JPH02298878A - Superconducting device - Google Patents

Superconducting device

Info

Publication number
JPH02298878A
JPH02298878A JP1121002A JP12100289A JPH02298878A JP H02298878 A JPH02298878 A JP H02298878A JP 1121002 A JP1121002 A JP 1121002A JP 12100289 A JP12100289 A JP 12100289A JP H02298878 A JPH02298878 A JP H02298878A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
magnetic flux
loop
superconducting
pickup coil
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.)
Granted
Application number
JP1121002A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2825525B2 (en
Inventor
Norio Fujimaki
藤巻 則夫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP1121002A priority Critical patent/JP2825525B2/en
Publication of JPH02298878A publication Critical patent/JPH02298878A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2825525B2 publication Critical patent/JP2825525B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Measuring Magnetic Variables (AREA)
  • Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)

Abstract

PURPOSE:To expand a dynamic range by directly connecting at least a part of a superconductor feedback loop to a pickup coil in one-chip type digital SQUID and also using the feedback loop as the pickup coil. CONSTITUTION:One-chip type digital SQUID is constituted of the SQUID sensor 4 magnetically coupled with a pickup coil 22, a resistor 5, a magnetic flux quantum writing gate 6 converting the positive or negative output pulse train from the sensor 4 to a magnetic flux quantum and the superconductor loop 21 directly connected to the coil 22. In this constitution, when input magnetic flux to be measured is negated by a feedback loop, since the loop 21 is directly connected to the coil 22, the interlinkage magnetic flux of the whole of the loop is always held to zero. That is, no loop current flows and the gate 6 is always normally operated and, therefore, the limitation of a dynamic range is eliminated.

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 超伝導装置に関し、 大きなダイナミックレンジを得るために必要とされる大
きなループを用いることなく、小さなチップで大きなダ
イナミックレンジを得ることができる超伝導装置を提供
することを目的とし、ループ内に鎖交する磁束を取り出
す超伝導ループからなるピンクアンプコイルと、前記ピ
ックアップコイルに磁界結合され、取り出された磁束を
交流バイアスによりパルス化する超伝導量子干渉素子と
、前記超伝導量子干渉素子に所定の交流バイアスを印加
する交流バイアス印加手段と、前記超伝導量子干渉素子
から出力されたパルスを磁束量子に変換する磁束量子書
込ゲートと、前記磁束量子を蓄えるとともに、蓄えられ
た磁束量子を磁界結合を通して前記ピックアップコイル
にフィードバックする超伝導フィードバックループとを
備えた超伝導装置において、前記超伝導フィードバック
ループの少なくとも一部が前記ピックアップコイルに直
結され、該超伝導フィードバックループが該ピックアッ
プコイルを兼ねるように構成する。
[Detailed Description of the Invention] [Summary] Regarding a superconducting device, the present invention provides a superconducting device that can obtain a large dynamic range with a small chip without using a large loop required to obtain a large dynamic range. A pink amplifier coil consisting of a superconducting loop that extracts the magnetic flux interlinked within the loop, and a superconducting quantum interference element that is magnetically coupled to the pickup coil and pulses the extracted magnetic flux with an alternating current bias. AC bias applying means for applying a predetermined AC bias to the superconducting quantum interference device; a flux quantum writing gate for converting pulses output from the superconducting quantum interference device into magnetic flux quanta; and storing the magnetic flux quanta. and a superconducting feedback loop that feeds back stored magnetic flux quanta to the pickup coil through magnetic field coupling, at least a part of the superconducting feedback loop being directly connected to the pickup coil, and the superconducting feedback loop feeding back stored magnetic flux quanta to the pickup coil. The loop is configured to also serve as the pickup coil.

〔産業上の利用分野〕[Industrial application field]

本発明は、超伝導装置に係り、詳しくは、SQU I 
D (Superconducting Quantu
m InterfernceDevice :超伝導量
子干渉素子)センサをパルス動作させ、このパルス出力
をカウントするために、パルスを磁束量子に弯換して超
伝導ループに蓄える構造の超伝導フィードバック回路を
有する超伝導装置に関する。
The present invention relates to a superconducting device, and in detail, SQU I
D (Superconducting Quantu
mInterferenceDevice: Superconducting quantum interference device) A superconducting device having a superconducting feedback circuit configured to operate a sensor in pulses and convert the pulses into magnetic flux quanta and store them in a superconducting loop in order to count the pulse output. .

近年、高感度の磁界センサであるスクイドをアレイ化し
、磁界分布を測定するために、いわゆる多チヤネルスク
イドが研究されている。多数のスクイドを用いるこのよ
うな多チヤネルシステムを作るために、以前、ロックイ
ンアンプなど室温動作のエレクトロニクスで構成されて
いた外部フィードバック回路と等価な機能を超伝導回路
で実現し、5QUIDセンサと同じチップ上に集積化し
たワンチップ・デジタル・スクイドが本発明者により提
案されている。
In recent years, so-called multi-channel SQUIDs have been studied in order to form arrays of SQUIDs, which are highly sensitive magnetic field sensors, and measure magnetic field distribution. In order to create such a multi-channel system that uses a large number of SQUIDs, we used a superconducting circuit to realize the equivalent function of an external feedback circuit that previously consisted of room temperature electronics such as a lock-in amplifier. A one-chip digital SQUID integrated on a chip has been proposed by the present inventor.

このようなデジタル・スクイドを生体磁気を始め、各種
の応用に用いる場合、やはり、従来のアナログ動作のス
クイドと同様に、広い範囲の磁界レベルを検出できるこ
とが要求され、測定可能な磁束の上限と下限の比、いわ
ゆるダイナミックレンジは、例えば106といった値が
必要とされる。
When such a digital SQUID is used for various applications such as biomagnetism, it is required to be able to detect a wide range of magnetic field levels, just like conventional analog-operated SQUIDs, and the upper limit of measurable magnetic flux is The lower limit ratio, so-called dynamic range, requires a value such as 106, for example.

すなわち、測定したいものは一般にIQ−1!ステラ程
度のオーダーである一方、地磁気の大きさは3XIO−
’ステラ程度であるから、非常に大きなものの上に測定
したいものが僅かに存在することになり、ダイナミック
レンジは106程度のものが必要とされる。
In other words, what you want to measure is generally IQ-1! While it is on the order of Stellar magnitude, the magnitude of the geomagnetic field is 3XIO-
'Since it is about the size of a Stella, there is a very small object to be measured on top of a very large object, and a dynamic range of about 106 is required.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来のワンチップ化ディジタル・スクイドは、例えば第
3〜5図で示される。第3図において、■はワンチップ
化ディジタル・スクイドであり、ワンチップ化ディジタ
ル・スクイド1は測定したい磁束をピックアップするピ
ックアップコイル2、ピックアップコイル2と磁界結合
3された5QUIDセンサ4、抵抗5.5QUIDセン
サ4から出力された正あるいは負のパルス列を磁束量子
に変換する磁束量子書込ゲート6および磁束量子書込ゲ
ート6で変換された磁束を蓄え、蓄えた磁束を磁界結合
7を通して5QUIDセンサ4に、あるいは図中破線で
示すように磁界結合8を通してビックアンプコイル2に
フィードバックする超伝導蓄積ループ(超伝導フィード
バックループ)9により構成される。5QUI Dセン
サ4は超伝導ループ10にジョセフソンゲート11.1
2を含んで構成され、5QUIDセンサ4には交流バイ
アス13が印加される。同様に、磁束量子書込ゲート6
は超伝導ループ14にジョセフソンゲート15.16を
含んで構成される。
A conventional one-chip digital SQUID is shown in FIGS. 3 to 5, for example. In FIG. 3, ■ is a one-chip digital SQUID, and the one-chip digital SQUID 1 includes a pickup coil 2 that picks up the magnetic flux to be measured, a 5QUID sensor 4 magnetically coupled to the pickup coil 2, and a resistor 5. A magnetic flux quantum write gate 6 converts the positive or negative pulse train outputted from the 5QUID sensor 4 into magnetic flux quanta, and the magnetic flux converted by the magnetic flux quantum write gate 6 is stored, and the stored magnetic flux is passed through the magnetic field coupling 7 to the 5QUID sensor 4. Alternatively, as shown by the broken line in the figure, it is composed of a superconducting storage loop (superconducting feedback loop) 9 that feeds back to the big amplifier coil 2 through magnetic field coupling 8. 5QUI D sensor 4 has superconducting loop 10 and Josephson gate 11.1
2, and an AC bias 13 is applied to the 5QUID sensor 4. Similarly, flux quantum write gate 6
The superconducting loop 14 includes Josephson gates 15 and 16.

この構成によれば、5QUIDセンサ4は交流バイアス
され、5QUIDセンサ4に鎖交する全磁束が正か負か
に従って正あるいは負のパルス列を出力する。磁束量子
書込ゲート6は、このパルスを磁束量子に変換して、超
伝導蓄積ループ9に蓄積する。蓄えられた磁束は、パル
ス数をカウントした結果に相当するが、これを5QUI
Dセンサ4あるいはピックアップコイル2に磁界結合を
通してフィードバックする。このフィードバックにより
、5QUIDセンサ4に加わる全鎖交磁束は零に維持さ
れるので、被測定磁束の大きさは、これを打ち消すフィ
ードバック量から知ることができる。第4.5図は第3
図に示すワンチップ化ディジタル・スクイド1のブロン
ク構成図であり、同一部材には同一番号を付している。
According to this configuration, the 5QUID sensor 4 is biased with alternating current and outputs a positive or negative pulse train depending on whether the total magnetic flux interlinking with the 5QUID sensor 4 is positive or negative. A flux quantum write gate 6 converts this pulse into flux quanta and stores them in a superconducting storage loop 9. The stored magnetic flux corresponds to the result of counting the number of pulses, which is calculated by 5QUI.
Feedback is provided to the D sensor 4 or the pickup coil 2 through magnetic field coupling. Due to this feedback, the total interlinkage magnetic flux applied to the 5QUID sensor 4 is maintained at zero, so the magnitude of the magnetic flux to be measured can be known from the amount of feedback that cancels it. Figure 4.5 is the third
It is a block diagram of the one-chip digital SQUID 1 shown in the figure, and the same members are given the same numbers.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

しかしながら、このような従来の超伝導装置にあっては
、以下に詳述する理由から大きなグイナミンクレンジを
得ることが必ずしも容易ではないという問題点があった
However, such conventional superconducting devices have a problem in that it is not necessarily easy to obtain a large guinamine range for reasons detailed below.

すなわち、ワンチップ化ディジタル・スクイド1はピッ
クアップコイル2に入ってきた磁束を超伝導蓄積ループ
9により逆向きの磁界を作って打ち消すように動作して
いる。例えば、Φという磁束が入ってくると5QUID
センサ4はΦがプラスのときはプラスのパルスの値を出
し続け、磁束が入る毎にSQU I Dセンサ4はマイ
ナスで増えていき、プラスの磁束を丁度打ち消したとこ
ろでパルスは出なくなる。入ってきた磁束を打ち消すの
にどの程度のフィードバック量が必要だったかという打
ち消し量からもとの測定したものを測るというのがこの
デジタル・スクイドの原理であるが、測りたいものが大
きいときには打ち消し量も次第に大きくなって(る。こ
のディジタルスクイドの測定し得る磁束の上限は、超伝
導蓄積ループ9に蓄積し得る磁束量子の最大数N va
axで決まる。
That is, the one-chip digital SQUID 1 operates to cancel the magnetic flux entering the pickup coil 2 by creating a magnetic field in the opposite direction using the superconducting storage loop 9. For example, when magnetic flux Φ enters, 5QUID
When Φ is positive, the sensor 4 continues to output a positive pulse value, and each time the magnetic flux enters, the SQUID sensor 4 increases in negative value, and when the positive magnetic flux is just canceled out, no pulse is output. The principle of this digital SQUID is to measure the original measurement based on the amount of feedback required to cancel the incoming magnetic flux, but when the thing you want to measure is large, the amount of cancellation is The upper limit of the magnetic flux that can be measured by this digital SQUID is the maximum number of magnetic flux quanta that can be stored in the superconducting storage loop 9, N va
Determined by ax.

一般に、N個の磁束量子が蓄積されると、次式■で表さ
れる電流■がループに流れる。
Generally, when N magnetic flux quanta are accumulated, a current (2) expressed by the following equation (2) flows in the loop.

ここで、Lfは超伝導蓄積ループのインダクタンス、Φ
。は磁束量子(2,07X10−” Wb)を表す。こ
のループ電流Iが、ある最大値I、。に達すると、それ
以上パルスが来ても磁束量子書込ゲート6が磁束量子を
書き込めなくなる。最大値ICOは磁束量子書込ゲート
6の設計により変わるが、典型的には0.01mA程度
の値である。したがって、最大の磁束量子Nmaxは■
、。により次式■に示すように決定され、これ以上はフ
ィードバックの量を大きくすることはできない。
Here, Lf is the inductance of the superconducting storage loop, Φ
. represents a magnetic flux quantum (2,07×10−” Wb). When this loop current I reaches a certain maximum value I, ., the magnetic flux quantum write gate 6 cannot write a magnetic flux quantum even if any more pulses come. The maximum value ICO varies depending on the design of the magnetic flux quantum write gate 6, but is typically around 0.01 mA. Therefore, the maximum magnetic flux quantum Nmax is
,. It is determined as shown in the following equation (2), and the amount of feedback cannot be increased any further.

したがって、磁束計としてのダイナミックレンジを大き
くするために、このNmaxを大きくしようとすると、
Lfを増やさなければならない。例えばNmax =1
0−の場合、Lt = 200μH(マイクロ・ヘンリ
ー)という大きな値となる。
Therefore, if you try to increase Nmax in order to increase the dynamic range of the magnetometer,
Lf must be increased. For example, Nmax = 1
In the case of 0-, Lt = 200 μH (micro-Henry), which is a large value.

このような大きなインダクタンスを薄膜回路で実現しよ
うとすると、大きなチップ面積を占有する。200μH
の場合、例えばその大きさは数n角となるが、5QUI
Dセンサ4や磁束量子書込ゲート6が数百μm角の大き
さであるので、チップ面積は、このループの大きさで制
限されるようになる。チップ面積が大きいと、1個の作
成プロセスから得られるチップ数が減るし、歩留りも減
少する。
Attempting to realize such a large inductance with a thin film circuit would occupy a large chip area. 200μH
In the case of , for example, its size is several n squares, but 5QUI
Since the D sensor 4 and the magnetic flux quantum write gate 6 are several hundred μm square, the chip area is limited by the size of this loop. If the chip area is large, the number of chips obtained from one manufacturing process will decrease, and the yield will also decrease.

そこで本発明は、大きなダイナミックレンジを得るため
に必要とされる大きなループを用いることなく、小さな
チップで大きなダイナミックレンジを得ることができる
超伝導装置を提供することを目的としている。
Therefore, an object of the present invention is to provide a superconducting device that can obtain a large dynamic range with a small chip without using a large loop that is required to obtain a large dynamic range.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明による超伝導装置は上記目的達成のため、ループ
内に鎖交する磁束を取り出す超伝導ループからなるピッ
クアップコイルと、前記ピックアップコイルに磁界結合
され、取り出された磁束を交流バイアスによりパルス化
する超伝導量子干渉素子と、前記超伝導量子干渉素子に
所定の交流バイアスを印加する交流バイアス印加手段と
、前記超伝導量子干渉素子から出力されたパルスを磁束
量子に変換する磁束量子書込ゲートと、前記磁束量子を
蓄えるとともに、蓄えられた磁束量子を磁界結合を通し
て前記ピックアンプコイルにフィードバックする超伝導
フィードバックループとを備えた超伝導装置において、
前記超伝導フィードバックループの少なくとも一部が前
記ピンクアップコイルに直結され、該超伝導フィードバ
ックループが該ピックアップコイルを兼ねるように構成
する。
In order to achieve the above object, the superconducting device according to the present invention includes a pickup coil consisting of a superconducting loop that extracts magnetic flux interlinking within the loop, and a pickup coil that is magnetically coupled to the pickup coil and pulses the extracted magnetic flux using an alternating current bias. a superconducting quantum interference device; an alternating current bias applying means for applying a predetermined alternating current bias to the superconducting quantum interference device; and a magnetic flux quantum write gate for converting pulses output from the superconducting quantum interference device into magnetic flux quanta. , a superconducting device comprising a superconducting feedback loop that stores the magnetic flux quanta and feeds back the stored magnetic flux quanta to the pick amplifier coil through magnetic field coupling,
At least a portion of the superconducting feedback loop is directly connected to the pink-up coil, and the superconducting feedback loop also serves as the pickup coil.

〔作用〕[Effect]

本発明では、超伝導フィードバックループの少なくとも
一部がピックアップコイルに直結され、・該超伝導フィ
ードバックループが該ピックアップコイルと兼用される
In the present invention, at least a portion of the superconducting feedback loop is directly connected to the pickup coil, and the superconducting feedback loop is also used as the pickup coil.

したがって、例えば、プラスの磁束がピックアップコイ
ルに入ってきたとき、フィードバックをした結果マイナ
スの磁束量子を磁束量子書込ゲートから書き入れ、丁度
釣り合ったときに磁束量子書込ゲートから書き入れたフ
ィードバックで打ち消してループ全体の鎖交磁束はゼロ
に保たれる。
Therefore, for example, when a positive magnetic flux enters the pickup coil, as a result of feedback, a negative magnetic flux quantum is written from the magnetic flux quantum writing gate, and when the balance is exactly balanced, it is canceled by the feedback written from the magnetic flux quantum writing gate. The flux linkage throughout the loop is kept at zero.

その結果、打ち消した時点でループ電流が流れなくなり
、ダイナミックレンジの上限がな(なる。
As a result, the loop current stops flowing at the point of cancellation, and the upper limit of the dynamic range disappears.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, the present invention will be explained based on the drawings.

凰匡に肌 第1図は本発明の説明図である。第4.5図に示す従来
例と同一構成部分には同一番号を付している。従来では
第4.5図に示すように超伝導ループ9の磁束を磁界結
合8あるいは磁界結合7によりフィードバックしていた
が、本発明では第1図に示すように、超伝導ループ(超
伝導フィードバックループ)21をピックアップコイル
22に直結し、超伝導ループ21の一部、あるいは場合
によっては全部をピックアップコイル22で兼ねるよう
にするものである。このようにすると、ループの一部あ
るいは全部をピンクアンプコイルで兼ねることからチッ
プ面積が小さくて済むだけでなく、回路動作上、ダイナ
ミックレンジに制限がなくなるという利点が得られる。
FIG. 1 is an explanatory diagram of the present invention. Components that are the same as those of the conventional example shown in FIG. 4.5 are given the same numbers. Conventionally, the magnetic flux of the superconducting loop 9 was fed back by the magnetic coupling 8 or the magnetic coupling 7 as shown in Fig. 4.5, but in the present invention, as shown in Fig. 1, the magnetic flux of the superconducting loop (superconducting feedback The superconducting loop 21 is directly connected to the pickup coil 22, so that the pickup coil 22 serves as part or, in some cases, the entire superconducting loop 21. In this case, the pink amplifier coil serves as part or all of the loop, which not only reduces the chip area but also has the advantage that there is no limit to the dynamic range in terms of circuit operation.

その理由は、人力される被測定磁束をフィードバンクで
打ち消す動作において、第1図のように超伝導ループ2
1とピックアップコイル22が直結されていれば、この
ループ全体の鎖交磁束は常に零に保たれるので、ループ
電流は流れず、書込みゲートは常に正常動作するからで
ある。
The reason for this is that when the feedbank cancels out the manually applied magnetic flux to be measured, the superconducting loop 2
1 and the pickup coil 22 are directly connected, the interlinkage magnetic flux of the entire loop is always maintained at zero, so no loop current flows and the write gate always operates normally.

二実施± 以下、上記基本原理に基づいて実施例を説明する。第2
図は本発明に係る超伝導装置の一実施例を示す図であり
、第3図に示した従来例と同一構成部分には同一番号を
付して重複部分の説明を省略する。第2図において、3
1はワンチップ化ディジタル・スクイド(超伝導装置)
であり、ワンチップ化ディジタル・スクイド31は、一
部が超伝導ループ21に直結され、測定したい磁束をピ
ックアップするビックアンプコイル22、ピックアップ
コイル22と磁界結合3された5QUIDセンサ4、抵
抗5.5QUIDセンサ4から出力された正あるいは負
のパルス列を磁束量子に変換する磁束量子書込ゲート6
およびピックアップコイル22に直結された超伝導ルー
プ21により構成される。
Second Implementation Examples will be described below based on the above basic principle. Second
The figure is a diagram showing an embodiment of a superconducting device according to the present invention, and the same components as those of the conventional example shown in FIG. In Figure 2, 3
1 is a one-chip digital SQUID (superconducting device)
The one-chip digital SQUID 31 has a part directly connected to the superconducting loop 21, a big amplifier coil 22 that picks up the magnetic flux to be measured, a 5QUID sensor 4 magnetically coupled to the pickup coil 22, and a resistor 5. 5 A magnetic flux quantum writing gate 6 that converts the positive or negative pulse train output from the QUID sensor 4 into magnetic flux quanta.
and a superconducting loop 21 directly connected to a pickup coil 22.

以上の構成において、従来では超伝導蓄積ループ9に一
旦磁束を蓄えて磁界結合7.8により5QUIDセンサ
4あるいはピックアップコイル2に磁界結合させていた
が、本実施例では測定したい磁束がピックアップコイル
22に入ってくると、それに応して電流が流れて磁界結
合3を介して5QUIDセンサ4から所定のパルスを出
力する。
In the above configuration, in the past, magnetic flux was once stored in the superconducting storage loop 9 and magnetically coupled to the 5QUID sensor 4 or the pickup coil 2 by magnetic field coupling 7.8, but in this embodiment, the magnetic flux to be measured is transferred to the pickup coil 22. When the current enters the 5QUID sensor 4, a current flows accordingly, and a predetermined pulse is output from the 5QUID sensor 4 via the magnetic field coupling 3.

例えばプラスの磁束が入ってくると5QUIDセンサ4
はプラスのパルスを出力する。そしてそのパルスで磁束
量子書込ゲート6が磁束を加えることになり、加えた磁
束は入ってきた磁束と同じループに入ることになる。例
えば、ピックアップコイル22にプラスの蚤n束がピン
クアンプコイル入ってきたとき、フィードバックをした
結果マイナスの磁束量子を磁束量子書込ゲート6から書
き入れ、丁度釣り合ったときに磁束量子書込ゲート6か
ら書き入れたフィードバックで打ち消してしまい、ピッ
クアップコイル22と超伝導ループ21からなる全体の
ループにはプラスの磁束が入ってきたのをマイナスの磁
束で打ち消すことになり磁束はゼロになる。すなわち、
一体化することによって打ち消した時点でピックアップ
コイル22および超伝導ループ21からなるループには
全く電流が流れないようなフィードバック回路になる。
For example, when positive magnetic flux comes in, 5QUID sensor 4
outputs a positive pulse. The pulse causes the magnetic flux quantum write gate 6 to apply magnetic flux, and the applied magnetic flux enters the same loop as the incoming magnetic flux. For example, when a positive flux enters the pink amplifier coil into the pickup coil 22, as a result of feedback, a negative magnetic flux quantum is written from the magnetic flux quantum writing gate 6, and when the balance is exactly balanced, a negative magnetic flux quantum is written from the magnetic flux quantum writing gate 6. This is canceled out by the written feedback, and the positive magnetic flux that has entered the entire loop consisting of the pickup coil 22 and the superconducting loop 21 is canceled out by the negative magnetic flux, and the magnetic flux becomes zero. That is,
By integrating them, a feedback circuit is created in which no current flows through the loop made up of the pickup coil 22 and the superconducting loop 21 at the time of cancellation.

ジョセフソンゲート15、16にはある値以上の電流が
流れると動作しなくなるという特性があるが、本実施例
の装置は打ち消したときには電流が流れない回路になっ
ているから、どんなにピックアップコイル22に大きな
磁界が加わっても打ち消したときには電流が流れないの
でダイナミックレンジの制限がない回路となる。
The Josephson gates 15 and 16 have a characteristic that they will not operate if a current exceeding a certain value flows through them, but since the device of this embodiment has a circuit in which no current flows when the current is canceled, no matter how much current flows in the pickup coil 22, Even if a large magnetic field is applied, no current flows when it is canceled, resulting in a circuit with no dynamic range limitations.

以上説明したように、超伝導ループ21とピックアップ
コイル22を磁界結合でな(、直結したため、書込ゲー
トの動作から制限されるダイナミックレンジの上限が取
り払われ、超伝導臨界磁界など、他の原因による極めて
大きな上限以外に制限されることがなく、広い範囲の磁
束を測定することが可能になる。
As explained above, since the superconducting loop 21 and the pickup coil 22 are directly connected by magnetic coupling, the upper limit of the dynamic range limited by the operation of the write gate is removed, and other causes such as the superconducting critical magnetic field are removed. This makes it possible to measure magnetic flux over a wide range without being limited by anything other than an extremely large upper limit.

また、本実施例のワンチップ化ディジタル・スクイド3
1はビックアンプコイル22が超伝導ループ21を兼ね
ているので、第2図の回路図上では超伝導ループ21に
インダクタンスが書かれているが、実際には超伝導ルー
プ21のインダクタンス分をピックアップコイル22の
インダクタンスで兼用することができ、チップ面積を減
少させることができる。したがって、チップ面積が小さ
くて大きなダイナミックレンジがとれるディジタル・ス
クイドが実現できる。
In addition, the one-chip digital SQUID 3 of this embodiment
1, the big amplifier coil 22 also serves as the superconducting loop 21, so although inductance is written in the superconducting loop 21 on the circuit diagram in Figure 2, in reality, the inductance of the superconducting loop 21 is picked up. The inductance of the coil 22 can be used for both purposes, and the chip area can be reduced. Therefore, a digital SQUID with a small chip area and a large dynamic range can be realized.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、大きなダイナミックレンジを得るため
に必要とされる大きなループを用いることなく、小さな
チップで大きなダイナミックレンジを得ることができる
According to the present invention, a large dynamic range can be obtained with a small chip without using the large loops required to obtain a large dynamic range.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の原理説明図、 第2図は本発明に係る超伝導装置の一実施例を示す全体
構成図、 第3〜5図は従来の超伝導装置を示す図であり、第3図
はその全体構成図、 第4.5図はそのブロック構成図である。 3・・・・・・磁界結合、 4・・・・・・5QUIDセンサ(超伝導量子干渉素子
)、5・・・・・・抵抗、 6・・・・・・磁束量子書込ゲート、 10、14・・・・・・超伝導ループ、11.12.1
5.16・・・・・・ジョセフソンゲート、13・・・
・・・交流バイアス、 21・・・・・・超伝導ループ(超伝導フィードバック
ループ)、22・・・・・・ピックアンプコイル、31
・・・・・・ワンチップ化ディジタル・スクイド(超伝
導装置)。 本発明の原理説明図 第1図 従来例のブロック構成図 第 4 図 従来例のブロック構成図 第5図
FIG. 1 is an explanatory diagram of the principle of the present invention. FIG. 2 is an overall configuration diagram showing an embodiment of a superconducting device according to the present invention. FIGS. 3 to 5 are diagrams showing conventional superconducting devices. Figure 3 is its overall configuration diagram, and Figure 4.5 is its block configuration diagram. 3... Magnetic field coupling, 4...5 QUID sensor (superconducting quantum interference device), 5... Resistance, 6... Magnetic flux quantum writing gate, 10 , 14...Superconducting loop, 11.12.1
5.16...Josephson Gate, 13...
...AC bias, 21...Superconducting loop (superconducting feedback loop), 22...Pick amplifier coil, 31
...One-chip digital SQUID (superconducting device). Diagram for explaining the principle of the present invention. Figure 1. Block diagram of a conventional example. Figure 4. Block diagram of a conventional example. Figure 5.

Claims (1)

【特許請求の範囲】  ループ内に鎖交する磁束を取り出す超伝導ループから
なるピックアップコイルと、 前記ピックアップコイルに磁界結合され、取り出された
磁束を交流バイアスによりパルス化する超伝導量子干渉
素子と、 前記超伝導量子干渉素子に所定の交流バイアスを印加す
る交流バイアス印加手段と、 前記超伝導量子干渉素子から出力されたパルスを磁束量
子に変換する磁束量子書込ゲートと、前記磁束量子を蓄
えるとともに、蓄えられた磁束量子を磁界結合を通して
前記ピックアップコイルにフィードバックする超伝導フ
ィードバックループとを備えた超伝導装置において、 前記超伝導フィードバックループの少なくとも一部が前
記ピックアップコイルに直結され、該超伝導フィードバ
ックループが該ピックアップコイルを兼ねるように構成
されたことを特徴とする超伝導装置。
[Scope of Claims] A pickup coil consisting of a superconducting loop that extracts magnetic flux interlinking within the loop; a superconducting quantum interference element that is magnetically coupled to the pickup coil and pulses the extracted magnetic flux with an alternating current bias; AC bias applying means for applying a predetermined AC bias to the superconducting quantum interference device; a flux quantum write gate for converting pulses output from the superconducting quantum interference device into magnetic flux quanta; and a magnetic flux quantum write gate for storing the magnetic flux quanta and , a superconducting feedback loop that feeds back stored magnetic flux quanta to the pickup coil through magnetic field coupling, wherein at least a part of the superconducting feedback loop is directly connected to the pickup coil, and the superconducting feedback loop A superconducting device characterized in that a loop is configured to also serve as the pickup coil.
JP1121002A 1989-05-15 1989-05-15 Superconducting device Expired - Lifetime JP2825525B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1121002A JP2825525B2 (en) 1989-05-15 1989-05-15 Superconducting device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1121002A JP2825525B2 (en) 1989-05-15 1989-05-15 Superconducting device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH02298878A true JPH02298878A (en) 1990-12-11
JP2825525B2 JP2825525B2 (en) 1998-11-18

Family

ID=14800352

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1121002A Expired - Lifetime JP2825525B2 (en) 1989-05-15 1989-05-15 Superconducting device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2825525B2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0446923A2 (en) * 1990-03-15 1991-09-18 Research Development Corporation of Japan High-sensitive magnetometer
US5453690A (en) * 1992-08-22 1995-09-26 U.S. Philips Corporation Squid magnetometer in which feedback current for a squid flux-locked-loop is conductively coupled into the input circuit of the squid

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0446923A2 (en) * 1990-03-15 1991-09-18 Research Development Corporation of Japan High-sensitive magnetometer
US5252921A (en) * 1990-03-15 1993-10-12 Research Development Corporation Of Japan Noise canceling high-sensitive magnetometer
US5453690A (en) * 1992-08-22 1995-09-26 U.S. Philips Corporation Squid magnetometer in which feedback current for a squid flux-locked-loop is conductively coupled into the input circuit of the squid

Also Published As

Publication number Publication date
JP2825525B2 (en) 1998-11-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ketchen et al. Design, fabrication, and performance of integrated miniature SQUID susceptometers
Awschalom et al. Low‐noise modular microsusceptometer using nearly quantum limited dc SQUIDs
US4983971A (en) Josephson analog to digital converter for low-level signals
JP2807518B2 (en) Superconducting device
CN111624526B (en) High-precision composite magnetic gradiometer based on superconductivity and tunneling magnetoresistance
US5955400A (en) SQUID integrated with pickup coils
Drung DC SQUID systems overview
US4025844A (en) Granular superconducting quantum interference device and apparatus including same
JPH02298878A (en) Superconducting device
EP0446923B1 (en) High-sensitive magnetometer
CN1032987A (en) Device from the magnetic recording media sense information
Foglietti et al. Performance of a flux locked series SQUID array
Lee et al. Direct-coupled second-order superconducting quantum interference device gradiometer from single layer of high temperature superconductor
JPH06265612A (en) Squid fluxmeter
Seppä et al. Experiments with a un SQUID based integrated magnetometer
JPH08146109A (en) Squid magnetic flux meter
JPH07318623A (en) Squid fluximeter
JP2552245B2 (en) SQUID magnetometer
JPH06324130A (en) Squid sensor device
JPH08220201A (en) Superconducting quantum interferometer
CN116577703A (en) Magnetic detection element, chip, magnetic field rotation and magnetic gradient tensor detection module
JP2943293B2 (en) DC-SQUID magnetometer
Granata et al. Integrated DC SQUID magnetometers in multichannel systems for biomagnetic imaging
Testa et al. Low-noise magnetometers with asymmetric superconducting quantum interference devices
JPH0440383A (en) Digital squid

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080911

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080911

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090911

Year of fee payment: 11

EXPY Cancellation because of completion of term
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090911

Year of fee payment: 11