JPS588475B2 - 磁束検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は通称スクイド（ＳＱＵＩＤ）と呼ばれている磁
束検出用の装置の改良に関する。

スクイドは超伝導物質例えばＮｂが極低温で超伝導状態
に転移する特性を利用し、超伝導物質で作られているリ
ングの一部に弱い結合部分を設け、この超伝導リングを
極低温に保ちこのリングに測定すべき外部磁束に対応す
る磁束を交叉せしめよって生ずるリング結合部分の状態
の転換を検出することによって外部磁束の変化を検出す
る装置である。

第１図はスクイドの原理的な説明図である。図において
、超伝導物質で作られたリング（以下これを超伝導リン
グと呼ぶ）１は一部に弱い結合部分、例えば点接触部分
１１をもつ。

コイル２はコンデンサ３とともにタンク回路４を形成し
、このタンク回路４は超伝導リング１と誘導的に結合す
る。

タンク回路４は高周波電源６から微弱高周波電力の供給
を受け、高周波で共振するＬＣ共振回路である。

コイル５は外部磁束を捜索するサーチコイル（図示せず
）に接続しこれと閉回路をつくる。

このコイル５もまた超伝導リング１と誘導的に結合する
ように配置される。

超伝導リング１、高周波共振回路４、およびコイル５は
点線Ｂで示されている液体ヘリウムの低温槽内に置かれ
、ヘリウム温度に保たれる。

高周波電源６からの高周波電力により共振回路４に発生
する高周波電圧は増幅器ＡＭＰで増幅され整流器で整流
された後出力信号となる。

いま、コイル５に接続せるサーチコイルの交叉する外部
磁束が変化し、超伝導リング１と交叉する磁束が変化す
れば、この磁束変化に対応して超伝導リングの弱い結合
部分１１は超伝導状態←常伝導状態のスイッチング動作
を繰返す。

その結果、出力信号は外部磁束の増加するに従って揺動
を繰返し第２図に示すような波形の特性曲線を画く。

そして出力の最大値は外部磁束が１磁束量子（１．）増
加するごとに現われる。

この出力に現われる揺動回数を計数することによってサ
ーチコイルと交叉する磁束の変化値すなわち積分値を測
定することができる。

このような装置において、最近の薄膜製造技術の進歩に
よって、弱い結合部分を薄膜ブリッジで構成したものが
実現できるようになってきた。

第３図はこのような薄膜スクイドの一例を示す構成図で
ある。

この薄膜スクイドは、例えばサフアイア基板１２上に超
伝導材料、例えばＮｂを７００Å〜１０００Åの膜厚と
なるように付着させることによって薄膜１３を形成し、
この薄膜に２つの穴１４と１５を設けるとともに、この
穴１４と１５を結ぶ細溝１６，１７の途中に弱い結合部
分に相当する薄膜ブリッジを設けたものである。

このように弱い結合部分を薄膜ブリッジで構成したもの
は、これを点接触形で構成したものに比べ、長期間に亘
って安定な動作を行なうなど種種の特長を有している。

ここにおいて、本発明は前記したような薄膜スクイドと
、このスクイドに効率よく結合したコイルとを含み、全
体として小形、軽量で量産に適する磁束検出装置を提供
しようとするものである。

第４図および第５図は本発明にかかわる装置に使用され
るコイルの一例を示す構成図である。

第４図実施例のものは、基板（例えばガラス・エポキシ
）２１の両平面に位置を異にして渦巻状のコイル２２
．２３を形成し、これらの渦巻状のコイル２２．２３を
貫通孔２４を介して電気的に接続し、全体として略８の
字形のコイルとしたものである。

２５．２６はコイルの引出し線である。第５図実施例の
ものは、基板２１に複数個の貫通孔を設け、これらの貫
通孔を通って基板２１の両平面に跨がり、全体として略
８の字形となるように導線を巻いて２つのコイル２２
．２３を構成したものである。

第６図は薄膜スクイド１とコイル２との配置関係を示し
たもので、略８の字形をなすコイル２２と２３との中心
は、薄膜スクイド１の薄膜に設けてある穴１４．１５の
中心とほぼ対向するように両者は互いに並行して配置さ
れる。

このようにコイル２を薄膜スクイド１と並行して配置し
、引出し線２５，２６を介して高周波信号をコイル２２
．２３に与えると、これによって生ずる磁力線は第１図
に示す通りとなる。

すなわち、いま引出し線２５側が＋、引出し線２６側が
一となっている半周期について考えると、コイル２２．
２３を流れる電流は第６図の矢印方向に示すように、互
いに近接する２本又は４本の導体には同方向の電流が流
れる。

したがって、磁力線はこれら２本又は４本の導体を一組
にして第１図矢印に示すように発生し、効率よく薄膜ス
クイド１に交叉する。

なお、ここでは高周波信号が与えられるコイル２を第４
図および第５図に示すように構成し、これと薄膜スクイ
ドとを配列したものについて示してあるが、サーチコイ
ルに接続される第１図におけるコイル５についても同様
に構成し、これをコイル２とは反対側に配列してもよい
。

また、第４図および第５図に示したコイルは、左右２タ
ーン、合計４ターンのものについて示してあるが、別の
ターン数でもよい。

このように構成される装置によれば、薄膜スクイドおよ
びコイルを薄形にして組立てることができ、スクイドと
コイルとの結合を高くできるうえに、両者間の機械的な
位置合せが容易で量産可能な磁束検出装置が実現できる
。

第８図は本発明に係る装置の他の実施例を示す組立図で
ある。

この図において、７は例えばホワイトメタルで構成した
超伝導リングブロックで、ここには薄膜スクイド１が収
まる溝７１と、ブロックを貫通し並行に配列する円筒形
の小孔７２，１３と、これらの小孔７２ ，７３に通ず
る空隙１４とが設けられている。

８は薄膜スクイド１とコイル２との間に介在される厚さ
１ｍｍ程度のスペーサ、９は同軸ケーブルである。

８Ｌ８２は押えネジで、薄膜スクイド１を溝１１に収納
した後、スペーサ８、コイル２を重ねてこれらのネジ８
１，８２を締付けることにより、超伝導リングブロック
７、薄膜スクイド１、スペーサ８およびコイル２が一体
に組立てられる。

そして、この実施例装置においては、超伝導リングブロ
ック７に設けた円筒形小孔７２ ．７３に測定磁界を与
えるためのコイル５を挿入するようにしている。

なお、このコイル５には円筒形状ボビンに導線を巻回し
たものを用いている。

この実施例装置のように、薄膜スクイドを超伝導リング
ブロックで保持させると、超伝導ブロック７と薄膜スク
イドとが結合し、弱い結合部分を共用する全体で１つの
スクイドを構成するもので、全体のインダクタンスが小
さくなって、検出感度が増大するという利点がある。

【図面の簡単な説明】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 絶縁基板上に付着された超伝導材料の薄膜に２つの
   穴とこの２つの穴を結ぶ細溝の途中に弱い結合部分とを
   設けて構成した薄膜スクイド、平板基板の両平面に分け
   て全体が略８の字形に形成されたコイルを具備し、前記
   薄膜スクイドと前記コイルとを前記薄膜に設けた２つの
   穴と前記８の字を構成するコイルの中心とがそれぞれ対
   応するように配置した磁束検出装置。 ２ 互いに並行に配列する２つの円筒形状の小孔と、こ
   れらの小孔に通ずる空隙とを有する超伝導リングブロッ
   クによって薄膜スクイドを保持するようにした特許請求
   の範囲第１項記載の磁束検出装置。