JP2509418B2 - 表面上の磁性体の位置を調節するための装置及び方法 - Google Patents
表面上の磁性体の位置を調節するための装置及び方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は一般に超伝導性材料及び
デバイスに関するものであり、特に磁性体の浮上及び配
置の調節を可能にするよう製作された超伝導面に関す
る。
デバイスに関するものであり、特に磁性体の浮上及び配
置の調節を可能にするよう製作された超伝導面に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】超伝導体上での磁石の浮上は、特に高温
超伝導体に関して証明されている。磁石が超伝導面上に
浮上している際には、その超伝導体は磁石の磁界をマイ
スナー効果に従って排除するよう動作する。超伝導体中
に鏡像効果が発現して磁石を反撥するような渦電流が流
れるのである。この現象を図１に示すが、図１は磁石１
が超伝導面２上に浮上している様子を示すものである。
超伝導体に関して証明されている。磁石が超伝導面上に
浮上している際には、その超伝導体は磁石の磁界をマイ
スナー効果に従って排除するよう動作する。超伝導体中
に鏡像効果が発現して磁石を反撥するような渦電流が流
れるのである。この現象を図１に示すが、図１は磁石１
が超伝導面２上に浮上している様子を示すものである。
【０００３】超伝導面内に流れる電流の大きさ（I）
は、超伝導面２の製作に用いた超伝導材料の臨界電流に
より制限される。図１では、磁石１が超伝導面２上に浮
上する高さは調節されておらず、平衡位置にある。
は、超伝導面２の製作に用いた超伝導材料の臨界電流に
より制限される。図１では、磁石１が超伝導面２上に浮
上する高さは調節されておらず、平衡位置にある。
【０００４】超伝導体誘起浮上及び関連問題の各種特徴
を記すものとして、以下の米国特許明細書及び雑誌論文
を時系列順に引用する。
を記すものとして、以下の米国特許明細書及び雑誌論文
を時系列順に引用する。
【０００５】「磁石を空間内に安定かつ自由に浮動させ
る超伝導性デバイス(Superconductive Device for Caus
ing Stable and Free Floating of a Magnet in Spac
e)」なる標題の米国特許第3,327,265号明細書（1967年6
月20日公告）でヴァンゲウンス(van Geuns)等は、超伝
導材料の面上に永久棒磁石を懸垂する懸垂系について記
載している。この超伝導材料面は、磁極付近の誘起磁界
を減衰させるため鏡像効果を局所的に取り除くアパーチ
ャ３及び４を包含する。
る超伝導性デバイス(Superconductive Device for Caus
ing Stable and Free Floating of a Magnet in Spac
e)」なる標題の米国特許第3,327,265号明細書（1967年6
月20日公告）でヴァンゲウンス(van Geuns)等は、超伝
導材料の面上に永久棒磁石を懸垂する懸垂系について記
載している。この超伝導材料面は、磁極付近の誘起磁界
を減衰させるため鏡像効果を局所的に取り除くアパーチ
ャ３及び４を包含する。
【０００６】「磁気浮上車両用の二次リフト(Secondary
Lift for Magnetically LevitatedVehicles)」なる標
題の米国特許第3,951,074号明細書（1976年4月20日公
告）において、クーパー(Cooper)は磁気浮上車両用二次
リフトの磁石配列を開示している。
Lift for Magnetically LevitatedVehicles)」なる標
題の米国特許第3,951,074号明細書（1976年4月20日公
告）において、クーパー(Cooper)は磁気浮上車両用二次
リフトの磁石配列を開示している。
【０００７】「超伝導体磁石誘起分離(Super conductor
-Magnet Induced Separation)」なる標題の米国特許第
4,797.386号明細書（1989年1月10日公告）でギオルギー
(Gyorgy)等は、横方向安定化のための幾何学的及び／又
は補助的要素を回避した超伝導性磁気誘起分離について
記載している。超伝導性要素は、バリウム−イットリウ
ム銅酸化物等のタイプII超伝導体で製造される。磁石は
超伝導性支持体上に浮上し、磁石を横方向に安定化する
ための渦５及び６を誘起する。
-Magnet Induced Separation)」なる標題の米国特許第
4,797.386号明細書（1989年1月10日公告）でギオルギー
(Gyorgy)等は、横方向安定化のための幾何学的及び／又
は補助的要素を回避した超伝導性磁気誘起分離について
記載している。超伝導性要素は、バリウム−イットリウ
ム銅酸化物等のタイプII超伝導体で製造される。磁石は
超伝導性支持体上に浮上し、磁石を横方向に安定化する
ための渦５及び６を誘起する。
【０００８】ジャーナルオブアプライドフィジックス(J
ournal of Applied Physics)、第63巻第447-450頁（198
8年1月15日）の「平らなタイプII超伝導体上での磁石の
浮上(Levitation of a Magnet over a Flat Type II Su
perconductor)」なる標題の論文でヘルマン(F.Hellman)
等は、直前の米国特許明細書に記載のものと類似の方法
でタイプII超伝導体上に磁石を浮上させることを開示し
ている。
ournal of Applied Physics)、第63巻第447-450頁（198
8年1月15日）の「平らなタイプII超伝導体上での磁石の
浮上(Levitation of a Magnet over a Flat Type II Su
perconductor)」なる標題の論文でヘルマン(F.Hellman)
等は、直前の米国特許明細書に記載のものと類似の方法
でタイプII超伝導体上に磁石を浮上させることを開示し
ている。
【０００９】「ディスクドライブ等に有用な超伝導体デ
バイス(Superconductive Devices Useful for Desk Dri
ves and the like)」なる標題の米国特許第4,843,504号
明細書（1989年6月27日公告）で、バーンズ(Barnes)は
磁気記録デバイス用の超伝導性材料につき記載してい
る。超伝導性ジョセフソン接合デバイスは、磁界変化の
検出に使用できることを示している。
バイス(Superconductive Devices Useful for Desk Dri
ves and the like)」なる標題の米国特許第4,843,504号
明細書（1989年6月27日公告）で、バーンズ(Barnes)は
磁気記録デバイス用の超伝導性材料につき記載してい
る。超伝導性ジョセフソン接合デバイスは、磁界変化の
検出に使用できることを示している。
【００１０】「超伝導体を用いる磁気懸垂及び磁界集中
(Magnetic Suspension and Magnetic Field Concentrat
ion Using Superconductors)」なる標題の米国特許第4,
879,537明細書（1989年11月7日）でマーシャル(Marshal
l)等は、磁界及び超伝導性材料を使用して荷重を懸垂す
る装置を記載している。磁石を超伝導体上に懸垂して、
その超伝導体に浸透する磁界を付与するのである。超伝
導ディスクはＹＢａＣｕＯを含むタイプII超伝導体から
構成され、磁石はネオジニウム−鉄−ホウ素から構成さ
れる。その第３欄には、前記のジャーナルオブアプライ
ドフィジックスの論文でヘルマン(F.Hellman)等が記載
しているように、タイプII超伝導体における浮上力に関
する論議がなされている。
(Magnetic Suspension and Magnetic Field Concentrat
ion Using Superconductors)」なる標題の米国特許第4,
879,537明細書（1989年11月7日）でマーシャル(Marshal
l)等は、磁界及び超伝導性材料を使用して荷重を懸垂す
る装置を記載している。磁石を超伝導体上に懸垂して、
その超伝導体に浸透する磁界を付与するのである。超伝
導ディスクはＹＢａＣｕＯを含むタイプII超伝導体から
構成され、磁石はネオジニウム−鉄−ホウ素から構成さ
れる。その第３欄には、前記のジャーナルオブアプライ
ドフィジックスの論文でヘルマン(F.Hellman)等が記載
しているように、タイプII超伝導体における浮上力に関
する論議がなされている。
【００１１】「超伝導体要素を使用する電気機械(Elect
ric Machinery Employing a Superconductor Elemen
t)」なる標題の米国特許第4,892,863号明細書（1990年1
月9日公告）で、アガワラ(Agawala)は、タイプI又はタ
イプII超伝導材料から構成される超伝導体ベアリングに
ついて記載している。
ric Machinery Employing a Superconductor Elemen
t)」なる標題の米国特許第4,892,863号明細書（1990年1
月9日公告）で、アガワラ(Agawala)は、タイプI又はタ
イプII超伝導材料から構成される超伝導体ベアリングに
ついて記載している。
【００１２】アプライドフィジックスレターズ(Applied
Physics Letters)、第52巻、第2066-2067頁、（1988年
6月13日）の「酸化銀をドーピング処理したＹＢａＣｕ
Ｏ試料における諸性質向上の観察(Observation of Enha
nced Properties in Samplesof Silver Oxide Doped Ｙ
ＢａＣｕＯ）」なる標題の論文で、ピーターズ(P.N.Pet
ers)等は、ＹＢａＣｕＯに酸化銀を添加すると、勾配を
なす磁界内で表面に対して垂直方向及び接線方向の両方
向に試料重量の２倍以上の引力を示す材料が得られる旨
を記載している。この引力は希土磁石の下で本材料の試
料を懸垂可能にすることを示している。
Physics Letters)、第52巻、第2066-2067頁、（1988年
6月13日）の「酸化銀をドーピング処理したＹＢａＣｕ
Ｏ試料における諸性質向上の観察(Observation of Enha
nced Properties in Samplesof Silver Oxide Doped Ｙ
ＢａＣｕＯ）」なる標題の論文で、ピーターズ(P.N.Pet
ers)等は、ＹＢａＣｕＯに酸化銀を添加すると、勾配を
なす磁界内で表面に対して垂直方向及び接線方向の両方
向に試料重量の２倍以上の引力を示す材料が得られる旨
を記載している。この引力は希土磁石の下で本材料の試
料を懸垂可能にすることを示している。
【００１３】モダーンフィジックスレターズ(Modern Ph
ysics Letters)B、第2巻第869-874頁（1988年8月）の
「高温ＹＢａＣｕＯＡｇＯ超伝導体の磁気ヒステリシ
ス：磁気懸垂の説明(Magnetic Hysteresis of High-Tim
perature ＹＢａＣｕＯＡｇＯSuperconductors:Explana
tion of Magnetic Suspension)」なる標題の論文で、フ
ーアン(C.Y.Huang)等は、直前の論文に記載されている
酸化銀ドーピング処理したＹＢａＣｕＯ超伝導体の諸特
性について詳細に論議している。超伝導体中には極端に
強いピン中心が存在すると記載している。
ysics Letters)B、第2巻第869-874頁（1988年8月）の
「高温ＹＢａＣｕＯＡｇＯ超伝導体の磁気ヒステリシ
ス：磁気懸垂の説明(Magnetic Hysteresis of High-Tim
perature ＹＢａＣｕＯＡｇＯSuperconductors:Explana
tion of Magnetic Suspension)」なる標題の論文で、フ
ーアン(C.Y.Huang)等は、直前の論文に記載されている
酸化銀ドーピング処理したＹＢａＣｕＯ超伝導体の諸特
性について詳細に論議している。超伝導体中には極端に
強いピン中心が存在すると記載している。
【００１４】アプライドフィジックスレターズ(Applied
Physics Letters)、第53巻、第1119-1121頁（1988年9月
19日）の高Ｔｃタリウム系超伝導体に関する浮上効果(L
evitation Effects Involving High Tc Thallium Based
Superconducotors)」なる標題の論文で、ハーター(Har
ter)等はＴｌＣａＢａＣｕＯ超伝導体が示す安定な浮上
平衡について記載している。
Physics Letters)、第53巻、第1119-1121頁（1988年9月
19日）の高Ｔｃタリウム系超伝導体に関する浮上効果(L
evitation Effects Involving High Tc Thallium Based
Superconducotors)」なる標題の論文で、ハーター(Har
ter)等はＴｌＣａＢａＣｕＯ超伝導体が示す安定な浮上
平衡について記載している。
【００１５】アプライドフィジックスレターズ(Applied
Physics Letters)、第53巻、第1554-1556頁（1988年10
月17日）の「浮上した超伝導体における摩擦(Friction
in Levitated Superconductors)」なる標題の論文でブ
ラント(E.H.Brandt)は、タイプI及びタイプII超伝導体
の磁石上での浮上について記載している。この著者は、
タイプI超伝導体とは対照的に、浮上した磁束をピン止
めするタイプII超伝導体が連続範囲で安定な位置及び配
向を示す旨を指摘している。
Physics Letters)、第53巻、第1554-1556頁（1988年10
月17日）の「浮上した超伝導体における摩擦(Friction
in Levitated Superconductors)」なる標題の論文でブ
ラント(E.H.Brandt)は、タイプI及びタイプII超伝導体
の磁石上での浮上について記載している。この著者は、
タイプI超伝導体とは対照的に、浮上した磁束をピン止
めするタイプII超伝導体が連続範囲で安定な位置及び配
向を示す旨を指摘している。
【００１６】アプライドフィジックスレターズ(Applied
Physics Letters)、第53巻、第2346-2347頁（1988年12
月5日）の「４．２°Ｋにおける超伝導体の磁気懸垂(Ma
gnetic Suspension of Superconductors at 4.2K)」な
る標題の論文で、アドラー(R.Adler)等は、ＮｂＳｎ等
タイプII超伝導体の低温における懸垂について記載して
いる。
Physics Letters)、第53巻、第2346-2347頁（1988年12
月5日）の「４．２°Ｋにおける超伝導体の磁気懸垂(Ma
gnetic Suspension of Superconductors at 4.2K)」な
る標題の論文で、アドラー(R.Adler)等は、ＮｂＳｎ等
タイプII超伝導体の低温における懸垂について記載して
いる。
【００１７】また、アプライドフィジックス(Applied P
hysics)、第A48巻、第87-91頁（1989年1月）の「高Ｔｃ
超伝導体における磁束浸透：磁気懸垂及び磁気遮蔽との
関係(Flux Penetration in High-Tc Superconducotors:
Implications for MagneticSuspension and Shieldin
g)」なる標題の論文で、マーシャル(D.Marshall)等は超
伝導体における磁束浸透とピン止め作用に基づく二つの
現象を記載している。これらの現象は、二個の磁石の間
に超伝導体を挿入して一方の磁石を他方の磁石の下で安
定に懸垂させる磁気懸垂及び超伝導体を通過する際の磁
束の強化に関する。
hysics)、第A48巻、第87-91頁（1989年1月）の「高Ｔｃ
超伝導体における磁束浸透：磁気懸垂及び磁気遮蔽との
関係(Flux Penetration in High-Tc Superconducotors:
Implications for MagneticSuspension and Shieldin
g)」なる標題の論文で、マーシャル(D.Marshall)等は超
伝導体における磁束浸透とピン止め作用に基づく二つの
現象を記載している。これらの現象は、二個の磁石の間
に超伝導体を挿入して一方の磁石を他方の磁石の下で安
定に懸垂させる磁気懸垂及び超伝導体を通過する際の磁
束の強化に関する。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】本発明が提供せんとす
るものは、先行技術の教示がない、超伝導体に対する磁
性体の浮上を能動的に調節することである。
るものは、先行技術の教示がない、超伝導体に対する磁
性体の浮上を能動的に調節することである。
【００１９】本発明の更なる目的は、超伝導面に対する
磁性体の浮上及び配置の調節を可能にするジョセフソン
接合デバイスを含む超伝導構造物を提供することであ
る。
磁性体の浮上及び配置の調節を可能にするジョセフソン
接合デバイスを含む超伝導構造物を提供することであ
る。
【００２０】本発明の別の目的は、超伝導体上の磁性体
の浮上高さ及び位置を精密に調節できる電気的にアクセ
ス可能な複数のデバイスを含む超伝導面を提供すること
である。
の浮上高さ及び位置を精密に調節できる電気的にアクセ
ス可能な複数のデバイスを含む超伝導面を提供すること
である。
【００２１】
【課題を解決するための手段】前記並びにその他の課題
は、超伝導体上の磁石の浮上を精密に調節する電気的に
アドレス可能なデバイスにより克服され、本発明の目的
も達成される。
は、超伝導体上の磁石の浮上を精密に調節する電気的に
アドレス可能なデバイスにより克服され、本発明の目的
も達成される。
【００２２】更に詳しく述べると、本発明は磁性体を浮
上させるための装置に関する。この装置は、臨界温度未
満で超伝導性を示す材料から構成される平面又は曲面を
有する構造物を包含する。この構造物は、その構造物内
部への磁束浸透量を調節する可変電流を通すための一以
上のデバイス、好ましくはジョセフソン接合デバイスを
包含する。第一電流値で磁性体が発生する磁束は構造物
から排除され、その磁性体は構造物の表面上に浮上す
る。第二電流値で磁束は構造物に浸透し、浮上している
磁性体が構造物の表面に接近する。
上させるための装置に関する。この装置は、臨界温度未
満で超伝導性を示す材料から構成される平面又は曲面を
有する構造物を包含する。この構造物は、その構造物内
部への磁束浸透量を調節する可変電流を通すための一以
上のデバイス、好ましくはジョセフソン接合デバイスを
包含する。第一電流値で磁性体が発生する磁束は構造物
から排除され、その磁性体は構造物の表面上に浮上す
る。第二電流値で磁束は構造物に浸透し、浮上している
磁性体が構造物の表面に接近する。
【００２３】本発明の一実施態様は、超伝導材料域のア
レイに細分化(differentiate)された構造を包含する。
その各域はトンネル距離に等しい幅の間隙で直ぐ隣の域
から分離されている。この配列は、各域とその直ぐ隣の
各域との間にジョセフソントンネル接合デバイスを定め
る。図に示した実施態様では、各域にはおよそ正方形の
表面域があり、その表面域には部分円形のくぼみがあっ
て、三個の隣接域の隅部と共に実質上円形のアパーチャ
を形成する。表面のタイル張りにはその他の形状、例え
ば三角形や六角形の域を使用してもよい。
レイに細分化(differentiate)された構造を包含する。
その各域はトンネル距離に等しい幅の間隙で直ぐ隣の域
から分離されている。この配列は、各域とその直ぐ隣の
各域との間にジョセフソントンネル接合デバイスを定め
る。図に示した実施態様では、各域にはおよそ正方形の
表面域があり、その表面域には部分円形のくぼみがあっ
て、三個の隣接域の隅部と共に実質上円形のアパーチャ
を形成する。表面のタイル張りにはその他の形状、例え
ば三角形や六角形の域を使用してもよい。
【００２４】磁性体は、隣り合うアパーチャ間の間隔に
等しいか又はそれより大きな寸法を有するように選択さ
れる。２個の隣り合うアパーチャを通して互いに反対方
向に通過する磁束線は、浮上している磁性体を横方向の
運動に対して安定にする。各域に個別に結合された電源
は、浮上している磁性体を構造物に対して横方向に移動
させたり回転させるため、一以上のアパーチャを通過す
る磁束線の方向を選択的に変更する。
等しいか又はそれより大きな寸法を有するように選択さ
れる。２個の隣り合うアパーチャを通して互いに反対方
向に通過する磁束線は、浮上している磁性体を横方向の
運動に対して安定にする。各域に個別に結合された電源
は、浮上している磁性体を構造物に対して横方向に移動
させたり回転させるため、一以上のアパーチャを通過す
る磁束線の方向を選択的に変更する。
【００２５】磁性体が支持する材料を移動させるための
本発明の実施態様や表示デバイスを操作するための本発
明の実施態様を開示する。
本発明の実施態様や表示デバイスを操作するための本発
明の実施態様を開示する。
【００２６】前記並びにその他の本発明の特徴は、付属
図面と一緒に本発明の詳細な説明を読めば更に明らかに
なる。
図面と一緒に本発明の詳細な説明を読めば更に明らかに
なる。
【００２７】図２に示した本発明の実施態様に従って、
超伝導体１０の表面１０ａ上に浮上する磁性体１２の位
置を調節するための構造物であって、超伝導体１０内で
の電流の大きさを調節することにより位置を調節するも
のを開示する。
超伝導体１０の表面１０ａ上に浮上する磁性体１２の位
置を調節するための構造物であって、超伝導体１０内で
の電流の大きさを調節することにより位置を調節するも
のを開示する。
【００２８】図２の構造物は、超伝導体１０の面を横切
って形成される２個のターミナルジョセフソン接合デバ
イス１４を包含する。代表的ジョセフソントンネル接合
デバイスの電流−電圧特性を図３に示す。ジョセフソン
トンネル接合１４のゼロ電圧（Ａ域）では、外部電源１
８により調節される超伝導電流が流れる。この条件で
は、合計電流は磁石１２により誘起される電流と外部電
源１８に基づく電流（Ｉ）との組み合わせである。電源
電流の調節には簡単な加減抵抗器１８ａを使用すること
ができる。合計電流が超伝導体１０の臨界電流より大に
なるように外部電源１８が供給する外部電流を増大させ
ると、超伝導体１０は常伝導になって磁石の浮上が停止
する。ゼロ電圧超伝導電流（Ａ域）と電流の増加により
超伝導体１０が常伝導になる点（Ｂ点）との間には、磁
石１２が占めることができる種々の浮上高さが存在す
る。電源１８が供給する外部電流は、全電流に付加する
か、それから差し引くかの何れかの極性を有する。交流
（ａｃ）を使用することもできる。このジョセフソン接
合デバイスは、図３の曲線のｙ軸上に留まるよう最大ジ
ョセフソン電流（Ｉ）より小さな電流で操作することが
好ましい。
って形成される２個のターミナルジョセフソン接合デバ
イス１４を包含する。代表的ジョセフソントンネル接合
デバイスの電流−電圧特性を図３に示す。ジョセフソン
トンネル接合１４のゼロ電圧（Ａ域）では、外部電源１
８により調節される超伝導電流が流れる。この条件で
は、合計電流は磁石１２により誘起される電流と外部電
源１８に基づく電流（Ｉ）との組み合わせである。電源
電流の調節には簡単な加減抵抗器１８ａを使用すること
ができる。合計電流が超伝導体１０の臨界電流より大に
なるように外部電源１８が供給する外部電流を増大させ
ると、超伝導体１０は常伝導になって磁石の浮上が停止
する。ゼロ電圧超伝導電流（Ａ域）と電流の増加により
超伝導体１０が常伝導になる点（Ｂ点）との間には、磁
石１２が占めることができる種々の浮上高さが存在す
る。電源１８が供給する外部電流は、全電流に付加する
か、それから差し引くかの何れかの極性を有する。交流
（ａｃ）を使用することもできる。このジョセフソン接
合デバイスは、図３の曲線のｙ軸上に留まるよう最大ジ
ョセフソン電流（Ｉ）より小さな電流で操作することが
好ましい。
【００２９】ジョセフソン接合デバイスは、この型のデ
バイスが常伝導電流と超伝導電流の両者を導通するよう
操作できる点で重要である。これとは対比的に、絶縁間
隙は電流を通さないし、抵抗リンクは電力散逸をもたら
す。このジョセフソン接合デバイスの最大電流密度は約
１０アンペア／ｃｍである。本発明で使用する「ジョセ
フソン接合デバイス」なる語は、図に示すトンネル接合
デバイス並びにマイクロブリッジ等の弱リンクデバイス
を包含することに留意されたい。後者の場合は、トンネ
ルバリヤーとは反対に、隣接タイル間に適当な幅の小く
びれ(constriction)を配置する。
バイスが常伝導電流と超伝導電流の両者を導通するよう
操作できる点で重要である。これとは対比的に、絶縁間
隙は電流を通さないし、抵抗リンクは電力散逸をもたら
す。このジョセフソン接合デバイスの最大電流密度は約
１０アンペア／ｃｍである。本発明で使用する「ジョセ
フソン接合デバイス」なる語は、図に示すトンネル接合
デバイス並びにマイクロブリッジ等の弱リンクデバイス
を包含することに留意されたい。後者の場合は、トンネ
ルバリヤーとは反対に、隣接タイル間に適当な幅の小く
びれ(constriction)を配置する。
【００３０】本発明では、ジョセフソン接合デバイス１
４上の磁石１２の高さをＩの大きさを調節することによ
り調節する。磁石１２の高さを調節するこの方法は、多
数の新規かつ有用な用途に使用することができる。例え
ば、図４に示す閉ループ垂直配置系では、磁石１２が下
方の超伝導体１０上に立ち上がると、図に概略的に示す
ような通常は開いたスイッチ２０に電気接触して回路を
閉ざし、Ｉを流すのである。この電流の全部又は一部は
ジョセフソン接合デバイス１４内を流れ、それにより合
計電流を増加させて磁石を下降させ、従ってスイッチ２
０を経由する電気接触が断たれる。その結果、超伝導体
１０上の磁石１２の高さは、スイッチ開位置とスイッチ
閉位置との間で振動する。この浮上磁石１２を非接触型
スイッチ例えばホール効果デバイスや超伝導体１０上の
予定の高さで遮光される光ビーム等と共に使用すること
もできる。この技術はどのような外部回路の開閉にも使
用可能であって、ジョセフソン接合デバイスに電流を供
給する回路だけではないことに留意されたい。
４上の磁石１２の高さをＩの大きさを調節することによ
り調節する。磁石１２の高さを調節するこの方法は、多
数の新規かつ有用な用途に使用することができる。例え
ば、図４に示す閉ループ垂直配置系では、磁石１２が下
方の超伝導体１０上に立ち上がると、図に概略的に示す
ような通常は開いたスイッチ２０に電気接触して回路を
閉ざし、Ｉを流すのである。この電流の全部又は一部は
ジョセフソン接合デバイス１４内を流れ、それにより合
計電流を増加させて磁石を下降させ、従ってスイッチ２
０を経由する電気接触が断たれる。その結果、超伝導体
１０上の磁石１２の高さは、スイッチ開位置とスイッチ
閉位置との間で振動する。この浮上磁石１２を非接触型
スイッチ例えばホール効果デバイスや超伝導体１０上の
予定の高さで遮光される光ビーム等と共に使用すること
もできる。この技術はどのような外部回路の開閉にも使
用可能であって、ジョセフソン接合デバイスに電流を供
給する回路だけではないことに留意されたい。
【００３１】この磁石１２の浮上調節の一適用は、磁石
１２が支持する又はそれに結合した対象物を輸送するこ
とである。この技術は、例えば有害又は有毒環境におい
て及び／又は毒性又は放射性の物質を輸送するために有
用である。電流Ｉは極めて精密に調節できるので、磁石
も精密に配置されて対象物を精密に配置することができ
る。
１２が支持する又はそれに結合した対象物を輸送するこ
とである。この技術は、例えば有害又は有毒環境におい
て及び／又は毒性又は放射性の物質を輸送するために有
用である。電流Ｉは極めて精密に調節できるので、磁石
も精密に配置されて対象物を精密に配置することができ
る。
【００３２】この点に関しては図５ａ及び図５ｂを引用
する。これらの図は磁石が支持する又は磁石に付着した
対象物の輸送に好適な精密磁石配置・浮上システムの一
実施態様を示すものである。この超伝導体アレイ３０の
配置構成は、アレイＸ−Ｙ座標系に対して所望のＸ−Ｙ
位置に磁石を移動させることができる。この超伝導アレ
イ３０は、例えば横長さＬ及び厚みＴのほぼ正方形のタ
イル３４のモザイクから形成される。各タイル３４の隅
部は半径Ｒのアパーチャ３６を定めるよう形成される。
タイルの垂直面３４ａは、タイル３４の各側部とそれに
最も近い４個のタイルとの間に寸法ＬｘＴの長方形ジョ
セフソン接合３０を形成するよう選択された距離で分離
されている。すなわち、この実施態様では、各タイル３
４は４個のジョセフソン接合デバイス３８で取り囲まれ
る。
する。これらの図は磁石が支持する又は磁石に付着した
対象物の輸送に好適な精密磁石配置・浮上システムの一
実施態様を示すものである。この超伝導体アレイ３０の
配置構成は、アレイＸ−Ｙ座標系に対して所望のＸ−Ｙ
位置に磁石を移動させることができる。この超伝導アレ
イ３０は、例えば横長さＬ及び厚みＴのほぼ正方形のタ
イル３４のモザイクから形成される。各タイル３４の隅
部は半径Ｒのアパーチャ３６を定めるよう形成される。
タイルの垂直面３４ａは、タイル３４の各側部とそれに
最も近い４個のタイルとの間に寸法ＬｘＴの長方形ジョ
セフソン接合３０を形成するよう選択された距離で分離
されている。すなわち、この実施態様では、各タイル３
４は４個のジョセフソン接合デバイス３８で取り囲まれ
る。
【００３３】この平方形タイルは一好適タイル形状に過
ぎないことに留意されたい。面の表面をタイル張りする
ためのその他の形状には、三角形、六角形の他一般に任
意の多角形があるが、これらに限定されるわけではな
い。三角形タイルの場合、各タイルは３個のジョセフソ
ン接合デバイスにより取り囲まれ、六角形タイルの場
合、各タイルは６個のジョセフソン接合デバイスで取り
囲まれる等々である。これらの別形状では、各タイルの
頂点部にアパーチャを形成する。本発明の教示は平らな
表面に限定されるわけではなく、前述のように曲面のタ
イルを張り付けることもできる。また、種々の形状及び
寸法のタイルを併用することもできる。
ぎないことに留意されたい。面の表面をタイル張りする
ためのその他の形状には、三角形、六角形の他一般に任
意の多角形があるが、これらに限定されるわけではな
い。三角形タイルの場合、各タイルは３個のジョセフソ
ン接合デバイスにより取り囲まれ、六角形タイルの場
合、各タイルは６個のジョセフソン接合デバイスで取り
囲まれる等々である。これらの別形状では、各タイルの
頂点部にアパーチャを形成する。本発明の教示は平らな
表面に限定されるわけではなく、前述のように曲面のタ
イルを張り付けることもできる。また、種々の形状及び
寸法のタイルを併用することもできる。
【００３４】ジョセフソン接合３８に通過する電流が流
れない不活性な状態では、多数の磁束量子を統合した磁
束（Ｆ）が各アパーチャ３６を通過する。図５ｂは、一
例として最も近くにある２個のアパーチャのみが磁束を
含むケースである。各アパーチャ３６は同量の磁束を反
対向きに通している。図に示すように北（Ｎ）極と南
（Ｓ）極及びおよそＴｘＴｘＬの寸法を有する永久磁石
３２は磁束が通過するアパーチャ対に引き寄せられる。
最初に通過磁束が大きい場合には、磁石３２はアレイ３
０の表面に保持される。２個のアパーチャ３６を通過す
る磁束量がゼロに近づくよう磁束が変化すると、磁石３
２に対する引力は減少して磁石はアレイ３０の表面上の
ある高さまで浮上する。しかしながら、磁石３２はこの
両アパーチャの近所に留まろうとする傾向を有する。磁
束が隣接するアパーチャ対３６を通過するようジョセフ
ソン接合３８に電流Iを流して活性にすると、磁石３２
は新アパーチャ対に引き寄せられ、それによりアレイ３
０のｘ−ｙ座標系に対して横方向の位置を変える。新ア
パーチャ対３６の磁束を更に増加させると、磁石３２は
新しいｘ−ｙ位置に引き寄せられてそして保持すなわち
把持される。後述のように、磁石３２の回転にも同様な
調節電流の継続過程が使用される。
れない不活性な状態では、多数の磁束量子を統合した磁
束（Ｆ）が各アパーチャ３６を通過する。図５ｂは、一
例として最も近くにある２個のアパーチャのみが磁束を
含むケースである。各アパーチャ３６は同量の磁束を反
対向きに通している。図に示すように北（Ｎ）極と南
（Ｓ）極及びおよそＴｘＴｘＬの寸法を有する永久磁石
３２は磁束が通過するアパーチャ対に引き寄せられる。
最初に通過磁束が大きい場合には、磁石３２はアレイ３
０の表面に保持される。２個のアパーチャ３６を通過す
る磁束量がゼロに近づくよう磁束が変化すると、磁石３
２に対する引力は減少して磁石はアレイ３０の表面上の
ある高さまで浮上する。しかしながら、磁石３２はこの
両アパーチャの近所に留まろうとする傾向を有する。磁
束が隣接するアパーチャ対３６を通過するようジョセフ
ソン接合３８に電流Iを流して活性にすると、磁石３２
は新アパーチャ対に引き寄せられ、それによりアレイ３
０のｘ−ｙ座標系に対して横方向の位置を変える。新ア
パーチャ対３６の磁束を更に増加させると、磁石３２は
新しいｘ−ｙ位置に引き寄せられてそして保持すなわち
把持される。後述のように、磁石３２の回転にも同様な
調節電流の継続過程が使用される。
【００３５】ジョセフソン接合デバイス３８の活性化
は、図５ａ及び５ｂに示すように、個々の電極をタイル
３４の一つに結合した複数の電極４０を使用して調節さ
れる。各電極は調節器４２に接続される。調節器４２
は、２個の隣接するタイル３４間に挿入されたジョセフ
ソン接合デバイス３８に電流を流すため１以上の隣接電
極４０の対に電流を流す。ジョセフソン接合に電流が流
れるとこの電流の周りにアンペールの法則による磁界が
発生しこの磁界は電流を流しているジョセフソン接合の
両端のアパーチャを通る磁束を生じさせる。電流の向き
が反転すると磁束の向きも反転する。電流を流すジョセ
フソン接合を選び、電流の向きを選ぶことにより任意の
アパーチャに所望の向きの磁束を生じさせることが出来
る。前述のように、適当なジョセフソン接合を通過する
電流が増大すると、浮上している磁石３２はアレイ３０
の表面に近づくのである。Ｉの大きさは数ミリアンペア
から数百ミリアンペアの範囲内で変更可能であり、この
大きさは隣接タイル間のトンネル接合域の関数である。
は、図５ａ及び５ｂに示すように、個々の電極をタイル
３４の一つに結合した複数の電極４０を使用して調節さ
れる。各電極は調節器４２に接続される。調節器４２
は、２個の隣接するタイル３４間に挿入されたジョセフ
ソン接合デバイス３８に電流を流すため１以上の隣接電
極４０の対に電流を流す。ジョセフソン接合に電流が流
れるとこの電流の周りにアンペールの法則による磁界が
発生しこの磁界は電流を流しているジョセフソン接合の
両端のアパーチャを通る磁束を生じさせる。電流の向き
が反転すると磁束の向きも反転する。電流を流すジョセ
フソン接合を選び、電流の向きを選ぶことにより任意の
アパーチャに所望の向きの磁束を生じさせることが出来
る。前述のように、適当なジョセフソン接合を通過する
電流が増大すると、浮上している磁石３２はアレイ３０
の表面に近づくのである。Ｉの大きさは数ミリアンペア
から数百ミリアンペアの範囲内で変更可能であり、この
大きさは隣接タイル間のトンネル接合域の関数である。
【００３６】タイル３４の対に電流を選択的に流すと、
磁石３２は調節された仕方でアレイ３０の表面を並進し
たり或いはその周りで回転する。
磁石３２は調節された仕方でアレイ３０の表面を並進し
たり或いはその周りで回転する。
【００３７】以上の実施態様の超伝導性材料は低温超伝
導体であっても、高温超伝導体であってもよい。例え
ば、ニオブは低温超伝導体として好適な一材料であり、
ＹＢａＣｕＯ又はＴｌＣａＢａＣｕＯは高温超伝導体と
して好適な二種の材料である。ＹＢａＣａＯは液体窒素
（ＬＮ）温度すなわち７７°Ｋでアレイ３０の操作に使
用できるので有利である。磁石３２はＳｍＣｏ等の希土
類材料で構成されるものが好ましい。代表的な寸法Ｌは
約２マイクロメートル乃至約１００マイクロメートル又
はそれ以上の範囲内であり、２０マイクロメートルが代
表値である。厚みＴは代表的には約１００ナノメートル
乃至約１マイクロメートルの範囲内にある。各アパーチ
ャ３６の代表的半径（Ｒ）は、Ｌが約２０マイクロメー
トルの際に約２マイクロメートルである。タイル３４の
垂直面３４は、約２０乃至約３０オングストロームの距
離で互いに隔っている。隣接タイル３４の垂直面３４ａ
の間にジョセフソントンネルバリヤー３４ｂを挿入す
る。ジョセフソントンネルバリヤー３４ｂの材料は、選
択された超伝導体材料に適合するよう選択される。例え
ば、低温超伝導体材料ニオブの場合のバリヤー材料３４
ｂは酸化ニオブ又は酸化アルミニウムである。高温超伝
導材料の場合の絶縁材料は、フッ化バリウム、酸化マグ
ネシウム、チタン酸ストロンチウム又は非超伝導性酸化
物材料のＰｒＢａＣｕＯである。ケイ素−ゲルマニウ
ム、ゲルマニウム−テルル又は硫化カドニウム等の半導
体バリヤー材料３４ｂの提供も本発明に属する。半導体
バリヤー材料の使用は、その内部に存在するトンネルバ
リヤー電位が低いので垂直面３４ａ間の距離をより広く
できる点で有利である。垂直面３４ａ間の絶縁膜バリヤ
ー内面を真空にすることも本発明の範囲内である。
導体であっても、高温超伝導体であってもよい。例え
ば、ニオブは低温超伝導体として好適な一材料であり、
ＹＢａＣｕＯ又はＴｌＣａＢａＣｕＯは高温超伝導体と
して好適な二種の材料である。ＹＢａＣａＯは液体窒素
（ＬＮ）温度すなわち７７°Ｋでアレイ３０の操作に使
用できるので有利である。磁石３２はＳｍＣｏ等の希土
類材料で構成されるものが好ましい。代表的な寸法Ｌは
約２マイクロメートル乃至約１００マイクロメートル又
はそれ以上の範囲内であり、２０マイクロメートルが代
表値である。厚みＴは代表的には約１００ナノメートル
乃至約１マイクロメートルの範囲内にある。各アパーチ
ャ３６の代表的半径（Ｒ）は、Ｌが約２０マイクロメー
トルの際に約２マイクロメートルである。タイル３４の
垂直面３４は、約２０乃至約３０オングストロームの距
離で互いに隔っている。隣接タイル３４の垂直面３４ａ
の間にジョセフソントンネルバリヤー３４ｂを挿入す
る。ジョセフソントンネルバリヤー３４ｂの材料は、選
択された超伝導体材料に適合するよう選択される。例え
ば、低温超伝導体材料ニオブの場合のバリヤー材料３４
ｂは酸化ニオブ又は酸化アルミニウムである。高温超伝
導材料の場合の絶縁材料は、フッ化バリウム、酸化マグ
ネシウム、チタン酸ストロンチウム又は非超伝導性酸化
物材料のＰｒＢａＣｕＯである。ケイ素−ゲルマニウ
ム、ゲルマニウム−テルル又は硫化カドニウム等の半導
体バリヤー材料３４ｂの提供も本発明に属する。半導体
バリヤー材料の使用は、その内部に存在するトンネルバ
リヤー電位が低いので垂直面３４ａ間の距離をより広く
できる点で有利である。垂直面３４ａ間の絶縁膜バリヤ
ー内面を真空にすることも本発明の範囲内である。
【００３８】アレイ３０は従来の半導体ホトリソグラフ
技術により製作することができる。例えば高温超伝導体
から構成される超伝導性アレイでは、ＭｇＯ等の基材に
複数のバイア穴をあけて処理を始める。各バイア穴は電
極４０を必要とする位置に形成する。このバイア穴を金
属化して基材を平らにする。その基材の表面に高温超伝
導体の層を所望の厚みＴで被覆する。その超伝導層の上
にホトレジスト層を塗付した後、タイル３４間に間隔３
４ａを、タイルの隅部にアパーチャ３６をホトリソグラ
フにより定める。次に、この構造物に露出されたホトレ
ジスト及び超伝導体材料の部分を除去する処理を施して
所望のモザイク模様を形成する。次に、選択された絶縁
膜材料３４ｂを蒸着又はその他の方法で沈着又は成長さ
せて、間隔３４ａ及び所望ならばアパーチャ３６に満た
す。引き続き、このホトレジスト層を除去する。
技術により製作することができる。例えば高温超伝導体
から構成される超伝導性アレイでは、ＭｇＯ等の基材に
複数のバイア穴をあけて処理を始める。各バイア穴は電
極４０を必要とする位置に形成する。このバイア穴を金
属化して基材を平らにする。その基材の表面に高温超伝
導体の層を所望の厚みＴで被覆する。その超伝導層の上
にホトレジスト層を塗付した後、タイル３４間に間隔３
４ａを、タイルの隅部にアパーチャ３６をホトリソグラ
フにより定める。次に、この構造物に露出されたホトレ
ジスト及び超伝導体材料の部分を除去する処理を施して
所望のモザイク模様を形成する。次に、選択された絶縁
膜材料３４ｂを蒸着又はその他の方法で沈着又は成長さ
せて、間隔３４ａ及び所望ならばアパーチャ３６に満た
す。引き続き、このホトレジスト層を除去する。
【００３９】アレイ３０の一用途は集積回路の製造であ
る。一例は論理チップのカスタム化(customization) で
ある。新規チップの設計は時間のかかる高費用のプロセ
スなので、「一般的(generic)」 設計を用いて、それを
後の製造段階で注文に応じて所望配置にする方法が頻々
望まれている。このような一般的チップは開放回路とし
て提供され、所望の回路接続にするにはそれを閉じる必
要がある。この点に関しては、磁石３２が一定量の電気
伝導性材料たとえば半田球４４を支持・運搬する。活性
な回路表面域４６が浮上する磁石３２の到達可能範囲内
の高さでアレイ３０上で支持されるように集積回路チッ
プを配置する。調節器４２を用いて、磁石３２及び半田
球４４を活性回路表面４６上の所望の位置まで輸送する
ようジョセフソン接合３８を逐次活性化させる。位置が
定まると、半田球４４をレーザ（図に示していない）又
はその他の適当な手段を用いて融解し、活性回路表面４
６上の２点間を電気的に接続する。単一アレイ３０上で
かなりの数の磁石を同時に移動させるよう調節できるこ
とに留意されたい。
る。一例は論理チップのカスタム化(customization) で
ある。新規チップの設計は時間のかかる高費用のプロセ
スなので、「一般的(generic)」 設計を用いて、それを
後の製造段階で注文に応じて所望配置にする方法が頻々
望まれている。このような一般的チップは開放回路とし
て提供され、所望の回路接続にするにはそれを閉じる必
要がある。この点に関しては、磁石３２が一定量の電気
伝導性材料たとえば半田球４４を支持・運搬する。活性
な回路表面域４６が浮上する磁石３２の到達可能範囲内
の高さでアレイ３０上で支持されるように集積回路チッ
プを配置する。調節器４２を用いて、磁石３２及び半田
球４４を活性回路表面４６上の所望の位置まで輸送する
ようジョセフソン接合３８を逐次活性化させる。位置が
定まると、半田球４４をレーザ（図に示していない）又
はその他の適当な手段を用いて融解し、活性回路表面４
６上の２点間を電気的に接続する。単一アレイ３０上で
かなりの数の磁石を同時に移動させるよう調節できるこ
とに留意されたい。
【００４０】本発明の別の類似用途は、ホトレジスト材
料の露出調節に使用される型のマスクを修復する材料を
運搬することである。
料の露出調節に使用される型のマスクを修復する材料を
運搬することである。
【００４１】図６ａ−６ｄは、超伝導性アレイ３０を表
示デバイスの要素として使用する本発明の更なる実施態
様を示すものである。この表示デバイスはアレイ３０と
電極４０とを組み込んだものであって、前述のように製
作される。電極４０は、磁化された懸垂体がアレイ３０
の表面上に浮上したまま軸の周りで回転するよう一連の
電流を加えて調節される。
示デバイスの要素として使用する本発明の更なる実施態
様を示すものである。この表示デバイスはアレイ３０と
電極４０とを組み込んだものであって、前述のように製
作される。電極４０は、磁化された懸垂体がアレイ３０
の表面上に浮上したまま軸の周りで回転するよう一連の
電流を加えて調節される。
【００４２】この磁化された物体はほぼ正方形の平らな
磁石４８であって、その一側方向に平行に磁極分化され
ている。この磁石４８の長さ及び幅は、下部にあるタイ
ル３４の寸法にほぼ等しい。図６ａでは、最初、タイル
３４の隅部にある２個の隣接アパーチャ３６を径て上昇
し且つ他の２個の隣接アパーチャ３６を径て下降する磁
束線（Ｆ）により磁石４８を一特定タイル３４上の面内
に保持する。図６ｂでは、２個のアパーチャを経由する
磁束の極性を関連するジョセフソン接合３８に電流を流
して逆転させる。その結果、磁石４８のその側は反撥さ
れてアレイ３０の面から遠ざかるよう上方に移動する。
しかしながら、磁石４８の反対側は下降磁束線により引
き付けられたままである。この結果、磁石４８は、所定
の位置にに保持されている磁石の側に平行な軸の周りを
回転する。すなわち、磁石４８は蝶番扉と同様に動作す
る。図６ｃでは、磁石４８がアレイ３０に垂直な位置に
近づいた時、隣のタイル３４の反対側上の２個のアパー
チャを経由して磁束を発生させるよう別の電流を供給す
る様子を示している。この磁束は磁石４８の回転する端
部を引き寄せて、磁石４８を垂直位置を経て振らせ、隣
のタイル上に導くのである（図６ｄ）。図から分かるよ
うに、磁石４８は回転して新しい位置及び新しい配向を
占めるのである。別法は、磁石が垂直位置にある間に磁
束をタイルの「蝶番」側からタイルの反対側に逆転させ
る方法である。この方法は磁石を同じタイル上に回転に
より戻すことになる。
磁石４８であって、その一側方向に平行に磁極分化され
ている。この磁石４８の長さ及び幅は、下部にあるタイ
ル３４の寸法にほぼ等しい。図６ａでは、最初、タイル
３４の隅部にある２個の隣接アパーチャ３６を径て上昇
し且つ他の２個の隣接アパーチャ３６を径て下降する磁
束線（Ｆ）により磁石４８を一特定タイル３４上の面内
に保持する。図６ｂでは、２個のアパーチャを経由する
磁束の極性を関連するジョセフソン接合３８に電流を流
して逆転させる。その結果、磁石４８のその側は反撥さ
れてアレイ３０の面から遠ざかるよう上方に移動する。
しかしながら、磁石４８の反対側は下降磁束線により引
き付けられたままである。この結果、磁石４８は、所定
の位置にに保持されている磁石の側に平行な軸の周りを
回転する。すなわち、磁石４８は蝶番扉と同様に動作す
る。図６ｃでは、磁石４８がアレイ３０に垂直な位置に
近づいた時、隣のタイル３４の反対側上の２個のアパー
チャを経由して磁束を発生させるよう別の電流を供給す
る様子を示している。この磁束は磁石４８の回転する端
部を引き寄せて、磁石４８を垂直位置を経て振らせ、隣
のタイル上に導くのである（図６ｄ）。図から分かるよ
うに、磁石４８は回転して新しい位置及び新しい配向を
占めるのである。別法は、磁石が垂直位置にある間に磁
束をタイルの「蝶番」側からタイルの反対側に逆転させ
る方法である。この方法は磁石を同じタイル上に回転に
より戻すことになる。
【００４３】本発明のこの実施態様では、磁石４８の一
面を暗表面４８ａとし、別面を明表面４８ｂにする。こ
うすると、多数の磁石４８の回転を調節して所望の明暗
模様を形成することができる。
面を暗表面４８ａとし、別面を明表面４８ｂにする。こ
うすると、多数の磁石４８の回転を調節して所望の明暗
模様を形成することができる。
【００４４】相異なる色の側面を有する立方体磁石の提
供も本発明の範囲に属する。この立方体磁石は前述のよ
うに回転して、各立方体磁石の眼に見える表面を六色の
うちの所望の色にする。
供も本発明の範囲に属する。この立方体磁石は前述のよ
うに回転して、各立方体磁石の眼に見える表面を六色の
うちの所望の色にする。
【００４５】この表示デバイスは、磁石４８で完全に被
われたタイル３４のアレイ３０又は磁石で部分的にしか
被われていないタイル３４のアレイ３０を用いて操作す
ることができる。
われたタイル３４のアレイ３０又は磁石で部分的にしか
被われていないタイル３４のアレイ３０を用いて操作す
ることができる。
【００４６】図７は、各磁石５２をキヤビティーすなわ
ちチャンバー５４内に閉じ込める手段を包含する表示デ
バイス５０の更なる実施態様を示すものである。チャン
バー５４の壁は閉じ込められた磁石５２の横方向運動を
抑制し、従って磁石の損失を防止しながら電流の精密な
調節に対する必要度を低下させる。磁石５２が超伝導面
３０の全体を被っていない場合には、コントラストの強
い像にするために各チャンバー５４の最上部にフライア
イ (fly-eye)型の透明レンズ５６を設ける。各レンズ５
８の下には室５４を形成する材料層があり、各室には一
個の磁石５２が含まれる。各磁石５２及びそれに係わる
チャンバー５４は上から見て長方形であって、磁石の回
転軸に垂直な方向が長いものであることが好ましい。こ
の実施態様で、磁石５２は垂直軸（ＶＡ）による完全回
転は束縛されており、調節器４２はこの自由度を調節す
る必要はない。この実施態様では、各磁石５２の上面を
暗色にして下方のアイレイ３０面を明色にするか、或い
はその逆にする。磁石５２が部分回転すると下方のアレ
イ３０の明色面が露出されてコントラストが生じる。
ちチャンバー５４内に閉じ込める手段を包含する表示デ
バイス５０の更なる実施態様を示すものである。チャン
バー５４の壁は閉じ込められた磁石５２の横方向運動を
抑制し、従って磁石の損失を防止しながら電流の精密な
調節に対する必要度を低下させる。磁石５２が超伝導面
３０の全体を被っていない場合には、コントラストの強
い像にするために各チャンバー５４の最上部にフライア
イ (fly-eye)型の透明レンズ５６を設ける。各レンズ５
８の下には室５４を形成する材料層があり、各室には一
個の磁石５２が含まれる。各磁石５２及びそれに係わる
チャンバー５４は上から見て長方形であって、磁石の回
転軸に垂直な方向が長いものであることが好ましい。こ
の実施態様で、磁石５２は垂直軸（ＶＡ）による完全回
転は束縛されており、調節器４２はこの自由度を調節す
る必要はない。この実施態様では、各磁石５２の上面を
暗色にして下方のアイレイ３０面を明色にするか、或い
はその逆にする。磁石５２が部分回転すると下方のアレ
イ３０の明色面が露出されてコントラストが生じる。
【００４７】勿論、この表示デバイスは極く薄くするこ
とができる。また、アレイ３０に磁性膜の小域を加え
て、入力不在下に像を保持することもできる。勿論、ア
レイ内に統合的に形成されるジョセフソン接合デバイス
３８を有益に操作できるよう関連する臨界温度より低い
温度で超伝導性アレイ３０を操作することは、上記の本
発明の各実施態様の全てに要求されることである。
とができる。また、アレイ３０に磁性膜の小域を加え
て、入力不在下に像を保持することもできる。勿論、ア
レイ内に統合的に形成されるジョセフソン接合デバイス
３８を有益に操作できるよう関連する臨界温度より低い
温度で超伝導性アレイ３０を操作することは、上記の本
発明の各実施態様の全てに要求されることである。
【００４８】調節器４２がジョセフソン接合デバイスに
所要電流を調節的に流すために適当な装置内で具体化さ
れることも勿論である。調節器４２は、複数の電流スイ
ッチに結合されたデータ処理機又は電流を調節する出力
を有する表示調節計デバイスを包含することができる。
所要電流を調節的に流すために適当な装置内で具体化さ
れることも勿論である。調節器４２は、複数の電流スイ
ッチに結合されたデータ処理機又は電流を調節する出力
を有する表示調節計デバイスを包含することができる。
【００４９】
【発明の効果】本発明によれば、超伝導体に対する磁性
体の浮上を能動的に調節することができる。また、本発
明によれば、超伝導面に対する磁性体の浮上及び配置の
調節を可能にするジョセフソン接合デバイスを含む超伝
導構造物を提供できる。更に、超伝導体上の磁性体の浮
上高さ及び位置を精密に調節できる電気的にアクセス可
能な複数のデバイスを含む超伝導面を提供することがで
きる。
体の浮上を能動的に調節することができる。また、本発
明によれば、超伝導面に対する磁性体の浮上及び配置の
調節を可能にするジョセフソン接合デバイスを含む超伝
導構造物を提供できる。更に、超伝導体上の磁性体の浮
上高さ及び位置を精密に調節できる電気的にアクセス可
能な複数のデバイスを含む超伝導面を提供することがで
きる。
【図１】先行技術に従って超伝導面上に浮上する磁石を
示す正面図である。
示す正面図である。
【図２】ジョセフソン接合デバイス上に調節されて浮上
する磁石を示す正面図である。
する磁石を示す正面図である。
【図３】図２のジョセフソン接合デバイスの電流−電圧
特性を示すグラフである。
特性を示すグラフである。
【図４】閉ループ垂直配置系内で調節されて浮上する磁
石を示す側面図である。
石を示す側面図である。
【図５】図５ａは、磁石の浮上高さ及び位置の精密な調
節を可能にするジョセフソン接合デバイスの電気的にア
ドレス可能な超伝導性の平らなアレイを示す正面図であ
る。図５ｂは、図５ａのｂ−ｂ線に沿って切断した断面
図である。
節を可能にするジョセフソン接合デバイスの電気的にア
ドレス可能な超伝導性の平らなアレイを示す正面図であ
る。図５ｂは、図５ａのｂ−ｂ線に沿って切断した断面
図である。
【図６】図６ａ−ｄは、端部の周囲を浮上磁石が回転す
る様子を示す図である。
る様子を示す図である。
【図７】図５ａの超伝導性アレイを組み込んだ表示デバ
イスの断面図である。
イスの断面図である。
１ 磁石 ２ 超伝導面 １０ 超伝導体 １０ａ 超伝導体の表面 １２ 磁石 １４ ジョセフソン接合デバイス １８ 外部電源 １８ａ 加減抵抗器 Ｉ 超伝導面内に流れる電流の大きさ ＩEXT 外部電流に基づく電流 ｉ 電流 ｖ 電圧 ＩJ ジョセフソン電流 ＩJ(MAX) 最大ジョセフソン電流 Ａ ゼロ電圧超伝導電流域 Ｂ 常伝導電流域 ２０ スイッチ ３０ 超伝導体アレイ ３２ 永久磁石 ３４ タイル ３４ａ タイルの垂直面 ３４ｂ ジョセフソントンネルバリヤー又は絶縁膜材料 ３６ アパーチャ Ｒ アパーチャの半径 ３８ ジョセフソン接合デバイス ４０ 電極 ４２ 調節器 ４４ 半田 ４６ 回路表面 Ｆ 磁束 ４８ 正方形磁石 ４８ａ 磁石の一面 ４８ｂ 磁石の他面 ５０ 表示デバイス ５２ 磁石 ５４ キヤビティーすなわちチャンバー ５６ レンズ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ゴードン・ジューエット・ラッシャー アメリカ合衆国10510、ニューヨーク州 ブライアークリフ・マナー、フラー・ ロード 50番地 (56)参考文献 特開 平２−184904（ＪＰ，Ａ)
Claims (4)
- 【請求項１】 表面上の磁性体の位置を調節するための
装置であって、 該表面が各々超伝導性材料から構成される複数の多角形
域に細分され、 その各域は各域とその直ぐ隣りの各域との間にジョセフ
ソントンネル接合デバイスを形成するためのトンネル距
離にほぼ等しい幅の間隔で分離され、 また各ジョセフソントンネル接合デバイスはトンネル接
合の両端にアパーチャを形成しており、 上記各域はジョセフソントンネル接合デバイスに電流を
流すための可変電流源に上記各域を結合する手段を包含
し、 上記ジョセフソントンネル接合デバイスを流れる電流の
大きさ及び向きに応じた磁界を上記アパーチャに発生さ
せることを特徴とする表面上の磁性体の位置を調節する
ための装置。 - 【請求項２】表面が各々超伝導性材料から構成される複
数の多角形域に細分され、 その各域は各域とその直ぐ隣りの各域との間にジョセフ
ソントンネル接合デバイスを形成するためのトンネル距
離にほぼ等しい幅の間隔で分離され、 また各ジョセフソントンネル接合デバイスはトンネル接
合の両端にアパーチャを形成しており、 上記各域はジョセフソントンネル接合デバイスに電流を
流すための可変電流源に上記各域を結合する手段を包含
し、上記ジョセフソントンネル接合デバイスを流れる電
流の大きさ及び向きに応じた磁界を上記アパーチャに発
生させる装置を用い、 隣り合ったアパーチャに互いに反対方向の磁束を生じて
上記磁性体を保持する大きさ及び向きの電流を上記可変
電流源により上記ジョセフソントンネル接合デバイスに
流し、 上記アパーチャを通る磁束の大きさを減じて上記磁性体
の保持を解放するように上記可変電流源から上記ジョセ
フソントンネル接合デバイスに流す電流を変化させるこ
とを特徴とする、 磁性体の浮上を制御する方法。 - 【請求項３】上記磁性体の保持を解放した後、別のアパ
ーチャにより該磁性体を保持させるよう上記可変電流源
から別のジョセフソントンネル接合デバイスに電流を流
すことを特徴とする請求項２の方法。 - 【請求項４】表面が各々超伝導性材料から構成される複
数の多角形域に細分され、 その各域は各域とその直ぐ隣りの各域との間にジョセフ
ソントンネル接合デバイスを形成するためのトンネル距
離にほぼ等しい幅の間隔で分離され、 また各ジョセフソントンネル接合デバイスはトンネル接
合の両端にアパーチャを形成しており、 上記各域はジョセフソントンネル接合デバイスに電流を
流すための可変電流源に上記各域を結合する手段を包含
し、上記ジョセフソントンネル接合デバイスを流れる電
流の大きさ及び向きに応じた磁界を上記アパーチャに発
生させる装置を用い、 隣り合ったアパーチャに互いに反対方向の磁束を生じて
上記磁性体を保持する大きさ及び向きの電流を上記可変
電流源により上記ジョセフソントンネル接合デバイスに
流し、 上記アパーチャの一方を通る磁束の向きを反転して上記
磁性体を回転させるように上記可変電流源から上記ジョ
セフソントンネル接合デバイスに流す電流を変化させる
ことを特徴とする、 磁性体の浮上を制御する方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/703,985 US5298875A (en) | 1991-05-22 | 1991-05-22 | Controllable levitation device |
| US703985 | 1996-08-28 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05136466A JPH05136466A (ja) | 1993-06-01 |
| JP2509418B2 true JP2509418B2 (ja) | 1996-06-19 |
Family
ID=24827600
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4103209A Expired - Fee Related JP2509418B2 (ja) | 1991-05-22 | 1992-04-22 | 表面上の磁性体の位置を調節するための装置及び方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5298875A (ja) |
| JP (1) | JP2509418B2 (ja) |
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| CN2220374Y (zh) * | 1995-05-15 | 1996-02-21 | 唐星海 | 悬浮像框 |
| US6621395B1 (en) * | 1997-02-18 | 2003-09-16 | Massachusetts Institute Of Technology | Methods of charging superconducting materials |
| US6416215B1 (en) * | 1999-12-14 | 2002-07-09 | University Of Kentucky Research Foundation | Pumping or mixing system using a levitating magnetic element |
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| US6837613B2 (en) * | 2001-04-10 | 2005-01-04 | Levtech, Inc. | Sterile fluid pumping or mixing system and related method |
| US7086778B2 (en) * | 2000-10-09 | 2006-08-08 | Levtech, Inc. | System using a levitating, rotating pumping or mixing element and related methods |
| DE60237405D1 (de) * | 2001-10-03 | 2010-09-30 | Levtech Inc | Mischbehälter mit einer aufnahmevorrichtung für ein fluidbewegungselement |
| US7671712B2 (en) * | 2005-03-25 | 2010-03-02 | Ellihay Corp | Levitation of objects using magnetic force |
| US7615385B2 (en) | 2006-09-20 | 2009-11-10 | Hypres, Inc | Double-masking technique for increasing fabrication yield in superconducting electronics |
| US20080182479A1 (en) * | 2007-01-26 | 2008-07-31 | Ellihay Corp. | Items With Stretchable Members And/Or Magnetic Action |
| US9647523B2 (en) | 2010-12-03 | 2017-05-09 | Sri International | Levitated-micro manipulator system |
| US8593016B2 (en) * | 2010-12-03 | 2013-11-26 | Sri International | Levitated micro-manipulator system |
| US9741918B2 (en) | 2013-10-07 | 2017-08-22 | Hypres, Inc. | Method for increasing the integration level of superconducting electronics circuits, and a resulting circuit |
| WO2016023565A1 (de) * | 2014-08-11 | 2016-02-18 | Festo Ag & Co. Kg | Positioniersystem |
| DE112015005928A5 (de) * | 2015-03-04 | 2017-10-19 | Festo Ag & Co. Kg | Spanneinrichtung und Verwendung einer Spanneinrichtung |
| WO2016172217A1 (en) | 2015-04-20 | 2016-10-27 | Sri International | Microrobot and microrobotic train self-assembly with end-effectors |
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| US3951074A (en) * | 1973-01-11 | 1976-04-20 | The United States Of America As Represented By The United States Energy Research And Development Administration | Secondary lift for magnetically levitated vehicles |
| US4797386A (en) * | 1987-04-22 | 1989-01-10 | American Telephone And Telegraph Company, At&T Bell Labs | Superconductor-magnet induced separation |
| EP0301902B1 (en) * | 1987-07-29 | 1993-09-29 | Sharp Kabushiki Kaisha | Method and device for sensing a magnetic field with use of a magneto-resistive property of a superconductive material |
| JPH0654900B2 (ja) * | 1987-09-29 | 1994-07-20 | 富士通株式会社 | ディジタルサービスチャンネルの保護方法 |
| US4843504A (en) * | 1988-02-12 | 1989-06-27 | University Of Colorado Foundation, Inc. | Superconductor devices useful for disk drives and the like |
| JPH01264277A (ja) * | 1988-04-15 | 1989-10-20 | Hitachi Ltd | 電力開閉器 |
| US4879537A (en) * | 1988-07-25 | 1989-11-07 | Rockwell International Corporation | Magnetic suspension and magnetic field concentration using superconductors |
| US4892863A (en) * | 1988-09-30 | 1990-01-09 | Eastman Kodak Company | Electric machinery employing a superconductor element |
| JPH02184904A (ja) * | 1989-01-12 | 1990-07-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 位置決め装置および位置決め方法 |
| US5087610A (en) * | 1989-02-22 | 1992-02-11 | International Superconductor Corp. | Switchable superconducting elements and pixels arrays |
| JP2569408B2 (ja) * | 1989-09-26 | 1997-01-08 | 郵政省通信総合研究所長 | 多数の微小弱結合からなるジョセフソン素子 |
| US5015622A (en) * | 1989-10-17 | 1991-05-14 | Alfred University | Multidirectional/rotational superconductor motor |
| US5063418A (en) * | 1989-10-31 | 1991-11-05 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Optical non-linear artificial dielectrics |
-
1991
- 1991-05-22 US US07/703,985 patent/US5298875A/en not_active Expired - Lifetime
-
1992
- 1992-04-22 JP JP4103209A patent/JP2509418B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5298875A (en) | 1994-03-29 |
| JPH05136466A (ja) | 1993-06-01 |
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |