JP2528075B2 - SQUID magnetic sensor - Google Patents

SQUID magnetic sensor

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JP2528075B2
JP2528075B2 JP5347146A JP34714693A JP2528075B2 JP 2528075 B2 JP2528075 B2 JP 2528075B2 JP 5347146 A JP5347146 A JP 5347146A JP 34714693 A JP34714693 A JP 34714693A JP 2528075 B2 JP2528075 B2 JP 2528075B2
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hole
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magnetic flux
slit
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三郎 田中
秀夫 糸▲ざき▼
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株式会社超伝導センサ研究所
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、微弱な磁気を精度よ
く測定するためのSQUID(超伝導量子干渉素子)磁
気センサに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a SQUID (superconducting quantum interference device) magnetic sensor for accurately measuring weak magnetism.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、微弱な磁気を検出するために研究
されているSQUIDは、ジョセフソン接合を利用した
高感度磁気センサであり、量子干渉効果を利用して磁束
量子φ0 (1.5×10-15 Wb)の10万分の1の磁
束を電圧に変換して計測するものである。したがって、
SQUIDは、微弱な磁気の測定に有用であり、生体磁
気計測、物理定数計測、非破壊検査などに応用されてい
る。
2. Description of the Related Art In recent years, SQUID, which has been researched for detecting weak magnetism, is a high-sensitivity magnetic sensor using a Josephson junction and utilizes the quantum interference effect to generate a magnetic flux quantum φ 0 (1.5 × The magnetic flux of 1 / 100,000 of 10-15 Wb) is converted into voltage and measured. Therefore,
The SQUID is useful for measuring weak magnetism, and is applied to biomagnetic measurement, physical constant measurement, nondestructive inspection, and the like.

【0003】そして、なかでも生体磁場計測への応用は
超伝導の応用研究の中でも大きな駆動力となっており、
例えば心臓のQRS波や特別な磁気遮蔽を施せば、脳波
もSQUIDによって容易に検出することができること
が知られている。このSQUIDには、ジョセフソン接
合が1個のrfSQUIDと、ジョセフソン接合が2個
のdcSQUIDとがある。
Among them, the application to biomagnetic field measurement is a big driving force in the applied research of superconductivity.
For example, it is known that if the QRS wave of the heart or a special magnetic shield is applied, the electroencephalogram can be easily detected by the SQUID. This SQUID includes an rfSQUID having one Josephson junction and a dcSQUID having two Josephson junctions.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
SQUIDは、ジョセフソン接合部が濃縮された磁束に
晒されるため、磁場−電圧特性におけるフランホッファ
ー回折的な挙動が大きく表れ、精度にばらつきが発生す
るという不都合があった。上記したフランホッファー回
折とは、磁界がジョセフソン接合に加わることにより、
ジョセフソン接合を流れる電流に分布が発生し、分布し
た電流が相互に干渉し合ってお互いに強め合ったり、弱
め合ったりすることを言う。このフランホッファー回折
がSQUIDのジョセフソン接合に生ずると、本来の磁
束−電圧特性であるところの正弦波的な特性に、その周
期の数倍〜数百倍長い周期のうねりが畳重し、特性がゆ
がめられ、SQUID感度が低下する。
However, in the conventional SQUID, since the Josephson junction is exposed to the concentrated magnetic flux, the Franhoffer diffraction behavior in the magnetic field-voltage characteristic largely appears and the accuracy varies. There was an inconvenience to do. With the above-mentioned Fran Hoffer diffraction, when a magnetic field is applied to the Josephson junction,
A distribution occurs in the current flowing through the Josephson junction, and the distributed currents interfere with each other to strengthen or weaken each other. When this Franhoffer diffraction occurs in the Josephson junction of the SQUID, the sine wave characteristic, which is the original magnetic flux-voltage characteristic, is overlapped with the swell of a period several to several hundred times longer, and the characteristic Distortion, and SQUID sensitivity is reduced.

【0005】この発明は、上記したような不都合を解消
するためになされたもので、磁場−電圧特性におけるフ
ランホッファー回折的な挙動を小さくすることにより、
微小な磁場を均一な精度で計測できるSQUID磁気セ
ンサを提供するものである。
The present invention has been made in order to solve the above-mentioned inconvenience, and by reducing the Franhofer diffraction behavior in the magnetic field-voltage characteristic,
An SQUID magnetic sensor capable of measuring a minute magnetic field with uniform accuracy.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】まず、第1発明のSQU
ID磁気センサは、超伝導体薄膜で形成され、略中央に
ホールが開設されるとともに、このホールの周囲に、外
周に向かう1つの内側スリットおよびこの内側スリット
の両側にそれぞれ1つの外側スリットが内側スリットと
平行に開設されたワッシャー部と、高温超伝導体薄膜で
形成され、内側スリットと各外側スリットとの間に配設
された少なくとも1つのジョセフソン接合部とからなる
SQUID層を有するものである。
First, the SQU of the first invention is described.
The ID magnetic sensor is formed of a superconducting thin film, and a hole is formed substantially at the center, and one inner slit toward the outer periphery and one outer slit on both sides of the inner slit are formed around the hole. It has a SQUID layer composed of a washer portion opened in parallel with the slit, and at least one Josephson joint portion formed of a high temperature superconductor thin film and disposed between the inner slit and each outer slit. is there.

【0007】そして、第2の発明のSQUID磁気セン
サは、前述のSQUID層と、超伝導体で形成され、略
中央にホールが開設され、このホールの周囲に、外周に
向かうスリットが開設された磁束遮蔽層とを備え、SQ
UID層のホールと磁束遮蔽層のホールとを対向させ、
各スリットが重ならないようにするとともに、ジョセフ
ソン接合部を磁束遮蔽層で覆うようにSQUID層と磁
束遮蔽層とを積層させたものである。
The SQUID magnetic sensor of the second invention is formed of the above-mentioned SQUID layer and a superconductor, and a hole is formed at substantially the center, and a slit toward the outer periphery is formed around the hole. SQ with magnetic flux shielding layer
The hole of the UID layer and the hole of the magnetic flux shielding layer are opposed to each other,
The SQUID layer and the magnetic flux shielding layer are laminated so that the slits do not overlap and the Josephson junction is covered with the magnetic flux shielding layer.

【0008】[0008]

【作用】この発明のSQUID磁気センサは、磁束をS
QUID層のホール内に濃縮する。このとき、ジョセフ
ソン接合部は、SQUID層のホールから離れ、磁束遮
蔽層で覆われているので、濃縮された磁束に晒されなく
なる。
The SQUID magnetic sensor of the present invention reduces the magnetic flux to S
Concentrate in the hole of the QUID layer. At this time, since the Josephson junction is separated from the hole of the SQUID layer and covered with the magnetic flux shielding layer, it is not exposed to the concentrated magnetic flux.

【0009】[0009]

【実施例】以下、この発明の実施例を図に基づいて説明
する。 実施例1 図1はこの発明の第1実施例であるSQUID磁気セン
サを模式的に示した平面図である。図1において、1は
基板を示し、SrTiO3 (100)で構成され、高さ
2000オングストローグの段差が表面に形成されてい
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. Embodiment 1 FIG. 1 is a plan view schematically showing an SQUID magnetic sensor which is a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a substrate, which is made of SrTiO3 (100) and has a step difference of 2000 angstrom in height formed on the surface.

【0010】2は基板1に形成されたSQUID層を示
し、酸化物超伝導体薄膜で形成された2mm×2mmの
ワッシャー部3と、高温超伝導体薄膜で形成されたジョ
セフソン接合部7とで構成されている。このワッシャー
部3には、略中央に25μm×25μmのホール4が開
設され、このホール4の周囲に、外周に向かう内側スリ
ット5およびこの内側スリット5の両側に外側スリット
6が開設されている。
Reference numeral 2 denotes an SQUID layer formed on the substrate 1, which is a 2 mm × 2 mm washer portion 3 formed of an oxide superconductor thin film, and a Josephson junction portion 7 formed of a high temperature superconductor thin film. It is composed of. In the washer portion 3, a hole 4 of 25 μm × 25 μm is formed substantially in the center, and an inner slit 5 extending toward the outer periphery and outer slits 6 on both sides of the inner slit 5 are formed around the hole 4.

【0011】なお、内側スリット5は幅が3μmで、長
さが25μmとされ、外側スリット6は幅が8μmとさ
れている。そして、内側スリット5と外側スリット6と
の間にジョセフソン接合部7が配設され、このジョセフ
ソン接合部7の部分が基板1の段差部分となっている。
The inner slit 5 has a width of 3 μm and a length of 25 μm, and the outer slit 6 has a width of 8 μm. A Josephson joint 7 is disposed between the inner slit 5 and the outer slit 6, and the Josephson joint 7 is a stepped portion of the substrate 1.

【0012】次に、SQUID磁気センサの作製につい
て説明する。まず、2000オングストローグの段差を
形成した基板1上にレーザ蒸着法によってYBCO酸化
物超伝導体薄膜(膜厚2000オングストローグ)を形
成する。なお、成膜条件は、レーザ波長248nm、レ
ーザパワー300mJ/Pulse、基板温度670
℃、成膜速度500オングストローグ/分、酸素分圧4
00mTorr.である。
Next, the fabrication of the SQUID magnetic sensor will be described. First, a YBCO oxide superconductor thin film (film thickness 2000 angstrom) is formed on the substrate 1 having a step difference of 2000 angstrom by a laser deposition method. The film forming conditions are a laser wavelength of 248 nm, a laser power of 300 mJ / Pulse, and a substrate temperature of 670.
℃, film formation rate 500 angstrom / min, oxygen partial pressure 4
00 mTorr. Is.

【0013】次に、イオンミリングによってワッシャー
部3、ホール4、内側スリット5、外側スリット6を加
工・成型し、内側スリット5と外側スリット6との間に
ジョセフソン接合部7を形成する。そして、同様な方法
で比較例としてワッシャー部が2mm×2mm、ホール
が25μm×25μmで、内側スリットのないSQUI
Dを作製し、性能を比較した。
Next, the washer portion 3, the hole 4, the inner slit 5, and the outer slit 6 are processed and molded by ion milling to form the Josephson joint portion 7 between the inner slit 5 and the outer slit 6. Then, in a similar manner, as a comparative example, a SQUI having a washer portion of 2 mm × 2 mm, a hole of 25 μm × 25 μm, and no inner slit.
D was prepared and the performance was compared.

【0014】このようにして得られた第1実施例のSQ
UID磁気センサに図示を省略した計測系を接続して液
体窒素中で磁場分解能を計測したところ、10pTes
la/Hz1/2 at10Hzであった。そして、ジョセ
フソン接合部7が内側スリット5および外側スリット6
によって濃縮された磁束に晒されなくなるため、内側ス
リット5のない従来のSQUID磁気センサに比べて磁
場−電圧特性におけるフランホッファー回折的な挙動が
小さくなった。さらに、内側スリット5の面積が小さい
ため、インダクタンスの上昇を抑制でき、出力電圧およ
び磁場分解能はほとんど変化しなかった。
The SQ of the first embodiment thus obtained
When a measurement system (not shown) was connected to the UID magnetic sensor and the magnetic field resolution was measured in liquid nitrogen, it was 10 pTes.
It was la / Hz1 / 2 at 10 Hz. Then, the Josephson joint portion 7 has the inner slit 5 and the outer slit 6
Since it is no longer exposed to the magnetic flux concentrated by, the Franhoffer diffraction behavior in the magnetic field-voltage characteristic becomes smaller than in the conventional SQUID magnetic sensor without the inner slit 5. Furthermore, since the area of the inner slit 5 is small, the increase in inductance can be suppressed, and the output voltage and the magnetic field resolution hardly change.

【0015】実施例2 図2はこの発明の第2実施例であるSQUID磁気セン
サを分解して模式的に示した分解斜視図、図3は図2の
SQUID層と磁束遮蔽層とを積層させた状態を示した
説明図であり、図1と同一部分に同一符号を付して説明
を省略する。これらの図において、11は基板を示し、
SrTiO3 (100)で構成されている。
Embodiment 2 FIG. 2 is an exploded perspective view schematically showing an exploded SQUID magnetic sensor according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 3 shows the SQUID layer and the magnetic flux shielding layer of FIG. FIG. 2 is an explanatory view showing a state in which the same parts as those in FIG. In these figures, 11 indicates a substrate,
It is composed of SrTiO3 (100).

【0016】12は基板11に形成された11mm×1
1mmの磁気遮蔽層を示し、略中央にホール4と同じ大
きさである25μm×25μmのホール13が開設さ
れ、このホール13の周囲に、外周に向かうスリット1
4が5μmの幅で開設されている。なお、磁束遮蔽層1
2は、SQUID層2に準じて作製する。
Reference numeral 12 is 11 mm × 1 formed on the substrate 11.
A 1 mm magnetic shield layer is shown, and a hole 13 of 25 μm × 25 μm, which is the same size as the hole 4, is formed in the approximate center, and a slit 1 extending toward the outer periphery is formed around the hole 13.
4 is opened with a width of 5 μm. The magnetic flux shielding layer 1
2 is manufactured according to the SQUID layer 2.

【0017】次に、SQUID磁気センサの作製につい
て説明する。上記のように作製したSQUID層2のホ
ール4と、磁束遮蔽層12のホール13とを重ねるとと
もに、スリット14が内側スリット5および外側スリッ
ト6と重ならないように磁束遮蔽層12をSQUID層
2に積層させて一体化することにより、SQUID磁気
センサとすることができる。
Next, the production of the SQUID magnetic sensor will be described. The hole 4 of the SQUID layer 2 and the hole 13 of the magnetic flux shielding layer 12 produced as described above are overlapped with each other, and the magnetic flux shielding layer 12 is formed on the SQUID layer 2 so that the slit 14 does not overlap the inner slit 5 and the outer slit 6. By stacking and integrating, a SQUID magnetic sensor can be obtained.

【0018】このようにして得られた第2実施例のSQ
UID磁気センサに図示を省略した計測系を接続して液
体窒素中で磁場分解能を計測したところ、0.6pTe
sla/Hz1/2 at10Hzであり、磁場−電圧特性
におけるフランホッファー回折的な挙動は完全に消失し
た。
The SQ of the second embodiment thus obtained
When a measurement system (not shown) was connected to the UID magnetic sensor and the magnetic field resolution was measured in liquid nitrogen, it was 0.6 pTe.
sla / Hz1 / 2 at 10 Hz, and the Franhoffer diffraction-like behavior in the magnetic field-voltage characteristic completely disappeared.

【0019】この第2実施例のSQUID磁気センサの
フランホッファー回折的な挙動が第1実施例に比べて改
善された理由は、ジョセフソン接合部7が磁束遮蔽層1
2で覆われることによって直接磁場に晒されなくなるか
らである。
The reason why the Franchoffer diffraction behavior of the SQUID magnetic sensor of the second embodiment is improved as compared with the first embodiment is that the Josephson junction 7 has the magnetic flux shielding layer 1.
This is because when it is covered with 2, it is not directly exposed to the magnetic field.

【0020】実施例3 図4はこの発明の第3実施例であるSQUID磁気セン
サを構成するSQUID層と磁束遮蔽層とを積層させた
状態を示した説明図であり、図1〜図3と同一部分に同
一符号を付して説明を省略する。図4において、13A
は磁束遮蔽層12の略中央に40μm×40μmで開設
されたホールを示す。
Embodiment 3 FIG. 4 is an explanatory view showing a state in which an SQUID layer and a magnetic flux shielding layer constituting an SQUID magnetic sensor according to a third embodiment of the present invention are laminated, and FIGS. The same parts are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. In FIG. 4, 13A
Indicates a hole opened in the approximate center of the magnetic flux shielding layer 12 with a size of 40 μm × 40 μm.

【0021】次に、SQUID磁気センサの作製につい
て説明する。上記のように作製したSQUID層2のホ
ール4が磁束遮蔽層12のホール13A内に位置するよ
うに対向させ、ジョセフソン接合部7を磁束遮蔽層12
で覆うとともに、スリット14が内側スリット5および
外側スリット6と重ならないように磁束遮蔽層12をS
QUID層2に積層させて一体化することにより、SQ
UID磁気センサとすることができる。
Next, the production of the SQUID magnetic sensor will be described. The holes 4 of the SQUID layer 2 manufactured as described above are made to face each other so as to be located in the holes 13A of the magnetic flux shielding layer 12, and the Josephson junction 7 is arranged to face the magnetic flux shielding layer 12.
While covering the magnetic flux shielding layer 12 with S so that the slit 14 does not overlap the inner slit 5 and the outer slit 6.
By stacking and integrating on the QUID layer 2, SQ
It can be a UID magnetic sensor.

【0022】このようにして得られた第3実施例のSQ
UID磁気センサにおいても、第2実施例のSQUID
磁気センサと同様な効果が得られた。
The SQ of the third embodiment thus obtained
Also in the UID magnetic sensor, the SQUID of the second embodiment
The same effect as the magnetic sensor was obtained.

【0023】実施例4 図5はこの発明の第4実施例であるSQUID磁気セン
サを構成するSQUID層と磁束遮蔽層とを積層させた
状態を示した説明図であり、図1〜図4と同一部分に同
一符号を付して説明を省略する。図5において、13B
は磁束遮蔽層12の略中央に20μm×20μmで開設
されたホールを示す。
Embodiment 4 FIG. 5 is an explanatory view showing a state in which an SQUID layer and a magnetic flux shielding layer constituting an SQUID magnetic sensor according to a fourth embodiment of the present invention are laminated, and FIGS. The same parts are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. In FIG. 5, 13B
Indicates a hole opened in the approximate center of the magnetic flux shielding layer 12 with a size of 20 μm × 20 μm.

【0024】次に、SQUID磁気センサの作製につい
て説明する。上記のように作製した磁束遮蔽層12のホ
ール13BがSQUID層2のホール4内に位置するよ
うに対向させ、ジョセフソン接合部7を磁束遮蔽層12
で覆うとともに、スリット14が内側スリット5および
外側スリット6と重ならないように磁束遮蔽層12をS
QUID層2に積層させて一体化することにより、SQ
UID磁気センサとすることができる。
Next, the production of the SQUID magnetic sensor will be described. The holes 13B of the magnetic flux shielding layer 12 manufactured as described above are made to face each other so as to be located in the holes 4 of the SQUID layer 2, and the Josephson junction portion 7 is disposed.
While covering the magnetic flux shielding layer 12 with S so that the slit 14 does not overlap the inner slit 5 and the outer slit 6.
By stacking and integrating on the QUID layer 2, SQ
It can be a UID magnetic sensor.

【0025】このようにして得られた第4実施例のSQ
UID磁気センサにおいても、第2実施例のSQUID
磁気センサと同様な効果が得られた。
The SQ of the fourth embodiment thus obtained
Also in the UID magnetic sensor, the SQUID of the second embodiment
The same effect as the magnetic sensor was obtained.

【0026】上記した実施例では、SQUID層2の大
きさを2mm×2mmの正方形としたが、その形状は限
定されるものでないが、正方形、正方形に近い長方形、
あるいは円形とすることが望ましい。そして、SQUI
D層2の面積は、2mm2 よりも小さいと、磁束濃縮効
率が低くて充分な磁場分解能が得られず、1000mm
2 よりも大きいと、位置の分解能が低下するので、磁束
濃縮効率を効果的に得るSQUID層2の面積は、2m
m2 〜1000mm2 とすることが望ましいが、100
mm2 〜400mm2とすることがより一層望ましい。
しかし、SQUID層2の面積を2mm2 〜6mm2 に
すると、1回のプロセスで作製可能となり、大量生産に
適合させることができる。
In the above embodiment, the size of the SQUID layer 2 is a square of 2 mm × 2 mm, but the shape is not limited, but a square, a rectangle close to a square,
Alternatively, it is desirable to make it circular. And SQUI
If the area of the D layer 2 is smaller than 2 mm 2, the magnetic flux concentration efficiency is low and a sufficient magnetic field resolution cannot be obtained.
If it is larger than 2, the position resolution is reduced, so the area of the SQUID layer 2 that effectively obtains the magnetic flux concentration efficiency is 2 m.
m2 to 1000 mm2 is preferable, but 100
It is even more desirable to set it to mm 2 to 400 mm 2.
However, if the area of the SQUID layer 2 is set to 2 mm2 to 6 mm2, the SQUID layer 2 can be manufactured in a single process and can be adapted to mass production.

【0027】一方、ホール4の大きさを25μm×25
μmの正方形としたが、その形状は限定されるものでな
いが、SQUID層2と同様に、正方形、正方形に近い
長方形、あるいは円形とすることが望ましい。そして、
ホール4の面積は、4μm2 よりも小さいと、磁束の捕
捉量が少なくなって磁場分解能が低下し、2000μm
2 よりも大きいと、インダクタンスが大きくなるととと
もに、出力電圧が小さくなるので、磁場分解能がよく、
インダクタンスが小さく、大きな出力電圧が得られるホ
ール4の面積は、4μm2 〜2000μm2 とすること
が望ましいが、100μm2 〜400μm2 とすること
がより一層望ましい。
On the other hand, the size of the hole 4 is 25 μm × 25
Although a square having a size of μm is used, the shape is not limited, but it is desirable that the square, a rectangle close to a square, or a circle be used similarly to the SQUID layer 2. And
If the area of the hole 4 is smaller than 4 μm 2, the amount of trapped magnetic flux is small and the magnetic field resolution is reduced to 2000 μm.
When it is larger than 2, the inductance increases and the output voltage decreases, so the magnetic field resolution is good,
The area of the hole 4 having a small inductance and capable of obtaining a large output voltage is preferably 4 μm 2 to 2000 μm 2, but more preferably 100 μm 2 to 400 μm 2.

【0028】なお、内側スリット5の幅を3μmとした
が、内側スリット5の幅は狭いほど面積が小さくなるの
で、インダクタンスを低減させることが可能となり、望
ましい。そして、内側スリット5の長さを25μmとし
たが、10μm〜100μmとすることが望ましい。さ
らに、基板1に酸化物超伝導体薄膜を作製する方法とし
ては、レーザ蒸着法、スパッタリング法、真空蒸着法、
MBEなどを適用してY(イットリウム)系、あるいは
Bi(ビスマス)系、Tl(タリウム)系の酸化物超伝
導体薄膜を形成すればよい。
Although the width of the inner slit 5 is 3 μm, the smaller the width of the inner slit 5 is, the smaller the area is, which is desirable because the inductance can be reduced. The length of the inner slit 5 is 25 μm, but it is preferably 10 μm to 100 μm. Further, as a method of forming an oxide superconductor thin film on the substrate 1, a laser vapor deposition method, a sputtering method, a vacuum vapor deposition method,
MBE or the like may be applied to form a Y (yttrium) -based, Bi (bismuth) -based, or Tl (thallium) -based oxide superconductor thin film.

【0029】また、各ホール4,13および各スリット
5,6,14を加工・成型するには、イオンミリングあ
るいはケミカルエッチングなどを適用すればよい。な
お、ジョセフソン接合部7は、基板1の段差を利用した
弱結合型、バイクリスタル型、トンネル型などのものを
用いることができる。また、磁束遮蔽層12は、SQU
ID層2の上に絶縁層を形成した後、絶縁層の上に形成
してもよい。
Further, in order to process / mold each hole 4, 13 and each slit 5, 6, 14, ion milling or chemical etching may be applied. The Josephson junction 7 may be of a weak coupling type utilizing the step of the substrate 1, a bicrystal type, a tunnel type, or the like. The magnetic flux shielding layer 12 is SQU.
The insulating layer may be formed on the ID layer 2 and then formed on the insulating layer.

【0030】このようにしてSQUID磁気センサを構
成すると、SQUID層2と磁束遮蔽層12との密着性
が向上するので、磁場−電圧特性のフランホッファー回
折的な挙動をより効果的に防止でき、外側スリット6に
おける磁束のリークをより効果的に防止することができ
る。そして、SQUID層2をdcSQUIDとした
が、rfSQUIDであってもよい。さらに、超伝導体
薄膜および超伝導体を酸化物としたが、他のものであっ
てもよいことは言うまでない。
When the SQUID magnetic sensor is constructed in this manner, the adhesion between the SQUID layer 2 and the magnetic flux shielding layer 12 is improved, so that the behavior of the magnetic field-voltage characteristic in a Franchoffer diffraction can be more effectively prevented. It is possible to more effectively prevent the leakage of magnetic flux in the outer slit 6. Although the SQUID layer 2 is the dcSQUID, it may be the rfSQUID. Furthermore, although the superconductor thin film and the superconductor are oxides, it goes without saying that they may be other materials.

【0031】[0031]

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、内側
スリットおよび外側スリットを開設することにより、さ
らにジョセフソン接合部を磁束遮蔽層で覆うことによ
り、ジョセフソン接合部を濃縮された磁束に晒さないよ
うにしたので、磁場−電圧特性におけるフランホッファ
ー回折的な挙動が小さくなる。したがって、微小な磁場
を均一な精度で計測できる。
As described above, according to the present invention, by opening the inner slit and the outer slit, and by covering the Josephson junction with the magnetic flux shielding layer, the magnetic flux concentrated in the Josephson junction is increased. Since it is not exposed to the magnetic field, the Franhoffer diffraction behavior in the magnetic field-voltage characteristic becomes small. Therefore, a minute magnetic field can be measured with uniform accuracy.

【0032】また、内側スリットの面積を小さくするこ
とにより、内側スリットの面積を含めたSQUID層の
ホールの面積は大きく変化しないので、インダクタンス
の上昇を抑制できるため、出力電圧および磁場分解能を
ほとんど変化させなくすることができる。さらに、内側
スリットおよび/または外側スリットを磁束遮蔽層で覆
うことにより、内側スリットおよび/または外側スリッ
トにおける磁束のリークがなくなるので、感度を向上さ
せることができ、より一層精度よく計測することができ
る。
Further, by reducing the area of the inner slit, the area of the holes in the SQUID layer including the area of the inner slit does not change significantly, so that the increase of the inductance can be suppressed and the output voltage and the magnetic field resolution are almost changed. You can turn it off. Further, by covering the inner slit and / or the outer slit with the magnetic flux shielding layer, leakage of magnetic flux in the inner slit and / or the outer slit is eliminated, so that the sensitivity can be improved and the measurement can be performed with higher accuracy. .

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

【図1】この発明の第1実施例であるSQUID磁気セ
ンサを模式的に示した平面図である。
FIG. 1 is a plan view schematically showing an SQUID magnetic sensor according to a first embodiment of the present invention.

【図2】この発明の第2実施例であるSQUID磁気セ
ンサを分解して模式的に示した分解斜視図である。
FIG. 2 is an exploded perspective view schematically showing an exploded SQUID magnetic sensor according to a second embodiment of the present invention.

【図3】図2のSQUID層と磁束遮蔽層とを積層させ
た状態を示した説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a state in which an SQUID layer and a magnetic flux shielding layer of FIG. 2 are laminated.

【図4】この発明の第3実施例であるSQUID磁気セ
ンサを構成するSQUID層と磁束遮蔽層とを積層させ
た状態を示した説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a state in which an SQUID layer and a magnetic flux shielding layer that constitute an SQUID magnetic sensor according to a third embodiment of the present invention are laminated.

【図5】この発明の第4実施例であるSQUID磁気セ
ンサを構成するSQUID層と磁束遮蔽層とを積層させ
た状態を示した説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a state in which an SQUID layer and a magnetic flux shielding layer that constitute an SQUID magnetic sensor according to a fourth embodiment of the present invention are laminated.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 基板 2 SQUID層 3 ワッシャー部 4 ホール 5 内側スリット 6 外側スリット 7 ジョセフソン接合部 11 基板 12 磁束遮蔽層 13 ホール 13A,13B ホール 14 スリット 1 Substrate 2 SQUID Layer 3 Washer Part 4 Hole 5 Inner Slit 6 Outer Slit 7 Josephson Junction 11 Substrate 12 Magnetic Flux Shielding Layer 13 Hole 13A, 13B Hole 14 Slit

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 超伝導体薄膜で形成され、略中央にホー
ルが開設されるとともに、このホールの周囲に、外周に
向かう1つの内側スリットおよびこの内側スリットの両
側にそれぞれ1つの外側スリットが前記内側スリットと
平行に開設されたワッシャー部と、高温超伝導体薄膜で
形成され、前記内側スリットと前記各外側スリットとの
間に配設された少なくとも1つのジョセフソン接合部と
からなるSQUID層を有する、 ことを特徴とするSQUID磁気センサ。
1. A hole made of a superconducting thin film, having a hole formed substantially in the center, and having one inner slit toward the outer periphery and one outer slit on each side of the inner slit, which is formed around the hole. A SQUID layer formed of a washer portion opened in parallel with the inner slit, and at least one Josephson junction portion formed of a high-temperature superconductor thin film and arranged between the inner slit and each of the outer slits. An SQUID magnetic sensor having.
【請求項2】 超伝導体で形成され、略中央にホールが
開設され、このホールの周囲に、外周に向かうスリット
が開設された磁束遮蔽層を設け、 請求項1に記載のSQUID層のホールと前記磁束遮蔽
層のホールとを対向させ、前記各スリットが重ならない
ようにするとともに、前記ジョセフソン接合部を前記磁
束遮蔽層で覆うように前記SQUID層と前記磁束遮蔽
層とを積層させた、 ことを特徴とするSQUID磁気センサ。
2. The hole of the SQUID layer according to claim 1, wherein a magnetic flux shielding layer is formed of a superconductor, and a hole is formed substantially in the center, and a slit toward the outer periphery is formed around the hole. And the hole of the magnetic flux shielding layer are opposed to each other so that the slits do not overlap each other, and the SQUID layer and the magnetic flux shielding layer are laminated so as to cover the Josephson junction with the magnetic flux shielding layer. A SQUID magnetic sensor characterized by the following.
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