JPH03269381A - スクイッド磁束計 - Google Patents
スクイッド磁束計Info
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- JPH03269381A JPH03269381A JP2070084A JP7008490A JPH03269381A JP H03269381 A JPH03269381 A JP H03269381A JP 2070084 A JP2070084 A JP 2070084A JP 7008490 A JP7008490 A JP 7008490A JP H03269381 A JPH03269381 A JP H03269381A
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- magnetic flux
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- 241000238366 Cephalopoda Species 0.000 title claims description 8
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- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 5
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Landscapes
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (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、スクイッド磁束計に関するものであり、詳し
くは、マルチチャンネル型の磁束計におけるクライオス
タットの内外間での配線数の削減に関するものである。
くは、マルチチャンネル型の磁束計におけるクライオス
タットの内外間での配線数の削減に関するものである。
〈従来の技術〉
第５図は従来のスクイッド磁束計の一例を示す構成説明
図である。図において、ジョセフソン接合ＪＪを有する
超伝導リング１には電流源２からバイアス電流Ｉｂが供
給されている。磁束φχを検出するピックアップコイル
３と超伝導リング１に検出磁束を結合するインプットコ
イル４は超伝導閉ループを構成している。また、超伝導
リング１には磁束ロックループＦ Ｌ Ｌ （Ｆｌｕｘ
Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏ。
図である。図において、ジョセフソン接合ＪＪを有する
超伝導リング１には電流源２からバイアス電流Ｉｂが供
給されている。磁束φχを検出するピックアップコイル
３と超伝導リング１に検出磁束を結合するインプットコ
イル４は超伝導閉ループを構成している。また、超伝導
リング１には磁束ロックループＦ Ｌ Ｌ （Ｆｌｕｘ
Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏ。
ｐ）が設けられている。すなわち、超伝導リング１には
モデュレーションコイル５および加算器６を介して交流
信号源７から交流信号Ｂが加えられている。超伝導リン
グ１の出力信号Ａはアンプ８を介して位相検波器９に加
えられ、交流信号源７から加えられる交流信号Ｂに従っ
て位相検波される。
モデュレーションコイル５および加算器６を介して交流
信号源７から交流信号Ｂが加えられている。超伝導リン
グ１の出力信号Ａはアンプ８を介して位相検波器９に加
えられ、交流信号源７から加えられる交流信号Ｂに従っ
て位相検波される。
位相検波器９の出力信号Ｃは積分増幅器１０を介して出
力されるとともにフィードバック電流Ｉ。
力されるとともにフィードバック電流Ｉ。
として加算器６に帰還される。
このような構成において、バイアス電流Ｉｂは超伝導リ
ング１から電圧が出力される臨界電流１。の２程度度に
設定されている。これにより、超伝導リング１の出力電
圧Ｖは第６図に示すように被測定磁束φχで変調される
ことになる。
ング１から電圧が出力される臨界電流１。の２程度度に
設定されている。これにより、超伝導リング１の出力電
圧Ｖは第６図に示すように被測定磁束φχで変調される
ことになる。
一方、磁束ロックループＦＬＬは次のように動作する。
モデュレーションコイル５は超伝導リング１に微小なモ
デュレーション信号Ｂを与える。
デュレーション信号Ｂを与える。
ここで、モデュレーション信号Ｂと超伝導リング１の出
力信号Ａの位相関係は、第７図に示すように、 ■山より左二同相 ■山の上：整流 ■山より右：逆相 になる。そして、位相検波器９の出力信号Ｃは、モデュ
レーション信号Ｂと出力信号Ａの積になるので、 ■山より左：＋ ■山の上：０ ■山より右： になる。
力信号Ａの位相関係は、第７図に示すように、 ■山より左二同相 ■山の上：整流 ■山より右：逆相 になる。そして、位相検波器９の出力信号Ｃは、モデュ
レーション信号Ｂと出力信号Ａの積になるので、 ■山より左：＋ ■山の上：０ ■山より右： になる。
従って、磁束ロックループＦＬＬには、モデュレーショ
ン信号Ｂが常に出力信号Ａの山の上に保たれるようにフ
ィードバック電流Ｉｆが流れる。
ン信号Ｂが常に出力信号Ａの山の上に保たれるようにフ
ィードバック電流Ｉｆが流れる。
このフィードバック電流Ｉｆは被測定磁束φχに比例す
るので、フィードバック電流１．を知ることにより被測
定磁束φχを知ることができる。
るので、フィードバック電流１．を知ることにより被測
定磁束φχを知ることができる。
なお、このような装置における超伝導リンク１ピツクア
ツプコイル３．インプラ１〜コイル４およびモデスレー
ションコイル５は液体ヘリウムで満たされたクライオス
タット中で超伝導状態に維持される。そして、クライオ
スタット内外間の配線に着目すると、バイアス電流の信
号線、超伝導リングの出力信号線、モデュレーション信
号線およびアース線の４本が必要になる。
ツプコイル３．インプラ１〜コイル４およびモデスレー
ションコイル５は液体ヘリウムで満たされたクライオス
タット中で超伝導状態に維持される。そして、クライオ
スタット内外間の配線に着目すると、バイアス電流の信
号線、超伝導リングの出力信号線、モデュレーション信
号線およびアース線の４本が必要になる。
ところで、このような装置におけるピックアップコイル
は指向性を持っていることから、例えば生体の脳磁場を
効率よく測定するためには複数チャンネルの測定系統を
設けることが望ましい。
は指向性を持っていることから、例えば生体の脳磁場を
効率よく測定するためには複数チャンネルの測定系統を
設けることが望ましい。
〈発明が解決しようとする課題〉
ところが、従来のようにモデュレーションコイルを用い
て磁束ロックループＦＬＬを形成する構成では、測定チ
ャンネルの数に比例してクライオスタット内外間の配線
が増加することになり、これら多数の配線を介してのク
ライオスタットへの熱の流入量が増えて液体ヘリウムの
蒸発量が増大することになる。
て磁束ロックループＦＬＬを形成する構成では、測定チ
ャンネルの数に比例してクライオスタット内外間の配線
が増加することになり、これら多数の配線を介してのク
ライオスタットへの熱の流入量が増えて液体ヘリウムの
蒸発量が増大することになる。
また、磁束ロックループＦＬＬのロックが外れてしまう
と再度リセットして測定をやり直さなければならない。
と再度リセットして測定をやり直さなければならない。
さらに、デジタル演算処理を行うためにはＡ／Ｄ変換器
を用いてデジタル信号に変換しなければならない。
を用いてデジタル信号に変換しなければならない。
本発明は、このような点に着目したものであり、その目
的は、磁束ロックループを不要にすることによってクラ
イオスタット内外間の配線を削減して液体ヘリウムの蒸
発量を軽減し、Ａ／Ｄ変換器も不要でデジタル演算処理
に適したスクイッド磁束計を提供することにある。
的は、磁束ロックループを不要にすることによってクラ
イオスタット内外間の配線を削減して液体ヘリウムの蒸
発量を軽減し、Ａ／Ｄ変換器も不要でデジタル演算処理
に適したスクイッド磁束計を提供することにある。
く課題を解決するための手段〉
本発明のスクイッド磁束計は、
超伝導リングと、
超伝導リングに被測定磁束を結合させるピックアップコ
イルおよびインプットコイルと、超伝導リングと並列に
接続されたコンデンサと、これら超伝導リングとコンデ
ンサの並列回路と直列に接続された能動素子よりなる負
性抵抗回路とを具備し、 被測定磁束に基づく超伝導リングの実効インダクタンス
の変化を発振周波数の変化として検出することを特徴と
する。
イルおよびインプットコイルと、超伝導リングと並列に
接続されたコンデンサと、これら超伝導リングとコンデ
ンサの並列回路と直列に接続された能動素子よりなる負
性抵抗回路とを具備し、 被測定磁束に基づく超伝導リングの実効インダクタンス
の変化を発振周波数の変化として検出することを特徴と
する。
く作用〉
超伝導リングの実効インダクタンスは被測定磁束の大き
さに応じて変化する。この超伝導リンクの実効インダク
タンスの変化に応じて発振周波数が変化することになる
。
さに応じて変化する。この超伝導リンクの実効インダク
タンスの変化に応じて発振周波数が変化することになる
。
このような発振周波数をカウントすることにより、被測
定磁束の大きさに関連したデジタル信号を得ることがで
きる。
定磁束の大きさに関連したデジタル信号を得ることがで
きる。
〈実施例〉
以下、図面を用いて本発明の実施例を詳細に説明する。
一ちＡ’Ａ−
第１図は本発明の一実施例を示す構成説明図であり、第
５図と同一部分には同一符号をつけている。図において
、超伝導リング１と並列にコンデンサｉｌが接続され、
これら超伝導リング１とコンデンサ１１の並列回路と直
列にコンデンサ１２を介して能動素子よりなる負性抵抗
回路１３が接続されている。なお、能動素子１３として
は、ＦＥＴ、ＨＢＴ （ヘテロバイポーラトランジスタ
）。
５図と同一部分には同一符号をつけている。図において
、超伝導リング１と並列にコンデンサｉｌが接続され、
これら超伝導リング１とコンデンサ１１の並列回路と直
列にコンデンサ１２を介して能動素子よりなる負性抵抗
回路１３が接続されている。なお、能動素子１３として
は、ＦＥＴ、ＨＢＴ （ヘテロバイポーラトランジスタ
）。
ＲＴＤ （共鳴トンネルダイオード〉などを用いること
ができる。
ができる。
このような構成において、第２図に示すように、インプ
ットコイル４から超伝導リング１に入力される磁束をφ
χとし、この磁束φχに応じて超伝導リング１内を流れ
る遮蔽電流をＩＣとし、超伝導リング１の各ジョセフソ
ン素子ＪＪの臨界電流をＩＯとし、各ジョセフソン素子
ＪＪの位相差をそれぞれφ１．φ２とする。
ットコイル４から超伝導リング１に入力される磁束をφ
χとし、この磁束φχに応じて超伝導リング１内を流れ
る遮蔽電流をＩＣとし、超伝導リング１の各ジョセフソ
ン素子ＪＪの臨界電流をＩＯとし、各ジョセフソン素子
ＪＪの位相差をそれぞれφ１．φ２とする。
まず、直流ジョセフソン効果から、
ＩＣ＝ＩｏＳｌｎφ、＝１．ｓｉｎφ２ − （１）
になり、系の安定条件がら、 φ１ 、φ２ 〈π／ ２
−（２）になって、 φ１：φ２ ・・・（３
）になる。
になり、系の安定条件がら、 φ１ 、φ２ 〈π／ ２
−（２）になって、 φ１：φ２ ・・・（３
）になる。
一方、超伝導リング１のフラクソイドの量子化条件から
、 φ、十φ２＝２π（φχ／φ０） ・・・（４）
φｏ ＝ ｈ ／ ２ ｅ ｈニブランク定数 ｅ：電子の電荷 になる。
、 φ、十φ２＝２π（φχ／φ０） ・・・（４）
φｏ ＝ ｈ ／ ２ ｅ ｈニブランク定数 ｅ：電子の電荷 になる。
（３）式から、
φ１−＝−π（φχ／φ０） ・・・（
５）になる。
５）になる。
一方、１つのジョセフソン素子の実効インダクタンスＬ
ｅ ｆ ｆは、ジョセフソン素子に流入する電流を■と
すると、 １、ｅ ｆ ｆ ＝φｏ’φ／（２πＩ ）
・（６）φ：素子の位相差 になる。
ｅ ｆ ｆは、ジョセフソン素子に流入する電流を■と
すると、 １、ｅ ｆ ｆ ＝φｏ’φ／（２πＩ ）
・（６）φ：素子の位相差 になる。
第２図の場合、２つのジョセフソン素子が並列になって
いるので、トータルのインダクタンスＬＴは、 １７ｖ−（１／２） （φｏ’φ１／（２πＩｃ）１す
なわち、トータルのインダクタンスＬＴは、第３図に示
すように磁束φχに応じて変化することになる。
いるので、トータルのインダクタンスＬＴは、 １７ｖ−（１／２） （φｏ’φ１／（２πＩｃ）１す
なわち、トータルのインダクタンスＬＴは、第３図に示
すように磁束φχに応じて変化することになる。
第１図の破線の右側の負性抵抗回路１３は左側の損失分
を打消すように機能して発振する。この発振周波数ωは
、 ジョセフソン素子と通常のインダクタンスとを組み合わ
せたものであってもよい。（ｂ）の構成は、ＲＦスクイ
ッドを用いる場合に有効である。
を打消すように機能して発振する。この発振周波数ωは
、 ジョセフソン素子と通常のインダクタンスとを組み合わ
せたものであってもよい。（ｂ）の構成は、ＲＦスクイ
ッドを用いる場合に有効である。
第１図では１チヤンネルの例を説明したが、第１図の回
路構成を複数個用いることによりマルチチャンネル化も
可能である。この場合、各チャンネルのトータルのイン
ダクタンスＬＴがＬＴ（１十α）の範囲を変化するもの
として、各チャンネルのＣをｃ、ｃ （ｔ＋゛α）、Ｃ
（１＋２α〉、・・・Ｃ（１＋ｎα）に設定することに
より各チャンネルの出力周波数が重ならないようにする
ことができる。これらの周波数ωは、次のようになる。
路構成を複数個用いることによりマルチチャンネル化も
可能である。この場合、各チャンネルのトータルのイン
ダクタンスＬＴがＬＴ（１十α）の範囲を変化するもの
として、各チャンネルのＣをｃ、ｃ （ｔ＋゛α）、Ｃ
（１＋２α〉、・・・Ｃ（１＋ｎα）に設定することに
より各チャンネルの出力周波数が重ならないようにする
ことができる。これらの周波数ωは、次のようになる。
すなわち、発振周波数ωは、磁束φχに応じて変化する
ことになる。
ことになる。
なお、第１図では超伝導リングに２個のジョセフソン素
子が設けられているＤＣＣＣＣスクイ側を説明したが、
第４図（ａ）に示すように両側にｎ個ずつジョセフソン
素子を設けて感度を高めるようにしてもよいし、（ｂ）
に示すように１個のせることにより、１本の信号線に各
チャンネルの出力信号を重畳してクライオスタットから
外部に伝送し、室温雰囲気で検波できる。
子が設けられているＤＣＣＣＣスクイ側を説明したが、
第４図（ａ）に示すように両側にｎ個ずつジョセフソン
素子を設けて感度を高めるようにしてもよいし、（ｂ）
に示すように１個のせることにより、１本の信号線に各
チャンネルの出力信号を重畳してクライオスタットから
外部に伝送し、室温雰囲気で検波できる。
このように構成することにより、従来の構成に比べてク
ライオスタットの内外間の配線を大幅に減らすことがで
き、液体ヘリウムの蒸発を大幅に軽減できる。
ライオスタットの内外間の配線を大幅に減らすことがで
き、液体ヘリウムの蒸発を大幅に軽減できる。
また、出力信号の周波数をカウントすることによりデジ
タル信号を得ることができ、その後のブタ処理を効率よ
く実効できる。
タル信号を得ることができ、その後のブタ処理を効率よ
く実効できる。
さらに、従来のような磁束ロックループを用いていない
ので、ロック外れによる測定不能を生じることはなく、
連続測定が可能になる。
ので、ロック外れによる測定不能を生じることはなく、
連続測定が可能になる。
〈発明の効果〉
以上説明したように、本発明によれば、磁束ロックルー
プを不要にすることによってクライオスタット内外間の
配線を削減して液体ヘリウムの蒸発量を軽減し、Ａ／Ｄ
変換器も不要でデジタル演算処理に適したスクイッド磁
束計が実現できる。
プを不要にすることによってクライオスタット内外間の
配線を削減して液体ヘリウムの蒸発量を軽減し、Ａ／Ｄ
変換器も不要でデジタル演算処理に適したスクイッド磁
束計が実現できる。
第１図は本発明の一実施例を示す構成説明図、第２図お
よび第３図は第１図の動作説明図、第４図は超伝導リン
グの他の例を示す構成説明図、第５図は従来の装置の構
成説明図、第６図および第７図は第５図の動作説明図で
ある。 １・・・超伝導リング、３・・・ピックアップコイル、
４・・・インプットコイル、１１．１２・・・コンデン
サ、１ ２ 周期中。 第７ 図 モデュレーション信号Ｂ
よび第３図は第１図の動作説明図、第４図は超伝導リン
グの他の例を示す構成説明図、第５図は従来の装置の構
成説明図、第６図および第７図は第５図の動作説明図で
ある。 １・・・超伝導リング、３・・・ピックアップコイル、
４・・・インプットコイル、１１．１２・・・コンデン
サ、１ ２ 周期中。 第７ 図 モデュレーション信号Ｂ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 超伝導リングと、 超伝導リングに被測定磁束を結合させるピックアップコ
イルおよびインプットコイルと、 超伝導リングと並列に接続されたコンデンサと、これら
超伝導リングとコンデンサの並列回路と直列に接続され
た能動素子よりなる負性抵抗回路とを具備し、 被測定磁束に基づく超伝導リングの実効インダクタンス
の変化を発振周波数の変化として検出することを特徴と
するスクイッド磁束計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2070084A JP2782901B2 (ja) | 1990-03-20 | 1990-03-20 | スクイッド磁束計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2070084A JP2782901B2 (ja) | 1990-03-20 | 1990-03-20 | スクイッド磁束計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03269381A true JPH03269381A (ja) | 1991-11-29 |
| JP2782901B2 JP2782901B2 (ja) | 1998-08-06 |
Family
ID=13421322
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2070084A Expired - Lifetime JP2782901B2 (ja) | 1990-03-20 | 1990-03-20 | スクイッド磁束計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2782901B2 (ja) |
-
1990
- 1990-03-20 JP JP2070084A patent/JP2782901B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2782901B2 (ja) | 1998-08-06 |
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