JPH01199178A - 超伝導磁力計 - Google Patents
超伝導磁力計Info
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- JPH01199178A JPH01199178A JP63024134A JP2413488A JPH01199178A JP H01199178 A JPH01199178 A JP H01199178A JP 63024134 A JP63024134 A JP 63024134A JP 2413488 A JP2413488 A JP 2413488A JP H01199178 A JPH01199178 A JP H01199178A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は航空機等に搭載して地磁気程度の弱磁界を高
感度で測定する超伝導磁力計に関するものである。
感度で測定する超伝導磁力計に関するものである。
第２図は従来の超伝導磁力計の一実施例を示す構成図で
、（１）はジョセフソン接合、（２）は超伝導リング、
（３）は帰還変調コイル、（４）は電池、（５）は可変
抵抗、（６）は増幅器、（７）は位相検波器、（８）は
ＲＦ発振器、（９）は帰還抵抗、αｅは８ＱＵＩＤ（８
ｕｐｅｒ ＱＵａｍｔｕｍＩｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ
Ｄｅｖｉｃｅ）センサ部、αＤはバイアス電流伝送線で
ある。なお、この発明に関連しない構成品は省略しであ
る。超伝導リング（２）はここでは２つのトンネル型ジ
ョセフソン接合（１ンをもつ高温超伝導体で９例えば、
Ｙ−３ｉ−ＣｕＯの酸化物系のものであシ、その形状は
約２００ａｍＸ ２００＃ｍの正方形でそのリング幅は
約２０ｊｍ、厚さは約１０７１ｎｎの平面盤なものであ
る。帰還変調コイル（３）は上記超伝導リング（２１と
同じ物質で、その形状も上記超伝導リング（２）と同一
で、後述する位相検波器（７）の出力を帰還抵抗（９）
を介した帰還電流と、ＲＦ発振器（８）からの変調電流
をトランス結合によシ上記超伝導リング（２）に伝達す
る。電池（４）と可変抵抗（５）はここでは約３０ｊＡ
の電流をバイアス電流伝送線αＤを介して前記超伝導リ
ング（２）の動作点を設定する。増幅器（６）は低雑音
増幅器で上記超伝導リング（２）の出力を所要の信号対
雑音比を維持して増幅する。位相検波器（７）は上記増
幅器（６）の出力をここではｔｏｏ Ｋ＆のＲＦ発振器
（８）の出力信号を基準信号として位相検波する。ここ
では、ジョセフノン接合（１）、超伝導リング（２）及
び帰還変調コイル（３）で構成される部分を５ＱＵＩＤ
センサ部叫と称することにする。
、（１）はジョセフソン接合、（２）は超伝導リング、
（３）は帰還変調コイル、（４）は電池、（５）は可変
抵抗、（６）は増幅器、（７）は位相検波器、（８）は
ＲＦ発振器、（９）は帰還抵抗、αｅは８ＱＵＩＤ（８
ｕｐｅｒ ＱＵａｍｔｕｍＩｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ
Ｄｅｖｉｃｅ）センサ部、αＤはバイアス電流伝送線で
ある。なお、この発明に関連しない構成品は省略しであ
る。超伝導リング（２）はここでは２つのトンネル型ジ
ョセフソン接合（１ンをもつ高温超伝導体で９例えば、
Ｙ−３ｉ−ＣｕＯの酸化物系のものであシ、その形状は
約２００ａｍＸ ２００＃ｍの正方形でそのリング幅は
約２０ｊｍ、厚さは約１０７１ｎｎの平面盤なものであ
る。帰還変調コイル（３）は上記超伝導リング（２１と
同じ物質で、その形状も上記超伝導リング（２）と同一
で、後述する位相検波器（７）の出力を帰還抵抗（９）
を介した帰還電流と、ＲＦ発振器（８）からの変調電流
をトランス結合によシ上記超伝導リング（２）に伝達す
る。電池（４）と可変抵抗（５）はここでは約３０ｊＡ
の電流をバイアス電流伝送線αＤを介して前記超伝導リ
ング（２）の動作点を設定する。増幅器（６）は低雑音
増幅器で上記超伝導リング（２）の出力を所要の信号対
雑音比を維持して増幅する。位相検波器（７）は上記増
幅器（６）の出力をここではｔｏｏ Ｋ＆のＲＦ発振器
（８）の出力信号を基準信号として位相検波する。ここ
では、ジョセフノン接合（１）、超伝導リング（２）及
び帰還変調コイル（３）で構成される部分を５ＱＵＩＤ
センサ部叫と称することにする。
上述した超伝導磁力計はｄｃｓＱＵＩＤ磁力計と称され
るもので、以下にこの動作原理の概要について述べる。
るもので、以下にこの動作原理の概要について述べる。
第３図はｄｃｓＱＵＩＤによる磁束検出方法の説明図、
第４図はｄｃ ８ＱＵＩＤにおける変調方式の説明図で
ある。衆知のように、超伝導体内では電子は対（クーパ
ー・ペア）になって電気抵抗が零のコヒーレントな電流
が流れている。ジッセフノン接合においては電子波に位
相差が生じ、電流Ｉは次式で表わされる。
第４図はｄｃ ８ＱＵＩＤにおける変調方式の説明図で
ある。衆知のように、超伝導体内では電子は対（クーパ
ー・ペア）になって電気抵抗が零のコヒーレントな電流
が流れている。ジッセフノン接合においては電子波に位
相差が生じ、電流Ｉは次式で表わされる。
Ｉ ｍ Ｉｃ・θ ・・・・・・・・・・・・・・・
（１）ここに、Ｉｃ： 超伝導臨界電流 θ：位相差 である。
（１）ここに、Ｉｃ： 超伝導臨界電流 θ：位相差 である。
また、超伝導のリング内では、リング内磁束をΦ、磁束
量子をΦ＠（２，０７ＸＩＯ””Ｗｂ）と表わすとき。
量子をΦ＠（２，０７ＸＩＯ””Ｗｂ）と表わすとき。
Φ＝ｎΦ。（ｒｔ：！１数）・・・・・・・・・・ （
２）が成立する。２つのジジセ７ノン接合の超伝導臨界
電流をＩｃ、電子波の位相差をθ□、０□とすると。
２）が成立する。２つのジジセ７ノン接合の超伝導臨界
電流をＩｃ、電子波の位相差をθ□、０□とすると。
ジョセフノン効果の基本式から。
ＩｗＩｃｗｅ□＋Ｉ（ｓｉｎ＃、・・・・・・・・・・
（３）と表わされ、超伝導リングにおけるフラクソイ
ドの量子化から。
（３）と表わされ、超伝導リングにおけるフラクソイ
ドの量子化から。
となる。つマシ、ジッセフソン素子の両側に生ずる位相
差はリングを貫く磁束Φによって決定される。（３）式
と（４）式から、ｎ−０のときが得られる。
差はリングを貫く磁束Φによって決定される。（３）式
と（４）式から、ｎ−０のときが得られる。
ｄｃｓＱＵＩＤにおいては、リング内磁束ΦがｎΦ。
か（ｎ＋−！−）Φ。かによって、第３図の曲線人及び
曲線Ｂに示したようにＩ−Ｖ特性が変るので９図に示し
たように超伝導臨界電流Ｉｃよシ若干大きい電流Ｉｂを
印加しておくと、電圧Ｖは振幅がΔＶでΦ。
曲線Ｂに示したようにＩ−Ｖ特性が変るので９図に示し
たように超伝導臨界電流Ｉｃよシ若干大きい電流Ｉｂを
印加しておくと、電圧Ｖは振幅がΔＶでΦ。
を周期関数とする値となる。ここで超伝導リング（２：
の動作点を第４図のＤ点に設定してＲＦ発振器（７）か
らｔｏｏｘ−の交流磁束を加えると、その出力は変調周
波数の２倍の周波数つまｊｌ） ２００に一成分だけで
あるが、ここに外部磁束Φが加わると１００Ｋ−成分が
生ずる。この信号を位相検波器（７）で処理してその出
力を帰還変調コイル（３）に帰還すると、帰還電流Ｉｆ
が外部磁束の値を示すことになシ、この値から外部磁界
の強度を知ることができる。
の動作点を第４図のＤ点に設定してＲＦ発振器（７）か
らｔｏｏｘ−の交流磁束を加えると、その出力は変調周
波数の２倍の周波数つまｊｌ） ２００に一成分だけで
あるが、ここに外部磁束Φが加わると１００Ｋ−成分が
生ずる。この信号を位相検波器（７）で処理してその出
力を帰還変調コイル（３）に帰還すると、帰還電流Ｉｆ
が外部磁束の値を示すことになシ、この値から外部磁界
の強度を知ることができる。
第２図において、バイアス電流伝送線αυを流れる電流
は上述したように約３０＃人と微少である。
は上述したように約３０＃人と微少である。
また、電池（４）、可変抵抗器（５）、増幅器（６）１
位相検波器１７）、 ＲＦ発振器（８）の電子回路およ
び電子部品はそれらが発生する磁気雑音がｄｃ８ＱＵＩ
Ｄ磁力計へ悪影響を与えないように通常、８ＱＵＩＤセ
ンサ部αＧから約５ｍ以上離して設置されている。
位相検波器１７）、 ＲＦ発振器（８）の電子回路およ
び電子部品はそれらが発生する磁気雑音がｄｃ８ＱＵＩ
Ｄ磁力計へ悪影響を与えないように通常、８ＱＵＩＤセ
ンサ部αＧから約５ｍ以上離して設置されている。
上述したｄｃ８ＱＵＩＤ磁力計は理論上１０ ｙ（１
ｒ−１０−’Ｇａｕｓｓ）以上の高感度を有するが、超
伝導リングの動作点を決めるバイアス電流が約３０ａＡ
と微少であシ、かつこの微少電流を約５ｍ以上離れた位
置にある超伝導リング（２）へ伝送しなければならない
ため、バイアス電流伝送線にシールドを施しても、外部
からの電磁界の誘導によって、系の作動が不安定になシ
やすい難点があった。特に。
ｒ−１０−’Ｇａｕｓｓ）以上の高感度を有するが、超
伝導リングの動作点を決めるバイアス電流が約３０ａＡ
と微少であシ、かつこの微少電流を約５ｍ以上離れた位
置にある超伝導リング（２）へ伝送しなければならない
ため、バイアス電流伝送線にシールドを施しても、外部
からの電磁界の誘導によって、系の作動が不安定になシ
やすい難点があった。特に。
このｄｃ８ＱＵＩＤ磁力計を航空機等に搭載して地磁気
等を測定する場合には、搭載されている他の電子機器等
が発生する電磁界信号の誘導を強く受けて、系を安定に
作動させることは極めて困難である。
等を測定する場合には、搭載されている他の電子機器等
が発生する電磁界信号の誘導を強く受けて、系を安定に
作動させることは極めて困難である。
この発明は上記のような課題を解決するためになされた
もので、外部からの電磁気の誘導を受けに＜＜シて９作
動が安定な超伝導磁力計を得ることを目的とする。
もので、外部からの電磁気の誘導を受けに＜＜シて９作
動が安定な超伝導磁力計を得ることを目的とする。
この発明に係る超伝導磁力計は、直流電源からの出力電
流を光電変換器で光信号に変換し、この光信号を光ファ
イバーで所要の長さ伝送し、この光ファイバーからの出
力信号を非磁性の光電変換器で電流信号に変換して超伝
導リングの動作点を設定するようにしたものである。
流を光電変換器で光信号に変換し、この光信号を光ファ
イバーで所要の長さ伝送し、この光ファイバーからの出
力信号を非磁性の光電変換器で電流信号に変換して超伝
導リングの動作点を設定するようにしたものである。
この発明における光電変換器と所要の長さの光ファイバ
ーおよび非磁性光電変換器から成るバイアス電流伝送系
は、外部からの電磁界の誘導を受けにくい。
ーおよび非磁性光電変換器から成るバイアス電流伝送系
は、外部からの電磁界の誘導を受けにくい。
第１図はこの発明の一実施例を示す構成図で。
第１図において囮は光電変換器、ａ３は光ファイバー、
圓は非磁性光電変換器である。図中、この発明に関連し
ない構成品については省略しである。
圓は非磁性光電変換器である。図中、この発明に関連し
ない構成品については省略しである。
光電変換器（２）はＡ／ＧａＡｓ／ＧａＡｓの半導体素
子の発光ダイオードで、 ８６０ａｍに発光スペクトル
のピークを有していて、可変抵抗（５）からの出力電流
を光信号に変換する。光７アイパー□□□は８７系の光
ファイバーで、そのコア径は約５０Ｉｓでその外周を厚
さ約 ′０．１ｍ１１のナイロンで被覆してあシ、全
長は約５．３ｍで上記光電変換器−の出力光を低損失で
伝送する。
子の発光ダイオードで、 ８６０ａｍに発光スペクトル
のピークを有していて、可変抵抗（５）からの出力電流
を光信号に変換する。光７アイパー□□□は８７系の光
ファイバーで、そのコア径は約５０Ｉｓでその外周を厚
さ約 ′０．１ｍ１１のナイロンで被覆してあシ、全
長は約５．３ｍで上記光電変換器−の出力光を低損失で
伝送する。
非磁性光電変換器圓はＳｉ系の太陽電池でピーク波長感
度は約８００μｍＫｈシ、受光する半導体素子を除いた
機構部分は全て非磁性体例えばＦ ＲＰ （Ｆｉｂｅｒ
Ｒｅｉｎｅｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃ）で構成され
ている。この非磁性光電変換器Ｑ４）はその超微少の磁
気雑音が悪影響を与えない範囲で超伝導リング（２）の
近傍に設置されていて、上記光ファイバー〇からの出力
光を電流信号に変換して上記超伝導リング（２）へバイ
アス電流として送る。
度は約８００μｍＫｈシ、受光する半導体素子を除いた
機構部分は全て非磁性体例えばＦ ＲＰ （Ｆｉｂｅｒ
Ｒｅｉｎｅｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃ）で構成され
ている。この非磁性光電変換器Ｑ４）はその超微少の磁
気雑音が悪影響を与えない範囲で超伝導リング（２）の
近傍に設置されていて、上記光ファイバー〇からの出力
光を電流信号に変換して上記超伝導リング（２）へバイ
アス電流として送る。
その他の構成品の機能は第２図において説明したものと
同一である。この光電変換器圓、光ファイバー（２）お
よび非磁性光電変換器α勾の系で伝送される超伝導リン
グ（２）へのバイアス電流信号は外部からの電磁界の誘
導を受けにくい。
同一である。この光電変換器圓、光ファイバー（２）お
よび非磁性光電変換器α勾の系で伝送される超伝導リン
グ（２）へのバイアス電流信号は外部からの電磁界の誘
導を受けにくい。
以上のようにこの発明によれば、超伝導リングの動作点
を設定する微少なバイアス電流を光電変換器で光信号に
変換し、この光信号を光７アイパーで所要の距離伝送し
た後に、非磁性光電変換器で電流信号で変換するので、
外部からの電磁界の誘導を受けにくくなシ１作動が安定
な超伝導磁力計を得ることができる。
を設定する微少なバイアス電流を光電変換器で光信号に
変換し、この光信号を光７アイパーで所要の距離伝送し
た後に、非磁性光電変換器で電流信号で変換するので、
外部からの電磁界の誘導を受けにくくなシ１作動が安定
な超伝導磁力計を得ることができる。
第１図はこの発明の一実施例を示す構成図、第２図は従
来の一実施例を示す構成図、第３図ｕ ｄｃＳＱＵＩＤ
による磁束検出方法の説明図、第４図はｄｃ ５ＱＵＩ
Ｄにおける変調方式の説明図である。 図において、（１）はジョセフソン接合、（２）は超伝
導リング、（３）は帰還変調コイル、（４）は電池、（
５）は可変抵抗、（６）は増幅器、（７）は位相検波器
、（８）はＲＦ発振器、（９）は帰還抵抗、叫は８ＱＵ
ＩＤセンサ部。 ■はバイアス電流伝送線、（２）は光電変換器、α３は
光ファイバー、 （１４１は非磁性光電変換器である。 図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
来の一実施例を示す構成図、第３図ｕ ｄｃＳＱＵＩＤ
による磁束検出方法の説明図、第４図はｄｃ ５ＱＵＩ
Ｄにおける変調方式の説明図である。 図において、（１）はジョセフソン接合、（２）は超伝
導リング、（３）は帰還変調コイル、（４）は電池、（
５）は可変抵抗、（６）は増幅器、（７）は位相検波器
、（８）はＲＦ発振器、（９）は帰還抵抗、叫は８ＱＵ
ＩＤセンサ部。 ■はバイアス電流伝送線、（２）は光電変換器、α３は
光ファイバー、 （１４１は非磁性光電変換器である。 図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
Claims (1)
- ２つのジョセフソン接合をもつ超伝導リングと、上記
超伝導リングとトランス結合する帰還変調コイルと、上
記超伝導リングの出力を増幅する増幅器と、上記増幅器
からの出力をＲＦ発振器からの高周波信号を基準信号と
して位相検波する位相検波器と、上記位相検波器からの
出力電圧を電流にして上記帰還変調コイルに送出する帰
還抵抗と、上記ＲＦ発振器の出力電流を上記帰還変調コ
イルへ送出する手段と、上記超伝導リングの動作点を設
定する直流電源と、上記直流電源からの出力を光信号に
変換する光電変換器と、上記光電変換器の光信号を所要
の距離伝送する光ファイバーと、上記光ファイバーから
の光信号を直流の電気信号に変換して上記超伝導リング
へ送出する非磁性の光電変換器とを備えたことを特徴と
する超伝導磁力計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63024134A JPH01199178A (ja) | 1988-02-04 | 1988-02-04 | 超伝導磁力計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63024134A JPH01199178A (ja) | 1988-02-04 | 1988-02-04 | 超伝導磁力計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01199178A true JPH01199178A (ja) | 1989-08-10 |
Family
ID=12129844
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63024134A Pending JPH01199178A (ja) | 1988-02-04 | 1988-02-04 | 超伝導磁力計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01199178A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6447497B1 (en) | 1999-11-22 | 2002-09-10 | Kimberly-Clark Worldwide, Inc. | Absorbent article with child resistant refastenable seams |
| US6645190B1 (en) | 1999-11-22 | 2003-11-11 | Kimberly-Clark Worldwide, Inc. | Absorbent article with non-irritating refastenable seams |
| US6761711B1 (en) | 1998-12-18 | 2004-07-13 | Kimberly-Clark Worldwide, Inc. | Absorbent articles with refastenable side seams |
| US6764475B1 (en) | 1998-12-18 | 2004-07-20 | Kimberly-Clark Worldwide, Inc. | Absorbent articles having differential strength refastenable seam |
-
1988
- 1988-02-04 JP JP63024134A patent/JPH01199178A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6761711B1 (en) | 1998-12-18 | 2004-07-13 | Kimberly-Clark Worldwide, Inc. | Absorbent articles with refastenable side seams |
| US6764475B1 (en) | 1998-12-18 | 2004-07-20 | Kimberly-Clark Worldwide, Inc. | Absorbent articles having differential strength refastenable seam |
| US6447497B1 (en) | 1999-11-22 | 2002-09-10 | Kimberly-Clark Worldwide, Inc. | Absorbent article with child resistant refastenable seams |
| US6645190B1 (en) | 1999-11-22 | 2003-11-11 | Kimberly-Clark Worldwide, Inc. | Absorbent article with non-irritating refastenable seams |
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