DE69031501T2

DE69031501T2 - Vorrichtung und Verfahren zur Lichtmessung unter Verwendung eines Supraleiters

Info

Publication number: DE69031501T2
Application number: DE69031501T
Authority: DE
Inventors: Tohru Den; Norio Kaneko; Takehiko Kawasaki; Taiko Motoi; Katsuhiko Shinjo
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1989-07-05
Filing date: 1990-07-04
Publication date: 1998-03-05
Anticipated expiration: 2010-07-05
Also published as: EP0407166B1; EP0407166A2; EP0590738A1; DE69009109T2; DE69009109D1; DE69031501D1; US5155093A; EP0590738B1; EP0407166A3

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Lichtmessung bzw. Lichterfassung unter Verwendung eines Supraleiters, und insbesondere auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Lichtmessung bzw. Lichterfassung, die einen Josephson-Übergang verwenden.
Vorrichtungen zur Signalerfassung unter Verwendung eines Supraleiters, insbesondere Vorrichtungen zum Erfassen von Lichtsignalen unter Verwendung eines Supraleiters, sind bekannt [Japanese Journal of Applied Physics, Vol 23 L333 (1984)]. Solche (in Fig. 1 dargestellte) Vorrichtungen zum Erfassen von Lichtsignalen weisen einen aus einem Dünnfilm 191 eines Supraleiter-Oxids BaPb0.7Bi0.3O&sub3; (BPBO) ausgebildeten Josephson-Übergang 192 vom Mikrobrücken-Typ auf 1 und verwenden Änderungen des kritischen Stroms des Josephson Übergangs, die durch die mittels einer optischen Faser bzw. einen Lichtleiter 190 auf den Zonenübergang geleitete Strahlung verursacht werden. Bei der vorstehend beschriebenen Erfassungsvorrichtung besteht ein Lichtempfangsabschnitt 191 aus BPBO mit einer kritischen Temperatur von ungefähr 13 K. Anders ausgedrückt, es muß flüssiges Hehum oder dergleichen zum Betreiben der Erfassungsvorrichtung verwendet werden. Weiterhin sind die Charakteristiken der Erfassungsvorrichtung von denen des Josephson-Übergangs abhängig.
Bei der vorstehend beschriebenen herkömmlichen Erfassungsvorrichtung sind die optischen Charakteristiken (beispielsweise spektrale Charakteristiken) von den spektralen Charakteristiken des verwendeten Supraleiters abhängig, das heißt, daß die Wellenlängen des zu erfassenden Lichts durch die spektralen Charakteristiken des Supraleiters begrenzt sind, und die Signalerfassung über einen weiten Wellenlängenbereich schwierig ist.
Weiterhin ist die vorstehend beschriebene Erfassungsvorrichtung in einen Fall, in dem sie als Aufzeichnungsvorrichtung, Halbleiterspeicher oder Josephson-Speicher betrieben wird, da sie mittels eines elektrischen Signals betrieben wird, leicht durch die durch die Verdrahtungserweiterung verursachten elektrischen Störsignale zu beeinflussen.
Weiterhin ist es in einem Fall, in dem die vorstehend beschriebene Erfassungsvorrichtung mit einer großen Anzahl anderer Erfassungsvorrichtungen, wie beispielsweise bei einem Bildsensor, betrieben wird, schwierig, herstellungsbedingte Anderungen der Charakteristiken der einzelnen Erfassungsvorrichtungen auszugleichen
Durch das begrenzte Gebiet des Zonenübergangs, auf das die Strahlung gestrahlt wird, ist weiterhin eine hochgenaue Positionierung erforderlich.
Die vorstehend beschriebene herkömmliche Erfassungsvorrichtung erfordert Licht einer ausreichend hohen Intensität zum Bewirken einer ausreichenden Änderung im kritischen Strom des Josephson-Übergangs, was schwierig ist, und hat deshalb eine verschlechterte Empfindlichkeit.
Weiterhin bewirkt die Verwendung des gleichen Josephson- Übergangs als Lichtempfangsabschnitt und Lichterfassungsabschnitt Anderungen in den Charakteristiken der Vorrichtung.
Die japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 50486/1989 offenbart eine (in Fig. 2 dargestellte) Licht schaltende Vorrichtung mit einem PN-Halbleiter-Lichtsignal-Erfassungsabschnitt 204, der auf einem Josephson-Übergang 203 eines auf einem Substrat 201 angeordneten Supraleiters 202 angeordnet ist. Da jedoch in einer solchen Licht schaltenden Vorrichtung der Halbleiter-Lichtsignal-Erfassungsabschnitt 204 direkt über den Josephson-Übergang 203 gelegt ist, wodurch er den gesamten Josephson-Übergang 203 abdeckt, ist die Lichtsignal-Erfassungsempfindlichkeit des Josephson- Übergangs 203 verschlechtert. Da weiterhin das Gebiet des Josephson-Übergangs 203 sehr klein und der auf dem Josephson-Übergang 203 ausgebildete Halbleiter-Lichtsignal- Erfassungsabschnitt 204 ebenfalls klein ist, ist ein Zuführen von Licht mit einem hohen Genauigkeitsgrad zu einem derart kleinen Gebiet schwierig.
Die deutsche Patentanmeldung DD-A1-248870 offenbart eine Infrarot-Lichterfassungseinrichtung, bei der der Eingabeabschnitt eine Wicklung aus Streifen supraleitenden Materials auf einem Isolator und eine Basisschicht aus supraleitendem Material aufweist. Die Wicklung ist Teil einer geschlossenen supraleitenden Schaltung und an eine supraleitende Eingangs-Spule eines SQUID angeschlossen. Diese Spule bewirkt eine magnetische Kopplung mit separaten verbleibenden Teilen des SQUID. Der Eingabeabschnitt hat eine temperaturabhängige Induktivität. In der geschlossenen supraleitenden Schaltung fließender Strom ändert sich aufgrund einer durch die Absorption von auf den Isolator einfallender Infrarot- Strahlung bedingten Temperaturänderung.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Ver fahren zur Lichtmessung bzw. Lichterfassung anzugeben, die einen einfachen Aufbau haben und eine ausgezeichnete Lichtsignalerfassungsempfindlichkeit aufweisen.
Die in den beigefügten Patentansprüchen definierte Erfindung schafft eine Vorrichtung zur Lichtmessung, mit einem Signal-Eingabeabschnitt, der aus photoleitfähigem Material oder einem Material, das eine photo-elektromotorische Kraft erzeugt besteht, wobei der Eingabeabschnitt einen Strom erzeugt, wenn ein Lichtsignal zugeführt wird, und einem Signal-Erfassungsabschnitt, der einen Supraleiter verwendet, welcher ein durch den Strom erzeugtes Magnetfeld erfaßt.
In der beigefügten Zeichnung zeigen:
Figuren 1 und 2 schematische Darstellung herkömmlicher Erfassungsvorrichtungen;
Figuren 3 und 4 das Prinzip der Arbeitsweise der vorliegenden Erfindung; und
Figuren 5 bis 14, 15(A) bis (C), 16(A) bis (C), 17(a) und (B) und 18 jeweils schematische Darstellungen erfindungsgemäßer Ausführungsbeispiele
Ein erstes Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß ein Signal-Eingabeabschnitt, dem ein Lichtsignal zugeführt wird, und ein Signal-Erfassungsabschnitt zum Erfassen des Lichtsignals als unabhängige Einrichtungen geschaffen sind. Insbesondere sind der Signal- Eingabeabschnitt und der Signal-Erfassungsabschnitt prinzipiell aus unterschiedlichen Materialien geschaffen und haben getrennte Funktionen.
Ein zweites Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht in der Art der Anordnung des Signal-Eingabeabschnitts und des Signal-Erfassungsabschnitts. Der Signal-Eingabeabschnitt und der Signal-Erfassungabschnitt sind elektrisch isoliert und voneinander getrennt angeordnet (obwohl der Signal- Erfassungsabschnitt nahe an das Gebiet gebracht wird, so daß er innerhalb eines Magnetfeldes liegt, das durch den in dem Signal-Eingabeabschnitt fließenden Strom erzeugt wird).
Da der Signal-Eingabeabschnitt und der Signal-Erfassungsabschnitt als unabhängige Vorrichtungen geschaffen sind, kann der gesamte Aufbau vereinfacht und das Gebiet des Signal- Eingabeabschnitts (des Licht-Empfangsabschnitts) vergrößert werden, wodurch die Notwendigkeit der hochgenauen Positionierung des zugeführten Lichts beseitigt ist. Da zudem der Signal-Eingabeabschnitt aus einem Material bestehen kann, das Licht über einen weiten Wellenlängenbereich verarbeiten kann, ist weiterhin eine Begrenzung des zugeführten Lichts auf einen Wellenlängenbereich im wesentlichen beseitigt.
Da weiterhin der Signal-Eingabeabschnitt und der Signal- Erfassungsabschnitt voneinander getrennt sind (nicht in Kontakt miteinander sind), gibt es keine Beschädigung bzw. Beeinträchtigung des Josephson-Übergangs, die aufgrund der Ausbildung des Signal-Eingabeabschnitts gegeben sein kann, und folglich kann eine ausgezeichnete Erfassungsempfindlichkeit erzielt werden.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend ausführlich beschrieben.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein Material als das Material für den Signal-Eingabeabschnitt verwendet werden, mit dem es möglich ist, ein in einem breiten Wellenlängenbereich liegendes Lichtsignal, einschließlich infraroten, sichtbaren und ultravioletten Lichts, zu verarbeiten, und dem es möglich ist, nach Bestrahlung mit Licht einen Strom oder eine Spannung zu erzeugen. Insbesondere sind photoleitende Materialien bevorzugt. Beispiele derartiger photoleitender Materialien, die einen großen Licht-Strombetrag erzeugen, sind InSb, Si, GaAs, a-Si, CdS, CdSe, und Ge.
Zusätzlich zu Materialien, die einen großen Strombetrag aufgrund des Photoleitungs-Effekts erzeugen, können auch einen großen Strombetrag erzeugende Materialien verwendet werden, die auf dem photovoltaischen Effekt oder dem Dember-Effekt beruhen. Beispiele von Materialien, die eine photo-elektromotorische Kraft erzeugen, schließen auch einen PN-Übergang aus Si oder a-Si und einen Schottky- Übergang ein.
Jedes monokristalline oder polykristalline, Supraleitung zeigende Material kann als Material für den Signal- Erfassungsabschnitt verwendet werden. In Bezug auf den Betrieb einer Erfassungsvorrichtung bei einer höheren Temperatur sind Materialien nit einer hohen kritischen Temperatur bevorzugt verwendet. Geeignete Materialien sind jene mit einer kritischen Temperatur oberhalb des Siedepunkts flüssigen Stickstoffs, der bei 77 K liegt, wie beispielsweise Y-Ba-Cu-O Typ Keramiken, Bi-Sr-Ca-Cu-O Typ Keramiken, und Tl-Ba-Ca-Cu-O Typ Keramiken.
Obwohl die Erfassungsvorrichtung bei einer niedrigeren Temperatur als der kritischen Temperatur des verwendeten Supraleiters betrieben werden kann, ist unter dem Gesichtspunkt einer Verbesserung der Erfassungsempfindlichkeit für ein Eingangssignal der Betrieb der Erfassungsvorrichtung bei einer Temperatur nahe der kritischen Temperatur vorzuziehen.
Der Signal-Erfassungsabschnitt kann jede Form oder jede Konfiguration aufweisen, solange seine Charakteristiken durch ein Magnetfeld geändert werden können. Beispiele der geeigneten Konfigurationen schließen einen Mikrobrücken Josephson-Übergang und einen Supraleiter-Isolator-Supraleiter (SIS) Josephson-Übergang, eine supraleitende Quanteninterferometer-Einrichtung (SQUID), die die Quantisierung eines Magnetflusses innerhalb eines supraleitenden Ringes ausnutzt, und einen dünnen supraleitenden Draht ein. Im Fall des SQUID kann entweder ein Gleichspannungs-SQUID (DC SQUID) oder ein Hochfrequenz-SQUID (RF SQUID) verwendet werden.
In Bezug auf Josephson-Übergänge ist ein Mikrobrücken-Typ am leichtesten herzustellen. Jedoch zeigt ein SIS Element eine Erfassungsempfindlichkeit, die größer ist als die eines Elements des Mikrobrücken-Typs. Ein SQUID stellt eine Efassungsempfindlichkeit sicher, die höher ist als die bei einer SIS-Einrichtung erzielte. Da mit einem SQUID auch die Lichtintensität erfaßbar ist, kann ein Lichtsignal sowohl analog (Signalamplitudenerfassung) als auch digital (EIN/ÄUS Erfassung) erfaßt bzw. gemessen werden
Dabei ist es nicht notwendig, daß der Signal-Eingabeabschnitt angrenzend zum Signal-Erfassungsabschnitt angeordnet ist, so lange der Signal-Erfassungsabschnitt angrenzend zu einem ein Magnetfeld erzeugenden Abschnitt angeordnet ist, der mit dem Signal-Eingabeabschnitt elektrisch verbunden ist, um ein Magnetfeld zu erzeugen, wenn ein in dem Signal-Eingabeabschnitt erzeugter Strom durch diesen fließt, das heißt, so lange der Signal-Erfassungsabschnitt innerhalb eines erzeugten Magnetfeldes angeordnet ist. Der Signal-Eingabeabschnitt und der Signal-Erfas sungs abschnitt können, mit einem Isolator dazwischen, aufeinander angeordnet sein. In diesem Fall muß der Signal-Eingabeabschnitt gekühlt werden, wenn der Signal-Erfassungsabschnitt gekühlt wird. Daher ist die Anordnung, bei der der das Magnetfeld erzeugende Abschnitt bei bzw. in dem Signal-Eingabeabschnitt vorgesehen ist und bei der der Signal-Eingabeabschnitt außerhalb einer Kühlvorrichtung, innerhalb derer der Signal-Erfassungsabschnitt aufgenommen ist, angeordnet ist, vorzuziehen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine kleine Heizvor richtung zum Heizen lediglich des Signal-Eingabeabschnitts vorgesehen sein, um die Erfassungsempfindlichkeit des Signal-Eingabeabschnitts zu verbessern. Weiterhin können die Einrichtungen eindimensional oder zweidimensional integriert werden, um einen Linien- bzw. Zeilensensor oder einen Ebenensensor zu schaffen. Falls ein SQUID bei dem Signal-Erfassungsabschnitt verwendet ist, ist es möglich, einen optischen Sensor mit extrem hoher Empfindlichkeit zu schaffen. Ein derartiger Sensor kann in einem System wie beispielsweise einem Spektroskop eingesetzt werden.
Unter dem Gesichtspunkt einer weiteren Verbesserung der Erfassungsempfindlichkeit ist es zudem bevorzugt, einen Vormagnetisierungsstrom, dessen Betrag geringfügig kleiner ist als der kritische Strom des den Signal-Erfassungsabschnitt bildenden Supraleiters, in dem Signal-Erfassungsabschnitt fließen zu lassen.
Gemäß einer bevorzugten Form enthält die Erfassungseinrichtung einen Supraleiter zum Begrenzen des durch den erzeugten Strom entstehenden Magnetfelds aufgrund des Meissner-Effekts.
Wenn der das Magnetfeld begrenzende Supraleiter, der getrennt von dem vorstehend beschriebenen, signalerfassenden Supraleiter in einer Weise geschaffen ist, daß er zumindest den Signal-Erfassungsabschnitt bedeckt, in einem Zustand ist, in dem der Meissner-Effekt auftritt, können Streuverluste des erzeugten Magnetfelds oder ungünstige Effekte der Störsignale auf die Erfassungsvorrichtung eingeschränkt werden.
Dies führt zu Verbesserungen des Erfassungswirkungsgrads der Erfassungsvorrichtung und ermöglicht die parallele Verwendung einer Vielzahl von Erfassungsvorrichtungen.
Der den Signal-Erfassungsabschnitt bildende und der das Magnetfeld begrenzende Supraleiter kann derselbe oder ein an derer sein. Jedoch muß der das Magnetfeld begrenzende Supraleiter ein Supraleiter sein, dessen kritisches Magnetfeld um eine Größenordnung größer ist als das des erzeugten Magnetfelds.
Im folgenden wird das Prinzip der Arbeitsweise der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Die Lichterfassungsvorrichtung gemäß vorliegender Erfindung nutzt das folgende pHänomen: Wenn der Signal-Eingabeabschnitt aus einem photoleitenden Material besteht und einer Strahlung ausgesetzt wird, werden Elektronen im Valenzband angeregt und nehmen ein neues Energieniveau (im Leitungsband) ein. Wenn die angeregten Elektronen im Leitungsband durch ein daran angelegtes elektrisches Feld bewegt werden, fließt ein Lichtstrom.
Es ist ein allgemein bekanntes physikalisches Grundgesetz, daß ein in einem Körper fließender Strom ein zugehöriges Magnetfeld bedingt.
Supraleiter sind in zwei Typen klassifiziert: der Typ 1, der einen Übergang von einem supraleitenden Zustand in einen nicht-supraleitenden Zustand durchläuft, wenn ein Magnetfeld mit einem Betrag, der größer ist als der des inhärenten Magnetfelds in dem Naterial, das heißt, der des kritischen Magnetfeldes, an diesen angelegt wird, und der Typ II, in den ein Teil des Magnetflusses eindringt, wenn das Magnetfeld mit einem Betrag, der größer ist als der des inhärenten Magnetfelds in dem Material (Hc1), daran angelegt ist, und der einen Übergang in einen nicht-supraleitenden Zustand durchläuft, wenn ein Magnetfeld mit einem Betrag, der größer ist als der eines anderen inhärenten Magnetfeldes in dem Material (Hc2), daran angelegt wird. Die vorlie gende Erfindung nutzt dieses physikalische pHänomen.
In Fig. 3 wird zunächst der aus einem photoleitenden Material oder einem eine photo-elektromotorische Kraft erzeugenden Material bestehende Signal-Eingabeabschnitt 11 einer Strahlung ausgesetzt.
In einem Fall, in dem der Signal-Eingabeabschnitt 11 aus einem photoleitenden Material besteht, erhöht das Belichten des Signal-Eingabeabschnitts 11 die Ladungsträgeranzahl und bedingt einen derartige Anregung der Elektronen im Valenzband, daß sie über das verbotene Band in das Leitungsband gelangen. Wenn die Elektronen im Leitungsband durch das daran angelegte, durch eine Gleichspannungsquelle 13 erzeugte elektrische Feld bewegt werden, fließt in einem Leitungsdraht 12 ein Lichtstrom.
In einem Fall, in dem der Signal-Eingabeabschnitt 11 aus einem eine photo-elektromotorische Kraft erzeugenden Material besteht, wie beispielsweise einem PN-Übergang, ist die Gleichspannungsquelle 13 nicht nötig, und der Leiter 12 ist derart beschaffen, daß er einen durchgehenden Strompfad ausbildet
Ein Josephson-Strom, der in einem Signal-Erfassungsabschnitt 14 fließt, welcher in der Nähe des Leiters 12 angeordnet ist, variiert aufgrund des dem in dem Leiter 12 erzeugten Strom zugehörigen Magnetfeldes von einem Punkt IJ (Magnetfeld = 0) bis IJ' (Magnetfeld ≠ 0), wie in Fig. 4 dargestellt. Dabei ist IJ > IJ'.
Ein Vormagnetisierungsstrom IB wird zuvor dem Signal- Erfassungsabschnitt 14 mittels einer Gleichstromquelle 15 zugeführt. Zu diesem Zeitpunkt, wenn IB einer durch IJ' < IB < IJ ausgedrückten Beziehung genügt, und wenn der Josephson-Strom in dem Signal-Erfassungsabschnitt 14 sich aufgrund der Beleuchtung von IJ auf IB verändert, durchläuft der Signal-Erfasungsabschnitt 14 einen Übergang von einem supraleitenden Zustand in einen Spannungszustand.
Solch ein Übergang ist in der Kennlinie in Fig. 4 dargestellt. Wenn der Signal-Erfassungsabschnitt eine SIS Einrichtung bzw. ein SIS Element enthält, werden im Betrieb des SIS Elements die Arbeitspunkte der Kennlinie in der Reihenfolge O - A - B - C - B - D - O durchlaufen. Bei einem Magnetfeld = 0 ist das SIS Element im Arbeitspunkt X (Spannung = 0), und bei einem Magnetfeld ≠ 0, befindet sich das SIS Element im Arbeitspunkt Y (Spannung ≠ 0).
Die vorstehend beschriebene, vorliegende Erfindung hat die folgenden Vorteile.
1. Verglichen mit einem herkömmlichen Gerät (bei dem beispielsweise ein Josephson-Übergang einer Strahlung ausgesetzt ist), ist das Positionieren eines Lichtsignals auf die Erfassungsvorrichtung vereinfacht, das heißt, ein Signal kann einem Eingabeabschnitt (Signal-Empfangsabschnitt) einer willkürlichen Größe zugeführt werden.
2. Da der Auswahlbereich der Materialien des optischen Signal-Eingabeabschnitts (Lichtempfangsabschnitt) vergrößert ist, können Signale über einen größeren Wellenlängenbereich erfaßt werden.
3. Verglichen mit einer herkömmlichen Vorrichtung (bei dem herkömmlichen Josephson-Übergang sind die Erfassungscharakteristiken durch die Charakteristiken des Übergangs bestimmt; und es gibt Anderungen in den Charakteristiken der einzelnen Vorrichtungen eines Multi-Struktur-Sensors), sind die Reproduzierbarkeit und Zuverlässigkeit verbessert und Anderungen der Charakteristiken vermindert. Dies erleichtert die Integration von Erfassungsvorrichtungen.
4. Falls ein SQUID in dem Erfassungsabschnitt verwendet ist, wird verglichen mit der herkömmlichen Einrichtung eine hohe Empfindlichkeit erzielt.
5. Falls ein SQUID in dem Erfassungsabschnitt verwendet ist, wird ein einen supraleitenden Ring umgebendes Magnetfeld erfaßt. Daher kann auch die Intensität von Licht erfaßt bzw. gemessen werden.
6. Wenn der den Erfassungsabschnitt bildende Supraleiter nahe an dessen kritischer Temperatur betrieben wird, kann die Erfassungsempfindlichkeit verbessert werden.
7. In einem Fall, in dem die inhärente Hysterese eines SIS Elements ausgenutzt wird, zeigt die erhaltene Lichterfassungsvorrichtung eine hohe Erfassungsempfindlichkeit, die den Betrieb als Speichervorrichtung ermöglicht. In einem Fall, in dem die Lichterfassungsvorrichtung als Speichervorrichtung betrieben wird, kann, da ein Lichtsignal verwendet wird, die Verdrahtung auf einem Substrat redu ziert werden, was zu einer Erfassungsvorrichtung führt, die elektrischen und magnetischen Störsignalen gut widersteht.
8. Wenn das von dem durch Bestrahlung erzeugten Strom erzeugte Magnetfeld aufgrund des Meissner-Effekts eines Supraleiters begrenzt ist, kann die Erfassungsempfindlickeit verbessert werden und gegenseitige Einflüsse zwischen den Erfassungsvorrichtungen beseitigt werden. Dies ermöglicht eine Integration der Erfassungsvorrichtungen und erhöht den Erfassungswirkungsgrad bzw. die Erfassungsempfindlichkeit.
9. In dem Fall, in dem ein Signal-Erfassungsabschnitt innerhalb einer Kühlvorrichtung angeordnet ist, während ein Signal-Eingabeabschnitt außerhalb der Kühlvorrichtung angeordnet ist, kann der Signal-Eingabeabschnitt bei Raumtemperatur betrieben und der Arbeitswirkungsgrad verbessert werden.
Die vorliegende Erfindung wird nun nachstehend anhand von Beispielen beschrieben.

Beispiel 1

Gemäß Fig. 5 bezeichnet Bezugszeichen 81 einen Supraleiter; 82 strominjizierende Elektroden; 83 spannungmessende Elektroden; 84 einen Lastwiderstand; 85 eine einen Vormagnetisierungsstrom einprägende Spannungsquelle; 86 einen Photoleiter; 87 eine den Photoleiter ansteuernde Spannungsquelle; und 88 ein signalerfassendes Voltmeter.
Zuerst wurde ein Supraleiter-Oxid YBa&sub2;Ca&sub3;O7-δ (0 ≤ δ ≤ 0.5) auf einem (nicht gezeigten) MgO Substrat mittels der Magnetron-Sputter-Technik oder dergleichen ausgebildet und der erhaltene Dünnfilm dann mittels der Photolithographie- Technik oder dergleichen bearbeitet. Bei diesem Beispiel hat das Supraleiter-Oxid eine Dicke von 5000 Å, eine Weite bzw. Breite von 2 mm und eine Länge von 5mm, und die Mikrobrücke hat eine Weite von 8 um und ein Länge von 12 um. Als nächstes wurden vier Cr, Au Elektroden in einer Dicke von 1000 Å und einer Weite bzw. Breite von 500µm auf dem gürtelähnlich ausgebildeten Supraleiter 81 ausgebildet, um die strominjizierenden Elektroden 82 und die spannunumessenden Elektroden 83 auszubilden. Dann wurde ein MgO Isolations Dünnfilm auf dem mittleren Abschnitt des gürtelähnlichen Supraleiters 81 abgeschieden, und ein CdS Film wurde dann auf dem MgO Film abgeschieden, um einen Signal-Eingabeabschnitt 86 auszubilden.
Die kritische Temperatur des Supraleiters der derart beschaffenen Erfassungsvorrichtung beträgt 85 K. Diese Erfassungsvorrichtung wurde in flüssigen Stickstoff eingetaucht (77 K), 10 mV wurden an die den Vormagnetisierungsstrom einprägende Spannungsquelle 85 angelegt, und 10 V wurden dann an die die photoleitende Zelle ansteuernde Spannungsquelle 87 angelegt. Wenn der Photoleiter 86 nicht beleuch tet wurde, zeigte das signalerfassende Voltmeter 88 0V an, was bedeutet, daß der Supraleiter in einem supraleitenden Zustand war. Wenn der Photoleiter 86 mittels eines He-Ne Lasers mit Licht mit Licht einer Strahlungsleistung von 5 mW beleuchtet wurde, zeigte das signalerfassende Voltmeter 88 3 mV an. Das heißt, daß eine Beleuchtung des Photoleiters 86 einen in dem Photoleiter 86 fließenden Photostrom hervorruft, was bedingt, daß das dem Photostrom zugeordnete Magnetfeld dessen kritischen Stromwert beschränkt, und den Supraleiter 86 zu einem Übergang zu einem nicht-supraleitenden Zustand veranlaßt.

Beispiel 2

Fig. 6 zeigt Beispiel 2.
Dieses Beispiel hat den gleichen Aufbau wie bei Beispiel 1, mit der Ausnahme, daß der Licht-Eingabeabschnitt 86 von dem Signal-Erfassungsabschnitt getrennt ist, indem eine Elektrode 89 vorgesehen ist. Folglich ist das Bedürfnis zur Kühlung des Photoleiters 86 unter Verwendung flüssigen Stickstoffs beseitigt. Wenn die selbe Messung wie die bei Beispiel 1 durchgeführte vorgenommen wurde, konnten die gleichen Ergebnisse erhalten werden.

Beispiel 3

Fig. 7 zeigt die grundlegende Struktur eines Spektrometers gemäß der vorliegenden Erfindung, und Fig. 8 zeigt das Konzept eines Licht-Erfassungsarrys.
Bei dem in Fig. 7 dargestellten Spektrometer tritt einfallendes Licht 90 durch einen Schlitz 91 und ein Filter 92 hindurch und trifft auf ein Beugungsgitter oder dergleichen (ein Dispersionselement) auf. Das durch das fixierte Beugungsgitter 93 gestreute Licht wird auf ein Licht-Erfassungsarray 94 gelenkt, welches aus Lichterfasssungsvorrichtungen besteht, von denen jede einen Josephson-Übergang verwendet, der auf einem an die Oberfläche eines Kühlblokkes 95 geklebten Substrat 96 vorgesehen ist.
Bei dem in Fig. 8 dargestellten Licht-Erfassungsarray bezeichnet Bezugszeichen 97 einen Supraleiteroxid-Dünnfilm, 98 einen photo leitfähigen Dünnfilm, 99 einen Stromanschluß, 100, 101 einen Strom-Injektionsanschluß, und 102 einen Spannungsanschluß.
Zuerst wurde ein (aus Bi-Sr-Ca-Cu-O bestehender) Supraleiter-Dünnfilm auf einem MgO Substrat ausgebildet, und das Supraleiter-Dünnfilm-Muster 97 wurde dann mittels bekannter Prozesse ausgebildet. Falls nötig, werden die Mikrobrücken- Abschnitte mit einem (aus SiO&sub2; bestehenden) isolierenden Film bedeckt. Als nächstes wurde der (aus a-Si bestehende) photoleitende Dünnfilm 98 ausgebildet. Danach wurden die (aus Cr-Au bestehenden) Elektroden abgeschieden, sowie dann die Verdrahtung, die Stromanschlüsse 99, die Strom-Injektionsanschlüsse 100, 101, und die Spannungsanschlüsse 102 hergestellt. Die Verbindung zu externen Anschlüssen erfolgte.
Der Abschnitt des in Fig. 7 gezeigten Spektrometers, der den Kühlblock 95 umgibt, wurde in einen evakuierten Dewar- Behälter eingebracht, damit dessen Temperatur auf einem festen Wert gehalten wird. Die Licht-Erfassungsvorrichtungen wurden bei einer Temperatur nahe 77 K betrieben.

Beispiel 4

Fig. 9 zeigt Beispiel 4, das den aus Si hergestellten Signal-Eingabeabschnitt und ein Nb/Al-AlOx/Nb SIS Element verwendet.
Zuerst wurde ein isolierender Film 117 (SiO2) einer Dicke von 1000 Å auf einer Hälfte eines undotierten Si-Wafer- Substrats 116 (100 Ebene) ausgebildet, und eine untere Elektrode 118 (Nb), eine Isolatorschicht 110 (Al-AlOx), und eine obere Elektrode 111 (Nb) wurden dann auf dem isolierenden Film 117 durch eine bekannte Technik ausgebildet, um so ein SIS Element 112 mit einer Sperrschichtfläche von 5 µm * 5 µm auszubilden. Als nächstes wurde der von dem isolierenden Film 117 unbedeckte Teil des Si Wafers 116 mit Flußsäure bearbeitet, und Kammelektroden 113 und 114 (Cr/Au) wurden dann in einer Dicke von 1500 Å , wie in Fig. 9 gezeigt, unter Verwendung einer Metallmaske ausgebildet. Die Länge der Kammelektroden beträgt 4 mm, die Distanz zwischen benachbarten Elektroden beträgt 0.1 mm, und das lichtempfangende Gebiet der Kammelektroden beträgt 0.05 cm². Auf diese Weise wurde ein ohmscher Kontakt zwischen dem Si und dem Cr/Au erhalten. Ein Strompfad 115 ist von dem SIS Element 112 in einer Distanz von 10 µm getrennt angeordnet. Wenn eine Licht-Antwort der so hergestellten Lichterfassungsvorrichtung geschätzt wurde, konnte ein Schalten des SIS Elements (0 mV bis 2.8 mV) bei einer Tem peratur von 4 K und mit einem Vormagnetisierungsstrom von 1.2 ina, bei 0.1 mW Strahlungsleistung der Beleuchtung mittels eines He-Ne-Lasers (mit einer Wellenlänge von 633 nm) und einer an die Kammelektroden angelegten Spannung von 10 V bestätigt werden.

Beispiel 5

Fig. 10 zeigt Beispiel 5, bei dem amorphes Silizium in dem Signal-Eingabeabschnitt und ein Y-Ba-Cu-O/Silberoxid/Pb SIS Element verwendet ist.
Während die Temperatur des Substrats 119 auf 550ºC gehalten wurde, wurde zunächst mittels der Hochfrequenz-Magnetron- Sputter-Technik in Argon und Sauerstoff eine untere Elektrode 120 durch Abscheiden eines Y-Ba-Cu-O Supraleiteroxids in einer Dicke von 5000 Å auf einem MgO Substrat 119 (100 Ebene) ausgebildet, und daraufhin wurde, während die Temperatur des Substrats 119 auf 100 ºC gehalten wurde, in Argon und im Vakuum eine Isolatorschicht 121 (Ag/Ag&sub2;O) in einer Dicke von 100 Å ausgebildet. Als nächstes wurde Ag durch das Zuführen von Sauerstoff während des Heizens auf eine Temperatur von 400 ºC oxidiert. Danach wurde in einem photolithographischen Verfahren ein Brückenmuster (121 in Fig. 21) einer Weite von 10 µm ausgebildet. Als nächstes wurde eine obere Elektrode 122 (Pb) in einer Dicke von 500 Å unter Verwendung einer Metallmaske abgeschieden. Der auf das Brückenmuster gelegte Abschnitt der oberen Elektrode 122 hat eine Weite von 100 µm und eine Sperrschichtfläche von 100 µm * 10 µm. Das wirksame Gebiet war aufgrund der Umgleichmäßigkeit des Ag Oxidfilms um eine Größenordnung geringer. Als nächstes wurde amorphes Si 123 in einer Dicke von 2000 Å in einem 2 mm * 2 mm großen Gebiet mittels eines CVD-Verfahrens zum Ausbilden eines Signal-Eingabeabschnitts abgeschieden, und schließlich wurden Kammelektroden 125 und 126 (Cr/Au) in einer Dicke von 500 Å ausgebildet. Ein Strompfad 127 ist in einer Distanz von 10 um von dem SIS Element getrennt angeordnet. Wenn eine Licht-Antwort der in der vorstehend beschriebenen Weise hergestellten Lichterfassungsvorrichtung geschätzt wurde, konnte ein Schalten des SIS Elements (0 mV bis 20 mV) bei einer Temperatur von 4 K und mit einem Vormagnetisierungsstrom von 0.85 mA, bei 0.1 mW Strahlungsleistung der Beleuchtung mittels eines He Ne-Lasers (mit einer Wellenlänge von 633 nm) und einer an die Kammelektroden angelegten Spannung von 10 V bestätigt werden.

Beispiel 6

Die Erfassungsvorrichtung gemäß Beispiel 6 wurde in der selben Weise wie Beispiel 5 hergestellt, mit der Ausnahme, daß ein PN-Übergang durch das Ausbilden N-Typ amorphen Si in einer Dicke von 1500 Å, auf dem dann P-Typ amorphes Si in einer Dicke von 1500 Å ausgebildet wurde, geschaffen wurde und daß die Kammelektroden 126 und 127 kurzgeschlossen wurden. Wenn bei einer Temperatur von 4 K diesem Gerät ein Vormagnetisierungsstrom von 0.88 mA zugeführt wurde, und das Gerät mittels eines He-Ne-Lasers (mit einer Wellenlänge von 633 nm) mit Licht einer Strahlungsleistung von 2 mW bestrahlt wurde, konnte ein Schalten des SIS Elements (0 mV bis 20 mV) bestätigt werden.

Beispiel 7

Eine Licht-Erfassungsvorrichtung gemäß Beispiel 7 hat den gleichen Aufbau wie jene gemäß Beispiel 5, mit der Ausnahme, daß der Signal-Eingabeabschnitt 123 ein CdS Dünnfilm ist, daß die Kammelektrode 126 aus YBaCuO Typ Supraleiter besteht, und der Strompfad 127 in Form einer Spule ausgebildet ist. Fig. 11 zeigt eine derartige spulenartige Form (wobei in Fig. 11 das Bezugszeichen 128 eine untere spulenförmige Elektrode, 130 eine obere spulenförmige Elektrode, und 129 einen Isolatorfiln bezeichnet. Der Brückenabschnitt ist über oder unter der Nitte der Spulen angeordnet. Bei dieser Anordnung kann die Schaltempfindlichkeit des SIS Elements stark verbessert werden, da der Widerstand der Elektrodenverdrahtung 0 beträgt, und da die Größe eines Magnetfelds, das durch den spulenförmign Strompfad erzeugt wird, ansteigt.

Beispiel 8

Fig. 12 zeigt das Konzept von Beispiel 8 gemäß der vorhe genden Erfindung. In Fig. 12 bezeichnet das Bezugszeichen 131 einen Signal-Eingabeabschnitt, 132 eine Versorgungsquelle, 133 eine ein Magnetfeld erzeugende Verdrahtung, 134 einen supraleitenden Ring, 135 dünne Verbindungsabschnitte, und 136 eine Gleichspannungs-SQUID bzw. DC-SQUID Erfassungs- und eine Rückkopplungsschaltung.
Zuerst wurde ein Supraleiter-Oxid YBa&sub2;Cu&sub3;O7-δ (0 ≤ δ ≤ 0.5) auf einem (nicht dargestellten) MgO Substrat mittels Magnetron-Sputterns oder dergleichen ausgebildet, und der erhaltene Dünnfilm wurde dann mittels Photolithographie oder dergleichen bearbeitet. Bei diesem Beispiel wurde das Supraleiteroxid in einer Dicke von 5000 Å abgeschieden. Bezüglich des supraleitenden Rings 134 hat der Ringabschnitt eine Weite bzw. Breite von 20 µm, und jeder der dünnen Verbindungsabschnitte hat eine Breite von 4 µm. Dann wurden Cr, Au abgeschieden, um Elektroden auszubilden, die den supraleitenden Ring 134 mit der Erfassungsschaltung verbinden. MgO wurde auf dem supraleitenden Ring 134 in einer Dicke von 3000 Å abgeschieden, und dann wurde die aus Al bestehende, das Magnetfeld erzeugende Verdrahtung 133 auf dem MgO ausgebildet, wie in Fig. 12 gezeigt. Der Signal- Eingabeabschnitt 131 verwendete eine Photodiode und wurde mittels einer Heizvorrichtung auf 250 K erwärmt.
Eine Messung erfogte an der derart hergestellten Licht- Erfassungsvorrichtung in einer unbeeinflußten bzw. abgeschlossenen Umgebung, wobei deren Temperatur auf 15 K gehalten wurde. Wenn auf den Signal-Eingabeabschnitt in einem Zustand, in dem 10 V an der Spannungsquelle anlagen, kein Licht einfiel, blieb die an dem SQUID-Erfassungsabschnitt auftretende Spannung unverändert. Wenn auf den Licht- Empfangsabschnitt im Lux Licht einfiel, trat bei dem Erfassungsabschnitt eine Spannungsänderunng auf. Das heißt, daß ein Magnetfeld in den supraleitenden Ring eindrang.

Beispiel 9

Fig. 13 zeigt Beispiel 9, bei dem eine ein Magnetfeld erzeugende Spule als Licht-Empfangsabschnitt dient. Ein Photoleiter 138 ist von einem Supraleiter mittels eines MgO Dünnfilms elektrisch isoliert. Wenn in einem Dunkelzustand 40 V an der Spannungsquelle 132 anlagen, während die Temperatur der Erfassungsvorrichtung auf 20 K gehalten wurde, wurde seitens des SQUID ein Dunkelstrom erfaßt, jedoch fiel die Spannung auf einen festen Wert ab. Wenn 10 m Lux Licht auf den Photoleiter 138 einfielen, wurde seitens des SQUID im Ansprechen auf die Beleuchtung ein Signal erfaßt. Das heißt, daß ein Strom mit einem größeren Betrag als der des Dunkelstroms in dem Photoleiter floß, wenn er beleuchtet wurde, und daß dieser Strom in ein Magnetfeld umgewandelt wurde.

Beispiel 10

Fig. 14 stellt ein Spektroskop dar, bei dem eine Licht- Erfassungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet ist. In Fig. 14 bezeichnen Bezugszahlen 139 und 144 Spalte bzw. Schlitze, 140 einfallendes Licht, 141 ein Filter, 142 ein Beugungsgitter, und 143 eine Licht- Erfassungsvorrichtung.
Bei diesem Spektroskop wird das einfallende Licht 140 durch den Spalt 139 eingeengt, und lediglich ein besonderer Wellenlängenbereich des eingeengten Lichts tritt durch das Filter 141 hindurch. Das auf das Beugungsgitter 142 auftreffende Licht wird unter verschiedenen Winkeln gestreut, welche durch die Wellenlängen bestimmt sind. Folglich kann die Wellenlänge des durch den Spalt 144 hindurchtretenden Lichts durch Veränderung des Winkels Θ zwischen der Oberfläche des Beugungsgitters und der optischen Achse verändert werden. Das Licht, dessen Spektrum aufgrund des Hindurchtretens durch den Spalt 144 erhalten wird, trifft auf die erfindungsgemäße Licht-Erfassungsvorrichtung 143 auf und wird von dieser erfaßt. Die erfindungsgemäße, ein SQUID verwendende Licht-Erfas sungsvorrichtung ist insbesondere zum Einsatz in Spektroskopen der Art geeignet, die insbesondere schwaches Licht erfassen.

Beispiel 11

Fig. 15 stellt das Konzept und den Herstellungsvorgang für Beispiel 11 der vorliegenden Erfindung dar.
Zuerst wurde ein Y&sub1;Ba&sub2;Cu&sub3;O7-x (0 ≤ x ≤ 0.5) Dünnfilm in einer Dicke von 8000 Å mittels eines Cluster-Ionenstrahl-Abscheideverfahrens auf einem MgO Einkristallsubstrat 151 abgeschieden, und der erhaltene Dünnfilm wurde dann mittels Photolithographieverfahren derart bearbeitet, daß der Dünnfilm eine Breite von 10 µm und eine Länge von 2 mm hat, um supraleitende Elektroden 152 und 153 auszubilden, welche als Magnetfeld-Erfassungsabschnitt dienen, wie in Fig. 15(a) dargestellt. Die Elektroden 152 und 153 sind in einem Abstand von 5 um voneinander getrennt. Dann wurde ein Pt Dünnfilm mittels Ionenstrahl-Sputtering abgeschieden, um Stromelektroden 154, 155 und 158, 159, sowie Spannungselektroden 156, 157 und 160, 161 auf den supraleitenden Elektroden 152 und 153 auszubilden. Als nächstes wurde ein MgO Dünnfilm mittels Magnetron-Sputtering in einer Dicke von 1 um abgeschieden, um eine Isolatorschicht 162 auszubilden. Danach wurde ein CdS Dünnfilm auf dem MgO Dünnfilm abgeschieden, und der abgeschiedene CdS Dünnfilm wurde dann mittels Photolithographie bearbeitet, so daß er eine Breite von 10 µm und eine Länge von 1.0 mm hatte, was es erlaubte, daß er den supraleitenden Elektroden 152 und 153 überlagert wurde bzw. über diese gelegt wurde, um gemäß der Darstellung in Fig. 15(b) Licht-Eingabeabschnitte 163 und 164 auszubilden. Danach wurden auf den Licht-Eingabeabschnitten 163 und 164 Pt Elektroden 165 und 166 ausgebildet. Als nächstes wurde ein MgO Dünnfilm auf die selbe Weise, auf die der Isolatorfiln 162 ausgebildet wurde, in einer Dicke von lum abgeschieden, um eine Isolatorschicht 167 auszubilden, und ein Y&sub1;Ba&sub2;Cu&sub3;O7-x (0 ≤ x ≤ 0.5) Dünnfilm wurde dann auf die gleiche Weise, auf die die supraleitenden Elektroden 152 und 153 ausgebildet wurden, abgeschieden, um eine ein Magnetfeld begrenzende supraleitende Schicht 168 auszubilden, wie in Fig. 15(c) dargestellt. Schließlich wurden in einem Photolithographieverfahren Fenster 169 und 170 ausgebildet, von denen jedes eine Breite von 10 µm und eine Länge von 800 µm hat, um zu ermöglichen, daß ein Teil der Licht-Eingabeabschnitte 163 und 164 belichtet bzw. beleuchtet werden können.
Bei der derart gestalteten Erfassungsvorrichtung waren die supraleitenden Elektroden 152 und 153 und die das Magnetfeld begrenzende supraleitende Schicht 168 bei einer Temperatur unterhalb 82 K in einem supraleitenden Zustand. Wenn ein Ar&spplus; Laserstrahl (mit einer Wellenlänge von 514.5 mm, bei einer Ausgangsleistung von 1.0 V) auf die Fenster 169 und 170 auftraf, während eine konstante Spannung von 1.0 V zwischen den Elektroden 165 und 166 anlag und während die Erfassungsvorrichtung in flüssigen Stickstoff eingetaucht und dadurch auf 77 K gekühlt war, nahm der kritische Stromwert Ic der supraleitenden Elektroden 152 und 153 von 0.5 mA auf 0.4 mA ab. Wenn der Laserstrahl lediglich das Fenster 169 bestrahlte, nahm nur der kritische Stromwert Ic der supraleitenden Elektrode 152 ab. Dies bestätigt, daß gemäß Beispiel 11 eine wirksame Lichterfassung erfolgen kann.

Beispiel 12

Fig. 16 zeigt Beispiel 12 der vorliegenden Erfindung. Bei diesem Beispiel ist ein Licht-Eingabeabschnitt von einem Magnetfeld-Erfassungsabschnitt getrennt, und ein in dem Licht-Eingabeabschnitt erzeugter Strom wird durch die Verdrahtung in die Nähe des Magnetfeld-Erfassungsabschnitts eingegeben bzw. eingeprägt, um so die Erfassung des in dem Licht-Erfassungsabschnitt erzeugten Magnetfelds zu ermöglichen.
Zuerst wurde ein Bi&sub2;Sr&sub2;Ca&sub2;Cu&sub3;Ox Supraleiter-Oxid Dünnfilm in einer Dicke von 5000 Å auf einem MgO Substrat 151 mittels Magnetron-Sputtern abgeschieden, und der so ausgebildete Dünnfilm wurde dann mittels Photolithographie bearbeitet, um ein Magnetfeld erfassende supraleitende Elektroden 152 und 153 mit einer Breite von 10 µm und einer Länge vön 50 um auszubilden, wie in Fig. 16(a) dargestellt. Danach wurden Stromelektroden 154, 155 und 158, 159 sowie Spannungselektroden 156, 157 und 160, 161 mittels Pt Widerstandsbeheizen ausgebildet. Daraufhin wurde a-Si an einer von den Elektroden um 10 mm beabstandeten Stelle abgeschieden, um Licht-Eingabeabschnitte 163 und 164 auszubilden.
Dann wurde eine MgO Isolatorschicht 162 auf dem magnetischen Erfassungsabschnitt bzw. Magnetfeld-Erfassungsabschnitt abgeschieden, und Elektroden 165 und 166, Anschlüsse 171 und 172, und Kammelektroden 173 und 174 wurden dann gemäß der Darstellung in. Fig. 16(b) ausgebildet. Danach wurde auf den Anschlüssen 171 und 172 eine MgO Isolatorschicht 167 ausgebildet, und dann wurde eine ein Magnetfeld begrenzende supraleitende Schicht 168 ausgebildet, wie in Fig. 16(c) dargestellt.
Mit der derart beschaffenen Licht-Erfassungsvorrichtung war es ähnlich wie bei Beispiel 23 bei einer Temperatur von 77 K möglich, Licht zu erfassen.
Bei Beispiel 12 kann die Größe der Kühlvorrichtung klein sein, da lediglich eine Kühlung des Magnetfeld-Erfassungsabschnitts erforderlich ist. Da der Licht-Eingabeabschnitt und der Magnetfeld-Erfassungsabschnitt bei unterschiedlichen optimalen Temperaturen betrieben werden können, können die Charakteristiken der Vorrichtung zudem verbessert wer den.

Beispiel 13

Fig. 17 zeigt das Konzept gemäß Beispiel 13. In Fig. 17 bezeichnet Bezugszeichen 181 einen Supraleiter, 182 eine Isolatorschicht zur elektrischen Isolation des Supraleiters von einem Leiter, und 183 einen Signal-Eingabeabschnitt (einen Licht-Empfangsabschnitt).
Zuerst wurde ein Y&sub1;Ba&sub2;Cu&sub3;O7-δ (0 ≤ δ ≤ 0.5) Dünnfilm auf einem (nicht gezeigten) MgO Substrat mittels Magnetron- Sputtern abgeschieden, und der erhaltene Dünnfilm wurde dann mittels Photolithographie bearbeitet, so daß der Dünnfilm eine Dicke von 5000 Å, eine Breite von 10 µm und ein Länge von 10 mm hat, um einen gürtelförmigen Supraleiter 181 auszubilden. Als nächstes wurde dann ein MgO Dünnfilm in einer Dicke von 2000 Å und in einem Bereich von 4 * 4 mm² auf dem mittleren Abschnitt des gürtelförmigen Supraleiters abgeschieden, um eine Isolatorschicht 182 auszubilden. Schließlich wurde ein CdS Film in einer Dicke von 3000 Å und in einem Bereich von 3 * 3 mm² auf der Isolatorschicht 182 abgeschieden, um einen Signal-Eingabeabschnitt 183 auszubilden.
Bei diesem Beispiel hat der Oxid Supraleiter 181 eine kritische Temperatur von 82 K, das heißt, der Widerstand des Oxid Supraleiters 181 beträgt Null bei einer Temperatur unterhalb von 82 K. Diese Erfassungseinrichtung wurde in flüssigen Stickstoff eingetaucht und dadurch (auf 77 K) gekühlt, und der aus CdS bestehende Signal-Eingabeabschnitt 183 wurde mit einem Ar&spplus; Laserstrahl mit einer Wellenlänge von 514.5 mm (bei einer Ausgangsleistung von 5 mW) bestrahlt. Bei einer an die auf dem CdS Film ausgebildeten Kammelektrode 187 angelegten Spannung von 10 V variierte der in dem Supraleiter 181 fließende Strom entsprechend dem eingeschalteten/ausgeschalteten Laserstrahl, das heißt, der Stromwert verringert sich um 10% bei Bestrahlung mit dem Laserstrahl, verglichen mit dem, der erhalten wurde, wenn keine Bestrahlung mit dem Laserstrahl erfolgte. Das heißt, daß die Bestrahlung mit dem Ar&spplus; Laserstrahl einen Photostrom in dem CdS Film erzeugte, und daß der Supraleiter 181 ein durch diesen Photostrom erzeugtes Magnetfeld erfaßte.

Beispiel 14

Fig. 18 zeigt Beispiel 14 der vorliegenden Erfindung. Bei dieser Erfassungsvorrichtung ist der Signal-Empfangsab schnitt (der Signal-Eingabeabschnitt) von dem Signal- Erfassungsabschnitt getrennt. Bei der in Fig. 18 gezeigten Erfassungseinrichtung wurde der Bereich 185 unter Verwendung eines Kryostaten auf 77 K gekühlt, da nur die Steuerung der Temperatur des Bereichs 185 notwendig ist.
In einem Fall, in dem die gleichen Materialien wie bei Beispiel 13 verwendet wurden, verringerte die Beleuchtung mit einem Laserstrahl den in dem Supraleiter fließenden Strom um 10% bis 20%. Bei Beispiel 14 wurde eine transparente Elektrode 188 auf dem Signal-Empfangsabschnitt aufgebracht, und eine Metallelektrode 189 wurde unterhalb des Signal- Empfangsabschnitts ausgebildet.

Claims

1. Vorrichtung zur Lichtmessung, mit:

einem Signal-Eingabeabschnitt (11), der derart angeordnet ist, daß er auf das Zuführen eines Lichtsignals (hν) hin einen ersten Strom erzeugt, und der einen leitfähigen Abschnitt (12) aufweist, durch den durch den ersten Strom ein Magnetfeld erzeugt wird; und

einem getrennten Signal-Erfassungsabschnitt (14, 15), der einen dem leitfähigen Abschnitt (12) benachbarten Supra leiter (14) aufweist, so daß ein in einem supraleitenden Zustand in dem Supraleiter (14) fließender zweiter Strom durch das durch den ersten Strom erzeugte Magnetfeld verändert wird;

wobei der Signal-Eingabeabschnitt (11) aus photoleitfä higem Material oder einem eine photo-elektromotorische Kraft erzeugenden Material besteht.

2. Vorrichtung zur Lichtmessung nach Anspruch 1, wobei der Signal-Erfassungsabschnitt (14, 15) einen Josephson-Übergang vom Mikrobrücken-Typ aufweist.

3. Vorrichtung zur Lichtmessung nach Anspruch 1, wobei der Signal-Erfassungsabschnitt (14, 15) einen Supraleiter-Isolator-Supraleiter Josephson-Übergang aufweist.

4. Vorrichtung zur Lichtmessung nach Anspruch 1, wobei der Signal-Erfassungsabschnitt (14, 15) eine supraleitende Quanteninterferometer-Einrichtung (136) aufweist.

5. Vorrichtung zur Lichtmessung nach Anspruch 1, die zudem einen ein Magnetfeld begrenzenden Supraleiter (168) aufweist, um aufgrund des Meissner-Effekts ein durch den erzeugten Strom erzeugtes Magnetfeld zu begrenzen.

6. Vorrichtung zur Lichtmessung nach Anspruch 1, die zudem eine Kühlvorrichtung zur Kühlung zumindest des Signal-Erfassungsabschnitts (14,15) aufweist.

7. Vorrichtung zur Lichtmessung nach Anspruch 6, bei der der Signal-Erfassungsabschnitt (14,15) innerhalb der Kühlvorrichtung angeordnet ist, während der Signal- Eingabeabschnitt (11) außerhalb der Kühlvorrichtung angeordnet ist.

8. Verfahren zur Lichtmessung, mit den Schritten: Erzeugen eines ersten Stroms durch Zuführen eines Lichtsignals (hv) zu einem Signal-Eingabeabschnitt (11) einer Vorrichtung zur Lichtmessung, wobei der Signal-Eingabeabschnitt (11) einen leitfähigen Abschnitt (12) aufweist, durch den durch den ersten Strom ein Magnetfeld erzeugt wird; Verwenden eines getrennten Signal-Erfassungsabschnitts (14, 15), der einen dem leitfähigen Abschnitt (12) benachbarten Supraleiter (14) aufweist, um so einen in einem supraleitenden Zustand in dem Supraleiter (14) fließenden zweiten Strom durch das durch den ersten Strom erzeugte Magnetfeld zu verändern; und

Erfassen der Veränderung zum Messen des Lichtsignals;

wobei der Signal-Eingabeabschnitt (11) aus photoleitfähigem Material oder einem eine photo-elektromotorische Kraft erzeugenden Material besteht.