JPH05299711A - Ｓｑｕｉｄ - Google Patents
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- G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
- G01R33/035—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using superconductive devices
- G01R33/0354—SQUIDS
- G01R33/0358—SQUIDS coupling the flux to the SQUID
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- Y10S505/922—Making josephson junction device
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 ワッシャ部10の１辺ｌが、ホール部11の１辺
σの100倍以上であるKechen型ＳＱＵＩＤ。 【効果】 磁束フォーカシング効果により、ＳＱＵＩＤ
単体でも感度が高く、磁束トランスと組み合わせる必要
がない。
σの100倍以上であるKechen型ＳＱＵＩＤ。 【効果】 磁束フォーカシング効果により、ＳＱＵＩＤ
単体でも感度が高く、磁束トランスと組み合わせる必要
がない。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＳＱＵＩＤに関する。
より詳細には、本発明は、酸化物超電導体により構成さ
れ、感度が高いＳＱＵＩＤに関する。
より詳細には、本発明は、酸化物超電導体により構成さ
れ、感度が高いＳＱＵＩＤに関する。
【０００２】
【従来の技術】ＳＱＵＩＤは、ジョセフソン素子を利用
した超高感度磁気センサであり、磁束量子Φ0（ｈ／２
ｅ）以下のきわめて微小な磁束を電圧に変換して測定す
ることができる。ＳＱＵＩＤは、超電導リングに１個ま
たは２個のジョセフソン接合を挿入した構成であり、そ
れぞれＲＦ−ＳＱＵＩＤ、ＤＣ−ＳＱＵＩＤと呼ばれて
いる。一般に、ＳＱＵＩＤは超電導磁束トランスと組み
合わせて使用される。図２に超電導磁束トランスと組み
合わせたＳＱＵＩＤの概念図を示す。
した超高感度磁気センサであり、磁束量子Φ0（ｈ／２
ｅ）以下のきわめて微小な磁束を電圧に変換して測定す
ることができる。ＳＱＵＩＤは、超電導リングに１個ま
たは２個のジョセフソン接合を挿入した構成であり、そ
れぞれＲＦ−ＳＱＵＩＤ、ＤＣ−ＳＱＵＩＤと呼ばれて
いる。一般に、ＳＱＵＩＤは超電導磁束トランスと組み
合わせて使用される。図２に超電導磁束トランスと組み
合わせたＳＱＵＩＤの概念図を示す。
【０００３】図２において、ＳＱＵＩＤ１は、ＳＱＵＩ
Ｄ１と結合された入力コイル３を備える磁束トランス２
と組み合わされている。磁束トランス２のピックアップ
コイル４に垂直な磁束Ｂが加えられると、磁束トランス
２内の磁束を０に保つために磁束トランス２にループ電
流が発生し、入力コイル３を介してＳＱＵＩＤ１に磁束
が結合する。
Ｄ１と結合された入力コイル３を備える磁束トランス２
と組み合わされている。磁束トランス２のピックアップ
コイル４に垂直な磁束Ｂが加えられると、磁束トランス
２内の磁束を０に保つために磁束トランス２にループ電
流が発生し、入力コイル３を介してＳＱＵＩＤ１に磁束
が結合する。
【０００４】図３に、磁束トランスの入力コイルとＳＱ
ＵＩＤとを一体化したプレーナ形ＤＣ−ＳＱＵＩＤの斜
視図を示す。図３のＳＱＵＩＤは、中心にホール部11を
有する矩形の超電導薄膜で構成されたワッシャ部10と、
ワッシャ部10からほぼ水平に突出し、互いに絶縁されて
いるやはり超電導薄膜で構成された接続部14および15
と、ワッシャ部10上にワッシャ部10と絶縁されて配置さ
れた矩形の螺旋状の超電導薄膜で構成された入力コイル
３とを具備する。図示されていないが、接続部14および
15にはそれぞれジョセフソン接合が設けられ、接続部14
および15はこのジョセフソン接合を介して超電導体によ
り接続されている。また、入力コイルは、ピックアップ
コイルと接続されて超電導磁束トランスを構成してい
る。
ＵＩＤとを一体化したプレーナ形ＤＣ−ＳＱＵＩＤの斜
視図を示す。図３のＳＱＵＩＤは、中心にホール部11を
有する矩形の超電導薄膜で構成されたワッシャ部10と、
ワッシャ部10からほぼ水平に突出し、互いに絶縁されて
いるやはり超電導薄膜で構成された接続部14および15
と、ワッシャ部10上にワッシャ部10と絶縁されて配置さ
れた矩形の螺旋状の超電導薄膜で構成された入力コイル
３とを具備する。図示されていないが、接続部14および
15にはそれぞれジョセフソン接合が設けられ、接続部14
および15はこのジョセフソン接合を介して超電導体によ
り接続されている。また、入力コイルは、ピックアップ
コイルと接続されて超電導磁束トランスを構成してい
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記従来のＳＱＵＩＤ
は、いずれも磁束トランスと組み合わせて使用されてい
る。そのため、一体化、小型化が難しかった。しかしな
がら、従来のＳＱＵＩＤは、ＳＱＵＩＤ単体では感度が
低いために生体磁場測定等の用途には使用できなかっ
た。
は、いずれも磁束トランスと組み合わせて使用されてい
る。そのため、一体化、小型化が難しかった。しかしな
がら、従来のＳＱＵＩＤは、ＳＱＵＩＤ単体では感度が
低いために生体磁場測定等の用途には使用できなかっ
た。
【０００６】そこで、本発明の目的は上記従来技術の問
題点を解決した単体でも高感度のＳＱＵＩＤを提供する
ことにある。
題点を解決した単体でも高感度のＳＱＵＩＤを提供する
ことにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明に従うと、矩形の
酸化物超電導体薄膜で構成されたワッシャ部と、該ワッ
シャ部の中心に配置された該ワッシャ部とほぼ相似形の
孔であるホール部と、前記ワッシャ部の一辺から水平に
突出している酸化物超電導薄膜で構成された接続部と、
該接続部をほぼ２等分し、前記ホール部まで達するスリ
ットと、前記２等分された接続部を結合する超電導電極
と、該超電導電極上に設けられた少なくとも１個のジョ
セフソン接合とを具備し、前記２等分された接続部が、
前記超電導電極により互いに前記ジョセフソン接合を介
して接続されているＳＱＵＩＤにおいて、前記ワッシャ
部の寸法が、前記ホール部の寸法の100倍以上であるこ
とを特徴とするＳＱＵＩＤが提供される。
酸化物超電導体薄膜で構成されたワッシャ部と、該ワッ
シャ部の中心に配置された該ワッシャ部とほぼ相似形の
孔であるホール部と、前記ワッシャ部の一辺から水平に
突出している酸化物超電導薄膜で構成された接続部と、
該接続部をほぼ２等分し、前記ホール部まで達するスリ
ットと、前記２等分された接続部を結合する超電導電極
と、該超電導電極上に設けられた少なくとも１個のジョ
セフソン接合とを具備し、前記２等分された接続部が、
前記超電導電極により互いに前記ジョセフソン接合を介
して接続されているＳＱＵＩＤにおいて、前記ワッシャ
部の寸法が、前記ホール部の寸法の100倍以上であるこ
とを特徴とするＳＱＵＩＤが提供される。
【０００８】
【作用】本発明のＳＱＵＩＤは、酸化物超電導体を使用
した、いわゆるKechen型のＳＱＵＩＤであり、ホール部
に対してワッシャ部が極めて大きいことを特徴とする。
即ち、従来のKechen型ＳＱＵＩＤでは、ワッシャ部はホ
ール部のせいぜい10〜数10倍程度の大きさであったが、
本発明のＳＱＵＩＤでは100倍以上である。これによ
り、本発明のＳＱＵＩＤでは、磁束のフォーカシング効
果により、磁場分解能が向上し、従来磁束トランスと組
み合わせないと測定不可能であった生体磁場を、ＳＱＵ
ＩＤ単体で測定することが可能になる。
した、いわゆるKechen型のＳＱＵＩＤであり、ホール部
に対してワッシャ部が極めて大きいことを特徴とする。
即ち、従来のKechen型ＳＱＵＩＤでは、ワッシャ部はホ
ール部のせいぜい10〜数10倍程度の大きさであったが、
本発明のＳＱＵＩＤでは100倍以上である。これによ
り、本発明のＳＱＵＩＤでは、磁束のフォーカシング効
果により、磁場分解能が向上し、従来磁束トランスと組
み合わせないと測定不可能であった生体磁場を、ＳＱＵ
ＩＤ単体で測定することが可能になる。
【０００９】本発明のＳＱＵＩＤでは、ワッシャ部の平
面形はほぼ１辺が１mm以上の正方形または正方形に近い
長方形にすることが好ましく、ホール部は１辺10μｍ程
度の正方形または正方形に近い長方形にすることが好ま
しい。このような寸法にすることにより、本発明のＳＱ
ＵＩＤの感度は、従来のＳＱＵＩＤに比較して10倍以上
向上する。
面形はほぼ１辺が１mm以上の正方形または正方形に近い
長方形にすることが好ましく、ホール部は１辺10μｍ程
度の正方形または正方形に近い長方形にすることが好ま
しい。このような寸法にすることにより、本発明のＳＱ
ＵＩＤの感度は、従来のＳＱＵＩＤに比較して10倍以上
向上する。
【００１０】本発明のＳＱＵＩＤは、酸化物超電導薄膜
を所定の形状に加工することにより作製することが可能
である。即ち、ワッシャ部よりも大きい面積の酸化物超
電導薄膜を成膜し、Arイオンミリング、反応性イオンエ
ッチング等で、ワッシャ部、接続部の外形を加工し、さ
らに、ホール部、スリットを形成するとともに、ジョセ
フソン接合を形成する。ジョセフソン接合に、弱結合型
のものを使用すれば、上記の工程により容易に本発明の
ＳＱＵＩＤを作製可能である。
を所定の形状に加工することにより作製することが可能
である。即ち、ワッシャ部よりも大きい面積の酸化物超
電導薄膜を成膜し、Arイオンミリング、反応性イオンエ
ッチング等で、ワッシャ部、接続部の外形を加工し、さ
らに、ホール部、スリットを形成するとともに、ジョセ
フソン接合を形成する。ジョセフソン接合に、弱結合型
のものを使用すれば、上記の工程により容易に本発明の
ＳＱＵＩＤを作製可能である。
【００１１】本発明のＳＱＵＩＤは、Ｙ1Ba2Cu3Ｏ7-X、
Bi2Sr2Ca2Cu3Ｏx 、Tl2Ba2Ca2Cu3Ｏx 等の薄膜で構成す
ることが好ましい。また、その成膜方法としては、スパ
ッタリング法、ＭＢＥ法、レーザアブレーション法等を
例示することができる。
Bi2Sr2Ca2Cu3Ｏx 、Tl2Ba2Ca2Cu3Ｏx 等の薄膜で構成す
ることが好ましい。また、その成膜方法としては、スパ
ッタリング法、ＭＢＥ法、レーザアブレーション法等を
例示することができる。
【００１２】以下、本発明を実施例によりさらに詳しく
説明するが、以下の開示は本発明の単なる実施例に過ぎ
ず、本発明の技術的範囲をなんら制限するものではな
い。
説明するが、以下の開示は本発明の単なる実施例に過ぎ
ず、本発明の技術的範囲をなんら制限するものではな
い。
【００１３】
【実施例】図１に、本発明のＳＱＵＩＤの一例の平面図
を示す。図１のＳＱＵＩＤは、酸化物超電導薄膜で構成
された１辺ｌが約10mmであるほぼ正方形のワッシャ部10
と、ワッシャ部10の中央に設けられた１辺σが約10μｍ
のほぼ正方形のホール部11と、ワッシャ部10の１辺から
水平に突出している接続部14および15を具備する。接続
部14および15の間には、ホール部11に達するスリット16
が形成されている。また、接続部14および15は、それぞ
れジョセフソン接合12および13を備え、酸化物超電導体
で構成された超電導電極17により、ジョセフソン接合12
および13互いに接続されている。
を示す。図１のＳＱＵＩＤは、酸化物超電導薄膜で構成
された１辺ｌが約10mmであるほぼ正方形のワッシャ部10
と、ワッシャ部10の中央に設けられた１辺σが約10μｍ
のほぼ正方形のホール部11と、ワッシャ部10の１辺から
水平に突出している接続部14および15を具備する。接続
部14および15の間には、ホール部11に達するスリット16
が形成されている。また、接続部14および15は、それぞ
れジョセフソン接合12および13を備え、酸化物超電導体
で構成された超電導電極17により、ジョセフソン接合12
および13互いに接続されている。
【００１４】尚、図示されていないが、実際のＳＱＵＩ
Ｄでは、駆動回路が接続されており、そのための配線が
ワッシャ部10、超電導電極17等に設けられている。
Ｄでは、駆動回路が接続されており、そのための配線が
ワッシャ部10、超電導電極17等に設けられている。
【００１５】上記本発明のＳＱＵＩＤでは、ワッシャ部
10の寸法がホール部11の寸法のほぼ1000倍になってい
る。この構成の本発明のＳＱＵＩＤでは、磁束フォーカ
シング効果によりＳＱＵＩＤ単体での磁場分解能が向上
するので、磁束トランスと組み合わせなくても十分生体
磁場測定が可能である。
10の寸法がホール部11の寸法のほぼ1000倍になってい
る。この構成の本発明のＳＱＵＩＤでは、磁束フォーカ
シング効果によりＳＱＵＩＤ単体での磁場分解能が向上
するので、磁束トランスと組み合わせなくても十分生体
磁場測定が可能である。
【００１６】上記本発明のＳＱＵＩＤを以下のように作
製した。矩形の凹みがあるMgＯ基板上に、１辺が約15mm
の厚さ500 nmのＹ1Ba2Cu3Ｏ7-X酸化物超電導薄膜を、上
記の凹みにかかるよう高周波マグネトロンスパッタリン
グ法で成膜した。このＹ1Ba2Cu3Ｏ7-X酸化物超電導薄膜
を、上記の凹みにかかる部分が接続部となるようにArイ
オンミリングで加工し、１辺10mmの正方形のワッシャ部
と接続部との外形を形成した。さらにArイオンミリング
で、ホール部およびスリットを形成するが、その際、接
続部はスリットで分割せずに、凹みの段差部分を利用し
て１対のジョセフソン接合を形成する。以上の方法で本
発明のＳＱＵＩＤを作製すると、サブミクロン単位の微
細加工が不必要であり、容易に作製可能である。
製した。矩形の凹みがあるMgＯ基板上に、１辺が約15mm
の厚さ500 nmのＹ1Ba2Cu3Ｏ7-X酸化物超電導薄膜を、上
記の凹みにかかるよう高周波マグネトロンスパッタリン
グ法で成膜した。このＹ1Ba2Cu3Ｏ7-X酸化物超電導薄膜
を、上記の凹みにかかる部分が接続部となるようにArイ
オンミリングで加工し、１辺10mmの正方形のワッシャ部
と接続部との外形を形成した。さらにArイオンミリング
で、ホール部およびスリットを形成するが、その際、接
続部はスリットで分割せずに、凹みの段差部分を利用し
て１対のジョセフソン接合を形成する。以上の方法で本
発明のＳＱＵＩＤを作製すると、サブミクロン単位の微
細加工が不必要であり、容易に作製可能である。
【００１７】以上のように作製した本発明のＳＱＵＩＤ
と、ホール部の寸法が本発明のＳＱＵＩＤと等しく、ワ
ッシャ部が１辺100μｍである従来のＳＱＵＩＤにより
磁束の測定を行った。それぞれのＳＱＵＩＤをを液体窒
素により冷却しながら測定したところ、本発明のＳＱＵ
ＩＤでは、10-9Ｇ（ガウス）の磁場測定が可能であった
が、従来のＳＱＵＩＤでは10-7Ｇ程度の磁場までしか測
定ができなかった。
と、ホール部の寸法が本発明のＳＱＵＩＤと等しく、ワ
ッシャ部が１辺100μｍである従来のＳＱＵＩＤにより
磁束の測定を行った。それぞれのＳＱＵＩＤをを液体窒
素により冷却しながら測定したところ、本発明のＳＱＵ
ＩＤでは、10-9Ｇ（ガウス）の磁場測定が可能であった
が、従来のＳＱＵＩＤでは10-7Ｇ程度の磁場までしか測
定ができなかった。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のＳＱＵＩ
Ｄは、従来のＳＱＵＩＤに比較して、ＳＱＵＩＤ単体で
の感度が向上しているので、磁束トランスを必要としな
い。従って、本発明のＳＱＵＩＤを使用した磁気センサ
は、構成が単純になり、作製が容易である。
Ｄは、従来のＳＱＵＩＤに比較して、ＳＱＵＩＤ単体で
の感度が向上しているので、磁束トランスを必要としな
い。従って、本発明のＳＱＵＩＤを使用した磁気センサ
は、構成が単純になり、作製が容易である。
【図１】本発明のＳＱＵＩＤの一例の平面図である。
【図２】従来のＳＱＵＩＤを使用した磁気センサの概念
図である。
図である。
【図３】従来のＳＱＵＩＤの一例の斜視図である。
１ ＳＱＵＩＤ ２ 磁束トランス ３ 入力コイル ４ ピックアップコイル 10 ワッシャ部 11 ホール部 12、13 ジョセフソン接合 14、15 接続部 16 スリット 17 超電導電極
Claims (1)
- 【請求項１】 矩形の酸化物超電導体薄膜で構成された
ワッシャ部と、該ワッシャ部の中心に配置された該ワッ
シャ部とほぼ相似形の孔であるホール部と、前記ワッシ
ャ部の一辺から水平に突出している酸化物超電導薄膜で
構成された接続部と、該接続部をほぼ２等分し、前記ホ
ール部まで達するスリットと、前記２等分された接続部
を結合する超電導電極と、該超電導電極上に設けられた
少なくとも１個のジョセフソン接合とを具備し、前記２
等分された接続部が、前記超電導電極により互いに前記
ジョセフソン接合を介して接続されているＳＱＵＩＤに
おいて、前記ワッシャ部の寸法が、前記ホール部の寸法
の100倍以上であることを特徴とするＳＱＵＩＤ。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4124315A JP2812060B2 (ja) | 1992-04-17 | 1992-04-17 | Ｓｑｕｉｄ |
| DE69322305T DE69322305T2 (de) | 1992-04-17 | 1993-04-16 | Planares Quanteninterferometer mit Oxid-Supraleiter |
| EP93400993A EP0566499B1 (en) | 1992-04-17 | 1993-04-16 | Planar SQUID of oxide superconductor |
| US08/048,001 US5438036A (en) | 1992-04-17 | 1993-04-19 | Planar squid of oxide superconductor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4124315A JP2812060B2 (ja) | 1992-04-17 | 1992-04-17 | Ｓｑｕｉｄ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05299711A true JPH05299711A (ja) | 1993-11-12 |
| JP2812060B2 JP2812060B2 (ja) | 1998-10-15 |
Family
ID=14882292
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4124315A Expired - Fee Related JP2812060B2 (ja) | 1992-04-17 | 1992-04-17 | Ｓｑｕｉｄ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5438036A (ja) |
| EP (1) | EP0566499B1 (ja) |
| JP (1) | JP2812060B2 (ja) |
| DE (1) | DE69322305T2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07191113A (ja) * | 1993-12-27 | 1995-07-28 | Chodendo Sensor Kenkyusho:Kk | Ｓｑｕｉｄ磁気センサ |
| JP2022505323A (ja) * | 2018-10-19 | 2022-01-14 | コモンウェルス サイエンティフィック アンド インダストリアル リサーチ オーガナイゼーション | 複数のステップエッジの製作 |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3139372B2 (ja) * | 1995-07-10 | 2001-02-26 | 住友電気工業株式会社 | 磁気センサ |
| JP2909807B2 (ja) * | 1995-11-22 | 1999-06-23 | セイコーインスツルメンツ株式会社 | 超伝導量子干渉素子磁束計および非破壊検査装置 |
| JP3254162B2 (ja) * | 1997-02-21 | 2002-02-04 | セイコーインスツルメンツ株式会社 | 超伝導量子干渉素子 |
| KR101403319B1 (ko) * | 2012-10-29 | 2014-06-05 | 한국표준과학연구원 | 저온 냉각 장치 및 초전도 양자 간섭 소자 센서 모듈 |
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