JP2002148322A5 - - Google Patents
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ＤＣ−ＳＱＵＩＤは超伝導リング内に交錯した磁束ヨに対し，その両端の電圧Ｖｓが１磁束量子（ヨ0：２．０７ラ１０-15 Ｗｂ）を周期として変化する磁束-電圧変換素子である。ＤＣ−ＳＱＵＩＤに一定のバイアス電流を供給した状態で得られる磁束−電圧特性を図２（ａ）に示す。図２（ａ）が示すように，ＤＣ−ＳＱＵＩＤは，磁束に対し高い感度を有するが，その応答は非線形であり，ダイナミックレンジが狭い。低周波計測の場合は，十分な線形性とダイナミックレンジを得るため，ゼロ位法の一種である磁束ロックループ（Flux locked loop：FLL）方式を用いて，ＳＱＵＩＤは駆動される。しかし，FLL方式はクローズドループ回路を構成するため，1MHz以上の広帯域では，ロックが外れるなど安定に動作させることは困難である。そこで，広帯域計測では，回路構成がシンプルなオープンループ回路でＳＱＵＩＤを駆動する方法が用いられることがある。
磁気検出回路１１は，磁束ロックループ系13，出力系14の２つの系統を持つ。磁束ロックループ系１３は，増幅回路７−１，積分回路８，参照信号発生回路９，帰還回路１０からなり，ＤＣ−ＳＱＵＩＤ５の電圧信号Ｖｓに対応した電流信号に変換し，帰還信号Ifとして変調コイル３に帰還することによって，超伝導リング内の磁束ヨを一定に保つ機能を持つ。出力系１４は，広帯域の増幅回路７−２を持ち，ＤＣ−ＳＱＵＩＤ５の電圧Ｖsを増幅し，電圧信号Ｖoに変換する機能を持つ。出力系１４の出力は，変調コイル３に帰還しない。変調回路１２は，変調信号Imを発生し，磁束ヨを変調コイル３を通してＳＱＵＩＤに印加する。そのとき，図２（ａ）の磁束−電圧曲線において，変調回路１２によりＳＱＵＩＤに磁束を印加し，動作点が磁束−電圧変換係数の急峻な点Ａになるように調節する。
ＤＣ−ＳＱＵＩＤ５は，ジョセフソン接合１，ＳＱＵＩＤインダクタンス２，帰還−変調コイル３，入力コイル４で構成される。ＳＱＵＩＤインダクタンス２と，その両端に接続された一対のジョセフソン接合１により超伝導リングを形成する。帰還−変調コイル３は，超伝導リングに磁気結合されている。また，磁束を入力するための入力コイル４が，超伝導リングに磁気結合されている。ＤＣ−ＳＱＵＩＤの駆動回路は，バイアス電流Ｉｂを印加するバイアス電流供給回路６と，入力信号を出力電圧として読み出す磁気検出回路１１と，磁束−電圧曲線上の動作点を任意の位置に移動するための変調回路１２から構成される。
磁気検出回路１１は，磁束ロックループ系13，出力系14の２つの系統を持つ。磁束ロックループ系13は，増幅回路７−２，積分回路８，参照信号発生回路９，帰還回路１０，フィルタ１５からなり，ＤＣ−ＳＱＵＩＤ５の電圧信号Ｖｓに対応した電流信号に変換し，帰還信号Ifとして変調コイル３に帰還することによって，超伝導リング内の磁束を一定に保つ機能を持つ。また，帰還信号Ifの周波数帯域をフィルタ１５を用いて制御している。出力系１４は，広帯域の増幅回路７−２を持ち，ＤＣ−ＳＱＵＩＤ５の電圧Ｖsを増幅し，電圧信号Ｖoに変換する機能
を持つ。出力系１４の出力は，変調コイル３に帰還しない。変調回路１２は，変調信号Imを発生し，磁束ヨを変調コイル３を通してＳＱＵＩＤに印加する。そのとき，図２（ａ）の磁束−電圧曲線において，変調回路１２によりＳＱＵＩＤに磁束ヨを印加し，動作点が磁束−電圧変換係数の急峻な点Ａになるように調節する。
磁気検出回路１１は，磁束ロックループ系13，出力系14の２つの系統を持つ。磁束ロックループ系13は，増幅回路７−２，積分回路８，参照信号発生回路９，帰還回路１０，フィルタ１５からなり，ＤＣ−ＳＱＵＩＤ５の電圧信号Ｖｓに対応した電流信号に変換し，帰還信号Ifとして変調コイル３に帰還することによって，超伝導リング内の磁束を一定に保つ機能を持つ。また，帰還信号Ifの周波数帯域をフィルタ１５を用いて制御している。出力系１４は，広帯域の増幅回路７−２を持ち，ＤＣ−ＳＱＵＩＤ５の電圧Ｖsを増幅し，電圧信号Ｖoに変換する機能
を持つ。出力系１４の出力は，変調コイル３に帰還しない。変調回路１２は，変調信号Imを発生し，磁束ヨを変調コイル３を通してＳＱＵＩＤに印加する。そのとき，図２（ａ）の磁束−電圧曲線において，変調回路１２によりＳＱＵＩＤに磁束ヨを印加し，動作点が磁束−電圧変換係数の急峻な点Ａになるように調節する。
入力信号に対応した出力電圧に変換する磁気検出回路が，超伝導量子干渉素子の電圧信号に対応した電流信号に変換し，帰還信号として変調コイルに帰還することによって，超伝導量子干渉素子における磁束−電圧曲線の任意の位置に動作点を固定するための磁束ロックループ系と，超伝導量子干渉素子の電圧信号に対応した電圧信号に変換し，変調コイルに帰還することなく，出力電圧として出力するための出力系の2つの系統で構成することにより，ノイズ成分をキャンセルし，検出したい信号のみを安定に取り出すことができる。
【符号の説明】
１・・・ジョセフソン接合
２・・・ＳＱＵＩＤインダクタンス
３・・・帰還−変調コイル
４・・・入力コイル
５・・・ＤＣ−ＳＱＵＩＤ
６・・・バイアス電流供給回路
７・・・増幅回路
８・・・積分回路
９・・・参照信号発生回路
１０・・・帰還回路
１１・・・磁気検出回路
１２・・・変調回路
１３・・・磁束ロックループ系
１４・・・出力系
１５・・・フィルタ
１６・・・前置増幅器
１・・・ジョセフソン接合
２・・・ＳＱＵＩＤインダクタンス
３・・・帰還−変調コイル
４・・・入力コイル
５・・・ＤＣ−ＳＱＵＩＤ
６・・・バイアス電流供給回路
７・・・増幅回路
８・・・積分回路
９・・・参照信号発生回路
１０・・・帰還回路
１１・・・磁気検出回路
１２・・・変調回路
１３・・・磁束ロックループ系
１４・・・出力系
１５・・・フィルタ
１６・・・前置増幅器
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| JP2000341862A JP2002148322A (ja) | 2000-11-09 | 2000-11-09 | 超伝導量子干渉素子を用いた信号検出器およびその測定方法 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000341862A JP2002148322A (ja) | 2000-11-09 | 2000-11-09 | 超伝導量子干渉素子を用いた信号検出器およびその測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002148322A JP2002148322A (ja) | 2002-05-22 |
| JP2002148322A5 true JP2002148322A5 (ja) | 2005-06-09 |
Family
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000341862A Pending JP2002148322A (ja) | 2000-11-09 | 2000-11-09 | 超伝導量子干渉素子を用いた信号検出器およびその測定方法 |
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|---|---|---|---|---|
| US5287058A (en) * | 1990-02-15 | 1994-02-15 | Fujitsu Limited | Digital magnetic flux measuring apparatus using superconducting quantum interference device with flux trapping prevention features |
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| JPH04269680A (ja) * | 1991-02-25 | 1992-09-25 | Seiko Instr Inc | 高感度磁場検出装置 |
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| JP2000321343A (ja) * | 1999-05-13 | 2000-11-24 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Ｓｑｕｉｄ用変調駆動回路の磁場バイアス調整方法および装置 |
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- 2000-11-09 JP JP2000341862A patent/JP2002148322A/ja active Pending
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2001
- 2001-10-29 US US10/021,417 patent/US6597169B2/en not_active Expired - Lifetime
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