JPH02150786A - 薄膜コイル一体型ｓｑｕｉｄ素子 - Google Patents
薄膜コイル一体型ｓｑｕｉｄ素子Info
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- JPH02150786A JPH02150786A JP63304971A JP30497188A JPH02150786A JP H02150786 A JPH02150786 A JP H02150786A JP 63304971 A JP63304971 A JP 63304971A JP 30497188 A JP30497188 A JP 30497188A JP H02150786 A JPH02150786 A JP H02150786A
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Landscapes
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
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〉
本発明は、極微弱磁界の検出に用いられるＳＱＵＩＤ素
子に関する。
子に関する。
〈従来の技術〉
ＳＱＵ Ｉ Ｄ磁力計においては、一般に、被測定磁界
をＳＱＵＩＤリングで直接拾うよりも、適当な入力回路
を用いてＳＱＵＩＤに伝達して検出する方法が広く採用
されている。この入力回路としては、磁束トランス等と
称される超電導閉回路が主として用いられている。この
磁束トランスは、測定すべき外部磁界に結合するビック
アンプコイルと、ＳＱＵＩＤに結合する入力コイルによ
って構成され、ピックアップコイルに印加された磁界を
入力コイルを介して一定の率のもとにＳＱＵＩＤ素子に
伝達する。
をＳＱＵＩＤリングで直接拾うよりも、適当な入力回路
を用いてＳＱＵＩＤに伝達して検出する方法が広く採用
されている。この入力回路としては、磁束トランス等と
称される超電導閉回路が主として用いられている。この
磁束トランスは、測定すべき外部磁界に結合するビック
アンプコイルと、ＳＱＵＩＤに結合する入力コイルによ
って構成され、ピックアップコイルに印加された磁界を
入力コイルを介して一定の率のもとにＳＱＵＩＤ素子に
伝達する。
このような磁束トランスの入力コイルは、従来、手巻き
の超電導コイルを用い、例えば第３図に示すようなｒｆ
ｓＱＵＩＤ素子に近接配置することによって磁気的に結
合させていた。なお、第３図は準平面型マイクロブリッ
ジによってジョセフソン接合を形成したｒｆｓＱＵＩＤ
素子で、（ａ）は平面図、（ｂ）はそのジョセフソン接
合部Ｊ近傍の■−■断面図である。この構造を説明する
と、基板３１上に、磁束鎖交部Ｈ＋、Ｈｚおよびこれら
を連結する微小ギャップ３２ａを残して超電導薄膜３２
を形成し、その微小ギャップ３２ａの中央部分に、両端
がそれぞれ超電導薄膜３２上に乗るように絶縁膜３３を
形成している。そして、この絶縁膜３３の上方に、微小
な幅の超電導薄膜３４を形成してその両端をそれぞれ下
方の超電導薄膜３２にまで至らしめ、その一方の端部は
超電導薄膜３２と完全に導通させ、他方の端部は絶縁膜
３３の膜厚部でマイクロブリッジを形成して超電導薄膜
３２と接合している。この構造によって、一箇所のジョ
セフソン接合Ｊを有する超電導リングＲを得ているわけ
である。
の超電導コイルを用い、例えば第３図に示すようなｒｆ
ｓＱＵＩＤ素子に近接配置することによって磁気的に結
合させていた。なお、第３図は準平面型マイクロブリッ
ジによってジョセフソン接合を形成したｒｆｓＱＵＩＤ
素子で、（ａ）は平面図、（ｂ）はそのジョセフソン接
合部Ｊ近傍の■−■断面図である。この構造を説明する
と、基板３１上に、磁束鎖交部Ｈ＋、Ｈｚおよびこれら
を連結する微小ギャップ３２ａを残して超電導薄膜３２
を形成し、その微小ギャップ３２ａの中央部分に、両端
がそれぞれ超電導薄膜３２上に乗るように絶縁膜３３を
形成している。そして、この絶縁膜３３の上方に、微小
な幅の超電導薄膜３４を形成してその両端をそれぞれ下
方の超電導薄膜３２にまで至らしめ、その一方の端部は
超電導薄膜３２と完全に導通させ、他方の端部は絶縁膜
３３の膜厚部でマイクロブリッジを形成して超電導薄膜
３２と接合している。この構造によって、一箇所のジョ
セフソン接合Ｊを有する超電導リングＲを得ているわけ
である。
また、近年、薄膜製造技術の向上に伴い、第３図に示す
ような薄膜超電導リングＲと、入力コイルとを一つの基
板上に積層形成した第２図に示すような素子が実用化さ
れている。
ような薄膜超電導リングＲと、入力コイルとを一つの基
板上に積層形成した第２図に示すような素子が実用化さ
れている。
第２図（ａ）はその断面図で、同図（ｂ）はその超電導
リングＲと絶縁膜２３を取り去った状態で示す平面図で
ある。なお、第２図（ａ）の切断位置は第２図Ｔｂ）に
■−■で示される。
リングＲと絶縁膜２３を取り去った状態で示す平面図で
ある。なお、第２図（ａ）の切断位置は第２図Ｔｂ）に
■−■で示される。
この例では、基板２１上に２連のスパイラルコイル２２
ａ、２２ｂを超電導薄膜によって形成し、その上方に一
様に絶縁膜２３を形成し、更にその上方に第３図と同様
の薄膜超電導リングＲを形成している。スパイラルコイ
ル２２ａ、２２ｂは、それぞれ薄膜超電導リングＲの磁
束鎖交部Ｈ，，Ｈ。
ａ、２２ｂを超電導薄膜によって形成し、その上方に一
様に絶縁膜２３を形成し、更にその上方に第３図と同様
の薄膜超電導リングＲを形成している。スパイラルコイ
ル２２ａ、２２ｂは、それぞれ薄膜超電導リングＲの磁
束鎖交部Ｈ，，Ｈ。
と対向するように配置される。
この構造により、超電導リングＲと入力コイル（スパイ
ラルコイル２２ａ、２２ｂ）の結合がより密となり、ま
た、これらの一体化により装置の小型化や取扱いの容易
化が達成されている。
ラルコイル２２ａ、２２ｂ）の結合がより密となり、ま
た、これらの一体化により装置の小型化や取扱いの容易
化が達成されている。
〈発明が解決しようとする課題〉
ここで、超電導リングと入力コイルの磁気的結合が向上
するほど、被測定磁界の検出効率が良好となることは明
らかであるが、本発明の目的は、第２図に例示される薄
膜超電導リングと入力コイルとが一体に積層形成された
ＳＱＵＩＤ素子において、超電導リングと入力コイルの
結合をより向上させることにある。
するほど、被測定磁界の検出効率が良好となることは明
らかであるが、本発明の目的は、第２図に例示される薄
膜超電導リングと入力コイルとが一体に積層形成された
ＳＱＵＩＤ素子において、超電導リングと入力コイルの
結合をより向上させることにある。
〈課題を解決するための手段〉
上記の目的を達成するための構成を、実施例に対応する
第１図を参照しつつ説明すると、本発明では、超電導リ
ングＲと入力コイル（例えばスパイラルコイル）２ａ、
２ｂとが基板１上に積層形成されたＳＱＵＩＤ素子にお
いて、入力コイル２ ａ ＋２ｂの周囲に、超電導リン
グＲ側に向かって突出する超電導壁体４を形成している
。
第１図を参照しつつ説明すると、本発明では、超電導リ
ングＲと入力コイル（例えばスパイラルコイル）２ａ、
２ｂとが基板１上に積層形成されたＳＱＵＩＤ素子にお
いて、入力コイル２ ａ ＋２ｂの周囲に、超電導リン
グＲ側に向かって突出する超電導壁体４を形成している
。
〈作用〉
従来の第２図に示す構造では、第５図に示すように、ピ
ックアップコイルへの磁界印加により入力コイル２２ａ
もしくは２２ｂに生じた磁界は、超電導リングＲを形成
する超電導薄膜のマイスナ効果により、その一部が磁束
鎖交部Ｈ１もしくはＨ２内に導かれず、外方を通過する
。
ックアップコイルへの磁界印加により入力コイル２２ａ
もしくは２２ｂに生じた磁界は、超電導リングＲを形成
する超電導薄膜のマイスナ効果により、その一部が磁束
鎖交部Ｈ１もしくはＨ２内に導かれず、外方を通過する
。
これに対し本発明の構造によれば、第４図に示すように
、入力コイル２２ａ、２２ｂに生じた磁界は、その周囲
に設けられた超電導壁４のマイスナ効果によって外方へ
通じ得す、磁束鎖交部Ｈ。
、入力コイル２２ａ、２２ｂに生じた磁界は、その周囲
に設けられた超電導壁４のマイスナ効果によって外方へ
通じ得す、磁束鎖交部Ｈ。
もしくはＨ３内に導かれる。
〈実施例〉
第１図は本発明実施例の構造説明図で、（ａｌは断面図
、（ｂｌはその超電導リングＲと絶縁膜３を取り去った
状態で示す平面図であり、（ａ）の切断位置は（ｂｌに
おいてＩ−１で示している。
、（ｂｌはその超電導リングＲと絶縁膜３を取り去った
状態で示す平面図であり、（ａ）の切断位置は（ｂｌに
おいてＩ−１で示している。
５ ＊＊ Ｘ ９ ｍの石英製の基板１の上面に従来と
同様の超電導薄膜による２連のスパイラルコイル２ａ、
２ｂが形成されている。このスパイラルコイル２ａ、２
ｂは、それぞれ例えば５０タ一ン程度で、超電導薄膜の
厚さは２０００人である。
同様の超電導薄膜による２連のスパイラルコイル２ａ、
２ｂが形成されている。このスパイラルコイル２ａ、２
ｂは、それぞれ例えば５０タ一ン程度で、超電導薄膜の
厚さは２０００人である。
基板１上には、また、スパイラルコイル２ａ。
２ｂの周囲の取り囲むように、リング状の超電導壁４が
形成されている。この超電翼壁４は、基板１上に超電導
膜を形成することによって得ており、その高さ（膜厚）
は約１μｍである。
形成されている。この超電翼壁４は、基板１上に超電導
膜を形成することによって得ており、その高さ（膜厚）
は約１μｍである。
そして、この超電導壁４の内側に、スパイラルコイル２
ａ、２ｂの上方を一様に覆うＳ ｉ ＯＺ製の絶縁膜３
が形成されており、更に、その上方には、第３図に示し
たものと同様の、１個のジョセフソン接合部Ｊと２個の
磁束鎖交部Ｈ，，Ｈ２を備えた薄膜の超電導リングＲが
形成されている。この超電導リングＲの各磁束鎖交部Ｈ
＋、Ｈｚは、第２図の従来例と同様に、それぞれスパイ
ラルコイル２ａ、 ２ｂと同心に形成される。また、
超電導リングＲの外縁部は、その下方の超電導壁４と直
接接触している。
ａ、２ｂの上方を一様に覆うＳ ｉ ＯＺ製の絶縁膜３
が形成されており、更に、その上方には、第３図に示し
たものと同様の、１個のジョセフソン接合部Ｊと２個の
磁束鎖交部Ｈ，，Ｈ２を備えた薄膜の超電導リングＲが
形成されている。この超電導リングＲの各磁束鎖交部Ｈ
＋、Ｈｚは、第２図の従来例と同様に、それぞれスパイ
ラルコイル２ａ、 ２ｂと同心に形成される。また、
超電導リングＲの外縁部は、その下方の超電導壁４と直
接接触している。
なお、超電導リングＲの膜厚は２０００人であり、その
材質としては、スパイラルコイル２ａ、 ２ｂおよび
超電導壁４とともに任意であるが、例えばＮ、系合金超
電導材料等を使用することができる。
材質としては、スパイラルコイル２ａ、 ２ｂおよび
超電導壁４とともに任意であるが、例えばＮ、系合金超
電導材料等を使用することができる。
以上の本発明実施例によると、スパイラルコイル２ａ、
２ｂに接続されるピックアップコイルへの磁界印加
によって、スパイラルコイル２ａ、 ２ｂに生じた磁
界は、第４図に示すように、超電導壁４の存在によって
外部に漏れることなく、超電導リングＲの磁束鎖交部Ｈ
１もしくはＨ！を貫通する。
２ｂに接続されるピックアップコイルへの磁界印加
によって、スパイラルコイル２ａ、 ２ｂに生じた磁
界は、第４図に示すように、超電導壁４の存在によって
外部に漏れることなく、超電導リングＲの磁束鎖交部Ｈ
１もしくはＨ！を貫通する。
つまり、第２図に示す従来構造では、第５図のように超
電導リングＲの１マイスナ効果によってその一部が外方
に導かれていたが、この外方に向かう磁界が超電導壁４
のマイスナ効果によって排斥され、この分についても磁
束鎖交部Ｈ１，Ｈｔの内側に導かれることになる。
電導リングＲの１マイスナ効果によってその一部が外方
に導かれていたが、この外方に向かう磁界が超電導壁４
のマイスナ効果によって排斥され、この分についても磁
束鎖交部Ｈ１，Ｈｔの内側に導かれることになる。
なお、超電導リングＲと超電導壁４とは相互に電気導通
してもよいし、していなくてもよく、また、超電導壁４
は必ずしも閉ループではなく、その一部が開放していて
もよい。ただし、その開放部分からの磁界の漏れ分は効
率が低下することになる。
してもよいし、していなくてもよく、また、超電導壁４
は必ずしも閉ループではなく、その一部が開放していて
もよい。ただし、その開放部分からの磁界の漏れ分は効
率が低下することになる。
また、上述の実施例では、準平面型マイクロブリッジに
よるジョセフソン接合１個と、２個の磁束鎖交部を持つ
、ｒｆｓＱＵＩＤに本発明を適用した場合について説明
したが、ジョセフソン接合は他の形式であってもよく、
また、磁束鎖交部は１個であってもよいことは勿論であ
る。
よるジョセフソン接合１個と、２個の磁束鎖交部を持つ
、ｒｆｓＱＵＩＤに本発明を適用した場合について説明
したが、ジョセフソン接合は他の形式であってもよく、
また、磁束鎖交部は１個であってもよいことは勿論であ
る。
更に、上述の実施例では、基板１上に入力コイル２ａ、
２ｂを形成し、その上方に絶縁膜３を介して超電導リン
グＲを形成したが、超電導リングＲを下にしてもよい。
２ｂを形成し、その上方に絶縁膜３を介して超電導リン
グＲを形成したが、超電導リングＲを下にしてもよい。
この場合、基板１上に超電導リングＲを形成し、その直
上の外縁部に超電導壁４を形成して、その内側に絶縁膜
３を形成し、更にその上に入力コイル２ａ、２ｂを形成
すればよい。
上の外縁部に超電導壁４を形成して、その内側に絶縁膜
３を形成し、更にその上に入力コイル２ａ、２ｂを形成
すればよい。
更にまた、本発明は、ｒｆｓＱＵＩＤのみならず、ｄｃ
ｓＱＵＩＤについても全く同様に適用し得ることは云う
までもない。
ｓＱＵＩＤについても全く同様に適用し得ることは云う
までもない。
〈発明の効果〉
以上説明したように、本発明によれば、基板上に入力コ
イルと超電導リングが積層形成されたＳＱＵＩＤ素子に
おいて、入力コイルの周囲を超電導リング側に突出する
超電導壁で囲み、そのマイスナ効果によって、入力コイ
ルに生じた磁界を外方に漏らすことなく効率的に超電導
リングの内側に導くよう構成したから、結果として超電
導リングと入力コイルの磁気的結合が向上し、高効率の
磁界検出が可能となる。
イルと超電導リングが積層形成されたＳＱＵＩＤ素子に
おいて、入力コイルの周囲を超電導リング側に突出する
超電導壁で囲み、そのマイスナ効果によって、入力コイ
ルに生じた磁界を外方に漏らすことなく効率的に超電導
リングの内側に導くよう構成したから、結果として超電
導リングと入力コイルの磁気的結合が向上し、高効率の
磁界検出が可能となる。
また、超電導リングと超電導壁を電気的に接続した場合
には、超電導リングの厚さが増加したことと同じになり
、ＳＱＵ Ｉ Ｄ出力が大きくなるという効果もある。
には、超電導リングの厚さが増加したことと同じになり
、ＳＱＵ Ｉ Ｄ出力が大きくなるという効果もある。
すなわち、ＳＱＵＩＤ出力ΔＶは、例えばｒｆｓＱＵＩ
Ｄの駆動周波数をω。、このＳＱＵＩＤと結合するタン
ク回路のインダクタンスをＬ ｒ ｆ ＋ タンク回路
とＳＱＵＩＤの結合係数をｋとし、ＳＱＵＩＤのインダ
クタンスをり。
Ｄの駆動周波数をω。、このＳＱＵＩＤと結合するタン
ク回路のインダクタンスをＬ ｒ ｆ ＋ タンク回路
とＳＱＵＩＤの結合係数をｋとし、ＳＱＵＩＤのインダ
クタンスをり。
とすると、
ω。Ｌｒｆφ０
４“＝ ｈ、／ｒコ丁
で表されるが、超電導リング（ＳＱＵＩＤ）の厚さが増
すとそのインダクタンスＬ８が小さくなり、出力Δ■は
大きくなる。このことは、一定ノイズ下において信号成
分のみが増大することになり、装置のＳ／Ｎが向上する
効果につながる。
すとそのインダクタンスＬ８が小さくなり、出力Δ■は
大きくなる。このことは、一定ノイズ下において信号成
分のみが増大することになり、装置のＳ／Ｎが向上する
効果につながる。
第１図は本発明実施例の構造説明図、
第２図は従来の薄膜コイル一体型ＳＱＵＩＤ素子の構造
説明図、 第３図は公知の一般的な薄膜ｒｆｓＱＵＩＤ素子の構造
説明図、 第４図は本発明実施例の作用説明図、 第５図は第２図に示す従来例の入力コイルに生じた磁界
の説明図である。 １・・・基板 ２ａ、２ｂ・・・スパイラルコイル（入力コイル）３・
・・絶縁膜 ４・・・超電導壁 Ｒ・・・超電導リング Ｈｔ、Ｈｚ・・・磁束鎖交部 第４図 第５図
説明図、 第３図は公知の一般的な薄膜ｒｆｓＱＵＩＤ素子の構造
説明図、 第４図は本発明実施例の作用説明図、 第５図は第２図に示す従来例の入力コイルに生じた磁界
の説明図である。 １・・・基板 ２ａ、２ｂ・・・スパイラルコイル（入力コイル）３・
・・絶縁膜 ４・・・超電導壁 Ｒ・・・超電導リング Ｈｔ、Ｈｚ・・・磁束鎖交部 第４図 第５図
Claims (1)
- ジョセフソン接合部を有する薄膜超電導リングと、これ
と磁気的に結合した薄膜超電導コイルとが、絶縁膜を介
して基板上に積層形成されてなる素子において、上記コ
イルの周囲に、上記リング側に向かって突出する超電導
壁体を形成したことを特徴とする、薄膜コイル一体型Ｓ
ＱＵＩＤ素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63304971A JPH02150786A (ja) | 1988-11-30 | 1988-11-30 | 薄膜コイル一体型ｓｑｕｉｄ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63304971A JPH02150786A (ja) | 1988-11-30 | 1988-11-30 | 薄膜コイル一体型ｓｑｕｉｄ素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02150786A true JPH02150786A (ja) | 1990-06-11 |
Family
ID=17939516
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63304971A Pending JPH02150786A (ja) | 1988-11-30 | 1988-11-30 | 薄膜コイル一体型ｓｑｕｉｄ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02150786A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04214684A (ja) * | 1990-09-30 | 1992-08-05 | Daikin Ind Ltd | スクイド |
| CN105827208A (zh) * | 2009-12-07 | 2016-08-03 | 高通股份有限公司 | 用于实施差分驱动放大器及线圈布置的设备及方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56145371A (en) * | 1980-04-15 | 1981-11-12 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | Magnetic flux sensor |
| JPS6059981B2 (ja) * | 1981-07-08 | 1985-12-27 | 日新製鋼株式会社 | 粒界腐食割れ特性および加工性にすぐれた高強度ステンレス鋼 |
| JPS6139756A (ja) * | 1984-07-31 | 1986-02-25 | Toshiba Corp | 留守番電話システム |
-
1988
- 1988-11-30 JP JP63304971A patent/JPH02150786A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56145371A (en) * | 1980-04-15 | 1981-11-12 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | Magnetic flux sensor |
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| CN105827208A (zh) * | 2009-12-07 | 2016-08-03 | 高通股份有限公司 | 用于实施差分驱动放大器及线圈布置的设备及方法 |
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