JPH04116476A - ダミ―ｓｑｕｉｄ - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は疑似的にＳ　Ｑ　Ｕ　Ｉ　Ｄ　（Ｓｕｐｅｒ
ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇＱｕａｎｔｕｍ　Ｉｎｔｒｅｆｅ
ｒｅｎｃｅ　Ｄｅｖｉｃｅ　、超伝導量子干渉素子）と
同様の信号入出力特性を有する全く新規なダミー５ＱＵ
ＩＤに関する。

〈従来の技術、および発明が解決しようとする課題〉 従来から非常に高感度の磁束検出を行なうことができる
という特質に着目して、種々の分野で５ＱＵＩＤが応用
されている。また、５ＱＵＩＤには、ジョセフソン接合
（以下、ＪＪと略称する）を１つたけ有するｒｆ−３Ｑ
ＵＩＤと、ＪＪを２つ有するｄｃ−８ＱＵＩＤとがあり
、従来はｒｆＳＱＵＩＤが一般的に用いられていたが、
最近では薄膜製造技術か進歩して特性が揃った２つのＪ
Ｊが得られるようになってきたので、磁束検出感度が高
いｄＣ−８ＱＵＩＤが広く用いられるようになってきた
。

第５図はｄＣ−８ＱＵＩＤ磁束計の原理を説明する電気
回路図であり、超伝導ループ（７１）の所定箇所に２つ
のＪ　Ｊ　（７２）が形成されているとともに、定電流
源（７０）により２つのＪ　Ｊ　（７２）を挾んで超伝
導ループ（７１）にバイアス電流を供給している。そし
て、測定対象の磁束を検出するためのピックアップ・コ
イル（７４）と接続された入力コイル（７３）を超伝導
ループ（７１）に近接させて設けている。さらに、２つ
のＪ　Ｊ　（７２）を挾んで超伝導ループ（７１）の出
力電圧を変圧する電圧変圧トランス（７５）の出力電圧
を増幅器（７Ｇ）により増幅し、発振器（７７）から出
力される被変調信号に基づいて同期検波器（７８）によ
り復調し、積分器（７９）により復調信号を積分し、外
部磁束に比例した電圧として外部に出力している。また
、積分器（７９）からの出力信号と発振器（７７）から
の被変調信号とを加算器（８０）により加算し、電圧−
電流変換器〈８１）によりフィードバック電流に変換し
てモジュレーション・コイル（８２）に供給し、ピック
アップ・コイル（７４）で検出した外部磁束を打ち消す
ようにしている。

このように磁束ロック・ループ（以下、ＦＬＬと略称す
る）にｄｃ−８ＱＵＩＤを組み込めば、第６図に示すよ
うに、磁束−電圧変換係数が鎖交磁束の大きさによって
周期的に変化することに起因してそのままでは超伝導ル
ープの鎖交磁束を計測できないという不都合を解消でき
、変換率が最大の点に磁束を保持し続けることにより鎖
交磁束の計測を可能にすることができる。即ち、ピック
アップ・コイル（７４）および入力コイル（７３）を介
して超伝導ループ（７１）に外部から加えられる磁束と
同じ大きさでかつ逆向きの磁束をモジュレーション・コ
イル（８２）を介してフィードバックすることにより外
部磁束をキャンセルし、モジュレーション・コイル（８
２）に供給されるフィードバック電流をモニタすること
により外部磁束を計測できる。

また、−船釣には、ＦＬＬを有する５ＱＵＩＤ磁束討を
得ようとすれば、ＦＬＬ回路の設計が必要であり、ＦＬ
Ｌ回路の開発、試作したＦＬＬＮ路の動作試験等を行な
う場合には、５ＱＵＩＤを実際に接続しなければならな
いので、種々の不都合を生じてしまうことになるという
不都合かある。

即ち、５ＱＵＩＤを動作させるために４に程度の極超低
温の環境を得ることが必要になり、５ＱＵＩＤの接続等
を含めて５ＱＵＩＤの取り扱いか困難であるとともに５
ＱＵＩＤ自体の寿命が短いという不都合および経年変化
が比較的大きく磁束電圧変換係数の再現性が乏しいとい
う不都合かあり、さらに、５ＱＵＩＤがデユワの中に収
容されるのであるから全体として著しく高張るという不
都合かある。また、５ＱＵＩＤは著しく高感度であるか
ら、環境隔（音と測定信号とを共に検出してしまうとい
う不都合もある。さらに、５ＱＵＩＤへの人力として既
知量の磁束を与える必要かあるか、著しく微弱な基準磁
束を得ることか殆と不可能であり、ＦＬ’Ｌ回路の完全
な性能評価を行なうことかできないという不都合かある
。また、信号検出回路をも含めて動作させた結果、何ら
かの不都合か生した場合には、５ＱＵＩＤ側に不都合が
生じているのか、信号検出回路側に不都合が生じている
のかを特定することかできないという不都合がある。

〈発明の目的〉 この発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、
取り扱いか容易で、寿命か長く、しかも全体として小形
化できるとともに、環境靴音の影響を排除できる新規な
ダミー５ＱＵＩＤを提供することを目的としている。

く課題を解決するための手段〉 上記の１」的を達成するための、この発明のダミ５ＱＵ
ＩＤは、磁束ロック・ループのモジュレション信号およ
び外部磁束発生器からの出力信号を入力として差信号を
生成する減算手段と、減算手段からの出力信号を入力と
して絶対値信号を得る絶対値手段とを含んでいる。

く作用〉 以上の構成のダミー５ＱＵＩＤであれば、磁束ロック・
ループのモジュレーション信号および外部磁束発生器か
らの出力信号を入力として減算手段により差信号を生成
し、減算手段からの出力信号を入力として絶対値手段に
より絶対値信号を得るのであるから、外部磁束発生器か
らの出力信号を変化させることにより、簡単に外部磁束
か変化したのと同等に状態を出現させることかできる。

また、超伝導体を全く使用していないので、常温で動作
させることかでき、取り扱いか容易であるとともに、寿
命か著しく長くなり、さらに、全体として小形化できる
。また、ダミー５ＱＵＩＤは実際には磁束検出動作を行
なわないので、環境雑音の影響を排除できる。

〈実施例〉 以下、実施例を示す添付図面によって詳細に説明する。

第１図はこの発明のダミー５ＱＵＩＤの一実施例を示す
ブロック図であり、ＦＬＬ回路（１）の電圧電流変換器
（１ｆ）から出力されるフィードバック電流としてのモ
ジュレーション電流を入力として対応する電圧信号に変
換する電流−電圧変換部（２）と、外部磁束に対応する
電圧信号を出力する外部磁束発生器（３）からの電圧信
号と上記変換された電圧信号との差電圧を得る減算部（
４）と、差電圧を入力として絶対値信号を得る絶対値変
換部（５）と、絶対値変換部（５）から出力される絶対
値信号のレベルを、ＦＬＬ回路（１）のプリアンプ（１
ａ）のゲインに適合させるべく、変換するレベル変換部
（６）とを有している。

第２図は５ＱＵＩＤに接続されるべきＦＬＬの構成の一
例を示すブロック図であり、５ＱＵＩＤから出力される
電圧信号を増幅するプリアンプ（Ｉａ）と、被変調信号
を発生する発振器（１ｂ）と、プリアンプ（Ｉａ）から
出力される電圧信号および被変調信号を入力として復調
を行なう復調器（ＩＣ）と、復調器（ＩＣ）からの出力
信号を積分して外部磁束に比例する電圧信号を生成する
積分器（１ｄ）と、積分器（１ｄ）から出力される電圧
信号と発振器（１，ｂ）から出力される被変調信号とを
加算する加算器（ＩＣ）と、加算器（１ｅ）から出力さ
れる電圧信号を電流信号に変換してモジュレーション電
流として出力する電圧−電流変換器（１ｒ）とを有して
いる。

上記の構成のダミー５ＱＵＩＤとＦＬＬとを接続してＦ
ＬＬの動作試験を行なう場合には、外部磁束発生器（３
）を操作して電圧信号のレベルを変動させることにより
、外７部磁束が変動したのと等価な状態を出現させるこ
とができる。外部磁束発生器（３）が動作して所定の電
圧信号を出力した当初においては、ＦＬＬ（１）からは
モジュレーション電流が出力されないのであるから、所
定の電圧信号がそのまま差電圧として減算部（４）から
出力され、必要に応じて絶対値変換部（５）において絶
対値信号に変換された後、レベル変換部（６）において
Ｆ　Ｌ　Ｌ　（１）のプリアンプ（１ａ）のゲインに適
合するレベルの信号に変換される。

したがって、Ｆ　Ｌ　Ｌ　（１）においては、この変換
された信号をプリアンプ（１ａ）により増幅し、発振器
（１ｂ）から出力される被変調信号に基づいて復調部（
ＩＣ）により復調され、積分器（１ｄ）により積分され
る。そして、積分器（１ｄ）から出力される電圧信号と
被変調信号とが加算器（１ｅ）により加算され、電圧−
電流変換器（１ｒ）により電流信号に変換されて、モジ
ュレーション信号として出力される。

次いで、モジュレーション信号が電流−電圧変換部（２
）により電圧信号に変換されて減算部（４）に供給され
るので、減算部（４）から出力される差電圧か小さくな
る。そして、小さくなった差電圧に基づいてＦＬＬが動
作するので、モジュレーション信号をより大きくてきる
。以下、この動作を反復することにより、外部磁束発生
器（３）から出力される電圧信号と電流−電圧変換部（
２）から出力される電圧信号とが等しくなり、減算部（
４）から出力される差電圧が０になることにより全体と
しての動作か安定する。即ち、第３図に示すＶ字状の５
ＱＵＩＤ特性部（磁束−電圧特性部）の谷に磁束がロッ
クされた状態になる。したかつて、この状態において積
分器（１ｄ）から出力される電圧信号が外部磁束検出信
号として取り扱われる。但し、ダミー５ＱＵＩＤを接続
している場合には、何ら外部磁束の測定を行なっている
わけてはないから、安定状態において積分器（１ｄ）か
ら出力される電圧信号は何ら意味を有していない。すな
わち外部磁束発生器（３）の出力信号に同期した信号が
出力されるたけである。しかし、以上の一連の動作を行
なわせることにより、系全体が正常に動作するか否かを
判別できる。そして、正常に動作しないと判別された場
合には、ダミー５ＱＵＩＤが正常であるか否かを、外部
磁束発生器（３）から出力される電圧信号のレベルを変
化させ、この状態におけるレベル変換部（６）からの出
力信号をモニタすることにより判別できるので、ＦＬＬ
（１）に異常かあるか否かを簡単に判別できる。逆に、
正常に動作すると判別された場合には、ＦＬＬのノイズ
・レベル、周波数特性、直線性、最大スルー・レート、
ダイナミツり・レンジ等を測定でき、これら測定結果に
基づいてＦ　Ｌ　Ｌ　（１）の評価を行なうことができ
る。

以」二の説明から明らかなように、上記の構成のダミー
５ＱＵＩＤによっては周期的に変化する磁束−電圧変換
係数（第６図参照）を得ることができないが、１周期に
含まれるＶ字状の磁束−電圧変換係数を得ることかでき
るのであるから、Ｆ　ＬＬ（１）の性能評価は何ら不都
合なく行なうことかできる。また、５ＱＵＩＤ磁束計に
予め組み込んでおくことも可能であり、多チャンネルの
５ＱＵＩＤ磁束計の性能評価を行なう場合には、ダミー
５ＱＵＩＤの入出力特性を基準として各Ｆ　Ｌ　Ｌ　（
１）の特性のばらつきを検出できるのであるから、検出
された特性のばらつきに基づいて必要な補正を施すこと
により５ＱＵＩＤの特性のばらつきを吸収ずべくＦＬＬ
（１）の特性を調整することかできる。

第４図はダミー５ＱＵＩＤの具体的構成例を示す電気回
路図であり、電流−電圧変換部（２）としての抵抗（２
ａ）、レベル変換部（３）である減衰器としてのオペア
ンプ（３ａ）、減算部（４）としてのオペアンプ１］ （４ａ）、絶ＲＪ値変換部（５）としての全波整流器（
５ａ）およびレベル変換部（６）である減衰器としての
２段のオペアンプ（ｔｉａ）　（６ｂ）を有している。

したかって、この構成例の場合には、何ら特殊な電子部
品を用いることなくダミーＳ　Ｑ　Ｕ　Ｉ　Ｉ−）を得
ることかできる。

〈発明の効果〉 以」二のようにこの発明は、簡（）１−な構成で５ＱＵ
ＩＤと同様の入出力信号特性を有するダミー５ＱＵＩＤ
を得ることかでき、このダミー５ＱＵＩＤを用いてＦＬ
Ｌの開、発、特性試験を行なうことにより、５ＱＵＩＤ
と比較して著しく取り扱いが容易であるとともに経年変
化が少なく、しかも寿命か長いという特有の効果を奏す
るとともに、高精度の性能評価を達成できるという特有
の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明のダミー５ＱＵＩＤの一実施例を示す
ブロック図、 第２図は５ＱＵＩＤに接続されるべきＦ　Ｌ　Ｌの構成
の一例を示すブロック図、 第３図はダミー５ＱＵＩＤの磁束−電圧変換係数を示す
図、 第４図はダミー５ＱＵＩＤの具体的構成例を示す電気回
路図、 第５図はｃｌｃ−８ＱＵＩＤ磁束計の原理を説明する電
気回路図、 第６図は５ＱＵＴＤの磁束−電圧変換係数を示す図。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、磁束ロック・ループ（１）のモジュレーション信号
   および外部磁束発生器（３）からの出力信号を入力とし
   て差信号を生成する 減算手段（４）と、減算手段（４）からの出力信号を入
   力として絶対値信号を得る絶対値 手段（５）とを含むことを特徴とするダミーＳＱＵＩＤ
   。