JP2929173B2 - Low noise SQUID magnetometer - Google Patents

Low noise SQUID magnetometer

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JP2929173B2
JP2929173B2 JP6023896A JP6023896A JP2929173B2 JP 2929173 B2 JP2929173 B2 JP 2929173B2 JP 6023896 A JP6023896 A JP 6023896A JP 6023896 A JP6023896 A JP 6023896A JP 2929173 B2 JP2929173 B2 JP 2929173B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[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、SQUIDに直結される増幅器の雑音を低減し
た磁束計の回路構成に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a SQUID magnetometer utilizing the Josephson effect, and more particularly to a circuit configuration of a magnetometer which reduces noise of an amplifier directly connected to the SQUID.

【0002】[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。
2. Description of the Related Art Conventionally, a known SQUID magnetometer comprises a dewar (or cryostat) for storing liquid helium, an SQUID probe operating in liquid helium, an amplifier and a controller operating at room temperature, and a liquid helium. SQUID probe and the room temperature amplifier are connected by a coaxial cable.

【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。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。
Normally, a feedback for a linear operation called FLL (flux lock loop) is formed through the room temperature amplifier to control the zero-order method. When simultaneously performing magnetic measurement at many points such as biomagnetic measurement, tens to hundreds of SQUIDs are arranged in an array in a dewar to obtain a spatial distribution of a magnetic field.

【0004】この際、各SQUIDに同数のFLL回路
が接続されるため、チャンネル数が多い大規模なシステ
ムの場合、回路規模が大きくなることが問題とされる。
At this time, since the same number of FLL circuits are connected to each SQUID, there is a problem that the circuit scale becomes large in a large-scale system having a large number of channels.

【0005】通常は、磁束を変調してFLLをかけるロ
ックアンプの手法が用いられるが、これは回路構成が複
雑となる。従って、回路を小型にするために直結、無変
調のFLL回路が提案されており、一部で実用化されて
いる。
[0005] Usually, a lock amplifier technique of modulating magnetic flux and applying FLL is used, but this requires a complicated circuit configuration. Therefore, a direct connection, non-modulation FLL circuit has been proposed to reduce the size of the circuit, and some FLL circuits have been put to practical use.

【0006】一方、SQUIDの出力電圧は数十μVと
小さいため電子回路の電流性雑音や電圧性雑音でも低周
波の成分は問題になる。生体磁気計測においては数Hz〜
数10Hzの帯域が重要な情報を含んでいるため、回路雑
音の低周波成分の1/fノイズや増幅器のドリフトがS
/N比を悪化させていた。
On the other hand, since the output voltage of the SQUID is as small as several tens of μV, low-frequency components become a problem even in current noise and voltage noise of an electronic circuit. Several Hz or more for biomagnetic measurement
Since the band of several tens of Hz contains important information, the 1 / f noise of the low frequency component of the circuit noise and the drift of the amplifier are S
/ N ratio was deteriorated.

【0007】これは、変調型で使われる交流増幅器には
なかった直流増幅器に固有の問題であり、とりわけ、直
結型で採用されるAPFとよばれるSQUIDに正帰還
をかけて磁束電圧変換率を向上させることにより増幅器
とノイズマッチングを取る方法では、SQUIDのダイ
ナミック抵抗が増加するため、増幅器の電流性雑音が問
題となっていた。
This is a problem peculiar to a DC amplifier that was not found in an AC amplifier used in a modulation type. In particular, a SQUID called an APF adopted in a direct connection type is subjected to positive feedback to reduce a magnetic flux voltage conversion rate. In the method of taking the noise matching with the amplifier by improving the noise, the dynamic resistance of the SQUID increases, so that the current noise of the amplifier has been a problem.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】更に、シリーズSQU
IDアレイのような手法で出力電圧を増加させる場合に
おいてもダイナミック抵抗がSQUIDの接続個数に比
例して増加するため、同様の問題を生じており、直結型
のFLL回路を持つSQUID磁束計は特に超低周波の
信号を取り扱う用途には向かなかないという問題を有し
ていた。
Further, the series SKU
Even when the output voltage is increased by a method such as an ID array, the dynamic resistance increases in proportion to the number of connected SQUIDs, so the same problem occurs. It has a problem that it is not suitable for applications handling very low frequency signals.

【0009】[0009]

【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、dc−SQUI
D(以下SQUIDと記す)を磁場検出用のセンサとす
る磁束計において、センサSQUIDである第一のSQ
UIDと、該第一のSQUIDの出力電圧を電流として
取り出す抵抗と、該抵抗に直結するコイルと、該コイル
に磁気的に結合した第二のSQUIDか若しくはSQU
IDアレイと、該第二のSQUIDか若しくはSQUI
Dアレイの電圧出力を直接受ける室温動作の増幅器と、
上記第一のSQUIDのバイアス電流をON/OFFす
るためのスイッチ手段と、該スイッチ手段の駆動装置か
ら構成され、上記スイッチ手段のON状態での出力電圧
からOFF状態の出力電圧を減算する減算手段を設けた
低雑音SQUID磁束計を提供するものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of such problems of the prior art, and has been made in view of the above problem.
D (hereinafter referred to as SQUID) in a magnetometer using a sensor for detecting a magnetic field, wherein a first SQ which is a sensor SQUID is used.
A UID, a resistor for extracting an output voltage of the first SQUID as a current, a coil directly connected to the resistor, and a second SQUID or SQUID magnetically coupled to the coil;
An ID array and the second SQUID or SQUID
An amplifier operating at room temperature that directly receives the voltage output of the D array;
Switch means for turning on / off the bias current of the first SQUID; and a driving device for the switch means, and subtraction means for subtracting an output voltage in an off state from an output voltage in an on state of the switch means. The present invention provides a low-noise SQUID magnetometer provided with.

【0010】本発明は、磁束電圧変換率dV/dΦの上記S
QUIDアレイに抵抗Rnと結合コイルMnから構成され、
帰還率β=(dV/dΦ)×Mn/Rn≧1となるように負帰還回路
を設け、且つ動作点をΦ−V曲線(磁束電圧変換曲線)
の斜面の略中点に位置させるための磁束バイアス回路を
設けた低雑音SQUID磁束計を提供するものである。
The present invention relates to the above-mentioned S of the magnetic flux voltage conversion rate dV / dΦ.
The QUID array is composed of a resistor Rn and a coupling coil Mn,
A negative feedback circuit is provided so that the feedback ratio β = (dV / dΦ) × Mn / Rn ≧ 1, and the operating point is a Φ−V curve (magnetic flux voltage conversion curve)
And a low-noise SQUID magnetometer provided with a magnetic flux bias circuit for positioning the magnet at a substantially middle point of the slope.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下に本発明の動作原理を説明す
る。先ず、センサSQUIDである第一のSQUIDの
磁束電圧変換率を(dV/dΦ)1、第二のSQUIDか若し
くはSQUIDアレイの磁束電圧変換率を(dV/dΦ)2と
し、第二のSQUIDか若しくはSQUIDアレイのダ
イナミック抵抗をRdとする。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The operation principle of the present invention will be described below. First, the magnetic flux voltage conversion rate of the first SQUID that is the sensor SQUID is (dV / dΦ) 1, the second SQUID or the magnetic flux voltage conversion rate of the SQUID array is (dV / dΦ) 2, and the second SQUID Alternatively, the dynamic resistance of the SQUID array is Rd.

【0012】また、結合用抵抗の抵抗値をRl、連結コイ
ルの相互インダクタンスをMl、室温増幅器の電流性雑音
および電圧性雑音の内の低周波成分(温度ドリフトを含
む1/f雑音) をそれぞれIn、Vnとおく。
Further, the resistance value of the coupling resistor is Rl, the mutual inductance of the coupling coil is Ml, and the low frequency components (1 / f noise including temperature drift) of the current noise and the voltage noise of the room temperature amplifier, respectively. In, Vn.

【0013】即ち、第一のSQUIDに入力する磁束が
ΔΦのとき、第二のSQUIDの出力ΔVonは下記に示
す数式1で与えられる。
That is, when the magnetic flux input to the first SQUID is ΔΦ, the output ΔVon of the second SQUID is given by the following equation (1).

【0014】[0014]

【数1】 (Equation 1)

【0015】ここで、数式1の第一項は信号成分であ
る。この際、増幅器の揺らぎ(温度ドリフトを含む1/f
雑音) の低周波成分は、ごく短い時間内では時系列上
の相関があるため、第一のSQUIDのバイアス電流を
高速にON/OFFしたときのデータ上では、互いに隣
り合うか時間的に近いデータ間では第二、第三項はそれ
ぞれ等しいと見ることができる。
Here, the first term of Equation 1 is a signal component. At this time, the fluctuation of the amplifier (1 / f including temperature drift)
Noise) has a time-series correlation within a very short period of time. Therefore, on the data when the bias current of the first SQUID is turned on / off at high speed, they are adjacent to each other or close in time. In the data, the second and third terms can be regarded as equal.

【0016】従って、OFF時の電圧出力をΔVoff と
すると、バイアス電流がOFFの時は(dV/dΦ)1=0で
あるから下記に示す数式2で与えられる。
Accordingly, when the voltage output at the time of OFF is ΔVoff, when the bias current is OFF, (dV / dΦ) 1 = 0, so that it is given by the following equation (2).

【0017】[0017]

【数2】 (Equation 2)

【0018】そして、数式1、2のデータを一時的に蓄
えておき、減算した結果をΔVとおけば下記に示す数式
3で与えられる。
Then, the data of Equations 1 and 2 are temporarily stored, and the subtraction result is given by ΔV, which is given by Equation 3 below.

【0019】[0019]

【数3】 (Equation 3)

【0020】この際、ΔΦ以外は定数であるので、信号
以外の成分が除去できることがわかる。
At this time, since other than ΔΦ is a constant, it is understood that components other than the signal can be removed.

【0021】図1は本発明の一実施形態における低雑音
SQUID磁束計の回路図である。図において1は磁場
を検知するための1個以上のセンサSQUIDでピック
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で説明する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。
FIG. 1 is a circuit diagram of a low noise SQUID magnetometer according to an embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 1 denotes one or more sensors SQUID for detecting a magnetic field, and a pickup coil and a shunt resistor are omitted from the drawing.
Although the negative feedback circuit described in FIG. 2 is also omitted, the negative feedback circuit does not necessarily have to be included.

【0022】2、3は各SQUIDにバイアス電流を供
給するための制限抵抗である。2に流れる電流はスイッ
チ4(アナログスイッチまたはメカニカルスイッチ)を
用いて、開閉制御信号源5の出力によってON/OFF
制御される。
Reference numerals 2 and 3 denote limiting resistors for supplying a bias current to each SQUID. The current flowing through 2 is turned on / off by the output of an open / close control signal source 5 using a switch 4 (analog switch or mechanical switch).
Controlled.

【0023】また、6はバイアス電流を供給するための
電源である。7はSQUIDか若しくは複数のSQUI
Dを直列に接続したSQUIDアレイで、図1において
はSQUIDアレイでの構成例を示しており、且つ出力
電圧端子に抵抗8を接続して負帰還をかけることによ
り、図2で説明するΦ−V特性の動作点付近の線形性を
向上させているものである。
Reference numeral 6 denotes a power supply for supplying a bias current. 7 is a SQUID or multiple SQUIDs
FIG. 1 shows a configuration example of a SQUID array in which D is connected in series. FIG. 1 shows a configuration example of a SQUID array. The linearity near the operating point of the V characteristic is improved.

【0024】更に、これらのSQUIDは負帰還を用い
ずに非対称にバイアス電流を注入することにより、Φ−
V特性を変形させて線形な領域を用いてもよい。
Further, these SQUIDs asymmetrically inject a bias current without using a negative feedback, so that Φ−
A linear region may be used by modifying the V characteristic.

【0025】そして、スイッチ4がONされたセンサS
QUID1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。
Then, the sensor S whose switch 4 is turned on
Since the bias current is supplied to QUID1, it transitions to the voltage state. Therefore, an output voltage is generated according to the input magnetic flux.

【0026】一方、OFF状態にあるセンサSQUID
1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9で制
限された値だけ、次段のSQUIDアレイ7にインプッ
トコイル10を通じて伝達される。
On the other hand, the sensor SQUID in the OFF state
No voltage is generated because 1 is in the superconducting state. The voltage generated by the sensor SQUID1 in this way is transmitted to the next-stage SQUID array 7 through the input coil 10 by the value limited by the resistor 9.

【0027】ここで、センサSQUID1の磁場感度を
η、センサSQUID1、およびSQUIDアレイ7の
磁束電圧変換率を各々dV/dΦ1、dV/dΦ2、抵抗9の抵
抗値をR、インプットコイル10とSQUIDアレイ7
とのカップリングをMnとすると、入力磁場Bに対する
7の出力電圧Vo は下記に示す数式4で与えられる。
Here, the magnetic field sensitivity of the sensor SQUID1 is η, the magnetic flux voltage conversion rates of the sensor SQUID1 and the SQUID array 7 are dV / dΦ1, dV / dΦ2, the resistance value of the resistor 9 is R, the input coil 10 and the SQUID array. 7
Is Mn, the output voltage Vo of 7 with respect to the input magnetic field B is given by the following equation (4).

【0028】[0028]

【数4】 (Equation 4)

【0029】11はセンサSQUID1の動作点を設定
するためにバイアス磁束を与えるための磁束入力コイル
で電流制限用抵抗12、電圧設定用電源13と共にΦ−
V曲線の斜面の中点付近に動作点がくるように調整され
る。同様に、SQUIDアレイ7の動作点を設定するた
めに磁束入力コイル14、電流制限用抵抗15、電圧設
定用電源16で示すバイアス磁束設定用回路を設ける。
Numeral 11 denotes a magnetic flux input coil for applying a bias magnetic flux for setting the operating point of the sensor SQUID1, and a current limiting resistor 12 and a voltage setting power supply 13 together with Φ−
The adjustment is made so that the operating point is near the middle point of the slope of the V curve. Similarly, in order to set the operating point of the SQUID array 7, a magnetic flux input coil 14, a current limiting resistor 15, and a bias magnetic flux setting circuit indicated by a voltage setting power supply 16 are provided.

【0030】そして、SQUIDアレイ7の出力は電圧
増幅器17、18で増幅される。この際、SQUIDア
レイ7の出力はバイアス電圧をはいているので、バイア
ス電圧調整用電源19で出力の変動範囲を設定する。
The output of the SQUID array 7 is amplified by voltage amplifiers 17 and 18. At this time, since the output of the SQUID array 7 has a bias voltage, the output voltage fluctuation range is set by the bias voltage adjusting power supply 19.

【0031】電圧増幅器18はセンサSQUID1の出
力がON/OFFされると上述した数式1、2で示され
る電圧が増幅された値を交互に出力するためサンプルホ
ールド回路20a、20bの何れかで出力電圧のそれぞ
れの値を一時ホールドして差動増幅器21で減算して数
式3の値に相当する出力を得る。
When the output of the sensor SQUID1 is turned ON / OFF, the voltage amplifier 18 alternately outputs the amplified value of the voltage represented by the above-described formulas 1 and 2, so that the voltage is output by one of the sample and hold circuits 20a and 20b. Each value of the voltage is temporarily held and subtracted by the differential amplifier 21 to obtain an output corresponding to the value of Expression 3.

【0032】尚、サンプルホールド回路20a、20b
及び差動増幅器21は図にはしめさないがフライングキ
ャパシタを用いた減算器で構成しても同様な効果を得る
ことができる。
The sample and hold circuits 20a, 20b
Although not shown in the figure, the same effect can be obtained even if the differential amplifier 21 is constituted by a subtractor using a flying capacitor.

【0033】以下、図2、図3及び図4を用いて上述し
た実施形態の細部を説明する。先ず、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。
The details of the above-described embodiment will be described below with reference to FIGS. 2, 3 and 4. First, the output of the SQUID changes in a sinusoidal manner with respect to the input magnetic flux as shown by the thin line in FIG.

【0034】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
にでるようにゼ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。しかしながら、このような補正は従来
技術の欠点に述べたようなロック飛の問題がある。
Therefore, feedback correction is performed in a magnetic flux lock circuit usually called a FLL circuit so that the zero-order method is established so that the output voltage is linear with respect to a change in input magnetic flux. However, such correction has the problem of lock jump as described in the disadvantages of the prior art.

【0035】そこで、図2に示すような抵抗とコイルか
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。抵抗22の抵抗値をRn 、コイル23とSQ
UIDの相互結合インダクタンスをMn 、SQUID2
4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5で与えられる。
Therefore, the output voltage is linearized by providing a negative feedback circuit composed of a resistor and a coil as shown in FIG. The resistance value of the resistor 22 is Rn, and the coil 23 and SQ
The mutual coupling inductance of UID is Mn, SQUID2
Assuming that the magnetic flux voltage conversion rate of No. 4 is dV / dΦ, the feedback rate β is given by the following equation (5).

【0036】[0036]

【数5】 (Equation 5)

【0037】ここで、β≧0とするとき図4で示す太線
のようにΦ−V曲線は変形する。このときの帰還後の磁
束電圧変換率は、下記に示す数式6で与えられる。
Here, when β ≧ 0, the Φ-V curve is deformed as shown by the thick line in FIG. The magnetic flux-to-voltage conversion rate after the feedback at this time is given by Expression 6 below.

【0038】[0038]

【数6】 (Equation 6)

【0039】この際、β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、帰還のないとき線形範
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)Φ
o 付近まで拡大される。
At this time, when β is in the range of 1 to 3,
The sinusoidal Φ-V curve has a sawtooth shape, and the slope of the bold line shown in FIG. 4 has increased linearity. In addition, when there is no feedback, the linear range is such that Φ1 is Φo / 2 or less.
o It is enlarged to the vicinity.

【0040】このとき、(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。
At this time, by applying a magnetic flux bias to the center of the linear portion (shown in FIG. 4), the fluctuation of the externally applied magnetic field fluctuates around this point.

【0041】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。
Usually, the magnitude of the magnetic field to be measured is about several tens pT in the case of biomagnetic measurement, but the magnetic field sensitivity η is about several nT / Φo including the transmission efficiency from the pickup coil to the SQUID. The dynamic range of the signal is less than Φo / 10.

【0042】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。
On the other hand, the DC magnetic field fluctuation is about 50 nT / Φo due to the diurnal variation of the geomagnetism, and is about 1/100 under the environment in the magnetically shielded room. Therefore, as long as linearity can be obtained, there is no problem in measurement even in an open loop.

【0043】図3はSQUIDアレイにおいても同様な
負帰還を設けることで、出力電圧の線形化を図るもので
ある。SQUIDアレイ27に負帰還抵抗26とコイル
25からなる負帰還回路を設けると線形化と引替に室温
動作の増幅器とのノイズマッチングが低下する。
FIG. 3 is intended to linearize the output voltage by providing a similar negative feedback also in the SQUID array. When a negative feedback circuit including a negative feedback resistor 26 and a coil 25 is provided in the SQUID array 27, noise matching with an amplifier operating at room temperature is reduced in exchange for linearization.

【0044】即ち、図1のセンサSQUID1で負帰還
をしたものを直接電圧増幅器17に接続すると信号対雑
音比が低下する。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。
That is, if the sensor SQUID1 of FIG. 1 that has been subjected to negative feedback is directly connected to the voltage amplifier 17, the signal-to-noise ratio is reduced. This means that if the noise of the amplifier is Vn,
This is because the input converted magnetic field noise is given by Vn / (dV / dΦ) ′.

【0045】SQUIDアレイ7でセンサSQUID1
の出力電圧を受けるのはこのためで、ここで、増幅する
ことによりS/N比の改善をしている。
The sensor SQUID1 in the SQUID array 7
This is why the S / N ratio is improved by amplifying the output voltage.

【0046】以上、本発明を実施形態に基づいて説明し
たが、本発明は上記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した構成を変更しない限
り、どのようにでも実施できる。例えば、サンプルホー
ルド回路の代わりに、電圧出力をAD変換してデジタルデ
ータとして蓄え、時系列上でON、OFF時のデータを
減算してもよい。
As described above, the present invention has been described based on the embodiments. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and may be implemented in any manner unless the configuration described in the claims is changed. it can. For example, instead of the sample-and-hold circuit, the voltage output may be AD-converted and stored as digital data, and the ON / OFF data may be subtracted in time series.

【0047】[0047]

【発明の効果】以上に述べたように、本発明における低
雑音SQUID磁束計においては、低周波雑音を低減で
きるため、生体磁気計測でも特に低い信号成分を計測す
ることができる。また、SQUIDアレイを用いること
によって、更に超低雑音の増幅が可能であると共に、電
子回路は極めて単純な構成のため、低コストで且つ高い
S/N比が確保できる。
As described above, in the low-noise SQUID magnetometer according to the present invention, since low-frequency noise can be reduced, particularly low signal components can be measured even in biomagnetic measurement. Further, by using the SQUID array, it is possible to further amplify ultra-low noise, and since the electronic circuit has an extremely simple configuration, a low cost and a high S / N ratio can be secured.

【0048】一方、開ループで計測するため、過大入力
や電源雑音などで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出きる等、優れた効果を奏する。
On the other hand, since the measurement is performed in an open loop, even if the measurement is temporarily hindered by an excessive input or power supply noise, an excellent effect is obtained such that the measurement can be continued continuously.

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

【図1】本発明の一実施形態における低雑音SQUID
磁束計の要部回路図である。
FIG. 1 shows a low noise SQUID according to an embodiment of the present invention.
It is a principal part circuit diagram of a magnetometer.

【図2】SQUIDの負帰還回路の構成を示す回路図で
ある。
FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration of a SQUID negative feedback circuit.

【図3】SQUIDアレイの負帰還回路の構成を示す回
路図である。
FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration of a negative feedback circuit of the SQUID array.

【図4】SQUIDの入出力特性を示す特性図である。FIG. 4 is a characteristic diagram showing input / output characteristics of a SQUID.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 センサSQUID 2、3、12、15 電流制限抵抗 4 スイッチ 5 開閉制御信号源 6 バイアス電流供給用電圧源 7、27 SQUIDアレイ 8、22、26 負帰還抵抗 9 結合用抵抗 10、22、25 インプットコイル 11、14 磁束入力コイル 13、16 電圧設定用電源 17、18 電圧増幅器 19 バイアス電源 20a、20b サンプルホールド回路 21 差動増幅器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Sensor SQUID 2, 3, 12, 15 Current limiting resistor 4 Switch 5 Switching control signal source 6 Voltage source for bias current supply 7, 27 SQUID array 8, 22, 26 Negative feedback resistor 9 Coupling resistor 10, 22, 25 Input Coil 11,14 Magnetic flux input coil 13,16 Voltage setting power supply 17,18 Voltage amplifier 19 Bias power supply 20a, 20b Sample hold circuit 21 Differential amplifier

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 dc−SQUID(以下SQUIDと記
す)を磁場検出用のセンサとする磁束計において、 センサSQUIDである第一のSQUIDと、該第一の
SQUIDの出力電圧を電流として取り出す抵抗と、該
抵抗に直結するコイルと、該コイルに磁気的に結合した
第一のSQUIDアレイと、該第一のSQUIDアレイ
の電圧出力を直接受ける室温動作の増幅器と、上記第一
のSQUIDのバイアス電流をON/OFFするための
スイッチ手段と、該スイッチ手段の駆動装置から構成さ
れ、上記スイッチ手段のON状態での出力電圧からOF
F状態の出力電圧を減算する減算手段を設けたことを特
徴とする低雑音SQUID磁束計。
1. A magnetometer using a dc-SQUID (hereinafter referred to as SQUID) as a sensor for detecting a magnetic field, comprising: a first SQUID that is a sensor SQUID; and a resistor that extracts an output voltage of the first SQUID as a current. A coil directly connected to the resistor, a first SQUID array magnetically coupled to the coil, an amplifier operating at room temperature which directly receives the voltage output of the first SQUID array, and a bias current of the first SQUID Switch means for turning on / off the switch, and a driving device for the switch means.
A low-noise SQUID magnetometer provided with subtraction means for subtracting the output voltage in the F state.
【請求項2】 磁束電圧変換率dV/dΦの上記SQUID
アレイに抵抗Rnと結合コイルMnから構成され、帰還率β
=(dV/dΦ)×Mn/Rn≧1となるように負帰還回路を設け、
且つ動作点をΦ−V曲線(磁束電圧変換曲線)の斜面の
略中点に位置させるための磁束バイアス回路を設けたこ
とを特徴とする請求項1に記載の低雑音SQUID磁束
計。
2. The SQUID having a magnetic flux voltage conversion rate dV / dΦ.
The array consists of a resistor Rn and a coupling coil Mn, and the feedback rate β
= (dV / dΦ) × Mn / Rn ≧ 1 Provide a negative feedback circuit so that
2. The low-noise SQUID magnetometer according to claim 1, further comprising a magnetic flux bias circuit for setting an operating point at a substantially middle point of a slope of a Φ-V curve (magnetic flux-voltage conversion curve).
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