JP2943293B2 - Ｄｃ―ｓｑｕｉｄ磁力計 - Google Patents
Ｄｃ―ｓｑｕｉｄ磁力計Info
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- JP2943293B2 JP2943293B2 JP2244776A JP24477690A JP2943293B2 JP 2943293 B2 JP2943293 B2 JP 2943293B2 JP 2244776 A JP2244776 A JP 2244776A JP 24477690 A JP24477690 A JP 24477690A JP 2943293 B2 JP2943293 B2 JP 2943293B2
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- Japan
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- squid
- pickup coil
- coil
- ring
- squid ring
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Description
【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は生体磁界等の微小磁界を計測するためのDC−
SQUID磁力計に関する。
SQUID磁力計に関する。
＜従来の技術＞ 生体磁界等の微小磁界を計測する装置としてDC−SQUI
D（超電導量子干渉計）を用いた磁力計がある。
D（超電導量子干渉計）を用いた磁力計がある。
DC−SQUIDは、超電導ループ内に２つのジョセフソン
接合部を設けたデバイスで、外部磁束を高感度で検出す
ることができる。
接合部を設けたデバイスで、外部磁束を高感度で検出す
ることができる。
ところで、このようなDC−SQUIDでは、通常、被測定
外部磁界を直接SQUID素子で拾うことはせず、磁束トラ
ンス法等と称される入力回路が使用される。この入力回
路は、測定すべき磁束を拾うピックアップコイルおよび
インプットコイルとからなる超電導閉回路で、インプッ
トコイルをSQUID素子と磁気的に結合することにより、
ピックアップコイルで拾った磁束をSQUID素子に伝達す
る。
外部磁界を直接SQUID素子で拾うことはせず、磁束トラ
ンス法等と称される入力回路が使用される。この入力回
路は、測定すべき磁束を拾うピックアップコイルおよび
インプットコイルとからなる超電導閉回路で、インプッ
トコイルをSQUID素子と磁気的に結合することにより、
ピックアップコイルで拾った磁束をSQUID素子に伝達す
る。
Nb等の金属材料超電導体の薄膜を用いたSQUIDでは、
一般に、一つの基板上にSQUID素子パターン、絶縁膜お
よびインプットコイルパターンを多層製膜およびパター
ニング技術により積層形成することによって、SQUID素
子とインプットコイルとを磁気的に結合することが多い
（例えば中西正和他、All hard DC−SQUID（II）,SCE86
−２）。
一般に、一つの基板上にSQUID素子パターン、絶縁膜お
よびインプットコイルパターンを多層製膜およびパター
ニング技術により積層形成することによって、SQUID素
子とインプットコイルとを磁気的に結合することが多い
（例えば中西正和他、All hard DC−SQUID（II）,SCE86
−２）。
＜発明が解決しようとする課題＞ インプットコイルとSQUID素子を磁気的に結合するた
めには、上記したような超電導薄膜の多層化技術、ある
いは超電導線材とその超電導接続技術等が必要である
が、高温超電導体に関しては、現時点においてこのよう
な技術はいずれも完成されておらず、ピックアップコイ
ルからのSQUID素子への磁束の伝達手法が見出されてい
ない。
めには、上記したような超電導薄膜の多層化技術、ある
いは超電導線材とその超電導接続技術等が必要である
が、高温超電導体に関しては、現時点においてこのよう
な技術はいずれも完成されておらず、ピックアップコイ
ルからのSQUID素子への磁束の伝達手法が見出されてい
ない。
本発明はこのような点に鑑みてなされたもので、上記
したような技術を用いることなくピックアップコイルで
拾った磁束をSQUID素子に伝達することができ、もって
高温超電導体を用いてもピックアップコイルで拾った磁
束をSQUID素子に伝達することのできるDC−SQUID磁力計
の提供を目的としている。
したような技術を用いることなくピックアップコイルで
拾った磁束をSQUID素子に伝達することができ、もって
高温超電導体を用いてもピックアップコイルで拾った磁
束をSQUID素子に伝達することのできるDC−SQUID磁力計
の提供を目的としている。
＜課題を解決するための手段＞ 上記の目的を達成するため、本発明では、実施例に対
応する第１図に示すように、SQUIDリング１とピックア
ップコイル２を並列に形成し、かつ、このSQUIDリング
１とピックアップコイル２とを互いに超電導接続し、更
にこのSQUIDリング１とピックアップコイル２との接続
部近傍に２つのジョセフソン接合部3a,3bを形成してい
る。
応する第１図に示すように、SQUIDリング１とピックア
ップコイル２を並列に形成し、かつ、このSQUIDリング
１とピックアップコイル２とを互いに超電導接続し、更
にこのSQUIDリング１とピックアップコイル２との接続
部近傍に２つのジョセフソン接合部3a,3bを形成してい
る。
＜作用＞ 外部磁界がピックアップコイル２に鎖交した際に、こ
のピックアップコイル２に誘導電流ipが流れる。このと
き、ピックアップコイル２とSQUIDリング１が直接接続
されているため、ピックアップコイル２に流れる誘導電
流ipはSQUIDリング１にも流れ、SQUIDリング１の内側
（SQUIDホール）を磁界が通った場合と等価となる。
のピックアップコイル２に誘導電流ipが流れる。このと
き、ピックアップコイル２とSQUIDリング１が直接接続
されているため、ピックアップコイル２に流れる誘導電
流ipはSQUIDリング１にも流れ、SQUIDリング１の内側
（SQUIDホール）を磁界が通った場合と等価となる。
SQUIDリング１とピックアップコイル２との接続部近
傍にジョセフソン接合部3a,3bを形成することにより、
ジョセフソン接合から見たインダクタンスに問題はな
く、DC−SQUIDとしての磁束検出能力に問題はない。
傍にジョセフソン接合部3a,3bを形成することにより、
ジョセフソン接合から見たインダクタンスに問題はな
く、DC−SQUIDとしての磁束検出能力に問題はない。
＜実施例＞ 第１図は本発明実施例の構成図で、第２図はそのＡ部
拡大図である。
拡大図である。
MgO基板10上に、それぞれYBa2Cu3O7-x高温超電導体薄
膜製のSQUIDリング１とピックアップコイル２が形成さ
れており、これらは各ループの端部において互いに一体
的に接続されている。また、SQUIDリング１に近接し
て、フィードバックコイル４が形成されているととも
に、SQUIDリング１には外部計測回路に接続するための
４端子に連通する引き出し線5a,5bが設けられている。
これらのフィードバックコイル４および引き出し線5a,5
bも高温超電導体薄膜製である。
膜製のSQUIDリング１とピックアップコイル２が形成さ
れており、これらは各ループの端部において互いに一体
的に接続されている。また、SQUIDリング１に近接し
て、フィードバックコイル４が形成されているととも
に、SQUIDリング１には外部計測回路に接続するための
４端子に連通する引き出し線5a,5bが設けられている。
これらのフィードバックコイル４および引き出し線5a,5
bも高温超電導体薄膜製である。
SQUIDリング１の大きさは300μｍ、ピックアップコイ
ル２は線幅10μｍで10mmであって、SQUIDリング１のイ
ンダクタンスLsとピックアップコイル２のインダクタン
スLpの関係はLp≫Lsである。
ル２は線幅10μｍで10mmであって、SQUIDリング１のイ
ンダクタンスLsとピックアップコイル２のインダクタン
スLpの関係はLp≫Lsである。
ジョセフソン接合部3a,3bは、SQUIDリング１とピック
アップコイル２との接続部近傍に設けられている。この
ジョセフソン接合部3a,3bは段差型のジョセフソン接合
を採用している。
アップコイル２との接続部近傍に設けられている。この
ジョセフソン接合部3a,3bは段差型のジョセフソン接合
を採用している。
第３図（ａ）はジョセフソン接合部3a,3b近傍の拡大
平面図で、同図（ｂ）はそのＢ−Ｂ断面図である。
平面図で、同図（ｂ）はそのＢ−Ｂ断面図である。
SQUIDリング１のピックアップコイル２との接続部近
傍に２か所の狭窄部1aおよび1bが形成されており、この
狭窄部1a,1bの直下の基板10にそれぞれ段部10aおよび10
bが形成されている。この段部10a,10b上の狭窄部1a,1b
がそれぞれSQUIDリング１をウィークにリンクしてジョ
セフソン接合部3a,3bを形成しており、そのリンク長は
段部10a,10bの段差寸法によって決まる。
傍に２か所の狭窄部1aおよび1bが形成されており、この
狭窄部1a,1bの直下の基板10にそれぞれ段部10aおよび10
bが形成されている。この段部10a,10b上の狭窄部1a,1b
がそれぞれSQUIDリング１をウィークにリンクしてジョ
セフソン接合部3a,3bを形成しており、そのリンク長は
段部10a,10bの段差寸法によって決まる。
以上の構造の本発明実施例においては、外部磁界Bxが
ピックアップコイル２に印加したとき、このピックアッ
プコイル２には下記の（１）式で示される誘導電流ipが
流れる。
ピックアップコイル２に印加したとき、このピックアッ
プコイル２には下記の（１）式で示される誘導電流ipが
流れる。
ipBx・Ap/Lp …（１） ここでLpおよびApはピックアップコイル２のインダク
タンスおよび面積である。
タンスおよび面積である。
この誘導電流ipは第２図に示すような経路でピックア
ップコイル２からSQUIDリング１に流れる。すなわち、
ジョセフソン接合部3a,3bは抵抗状態であるため、超電
導電流は第２図に示す経路を採る。
ップコイル２からSQUIDリング１に流れる。すなわち、
ジョセフソン接合部3a,3bは抵抗状態であるため、超電
導電流は第２図に示す経路を採る。
このipにより、SQUIDリング１の内側のSQUIDホールに
は、 φｉ＝ip・Ls …（２） で表される磁束φｉが印加されることになり、外部磁束
Bxの検出が可能となる。
は、 φｉ＝ip・Ls …（２） で表される磁束φｉが印加されることになり、外部磁束
Bxの検出が可能となる。
次に、以上の本発明実施例の製造方法の一例を述べ
る。
る。
まず、MgO基板に第３図に示したような段差を設け
る。その方法は、例えばフォトレジストをマスクとし、
イオンミリングでエッチングして2000Åの段差をつけ
る。
る。その方法は、例えばフォトレジストをマスクとし、
イオンミリングでエッチングして2000Åの段差をつけ
る。
次にYBa2Cu3O7-x高温超電導体を約2000Åの厚さで製
膜し、第１図ないし第３図に示すようなパターンでこの
高温超電導体薄膜上にレジストを形成する。
膜し、第１図ないし第３図に示すようなパターンでこの
高温超電導体薄膜上にレジストを形成する。
このレジストをマスクとして、イオンミリングによる
高温超電導体薄膜のエッチングにより、SQUIDリング1,
ピックアップコイル２等のパターンが得られる。
高温超電導体薄膜のエッチングにより、SQUIDリング1,
ピックアップコイル２等のパターンが得られる。
なお、ジョセフソン接合部としては、以上のような段
差型を採用せず、例えばトンネル型、マイクロブリッジ
型等の公知のジョセフソン接合を採用することができ
る。
差型を採用せず、例えばトンネル型、マイクロブリッジ
型等の公知のジョセフソン接合を採用することができ
る。
また、第４図に示すように、２つのピックアップコイ
ル2aおよび2bをSQUIDリング１に接続して、同様に接続
部の近傍にジョセフソン接合部3aおよび3bを形成するこ
とにより、いわゆるグラジオメータを磁束トランスとし
て使用した場合と同等の作用が得られる。
ル2aおよび2bをSQUIDリング１に接続して、同様に接続
部の近傍にジョセフソン接合部3aおよび3bを形成するこ
とにより、いわゆるグラジオメータを磁束トランスとし
て使用した場合と同等の作用が得られる。
更に、本発明は高温超電導体に限られることなく、Nb
系超電導体にも等しく適用することは勿論である。
系超電導体にも等しく適用することは勿論である。
＜発明の効果＞ 以上説明したように、本発明によれば、SQUIDリング
とピックアップコイルとを単層膜により結合することが
可能となり、高温超電導体を用いて、ピックアップコイ
ルを有するDC−SQUIDの作成が可能となった。
とピックアップコイルとを単層膜により結合することが
可能となり、高温超電導体を用いて、ピックアップコイ
ルを有するDC−SQUIDの作成が可能となった。
第１図は本発明実施例の構成図、 第２図はそのＡ部拡大図、 第３図（ａ）はそのジョセフソン接合部3a,3b近傍の拡
大平面図で、同図（ｂ）はそのＢ−Ｂ断面図、 第４図は本発明の他の実施例の構成図である。 １……SQUIDリング ２……ピックアップコイル 3a,3b……ジョセフソン接合部 ４……フィードバックコイル 5a,5b……引き出し線 10……基板 10a,10b……段部
大平面図で、同図（ｂ）はそのＢ−Ｂ断面図、 第４図は本発明の他の実施例の構成図である。 １……SQUIDリング ２……ピックアップコイル 3a,3b……ジョセフソン接合部 ４……フィードバックコイル 5a,5b……引き出し線 10……基板 10a,10b……段部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 39/00 H01L 39/22 H01L 39/24 G01R 33/035
Claims (1)
- 【請求項１】超電導体により形成されたSQUIDリングお
よびピックアップコイルが並列に設けられ、かつ、この
SQUIDリングとピックアップコイルとが互いに超電導接
続されているとともに、上記SQUIDリングとピックアッ
プコイルとの接続部近傍に２つのジョセフソン接合部が
形成されたDC−SQUID磁力計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2244776A JP2943293B2 (ja) | 1990-09-14 | 1990-09-14 | Ｄｃ―ｓｑｕｉｄ磁力計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2244776A JP2943293B2 (ja) | 1990-09-14 | 1990-09-14 | Ｄｃ―ｓｑｕｉｄ磁力計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04124884A JPH04124884A (ja) | 1992-04-24 |
| JP2943293B2 true JP2943293B2 (ja) | 1999-08-30 |
Family
ID=17123749
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2244776A Expired - Lifetime JP2943293B2 (ja) | 1990-09-14 | 1990-09-14 | Ｄｃ―ｓｑｕｉｄ磁力計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2943293B2 (ja) |
-
1990
- 1990-09-14 JP JP2244776A patent/JP2943293B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04124884A (ja) | 1992-04-24 |
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