JPH03197886A - 超伝導装置 - Google Patents
超伝導装置Info
- Publication number
- JPH03197886A JPH03197886A JP1340965A JP34096589A JPH03197886A JP H03197886 A JPH03197886 A JP H03197886A JP 1340965 A JP1340965 A JP 1340965A JP 34096589 A JP34096589 A JP 34096589A JP H03197886 A JPH03197886 A JP H03197886A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- superconducting
- magnetic flux
- loop
- resistor
- current
- 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
Links
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims abstract description 64
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 18
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 12
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 12
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 12
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 5
- 239000000284 extract Substances 0.000 claims description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 2
- 239000002887 superconductor Substances 0.000 claims 1
- 241000238366 Cephalopoda Species 0.000 abstract description 30
- 238000013459 approach Methods 0.000 abstract description 6
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 abstract description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 13
- 230000002085 persistent effect Effects 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
- G01R33/035—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using superconductive devices
- G01R33/0354—SQUIDS
- G01R33/0356—SQUIDS with flux feedback
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S505/00—Superconductor technology: apparatus, material, process
- Y10S505/825—Apparatus per se, device per se, or process of making or operating same
- Y10S505/842—Measuring and testing
- Y10S505/843—Electrical
- Y10S505/845—Magnetometer
- Y10S505/846—Magnetometer using superconductive quantum interference device, i.e. squid
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- 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】
〔概要〕
超伝導装置に関し、
構成の複雑化やコスト上昇を招くことなく、磁束測定の
ダイナミックレンジを拡大することのできる超伝導装置
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ックアップコイルと、
ピックアップコイルとともに超伝導ループを構成する入
力コイルを有し、ピックアップコイルに鎖交した磁束を
該入力コイルから取り出し、取り出した磁束を交流バイ
アスによりパルス化する超伝導量子干渉素子と、超伝導
量子干渉素子から出力されたパルスを計測し、この計測
結果に応じた磁束量子を磁界結合を通して該超伝導量子
干渉素子の入力側にフィードバックする超伝導フィード
バック手段とを備え、超伝導量子干渉素子から出力され
るパルスに基づいてピックアップコイルに鎖交する磁束
を測定する超伝導装置において、前記超伝導ループに近
接して抵抗体を配置し、該抵抗体に電流を供給して超伝
導ループの少なくとも一部を常伝導状態に転移させる電
流供給手段を設けるとともに、前記超伝導フィードバッ
ク手段は、超伝導ループが常伝導状態に転移することに
伴い、フィードバック量を特定の値にリセットするよう
に構成する。
ダイナミックレンジを拡大することのできる超伝導装置
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ックアップコイルと、
ピックアップコイルとともに超伝導ループを構成する入
力コイルを有し、ピックアップコイルに鎖交した磁束を
該入力コイルから取り出し、取り出した磁束を交流バイ
アスによりパルス化する超伝導量子干渉素子と、超伝導
量子干渉素子から出力されたパルスを計測し、この計測
結果に応じた磁束量子を磁界結合を通して該超伝導量子
干渉素子の入力側にフィードバックする超伝導フィード
バック手段とを備え、超伝導量子干渉素子から出力され
るパルスに基づいてピックアップコイルに鎖交する磁束
を測定する超伝導装置において、前記超伝導ループに近
接して抵抗体を配置し、該抵抗体に電流を供給して超伝
導ループの少なくとも一部を常伝導状態に転移させる電
流供給手段を設けるとともに、前記超伝導フィードバッ
ク手段は、超伝導ループが常伝導状態に転移することに
伴い、フィードバック量を特定の値にリセットするよう
に構成する。
（産業上の利用分野〕
本発明は、高感度磁界センサとして用いられる超伝導装
置に係り、詳しくは、パルスを出力するＳ Ｑ Ｕ Ｉ
Ｄ （Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄ−ｕｃｔｉｎｇ Ｑｕａｎ
ｔｕｍ Ｉｎｔｅｒｆｅ−ｒｎｃｅ Ｄｅｖｉｃｅ ；
超伝導量子干渉素子）センサを使用した超伝導装置に関
する。
置に係り、詳しくは、パルスを出力するＳ Ｑ Ｕ Ｉ
Ｄ （Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄ−ｕｃｔｉｎｇ Ｑｕａｎ
ｔｕｍ Ｉｎｔｅｒｆｅ−ｒｎｃｅ Ｄｅｖｉｃｅ ；
超伝導量子干渉素子）センサを使用した超伝導装置に関
する。
生体磁気測定などの分野で５ＱＵＩＤ（以下、スクイド
という）は不可欠のデバイスとして用いられており、こ
の分野では、脳や心臓などの臓器の磁界分布を短時間で
測定するため、スクイドを多数並べた多チヤンネルスク
イドシステムが要望され、開発が進められている。
という）は不可欠のデバイスとして用いられており、こ
の分野では、脳や心臓などの臓器の磁界分布を短時間で
測定するため、スクイドを多数並べた多チヤンネルスク
イドシステムが要望され、開発が進められている。
従来の超伝導装置を高感度磁界センサとして用いる場合
には、上述したように多チヤンネルスクイドシステムが
優れており、このような多チヤンネルスクイドを実現す
るためには、ディジタルスクイドが有益と考えられてい
る（例えば、技術文献としてはり、 Ｄｒｕｎｇ、 Ｃ
ｒｙｏｇｅｎｉｃｓ ｖｏｌ、２６ ｐｐ、６２３６２
７、１９８６とＦｕｊｉｍａｋｉ ｅｔ ａｌ、 ＩＣ
ＥＥ ＥｌｅｃｔｒｏｎＤｅｖｉｃｅｓ ｖｏｌ、３５
． Ｎｏ、１２ （１９８Ｂ） ｐｐ、２４１２−２
４１８参照）。これは、従来の多数のスクイドが、いわ
ゆるｄｃ−３ＱＵＩＤで、アナログ動作であったのに対
し、ディジタルスクイドはパルスを出力するものであり
、出力Ｓ／Ｎを増やし、そのままディジタル処理が可能
であるという利点がある。
には、上述したように多チヤンネルスクイドシステムが
優れており、このような多チヤンネルスクイドを実現す
るためには、ディジタルスクイドが有益と考えられてい
る（例えば、技術文献としてはり、 Ｄｒｕｎｇ、 Ｃ
ｒｙｏｇｅｎｉｃｓ ｖｏｌ、２６ ｐｐ、６２３６２
７、１９８６とＦｕｊｉｍａｋｉ ｅｔ ａｌ、 ＩＣ
ＥＥ ＥｌｅｃｔｒｏｎＤｅｖｉｃｅｓ ｖｏｌ、３５
． Ｎｏ、１２ （１９８Ｂ） ｐｐ、２４１２−２
４１８参照）。これは、従来の多数のスクイドが、いわ
ゆるｄｃ−３ＱＵＩＤで、アナログ動作であったのに対
し、ディジタルスクイドはパルスを出力するものであり
、出力Ｓ／Ｎを増やし、そのままディジタル処理が可能
であるという利点がある。
また、フィードバンク回路を超伝導回路で実現した、い
わゆるワンチップスクイドを本出願人は先に提案してお
り（特願昭６２−１７７５１５号参照）、これはフィー
ドバック回路をスクイドセンサと同一チップ上に集積化
したもので、室温側とのフィードバック線を無くし、チ
ャンネル間のクロストークを減らすという利点を持って
いる。
わゆるワンチップスクイドを本出願人は先に提案してお
り（特願昭６２−１７７５１５号参照）、これはフィー
ドバック回路をスクイドセンサと同一チップ上に集積化
したもので、室温側とのフィードバック線を無くし、チ
ャンネル間のクロストークを減らすという利点を持って
いる。
しかしながら、このような従来の超伝導装置にあっては
、次のような理由から測定のダイナミックレンジを大き
くすることが困難であるという問題点があった。
、次のような理由から測定のダイナミックレンジを大き
くすることが困難であるという問題点があった。
すなわち、超伝導フィードバック回路はディジタルスク
イドからパルスが１つ入力される毎にフィードバック磁
束を増やすように動作し、このフィードバックによりス
クイドセンサ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
ク量から測定される。したがって、ディジタルスクイド
の場合には、フィードバック回路の機能としてディジタ
ルスクイドから出力されろパルスのカウント動作と、こ
のパルスカウント数のＤ／Ａ変換の動作が必要であり、
この回路によって１パルス毎に一定量のフィードバック
磁束ΔΦを増加させている。
イドからパルスが１つ入力される毎にフィードバック磁
束を増やすように動作し、このフィードバックによりス
クイドセンサ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
ク量から測定される。したがって、ディジタルスクイド
の場合には、フィードバック回路の機能としてディジタ
ルスクイドから出力されろパルスのカウント動作と、こ
のパルスカウント数のＤ／Ａ変換の動作が必要であり、
この回路によって１パルス毎に一定量のフィードバック
磁束ΔΦを増加させている。
ところが、ダイナミックレンジを大キくシようとすると
、上記の機能を果たすためのディジタル回路のビット数
を大きくしなければならないが、これにはおのずと限界
があるので、ダイナミックレンジの拡大は極めて困難で
ある。仮に、実現できたとしても構成の複雑化やコスト
上昇を招き、実用には供しがたいものとなる。
、上記の機能を果たすためのディジタル回路のビット数
を大きくしなければならないが、これにはおのずと限界
があるので、ダイナミックレンジの拡大は極めて困難で
ある。仮に、実現できたとしても構成の複雑化やコスト
上昇を招き、実用には供しがたいものとなる。
また、上記の機能を等価的に果たす超伝導フィードバッ
ク回路においても、その動作条件からやはりダイナミッ
クレンジの拡大には限界がある。
ク回路においても、その動作条件からやはりダイナミッ
クレンジの拡大には限界がある。
そこで本発明は、構成の複雑化やコスト上昇を招くこと
なく、磁束測定のダイナミックレンジを拡大することの
できる超伝導装置を提供することを目的としている。
なく、磁束測定のダイナミックレンジを拡大することの
できる超伝導装置を提供することを目的としている。
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、ピックアップコイルとともに超伝導
ループを構成する入力コイルを有し、ピックアップコイ
ルに鎖交した磁束を該入力コイルから取り出し、取り出
し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、超伝導量子干渉素子から出力されたパルス
を計測し、この計測結果に応じた磁束量子を磁界結合を
通して該超伝導量子干渉素子の入力側にフィードバック
する超伝導フィードバンク手段とを備え、超伝導量子干
渉素子から出力されるパルスに基づいてピックアップコ
イルに鎖交する測定する超伝導装置において、前記超伝
導ループに近接して抵抗体を配置し、該抵抗体に電流を
供給して超伝導ループの少なくとも一部を常伝導状態に
転移させる電流供給手段を設けるとともに、前記超伝導
フィードバック手段は、超伝導ループが常伝導状態に転
移することに伴い、フィードバック量を特定の値にリセ
ットするように構成している。
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、ピックアップコイルとともに超伝導
ループを構成する入力コイルを有し、ピックアップコイ
ルに鎖交した磁束を該入力コイルから取り出し、取り出
し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、超伝導量子干渉素子から出力されたパルス
を計測し、この計測結果に応じた磁束量子を磁界結合を
通して該超伝導量子干渉素子の入力側にフィードバック
する超伝導フィードバンク手段とを備え、超伝導量子干
渉素子から出力されるパルスに基づいてピックアップコ
イルに鎖交する測定する超伝導装置において、前記超伝
導ループに近接して抵抗体を配置し、該抵抗体に電流を
供給して超伝導ループの少なくとも一部を常伝導状態に
転移させる電流供給手段を設けるとともに、前記超伝導
フィードバック手段は、超伝導ループが常伝導状態に転
移することに伴い、フィードバック量を特定の値にリセ
ットするように構成している。
また、前記抵抗体が複数個からなり、それぞれに流す電
流から発生して超伝導ループに鎖交する磁束が互いにほ
ぼ打ち消し合うことを特徴とし、前記超伝導フィードバ
ック手段は、超伝導インダクタと書込みゲートを含み、
前記リセット方法として磁束量子蓄積ループの少なくと
も一部に近接して他の抵抗体を配置し、該抵抗体に電流
を供給して磁束量子蓄積ループを常伝導状態に転移させ
ることを特徴とし、前記超伝導フィードバック手段は、
アップダウンカウンタとＤ／Ａ変換器を含み、前記リセ
ット方法としてアップダウンカウンタをリセットするこ
とを特徴とする。
流から発生して超伝導ループに鎖交する磁束が互いにほ
ぼ打ち消し合うことを特徴とし、前記超伝導フィードバ
ック手段は、超伝導インダクタと書込みゲートを含み、
前記リセット方法として磁束量子蓄積ループの少なくと
も一部に近接して他の抵抗体を配置し、該抵抗体に電流
を供給して磁束量子蓄積ループを常伝導状態に転移させ
ることを特徴とし、前記超伝導フィードバック手段は、
アップダウンカウンタとＤ／Ａ変換器を含み、前記リセ
ット方法としてアップダウンカウンタをリセットするこ
とを特徴とする。
〔作用〕
本発明では、被測定磁束が大きくなって、それが回路動
作の限界に近づいたとき、抵抗体に電流が流れて超伝導
ループの少なくとも一部か常伝導状態に転移するととも
に、超伝導フィードバック手段が特定の値にリセットさ
れる。その後、この点を零として測定が続けられる。
作の限界に近づいたとき、抵抗体に電流が流れて超伝導
ループの少なくとも一部か常伝導状態に転移するととも
に、超伝導フィードバック手段が特定の値にリセットさ
れる。その後、この点を零として測定が続けられる。
したがって、上記リセットによりフィードバック量が常
にに零に戻されるので、回路動作の限界に近づく毎にこ
のようなリセット動作を繰り返すことによって、磁束測
定のダイナミックレンジが拡大される。
にに零に戻されるので、回路動作の限界に近づく毎にこ
のようなリセット動作を繰り返すことによって、磁束測
定のダイナミックレンジが拡大される。
以下、本発明を図面に基づいて説明する。
第１〜３図は本発明に係る超伝導装置の第１実施例を示
す図である。第１図は本装置のブロック図であり、この
図において、１は超伝導ループからなり測定したい磁束
（被測定磁束）をピックアンプするためにループ内に鎖
交する磁束を取り出すピックアップコイル、２は入力コ
イル、３はフィードバラツクコイル３で、入力コイル２
およびフィードバックコイル３はピックアップコイル１
と共に超伝導ループ４を構成している。超伝導ループ４
には近接して抵抗５が配置されており、抵抗５には電流
供給手段６から所定の測定段階で電流が供給される。ま
た、超伝導ループ４の一部であるフィードバックコイル
３は結合コイル７と磁界結合（結合係数はＭ、）してお
り、結合コイル７はフィードバック回路（超伝導フィー
ドバック手段に相当）８からのフィードバック磁束を超
伝導ループ４に戻す。フィードバック回路８はスクイド
センサ９から出力されるパルスを計測し、この計測結果
に応じた磁束量子を結合コイル７による磁界結合を通し
てスクイドセンサ９の入力側にフィードバックする。入
力コイル２はスクイドセンサ（超伝導量子干渉素子）９
の一部を構成し、超伝導ループ４に生じた磁束をスクイ
ドセンサ９に付与する（結合係数はＭり。
す図である。第１図は本装置のブロック図であり、この
図において、１は超伝導ループからなり測定したい磁束
（被測定磁束）をピックアンプするためにループ内に鎖
交する磁束を取り出すピックアップコイル、２は入力コ
イル、３はフィードバラツクコイル３で、入力コイル２
およびフィードバックコイル３はピックアップコイル１
と共に超伝導ループ４を構成している。超伝導ループ４
には近接して抵抗５が配置されており、抵抗５には電流
供給手段６から所定の測定段階で電流が供給される。ま
た、超伝導ループ４の一部であるフィードバックコイル
３は結合コイル７と磁界結合（結合係数はＭ、）してお
り、結合コイル７はフィードバック回路（超伝導フィー
ドバック手段に相当）８からのフィードバック磁束を超
伝導ループ４に戻す。フィードバック回路８はスクイド
センサ９から出力されるパルスを計測し、この計測結果
に応じた磁束量子を結合コイル７による磁界結合を通し
てスクイドセンサ９の入力側にフィードバックする。入
力コイル２はスクイドセンサ（超伝導量子干渉素子）９
の一部を構成し、超伝導ループ４に生じた磁束をスクイ
ドセンサ９に付与する（結合係数はＭり。
電流供給手段６は被測定磁束が大きくなってそれが回路
動作の限界に近づいたときく例えば、フィードバック量
を監視して判断）、抵抗５に電流を供給し、抵抗５を発
熱させて超伝導ループ４を常伝導状態に遷移させるとと
もに、その後電流の供給を停止する。これは、超伝導ル
ープ４にｗ！続して永久電流を流さないようにするため
である。
動作の限界に近づいたときく例えば、フィードバック量
を監視して判断）、抵抗５に電流を供給し、抵抗５を発
熱させて超伝導ループ４を常伝導状態に遷移させるとと
もに、その後電流の供給を停止する。これは、超伝導ル
ープ４にｗ！続して永久電流を流さないようにするため
である。
一方、このとき電流供給手段６からフィードバック回路
８にリセット信号が出力され、フィードバック回路８は
リセット信号を受けてフィードバック量を零にリセット
する。
８にリセット信号が出力され、フィードバック回路８は
リセット信号を受けてフィードバック量を零にリセット
する。
抵抗５と超伝導ループ４とは、具体的には第２図＜ａ＞
、（ｂ）に示すように、基板３１、絶縁層（例えば、Ｓ
ｉ Ｏ□）３２、抵抗層３３、絶縁層３４および超伝導
配線３５を順次積層し、集積化して作られ、その回路は
第２図（Ｃ）のようになる。
、（ｂ）に示すように、基板３１、絶縁層（例えば、Ｓ
ｉ Ｏ□）３２、抵抗層３３、絶縁層３４および超伝導
配線３５を順次積層し、集積化して作られ、その回路は
第２図（Ｃ）のようになる。
以上の構成において、スクイドセンサ９は加えられた磁
束に依存するパルス列を生じ、このパルス列はフィード
バック回路８によってカウントされ、その結果に比例し
た磁束はスクイドセンサ９にフィードバンクされる。し
たがって、フィードバックループはピックアップコイル
１が拾う被測定磁束を、常にフィードバンク磁束で打ち
消すように動作し、フィードバック量を見ると、被測定
磁束の大きさがわかる。
束に依存するパルス列を生じ、このパルス列はフィード
バック回路８によってカウントされ、その結果に比例し
た磁束はスクイドセンサ９にフィードバンクされる。し
たがって、フィードバックループはピックアップコイル
１が拾う被測定磁束を、常にフィードバンク磁束で打ち
消すように動作し、フィードバック量を見ると、被測定
磁束の大きさがわかる。
ここで、被測定磁束が大きくなってそれが回路動作の限
界に近づいたとき、電流供給手段６から抵抗５に比較的
短時間電流が供給される。これにより、抵抗５が発熱し
て超伝導ループ４が常伝導状態に遷移し、超伝導ループ
４には継続して永久電流が流れなくなり、測定磁束の取
込みが停止されるとともに、フィードバック量もリセッ
トされて零になる。
界に近づいたとき、電流供給手段６から抵抗５に比較的
短時間電流が供給される。これにより、抵抗５が発熱し
て超伝導ループ４が常伝導状態に遷移し、超伝導ループ
４には継続して永久電流が流れなくなり、測定磁束の取
込みが停止されるとともに、フィードバック量もリセッ
トされて零になる。
次いで、抵抗５の発熱が終わり再び極低温まで温度が下
がると、被測定磁束が取り込まれた状態で超伝導ループ
４が閉じる。この時点では超伝導ループ４には永久電流
が流れておらず、スクイドセンサ９には磁束が伝えられ
ない。したがって、被測定磁束がこの時点の値から変化
するものについてのみ、これに比例する永久電流が流れ
、それを打ち消すようにフィードバック回路８がフィー
ドバック磁束を作り出すようになる。すなわち、抵抗５
の発熱によりフィードバック回路８等のリセットを行う
ことにより、その時点の被測定磁束を零にリセットし、
この点を零として測定を続けることになる０回路動作の
限界に近づく毎にこのようなリセット動作を繰り返すこ
とにより、デジタルスクイドセンサ９のダイナミックレ
ンジを拡大することができる。しかも、本実施例の構成
によれは、構成の複雑化やコスト上昇を招くことがない
。
がると、被測定磁束が取り込まれた状態で超伝導ループ
４が閉じる。この時点では超伝導ループ４には永久電流
が流れておらず、スクイドセンサ９には磁束が伝えられ
ない。したがって、被測定磁束がこの時点の値から変化
するものについてのみ、これに比例する永久電流が流れ
、それを打ち消すようにフィードバック回路８がフィー
ドバック磁束を作り出すようになる。すなわち、抵抗５
の発熱によりフィードバック回路８等のリセットを行う
ことにより、その時点の被測定磁束を零にリセットし、
この点を零として測定を続けることになる０回路動作の
限界に近づく毎にこのようなリセット動作を繰り返すこ
とにより、デジタルスクイドセンサ９のダイナミックレ
ンジを拡大することができる。しかも、本実施例の構成
によれは、構成の複雑化やコスト上昇を招くことがない
。
なお、原理的にはスクイドセンサ９のダイナミックレン
ジを無制限に太き（できる。勿論、被測定磁束が超伝導
を破壊する程に強ければ、これは動作の限界となるが、
通常スクイドを用いて測定する環境では、これより蟲か
に弱い磁界下で動作するから、事実上ダイナミックレン
ジは無尿に大きくなるといってよい。
ジを無制限に太き（できる。勿論、被測定磁束が超伝導
を破壊する程に強ければ、これは動作の限界となるが、
通常スクイドを用いて測定する環境では、これより蟲か
に弱い磁界下で動作するから、事実上ダイナミックレン
ジは無尿に大きくなるといってよい。
また、抵抗５と超伝導ループ４との配置は第２図のよう
な状態に限らず、例えば、第３図に示すように対にした
抵抗５ａ、５ｂに対して電流の向きを逆にして発生する
磁束を互いに打ち消し合うようにすることもできる。こ
れにより、抵抗に流す電流が新たな磁界を作って超伝導
ループ４に不要の磁束を鎖交させる恐れを防止できる。
な状態に限らず、例えば、第３図に示すように対にした
抵抗５ａ、５ｂに対して電流の向きを逆にして発生する
磁束を互いに打ち消し合うようにすることもできる。こ
れにより、抵抗に流す電流が新たな磁界を作って超伝導
ループ４に不要の磁束を鎖交させる恐れを防止できる。
超伝導ループ４に鎖交する磁束を等価的に零にすること
は、抵抗を３つ以上にしてもよいし、また抵抗と超伝導
ループ４の配線を直角に配置してもよい。
は、抵抗を３つ以上にしてもよいし、また抵抗と超伝導
ループ４の配線を直角に配置してもよい。
次に、第４図は本発明の第２実施例を示す図であり、本
実施例はワンチップスクイドに適用した例である。
実施例はワンチップスクイドに適用した例である。
第１実施例と共通部分には同一符号を付している。本実
施例では、スクイドセンサ９は２接合量子干渉素子を交
流バイアスするものが用いられ、超伝導ループ１０にジ
ョセフソンｔ８合Ｊ＋、Ｊｔおよび超伝導インダクタン
ス１１を含んで構成され、入力コイル２から付与された
被測定信号磁束ΦＳとフィードバック磁束ΦＦｍの差を
受け、これを交流バイアス１２によりパルス化して入力
磁束（ΦＳ−ΦＦｍ１）に応じたｔ流パルスをフィード
バック回路８に出力する。なお、スクイドセンサ９とし
ては、従来型のｄｃ−３ＱＵＩＤセンサのアナログ出力
を超伝導コイパレータに入力し、パルスを得るものを用
いてもよい。
施例では、スクイドセンサ９は２接合量子干渉素子を交
流バイアスするものが用いられ、超伝導ループ１０にジ
ョセフソンｔ８合Ｊ＋、Ｊｔおよび超伝導インダクタン
ス１１を含んで構成され、入力コイル２から付与された
被測定信号磁束ΦＳとフィードバック磁束ΦＦｍの差を
受け、これを交流バイアス１２によりパルス化して入力
磁束（ΦＳ−ΦＦｍ１）に応じたｔ流パルスをフィード
バック回路８に出力する。なお、スクイドセンサ９とし
ては、従来型のｄｃ−３ＱＵＩＤセンサのアナログ出力
を超伝導コイパレータに入力し、パルスを得るものを用
いてもよい。
フィードバック回路（超伝導フィードパ・ンク手段に相
当）８としては、例えば超伝導ループ２１にジョセフソ
ン接合Ｊ３、Ｊ４および第１のインダクタンス２２を含
むとともに、第１のインダクタンス２２と磁界結合（結
合係数はＭ、）する第２のインダクタンス２３を有し、
スクイドセンサ９から抵抗２４を介して送られるパルス
を磁束量子に変換する書込みゲート２５と、書込みゲー
ト２５を通過したパルスを磁束量子に変換して蓄える超
伝導インダクタ２６からなる超伝導の蓄積ループ２７を
用いたものが使用される。また、超伝導蓄積ループ２７
の途中の線路には抵抗２９が近接して配置されており、
抵抗２９には同じく電流供給手段６から所定の測定段階
で電流が供給される。
当）８としては、例えば超伝導ループ２１にジョセフソ
ン接合Ｊ３、Ｊ４および第１のインダクタンス２２を含
むとともに、第１のインダクタンス２２と磁界結合（結
合係数はＭ、）する第２のインダクタンス２３を有し、
スクイドセンサ９から抵抗２４を介して送られるパルス
を磁束量子に変換する書込みゲート２５と、書込みゲー
ト２５を通過したパルスを磁束量子に変換して蓄える超
伝導インダクタ２６からなる超伝導の蓄積ループ２７を
用いたものが使用される。また、超伝導蓄積ループ２７
の途中の線路には抵抗２９が近接して配置されており、
抵抗２９には同じく電流供給手段６から所定の測定段階
で電流が供給される。
電流供給手段６は被測定磁束が大きくなってそれが回路
動作の限界に近づいたとき抵抗５．２９に電流を供給し
、抵抗５．２９を発熱させて超伝導ループ４および超伝
導蓄積ループ２７をそれぞれ常伝導状態に遷移させると
ともに、その後電流の供給を停止する。これは、超伝導
ループ４および超伝導蓄積ループ２７に継続して永久電
流を流さないようにするためであり、電流供給手段６か
ら抵抗２９への電流供給（リセット信号に対応）はフィ
ードバック量のリセットに相当する。
動作の限界に近づいたとき抵抗５．２９に電流を供給し
、抵抗５．２９を発熱させて超伝導ループ４および超伝
導蓄積ループ２７をそれぞれ常伝導状態に遷移させると
ともに、その後電流の供給を停止する。これは、超伝導
ループ４および超伝導蓄積ループ２７に継続して永久電
流を流さないようにするためであり、電流供給手段６か
ら抵抗２９への電流供給（リセット信号に対応）はフィ
ードバック量のリセットに相当する。
したがって、本実施例ではフィードバック回路８のリセ
ット方法として抵抗２９への電流供給を行い、超伝導蓄
積ループ２７の蓄積磁束を零にリセットする点で前記実
施例と相違するが、同様の効果を得ることができる。
ット方法として抵抗２９への電流供給を行い、超伝導蓄
積ループ２７の蓄積磁束を零にリセットする点で前記実
施例と相違するが、同様の効果を得ることができる。
なお、リセットはフィードバック量を零にするのでなく
、特定の値にするようなものであってもよい。
、特定の値にするようなものであってもよい。
第５図は本発明の第３実施例を示す図であり、本実施例
ではフィードバック回路（超伝導フィードバック手段に
相当）４０がスクイドセンサ９からのパルスをカウント
するアップダウンカウンタ４１およびパルスカウント数
のＤ／Ａ変換を行うＤ／Ａ変換器４２を用いて構成され
る。そして、アップダウンカウンタ４１にはリセット信
号が入力され、リセットはカウンタ４１のデータを零に
することで行われる。なお、ここでのリセットはＤ／Ａ
変換器４２などの動作によっては、零である必要はなく
、特定の決まった値であれば充分である。
ではフィードバック回路（超伝導フィードバック手段に
相当）４０がスクイドセンサ９からのパルスをカウント
するアップダウンカウンタ４１およびパルスカウント数
のＤ／Ａ変換を行うＤ／Ａ変換器４２を用いて構成され
る。そして、アップダウンカウンタ４１にはリセット信
号が入力され、リセットはカウンタ４１のデータを零に
することで行われる。なお、ここでのリセットはＤ／Ａ
変換器４２などの動作によっては、零である必要はなく
、特定の決まった値であれば充分である。
本発明によれば、構成の複雑化やコスト上昇を招くこと
なく、磁束測定のダイナミックレンジを拡大することが
できる。
なく、磁束測定のダイナミックレンジを拡大することが
できる。
第１〜３図は本発明に係る超伝導装置の第１実施例を示
す図であり、 第１図はそのブロック図、 第２図はその抵抗体の構造を示す図、 第３図はその抵抗体の他の配置例を示す図、第４図は本
発明に係る超伝導装置の第２実施例の構成を示す図、 第５図は本発明に係る超伝導装置の第３実施例の構成を
示す図である。 １・・・・・・ピックアップコイル、 ２・・・・・・入力コイル、 ３・・・・・・フィードバックコイル、４・・・・・・
超伝導ループ、 ５．５ａ、５ｂ、２９−・・−・抵抗（抵抗体）、６・
・・・・・電流供給手段、 ７・・・・・・結合コイル、 ８．４０・・・・・・フィードバック回路（超伝導フィ
ードバック手段）、 ９・・・・・・スクイドセンサ （超伝導量子干渉素子
）１０、２１・・・・・・超伝導ループ、１１・・・・
・・超伝導インダクタンス、１２・・・・・・交流バイ
アス、 ２２・・・・・・第１のインダクタンス、２３・・・・
・・・第２のインダクタンス、２４・・・・・・抵抗、 ２５・・・・・・書込みゲート、 ２６・・・・・・超伝導インダクタ、 ２７・・・・・・超伝導の蓄積ループ、４１・・・・・
・アップダウンカウンタ、第１実施例のブロック図 第１図 第 ３ 図 第２実施例の構成を示す図 第 図
す図であり、 第１図はそのブロック図、 第２図はその抵抗体の構造を示す図、 第３図はその抵抗体の他の配置例を示す図、第４図は本
発明に係る超伝導装置の第２実施例の構成を示す図、 第５図は本発明に係る超伝導装置の第３実施例の構成を
示す図である。 １・・・・・・ピックアップコイル、 ２・・・・・・入力コイル、 ３・・・・・・フィードバックコイル、４・・・・・・
超伝導ループ、 ５．５ａ、５ｂ、２９−・・−・抵抗（抵抗体）、６・
・・・・・電流供給手段、 ７・・・・・・結合コイル、 ８．４０・・・・・・フィードバック回路（超伝導フィ
ードバック手段）、 ９・・・・・・スクイドセンサ （超伝導量子干渉素子
）１０、２１・・・・・・超伝導ループ、１１・・・・
・・超伝導インダクタンス、１２・・・・・・交流バイ
アス、 ２２・・・・・・第１のインダクタンス、２３・・・・
・・・第２のインダクタンス、２４・・・・・・抵抗、 ２５・・・・・・書込みゲート、 ２６・・・・・・超伝導インダクタ、 ２７・・・・・・超伝導の蓄積ループ、４１・・・・・
・アップダウンカウンタ、第１実施例のブロック図 第１図 第 ３ 図 第２実施例の構成を示す図 第 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１）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、 ピックアップコイルとともに超伝導ループを構成する入
力コイルを有し、ピックアップコイルに鎖交した磁束を
該入力コイルから取り出し、取り出した磁束を交流バイ
アスによりパルス化する超伝導量子干渉素子と、 超伝導量子干渉素子から出力されたパルスを計測し、こ
の計測結果に応じた磁束量子を磁界結合を通して該超伝
導量子干渉素子の入力側にフィードバックする超伝導フ
ィードバック手段とを備え、 超伝導量子干渉素子から出力されるパルスに基づいてピ
ックアップコイルに鎖交する磁束を測定する超伝導装置
において、 前記超伝導ループに近接して抵抗体を配置し、該抵抗体
に電流を供給して超伝導ループの少なくとも一部を常伝
導状態に転移させる電流供給手段を設けるとともに、 前記超伝導フィードバック手段は、超伝導ループが常伝
導状態に転移することに伴い、フィードバック量を特定
の値にリセットするように構成したことを特徴とする超
伝導装置。 ２）前記抵抗体が複数個からなり、それぞれに流す電流
から発生して超伝導ループに鎖交する磁束が互いにほぼ
打ち消し合うことを特徴とする請求項１記載の超伝導装
置。 ３）前記超伝導フィードバック手段は、超伝導インダク
タと書込みゲートを含み、前記リセット方法として磁束
量子蓄積ループの少なくとも一部に近接して他の抵抗体
を配置し、該抵抗体に電流を供給して磁束量子蓄積ルー
プを常伝導状態に転移させることを特徴とする請求項１
記載の超伝導装置。 （４）前記超伝導フィードバック手段は、アップダウン
カウンタとＤ／Ａ変換器を含み、前記リセット方法とし
てアップダウンカウンタをリセットすることを特徴とす
る請求項１記載の超伝導装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1340965A JP2807518B2 (ja) | 1989-12-26 | 1989-12-26 | 超伝導装置 |
| DE69032155T DE69032155T2 (de) | 1989-12-26 | 1990-12-24 | Digitaler Squid mit erweitertem dynamischem Messbereich |
| EP90314252A EP0435651B1 (en) | 1989-12-26 | 1990-12-24 | Digital superconducting quantum interference device having an extended dynamic range |
| US07/633,339 US5162731A (en) | 1989-12-26 | 1990-12-26 | Superconducting quantum interference magnotometer having a feedback reset capability to extend the dynamic sensing range |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1340965A JP2807518B2 (ja) | 1989-12-26 | 1989-12-26 | 超伝導装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03197886A true JPH03197886A (ja) | 1991-08-29 |
| JP2807518B2 JP2807518B2 (ja) | 1998-10-08 |
Family
ID=18341946
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1340965A Expired - Fee Related JP2807518B2 (ja) | 1989-12-26 | 1989-12-26 | 超伝導装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5162731A (ja) |
| EP (1) | EP0435651B1 (ja) |
| JP (1) | JP2807518B2 (ja) |
| DE (1) | DE69032155T2 (ja) |
Families Citing this family (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5343147A (en) * | 1992-09-08 | 1994-08-30 | Quantum Magnetics, Inc. | Method and apparatus for using stochastic excitation and a superconducting quantum interference device (SAUID) to perform wideband frequency response measurements |
| US5532592A (en) * | 1993-02-02 | 1996-07-02 | Conductus, Inc. | Squid control apparatus with non-cryogenic flux-locked loop disposed in close proximity to the squid |
| JPH06273499A (ja) * | 1993-03-17 | 1994-09-30 | Fujitsu Ltd | ディジタルｓｑｕｉｄ |
| DE4309293A1 (de) * | 1993-03-24 | 1994-09-29 | Siemens Ag | SQUID-Sensoreinrichtung mit einem Detektions- und einem Auslese-SQUID |
| JP3133013B2 (ja) * | 1997-03-31 | 2001-02-05 | セイコーインスツルメンツ株式会社 | 超伝導量子干渉素子およびそれを用いた非破壊検査装置 |
| US5962865A (en) | 1997-04-11 | 1999-10-05 | Trw Inc. | Low inductance superconductive integrated circuit and method of fabricating the same |
| US6455849B1 (en) | 1999-10-05 | 2002-09-24 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of Commerce | Normal metal boundary conditions for multi-layer TES detectors |
| KR100400755B1 (ko) * | 2001-11-08 | 2003-10-08 | 엘지전자 주식회사 | 보조센서에 의한 ｓｑｕｉｄ 센서 |
| US6885325B2 (en) * | 2002-05-24 | 2005-04-26 | D-Wave Systems, Inc. | Sub-flux quantum generator |
| JP4221192B2 (ja) * | 2002-06-14 | 2009-02-12 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 生体磁気計測装置 |
| US6826090B1 (en) * | 2003-06-05 | 2004-11-30 | International Business Machines Corporation | Apparatus and method for a radiation resistant latch |
| US7615385B2 (en) | 2006-09-20 | 2009-11-10 | Hypres, Inc | Double-masking technique for increasing fabrication yield in superconducting electronics |
| KR101446943B1 (ko) | 2006-12-05 | 2014-10-06 | 디-웨이브 시스템즈, 인코포레이티드 | 양자 프로세서 요소들의 국부적 프로그래밍을 위한 시스템들, 방법들 및 장치 |
| US8098179B2 (en) * | 2007-05-14 | 2012-01-17 | D-Wave Systems Inc. | Systems, methods and apparatus for digital-to-analog conversion of superconducting magnetic flux signals |
| GB0804118D0 (en) * | 2008-03-05 | 2008-04-09 | Hamel John S | Methods to implement quantum computer algorithms using transistor logic circuitry |
| US8571614B1 (en) | 2009-10-12 | 2013-10-29 | Hypres, Inc. | Low-power biasing networks for superconducting integrated circuits |
| US10222416B1 (en) | 2015-04-14 | 2019-03-05 | Hypres, Inc. | System and method for array diagnostics in superconducting integrated circuit |
| GB2570989B (en) | 2016-05-03 | 2020-12-02 | D Wave Systems Inc | Systems and methods for superconducting devices used in superconducting circuits and scalable computing |
| US11105866B2 (en) | 2018-06-05 | 2021-08-31 | D-Wave Systems Inc. | Dynamical isolation of a cryogenic processor |
| US11839164B2 (en) | 2019-08-19 | 2023-12-05 | D-Wave Systems Inc. | Systems and methods for addressing devices in a superconducting circuit |
| US11790259B2 (en) | 2019-09-06 | 2023-10-17 | D-Wave Systems Inc. | Systems and methods for tuning capacitance in quantum devices |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3454875A (en) * | 1963-09-03 | 1969-07-08 | Morris Bol | Superconductive circuit and method for measuring magnetic fields and magnetic properties of materials employing serially connected superconductive loops |
| US3667033A (en) * | 1971-04-06 | 1972-05-30 | Us Navy | Cryogenic single sensor three component magnetometer |
| US3829768A (en) * | 1973-09-04 | 1974-08-13 | Us Navy | Superconducting gradiometer for measuring first and second derivatives of a magnetic field |
| US4489274A (en) * | 1980-12-10 | 1984-12-18 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Rotating SQUID magnetometers and gradiometers |
| GB2115552B (en) * | 1982-02-16 | 1985-09-11 | Emi Ltd | Improvements relating to magnetic field gradiometers |
| US4663590A (en) * | 1985-11-06 | 1987-05-05 | Sperry Corporation | Single frequency noise reduction circuit for squids |
| DE3616865A1 (de) * | 1986-05-20 | 1987-11-26 | Univ Karlsruhe Inst Fuer Elekt | Digitales magnetometer |
| JPH01185464A (ja) * | 1988-01-20 | 1989-07-25 | Mitsubishi Electric Corp | 超伝導磁力計 |
| US4947118A (en) * | 1988-11-21 | 1990-08-07 | Fujitsu Limited | Digital squid system adaptive for integrated circuit construction and having high accuracy |
-
1989
- 1989-12-26 JP JP1340965A patent/JP2807518B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1990
- 1990-12-24 EP EP90314252A patent/EP0435651B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-12-24 DE DE69032155T patent/DE69032155T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1990-12-26 US US07/633,339 patent/US5162731A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0435651A3 (en) | 1992-09-02 |
| EP0435651A2 (en) | 1991-07-03 |
| EP0435651B1 (en) | 1998-03-18 |
| DE69032155D1 (de) | 1998-04-23 |
| JP2807518B2 (ja) | 1998-10-08 |
| US5162731A (en) | 1992-11-10 |
| DE69032155T2 (de) | 1998-07-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH03197886A (ja) | 超伝導装置 | |
| US4983971A (en) | Josephson analog to digital converter for low-level signals | |
| JP2838596B2 (ja) | 超伝導トグルフリップフロップ回路およびカウンタ回路 | |
| US6483339B1 (en) | Single flux quantum series biasing technique using superconducting DC transformer | |
| US5955400A (en) | SQUID integrated with pickup coils | |
| JPS63277048A (ja) | 磁束伝達回路 | |
| JPH03197885A (ja) | 超伝導装置 | |
| JPH083520B2 (ja) | 超伝導磁気検出装置 | |
| Foglietti et al. | Performance of a flux locked series SQUID array | |
| EP0505250B1 (en) | Superconducting circuit having a rectifier for converting a bipolar signal to a unipolar signal | |
| Radparvar et al. | An integrated digital SQUID magnetometer with high sensitivity input | |
| JP2692178B2 (ja) | 超伝導薄膜コイル | |
| JP2871772B2 (ja) | 超伝導回路 | |
| Cantor et al. | First-order planar superconducting quantum interference device gradiometers with long baseline | |
| Gotoh et al. | 8-channel array of single-chip SQUIDs connection to Josephson multiplexer | |
| JP3156396B2 (ja) | 差動型ｓｑｕｉｄ磁束計及びこれを用いた生体磁場計測装置 | |
| JP3133830B2 (ja) | Ｓｑｕｉｄ磁束計 | |
| JP3206198B2 (ja) | Ｄｃ−ｓｑｕｉｄ磁束計 | |
| Haussler et al. | LC-resonant voltage response of superconducting quantum interference filters | |
| JP2550587B2 (ja) | ジヨセフソンゲ−ト | |
| Matz et al. | High slew rate gradiometer prototype with digital feedback loop of variable step size | |
| Oppenländer | Superconducting quantum interference filters | |
| Sweeny | An all-thin-film SQUID for ambient field operation | |
| JPH02298878A (ja) | 超伝導装置 | |
| JPH0279481A (ja) | 磁束量子論理素子 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080724 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090724 Year of fee payment: 11 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |