JPH028762A - Squid fluxmeter - Google Patents

Squid fluxmeter

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JPH028762A
JPH028762A JP15875388A JP15875388A JPH028762A JP H028762 A JPH028762 A JP H028762A JP 15875388 A JP15875388 A JP 15875388A JP 15875388 A JP15875388 A JP 15875388A JP H028762 A JPH028762 A JP H028762A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
squid
output
magnetic field
bias
frequency
Prior art date
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Pending
Application number
JP15875388A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shinya Kuriki
栗城 真也
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
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Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
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Publication of JPH028762A publication Critical patent/JPH028762A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To measure a low frequency magnetic field without receiving the effect of the I/f noise generated by an apparatus by taking out higher-order components by synchronous detection and calculating feedback quantity on the basis of said component. CONSTITUTION:AC bias modulated in amplitude at frequency fm is applied to a SQUID 1 having two Josephson junctions 2. A pickup coil 5 taking an external magnetic field is magnetically coupled with the SQUID 1 and the external magnetic field being an object to be measured is guided to the SQUID 1 as input magnetic flux and the function of each part of the output of a feedback circuit 6 is magnetically coupled with the SQUID 1. 2fm is formed from the output of a modulation wave generator 4 by a multiplier 7 and the product of 2fm and the output of the SQUID 1 is obtained and synchronous detection is performed to obtain fs from 2fm+ or -fs. On the basis of this fs-component, feedback output is calculated to be fed back to the SQUID 1 and the intensity of an external magnetic field is calculated from the feedback quantity when detection output is 0.

Description

【発明の詳細な説明】 〔1既 要〕 本発明は超伝導量子干渉素子(SQUID)を用いる磁
束計の構成に関し、 振幅変調交流バイアス方式に於けるl / r H音の
影響を低減することを目的とし、 SQUID出力のパルス列に対し、振幅変調周波数或い
はその高調波との同期検波を行い、該同期検波出力に基
づいて前記SQU I Dへの磁気的フィードバック量
を得る構成とする。
[Detailed Description of the Invention] [1 Summary] The present invention relates to the configuration of a magnetometer using a superconducting quantum interference device (SQUID), and is directed to reducing the influence of l/r H sound in an amplitude modulation AC bias method. For this purpose, the pulse train of the SQUID output is subjected to synchronous detection with an amplitude modulation frequency or its harmonics, and the amount of magnetic feedback to the SQUID is obtained based on the synchronous detection output.

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

本発明はSQUIDを用いる磁束計の構成に関わり、特
に、5QUI Dに振幅変調された交流バイアスを印加
する方式のSQUID磁束計に関わる。なお本明細書に
於いては、SQUIDとはジョセフソン接合を持つ超伝
導リングを指し、SQUrD1束計とはSQUIDやフ
ィードバック回路などから構成された磁界検出測定装置
を指すものとする。
The present invention relates to the configuration of a magnetometer using SQUIDs, and particularly relates to a SQUID magnetometer that applies an amplitude-modulated AC bias to 5QUIDs. In this specification, the term "SQUID" refers to a superconducting ring having a Josephson junction, and the term "SQUrD1 fluxmeter" refers to a magnetic field detection and measurement device composed of a SQUID, a feedback circuit, and the like.

SQUID磁束計は、現在実用に供されている各種の磁
束計の中で最も高感度であり、生体計測など漱弱な磁束
を対象止する測定に用^1られている。特に、生体計測
に於いては磁界の空間分布を短時間で知りたいという要
求があり、多チャネル5QUI D等と呼ばれる磁束計
が提唱されている。
SQUID magnetometers have the highest sensitivity among the various magnetometers currently in practical use, and are used for measurements that target weak magnetic flux, such as in biological measurements. In particular, in biomeasuring, there is a demand for knowing the spatial distribution of magnetic fields in a short time, and magnetometers called multi-channel 5QUID and the like have been proposed.

これは複数のSQUIDを配列して、−度に複数部位の
生体磁界が計測出来るように構成したものであり、より
精細に磁界分布を検知するためには、これを集積化して
、多数のSQUIDから成るアレイとすることが望まし
い、その場合、単にSQUID部分だけを集積化するの
ではなく、フィードバンク回路などの必要な回路も同時
に集積化すれば、装置の小型化のみならず、測定性能の
向上の点からも有利である。
This is a system in which multiple SQUIDs are arranged so that the biomagnetic field of multiple sites can be measured at once. In that case, it is desirable to integrate not only the SQUID part but also necessary circuits such as a feed bank circuit, which will not only reduce the size of the device but also improve measurement performance. This is also advantageous in terms of improvement.

−m的に言って、アナログ回路よりもディジタル回路の
方が集積化が容易であるから、SQUIDoff束計も
アナログ動作ではなく、ディジタル動作であることが望
ましい。そのための一方法として、SQU I Dのバ
イアス電流をパルス或いは交流とし、外部磁界によって
発生する電圧パルスを計数して処理する方法が提案され
ている。その場合、ゼロ・メソッド法では計数したパル
ス数に基づいてフィードバンク量が設定されることにな
る。
- In terms of integration, digital circuits are easier to integrate than analog circuits, so it is desirable that the SQUIDoff flux meter also operate digitally rather than analogously. As one method for this purpose, a method has been proposed in which the bias current of the SQUID is pulsed or alternating current, and voltage pulses generated by an external magnetic field are counted and processed. In that case, in the zero method method, the feedbank amount is set based on the counted number of pulses.

このようなSQUIDの交流バイアス動作については、
例えばドゥルンクの論文“Digital Peed−
back Loops for d、c、5QLIID
s’ by D、Drung、 Cry。
Regarding the AC bias operation of such SQUID,
For example, Drunk's paper “Digital Peed-
back Loops for d, c, 5QLIID
s' by D, Drung, Cry.

genics、 Vol、26. pp、623−62
7(1986,Nov、)を参照されたい。また、本発
明者によるSQUIDの交流バイアス動作に関わる発明
が、特願昭61−296124同62−125469.
同62−177509.同62−177515として先
行出願されている。
genetics, Vol. 26. pp, 623-62
7 (1986, Nov.). Further, an invention related to AC bias operation of SQUID by the present inventor is disclosed in Japanese Patent Application No. 61-296124 and No. 62-125469.
62-177509. It has been previously filed as No. 62-177515.

上に述べたSQUID(ff磁束計アナログ動作とは、
直流バイアス電流をSQUIDに印加しておき、入力磁
束に応じてSQ[JIDに発生する電圧から人力磁束の
大きさを検知する方式である。これは周知の方式であり
、本発明の課題或いは目的に直接間わるものではないか
ら説明は省略する。
The SQUID (ff flux meter analog operation described above) is
In this method, a direct current bias current is applied to the SQUID, and the magnitude of the manual magnetic flux is detected from the voltage generated at the SQ[JID according to the input magnetic flux. Since this is a well-known method and does not directly relate to the problem or purpose of the present invention, a description thereof will be omitted.

これに対し、ディジタル動作ではSQUIDにパルス状
或いは交流のバイアス電流を印加することが行われる。
On the other hand, in digital operation, a pulsed or alternating current bias current is applied to the SQUID.

そのピーク電流値を入力磁束が0の時のジョセフソン接
合の臨界電流(以下、しきい値電流と記述)に合わせて
おけば、SQU I Dに入力磁束が誘導された時に、
磁束の正負に応じた符号のパルス電圧が発生するから、
SQUIDに人力磁束を打ち消すだけのフィードバック
出力を加え、該出力の大きさがら外部磁界の強さを検知
する。
If the peak current value is adjusted to the critical current of the Josephson junction (hereinafter referred to as threshold current) when the input magnetic flux is 0, when the input magnetic flux is induced in the SQUID,
Since a pulse voltage with a sign depending on the sign of the magnetic flux is generated,
A feedback output sufficient to cancel out the human magnetic flux is added to the SQUID, and the strength of the external magnetic field is detected from the magnitude of the output.

この方式では取り汲う信号はパルスであり、ディジタル
量であって、フィードバック回路はアップダウンカウン
タやD/Aコンバータなどで構成される。これ等の回路
は、直流バイアス方式のロックインアンプなどを用いる
フィードバック回路に比べ、集積処理が容易であるから
、SQUID磁束計の集積化という点で有利である。
In this method, the signals taken are pulses and are digital quantities, and the feedback circuit is comprised of an up/down counter, a D/A converter, and the like. These circuits are easier to integrate than feedback circuits using DC bias type lock-in amplifiers, etc., and therefore are advantageous in terms of integration of SQUID magnetometers.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

このように、5QUTDの交流バイアス方式は直流バイ
アス方式に比べて利点を有するものであるが、定振幅の
パルス電流でバイアスする場合、その電流値をしきい値
電流値に正確に一敗させることが必要である。
In this way, the AC bias method of 5QUTD has advantages over the DC bias method, but when biasing with a constant amplitude pulse current, it is difficult to bring the current value exactly to the threshold current value. is necessary.

この制約を回避する交流バイアス方式として、振幅変調
された交流電流をバイアス電流として用いる方式が本発
明者によって発明され、特許出願されている。前記先行
出願のうち特開昭62−177509がこれに該当し、
その内容は前記特許出願の明細書に詳細に説明されてい
るが、ここでその要点を説明する。
As an alternating current bias method that avoids this restriction, the present inventor has invented a method that uses an amplitude modulated alternating current as a bias current, and a patent application has been filed. Among the earlier applications, JP-A-62-177509 falls under this category.
Although its contents are explained in detail in the specification of the above-mentioned patent application, the main points thereof will be explained here.

第2図は振幅変調交流バイアス方式5QUTD磁束計の
先行技術を示す図である。図の構成の装置では、2個の
ジョセフソン接合(2)を有するSQ[JID(11に
周波数fmで振幅変調された交流バイアスが印加されて
いる。交流バイアスの周波数はfcであり、(3)は交
流バイアス発生器、(4)は変調波発生器である。更に
、5QLJID(11には外部磁界を拾うピックアップ
コイル(5)が磁気的に結合されでおり、測定対象であ
る外部磁界がSQUID内に入力磁束として誘導される
FIG. 2 is a diagram showing the prior art of an amplitude modulation AC bias type 5QUTD magnetometer. In the device having the configuration shown in the figure, an AC bias whose amplitude is modulated at a frequency fm is applied to an SQ [JID (11) having two Josephson junctions (2).The frequency of the AC bias is fc, and (3 ) is an AC bias generator, and (4) is a modulated wave generator.Furthermore, a pickup coil (5) that picks up an external magnetic field is magnetically coupled to 5QLJID (11), and the external magnetic field to be measured is is induced into the SQUID as input magnetic flux.

第3図は本発明の詳細な説明する図であるが、該図を部
分的に参照することにより、上記SQUID(ff磁束
の動作の理解が容易となる。
FIG. 3 is a diagram explaining the present invention in detail, and by partially referring to this diagram, it becomes easier to understand the operation of the above-mentioned SQUID (ff magnetic flux).

第3図(alに示される5QLIIDの交流バイアスr
cの変調度は、例えば同図(blとの対比から明らかな
ように、バイアス電流の最大値と最小値の中間に磁界O
のしきい値が存在するように設定されている。ib1図
はSQU I Dの人力磁束と電流しきい値の関係を示
している。
Figure 3 (AC bias r of 5QLIID shown in al.
The modulation degree of c is, for example, as shown in the same figure (as is clear from the comparison with bl), when the magnetic field O is located between the maximum and minimum values of the bias current.
The threshold is set to exist. Diagram ib1 shows the relationship between the SQUID's manual magnetic flux and the current threshold.

このように振幅変調された交流バイアスが印加されたS
QUIDにte1図のように変化する入力磁束が誘導さ
れた場合、バイアス電流が臨界電流には一−itするあ
たりだけに、正の出力パルス数と負の出力パルス数に差
が現れる。何故なら、バイアス電流が臨界電流より十分
大である範囲ではバイアス周波数と同数の電圧パルスが
正負共に発生するが、両者は同数であり、反対に臨界電
流より十分率であれば正負いずれの電圧パルスも発生し
ない。
S to which the amplitude modulated AC bias is applied in this way
When an input magnetic flux that changes as shown in the te1 diagram is induced in the QUID, a difference appears between the number of positive output pulses and the number of negative output pulses only when the bias current reaches the critical current. This is because in the range where the bias current is sufficiently larger than the critical current, the same number of voltage pulses as the bias frequency are generated for both positive and negative voltage pulses; does not occur either.

従ってこのような状態で、パルス出力をアップダウンカ
ウンタなどで検出すれば、バイアス電流が臨界電流には
\゛一致する部分だけで一方の符号のパルス出力が取り
出されることになる。(d)図はこのようなパルス出力
の差成分だけを示す図であこの出力に基づいて第2図の
フィードバック回路(6)を作動させ、外部磁界を打ち
消す磁界をSQUIDに印加すれば、外部磁界が正確に
打ち消される時のフィードバック出力によって外部磁界
の強さが示される。
Therefore, if the pulse output is detected by an up/down counter or the like in such a state, a pulse output of one sign will be extracted only in the portion where the bias current matches the critical current. Figure (d) shows only the difference component of such pulse outputs.Based on this output, the feedback circuit (6) in Figure 2 is activated, and if a magnetic field is applied to the SQUID that cancels the external magnetic field, the external The feedback output indicates the strength of the external magnetic field when the magnetic field is accurately canceled.

〔発明が解決しようとする課題] SQUID磁束計の測定対象は、生体磁気のように1〜
100Hz程度の低い周波数tsで変化する磁界である
ことが多いが、上記の振幅変調交流バイアス法では、S
QUID出力の信号成分はこのIsを主とするものであ
るから、1/l雑音の影響が大きい範囲に信号が存在す
ることになる。
[Problem to be solved by the invention] The measurement target of the SQUID magnetometer is 1 to 1, such as biomagnetism.
Although the magnetic field often changes at a low frequency ts of about 100 Hz, in the above amplitude modulation AC bias method, S
Since the signal component of the QUID output is mainly composed of this Is, the signal exists in a range where the influence of 1/l noise is large.

この状況が第3図+81に示されている。なお、該図に
記入された他の周波数成分については後に説明する。
This situation is illustrated in FIG. 3+81. Note that other frequency components written in the figure will be explained later.

そのため、装置の感度は1/【雑音の制限を受けること
になり、熱雑音或いは量子雑音による限界程度にまで高
感度化することは不可能である。
Therefore, the sensitivity of the device is limited by 1/[noise, and it is impossible to increase the sensitivity to the limit due to thermal noise or quantum noise.

本発明の目的は、低周波磁界の測定に於けるSQUID
磁束計の動作周波数を、被測定磁界の周波数領域或いは
l/f雑音が大である周波数領域よりも高くすることに
より、装置が発生するt/r雑音に影響されることがな
く、低周波磁界の測定が可能な高感度SQUIDI束計
を提供することである。
The object of the present invention is to use SQUID in the measurement of low frequency magnetic fields.
By setting the operating frequency of the magnetometer higher than the frequency range of the magnetic field to be measured or the frequency range where l/f noise is large, it is not affected by the t/r noise generated by the device, and can be used for low frequency magnetic fields. An object of the present invention is to provide a highly sensitive SQUIDI fluxmeter capable of measuring.

子と、 該超伝導量子干渉素子に周波数fsで振幅変調された周
波数「Cの交流バイアスを印加する手段と、 前記超伝導量子干渉素子から出力されるパルス列状の電
圧信号に基づいて、前記超伝導量子干渉素子に誘導され
た前記外部磁束を正確に打ち消すフィードバック信号を
発生する手段とを包含して成るSQUID磁束計であっ
て、 前記フィードバンク回路は、前記超伝導量子干渉素子か
ら出力される前記パルス列信号に対し、+ii記変調周
波数f−或いはその高調波との同期検波を行い、該同期
検波出力に基づいて前記フィードバック量を算出する構
成となっている。
means for applying an alternating current bias of a frequency "C" whose amplitude is modulated at a frequency fs to the superconducting quantum interference device; a SQUID magnetometer comprising means for generating a feedback signal that accurately cancels the external magnetic flux induced in the conductive quantum interference element, wherein the feed bank circuit is configured to generate a feedback signal output from the superconducting quantum interference element. The pulse train signal is subjected to synchronous detection with +ii modulation frequency f- or its harmonics, and the feedback amount is calculated based on the synchronous detection output.

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

上記目的を達成するため、本発明のSQUID磁束計は 2或いはそれ以上のジヲセフソン接合を含み、外部磁束
に磁気的に結合された超伝導景子干渉素〔作 用〕 上記構成のSQUID磁束計が17r雑音の影響を受け
ない周波数9n域で作動する理由を、第3図を参照しな
がら説明する。なお論旨展開の都合上、先行技術の説明
で記した内容と重複する部分があることを諒解されたい
In order to achieve the above object, the SQUID magnetometer of the present invention includes two or more Josephson junctions and is a superconducting Keiko interference element magnetically coupled to an external magnetic flux. The reason why it operates in the 9n frequency range, which is not affected by noise, will be explained with reference to FIG. Please understand that for the sake of developing the argument, there may be some overlap with the content described in the explanation of the prior art.

fa1図には振幅変調交流バイアスの波形が示され、f
b1図にはSQU I Dの入力磁束に対するしきい値
電流の関係が示されている。これ等の図から明らかなよ
うに、外部磁界が無い時のしきい値電流が、バイアス電
流の最大値と最小値のはり中央になるようバイアス電流
は変調されている。
The waveform of the amplitude modulated AC bias is shown in the fa1 diagram, and f
Figure b1 shows the relationship between the threshold current and the input magnetic flux of the SQUID. As is clear from these figures, the bias current is modulated so that the threshold current when there is no external magnetic field is at the center of the maximum and minimum values of the bias current.

(b1図中、傾斜した長方形はジョセフソン接合にトン
ネル電流が流れる臨界線を示し、該長方形内部の磁界/
電流条件では超伝導状態が維持されてSQU I Dに
電圧は発生せず、外部では超伝導状態が解消して電圧が
生ずる。
(In the figure b1, the inclined rectangle indicates the critical line where the tunneling current flows in the Josephson junction, and the magnetic field inside the rectangle /
Under current conditions, the superconducting state is maintained and no voltage is generated in the SQUID, while the superconducting state is canceled and a voltage is generated externally.

同図(C1のように、入力磁束が周波数Isで変化し且
つ微弱である場合、バイアス電流が大の範囲では、バイ
アス周波数と同数の電圧パルスが正負両方に発生するの
で、両者の差を取った出力はOであり、バイアス電流が
小の範囲では電圧の発生が無く、その差もまた0である
In the same figure (C1), when the input magnetic flux changes at the frequency Is and is weak, in the range where the bias current is large, the same number of voltage pulses as the bias frequency are generated in both the positive and negative directions, so the difference between the two is calculated. The resulting output is 0, and no voltage is generated in a range where the bias current is small, and the difference between them is also 0.

バイアス電流値がしきい値に近いあたりでは、入力磁束
に応じて一方向のパルス電圧が発生し、咬いは他方向の
パルス電圧が発生しない状態が出現するので、正負のパ
ルス数の差をとると、fdJ図に示されるように、正或
いは負のパルスが磁束の強度に比例した数だけ残る。
When the bias current value is close to the threshold, a pulse voltage in one direction is generated according to the input magnetic flux, and a state occurs in which no pulse voltage is generated in the other direction, so the difference in the number of positive and negative pulses can be Then, as shown in the fdJ diagram, the number of positive or negative pulses remaining is proportional to the strength of the magnetic flux.

磁界変動周波数「Sに対し、バイアス電流の変調周波数
ftmは十分に大であり、(d)図の各パルス群の持続
時間は、パルス群間の時間Tm/2に比べ十分に短いと
考えてよいから、各群をその波形面積を有するδ関数に
近似することが出来る。従って n’−n #A Σ (sinω、t)xδ(t −n T+a/
 2 )  −(1)となる。傷し、入力磁束を周波数
ω、/2πの成分としており、T m = 1月’rg
、Aは定数である。
Considering that the modulation frequency ftm of the bias current is sufficiently large with respect to the magnetic field fluctuation frequency S, and the duration of each pulse group in Figure (d) is sufficiently short compared to the time Tm/2 between pulse groups. Therefore, each group can be approximated to a δ function having its waveform area. Therefore, n'-n #A Σ (sinω, t)xδ(t -n T+a/
2) −(1). The input magnetic flux is a component of frequency ω, /2π, and T m = January'rg
, A are constants.

ここで、 Σδ(t−nTm/2) =(2/T11)  Σ exp(t2π(2L/Ts
+)n)=2fm  Σ exp(t2nωmt)の公
式から、+11式は n’−n −exp(i(2nωm−ωt) t)となり、(C1
図に示すように周波数rsの他、2fm±’s+4fg
±Is、・・・・・の周波数成分が存在することがわか
る。これは周波数Isの波形を周波数2fs+でサンプ
リングしたのと等価である。
Here, Σδ(t-nTm/2) = (2/T11) Σ exp(t2π(2L/Ts
+)n)=2fm From the formula of Σ exp(t2nωmt), the +11 formula becomes n'-n -exp(i(2nωm-ωt) t), and (C1
As shown in the figure, in addition to the frequency rs, 2fm±'s+4fg
It can be seen that frequency components of ±Is, . . . exist. This is equivalent to sampling the waveform of frequency Is at frequency 2fs+.

このようなスペク;・ラムに、装置で発生する雑音を重
ねてみると、181図に点線で示されるように、低周波
領域ではSQUIDのl/「雑音が強く現れ、それ以上
の高周波領域ではは!一定値の熱雑音が現れるが、周波
数rsは1/f雑音が強い領域に存在していることがわ
かる。
When the noise generated by the device is superimposed on such a spectrum, as shown by the dotted line in Figure 181, the SQUID noise appears strongly in the low frequency region, and in the higher frequency region Ha!Although a constant value of thermal noise appears, it can be seen that the frequency rs exists in a region where 1/f noise is strong.

前記先行技術では、周波数rs酸成分取り出して、それ
に基づいてフィードバンク量を算出しているので、1/
ftI音の制限を受け、高感度化が出来なかったのであ
るが、本発明では同期検波により2 fm+ rs酸成
分たはより高次の成分を取り出し、それに基づいてフィ
ードバンク量を算出する構成としているため、l/f雑
音の影響が無く、熱雑音或いは噴量雑音で制限されるま
で高感度化することが可能となっている。
In the prior art, the frequency rs acid component is extracted and the feed bank amount is calculated based on it, so 1/
Due to the limitation of ftI sound, it was not possible to increase the sensitivity, but in the present invention, the 2 fm+ rs acid component or higher-order components are extracted by synchronous detection, and the feedbank amount is calculated based on that. Therefore, there is no influence of l/f noise, and it is possible to increase the sensitivity until it is limited by thermal noise or injection amount noise.

なお、しきい値が交流バイアスの変調された振幅の最大
値と最小値の中央にない場合は、nを整数として、nf
s±rs成分が存在するので、周波数口fmにより同期
検波を行えばよい。
Note that if the threshold value is not in the center between the maximum and minimum values of the modulated amplitude of the AC bias, nf is set as an integer.
Since the s±rs component exists, synchronous detection may be performed using the frequency fm.

、〔実施例〕 第1図は本発明の一実施例・の構成を示す模式図である
。図の(1)はSQU I D、(2)はジョセフソン
接合、(3)は交流バイアス発生器、(4)は変調波発
生器、(5)はSQ[JIDに磁気的に結合されている
ピ7クアソプコイル、(6)はフィードバック回路であ
って、これ等各部の機能やフィードバンク回路の出力が
5QIJIDに磁気的に結合されている点は第2図の先
行技術と同じである。
, [Embodiment] FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention. In the figure, (1) is the SQU I D, (2) is the Josephson junction, (3) is the AC bias generator, (4) is the modulated wave generator, and (5) is the SQ [magnetically coupled to the JID. The pin 7 assop coil (6) is a feedback circuit, and the functions of these parts and the output of the feed bank circuit are magnetically coupled to the 5QIJID, which is the same as in the prior art shown in FIG.

本実施例では変調波発生器の出力から逓倍器(7)によ
って21−を作り、これとSQU r D出力との積を
とることにより、即ち2faと同期検波を行うことによ
り、2cm:!:fSから「Sを得ていこのようにして
得たfs酸成分基づいて、フィードバック出力を算出し
、これを5Q(JIDにフィードバックして、検知出力
をOとする時のフィードバンク量から外部磁界の強さを
求める点は、前記先行技術と同じである。
In this embodiment, 21- is generated by the multiplier (7) from the output of the modulated wave generator, and by multiplying this by the SQU r D output, that is, by performing synchronous detection with 2fa, 2cm:! : Calculate the feedback output based on the fs acid component obtained in this way by obtaining S from fS, feed it back to 5Q (JID, and calculate the external magnetic field from the feed bank amount when the detection output is O) The point of determining the strength of is the same as in the prior art described above.

また、本実施例では同期検波を行う周波数を2f+sと
しているが、これはバイアス電流の変調度などに合わせ
て適宜設定さるべきものであり、−般的に言えば、rI
11或いはその高調波が用いられることになる。
Furthermore, in this embodiment, the frequency for performing synchronous detection is 2f+s, but this should be set appropriately according to the degree of modulation of the bias current, etc. - Generally speaking, rI
11 or its harmonics will be used.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように本発明のSQUID磁束計では、2
r−±rsから得たrsに基づいてフィードバック信号
を算出するので、1/fM音の制限を受けることがない
、そのため、熱雑音或いは量子雑音で制限されるまで高
感度化することにより、低い周波数の微弱な磁界を測定
することが可能となる。
As explained above, in the SQUID magnetometer of the present invention, 2
Since the feedback signal is calculated based on rs obtained from r-±rs, it is not limited by 1/fM sound. Therefore, by increasing the sensitivity until it is limited by thermal noise or quantum noise, It becomes possible to measure magnetic fields with weak frequencies.

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

第1図は本発明の一実施例の構成を示す模式図、第2図
は先行技術の構成を示す模式図、第3図は本発明の詳細
な説明する図 であって、 図に於いて lはSQUID、 2はジョセフソン接合、 3は交流バイアス発生器、 4は変調波発生器、 5はピックアンプコイル、 6はフィードバック回路、 7は逓倍器、 8は同期検波器 である。 本発明の実施例の構成を示す模式図 第1図 先行技術の構成を示す模式図 第2図 本発明の詳細な説明する図 第3図
FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of a prior art, and FIG. 3 is a diagram explaining the present invention in detail. 1 is a SQUID, 2 is a Josephson junction, 3 is an AC bias generator, 4 is a modulated wave generator, 5 is a pick amplifier coil, 6 is a feedback circuit, 7 is a multiplier, and 8 is a synchronous detector. FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of the prior art. FIG. 3 is a diagram explaining the present invention in detail.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 2或いはそれより多いジョセフソン接合を含み、外部磁
束に磁気的に結合された超伝導量子干渉素子と、 該超伝導量子干渉素子に周波数f_mで振幅変調された
周波数f_cの交流バイアスを印加する手段と、 前記超伝導量子干渉素子から出力されるパルス列状の電
圧信号に基づいて、前記超伝導量子干渉素子に誘導され
た前記外部磁束を正確に打ち消すフィードバック信号を
発生する手段とを包含して成るSQUID磁束計に於い
て、 前記フィードバック回路は、前記超伝導量子干渉素子か
ら出力される前記パルス列信号に対し、前記変調周波数
f_m或いはその高調波との同期検波を行い、該同期検
波出力に基づいて前記フィードバック量を算出する構成
であることを特徴とするSQUID磁束計。
[Claims] A superconducting quantum interference device comprising two or more Josephson junctions and magnetically coupled to an external magnetic flux; means for applying an alternating current bias; and means for generating a feedback signal that accurately cancels the external magnetic flux induced in the superconducting quantum interference device based on a pulse train-like voltage signal output from the superconducting quantum interference device. In the SQUID magnetometer, the feedback circuit performs synchronous detection with the modulation frequency f_m or its harmonics on the pulse train signal output from the superconducting quantum interference element, and A SQUID magnetometer, characterized in that the feedback amount is calculated based on a synchronous detection output.
JP15875388A 1988-06-27 1988-06-27 Squid fluxmeter Pending JPH028762A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04212079A (en) * 1990-02-13 1992-08-03 Fujitsu Ltd Squid magnetic field sensor

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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