＵＩＤアレイにおいても図２と
同様な負帰還を設けることで出力電圧の線形化を図る回
路構成を示している。一般に、ＳＱＵＩＤに負帰還回路
を設けると線形化と引き替えに室温動作の増幅器とのノ
イズマッチングが低下する。即ち、図１において、セン
サＳＱＵＩＤ１で負帰還を施したものを直接増幅器１６
に接続すると、信号対雑音比（Ｓ／Ｎ比）が低下する。
これは増幅器の雑音をＶnとすると、入力換算磁場雑音
がVn/(dV/dΦ)′で与えられるためである。
同様な負帰還を設けることで出力電圧の線形化を図る回
路構成を示している。一般に、ＳＱＵＩＤに負帰還回路
を設けると線形化と引き替えに室温動作の増幅器とのノ
イズマッチングが低下する。即ち、図１において、セン
サＳＱＵＩＤ１で負帰還を施したものを直接増幅器１６
に接続すると、信号対雑音比（Ｓ／Ｎ比）が低下する。
これは増幅器の雑音をＶnとすると、入力換算磁場雑音
がVn/(dV/dΦ)′で与えられるためである。
【００３２】ＳＱＵＩＤアレイ５でセンサＳＱＵＩＤ１
の出力電圧を受けるのはこのためであり、ＳＱＵＩＤア
レイ５の出力信号を増幅することにより、Ｓ／Ｎ比の改
善を図っている。
の出力電圧を受けるのはこのためであり、ＳＱＵＩＤア
レイ５の出力信号を増幅することにより、Ｓ／Ｎ比の改
善を図っている。
【００３３】従って、このような改善をしなければ、図
５に示す回路図のような他の実施形態も可能である。こ
の実施形態では、各センサＳＱＵＩＤ３５を抵抗値がｒ
の微小抵抗３４で定電圧バイアスし、各センサＳＱＵＩ
Ｄ３５の出力電流を電流増幅器３６で加算的に増幅する
ものである。
５に示す回路図のような他の実施形態も可能である。こ
の実施形態では、各センサＳＱＵＩＤ３５を抵抗値がｒ
の微小抵抗３４で定電圧バイアスし、各センサＳＱＵＩ
Ｄ３５の出力電流を電流増幅器３６で加算的に増幅する
ものである。
【００３４】この際、電圧バイアスは、バイアス電流供
給用電圧源３１の電圧をＶ、電流制限抵抗３２の抵抗値
をＲとすると、Ｖ×ｒ／Ｒで与えられる。この際、セン
サＳＱＵＩＤ３５の抵抗よりも十分低くｒが選択され
る。尚、この実施形態におけるマルチプレクサ３３、サ
ンプルホールド回路３９及びタイミング制御回路４０等
の動作は図１と同様であるので省略する。
給用電圧源３１の電圧をＶ、電流制限抵抗３２の抵抗値
をＲとすると、Ｖ×ｒ／Ｒで与えられる。この際、セン
サＳＱＵＩＤ３５の抵抗よりも十分低くｒが選択され
る。尚、この実施形態におけるマルチプレクサ３３、サ
ンプルホールド回路３９及びタイミング制御回路４０等
の動作は図１と同様であるので省略する。
【００３５】以上のように、本発明の実施形態を説明し
てきたが、本発明はここで示した実施形態に限定される
ものではなく、特許請求の範囲に記載された構成を変更
しない限り、適宜に実施できる。
てきたが、本発明はここで示した実施形態に限定される
ものではなく、特許請求の範囲に記載された構成を変更
しない限り、適宜に実施できる。
【００３６】
【発明の効果】以上説明したように本発明のマルチチャ
ンネルＳＱＵＩＤ磁束計においては、センサＳＱＵＩＤ
をマルチプレクサで選択してＳＱＵＩＤ増幅器としての
ＳＱＵＩＤアレイで加算的に増幅し、更に、室温増幅器
で時分割的に電圧出力を増幅するものである。従って複
数個のセンサを単一増幅器で高Ｓ／Ｎ比で増幅でき、し
かも配線本数はセンサの数だけＦＬＬ回路を設けるより
は極めて少なくできる。
ンネルＳＱＵＩＤ磁束計においては、センサＳＱＵＩＤ
をマルチプレクサで選択してＳＱＵＩＤ増幅器としての
ＳＱＵＩＤアレイで加算的に増幅し、更に、室温増幅器
で時分割的に電圧出力を増幅するものである。従って複
数個のセンサを単一増幅器で高Ｓ／Ｎ比で増幅でき、し
かも配線本数はセンサの数だけＦＬＬ回路を設けるより
は極めて少なくできる。
【００３７】また、マルチプレクサをＳＱＵＩＤと同様
にクライオスタット内に設置すれば更に配線本数を削減
することが可能であり、クライオスットの熱侵入を減少
できるため、ヘリウムのランニングコストが削減でき、
しかも回路規模を小さくできる。
にクライオスタット内に設置すれば更に配線本数を削減
することが可能であり、クライオスットの熱侵入を減少
できるため、ヘリウムのランニングコストが削減でき、
しかも回路規模を小さくできる。
【００３８】更に、開ループで計測するため、過大入力
や電源雑音等によって計測が一時的に阻害されても、継
続して計測を続けることが可能である等、多大な効果を
奏する。
や電源雑音等によって計測が一時的に阻害されても、継
続して計測を続けることが可能である等、多大な効果を
奏する。
【図１】本発明の一実施形態におけるマルチチャンネル
ＳＱＵＩＤ磁束計の要部回路図である。
ＳＱＵＩＤ磁束計の要部回路図である。
【図２】ＳＱＵＩＤの負帰還回路の構成を示す回路図で
ある。
ある。
【図３】ＳＱＵＩＤアレイの負帰還回路の構成を示す回
路図である。
路図である。
【図４】ＳＱＵＩＤの入出力特性を示す特性図である。
【図５】本発明の他の実施形態におけるマルチチャンネ
ルＳＱＵＩＤ磁束計の要部回路図である。
ルＳＱＵＩＤ磁束計の要部回路図である。
１、２１、３５ センサＳＱＵＩＤ ２、６、１０、１３、３２ 電流制限抵抗 ３、３４ 抵抗 ４、３３ マルチプレクサ ５、２６ ＳＱＵＩＤアレイ ７、２２、２７ 負帰還抵抗 ８、２３、２８ インプットコイル ９、１２ 磁束入力コイル １１、１４ 電圧設定用電源 １５、３１ バイアス電流供給用電圧
源 １６、１７、３７ 電圧増幅器 １８、３８ バイアス電源 １９、３９ サンプルホールド回路 ２０、４０ タイミング制御回路 ３６ 電流増幅器
源 １６、１７、３７ 電圧増幅器 １８、３８ バイアス電源 １９、３９ サンプルホールド回路 ２０、４０ タイミング制御回路 ３６ 電流増幅器
Claims (4)
- 【請求項１】 複数個のｄｃ-ＳＱＵＩＤ（以下ＳＱＵ
ＩＤと記す）を磁場検出用のセンサＳＱＵＩＤとする磁
束計において、 上記各センサＳＱＵＩＤのバイアス電流をオンオフする
ためのスイッチ手段と、上記各センサＳＱＵＩＤの出力
信号を電流として導出して加算するための加算手段とか
ら構成されたことを特徴とするマルチチャンネルＳＱＵ
ＩＤ磁束計。 - 【請求項２】 上記加算手段は、上記各センサＳＱＵＩ
Ｄの出力電圧を電流として取り出す抵抗と、該抵抗に電
気的に直列に接続されたコイルと、該コイルに磁気的に
結合したＳＱＵＩＤか若しくはＳＱＵＩＤアレイからな
る加算増幅器とから構成されたことを特徴とする請求項
１に記載のマルチチャンネルＳＱＵＩＤ磁束計。 - 【請求項３】 磁束電圧変換率がdV/dΦの上記ＳＱＵＩ
Ｄか若しくはＳＱＵＩＤアレイに抵抗Rnと結合コイルMn
とで構成された帰還率β=(dV/dΦ)×Mn/Rn≧１となる負
帰還回路を設けると共に、上記ＳＱＵＩＤか若しくはＳ
ＱＵＩＤアレイの動作点を線形化したΦ−Ｖ曲線の斜面
の略中点に位置させる磁束バイアス回路を設けたことを
特徴とする請求項１乃至請求項２の何れかに記載のマル
チチャンネルＳＱＵＩＤ磁束計。 - 【請求項４】 上記加算手段は、上記各センサＳＱＵＩ
Ｄと電気的に直列に接続された電流増幅器にて構成され
たことを特徴とする請求項１に記載のマルチチャンネル
ＳＱＵＩＤ磁束計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5368396A JPH09222468A (ja) | 1996-02-19 | 1996-02-19 | マルチチャンネルｓｑｕｉｄ磁束計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5368396A JPH09222468A (ja) | 1996-02-19 | 1996-02-19 | マルチチャンネルｓｑｕｉｄ磁束計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09222468A true JPH09222468A (ja) | 1997-08-26 |
Family
ID=12949626
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5368396A Pending JPH09222468A (ja) | 1996-02-19 | 1996-02-19 | マルチチャンネルｓｑｕｉｄ磁束計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09222468A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2358932A (en) * | 1999-12-20 | 2001-08-08 | Oxford Instr Ltd | SQUID array readout |
-
1996
- 1996-02-19 JP JP5368396A patent/JPH09222468A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2358932A (en) * | 1999-12-20 | 2001-08-08 | Oxford Instr Ltd | SQUID array readout |
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