FI100277B - Squid-magnetometri - Google Patents

Description

100277

SQUID-MAGNETOMETRI

Keksinnön kohteena on SQUID-magnetometri sekä menetelmä SQUID-rakenteissa olevien LC ja mikroaalto-resonanssien vaimentamiseksi.

5 SQUID-anturia eli SQUIDia (Superconducting

Quantum Interference Device) käytetään heikkojen magneettikenttien mittaamiseen. SQUIDin lähtöimpedanssi on vain noin 1 - 5 Ω. Sen toimintalämpötila on tyypillisesti 4,2 K, johon lämpötilaan se on sopivasti jääh-10 dytetty. Toimintalämpötila riippuu SQUIDissa käytetystä ^uprajohdemateriaalista ja näin ollen toimintalämpötila on niin matala kuin suprajohde toimiakseen vaatii. Kohina ulostulossa on hyvin pieni; se ei ole paljon Josephsonin liitosten vaimentamiseen käytettyjen 15 vastusten termistä kohinaa suurempi. SQUID-antureilla mitataan usein pientaajuisia signaaleja alueella 0,1 Hz - 10 kHz.

Ongelmana edellä esitetyn kaltaisissa antureissa on, että lähtösignaalin vahvistaminen ilman 20 kohinalisäystä on hankalaa. Syynä tähän on se, että ' lähtösignaalin jännitevaihtelu on suhteellisen pieni, noin 10 uV - 100 uV huipusta huippuun. Lisäksi SQUIDin kohina ulostulossa vastaa likipitäen Josephsonin liitosten vaimentamiseen käytettyjen vastusten termistä 25 kohinaa. Jos 4,2 K:n lämpötilassa olevaa SQUIDia seu- raavan vahvistimen kohinalämpötila on alle 10 K:iä, ei vahvistin sanottavasti lisää magneettivuon mittauksen epävarmuutta.

Mikään tavanomainen huoneenlämpötilassa toi-30 miva dc-kytketty vahvistin ei ole suoraan SQUID- anturin kanssa riittävän pienikohinainen. Tämä johtuu SQUIDin pienestä lähtöimpedanssista ja siitä, että sillä usein mitataan pientaajuisia signaaleja alueella 0,1 Hz - 10 kHz. Koska FET-vahvistimilla on noin 1 35 kHz - 100 kHz taajuusalueella erittäin pieni kohina- lämpötila, dc SQUID-anturin yhteydessä käytetään vuon - modulointia sekä kylmässä toimivaa muuntajaa SQUIDin 100277 2 matalan impedanssin sovittamiseksi FET-vahvistimelle. Näin menetellen magneettivuon mittauksen epävarmuus määräytyy pääosin SQUIDin kohinasta. Lisäksi voidaan osoittaa sekä teoreettisesti että kokeellisesti, että 5 SQUIDin kohinan pienentyessä myös magneettivuo-jännite muunnos kasvaa siten, että vaatimukset signaalin käsittely- elektroniikan osalta eivät lisäänny.

Ongelmia kuitenkin syntyy, kun useita SQUID-antureita kytketään yhteen ja niiden avulla muodoste-10 taan monikanavaisia laitteita. Tällaista laitetta edustaa monikanavainen magnetometri. Niitä on viimeaikoina valmistettu aivojen ja sydänten heikkojen magneettisten kenttien mittaamiseksi. Nykyään pyrkimyksenä on 30 - 120 kanavaisten magnetometrien toteuttami-15 nen. Jos tällainen monikanavainen magnetometri reali soidaan SQUID-anturien avulla ja käytetään hyväksi vuomodulaatiotekniikkaa, signaalien käsittelyelektro-niikasta aiheutuvat kustannukset ovat merkittäviä, koska jokaista SQUIDia ja kanavaa kohti täytyy olla 20 kryogeeninen muuntaja, etuvahvistin, modulaattori jne.

Tällaisen monikanavaisen magnetometrin elektroniikka muodostuu todella monimutkaiseksi ja kalliiksi.

SQUIDin antosignaalia voidaan myös vahvistaa kytkemällä SQUIDin antosignaali takaisin SQUIDin ot-25 toon ylimääräisen kelan ja sen kanssa sarjassa olevan ·' vastuksen avulla. Näin muodostettu lisäpiiri aiheuttaa positiivisen takaisinkytkennän, jos SQUID on virtabia-soitu.

Positiivinen takaisinkytkentä vahvistaa anto-30 signaalia, mutta voi tehdä järjestelmästä epästabii lin. Epästabiilisuus voidaan hallita käyttämällä vas-' tuksen asemesta esimerkiksi kanavatransistoria, jonka avulla vastuksen arvoa voidaan säätää.

Jos SQUID jännitebiasoidaan, lisäpiiriä voi-35 daan käyttää kumoamaan operaatiovahvistimen antojän- nitteen kohina. Myös tässä tapauksessa elektroniikka on edullista toteuttaa käyttämällä säädettävää vastus- — « — 3 100277 ta kohinan kumoamisen hallitsemiseksi. Edellä kuvatut menetelmät ovat kohtuullisen yksinkertaisia, mutta yleensä niiden avulla ei päästä aivan SQUIDin kohinan ‘ tasolle.

5 Dc SQUID-magnetometrit on perinteisesti val mistettu kahdesta Josephson-liitoksesta, joiden yli on asetettu vaimennusvastus. Jos Josephson-liitosta ei resistiivisesti vaimenneta, sen ominaiskäyrä on hyste-reettinen. Vastaavasti vaimentamattomista liitoksista 10 valmistettu dc SQUID on hystereettinen ja sitä ei voi käyttää magnetometrinä. Jos vaimennus on riittämätön, dc SQUID toimii, mutta sen kohina voi jäädä suureksi. Vaimennusvastusten terminen kohina rajoittaa dc SQUIDin resoluutiota, joten vaimennus pyritään mitoitta-15 maan mahdollisimman pieneksi kuitenkin siten, että järjestelmä pysyy stabiilina. Käytännössä usein liitokset ylivaimennetaan, jotta dc SQUIDin kytkentäpii-reihin liittyvät resonanssit eivät aiheuttaisi epästabiilisuutta ja kohinan kasvua.

20 Keksinnön tarkoituksena on poistaa edellä esitetyt epäkohdat tai ainakin merkittävästi niitä lieventää.

Erityisesti tämän keksinnön tarkoituksena on tuoda esille SQUID-magnetometri, joka perustuu ei-25 valmennettuihin Josephsonin liitoksiin ja joka voidaan vaimentaa siten, että koko järjestelmästä tulee stabiili ilman, että liitoksia erikseen vaimennetaan. Lisäksi keksinnön tarkoituksena on tuoda esiin vastaava vaimennusmenetelmä.

30 Keksinnön mukaiselle SQUID-magnetometrille on tunnusomaista se, mitä on esitetty patenttivaatimuksen . J 1 tunnusmerkkiosassa.

Keksinnön mukaisesti saadaan SQUIDin ominaisuudet säädetyksi siten, että sen vahvistus saadaan 35 nykyisiä SQUIDeja suuremmaksi ja mikä tärkeintä efektiivistä vuokohinaa voidaan pienentää. On myös aivan oleellista, että keksinnön mukainen vaimennus mahdol- ...« — 4 100277 listaa myös biasoinnin ja esivahvistimen vaikutuksen huomioimisen vaimennuksen suunnittelussa. SQUIDin dynamiikan kannalta tämä tarkoittaa sitä, että etuvah-vistin tulee osaksi SQUID-anturia ja päinvastoin. Li-5 säksi keksinnön mukainen menetelmä estää SQUIDin kyt-kentäpiirien vaikutuksen SQUIDin dynamiikkaan. Tämä mahdollistaa sen, että varsinaisen SQUIDin vaimennuksessa ei tarvitse huomioida kytkentäpiirien vaikutusta. Tämä osaltaan vähentää vaimennustarvetta ja pie-10 nentää SQUIDin kohinaa.

Keksintö ja sen mukaiset SQUID-anturit, un SQUID ja hg SQUID, perustuvat siihen keksinnölliseen ajatukseen, että ne rakennetaan ei-vaimennetuista Josephson liitoksista. Täten käsillä oleva keksintö kos-15 kee kahta uudenlaista SQUIDia (un SQUID ja hg SQUID) sekä niitä vastaavaa menetelmää estää integroiduilla piireillä lisäkohinan synty sekä un ja hg SQUIDeissa että myös perinteisissä dc SQUIDeissa.

Eräässä keksinnön sovelluksessa perinteisen 20 vaimennusvastuksen paikalle sijoitetaan vastuksen ja kondensaattorin sarjakytkentä. Vastuksen R arvo on suuruudeltaan samaa suuruusluokkaa kuin tapauksessa, missä kondensaattoria ei käytetä. Kondensaattorista johtuen liitos on vaimennettu normaalisti vastuksella 25 R suurilla taajuuksilla - taajuuksilla, missä Joseph-‘ sonin oskillaatiot esiintyvät (lGHz-100GHz). Pienillä taajuuksilla RC-piiri ei tarjoa resistiivistä vaimennusta. Liitosten välissä olevan kelan yli ei vaimennusta myöskään pienillä taajuuksilla tarvita, jos 30 SQUIDiin kytkeytyvät muut piirit on vaimennettu muutoin hyvin. Jos liitosten rinnalle ei aseteta lisävas-tusta, SQUIDin ominaiskäyrät muuttuvat siten, että anturin annon dynaaminen vastus on negatiivinen. Tästä seuraa, että virtabiasoituna SQUID on epästabiili ja 35 sitä ei voi käyttää normaalilla tavalla magnetometrinä .

— * — 5 100277

Jos kuitenkin SQUID jännitebiasoidaan ja sen antama virta luetaan, SQUID muodostaa stabiilin laitteen ja sen antovirta on verrannollinen SQUID-renkaan lävistämään vuohon. Syöttämällä virtaa pieneen vastuk-5 seen (esim.0,1 ohm) ja kytkemällä vastuksen anto perinteisen dc SQUIDin oton lävitse tutkittavaan SQUI-Diin, saadaan aikaan järjestely, missä tutkittava SQUID on toisaalta jännitebiasoitu ja toisaalta sen antama virta voidaan ilmaista perinteisellä SQUIDilla. 10 Koska tässä ratkaisussa ei liitoksia ole pie nillä taajuuksilla vaimennettu, vaan järjestelmän tarvitsema vaimennus syntyy pienillä taajuuksilla bia-sointipiirissä, termisen kohinan vaikutus efektiiviseen vuokohinaan jää hyvin pieneksi. Suurtaajuinen 15 terminen kohina sekoittuu kuitenkin alas Josephsonin liitosten epälineaarisuuden ja suurtaajuisen oskillaa-tion takia, joten korkeissa lämpötiloissa (4,2K) kohina todennäköisesti kuitenkin määräytyy termisestä kohinasta eikä kvanttikohinasta.

20 Koska tässä keksinnön mukaisessa järjestelys sä SQUIDia itsessään ei ole vaimennettu pienillä taajuuksilla, kutsutaan laitetta nimellä unshunted SQUID (un SQUID) .

Keksinnön toisessa sovelluksessa SQUID lii-25 tosten rinnalle asetetaan poikittain lisävastus. Jos vastuksen suuruusluokka on R/2, muistuttaa SQUIDin vaste perinteistä dc SQUIDia ja sen annon dynaaminen vastus on aina positiivinen. Jos vastus on suuruusluokkaa 2R, SQUIDin ominaiskäyrät muistuttavat enemmän 30 tai vähemmän paraboleja. Suhteellisen pienellä jänni- tealueella ominaiskäyrät muistuttavat transistorin • *. ominaiskäyriä eli ulostulovirta on lähes riippumaton komponentin yli olevasta jännitteestä. Virta on verrannollinen ainoastaan SQUIDin renkaaseen vaikuttavaan 35 vuohon.

Koska annon dynaaminen vastus on tietyllä biasjännitteellä lähes ääretön, huoneenlämpötilassa 6 100277 olevan etuvahvistimen jännitekohina ei lisää SQUIDin efektiivistä vuokohinaa. Toisin sanoen SQUID vahvistus on suuri, eikä seuraava vahvistinaste lisää anturin kohinaa.

5 Koska ominaiskäyrät ovat parabolin muotoiset, SQUID joudutaan "jännitebiasoimaan" oskillaation välttämiseksi. Operaatiovahvistimet ovat luonteeltaan jän-nitevahvistimia, joten niistä aikaansaatu jännitebias ei välttämättä johda stabiiliin ratkaisuun kytkettynä 10 negatiivisen dynaamisen vastuksen omaavaan komponenttiin.

Jos kuitenkin operaatiovahvistimesta tehdään jännitebiasointi kytkemällä operaatiovahvistimen anto resistanssin kautta SQUIDin antoon sekä säätämällä 15 SQUIDin jännite operaatiovahvistimen terminaaliin tuodulla jännitteellä, saadaan kytkentä stabiiliksi lisäämällä vuotakaisinkytkentä.

Toisin sanoen SQUID yhdessä operaatiovahvistimen negatiivisen takaisinkytkennän kanssa muodostaa 20 epästabiilin laitteen anturin dynaamisen resistanssin takia, mutta yhdessä negatiivisen vuotakaisinkytkennän kanssa koko järjestelmä on stabiili. Koska operaatio-vahvistimen kannalta anturin annon dynaaminen vastus on hyvin suuri (itseisarvo), sen jännitekohina ei li-25 sää SQUIDin efektiivistä kohinaa. Ainoastaan operaa-tiovahvistimen virtakohina vaikuttaa, mutta tyypillisesti sen merkitys on pienempi kuin SQUIDin sisäisen vuokohinan vaikutus.

Koska keksinnön mukainen järjestely johtaa 30 SQUIDiin, missä operaatiovahvistimen kohina (jännitekohina) ei lisää anturin kohinaa, kutsumme tällaista SQUIDia high-gain SQUIDiksi (hg SQUID); anturi käyttäytyy aivan kuin sen vahvistus olisi hyvin suuri.

35 Molemmissa keksinnön mukaisissa SQUIDeissa, hg SQUIDissa ja un SQUIDissa, korostuu SQUIDiin kyt-keytyvien vuonsiirtokelojen vaimennuksen tärkeys. Myös 7 100277 perinteisissä SQUIDeissa huonosti vaimennetut ottopii-rit lisäävät SQUIDin kohinaa. Nyt keksinnön mukaisesti on kehitetty menetelmä, missä integroituja keloja, kapasitansseja sekä vastuksia SQUID-rakenteeseen li-5 säämällä saadaan kaikki SQUID-rakenteissa olevat LC ja mikroaaltoresonanssit riittävästi vaimenemaan.

Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisesti viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa 10 kuva 1 esittää kaaviomaisesti SQUID-anturia ja tekniikan tason mukaista lähtösignaalin käsittelyä; kuva 2 esittää SQUID-anturin lähtöjännitteen riippuvuutta tulevasta magneettivuosta kuvan 1 mukaisessa järjestelyssä; 15 kuva 3 esittää dc SQUIDia; kuva 4 esittää un tai hg SQUIDia, missä resistanssi on korvattu resistanssin ja kapasitanssin sarjakytkennäl-lä; kuva 5 esittää un tai hg SQUIDin kytkentää yleisessä 20 tapauksessa; kuva 6 esittää SQUIDin antosignaalin vahvistamista; kuva 7 esittää erästä hg SQUIDia; kuva 8 esittää perinteisen dc SQUIDin jännite/virta-ominaiskäyrää eri magneettivuon arvoilla; 25 kuva 9 esittää jännitebiasoidun un SQUIDin ominaiskäy-riä sekä hg SQUIDIN ominaiskäyriä (katkoviivalla) ja kuva 10 esittää SQUIDin kytkentää ulkoiseen antenniin välimuuntajan välityksellä.

Kuvassa 1 on esitetty kaaviomaisesti SQUID-30 anturi 1 ja siihen yhdistetty tavanomainen lähtösignaalin käsittelylaite. Laitteeseen kuuluu muuntaja 2, \ jonka välityksellä anturi on sovitettu FET- esivahvistimeen 3. Esivah.vistimen lähtö on yhdistetty demodulaattorin 7 ja säätäjän 4 kautta vuomodulaatio-35 käämiin 5, johon myös modulaattori 6 on yhdistetty. Käsittelylaitteen lähtösignaali saadaan säätäjän 4 lähdöstä. Laitteeseen on lisäksi merkitty signaalikää- 8 100277 mi 8, jonka kautta mitattava virta tai magneettikenttä siirretään SQUIDin 1 renkaaseen a.

SQUID 1 on muodostettu suprajohtavasta renkaasta a sekä yhdestä tai kahdesta Josephsonin liitok-5 sesta, jotka on asetettu matalaan esim 4,2 K lämpötilaan. Samaan lämpötilaan on asetettu myös muuntaja 2 ja käämit 5 ja 8 (eli katkoviivoin rajatut komponentit) . Tässä tapauksessa renkaassa a on kaksi Josephsonin liitosta b, c. Anturia kutsutaan tällöin dc SQUI-10 Diksi. Tällainen anturi muuntaa suprajohtavan renkaan läpi kulkevan magneettikentän vuon Φ jännitteeksi U. Tyypillinen SQUIDin lähtöjännite U vuon Φ funktiona on kuvan 2 mukaisesti jaksollinen ja siihen sisältyy vakio-osa Uv, joka riippuu Josephsonin liitosten kriit-15 tisestä virrasta. Jaksonpituus on yksi vuokvantti Φ. = 2.05 10"15 Wb.

SQUID-anturin 1 yhteydessä käytetään modulaattoria 4 eli ns vuomodulaattoria ja kylmässä toimivaa muuntajaa 2 SQUIDin matalan impedanssin sovitta-20 miseksi FET-esivahvistimelle 3. Kenttävaikutustransis-tori eli FET-vahvistimilla on noin 1 kHz - 100 kHz taajuusalueella erittäin pieni kohinalämpötila.

Vuomodulaattorissa 4 sakara-aallon muotoisen vuomodulaation amplitudi on asetettu vastaamaan puolta 25 vasteen jaksonpituudesta (katso kuva 2), joten jokais-ta jaksoa kohti Φ on kaksi toimintapistettä siten, että vuomodulaatio ei aiheuta jännitevaihtelua SQUIDin lähtöön. Jos ulkoinen vuo kuitenkin siirtää toimintapistettä, ilmestyy sakara-aalto SQUIDin yli ja se 30 vahvistetaan muuntajaa 2 seuraavalla vahvistimella 3. Säätäjä 4 palauttaa vuon takaisin nollapisteeseen \ syöttämällä tarvittavan korjausvirran SQUIDin yhtey dessä olevaan käämiin 5.

Kuvassa 3 on perinteinen dc SQUID, joka muo-35 dostuu Josephson liitoksesta 10, liitoskapasitanssista 11, liitoksen rinnalle asetetusta resistanssista 12 ja liitoksia yhdistävästä induktanssista 13.

9 100277

Kuvassa 4 on un tai hg SQUID, missä resistanssi 12 on korvattu resistanssin 14 ja kapasitanssin 15 sarjankytkennällä. un tai hg SQUIDin tapauksessa SQUIDin rinnalle on kytkeytynyt impedanssi 16, joka 5 syntyy biasointipiireistä ja seuraavasta vahvistinas-teesta. hg SQUIDin tapauksessa SQUIDin yli asetetaan resistanssi 17, jolla vaikutetaan SQUIDin UI-ominaiskäyriin. Jos jännitebiasointipiiri on hidas, joudutaan usein laittamaan SQUIDin ulkopuolelle kon-10 densaattorin 18 ja resistanssin 19 sarjakytkentä. Piiri vaimentaa liitoksia taajuuksilla, jotka ovat liian korkeita operaatiovahvistimelle, mutta liian matalia SQUID-piiriin integroidulle vaimennuspiirille 14 ja 15.

15 Kuvassa 5 on un tai hg SQUIDin kytkentä ylei sessä tapauksessa. Oleellista un ja hg SQUIDeille on, että liitosten vaimennusimpedansseille 20 pätee se, että pienillä taajuuksilla impedanssin reaaliosa lähenee ääretöntä. Toisin sanoen liitoksia ei vaimenneta 20 pienillä taajuuksilla. Liitokset voidaan vaimentaa suurilla taajuuksilla vaihtoehtoisesti myös impedanssilla 21. Kelan 22 yli voidaan asettaa erillinen vaimennus 23, joka muodostuu pääosin SQUIDin kytkentäpii-rien mukanaan tuomasta impedanssista tai erikseen tä-25 hän kohtaan laitetusta vaimennuksesta. SQUIDin yli oleva impedanssi 24 kuvaa biasointipiiristä, seuraavasta vahvistinasteesta tai erillisestä impedanssista muodostunutta kuormitusimpedanssia.

Kuva 6 esittää vaimentamattomiin Josephson 30 liitoksiin perustuvan SQUIDin antosignaalin vahvistamista. SQUID2 30 mittaa un SQUIDin 31 antovirran. Vastuksen 32 läpi kulkeva virta 33 jännitebiasoi un SQUIDin ottokäämin 34 kautta un SQUIDin. un SQUIDin liitosten vaimennus on kuvassa esitetty impedansseilla 35 35 ja induktanssin yli asetetulla impedanssilla 36.

Kuvassa 7 on hg SQUID, missä SQUIDin yli on asetettu vastus 40. hg SQUID on jännitebiasoitu ope- 10 100277 raatiovahvistimen 41 ja vastuksen 42 kautta. Koska hg SQUIDin dynaaminen vastus voi olla negatiivinen, järjestelmä on stabiili vain, jos systeemiin lisätään myös negatiivinen takaisinkytkentä esim. kytkemällä 5 operaatiovahvistimen anto vastuksen 43 ja kelan 44 kautta takaisin SQUIDiin. Vastuksella 40 säädetään ominaiskäyrän muotoa ja SQUID-piirin ulkopuolisella vastuksella 45 ja kondensaattorilla 46 vaimennetaan liitoksia esim. taajuusalueella 1 MHz - 1 GHz. SQUID 10 on jännitebiasoitu vastuksella 47 sekä virralla 48.

Kuvassa 8 on esitetty perinteisen dc SQUIDin jännite/virta-ominaiskäyrä eri magneettivuon arvoilla. Virta, jolla SQUIDin yli syntyy jännite vuon ollessa nolla, on 21c, missä Ie on Josephsonin liitoksen 15 kriittinen virta. Kuvassa 9 yhtenäinen viiva esittää jännitebiasoidun un SQUIDin ominaiskäyrät. Jännitebia-sointi tarkoittaa, että SQUIDin yli on kytketty mata-laimpedanssinen lähde, jonka läpi kulkeva virta mitataan. hg SQUIDin ominaiskäyrät on esitetty katkovii-20 valla, hg SQUIDin yli oleva vastus vaikuttaa ominais- käyrän muotoon. Normaalista dc SQUIDista poiketen un ja hg SQUIDien ominaiskäyrät muistuttavat transistorin ominaiskäyriä. Suuren dynaamisen antoresistanssin takia hg SQUIDin vahvistus on tavallista dc SQUIDia kor-25 keampi. un SQUIDin antoresistanssi on negatiivinen ja liitosten pientaajuisen vaimennuksen vähentämisestä johtuen sen kohina on sekä tavallista dc SQUIDia että hg SQUIDia pienempi.

Kuvan 10 mukaisesti SQUID kytketään usein 30 ulkoiseen antenniin välimuuntajan välityksellä. Muun taja muodostaa siirtolinjan. Siirtolinjassa kulkeva mikroaaltosignaali voi heijastua impedanssin epäjatkuvuuskohdissa. Usein siirtolinja on päätetty RC-piirillä 50. Varsinkin käytettäessä välimuuntajaa RC-35 piirillä sovitus ei onnistu riittävän hyvin. Tämä johtuu siitä, että suurilla taajuuksilla välimuuntajan toisio edustaa lähes oikosulkua. Lisäämällä esim. kela — # — 11 100277 51 ja sen rinnalle resistanssin 52 ja kondensaattorin 53 sarjakytkentä saadaan siirtolinja sovitetuksi siten, että heijastuksia ei synny. Lisäksi kahdeksikon muotoiseen välimuuntajaan voidaan lisätä resistanssin 5 54 ja kondensaattorin 55 sarjakytkentä ja välimuunta- jan jälkeiseen muuntajaan tulee laittaa RC-piiri 56.

Pienen kohinan saavuttaminen edellyttää kaikkia edellä kuvattuja komponentteja, mutta tässä esitetty keksintö koskee SQUIDin antennirakenteeseen tai 10 välimuuntajaan asetettua sarjapiiriä, missä induktanssi on suprajohtava ja sen yli asetetaan häviöllinen piiri esim. vastuksen ja kondensaattorin sarjakytkentä. Kelan yli oleva häviöllinen piiri voi olla myös RC-piiriä monimutkaisempi. Oleellista on kuitenkin, 15 että piiri ei pienillä taajuuksilla aiheuta kohinavir-taa välimuuntajaan tai antennikelaan kasvattaen näin SQUIDin kohinaa.

Claims (9)

1. SQUID-magnetometri, johon kuuluu kaksi Jo-sephson-liitosta (10), tunnettu siitä, että

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen SQUID- 10 magnetometri, tunnettu siitä, että vaimennusimpedanssi on vastuksen R (19) ja kondensaattorin C (18) sarjakytkentä eli RC-piiri.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen SQUID- magnetometri, tunnettu siitä, että SQUID- 15 liitosten rinnalle kuuluu poikittain lisävastus (23).

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen magnetometri, tunnettu siitä, että lisävastuksen (23) suuruusluokka on R/2, jolloin SQUIDin vaste muistuttaa perinteistä dc SQUIDia ja sen annon dynaaminen vastus 20 on positiivinen.

5. Patenttivaatimuksen 3 mukainen magnetometri, tunnettu siitä, että lisävastuksen (23) suuruusluokka on 2R, jolloin SQUIDin ominaiskäyrät muistuttavat paraboleja.

5 SQUID-magnetometriin kuuluu Josephsonin liitosten (10) yli kytketty vaimennusimpedanssi, jolloin Josephson-liitokset vaimentuvat suurilla taajuuksilla - taajuuksilla missä Josephsonin oskillaatiot esiintyvät.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen SQUID- magnetometri, tunnettu siitä, että vaimennusimpedanssi (23) liitetään Josephsonin liitoksia yhdistävän induktanssin (22) yli.

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen SQUID- 30 magnetometri, tunnettu siitä, että SQUIDin tarvitsema vaimennus pienillä taajuuksilla syntyy bia-sointipiiristä.

8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen SQUID-magnetometri, tunnettu siitä, että SQUIDin tar- 35 vitsema vaimennus pienillä taajuuksilla syntyy seuraa-vassa vahvistinasteessa. i3 100277 t

9. Patenttivaatimuksen 1 mukainen SQUID-magnetometri, tunnettu siitä, että SQUIDin tarvitsema vaimennus pienillä taajuuksilla syntyy erillisestä impedanssista muodostuneessa kuormitusimpedans-5 sissa. 100277