JP2561219B2 - SQUID - Google Patents

SQUID

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JP2561219B2
JP2561219B2 JP5349000A JP34900093A JP2561219B2 JP 2561219 B2 JP2561219 B2 JP 2561219B2 JP 5349000 A JP5349000 A JP 5349000A JP 34900093 A JP34900093 A JP 34900093A JP 2561219 B2 JP2561219 B2 JP 2561219B2
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Japan
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shunt
squid
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ros
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淳 河合
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CHODENDO SENSOR KENKYUSHO KK
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CHODENDO SENSOR KENKYUSHO KK
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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】本発明は、人体あるいは生物体か
ら発生する磁場の計測を行うための医療用診断、材料の
透磁率を測定するための物性測定、磁気的な信号伝送の
インターフェイスのための通信等に用いるSQUID
(Superconducting Quantum Interference Device :超
伝導量子干渉デバイス)に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is used for medical diagnosis for measuring a magnetic field generated from a human body or a living body, physical property measurement for measuring magnetic permeability of a material, and an interface for magnetic signal transmission. SQUID used for communication, etc.
(Superconducting Quantum Interference Device).

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、緩和発振(弛緩発振:Relaxation
Oscillation)型SQUID(以下「ROS」という)
が知られている。その構成の例としては、図4に示すよ
うに、超低温環境下に設置されたSQUIDループS
と、このSQUIDループSに並列に接続されたシャン
ト抵抗Rs 及びシャントインダクタLs を有するシャン
ト回路を備えたものが知られている。上記のSQUID
ループSは2つのジョセフソン接合JJを有している。
また、SQUIDループSのループインダクタンスはL
sq、SQUIDループSとシャントインダクタンスLs
の間の相互インダクタンスはMs となっている。上記の
ROSに直流バイアスIb を印加すると、SQUIDル
ープSには臨界電流Ic が流れ、適当な条件下でROS
は発振する。そのとき、発振周波数fは、SQUIDル
ープSに入る外部磁束Φによって変化する。したがっ
て、このROSは、外部磁束Φを周波数fに変換する磁
場センサとして機能する。上記の発振時には、電流はS
QUIDループS側とシャント回路側を振動するように
流れる。シャント回路に流れる振動電流値はIs であ
る。そして、各ジョセフソン接合には各々1/2Ic の
電流が流れる。
2. Description of the Related Art Conventionally, relaxation oscillation (relaxation oscillation: relaxation oscillation)
Oscillation) type SQUID (hereinafter referred to as "ROS")
It has been known. As an example of the configuration, as shown in FIG. 4, the SQUID loop S installed in an ultra-low temperature environment
And a shunt circuit having a shunt resistor Rs and a shunt inductor Ls connected in parallel to the SQUID loop S is known. Above SQUID
Loop S has two Josephson junctions JJ.
The loop inductance of the SQUID loop S is L
sq, SQUID loop S and shunt inductance Ls
The mutual inductance between them is Ms. When a DC bias Ib is applied to the above ROS, a critical current Ic flows through the SQUID loop S, and the ROS is stored under appropriate conditions.
Oscillates. At that time, the oscillation frequency f is changed by the external magnetic flux Φ entering the SQUID loop S. Therefore, this ROS functions as a magnetic field sensor that converts the external magnetic flux Φ into the frequency f. During the above oscillation, the current is S
It flows so as to vibrate on the QUID loop S side and the shunt circuit side. The oscillating current value flowing in the shunt circuit is Is. Then, a current of 1/2 Ic flows through each Josephson junction.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来のR
OSでは、発振状態にあるとき、電流はSQUIDルー
プSとシャント回路の間を振動している。したがって、
ROSのSQUIDループSには、外部磁束Φのみなら
ずシャント回路に流れる振動電流Is が発生する自己磁
場Φs が入り込み、この自己磁場Φs がROS自身に影
響を与えてしまう。この自己磁場Φs の影響により、R
OSの発振スペクトルは広がってしまうので、磁場セン
サとしての特性は劣化する。すなわち、スペクトルの拡
がりはROSの出力周波数fの揺らぎを意味し、ノイズ
となるからである。この現象は、従来のROSでは、そ
の構成上宿命ともいえるものであった。本発明は、上記
の問題点を解決するためになされたものであり、磁場検
出特性の劣化を防止し得る緩和発振型SQUIDを提供
することを目的とする。
However, the conventional R
In the OS, when in the oscillating state, the current oscillates between the SQUID loop S and the shunt circuit. Therefore,
The SQUID loop S of the ROS receives not only the external magnetic flux Φ but also the self-magnetic field Φs generated by the oscillating current Is flowing in the shunt circuit, and this self-magnetic field Φs affects the ROS itself. Due to the influence of this self-magnetic field Φs, R
Since the oscillation spectrum of the OS spreads, the characteristics of the magnetic field sensor deteriorate. That is, the spread of the spectrum means fluctuation of the output frequency f of the ROS and becomes noise. In the conventional ROS, this phenomenon was a fate due to its structure. The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a relaxation oscillation SQUID capable of preventing deterioration of magnetic field detection characteristics.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明に係わるSQUIDは、2つのジョセフソン
接合を有するSQUIDループと、第1のシャント抵抗
及び第1のシャントインダクタンスを有するとともに前
記SQUIDループに並列に接続された第1のシャント
回路と、を備えた緩和発振型のSQUIDにおいて、第
2のシャント抵抗及び第2のシャントインダクタンスを
有する第2のシャント回路を、前記SQUIDループに
並列に、かつ前記SQUIDループに対し前記第1のシ
ャント回路と対称となるように接続して、前記第1のシ
ャントインダクタンスで発生した自己磁場を前記第2の
シャントインダクタンスで発生した自己磁場によって打
ち消し合うように構成し、出力周波数の発振スペクトル
の拡がりを防止する。
In order to solve the above problems, an SQUID according to the present invention has an SQUID loop having two Josephson junctions, a first shunt resistor and a first shunt inductance, and In a relaxation oscillation type SQUID including a first shunt circuit connected in parallel to an SQUID loop, a second shunt circuit having a second shunt resistance and a second shunt inductance is connected in parallel to the SQUID loop. to, and connected so that the first shunt circuit and symmetrical with respect to said SQUID loop, said first sheet
The self-magnetic field generated by the
Strike by the self-magnetic field generated by the shunt inductance
Oscillation spectrum of output frequency
To prevent the spread of.

【0005】[0005]

【作用】上記構成を有する本発明によれば、従来の緩和
発振型のSQUIDにおいて、緩和発振により発生する
自己磁場とまったく反対の自己磁場を発生させることに
より、自己磁場どうしをキャンセルすることができる。
したがって、自己磁場により出力周波数の発振スペクト
が拡がること防止され、磁場センサとしての特性が
劣化することを阻止できる。
According to the present invention having the above-mentioned structure, in the conventional relaxation oscillation type SQUID, the self magnetic field opposite to the self magnetic field generated by the relaxation oscillation is generated to cancel the self magnetic fields. .
Accordingly, the oscillation spectrum of the output frequency by the self-magnetic field is expanding want it is prevented, it can prevent the characteristics of the magnetic field sensor is deteriorated.

【0006】[0006]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面にもとづいて説
明する。図1は、本発明の一実施例であるROSの構成
を示した等価回路図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is an equivalent circuit diagram showing the configuration of a ROS that is an embodiment of the present invention.

【0007】図に示すように、このROSは、超低温環
境に設置されたSQUIDループSと、このSQUID
ループSに並列に、かつ対称に接続されたシャント抵抗
Rs及びシャントインダクタLs を有する2つのシャン
ト回路を備えたものがある。上記のSQUIDループS
は2つのジョセフソン接合JJを有している。また、S
QUIDループSのループインダクタンスはLsqとなっ
ている。
As shown in the figure, this ROS is composed of an SQUID loop S installed in an ultralow temperature environment and an SQUID loop S.
Some include two shunt circuits having a shunt resistor Rs and a shunt inductor Ls connected in parallel and symmetrically to the loop S. The above SQUID loop S
Has two Josephson junctions JJ. Also, S
The loop inductance of the QUID loop S is Lsq.

【0008】上記のROSに直流バイアスIb を印加す
ると、SQUIDループSには臨界電流Ic が流れ、適
当な条件下でROSは発振する。そのとき、発振周波数
fは、SQUIDループSに入る外部磁束Φによって変
化する。
When a DC bias Ib is applied to the above ROS, a critical current Ic flows through the SQUID loop S, and the ROS oscillates under appropriate conditions. At that time, the oscillation frequency f is changed by the external magnetic flux Φ entering the SQUID loop S.

【0009】図1に示すROSでは、発振状態にあると
き、電流はSQUIDループSと各シャント回路の間を
振動している。したがって、ROSのSQUIDループ
Sには、外部磁束Φばかりでなく、シャント回路に流れ
る振動電流Is が発生する2つの自己磁場が入り込む
が、各々の自己磁場は互いに打ち消し合うように作用す
る。
In the ROS shown in FIG. 1, when in the oscillating state, the current oscillates between the SQUID loop S and each shunt circuit. Therefore, not only the external magnetic flux Φ but also two self-magnetic fields generated by the oscillating current Is flowing in the shunt circuit enter the SQUID loop S of the ROS, and the respective self-magnetic fields act so as to cancel each other out.

【0010】したがって、従来のROSのように、シャ
ント回路からの自己磁場Φs の影響によりROSの発振
スペクトルが広がることがなく、磁場センサとしての特
性が劣化することが防止できる。
Therefore, unlike the conventional ROS, the oscillation spectrum of the ROS does not spread due to the influence of the self-magnetic field Φs from the shunt circuit, and it is possible to prevent the characteristics of the magnetic field sensor from deteriorating.

【0011】このときの出力周波数fのスペクトルにお
いて、図2に示すように、スペクトル中心周波数f0 、
スペクトル中心から3dB下がったところのスペクトル
幅をΔfとしたとき、下式 Q=f0 /Δf ………(1) によりQ値を定義する。このQ値は、発振の鋭さを示す
パラメータである。
In the spectrum of the output frequency f at this time, as shown in FIG. 2, the spectrum center frequency f0,
Letting Δf be the spectral width at a point 3 dB below the center of the spectrum, the Q value is defined by the following equation: Q = f0 / Δf (1) This Q value is a parameter indicating the sharpness of oscillation.

【0012】従来のROSでは、このQ値は約30程度
の値であったが、上記図1の構成を有するROSでは、
このQ値は約300以上の値となり、約10倍以上の改
善が見られた。
In the conventional ROS, the Q value is about 30. However, in the ROS having the configuration shown in FIG.
This Q value was a value of about 300 or more, showing an improvement of about 10 times or more.

【0013】図3は、本実施例のROSの具体的構成を
示す平面図である。図3に示すように、このROSは、
2つのジョセフソン接合1,1を有するSQUIDルー
プ2と、このSQUIDループ2に対して並列かつ対称
にシャント回路が接続されている。シャント回路は、そ
れぞれ、シャント抵抗3とシャントインダクタンス4を
有している。5はボンディングパッドである。
FIG. 3 is a plan view showing a specific structure of the ROS of this embodiment. As shown in FIG. 3, this ROS is
A SQUID loop 2 having two Josephson junctions 1 and 1 and a shunt circuit are connected to the SQUID loop 2 in parallel and symmetrically. Each of the shunt circuits has a shunt resistor 3 and a shunt inductance 4. 5 is a bonding pad.

【0014】なお、本発明は、上記実施例に限定される
ものではない。上記実施例は、例示であり、本発明の特
許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な
構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなる
ものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
The present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is an exemplification, and has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention, and any device having the same function and effect can be realized by the present invention. It is included in the technical scope of the invention.

【0015】[0015]

【発明の効果】以上説明したように、上記構成を有する
本発明によれば、従来の緩和発振型のSQUIDにおい
て、緩和発振により発生する自己磁場とまったく反対の
自己磁場を発生させることにより、自己磁場どうしをキ
ャンセルすることができる。したがって、自己磁場によ
り出力周波数の発振スペクトルが拡がること防止さ
れ、磁場センサとしての特性が劣化することを阻止でき
る。
As described above, according to the present invention having the above-mentioned structure, in the conventional relaxation oscillation type SQUID, by generating the self magnetic field which is completely opposite to the self magnetic field generated by the relaxation oscillation, The magnetic fields can be canceled. Accordingly, the oscillation spectrum of the output frequency by the self-magnetic field is expanding want it is prevented, it can prevent the characteristics of the magnetic field sensor is deteriorated
It

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

【図1】本発明の一実施例である緩和発振型SQUID
の構成を示す等価回路図である。
FIG. 1 is a relaxation oscillation type SQUID according to an embodiment of the present invention.
It is an equivalent circuit diagram showing the configuration of.

【図2】図1に示す緩和発振型SQUIDの動作を説明
する図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating an operation of the relaxation oscillation type SQUID shown in FIG.

【図3】図1に示す緩和発振型SQUIDの具体的構成
を示す平面図である。
FIG. 3 is a plan view showing a specific configuration of the relaxation oscillation type SQUID shown in FIG.

【図4】従来の緩和発振型SQUIDの構成を示す等価
回路図である。
FIG. 4 is an equivalent circuit diagram showing a configuration of a conventional relaxation oscillation type SQUID.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ジョセフソン接合 2 SQUIDループ 3 シャント抵抗 4 シャントインダクタンス 5 ボンディングパッド S SQUIDループ Ls シャントインダクタンス Rs シャント抵抗 1 Josephson junction 2 SQUID loop 3 Shunt resistance 4 Shunt inductance 5 Bonding pad S SQUID loop Ls Shunt inductance Rs Shunt resistance

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 2つのジョセフソン接合を有するSQU
IDループと、第1のシャント抵抗及び第1のシャント
インダクタンスを有するとともに前記SQUIDループ
に並列に接続された第1のシャント回路と、を備えた緩
和発振型のSQUIDにおいて、 第2のシャント抵抗及び第2のシャントインダクタンス
を有する第2のシャント回路を、前記SQUIDループ
に並列に、かつ前記SQUIDループに対し前記第1の
シャント回路と対称となるように接続して、前記第1の
シャントインダクタンスで発生した自己磁場を前記第2
のシャントインダクタンスで発生した自己磁場によって
打ち消し合うように構成し、出力周波数の発振スペクト
ルの拡がりを防止したことを特徴とするSQUID。
1. An SQU having two Josephson junctions.
A relaxation oscillation type SQUID comprising an ID loop and a first shunt circuit having a first shunt resistance and a first shunt inductance and connected in parallel to the SQUID loop, wherein a second shunt resistance and A second shunt circuit having a second shunt inductance is connected in parallel with the SQUID loop and symmetrically with respect to the SQUID loop with the first shunt circuit to provide the first shunt circuit .
The self magnetic field generated by the shunt inductance is applied to the second
By the self-magnetic field generated by the shunt inductance of
Oscillation spectrum of output frequency configured to cancel each other
The SQUID is characterized by preventing the spread of the cable.
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