JPH04264281A - 階調メータ - Google Patents

階調メータ

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JPH04264281A
JPH04264281A JP3281960A JP28196091A JPH04264281A JP H04264281 A JPH04264281 A JP H04264281A JP 3281960 A JP3281960 A JP 3281960A JP 28196091 A JP28196091 A JP 28196091A JP H04264281 A JPH04264281 A JP H04264281A
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magnetometer
meter
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    • G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
    • G01R33/022—Measuring gradient
    • 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
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    • 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

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  • Measuring Magnetic Variables (AREA)
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  • 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。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、少なくとも３個のベク
トル磁力計を採用して磁界の階調を測定する階調メータ
・センサに関する。さらに詳しくは本発明は、３ＳＱＵ
ＩＤ（すなわち、超伝導量子干渉装置）階調メータに関
する。
【０００２】
【従来の技術】センス磁界に使用されるＳＱＵＩＤ装置
は、図１に示すＳＱＵＩＤ装置に基づいて後述する。Ｓ
ＱＵＩＤ１は、ジョセフソン電流を示すことのできる弱
いリンク（例えば、ジョセフソン装置Ｊ）を少なくとも
１つの超伝導ループ２を含む。ＳＱＵＩＤ１は、ピック
アップ・コイル４に電気的に接続されたＳＱＵＩＤ入力
コイル３の近くに置かれている。
【０００３】検出しようとする磁界の変化がピックアッ
プ・コイル４を通じて発生すると、循環電流ΔｉがＳＱ
ＵＩＤ入力コイル３の中に誘起される。循環電流Δｉは
、ＳＱＵＩＤループ２に結合され検出される磁界を生成
する。ピックアップ・コイル４は、入力コイル３のイン
ダクタンスＬｉとほぼ等しいインダクタンスＬｕを有す
る。入力コイル３とピックアップ・コイル４との間の接
続線のインダクタンスＬｐ（すなわち、寄生インダクタ
ンス）は、非常に小さいものでなければならない（すな
わち、ＬｐはＬｉより小さい）。これは、例えばＩＢＭ
テクニカル・ディスクロージャ・ブルテン第２７巻第５
号（１９８４年１０月）ｐｐ．２８２２−２８２３に記
述されているように、達成することができる。
【０００４】図２は電圧対変調電流のグラフであり、図
１に示すような（Ｔ＝１４°Ｋ、及び約１３Ｈｚの磁界
掃引周波数での）単一ＳＱＵＩＤ装置に存在するヒステ
リシスを図示する。
【０００５】図１に示すＳＱＵＩＤ装置は、バックグラ
ウンド磁界を相殺するためのフィードバックがないので
、アンロックドＳＱＵＩＤと称される。図３は、Ｔ＝７
７°Ｋにおける、ヒステリシス（φＯ）対アンロックド
ＳＱＵＩＤの磁界掃引振幅（φＯｐ−ｐ）のグラフであ
る。図３は、適用磁界の掃引が増加するにつれてアンロ
ックド単一ＳＱＵＩＤ装置のヒステリシスも増加するこ
とを示す。
【０００６】したがって、ＳＱＵＩＤはヒステリシスを
防ぐために、フィードバックを供給することによって「
ロックアップ」されている。これはフィードバックを供
給することによって達成されるので、ＳＱＵＩＤが見る
磁界の値は一定に維持される（すなわち、ＳＱＵＩＤは
磁界の変化を見ない）。磁界の変化は、同じ値で対抗す
る磁界を生成する修正電流を生成する。このような「ロ
ックアップ」ＳＱＵＩＤの配置を図４に示す。
【０００７】磁界の階調は、たがいに距離ｄだけ離間さ
れた２つの磁力計の出力を使用して測定することもでき
る。図４に示すものは、このような磁界の階調を測定す
る装置（すなわち階調メータ）である。図４に示す階調
メータは、（当技術分野では裸ＳＱＵＩＤ階調メータと
して知られている）２ＳＱＵＩＤ階調メータである。各
ＳＱＵＩＤ６ａ、６ｂは、そのそれぞれの位置で磁界を
測定する。増幅器９ａ、９ｂ、フィードバック・コイル
７ａ、７ｂ、及び抵抗器８ａ、８ｂ（各々同じ抵抗値Ｒ
Ｆを有する）を使用して、磁界と同じ値で対抗する磁界
を生成する修正電流を供給する。電子電圧ＢＬ、ＢＲは
、ＳＱＵＩＤ６ａ、６ｂそれぞれの磁界に対応する出力
として供給される。ＳＱＵＩＤ６ａ、６ｂの出力の間の
差を電子的にとらえて、階調を形成する。したがって階
調は次式の通りである。
【０００８】
【数１】
【０００９】このような２ＳＱＵＩＤ階調メータは、製
造が簡単で、優れたバランスと低いヒステリシスを持っ
ている。しかし、この形式の階調メータはほとんど使用
されない。それは、（磁界中の非階調項からの）２つの
磁力計の大きな共通モード信号には、２つのＳＱＵＩＤ
間の出力差をとらえる増幅器の、ほとんど不可能な度合
いの共通モードの排除（１０９分の１）を必要とするか
らである。つまり、図４の階調メータは、地磁気に起因
する非常に大きなバックグラウンド磁界の存在下で小さ
な階調を電子的に検出することが困難であるために、事
実上操作することは不可能である。図４の階調メータは
、２つの非常に大きな数を減算して、相対的に非常に小
さな数を階調として、たとえば、約１：１０９の階調の
バックグラウンド磁界に対する比として、提供すること
を試みる。
【００１０】このような階調メータに関連するエレクト
ロニクスは、平均バックグラウンド域が非常に大きな２
つの磁界の差を検出しなければならない。このことは、
非常に大きな信号の存在下で極端に小さな信号差を検出
することをエレクトロニクスに要求し、これは非常に困
難で、かつ非常に費用がかかる。
【００１１】図５に、単一ＳＱＵＩＤ薄膜階調メータを
図示する。参照番号１１１と１１２は各々、薄膜ピック
アップ・コイルを表す。参照番号１１３は入力コイルを
、参照番号１１４はワッシャ型ＳＱＵＩＤを表す。薄膜
ピックアップ・コイル１１１、１１２は各々それぞれの
位置で磁界を遮断して、階調ΔＨ／ΔＸを決定する。
【００１２】薄膜ピックアップ・コイル１１１、１１２
の各々に生成される電流は、たがいに対抗している。し
たがって、ＳＱＵＩＤ１１４はゼロ検出器として動作す
る。すなわち、ＳＱＵＩＤ１１４の出力がゼロのときは
階調はない。したがって、ＳＱＵＩＤ１１４の出力は階
調ΔＨ／ΔＸに比例する。
【００１３】図５に示したような薄膜階調メータは製造
が容易で、低ＴＣ超伝導材料から作られるときには非常
に知られた設計になっている。しかし高ＴＣ超伝導材料
で作られるときには、図５の薄膜階調メータは過度のヒ
ステリシスを示し、高ＴＣ薄膜クロスオーバーと平面入
力コイル１１３に関連する困難性のために製造が非常に
困難である。したがって、高ＴＣ超伝導材料を使用して
製造するときには、図５の薄膜階調メータをを採用する
ことは得策ではない。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】従来技術における問題
に関して、本発明の目的は、ヒステリシスを示さず、高
ＴＣ及び低ＴＣ両方の超伝導材料で容易かつ安価に製造
でき、かつ高感度を提供する、階調メータを提供するこ
とである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】「平均的な」磁力計が、
色々な磁力計に堅固に取り付けられている。平均的磁力
計は、フィードバック・コイルを通じて信号を供給し、
色々な磁力計の出力部からのバックグラウンド磁界をキ
ャンセルする。したがって、小さな階調を供給するため
に大きな電圧を減算する必要はない。大きなバックグラ
ウンド磁界を含まない２つの階調磁界信号が互いに減算
される。したがって、非常に安価なシステムによって高
感度が得られる。階調メータは、高ＴＣ超伝導材料を使
用して製造するときには特に有利である。１つの平均磁
力計立方体と複数の色々な磁力計立方体を使用して、よ
り高いオーダーの階調メータを作ることができる。
【００１６】
【実施例】図６は、本発明の１局面にしたがった１軸内
の３ＳＱＵＩＤ階調メータを示す。この階調メータは、
３つのＳＱＵＩＤ１１、１２、１３、３つのフィードバ
ック・コイル２１、２２、２３、２つの階調コイル３１
、３２、３つの増幅器４１、４２、４３、及び１つの抵
抗器５０を含む。ＳＱＵＩＤ１１と１２は異なった位置
で磁界を測定するための異なったＳＱＵＩＤであり、Ｓ
ＱＵＩＤ１３は、異なったＳＱＵＩＤ１１と１２におけ
る（例えば、地磁気からの）バックグラウンド磁界をキ
ャンセルするために使用される平均ＳＱＵＩＤである。 バックグラウンド磁界は、異なったＳＱＵＩＤ１１と１
２の測定値の減算を実施する前に、キャンセルされる。
【００１７】平均ＳＱＵＩＤ磁力計１３は、２つの差Ｓ
ＱＵＩＤ１１と１２に固く取り付けられている。ＳＱＵ
ＩＤ１１と１２の各々は、それに関連する２つのコイル
を有する。ＳＱＵＩＤ１１は、付属のフィードバック・
コイル２１と階調コイル３１を有し、ＳＱＵＩＤ１２は
、付属のフィードバック・コイル２２と階調コイル３２
を有する。
【００１８】平均ＳＱＵＩＤ磁力計１３は、磁力計（Ｓ
ＱＵＩＤ）１１、１２と同様に操作される。しかし、Ｓ
ＱＵＩＤ１３の変調域のＤＣ部分は、３つのＳＱＵＩＤ
１１、１２、１３のすべてに、フィードバック・コイル
２１、２２、２３を通じて供給される。増幅器４３が使
用されて、ＳＱＵＩＤ１３によって測定されるバックグ
ラウンド磁界と反対の磁界を適用する。したがって、コ
イル２１、２２、２３を使用して、ＳＱＵＩＤ１１、１
２、１３からそれぞれバックグラウンド磁界を減算する
。
【００１９】差ＳＱＵＩＤ１１、１２は、通常のフィー
ドバック・ループ配置の中でも操作される。しかし、そ
れらの出力の各々は、差ＳＱＵＩＤ１１または１２にお
ける磁界と平均ＳＱＵＩＤ１３における磁界との間の差
異と同じである。これは、差ＳＱＵＩＤ１１と１２の各
々が、平均ＳＱＵＩＤ１３からフィードバック・コイル
２１、２２、２３を通じて供給されるフィードバック信
号によって経験する、均一磁界変化のキャンセルによる
ものである。
【００２０】図６の階調メータによって測定された磁界
階調は、２つの差ＳＱＵＩＤ１１及び１２の出力を単純
に減算することによって得られる。これらの減算された
出力は、図４の階調メータを使用するときに減算される
単純磁力計出力信号ＢＲ及びＢＬより、はるかに小さい
ことになり、また一般に、より低い高周波成分を有する
。 このため、この階調メータの共通モード信号（すなわち
不均衡度）は、システムを作る基板と超伝導線における
機械的不規則性のみによって決定されることになる。
【００２１】薄膜階調メータに通常の不均衡度は、この
システムによって得ることができた（たとえば、１０，
０００分の１）。さらに、適応つりあわせの通常技術が
、１０億分の１の均衡を達成するために使用することが
できた。ジョセフソン素子のための弱いリンクを利用す
る単一レベルＳＱＵＩＤレベルを用いる場合には、すべ
ての方向における固有均衡は、このシステムにはクロス
オーバーが不必要であるので優れている。このシステム
は、高ＴＣ超伝導素子を使用して非常に有利である。 それは、ジョセフソン素子のための弱いリンクを利用す
る単一レベルＳＱＵＩＤが、高ＴＣ超伝導材料によるの
が非常に一般的であるためである。
【００２２】図６に示す配置は、フィードバック・コイ
ル、階調コイル、及びＳＱＵＩＤを固定するので、シス
テム内にヒステリシスは示されない。また、低ＴＣまた
は高ＴＣの超伝導体のいずれかを使用して、安価な階調
メータを製造することもできる。
【００２３】図６の階調メータにおいて追加の平均磁力
計１３とフィードバック・ループを使用して、（図４の
階調メータとは反対に）ＳＱＵＩＤ出力を結合すると、
ＳＱＵＩＤセンサ内に差信号を発生させる前に磁界が減
算される、という結果が生じる。（図４の階調メータに
おけるように）平均ＳＱＵＩＤ１３を使用しなければ、
関連エレクトロニクスは、平均バックグラウンド磁界が
極端に大きな２つの磁界の間の差を検出すべきである。 エレクトロニクスは、２つの非常に大きな信号が存在す
る中で、極端に小さな信号差を検出することを要求され
る。これは非常に困難であり、非常に費用がかかる。こ
のため、（図４で行われるように電圧の減算とは逆に）
バックグラウンド磁界を除く磁界部分のみを減算するこ
とによって、関連エレクトロニクスの負担が減り、階調
メータの感度はかなり大きくなる。減算（または均衡）
の精度は、使用される特定の形状にのみ依存し、これは
１０６分の１またはそれより良くなる。差信号を検出す
るためのエレクトロニクスにのみ依存するときには、感
度はかなり低くなる（たとえば、１０５分の１）。
【００２４】図６の設計の主な利点は、ＳＱＵＩＤとコ
イルの使用からのヒステリシス誘導エラーなしに、優れ
た階調感度が達成されることである。
【００２５】図６に示す階調メータのような３つのＳＱ
ＵＩＤ階調メータは、石油の位置を判定するために用い
られる操業のような地質操業でのみ有用であるが、ＳＱ
ＵＩＤの相対位置に関する唯一の物理的制約は、それら
がたがいに固く取り付けられていること、及び各ＳＱＵ
ＩＤループの平面が平行であることである。このため、
ほとんどどんな階調も、コンパクトなセンサ設計で測定
することができる。さらに、ＳＱＵＩＤの配列を、本発
明による平均磁力計によって供給することもできる。
【００２６】平均ＳＱＵＩＤ磁力計１３はＳＱＵＩＤで
もよいが、そうである必要はない。本発明は、平均ＳＱ
ＵＩＤ磁力計１３の代わりに任意の種類のベクトル磁力
計を使用して、実施することもできる。
【００２７】実際には、ＳＱＵＩＤ１１，１２，及び１
３のいずれもＳＱＵＩＤである必要はない。任意のベク
トル磁力計を使用して、本発明の好ましい実施例の説明
に使用されるＳＱＵＩＤのいずれかを交換してもよい。 差ＳＱＵＩＤ１１と１２はＳＱＵＩＤでもよく、一方、
平均ＳＱＵＩＤ１３はどんな種類のベクトル磁力計でも
よい（たとえば、磁束磁力計）。さらに、図６に示すコ
イルは超伝導である必要はない。
【００２８】図６の実施例で、差ＳＱＵＩＤ１１及び１
２の各々は２つのフィードバック・コイルを有し、平均
ＳＱＵＩＤ１３は１つのコイルを有する。しかし実用面
では、ＳＱＵＩＤ１１、１２、１３の各々は同じもので
よいので、平均ＳＱＵＩＤ１３も２つのコイルを有し、
コイルの１つは使用されないことになる。使用されるコ
イルの各々は、直列に配線された２つのループから成る
か、または単一ワイヤ・ループのヘルムホルツ対でもよ
い。
【００２９】図７は、本発明を実施するために使用でき
る磁力計立方体を示す。３個の磁力計Ｍｘｉ、Ｍｙｉ、
ＭｚｉはそれぞれＳｘｉ、Ｓｙｉ、Ｓｚｉを含む。３個
のヘルムホルツ対Ｐｘ、Ｐｙ、Ｐｚが示され、これらは
それぞれＦｘとＧｘ、ＦｙとＧｙ、ＦｚとＧｚを含む。 ＳＱＵＩＤ出力Ｏｘｉ、Ｏｙｉ、Ｏｚｉはそれぞれ、Ｆ
ｘｉとＧｘｉ、ＦｙｉとＧｙｉ、ＦｚｉとＧｚｉに基づ
いて計算される。
【００３０】図８は、図７に示したものと同様な磁力計
立方体を使用する単軸階調メータを図示する。図８の単
軸階調メータは、３個の磁力計立方体Ｋ、Ｌ、Ｍを含む
。磁力計立方体Ｋ、Ｌ、Ｍの各々は、共通の線に配置さ
れている。磁力計立方体Ｋは３個の磁力計を含み、その
各々は付属のフィードバック・コイルを含む。磁力計立
方体Ｋの磁力計は平均磁力計であるから、前記３個の磁
力計のいずれも階調コイルを付属していない。
【００３１】磁力計立方体Ｌ及びＭは、３個の磁力計を
含み、磁力計の各々が付属のフィードバック・コイルを
有する。しかし、立方体Ｌ及びＭの各々のｘ磁力計だけ
が、付属の階調コイルを持つ。これは、図８が単軸階調
メータのみを図示しているからである。したがって、階
調Ｇｘｙ（すなわちδＨｘ／δｙ）は次のように計算さ
れる。
【００３２】
【数２】 ただし、ＯＸＬとＯＸＭは、それぞれ磁力計ＬとＭのＸ
　　ＳＱＵＩＤの出力であり、ｄは磁力計ＬとＭの間の
距離である。
【００３３】しかし、少なくとも５軸階調メータである
階調メータを提供することは有利である。５軸階調メー
タとは、下記のようにｘ軸、ｙ軸、ｚ軸に関する磁界の
９階調の少なくとも５つを測定するものである。この理
論は次の通りである。
【００３４】ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸に関する（すなわち３次
元の）磁界の階調を決定する場合には、９階調がこれに
関わる。この９階調は下記の通りである。
【００３５】
【数３】 これらはそれぞれ下記と同等である。
【００３６】
【数４】
【００３７】しかし、この９階調のすべてを階調メータ
で特に測定する必要はない。第１に、▽・Ｈ　　＝　　
０であることがわかっている。
【００３８】したがって下記のようになる。
【００３９】
【数５】
【００４０】したがって、δＨｘ／δｘ、δＨｙ／δｙ
、及びδＨｚ／δｚのうちの２つだけが実際に決定され
る。それは、他の１つは他の２つがわかれば計算できる
からである。
【００４１】第２に、▽　　ｘ　　Ｈ　　≒　　０であ
ることがわかっている。しかし本発明の目的のために、
▽　　ｘ　　Ｈ＝　　０と想定できる。したがって、
【
００４２】
【数６】
【００４３】したがって、これらの式の各々からの２つ
の項の１つだけを測定すべきである。それは、同じ式に
おける項はたがいに等しいからである。
【００４４】第１式の２つの項と、最後の３つの各式の
１項がいったんわかると、９項のすべてを計算すること
ができる。したがって、９項のすべてが決定されるよう
な５軸階調メータを少なくとも有することは有利である
。
【００４５】図９に、本発明の５軸階調メータを図示す
る。この５軸階調メータは、共通平面に配置された４つ
の磁力計立方体Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを含む。図９の実施例は
、より高いオーダーの階調メータを使用して、複数の差
ＳＱＵＩＤ間の差異を捕らえて本発明を実施するもので
ある。
【００４６】磁力計立方体Ａは、３つの平均磁力計を有
する平均磁力計立方体であり、磁力計立方体Ｂ、Ｃ、Ｄ
は、図７に示す磁力計立方体ｉと同じものである。磁力
計立方体ＡのＳＱＵＩＤ出力ＯｘＡ、ＯｙＡ、ＯｚＡは
、立方体Ａの磁力計には階調コイルは接続されていない
ので、付属のフィードバック・コイルに供給される。Ｓ
ＱＵＩＤ出力Ｏｘｉ、Ｏｙｉ、Ｏｚｉ（ｉ＝Ｂ、Ｃ、Ｄ
）は、付属の階調コイルＧｘｉ、Ｇｙｉ、Ｇｚｉに供給
される。
【００４７】次の６つの階調項を、図９の５軸階調メー
タによって測定することができるが、ここでｄは磁力計
立方体ＢとＤの間の距離であり、（ｄ／２）は、磁力計
立方体ＢとＤを磁力計立方体Ｃに接続する線の中点から
の垂直（すなわち、Ｚ方向の）距離である。
【００４８】
【数７】
【００４９】したがって、図９の階調メータは、９項の
階調のうち６つを提供する。他の３項は容易に計算可能
である。
【００５０】本発明を、磁束磁力計、ＳＱＵＩＤなどの
ベクトル磁力計を使用して説明した。ＳＱＵＩＤは非常
に感度が高いので、本発明の実施のためにＳＱＵＩＤを
使用することが好ましい。しかし本発明を実施するため
には、どのようなベクトル磁力計を使用してもよい。本
発明の本質的な範囲から逸脱することなく、本発明の変
更を実施してもよいことは、当業者には容易に理解でき
よう。
【００５１】
【発明の効果】本発明により、ヒステリシスを示さず、
高Ｔｃ及び低Ｔｃ両方の超伝導材料で容易かつ安価に製
造でき、かつ高感度を提供する階調メータが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】単一非固定ＳＱＵＩＤ装置の図である。
【図２】図１に示したような単一非固定ＳＱＵＩＤ装置
に存在するヒステリシスを示すために使用された、電圧
対変調電流のグラフである。
【図３】非固定ＳＱＵＩＤ装置のヒステリシス対磁界掃
引振幅のグラフである。
【図４】磁界階調を測定するために使用される２ＳＱＵ
ＩＤ階調メータ（すなわちベアＳＱＵＩＤ階調メータ）
の図である。
【図５】単一ＳＱＵＩＤ薄膜階調メータの図である。
【図６】本発明による１軸の３ＳＱＵＩＤ階調メータの
図である。
【図７】本発明を実施するために使用できる磁力計立方
体の図である。
【図８】図７に示したものと同じ磁力計立方体を用いた
、本発明による１軸階調メータの図である。
【図９】図７に示したものと同じ磁力計立方体を用いた
、本発明による５軸階調メータの図である。
【符号の説明】
１　　ＳＱＵＩＤ ２　　超伝導ループ ３　　ＳＱＵＩＤ入力コイル ４　　ピックアップ・コイル ６　　ＳＱＵＩＤ ７　　フィードバック・コイル ８　　抵抗器 ９　　増幅器 １１　　差ＳＱＵＩＤ １２　　差ＳＱＵＩＤ １３　　平均ＳＱＵＩＤ ２１　　フィードバック・コイル ２２　　フィードバック・コイル ２３　　フィードバック・コイル ３１　　階調コイル ３２　　階調コイル ４１　　増幅器 ４２　　増幅器 ４３　　増幅器 ５０　　抵抗器 １１１　　薄膜ピックアップ・コイル １１２　　薄膜ピックアップ・コイル １１３　　平面入力コイル １１４　　ＳＱＵＩＤ

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】磁界階調を測定するための階調メータであ
    って、各々が出力を生成する複数の差磁力計と、前記の
    複数の差磁力計に固く取り付けられており、前記の複数
    の差磁力計のそれぞれの出力からバックグラウンド磁界
    をキャンセルして、複数のキャンセルされた差磁力計出
    力を生成する、平均磁力計と、前記の複数のキャンセル
    された差磁力計出力について磁気減算を実施することに
    よって、前記の磁界階調を提供する手段を含む、前記の
    階調メータ。
  2. 【請求項２】前記の差磁力計が超伝導量子干渉装置（Ｓ
    ＱＵＩＤ）である、請求項１に記載の階調メータ。
  3. 【請求項３】前記の平均磁力計が超伝導量子干渉装置（
    ＳＱＵＩＤ）である、請求項１に記載の階調メータ。
  4. 【請求項４】前記の平均磁力計がフィードバック信号を
    供給して、前記のバックグラウンド磁界をキャンセルす
    る、請求項１に記載の階調メータ。
  5. 【請求項５】前記の差磁力計の各々と前記の平均磁力計
    が超伝導量子干渉装置（ＳＱＵＩＤ）である、請求項１
    に記載の階調メータ。
  6. 【請求項６】前記のＳＱＵＩＤが弱いリンクを有するジ
    ョセフソン素子を含む、請求項５に記載の階調メータ。
  7. 【請求項７】前記のＳＱＵＩＤを製造するために高ＴＣ
    超伝導材料が使用される、請求項５に記載の階調メータ
    。
  8. 【請求項８】前記の差磁力計の個数が２である、請求項
    １に記載の階調メータ。
  9. 【請求項９】前記の磁力計の各々の超伝導ループが互い
    に平行である、請求項１に記載の階調メータ。
  10. 【請求項１０】差磁力計と前記磁力計の各々に付属した
    フィードバック・コイルを含み、前記のフィードバック
    ・コイルは前記のバックグラウンド磁界をキャンセルす
    るために使用される、請求項１に記載の階調メータ。
  11. 【請求項１１】前記の差磁力計と平均磁力計の各々が磁
    力計立方体であり、この磁力計立方体は、第１磁力計、
    第２磁力計、及び前記の磁力計立方体の各非平行側の上
    の第３磁力計が備わった、請求項１に記載の階調メータ
    。
  12. 【請求項１２】前記の差磁力計立方体の個数が３である
    、請求項１１に記載の階調メータ。
  13. 【請求項１３】前記の３個の差磁力計立方体と前記の平
    均磁力計立方体が、すべて１つの共通平面に位置する、
    請求項１２に記載の階調メータ。
  14. 【請求項１４】前記の差磁力計立方体の個数が２である
    、請求項１１に記載の階調メータ。
  15. 【請求項１５】前記の２個の差磁力計立方体と前記の平
    均磁力計立方体が、すべて１つの共通線に位置する、請
    求項１４に記載の階調メータ。
  16. 【請求項１６】少なくとも、前記の磁界階調の５軸測定
    を行う、請求項１に記載の階調メータ。
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