JPH0572308A - Dc-squid - Google Patents
Dc-squidInfo
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- JPH0572308A JPH0572308A JP3236181A JP23618191A JPH0572308A JP H0572308 A JPH0572308 A JP H0572308A JP 3236181 A JP3236181 A JP 3236181A JP 23618191 A JP23618191 A JP 23618191A JP H0572308 A JPH0572308 A JP H0572308A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】 本発明は微小磁束計測や生体磁
気計測等に用いられるＤＣ−ＳＱＵＩＤに関し、更に詳
しくは、スパイクノイズが印加されてもＳＱＵＩＤ素子
が損傷しにくいＤＣ−ＳＱＵＩＤに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a DC-SQUID used for minute magnetic flux measurement, biomagnetism measurement, and the like, and more particularly to a DC-SQUID that is unlikely to damage an SQUID element even when spike noise is applied.
【０００２】[0002]
【従来の技術】 超電導ループ内に２つのジョセフソン
接合部を持つＳＱＵＩＤリングを用いて微小磁束等を計
測するＤＣ−ＳＱＵＩＤにおいては、一般に、被測定量
である外部磁束をＳＱＵＩＤリング自体で拾わず、磁束
トランス等と称される入力回路を用いてＳＱＵＩＤリン
グに伝達する方法が採用される。この入力回路として
は、通常、２つのコイルにより超電導閉ループを形成し
たものが用いられ、外部磁束を拾うピックアップコイル
と、この磁束信号をＳＱＵＩＤリングに伝達すべくＳＱ
ＵＩＤリングに対して近接配置されることによりこのＳ
ＱＵＩＤリングと磁気的に結合された入力コイルとによ
って構成される。2. Description of the Related Art In a DC-SQUID in which a minute magnetic flux is measured by using an SQUID ring having two Josephson junctions in a superconducting loop, the external magnetic flux, which is a measured quantity, is generally not picked up by the SQUID ring itself. A method of transmitting to the SQUID ring by using an input circuit called a magnetic flux transformer or the like is adopted. As this input circuit, a superconducting closed loop formed by two coils is usually used, and a pickup coil for picking up an external magnetic flux and an SQ for transmitting the magnetic flux signal to the SQUID ring are used.
This S by being placed close to the UID ring
It is composed of a QUID ring and an input coil that is magnetically coupled.
【０００３】また、ＤＣ−ＳＱＵＩＤにおいては、磁束
量子よりも更に細かく磁束を分解するとともに、出力を
線形化するため、磁束ロック法と称される計測回路手段
が採用される。磁束ロック法を用いた計測回路は、基本
的には零位法を用いた計測回路であって、ＳＱＵＩＤリ
ングの出力の微分出力（磁束−電圧変換係数）が常に零
になるような信号をＳＱＵＩＤリングに対してフィード
バックする。このフィードバック信号をＳＱＵＩＤリン
グに伝達するためのコイルは変調コイルと称される。Further, in the DC-SQUID, a measuring circuit means called a magnetic flux lock method is adopted in order to decompose the magnetic flux more finely than the magnetic flux quantum and linearize the output. The measurement circuit using the magnetic flux lock method is basically a measurement circuit using the null method, and a signal whose differential output (magnetic flux-voltage conversion coefficient) of the output of the SQUID ring is always zero is SQUID. Give feedback to the ring. The coil for transmitting this feedback signal to the SQUID ring is called a modulation coil.
【０００４】図２は上記した方法を採用したＤＣ−ＳＱ
ＵＩＤの回路構成を示すブロック図である。図において
１がＳＱＵＩＤリングで１ａはジョセフソン接合部であ
る。２が入力コイルで４はピックアップコイルであり、
これらで超電導閉ループを形成している。また、３がフ
ィードバック用の変調コイルである。FIG. 2 is a DC-SQ adopting the above method.
It is a block diagram which shows the circuit structure of UID. In the figure, 1 is a SQUID ring and 1a is a Josephson junction. 2 is an input coil, 4 is a pickup coil,
These form a superconducting closed loop. Reference numeral 3 is a modulation coil for feedback.
【０００５】ピックアップコイル４内に外部磁束が印加
されると、この磁束は入力コイル２を介してＳＱＵＩＤ
リング１に伝達される。ＳＱＵＩＤリング１にはバイア
ス電流源５が接続されており、外部磁束に依存した電圧
を発生する。このＳＱＵＩＤリング１の出力電圧は、ア
ンプ６、ロックインアンプ７およびＡＦ発振器８からな
る磁束ロック法に基づく計測回路により電流に変換さ
れ、変調コイル３を介してＳＱＵＩＤリング１に戻され
る。When an external magnetic flux is applied to the pickup coil 4, this magnetic flux passes through the input coil 2 and becomes SQUID.
Transmitted to ring 1. A bias current source 5 is connected to the SQUID ring 1 and generates a voltage depending on the external magnetic flux. The output voltage of the SQUID ring 1 is converted into a current by a measuring circuit based on the magnetic flux lock method, which includes an amplifier 6, a lock-in amplifier 7 and an AF oscillator 8, and is returned to the SQUID ring 1 via a modulation coil 3.
【０００６】このような回路において、Nb等の薄膜超電
導体を用いたＤＣ−ＳＱＵＩＤにおいては、図３に模式
的断面図で例示するように、ＳＱＵＩＤリング１、入力
コイル２および変調コイル３が一つの基板１０上に積層
され、これらがいわゆるＤＣ−ＳＱＵＩＤ素子を構成し
ている。この図３において１１は入力コイル２用の配線
で、１２は絶縁層である。In such a circuit, in the DC-SQUID using a thin film superconductor such as Nb, the SQUID ring 1, the input coil 2 and the modulation coil 3 are integrated as shown in the schematic sectional view of FIG. It is stacked on one substrate 10 and these constitute a so-called DC-SQUID element. In FIG. 3, reference numeral 11 is a wiring for the input coil 2, and 12 is an insulating layer.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】 図２に示した従来の
回路は、スパイクノイズにより絶縁破壊やコイル等の断
線が生じるという問題があった。すなわち、図４は図２
に示したＤＣ−ＳＱＵＩＤの等価回路である。この図４
において、Ｌs,Ｌi,Ｌp およびＬm はそれぞれＳＱＵＩ
Ｄリング１，入力コイル２，ピックアップコイル４およ
び変調コイル３のインダクタンス、Ｍ1,Ｍ2 およびＭ3
はＳＱＵＩＤリング１と入力コイル２間、ＳＱＵＩＤリ
ング１と変調コイル３間、および入力コイル２と変調コ
イル３間の相互インダクタンスで、Ｃ1 〜Ｃ4はそれぞ
れ容量である。The conventional circuit shown in FIG. 2 has a problem that spike noise causes dielectric breakdown or disconnection of a coil or the like. That is, FIG. 4 corresponds to FIG.
It is an equivalent circuit of the DC-SQUID shown in FIG. This Figure 4
, L s, L i, L p and L m are SQUI
Inductances of D ring 1, input coil 2, pickup coil 4 and modulation coil 3, M 1 , M 2 and M 3
Are mutual inductances between the SQUID ring 1 and the input coil 2, between the SQUID ring 1 and the modulation coil 3, and between the input coil 2 and the modulation coil 3, and C 1 to C 4 are capacitors.
【０００８】このような回路において、変調コイル３の
両端、またはジョセフソン接合部１ａにスパイクノイズ
が加わると、Ｍ1,Ｍ3 、Ｃ3,Ｃ4 等によって、入力コイ
ル２とＳＱＵＩＤリング１、あるいは入力コイル２と変
調コイル３間に過電圧ないしは過電流が発生する。その
ため、図３の構造において図中クロスハッチングで示す
部分に絶縁破壊が生じたり、あるいはコイル配線が断線
してしまうという問題があった。In such a circuit, when spike noise is applied to both ends of the modulation coil 3 or the Josephson junction 1a, the input coil 2 and the SQUID ring 1 are caused by M 1 , M 3 , C 3, C 4 and the like. Alternatively, an overvoltage or an overcurrent is generated between the input coil 2 and the modulation coil 3. Therefore, in the structure of FIG. 3, there is a problem that dielectric breakdown occurs in a portion indicated by cross hatching in the drawing or the coil wiring is broken.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】 本発明はスパイクノイ
ズの印加による素子の絶縁破壊等の発生を防止すべくな
されたもので、その特徴とするところは、実施例に対応
する図１に示すように、入力コイル２と変調コイル３の
間に抵抗９を挿入した点にある。Means for Solving the Problems The present invention has been made to prevent the occurrence of dielectric breakdown of an element due to the application of spike noise, and its characteristic feature is as shown in FIG. 1 corresponding to the embodiment. In addition, a resistor 9 is inserted between the input coil 2 and the modulation coil 3.
【００１０】[0010]
【作用】 図２に示す従来の回路構成においては、入力
コイル２は電位的に浮いた状態となっている。一方、変
調コイル３の一端はＧＮＤ（接地レベル）に接続され、
電位は固定されている。そこで、本発明の構成のように
入力コイル２と変調コイル３とを抵抗９を介して接続す
ると、入力コイル２は抵抗９を介してＧＮＤに接続され
ることになり、電位が固定され、上記のような過電圧は
生じない。In the conventional circuit configuration shown in FIG. 2, the input coil 2 is in a potential floating state. On the other hand, one end of the modulation coil 3 is connected to GND (ground level),
The potential is fixed. Therefore, when the input coil 2 and the modulation coil 3 are connected through the resistor 9 as in the configuration of the present invention, the input coil 2 is connected to the GND through the resistor 9, and the potential is fixed, The overvoltage like the above does not occur.
【００１１】[0011]
【実施例】 図１は本発明実施例の回路構成図である。
ＳＱＵＩＤリング１、入力コイル２、変調コイル３、ピ
ックアップコイル４、バイアス電流源５、アンプ６、ロ
ックインアンプ７およびＡＦ発振器８等の各回路要素は
図２に示した公知の従来例と同等であり、ここでは特に
詳細な説明を省略する。Embodiment FIG. 1 is a circuit configuration diagram of an embodiment of the present invention.
Circuit elements such as the SQUID ring 1, the input coil 2, the modulation coil 3, the pickup coil 4, the bias current source 5, the amplifier 6, the lock-in amplifier 7 and the AF oscillator 8 are equivalent to those of the known conventional example shown in FIG. Therefore, a detailed description is omitted here.
【００１２】この例における特徴は、入力コイル２と変
調コイル３とが抵抗９を介して相互に接続されている点
である。この構成において、変調コイル３の一端はＧＮ
Ｄに接続されており、従って入力コイル２は、抵抗９を
介してＧＮＤに接続されることになり、その電位は固定
されることになる。その結果、ＳＱＵＩＤリング１や変
調コイル３にスパイクノイズが加わっても、入力コイル
２とＳＱＵＩＤリング１間、あるいは入力コイル２と変
調コイル３間に過電圧が発生しない。The feature of this example is that the input coil 2 and the modulation coil 3 are connected to each other via a resistor 9. In this configuration, one end of the modulation coil 3 has a GN
Since the input coil 2 is connected to D, the input coil 2 is connected to GND via the resistor 9, and the potential thereof is fixed. As a result, even if spike noise is applied to the SQUID ring 1 and the modulation coil 3, an overvoltage does not occur between the input coil 2 and the SQUID ring 1 or between the input coil 2 and the modulation coil 3.
【００１３】この回路構成において、この抵抗９はＤＣ
−ＳＱＵＩＤの特性に顕著な影響を与えない。何故なら
ば、デバイスの動作状態において変調コイル３が超電導
体状態にあるため、変調コイル３を流れる電流が、抵抗
９には全く流れないからである。しかし、図４に示した
等価回路から明らかなように、抵抗９の抵抗値によって
は磁束−電圧変換特性に影響がでる可能性もある。この
影響を調査するため、抵抗９の抵抗値を１ＫΩとしてデ
バイスを動作させたところ、磁束−電圧変換特性やノイ
ズ特性には影響がでないことが確認され、スパイクノイ
ズによる絶縁破壊が他に影響することなく防止できるこ
とが確かめられた。In this circuit configuration, the resistor 9 is DC
-No significant effect on SQUID properties. This is because the modulation coil 3 is in the superconductor state in the operating state of the device, so that the current flowing through the modulation coil 3 does not flow through the resistor 9 at all. However, as is clear from the equivalent circuit shown in FIG. 4, the magnetic flux-voltage conversion characteristics may be affected depending on the resistance value of the resistor 9. In order to investigate this effect, the device was operated with the resistance value of the resistor 9 set to 1 KΩ, and it was confirmed that there was no effect on the magnetic flux-voltage conversion characteristics and noise characteristics, and dielectric breakdown due to spike noise has other effects. It was confirmed that it can be prevented without any trouble.
【００１４】[0014]
【発明の効果】 以上説明したように、本発明によれ
ば、磁束トランスを用いた入力回路と磁束ロック法を用
いた計測回路を有するＤＣ−ＳＱＵＩＤにおいて、入力
コイルと変調コイルの間を抵抗を介して接続しているの
で、入力コイルが抵抗を介してＧＮＤに接続されること
になって、入力コイルの電位が固定されるので、ＳＱＵ
ＩＤリングまたは変調コイルにスパイクノイズが印加さ
れても、これらと入力コイルとの間に過電圧が生じるこ
とがなくなり、その結果として絶縁破壊やコイルの断線
等の素子破壊が生じることがなくなった。As described above, according to the present invention, in the DC-SQUID having the input circuit using the magnetic flux transformer and the measuring circuit using the magnetic flux lock method, a resistance is provided between the input coil and the modulation coil. Since the input coil is connected via the resistor, the input coil is connected to the GND via the resistor, and the potential of the input coil is fixed.
Even if spike noise is applied to the ID ring or the modulation coil, overvoltage does not occur between them and the input coil, and as a result, element breakdown such as insulation breakdown or coil disconnection does not occur.
【図１】 本発明実施例の回路構成図FIG. 1 is a circuit configuration diagram of an embodiment of the present invention.
【図２】 従来のＤＣ−ＳＱＵＩＤの回路構成図FIG. 2 is a circuit configuration diagram of a conventional DC-SQUID.
【図３】 薄膜を用いた従来のＳＱＵＩＤ素子の構造を
示す模式的断面図FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing the structure of a conventional SQUID element using a thin film.
【図４】 図２に示した従来のＤＣ−ＳＱＵＩＤの等価
回路図4 is an equivalent circuit diagram of the conventional DC-SQUID shown in FIG.
１・・・・ＳＱＵＩＤリング １ａ・・・・ジョセフソン接合部 ２・・・・入力コイル ３・・・・変調コイル ４・・・・ピックアップコイル ５・・・・バイアス電流源 ６・・・・アンプ ７・・・・ロックインアンプ ８・・・・ＡＦ発振器 ９・・・・抵抗 １０・・・・基板 １１・・・・入力コイル用配線 １２・・・・絶縁層 1 ... SQUID ring 1a ... Josephson junction 2 ... Input coil 3 ... Modulation coil 4 ... Pickup coil 5 ... Bias current source 6 ... Amplifier 7 ... Lock-in amplifier 8 ... AF oscillator 9 ... Resistor 10 ... Substrate 11 ... Input coil wiring 12 ... Insulation layer
Claims (1)
合部を持つＳＱＵＩＤリングと、このＳＱＵＩＤリング
に近接配置され、このＳＱＵＩＤリングに対して外部磁
場を伝達する入力コイルと、磁束ロック法に基づく計測
回路からのフィードバック信号を上記ＳＱＵＩＤリング
に伝達する変調コイルを備えた回路において、上記入力
コイルと変調コイルの間に抵抗が挿入されていることを
特徴とするＤＣ−ＳＱＵＩＤ。1. A SQUID ring having two Josephson junctions in a superconducting loop, an input coil arranged close to the SQUID ring and transmitting an external magnetic field to the SQUID ring, and measurement based on a magnetic flux lock method. A DC-SQUID, characterized in that in a circuit including a modulation coil for transmitting a feedback signal from the circuit to the SQUID ring, a resistor is inserted between the input coil and the modulation coil.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3236181A JP3013542B2 (en) | 1991-09-17 | 1991-09-17 | DC-SQUID |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3236181A JP3013542B2 (en) | 1991-09-17 | 1991-09-17 | DC-SQUID |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0572308A true JPH0572308A (en) | 1993-03-26 |
| JP3013542B2 JP3013542B2 (en) | 2000-02-28 |
Family
ID=16996974
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3236181A Expired - Fee Related JP3013542B2 (en) | 1991-09-17 | 1991-09-17 | DC-SQUID |
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|---|---|
| JP (1) | JP3013542B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006322886A (en) * | 2005-05-20 | 2006-11-30 | Toyohashi Univ Of Technology | Planar thin-film squid differential magnetic flux sensor and non-destructive inspection apparatus using it |
-
1991
- 1991-09-17 JP JP3236181A patent/JP3013542B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006322886A (en) * | 2005-05-20 | 2006-11-30 | Toyohashi Univ Of Technology | Planar thin-film squid differential magnetic flux sensor and non-destructive inspection apparatus using it |
| JP4635199B2 (en) * | 2005-05-20 | 2011-02-16 | 国立大学法人豊橋技術科学大学 | Planar thin film type SQUID differential type magnetic flux sensor and non-destructive inspection apparatus using the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3013542B2 (en) | 2000-02-28 |
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