JP3156387B2 - Ｓｑｕｉｄ磁束計システム及びその初期値設定方法 - Google Patents
Ｓｑｕｉｄ磁束計システム及びその初期値設定方法Info
- Publication number
- JP3156387B2 JP3156387B2 JP24034192A JP24034192A JP3156387B2 JP 3156387 B2 JP3156387 B2 JP 3156387B2 JP 24034192 A JP24034192 A JP 24034192A JP 24034192 A JP24034192 A JP 24034192A JP 3156387 B2 JP3156387 B2 JP 3156387B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- squid
- modulation
- feedback
- bias current
- coil
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、生体磁場などの微弱な
磁場の測定を行なうＳＱＵＩＤ磁束計に関する。
磁場の測定を行なうＳＱＵＩＤ磁束計に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＳＱＵＩＤ磁束計は、図７に示すように
磁束を電圧に変換するＳＱＵＩＤ部１とＳＱＵＩＤのバ
イアス電流を設定するバイアス電流設定回路２と変調磁
束の振幅を設定する変調振幅設定回路３とＳＱＵＩＤの
出力電圧を検出する検出回路４により構成される。ＳＱ
ＵＩＤは入力磁束に対して出力電圧が１量子磁束（以下
Φ０）ごとに周期的に変化する特性を持つ。これをＶ−
Φ特性とよぶ。磁束計を駆動させる際にはＳＱＵＩＤの
感度が最も高い点で動作させる必要がある。そこで、バ
イアス電流はＳＱＵＩＤの出力電圧ＶCHKの振幅あるい
は、変調周波数の倍周波数成分が最大になるように設定
する。図８にＶ−Φ特性を模式的に示す。非線形なＳＱ
ＵＩＤを用いて計測するため、ＦＬＬ（フラックス ロ
ックド ループ、Flux-Locked Loop）とよばれる帰還回
路の構成をなし、入力コイル５と帰還コイル６の差の磁
束をＳＱＵＩＤ９で検出して動作点を設定し、微弱磁場
の計測を行なう。また、ＳＱＵＩＤ及び検出回路の１／
ｆ雑音の影響を避けるために帰還コイル６より変調信号
を入力して、同一周波数成分を検波する位相検波を行な
っている。通常の磁束計動作では動作点をＶ−Φ特性の
極値に設定し、振幅１／２Φ０の変調信号を入力して動
作させる。このような磁束計の構成は、ジャーナル オ
ブ ロウ テンプリチャー フィジックス（Jounal of
Low Temperature Physics), Vol.23, Nos.1/2, 1976, p
p99に記載などにされている。磁束計を簡略化すると、
図９のブロック図として表すことができる。ここで、Ｖ
−Φ特性が図８に示すような鋸波ならば、磁束−電圧変
換率は一定値となる。このため、図を構成する磁束−電
圧変換率１４、オープンループ利得１８、帰還率１９は
一定値となる。ここで、帰還磁束をΦf、入力磁束をΦi
nとすると、次式が成立する。
磁束を電圧に変換するＳＱＵＩＤ部１とＳＱＵＩＤのバ
イアス電流を設定するバイアス電流設定回路２と変調磁
束の振幅を設定する変調振幅設定回路３とＳＱＵＩＤの
出力電圧を検出する検出回路４により構成される。ＳＱ
ＵＩＤは入力磁束に対して出力電圧が１量子磁束（以下
Φ０）ごとに周期的に変化する特性を持つ。これをＶ−
Φ特性とよぶ。磁束計を駆動させる際にはＳＱＵＩＤの
感度が最も高い点で動作させる必要がある。そこで、バ
イアス電流はＳＱＵＩＤの出力電圧ＶCHKの振幅あるい
は、変調周波数の倍周波数成分が最大になるように設定
する。図８にＶ−Φ特性を模式的に示す。非線形なＳＱ
ＵＩＤを用いて計測するため、ＦＬＬ（フラックス ロ
ックド ループ、Flux-Locked Loop）とよばれる帰還回
路の構成をなし、入力コイル５と帰還コイル６の差の磁
束をＳＱＵＩＤ９で検出して動作点を設定し、微弱磁場
の計測を行なう。また、ＳＱＵＩＤ及び検出回路の１／
ｆ雑音の影響を避けるために帰還コイル６より変調信号
を入力して、同一周波数成分を検波する位相検波を行な
っている。通常の磁束計動作では動作点をＶ−Φ特性の
極値に設定し、振幅１／２Φ０の変調信号を入力して動
作させる。このような磁束計の構成は、ジャーナル オ
ブ ロウ テンプリチャー フィジックス（Jounal of
Low Temperature Physics), Vol.23, Nos.1/2, 1976, p
p99に記載などにされている。磁束計を簡略化すると、
図９のブロック図として表すことができる。ここで、Ｖ
−Φ特性が図８に示すような鋸波ならば、磁束−電圧変
換率は一定値となる。このため、図を構成する磁束−電
圧変換率１４、オープンループ利得１８、帰還率１９は
一定値となる。ここで、帰還磁束をΦf、入力磁束をΦi
nとすると、次式が成立する。
【０００３】
【数１】
【０００４】
【数２】
【０００５】ここで、Ｋ・Ａ(f)・β≫１ならば、Ｖout≒
−Φin／β、Φf≒−Φinが成立し、共に入力磁束に比
例する値となる。
−Φin／β、Φf≒−Φinが成立し、共に入力磁束に比
例する値となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】実際の素子ではＶ−Φ
特性は、鋸波でなく、磁束−電圧変換率が入力磁束の大
きさにより変化する。このため、変調振幅の大きさが１
／２Φ０のときが必ずしも最適な値ではないという問題
があった。また、バイアス電流の最適値の選定では、従
来、ＳＱＵＩＤの出力電圧をモニタして振幅あるいは変
調周波数の倍周波成分が最大になる値にバイアス電流値
を決定していた。しかしながら、多くのＳＱＵＩＤを同
時に駆動し、生体磁場を計測するための多チャネルの磁
束計システムを構築する場合には最適な動作状態に自動
的に設定することが必要がある。この場合には上記方法
により多チャネルの磁束計システムの初期設定を行なう
ことは不可能である。
特性は、鋸波でなく、磁束−電圧変換率が入力磁束の大
きさにより変化する。このため、変調振幅の大きさが１
／２Φ０のときが必ずしも最適な値ではないという問題
があった。また、バイアス電流の最適値の選定では、従
来、ＳＱＵＩＤの出力電圧をモニタして振幅あるいは変
調周波数の倍周波成分が最大になる値にバイアス電流値
を決定していた。しかしながら、多くのＳＱＵＩＤを同
時に駆動し、生体磁場を計測するための多チャネルの磁
束計システムを構築する場合には最適な動作状態に自動
的に設定することが必要がある。この場合には上記方法
により多チャネルの磁束計システムの初期設定を行なう
ことは不可能である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の問題を解決するた
め、本発明は、素子の磁束−電圧変換率を計測し、オー
プンループ状態での磁束計の入出力特性を解析すること
により、実際に使用する素子特性に応じて磁束計のバイ
アス電流値、変調振幅の最適値を決定し、磁束計の初期
設定を行なう。少なくとも２個のジョセフソン接合を持
ち、冷却媒体内に配置されるＳＱＵＩＤ（超伝導量子干
渉素子）を有するＳＱＵＩＤ磁束計の初期設定システム
において、ＳＱＵＩＤのバイアス電流と変調信号を設定
する手段と疑似信号を入力する手段とオープンループ状
態での入力磁束に対する磁束計の出力電圧を計測する手
段を持つ変調振幅決定手段を設け、オープンループ状態
での入力磁束に対する磁束計の出力電圧を計測する手段
と出力電圧から最大帰還磁束量及び感度を求める手段と
変調振幅及びバイアス電流の最適値を決定して設定する
手段を有する。
め、本発明は、素子の磁束−電圧変換率を計測し、オー
プンループ状態での磁束計の入出力特性を解析すること
により、実際に使用する素子特性に応じて磁束計のバイ
アス電流値、変調振幅の最適値を決定し、磁束計の初期
設定を行なう。少なくとも２個のジョセフソン接合を持
ち、冷却媒体内に配置されるＳＱＵＩＤ（超伝導量子干
渉素子）を有するＳＱＵＩＤ磁束計の初期設定システム
において、ＳＱＵＩＤのバイアス電流と変調信号を設定
する手段と疑似信号を入力する手段とオープンループ状
態での入力磁束に対する磁束計の出力電圧を計測する手
段を持つ変調振幅決定手段を設け、オープンループ状態
での入力磁束に対する磁束計の出力電圧を計測する手段
と出力電圧から最大帰還磁束量及び感度を求める手段と
変調振幅及びバイアス電流の最適値を決定して設定する
手段を有する。
【０００８】
【作用】この手段ににより、素子の特性を計測して、バ
イアス電流値及び変調振幅の最適値を求められるため、
高感度な計測を行なうことが可能となる。さらに、素子
の磁束−電圧変換率を計測し、オープンループ状態での
磁束計の入出力特性を解析することにより、バイアス電
流値及び変調振幅の最適値を自動的に設定することが可
能となる。このため、多チャネル磁束計の制御に有効で
ある。また、磁束トラップなどにより複数の素子の特性
がばらついた場合にも最適な動作点に設定することがで
きる。
イアス電流値及び変調振幅の最適値を求められるため、
高感度な計測を行なうことが可能となる。さらに、素子
の磁束−電圧変換率を計測し、オープンループ状態での
磁束計の入出力特性を解析することにより、バイアス電
流値及び変調振幅の最適値を自動的に設定することが可
能となる。このため、多チャネル磁束計の制御に有効で
ある。また、磁束トラップなどにより複数の素子の特性
がばらついた場合にも最適な動作点に設定することがで
きる。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面により説明す
る。変調振幅の最適値の決定に関する本発明の第１の実
施例を図１に示す。本実施例の回路は、磁束計２０に疑
似信号入力部８が付加された構成となっている。この回
路を用いて、オープンループでの特性の計測を行なう。
まず、バイアス電流設定回路２により、バイアス電流を
設定する。次に変調信号設定回路３及び疑似信号発生回
路８から、電圧−電流変換部７と変調・帰還コイル６を
介してＳＱＵＩＤ１に磁場を入力する。この際、スイッ
チ回路１３はオープン状態で計測する。このときの疑似
信号Φinに対する出力電圧Ｖoutの変化を図２に模式的
に示す。ここで、最大出力電圧をＶmaxとすると、帰還
動作時の帰還磁束の最大値Φmaxは次式で表される。
る。変調振幅の最適値の決定に関する本発明の第１の実
施例を図１に示す。本実施例の回路は、磁束計２０に疑
似信号入力部８が付加された構成となっている。この回
路を用いて、オープンループでの特性の計測を行なう。
まず、バイアス電流設定回路２により、バイアス電流を
設定する。次に変調信号設定回路３及び疑似信号発生回
路８から、電圧−電流変換部７と変調・帰還コイル６を
介してＳＱＵＩＤ１に磁場を入力する。この際、スイッ
チ回路１３はオープン状態で計測する。このときの疑似
信号Φinに対する出力電圧Ｖoutの変化を図２に模式的
に示す。ここで、最大出力電圧をＶmaxとすると、帰還
動作時の帰還磁束の最大値Φmaxは次式で表される。
【００１０】
【数３】 Φmax＝Ｖmax／β …(数3) また、ＳＱＵＩＤの感度を表す磁束−電圧変換率をＳ
は、次のように表される。
は、次のように表される。
【００１１】
【数４】 Ｓ＝ΔＶ／ΔΦ …(数4) このように、オープンループでの入出力特性を計測する
ことにより、最大帰還磁束量及び磁束−電圧変換率を求
めることができる。図から、変調振幅の大きさにより、
入出力特性が異なり、最大出力電圧値とそのときの入力
磁束の大きさ、感度が異なることが明らかである。最大
帰還磁束量及び感度の双方が高いとき、磁束計として最
適の動作条件である。そこで、このときの変調振幅を最
適値とする。これを各バイアス電流値において計測する
ことにより変調振幅及びバイアス電流の最適値を求める
ことができる。
ことにより、最大帰還磁束量及び磁束−電圧変換率を求
めることができる。図から、変調振幅の大きさにより、
入出力特性が異なり、最大出力電圧値とそのときの入力
磁束の大きさ、感度が異なることが明らかである。最大
帰還磁束量及び感度の双方が高いとき、磁束計として最
適の動作条件である。そこで、このときの変調振幅を最
適値とする。これを各バイアス電流値において計測する
ことにより変調振幅及びバイアス電流の最適値を求める
ことができる。
【００１２】上記の実施例を実現するための磁束計シス
テムの構成に関する本発明の第２の実施例を図３に示
す。本実施例において、磁束計システムは、磁束計２
０、疑似信号発生回路８、制御部２１、データ収集装置
２２及びコンピュータ２３により構成される。本実施例
において、バイアス電流及び変調振幅の設定は、制御部
を介してコンピュータで行なう。まず、変調振幅及びバ
イアス電流値を設定する。次に疑似信号を入力して入力
磁束Φinと出力電圧Ｖoutを計測し、データ収集装置を
介してコンピュータへ収集する。次に、入出力特性のデ
ータから、最大帰還磁束量及び感度を求める。これを各
変調振幅、バイアス電流値において計測、計算し、変調
振幅とバイアス電流値の最適値を求めて設定する。上記
の実施例では変調振幅の最適値を求めるために、疑似信
号を入力してオープンループ特性を計測しなければなら
ず、磁束計の構成が複雑となり、さらに、計測に時間を
要する。また、バイアス電流の最適値を求めるために
は、各バイアス電流値において同様の計測を行なう必要
があり、最適値を見つけるまでに手間がかかる。この問
題を解決し、オープンループでの計測を行なわずに変調
振幅の最適値を決定するための本発明の第３の実施例を
以下に示す。ＳＱＵＩＤの磁束電圧変換率Ｋを磁束φの
関数としてＶ(φ)とすると、磁束計は、図４に示すブロ
ック図として表すことができる。フィードバック動作時
には帰還磁束Φfが破線で示すようにＶ(φ)に入力され
る。このとき、ＳＱＵＩＤで検出する誤差磁束ΔΦとす
ると、次式が成立する。
テムの構成に関する本発明の第２の実施例を図３に示
す。本実施例において、磁束計システムは、磁束計２
０、疑似信号発生回路８、制御部２１、データ収集装置
２２及びコンピュータ２３により構成される。本実施例
において、バイアス電流及び変調振幅の設定は、制御部
を介してコンピュータで行なう。まず、変調振幅及びバ
イアス電流値を設定する。次に疑似信号を入力して入力
磁束Φinと出力電圧Ｖoutを計測し、データ収集装置を
介してコンピュータへ収集する。次に、入出力特性のデ
ータから、最大帰還磁束量及び感度を求める。これを各
変調振幅、バイアス電流値において計測、計算し、変調
振幅とバイアス電流値の最適値を求めて設定する。上記
の実施例では変調振幅の最適値を求めるために、疑似信
号を入力してオープンループ特性を計測しなければなら
ず、磁束計の構成が複雑となり、さらに、計測に時間を
要する。また、バイアス電流の最適値を求めるために
は、各バイアス電流値において同様の計測を行なう必要
があり、最適値を見つけるまでに手間がかかる。この問
題を解決し、オープンループでの計測を行なわずに変調
振幅の最適値を決定するための本発明の第３の実施例を
以下に示す。ＳＱＵＩＤの磁束電圧変換率Ｋを磁束φの
関数としてＶ(φ)とすると、磁束計は、図４に示すブロ
ック図として表すことができる。フィードバック動作時
には帰還磁束Φfが破線で示すようにＶ(φ)に入力され
る。このとき、ＳＱＵＩＤで検出する誤差磁束ΔΦとす
ると、次式が成立する。
【００１３】
【数５】φin＝ΔΦ−Ｖ(ΔΦ)・Ａ(f)・β …(数5)
【００１４】
【数６】φf ＝Ｖ(ΔΦ)・Ａ(f)・β …(数6) ＳＱＵＩＤの磁束電圧変換率を磁束φの関数とした場合
には、帰還磁束を入力磁束に比例する値として表すこと
はできず、誤差磁束の関数として表される。この誤差磁
束が、図２の横軸の入力磁束に相当する。ここで、ある
バイアス電流におけるＶ−Φ特性を計測することによ
り、各変調振幅における入力磁束に対する出力電圧及び
帰還磁束の変化を求めることができる。以下、その計算
方法について説明する。オープンループ利得１８は、ア
ンプ利得１５、変調信号成分を検出するための位相器１
６、位相器出力を積分するためのローパスフィルタ１７
により構成される。ここで、オープンループ特性を計算
する場合にはバンドパスフィルタは位相器と検出信号の
位相差に過ぎないため、アンプ利得を周波数特性を持た
ない一定値と仮定する。また、psd(t)、LPF(f)は次式の
ように表される。
には、帰還磁束を入力磁束に比例する値として表すこと
はできず、誤差磁束の関数として表される。この誤差磁
束が、図２の横軸の入力磁束に相当する。ここで、ある
バイアス電流におけるＶ−Φ特性を計測することによ
り、各変調振幅における入力磁束に対する出力電圧及び
帰還磁束の変化を求めることができる。以下、その計算
方法について説明する。オープンループ利得１８は、ア
ンプ利得１５、変調信号成分を検出するための位相器１
６、位相器出力を積分するためのローパスフィルタ１７
により構成される。ここで、オープンループ特性を計算
する場合にはバンドパスフィルタは位相器と検出信号の
位相差に過ぎないため、アンプ利得を周波数特性を持た
ない一定値と仮定する。また、psd(t)、LPF(f)は次式の
ように表される。
【００１５】
【数７】
【００１６】
【数８】
【００１７】位相器の特性は時間軸上の掛け算、ローパ
スフィルタの特性は周波数軸上の掛け算となるため、帰
還磁束量はフーリェ変換Ｆ｛｝及びフーリェ逆変換ＩＮ
ＶＦ｛｝を用いて、次のように与えられる。ここで、Φ
m、fmは変調振幅、変調周波数である。
スフィルタの特性は周波数軸上の掛け算となるため、帰
還磁束量はフーリェ変換Ｆ｛｝及びフーリェ逆変換ＩＮ
ＶＦ｛｝を用いて、次のように与えられる。ここで、Φ
m、fmは変調振幅、変調周波数である。
【００１８】
【数９】 Φf(t)＝ＩＮＶＦ｛Ｆ［Ｖ(φ(t))・psd(t)］・LPF(f)・β｝ …(数9)
【００１９】
【数１０】 φ(t) ＝Φm・sin(2・π・fm・t)＋Φin(t) …(数10) また、Ｖ−Φ特性は１Φ０を一周期とする周期関数とし
て、定式化できる。フーリェ変換及びフーリェ逆変換を
離散フーリェ変換(ＤＦＴ)対として計算機により求める
ことが可能である。バイアス電流及び変調振幅の設定方
法を図５のフローチャートに示す。まず、変調振幅を１
Φ０とする。この際、素子間の位相バラツキの影響を避
けるためにフィードバック状態とする。次に、バイアス
電流値を設定し、そのときのＶ−Φ特性を計測し、ＳＱ
ＵＩＤの出力電圧値との入力磁束の値をコンピュータへ
取り込む。この値から入力磁束−出力電圧間の近似式を
立てる。近似式は、今回のシミュレーションで行なった
ように１Φ０を１周期とする多項式により近似する方法
以外にニュートン法などにより測定データ間を補間する
ことも可能である。次に入力磁束に対する磁束計の出力
電圧あるいは帰還磁束量を計算する。これは、数式
（９）（１０）に従い、フーリェ変換及びフーリェ逆変
換を離散フーリェ変換(ＤＦＴ)対として計算する。この
計算結果から、磁束計の感度及び最大帰還磁束量の値を
求める。これを変調振幅が０から１Φ０の範囲で計算す
ることにより、このバイアス電流値における変調振幅の
最適値を求めることができる。順次、バイアス電流値を
設定してＶ−Φ特性を計測し、計算することにより、各
バイアス電流値における変調振幅の最適値を求めること
ができる。さらに、各バイアス電流における帰還磁束あ
るいは磁束計の出力電圧の最大値及び感度の大きさを比
較すれば、バイアス電流の最適値を求めることができ
る。以上の方法により求めたバイアス電流・変調振幅の
最適値をコンピュータから制御部を介して設定する。
て、定式化できる。フーリェ変換及びフーリェ逆変換を
離散フーリェ変換(ＤＦＴ)対として計算機により求める
ことが可能である。バイアス電流及び変調振幅の設定方
法を図５のフローチャートに示す。まず、変調振幅を１
Φ０とする。この際、素子間の位相バラツキの影響を避
けるためにフィードバック状態とする。次に、バイアス
電流値を設定し、そのときのＶ−Φ特性を計測し、ＳＱ
ＵＩＤの出力電圧値との入力磁束の値をコンピュータへ
取り込む。この値から入力磁束−出力電圧間の近似式を
立てる。近似式は、今回のシミュレーションで行なった
ように１Φ０を１周期とする多項式により近似する方法
以外にニュートン法などにより測定データ間を補間する
ことも可能である。次に入力磁束に対する磁束計の出力
電圧あるいは帰還磁束量を計算する。これは、数式
（９）（１０）に従い、フーリェ変換及びフーリェ逆変
換を離散フーリェ変換(ＤＦＴ)対として計算する。この
計算結果から、磁束計の感度及び最大帰還磁束量の値を
求める。これを変調振幅が０から１Φ０の範囲で計算す
ることにより、このバイアス電流値における変調振幅の
最適値を求めることができる。順次、バイアス電流値を
設定してＶ−Φ特性を計測し、計算することにより、各
バイアス電流値における変調振幅の最適値を求めること
ができる。さらに、各バイアス電流における帰還磁束あ
るいは磁束計の出力電圧の最大値及び感度の大きさを比
較すれば、バイアス電流の最適値を求めることができ
る。以上の方法により求めたバイアス電流・変調振幅の
最適値をコンピュータから制御部を介して設定する。
【００２０】この方法を用いれば、磁束トラップなどに
より複数の素子の特性がばらついた場合にも最適な動作
点に設定することができる。また、磁束計システムの構
成を図６に示す。この方法を用いれば、図４の擬似信号
発生回路が不要となり、回路構成が容易となる。本手法
によると、バイアス電流値を臨界電流値から入力磁束に
対する出力電圧の位相が反転する値まで増加させて計測
する必要がある。そこで、２ｆ検波法によるバイアス電
流設定手法を併用し、バイアス電流の最適値をあらかじ
め限定し、そのバイアス電流値において、最適な変調振
幅を求めれば、計算回数を減少できるため、設定に要す
る時間を短縮することができる。
より複数の素子の特性がばらついた場合にも最適な動作
点に設定することができる。また、磁束計システムの構
成を図６に示す。この方法を用いれば、図４の擬似信号
発生回路が不要となり、回路構成が容易となる。本手法
によると、バイアス電流値を臨界電流値から入力磁束に
対する出力電圧の位相が反転する値まで増加させて計測
する必要がある。そこで、２ｆ検波法によるバイアス電
流設定手法を併用し、バイアス電流の最適値をあらかじ
め限定し、そのバイアス電流値において、最適な変調振
幅を求めれば、計算回数を減少できるため、設定に要す
る時間を短縮することができる。
【００２１】
【発明の効果】この方法を用いれば、素子の特性を計測
して、バイアス電流値及び変調振幅の最適値に自動的に
設定することが可能である。このため、多チャネル磁束
計の制御に有効である。また、磁束トラップなどにより
複数の素子の特性がばらついた場合にも最適な動作点に
設定することができる。
して、バイアス電流値及び変調振幅の最適値に自動的に
設定することが可能である。このため、多チャネル磁束
計の制御に有効である。また、磁束トラップなどにより
複数の素子の特性がばらついた場合にも最適な動作点に
設定することができる。
【図１】本発明の第１の実施例を示す図。
【図２】本発明の第１の実施例の動作を説明する図。
【図３】本発明の第２の実施例を説明する図。
【図４】本発明の第３の実施例を説明する図。
【図５】本発明の第３の実施例の実施手順を説明する
図。
図。
【図６】本発明の第３の実施例の構成を説明する図。
【図７】従来法。
【図８】ＳＱＵＩＤの磁束−電圧特性を示す図。
【図９】従来法を説明するブロック図。
１…ＳＱＵＩＤ部、２…バイアス電流設定回路、３…変
調振幅設定回路、４…検出回路、５…入力コイル、６…
変調・帰還コイル、７…電圧−電流変換部、８…擬似信
号発生回路、９…ＳＱＵＩＤ、１０…アンプ、１１…位
相検波器、１２…ローパスフィルタ、１３…スイッチ回
路、１４…磁束電圧変換率、１５…アンプ利得、１６…
位相器、１７…ローパスフィルタ、１８…アンプ利得、
１９…帰還率、２０…磁束計、２１…制御部、２２…デ
ータ収集装置、２３…コンピュータ。
調振幅設定回路、４…検出回路、５…入力コイル、６…
変調・帰還コイル、７…電圧−電流変換部、８…擬似信
号発生回路、９…ＳＱＵＩＤ、１０…アンプ、１１…位
相検波器、１２…ローパスフィルタ、１３…スイッチ回
路、１４…磁束電圧変換率、１５…アンプ利得、１６…
位相器、１７…ローパスフィルタ、１８…アンプ利得、
１９…帰還率、２０…磁束計、２１…制御部、２２…デ
ータ収集装置、２３…コンピュータ。
Claims (9)
- 【請求項１】少なくとも２個のジョセフソン接合を持つ
ＳＱＵＩＤ素子、入力コイル、及び変調・帰還コイルと
を含むＳＱＵＩＤ部と、前記ＳＱＵＩＤ素子にバイアス
電流を設定する手段と、前記ＳＱＵＩＤ素子の出力電圧
を検出する検出手段と、変調信号を前記変調・帰還コイ
ルに設定する手段が接続される帰還回路と、前記検出手
段の出力端と前記帰還回路の接続のオンオフを行なうス
イッチ回路とを具備するＳＱＵＩＤ磁束計システムにお
いて、前記変調・帰還コイルに入力磁束として入力され
る疑似信号を発生し前記帰還回路に接続される信号発生
手段を有し、前記バイアス電流の大きさ、及び前記変調
信号の振幅を変化させて、前記入力磁束に対する前記Ｓ
ＱＵＩＤ素子の前記出力電圧を、前記スイッチ回路をオ
フとした状態で計測して、最大帰還磁束量、及び磁束−
電圧変換率を求めて、前記変調信号の振幅の最適値、及
び前記バイアス電流の最適値を決定し、前記振幅の最適
値を前記変調・帰還コイルに、前記バイアス電流の前記
最適値を前記ＳＱＵＩＤ素子にそれぞれ設定することを
特徴とするＳＱＵＩＤ磁束計システム。 - 【請求項２】少なくとも２個のジョセフソン接合を持つ
ＳＱＵＩＤ素子、入力コイル、及び変調・帰還コイルと
を含むＳＱＵＩＤ部と、前記ＳＱＵＩＤ素子にバイアス
電流を設定する手段と、前記ＳＱＵＩＤ素子の出力電圧
を検出する検出手段と、変調信号を前記変調・帰還コイ
ルに設定する手段が接続される帰還回路と、前記検出手
段の出力端と前記帰還回路の接続のオンオフを行なうス
イッチ回路とを具備するＳＱＵＩＤ磁束計システムにお
いて、前記バイアス電流、及び前記変調信号の振幅を変
化させる制御を行うコンピュータと、前記変調・帰還コ
イルに入力磁束として入力される疑似信号を発生し前記
帰還回路に接続される信号発生手段とを有し、前記コン
ピュータは、前記入力磁束に対する前記ＳＱＵＩＤ素子
の前記出力電圧を、前記スイッチ回路をオフとした状態
で収集し、最大帰還磁束量、及び磁束−電圧変換率を求
める処理を行い、前記変調信号の振幅の最適値、及び前
記バイアス電流の最適値を決定し、前記振幅の最適値を
前記変調・帰還コイルに、前記バイアス電流の前記最適
値を前記ＳＱＵＩＤ素子にそれぞれ設定する処理を行う
ことを特徴とするＳＱＵＩＤ磁束計システム。 - 【請求項３】少なくとも２個のジョセフソン接合を持つ
ＳＱＵＩＤ素子、入力コイル、及び変調・帰還コイルと
を含むＳＱＵＩＤ部と、前記ＳＱＵＩＤ素子にバイアス
電流を設定する手段と、前記ＳＱＵＩＤ素子の出力電圧
を検出する検出手段と、変調信号を前記変調・帰還コイ
ルに設定する手段が接続される帰還回路と、前記検出手
段の出力端と前記帰還回路の接続のオンオフを行なうス
イッチ回路とを具備するＳＱＵＩＤ磁束計システムにお
いて、前記バイアス電流の大きさ、及び前記変調信号の
振幅の設定の制御を行うコンピュータを有し、前記コン
ピュータは、前記変調信号の振幅が所定の値に設定され
たもとで、前記ＳＱＵＩＤ素子に順次設定された前記バ
イアス電流において、前記入力コイルへの入力磁束に対
する前記ＳＱＵＩＤ素子の前記出力電圧の前記スイッチ
回路をオンとした状態での計測値から、前記スイッチ回
路をオフとした状態における、前記変調信号の各振幅に
おける前記入力磁束に対する前記ＳＱＵＩＤ素子の前記
出力電圧、及び帰還磁束量を計算により求め、前記各バ
イアス電流における最大帰還磁束量、及び磁束−電圧変
換率を求める処理を行い、前記変調信号の振幅の最適
値、及び前記バイアス電流の最適値を決定し、前記振幅
の最適値を前記変調・帰還コイルに、前記バイアス電流
の前記最適値を前記ＳＱＵＩＤ素子にそれぞれ設定する
処理を行うことを特徴とするＳＱＵＩＤ磁束計システ
ム。 - 【請求項４】少なくとも２個のジョセフソン接合を持つ
ＳＱＵＩＤ素子、入力コイル、及び変調・帰還コイルと
を含むＳＱＵＩＤ部と、前記ＳＱＵＩＤ素子にバイアス
電流を設定する手段と、前記ＳＱＵＩＤ素子の出力電圧
を検出する検出手段と、変調信号を前記変調・帰還コイ
ルに設定する手段が接続される帰還回路と、前記検出手
段の出力端と前記帰還回路の接続のオンオフを行なうス
イッチ回路とを具備するＳＱＵＩＤ磁束計システムにお
いて、前記バイアス電流の大きさ、及び前記変調信号の
振幅の設定の制御を行うコンピュータと、前記変調・帰
還コイルに入力磁束として入力される疑似信号を発生し
前記帰還回路に接続される信号発生手段とを有するＳＱ
ＵＩＤ磁束計システムの初期設定方法であって、（１）
前記変調・帰還コイルに前記変調信号の振幅を所定の
値、前記ＳＱＵＩＤ素子に前記バイアス電流を所定の値
に設定し、前記入力磁束に対するＳＱＵＩＤ素子の前記
出力電圧を、前記スイッチ回路をオフとした状態で計測
する工程と、（２）工程（１）で計測された前記出力電
圧から最大帰還磁束量、及び感度を求め、前記変調信号
の振幅の最適値、及び前記バイアス電流の最適値を決定
する工程と、（３）前記振幅の最適値を前記変調・帰還
コイルに、前記バイアス電流の前記最適値を前記ＳＱＵ
ＩＤ素子にそれぞれ設定する工程とを有することを特徴
とするＳＱＵＩＤ磁束計システムの初期設定方法。 - 【請求項５】少なくとも２個のジョセフソン接合を持つ
ＳＱＵＩＤ素子、入力コイル、及び変調・帰還コイルと
を含むＳＱＵＩＤ部と、前記ＳＱＵＩＤ素子にバイアス
電流を設定する手段と、前記ＳＱＵＩＤ素子の出力電圧
を検出する検出手段と、変調信号を前記変調・帰還コイ
ルに設定する手段が接続される帰還回路と、前記検出手
段の出力端と前記帰還回路の接続のオンオフを行なうス
イッチ回路とを具備するＳＱＵＩＤ磁束計システムにお
いて、前記変調・帰還コイルに入力磁束として入力され
る疑似信号を発生し前記帰還回路に接続される信号発生
手段を有し、前記変調・帰還コイルに設定する前記変調
信号の振幅、及び前記ＳＱＵＩＤ素子に設定する前記バ
イアス電流の大きさが、前記バイアス電流の大きさ、及
び前記変調信号の振幅を変化させて、前記スイッチ回路
をオフとした状態で前記検出手段により計測された前記
入力磁束に対する前記ＳＱＵＩＤ素子の前記出力電圧に
基づいて決定されることを特徴とするＳＱＵＩＤ磁束計
システム。 - 【請求項６】少なくとも２個のジョセフソン接合を持つ
ＳＱＵＩＤ素子、入力コイル、及び変調・帰還コイルと
を含むＳＱＵＩＤ部と、前記ＳＱＵＩＤ素子にバイアス
電流を設定する手段と、前記ＳＱＵＩＤ素子の出力電圧
を検出する検出手段と、変調信号を前記変調・帰還コイ
ルに設定する手段が接続される帰還回路と、前記検出手
段の出力端と前記帰還回路の接続のオンオフを行なうス
イッチ回路とを具備するＳＱＵＩＤ磁束計システムにお
いて、前記バイアス電流、及び前記変調信号の振幅を変
化させる制御を行うコンピュータと、前記変調・帰還コ
イルに入力磁束 として入力される疑似信号を発生し前記
帰還回路に接続される信号発生手段とを有し、前記コン
ピュータは、前記スイッチ回路をオフとした状態で収集
した、前記入力磁束に対する前記ＳＱＵＩＤ素子の前記
出力電圧に基づいて、前記変調・帰還コイルに設定する
前記変調信号の振幅、及び前記ＳＱＵＩＤ素子に設定す
る前記バイアス電流の大きさを決定することを特徴とす
るＳＱＵＩＤ磁束計システム。 - 【請求項７】少なくとも２個のジョセフソン接合を持つ
ＳＱＵＩＤ素子、入力コイル、及び変調・帰還コイルと
を含むＳＱＵＩＤ部と、前記ＳＱＵＩＤ素子にバイアス
電流を設定する手段と、前記ＳＱＵＩＤ素子の出力電圧
を検出する検出手段と、変調信号を前記変調・帰還コイ
ルに設定する手段が接続される帰還回路と、前記検出手
段の出力端と前記帰還回路の接続のオンオフを行なうス
イッチ回路とを具備するＳＱＵＩＤ磁束計システムにお
いて、前記変調・帰還コイルに入力磁束として入力され
る疑似信号を発生し前記帰還回路に接続される信号発生
手段を有するＳＱＵＩＤ磁束計システムの初期設定方法
であって、（１）前記スイッチ回路をオフの状態とし
て、前記検出手段により前記入力磁束に対する前記ＳＱ
ＵＩＤ素子の前記出力電圧を計測して、最大帰還磁束量
及び磁束−電圧変換率を求め、前記変調信号の振幅の最
適値及び前記バイアス電流の最適値を決定する工程と、
（２）前記振幅の最適値を前記変調・帰還コイルに、前
記バイアス電流の前記最適値を前記ＳＱＵＩＤ素子にそ
れぞれ設定する工程とを有することを特徴とするＳＱＵ
ＩＤ磁束計システムの初期値設定方法。 - 【請求項８】 少なくとも２個のジョセフソン接合を持つ
ＳＱＵＩＤ素子、入力コイル、及び変調・帰還コイルと
を含むＳＱＵＩＤ部と、前記ＳＱＵＩＤ素子にバイアス
電流を設定する手段と、前記ＳＱＵＩＤ素子の出力電圧
を検出する検出手段と、変調信号を前記変調・帰還コイ
ルに設定する手段が接続される帰還回路と、前記検出手
段の出力端と前記帰還回路の接続のオンオフを行なうス
イッチ回路とを具備するＳＱＵＩＤ磁束計システムにお
いて、前記変調・帰還コイルに入力磁束として入力され
る疑似信号を発生し前記帰還回路に接続される信号発生
手段を有するＳ ＱＵＩＤ磁束計システムの初期設定方法
であって、（１）前記スイッチ回路をオフの状態とし
て、前記検出手段により前記入力磁束に対する前記ＳＱ
ＵＩＤ素子の前記出力電圧を計測する工程と、（２）前
記工程（１）で計測された前記出力電圧に基づいて、前
記変調・帰還コイルに設定する前記変調信号の振幅、及
び前記ＳＱＵＩＤ素子に設定する前記バイアス電流の大
きさを決定する工程を有することを特徴とするＳＱＵＩ
Ｄ磁束計システムの初期値設定方法。 - 【請求項９】 少なくとも２個のジョセフソン接合を持つ
ＳＱＵＩＤ素子、入力コイル、及び変調・帰還コイルと
を含むＳＱＵＩＤ部と、前記ＳＱＵＩＤ素子にバイアス
電流を設定する手段と、前記ＳＱＵＩＤ素子の出力電圧
を検出する検出手段と、変調信号を前記変調・帰還コイ
ルに設定する手段が接続される帰還回路と、前記検出手
段の出力端と前記帰還回路の接続のオンオフを行なうス
イッチ回路とを具備するＳＱＵＩＤ磁束計システムにお
いて、前記変調・帰還コイルに入力磁束として入力され
る疑似信号を発生し前記帰還回路に接続される信号発生
手段を有し、前記スイッチ回路をオフとした状態で前記
検出手段により計測された前記入力磁束に対する前記Ｓ
ＱＵＩＤ素子の前記出力電圧に基づいて、前記変調・帰
還コイルに設定する前記変調信号の振幅、及び前記ＳＱ
ＵＩＤ素子に設定する前記バイアス電流の大きさが決定
されることを特徴とするＳＱＵＩＤ磁束計システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24034192A JP3156387B2 (ja) | 1992-09-09 | 1992-09-09 | Ｓｑｕｉｄ磁束計システム及びその初期値設定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24034192A JP3156387B2 (ja) | 1992-09-09 | 1992-09-09 | Ｓｑｕｉｄ磁束計システム及びその初期値設定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0694814A JPH0694814A (ja) | 1994-04-08 |
| JP3156387B2 true JP3156387B2 (ja) | 2001-04-16 |
Family
ID=17058049
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24034192A Expired - Fee Related JP3156387B2 (ja) | 1992-09-09 | 1992-09-09 | Ｓｑｕｉｄ磁束計システム及びその初期値設定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3156387B2 (ja) |
-
1992
- 1992-09-09 JP JP24034192A patent/JP3156387B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0694814A (ja) | 1994-04-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5285155A (en) | Method and apparatus for magnetic flux locking based upon a history of plural comparisons of the SQUID output signal and a predetermined signal | |
| EP0205120B1 (en) | Superconducting current detecting circuit employing DC flux parametron circuit | |
| JP3081902B2 (ja) | 磁場検出回路 | |
| JPH04268472A (ja) | 高感度磁場検出装置 | |
| JP3156387B2 (ja) | Ｓｑｕｉｄ磁束計システム及びその初期値設定方法 | |
| US5291135A (en) | Weak magnetic field measuring system using dc-SQUID magnetometer with bias current adjustment and/or detecting function of abnormal operation | |
| Daniil et al. | Low field Hall effect magnetometry | |
| JPS6126240B2 (ja) | ||
| JP2579280B2 (ja) | Ｓｑｕｉｄ磁束計のキャリブレーション方法 | |
| JPH04269680A (ja) | 高感度磁場検出装置 | |
| JP2869775B2 (ja) | Ｓｑｕｉｄ磁束計 | |
| RU203601U1 (ru) | Устройство формирования выходного сигнала дифференциального измерительного преобразователя | |
| JPH0812233B2 (ja) | 磁束変化量測定方法 | |
| JP2808258B2 (ja) | Ｓｑｕｉｄ磁束計 | |
| JPH0694815A (ja) | Ｓｑｕｉｄ磁束計の動作点設定システム及び方法 | |
| JPH0868834A (ja) | 超伝導磁力計 | |
| JPH07311250A (ja) | Ｓｑｕｉｄ磁束計 | |
| JP3103866B2 (ja) | パルス出力型スクイッド | |
| JPH04135537A (ja) | 磁場源推定装置 | |
| JP3522104B2 (ja) | 高感度磁場検出装置 | |
| SU980030A1 (ru) | Градиентометр с переменной базой | |
| JP3480143B2 (ja) | 多チャネル動歪測定器 | |
| JPH04116477A (ja) | ダミ―ｓｑｕｉｄ | |
| JPH04116476A (ja) | ダミ―ｓｑｕｉｄ | |
| Hahn et al. | Digital signal processor-based dc superconducting quantum interference device controller |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080209 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090209 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090209 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100209 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100209 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110209 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120209 Year of fee payment: 11 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |