JPH0514959U

JPH0514959U - 超伝導量子干渉素子用磁気シールド

Info

Publication number: JPH0514959U
Application number: JP071190U
Authority: JP
Inventors: 健一佐多
Original assignee: ダイキン工業株式会社
Priority date: 1991-08-10
Filing date: 1991-08-10
Publication date: 1993-02-26

Abstract

(57)【要約】【目的】超伝導量子干渉素子に対するノイズ磁束の影
響排除効果を著しく向上させる。【構成】超伝導ループ２、磁束入力コイル２２および
変調コイル２３を包囲する磁気シールド１を、外層が超
伝導体層１１であり、内層が高透磁率材料層１２である
積層構造とした。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は超伝導量子干渉素子（Superconducting Quantum Interference Dev ice 、以下、ＳＱＵＩＤと略称する）に対するノイズ磁束を効果的に遮断する磁気シールドに関する。

【０００２】

【従来の技術】

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ＳＱＵＩＤが応用されている。また、ＳＱＵＩＤにはジョセフソン接合（以下、ＪＪと略称する）を１つだけ有するｒｆ−ＳＱＵＩＤと、ＪＪを２つ有するｄｃ−ＳＱＵＩＤとがあり、従来はｒｆ−ＳＱＵＩＤが一般的に用いられていたが、最近では薄膜製造技術が進歩して特性が揃った２つのＪＪ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−ＳＱＵＩＤが広く用いられるようになってきた。

【０００３】そして、何れのＳＱＵＩＤも磁束検出感度が高いのであるから、所定位置にＪＪが形成された超伝導ループにノイズ磁束が侵入することを阻止しなければならず、このために、Ｎｂ等の超伝導材料からなる磁気シールドでＳＱＵＩＤを包囲するようにしている。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

上記のように超伝導材料からなる磁気シールドでＳＱＵＩＤを包囲すれば、超伝導材料のマイスナー効果によりノイズ磁束の侵入を効果的に防止できる。しかし、例えば、ｄｃ−ＳＱＵＩＤを用いる場合には、外部磁束検出コイルと超伝導ループに外部磁束を導く磁束入力コイルとを接続する配線、外部磁束をキャンセルすべく磁束を超伝導ループに供給する変調コイルに対する配線、超伝導ループに対してバイアスを供給するための配線を貫通させるための穴を上記磁気シールドに形成しておかなければならない。

【０００５】この結果、穴を通して磁気シールドの内部に侵入する磁束が磁束入力コイルにより超伝導ループに導かれる磁束に重畳してしまい、磁束計測精度が低下してしまうという不都合がある。以上はｄｃ−ＳＱＵＩＤに対する磁気シールドについてのみ説明したが、ｒｆ −ＳＱＵＩＤの場合にも磁気シールドに穴を形成する必要があるので同様の不都合が生じる。但し、ｒｆ−ＳＱＵＩＤの方がｄｃ−ＳＱＵＩＤよりも感度が低いのであるから、穴を通して侵入するノイズ磁束による影響はｄｃ−ＳＱＵＩＤよりも小さくなる。

【０００６】

【考案の目的】

この考案は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、ＳＱＵＩＤに必須の配線を貫通させる穴を磁気シールドに形成した状態において十分な磁気シールド効果を達成できる超伝導量子干渉素子用磁気シールドを提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

上記の目的を達成するための、請求項１の超伝導量子干渉素子用磁気シールドは、外側に位置する超伝導体層と内側に位置する高透磁率材料層との積層構造を有しているとともに、少なくとも超伝導量子干渉素子に対する配線を貫通させる穴を有している。

【０００８】ここで、超伝導量子干渉素子としてはｄｃ−ＳＱＵＩＤであることが好ましい。また、超伝導体としては、Ｎｂ、Ｐｂ等の純金属系超伝導材料、Ｎｂ−Ｔｉ、Ｎｂ−Ｚｒ等の合金系超伝導材料、ＢａＰｂ_1-xＢｉ_xＯ３系、化１系、化２系等の酸化物超伝導材料、ＴＭＴＳＦ系、ＢＥＤＴ−ＴＴＦ系等の有機系超伝導体等が例示できる。

【化１】

【化２】

【０００９】高透磁率材料としては、純鉄、ケイ素鋼、パーマロイ、フェライト等が例示できる。

【００１０】

【作用】

請求項１の超伝導量子干渉素子用磁気シールドであれば、外側に位置する超伝導体層によりノイズ磁束の殆どの侵入を阻止し、配線貫通用の穴を通して内部に侵入する微少なノイズ磁束を内側に位置する高透磁率材料層により吸い込ませることができる。この結果、ＳＱＵＩＤに作用するノイズ磁束を超伝導体層のみからなる従来の磁気シールドと比較して著しく低減でき、ノイズ磁束の影響を殆ど受けない状態でＳＱＵＩＤによる磁束検出を行なうことができる。

【００１１】

【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。図１はこの考案の超伝導量子干渉素子用磁気シールドによりｄｃ−ＳＱＵＩＤを包囲した状態を示す概略図であり、外層としての超伝導体層１１と内層としての高透磁率材料層１２との積層体を所定のケーシング形状に形成することにより磁気シールド１を構成している。そして、磁気シールド１の内部に、１対のＪＪ２１を有する超伝導ループ２を収容しているとともに、超伝導ループ２に外部磁束を導く磁束入力コイル２２および外部磁束をキャンセルすべく超伝導ループ２に磁束を導く変調コイル２３を収容している。

【００１２】上記磁束入力コイル２２は磁気シールド１の外部に位置する外部磁束検出コイル２４と接続されており、上記超伝導ループ２および変調コイル２３は図示しない磁束ロック・ループ回路と接続されている。そして、これらの配線に対応して磁気シールド１の所定位置に配線貫通用の穴１３が形成されている。上記構成の磁気シールド１に収容されたｄｃ−ＳＱＵＩＤの作用は次のとおりである。

【００１３】少なくとも磁気シールド１および磁気シールド１に収容された各部を臨界温度以下に冷却するとともに、外部磁束検出コイル２４を磁束測定箇所に位置させることにより、以下のようにして外部磁束を計測できる。即ち、外部磁束検出コイル２４により検出された外部磁束が磁束入力コイル２２により、バイアス電流が供給されている超伝導ループ１に導かれる。そして、２つのＪＪを挾んで超伝導ループ２の出力電圧が磁束ロック・ループに供給され、磁束ロック・ループからのフィードバック電流が変調コイル２３に供給されることにより上記外部磁束を打ち消す磁束が発生され、超伝導ループ２に導かれる。そして、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。

【００１４】以上の場合において、測定対象箇所における磁束以外のノイズ磁束が皆無の状態は一般的に期待できず、ノイズ磁束が存在している場合が殆どである。そして、このような条件下において、ノイズ磁束の大部分は磁気シールド１の超伝導体層１１により内部への侵入が阻止され、配線貫通用の穴１３を通して磁気シールド１の内部に侵入するノイズ磁束は高透磁率材料層１２により吸い込まれるので、超伝導ループ２には殆ど悪影響を及ぼさない。この結果、微弱磁場の計測を行なう場合であっても、ノイズ磁束による影響を殆ど皆無にして高精度の磁場計測を達成できることになる。

【００１５】この実施例における超伝導体層１１と高透磁率材料層１２とは、前者がＮｂ、Ｐｂ等の純金属系超伝導材料、Ｎｂ−Ｔｉ、Ｎｂ−Ｚｒ等の合金系超伝導材料、ＢａＰｂ_1-xＢｉ_xＯ₃系、化１系、化２系等の酸化物超伝導材料、ＴＭＴＳＦ系、ＢＥＤＴ−ＴＴＦ系等の有機系超伝導体等であり、後者が純鉄、ケイ素鋼、パーマロイ、フェライト等であればよいが、成形の容易さ等を考慮すれば、Ｐｂ合金とパーマロイとの組合せが最も好ましい。

【００１６】また、ｄｃ−ＳＱＵＩＤに代えてｒｆ−ＳＱＵＩＤに適用できることはもちろんである。

【００１７】

【考案の効果】

以上のように請求項１の考案は、外側に位置する超伝導体層によりノイズ磁束の殆どの侵入を阻止し、配線貫通用の穴を通して内部に侵入する微少なノイズ磁束を内側に位置する高透磁率材料層により吸い込ませることにより、ＳＱＵＩＤに作用するノイズ磁束を超伝導体層のみからなる従来の磁気シールドと比較して著しく低減でき、ノイズ磁束の影響を殆ど受けない状態でＳＱＵＩＤによる磁束検出を行なうことができるという特有の実用的効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の超伝導量子干渉素子用磁気シールド
によりｄｃ−ＳＱＵＩＤを包囲した状態を示す概略図で
ある。

【符号の説明】

１磁気シールド２超伝導ループ１１超伝
導体層１２高透磁率材料層１３穴２１ＪＪ

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】少なくとも超伝導量子干渉素子（２，２
１）を包囲する磁気シールド（１）が、外側に位置する
超伝導体層（１１）と内側に位置する高透磁率材料層
（１２）との積層構造を有しているとともに、少なくと
も超伝導量子干渉素子（２，２１）に対する配線を貫通
させる穴（１３）を有していることを特徴とする超伝導
量子干渉素子用磁気シールド。