JPH04268472A - 高感度磁場検出装置 - Google Patents

高感度磁場検出装置

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JPH04268472A
JPH04268472A JP3028804A JP2880491A JPH04268472A JP H04268472 A JPH04268472 A JP H04268472A JP 3028804 A JP3028804 A JP 3028804A JP 2880491 A JP2880491 A JP 2880491A JP H04268472 A JPH04268472 A JP H04268472A
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哲 中山
Nobuhiro Shimizu
信宏 清水
Narikazu Odawara
成計 小田原
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    • G01R33/0354SQUIDS
    • G01R33/0356SQUIDS with flux feedback
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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】本発明は例えば医療用、地下資源
探索用、等の応用が可能な直流駆動型超伝導量子干渉素
子(DC  SQUID:DC  Supercond
ucting  Quantum  Interfer
ence  Device)を用いた高感度磁場検出装
置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図4は、従来の高感度磁場検出装置の構
成を示すブロック図である。  発振回路5から出力さ
れる基準信号は、振幅調整回路9で調整され、第1の電
圧電流変換回路6で電流に変換され変調用信号としてD
C  SQUID1に加えられる。DC  SQUID
1に可変電流源8から適当なバイアス電流が供給されて
いるとき、DC  SQUID1に鎖交する磁束は変調
用信号により変調され、変調信号として検出され、増幅
回路2で増幅され、発振回路5からの参照信号を用いて
位相検波回路3で検波される。この位相検波回路3の出
力に応じた検出信号が、積分回路4から出力され、第2
の電圧電流変換回路7で電流に変換され、DC  SQ
UID1に鎖交する磁束の変化を補償するような帰還信
号として、DC  SQUID1に加えられる。
【0003】これらのDC  SQUID1を駆動する
ための回路をF.L.L.(FluxLocked  
Loop)回路装置をいう。そして、この帰還信号ある
いは検出信号を読み出すことによって磁場の測定が行え
る。 微小磁場の測定は、外乱磁場を除くために磁気シ一ルド
された特殊な環境の下で行なわれる。従来、以上のよう
な測定を行なうための可変電流源8と振幅調整回路9の
調整は、外乱磁場のある環境で、あるいは、磁石などの
磁性体を使いDC  SQUID1にノイズを加えて、
増幅回路2からの、基準信号に同期した出力の振幅や、
位相検波回路3の出力を見ながら行なっていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来の高
感度磁場検出装置によると、可変電流源8と振幅調整回
路9の調整は、測定する時とは違う環境で行なう必要が
あるため、最適に調整しても、環境を変えて測定すると
きには、最適状態からずれてしまう可能性がある。また
、DC  SQUID1として、外乱磁場による影響を
相殺する事により磁気シ一ルドされた特殊な環境以外で
も動作するように開発された、平面型グラジオメ一タを
使用すると、外乱を加えても信号の変化は殆どなく、最
適な調整ができないという問題があった。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は上記のような課
題を解決するために、高感度磁場検出装置のF.L.L
.回路装置の一部にバイアス電流を変調用信号の調整用
基準信号となる疑似信号を、帰還変調コイルに入力する
信号に重畳させる事ができる様にした信号切り換え回路
と、それに接続し、疑似信号や外部から入力する外部入
力端子か、疑似信号を発生する低周波発振回路の少なく
ともどちらか一方を設けた。
【0006】
【作用】上記のような構成によれば、バイアス電流や変
調用信号の調整時にDCSQUIDに加える外乱磁場を
、DC  SQUIDの外部からではなく、回路上の疑
似信号を使って帰還変調コイルから加えることができる
【0007】
【実施例】以下に、本発明の実施例について図面を参照
して説明する。  図1は、本発明の第1の実施例を示
す、高感度磁場検出装置の構成のブロック図である。図
1において、DC  SQUID1は帰還変調コイル1
0とDC  SQUIDリング11で構成され、帰還変
調コイル10とDC  SQUIDリング11は磁気的
に結合している。帰還変調コイル10は、第1の電圧電
流変換回路6と第2の電圧電流変換回路7の出力に接続
し、DC  SQUIDリング11は、増幅回路2の入
力と可変電流源8の出力に接続している。
【0008】発振回路5は位相検波回路3と振幅調整回
路9の入力に接続し、振幅調整回路9の出力は第1の電
圧電流変換回路6の入力に接続している。位相検波回路
3の入力は増幅回路2の出力と発振回路5に別々に接続
し、出力は積分回路4に接続している。信号切り換え回
路12は、加算回路15と第1のスイッチ16と第2の
スイッチ17と第3のスイッチ18で構成され、加算回
路15の入力の片方は、第1のスイッチ16と第2のス
イッチ17と第3のスイッチ18の片方に共通に接続し
ている。加算回路15の入力の他方は積分回路4の出力
に接続し、出力は第2の電圧電流変換回路7の入力に接
続している。第1のスイッチ16の他方は、低周波発振
回路13に接続し、第2のスイッチ17の他方は、外部
入力端子14に接続し、第3のスイッチ18の他方は、
グランドに接続している。
【0009】以上のような構成において、低周波発振回
路13を使用した調整時の動作について説明する。第1
のスイッチ16を閉じ第2のスイッチ17と第3のスイ
ッチ18を開き、積分回路4をリセット状態にして、そ
の出力を0にすると、低周波発振回路13からの低周波
信号は、加算回路15を通り、第2の電圧電流変換回路
7で電流に変換され、帰還変調コイル10に入力する。 この低周波信号は、帰還変調コイル10で磁束に変換さ
れ、DC  SQUIDループ11に鎖交するため、外
乱磁場がDC  SQUID1に加わった時と同じ効果
をDC  SQUID1に与えるので、この状態で、増
幅回路2の出力信号か、または、位相検波回路3の出力
信号を、オシロスコ一プ等で観測しながら、その振幅が
最大になるように、可変電流源8と振幅調整回路9を調
整することにより、DC  SQUIDリング11に流
すバイアス電流と帰還変調コイル10に流す変調用信号
を最適な値にすることができる。
【0010】磁場の測定は、調整終了後、第1のスイッ
チ16と第2のスイッチ17を開き、第3のスイッチ1
8を閉じ、積分回路4のリセット状態を解除して行なう
。磁場の測定時の動作については、積分回路4の出力が
信号切り換え回路12を介して第2の電圧電流変換回路
7に伝えられている、という点以外は、全て従来例と同
様である。
【0011】また、外部入力端子14を使用した調整時
の動作についても、始めに第1のスイッチ16を開き、
第2のスイッチ17を閉じ、低周波信号を、外部から、
外部入力端子14を介して加算回路15に入力する点以
外は、前述の動作と同様である。図2は、本発明の第2
の実施例を示す高感度磁場検出装置の構成のブロック図
である。図2において、DC  SQUID1は帰還変
調コイル10とDC  SQUIDリング11で構成さ
れ、帰還変調コイル10とDC  SQUIDリング1
1は磁気的に結合している。帰還変調コイル10は、第
1の電圧電流変換回路6と第2の電圧電流変換回路7の
出力に接続し、DC  SQUIDリング11は、増幅
回路2の入力と可変電流源8の出力に接続している。
【0012】発振回路5は位相検波回路3と振幅調整回
路9の入力に接続し、位相検波回路3の入力は増幅回路
2の出力と発振回路5に別々に接続し、出力は積分回路
4の入力に接続している。積分回路4の出力は、第2の
電圧電流変換回路7の入力に接続している。信号切り換
え回路12は、加算回路15と第1のスイッチ16と第
2のスイッチ17と第3のスイッチ18で構成され、加
算回路15の入力の片方は、第1のスイッチ16と第2
のスイッチ17と第3のスイッチ18の片方に共通に接
続している。加算回路15の入力の他方は振幅調整回路
9に接続し、出力は第1の電圧電流変換回路6の入力に
接続している。第1のスイッチ16の他方は、低周波発
振回路13に接続し、第2のスイッチ17の他方は、外
部入力端子14に接続し、第3のスイッチ18の他方は
、グランドに接続している。
【0013】構成は以上のようであるが、その動作は、
DC  SQUID1に加わる外乱磁場と同様の効果を
もたらす低周波信号が、加算回路15において変調用信
号と加算されて帰還変調コイルに加えられるという点を
除けば、図1に示す第1の実施例の場合と同様である。 図3は、本発明の第3の実施例を示す高感度磁場検出装
置の構成のブロック図である。図3において、DC  
SQUID1は帰還変調コイル10とDC  SQUI
Dリング11で構成され、帰還変調コイル10とDC 
 SQUIDリング11は磁気的に結合している。帰還
変調コイル10は、第1の電圧電流変換回路6と第2の
電圧電流変換回路7と第3の電圧電流変換回路19の出
力に接続し、DC  SQUIDリング11は、増幅回
路2の入力と可変電流源8の出力に接続している。発振
回路5は位相検波回路3と振幅調整回路9の入力に接続
し、振幅調整回路9の出力は第1の電圧電流変換回路6
の入力に接続し、位相検波回路3の入力は増幅回路2の
出力と発振回路5に別々に接続し、出力は積分回路4の
入力に接続している。
【0014】積分回路4の出力は、第2の電圧電流変換
回路7の入力に接続している。信号切り換え回路12は
、第1のスイッチ16と第2のスイッチ17と第3のス
イッチ18で構成され、第1のスイッチ16と第2のス
イッチ17と第3のスイッチ18の片方は第3の電圧電
流変換回路19の入力に接続している。第1のスイッチ
16の他方は、低周波発振回路13に接続し、第2のス
イッチ17の他方は、外部入力端子14に接続し、第3
のスイッチ18の他方は、グランドに接続している。
【0015】構成は以上のようであるが、その動作は、
DC  SQUID1に加わる外乱磁場と同様の効果を
もたらす低周波信号が、第3の電圧電流変換回路19で
電流に変換されて帰還変調コイルに加えられるという点
を除けば、図1に示す第1の実施例の場合と同様である
【0016】
【発明の効果】以上述べてきたように、本発明によれば
低周波信号を帰還変調コイルに入力できるようにするこ
とによって、調整時に必要な外乱磁場を疑似的に発生さ
せることができる。そのため、測定時と同じ環境でバイ
アス電流や変調用信号の調整ができる様になり、常に最
適状態で測定できるようになった。また、外乱磁場によ
る影響を相殺する事により磁気シ一ルドされた特殊な環
境外でも動作するように開発された、平面型グラジオメ
一タを使用したときにも、低周波信号を帰還変調コイル
に入力する信号に重畳させる事ができる様にしたため、
相殺されない調整用の外乱磁場を加えることが可能とな
り、最適な調整ができる様になった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による高感度磁場検出装置の第1の実施
例の構成を示すブロック図である。
【図2】本発明による高感度磁場検出装置の第2の実施
例の構成を示すブロック図である。
【図3】本発明による高感度磁場検出装置の第3の実施
例の構成を示すブロック図である。
【図4】従来の高感度磁場検出装置の構成を示すブロッ
ク図である。
【符号の説明】
1  DC  SQUID 4  積分回路 5  発振回路 6  第1の電圧電流変換回路 7  第2の電圧電流変換回路 9  振幅調整回路 12  信号切り替え回路 13  低周波発振回路 14  外部入力端子 19  第三の電圧電流変換回路

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  直流駆動型超伝導量子干渉素子と、こ
    の直流駆動型超伝導量子干渉素子を駆動するためのF.
    L.L.(Flux  Locked  Loop)回
    路装置とからなる高感度磁場検出装置において、検出値
    の調整を行うための基準信号の入力端子と、前記基準信
    号をF.L.L.回路装置の内部信号に重畳させる信号
    切り換え回路を有することを特徴とする高感度磁場検出
    装置。
  2. 【請求項2】  前記基準信号を発生する低周波発振回
    路を有し、前記低周波発振回路が前記入力端子に接続さ
    れた請求項1記載の高感度磁場検出装置。
  3. 【請求項3】  前記信号切り換え回路が、前記F.L
    .L.回路装置の一部を構成する振幅調整回路と第1の
    電圧電流変換回路との間に設けられたことを特徴とする
    請求項1記載の高感度磁場検出装置。
  4. 【請求項4】  前記直流駆動型超伝導量子干渉素子の
    一部を構成する帰還変調コイルに接続している第3の電
    圧電流変換回路が設けられ、前記信号切り換え回路が前
    記第3の電圧電流変換回路に接続する様に設けられたこ
    とを特徴とする請求項1記載の高感度磁場検出装置。
JP3028804A 1991-02-22 1991-02-22 高感度磁場検出装置 Expired - Fee Related JP2662903B2 (ja)

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