JPH06186311A - ディジタルｓｑｕｉｄ磁束計 - Google Patents
ディジタルｓｑｕｉｄ磁束計Info
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- JPH06186311A JPH06186311A JP4340545A JP34054592A JPH06186311A JP H06186311 A JPH06186311 A JP H06186311A JP 4340545 A JP4340545 A JP 4340545A JP 34054592 A JP34054592 A JP 34054592A JP H06186311 A JPH06186311 A JP H06186311A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】本発明は、微小磁束に対応するパルス列信号を
得るディジタルＳＱＵＩＤ磁束計に関し、バイアス電流
の高周波化を図り、これにより一層高感度な磁束計を構
成する。 【構成】両極性のパルス列信号を単極性のパルス列信号
に変換して増幅し、その後、再び両極性のパルス信号の
うちの第１の極性のパルスと第２の極性のパルスにそれ
ぞれ対応する第１のパルスと第２のパルスとに分けてそ
れらの差を積算する。
得るディジタルＳＱＵＩＤ磁束計に関し、バイアス電流
の高周波化を図り、これにより一層高感度な磁束計を構
成する。 【構成】両極性のパルス列信号を単極性のパルス列信号
に変換して増幅し、その後、再び両極性のパルス信号の
うちの第１の極性のパルスと第２の極性のパルスにそれ
ぞれ対応する第１のパルスと第２のパルスとに分けてそ
れらの差を積算する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、微小磁束の高感度測定
に用いられるＳＱＵＩＤ（超電導量子計）を用いた磁束
計に関し、詳細には信号パルス列として取り出すディジ
タルＳＱＵＩＤ磁束計の改良に関する。
に用いられるＳＱＵＩＤ（超電導量子計）を用いた磁束
計に関し、詳細には信号パルス列として取り出すディジ
タルＳＱＵＩＤ磁束計の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、生体などから発生する微小磁界の
測定にＳＱＵＩＤ（超電導量子干渉計）を利用した高感
度な磁束計が利用されている。特に、脳及び心臓の磁界
分布を測定することにより、磁界を発生させている電流
源の推定が可能であり、これは診断上非常に有意義な情
報を提供すると共に、生体内の神経活動の解明に役立つ
ことが指摘されている。このようなＳＱＵＩＤを用いた
磁束計には、従来から、出力が微小なアナログ信号とし
て得られるｄｃ−ＳＱＵＩＤやｒｆ−ＳＱＵＩＤが用い
られてきた。しかし、これらのＳＱＵＩＤでは、信号を
増幅するプリアンプの雑音を極めて低いレベルに低減す
る必要があり、また、ＳＱＵＩＤの出力を線形化するフ
ィードバック回路には、位相検波器のようなアナログ回
路が必要とされる。これに対し、出力としてパルスが直
接得られるディジタルＳＱＵＩＤと呼ばれるＳＱＵＩＤ
も近年盛んに研究、試作されている。ディジタルＳＱＵ
ＩＤではパルス出力が得られるため、後段のフィードバ
ック回路にはパルスの有無を伝えれば良いので、ＳＱＵ
ＩＤを用いてＳ／Ｎのよい磁界情報を得ることができる
という利点がある。即ち、アナログタイプのＳＱＵＩＤ
のように、微小な入力信号にプリアンプ内部で発生する
雑音が混入しこの結果観測信号のＳ／Ｎが劣化してしま
うということがない。ただし、ディジタルＳＱＵＩＤの
出力パルスの波高値は、そのままではＳＱＵＩＤのギャ
ップ電圧に等しい２．８ｍＶ程度であるため、後段のフ
ィードバック回路でディジタル処理をするためには、更
に増幅する必要がある。
測定にＳＱＵＩＤ（超電導量子干渉計）を利用した高感
度な磁束計が利用されている。特に、脳及び心臓の磁界
分布を測定することにより、磁界を発生させている電流
源の推定が可能であり、これは診断上非常に有意義な情
報を提供すると共に、生体内の神経活動の解明に役立つ
ことが指摘されている。このようなＳＱＵＩＤを用いた
磁束計には、従来から、出力が微小なアナログ信号とし
て得られるｄｃ−ＳＱＵＩＤやｒｆ−ＳＱＵＩＤが用い
られてきた。しかし、これらのＳＱＵＩＤでは、信号を
増幅するプリアンプの雑音を極めて低いレベルに低減す
る必要があり、また、ＳＱＵＩＤの出力を線形化するフ
ィードバック回路には、位相検波器のようなアナログ回
路が必要とされる。これに対し、出力としてパルスが直
接得られるディジタルＳＱＵＩＤと呼ばれるＳＱＵＩＤ
も近年盛んに研究、試作されている。ディジタルＳＱＵ
ＩＤではパルス出力が得られるため、後段のフィードバ
ック回路にはパルスの有無を伝えれば良いので、ＳＱＵ
ＩＤを用いてＳ／Ｎのよい磁界情報を得ることができる
という利点がある。即ち、アナログタイプのＳＱＵＩＤ
のように、微小な入力信号にプリアンプ内部で発生する
雑音が混入しこの結果観測信号のＳ／Ｎが劣化してしま
うということがない。ただし、ディジタルＳＱＵＩＤの
出力パルスの波高値は、そのままではＳＱＵＩＤのギャ
ップ電圧に等しい２．８ｍＶ程度であるため、後段のフ
ィードバック回路でディジタル処理をするためには、更
に増幅する必要がある。
【０００３】パルス出力の得られるディジタルＳＱＵＩ
Ｄとしては、２接合量子干渉素子からなるＳＱＵＩＤを
交流バイアスして、パルス出力するＳＱＵＩＤ（特開昭
６３−２９０９７９号公報参照）や、アナログ動作する
ｄｃ−ＳＱＵＩＤの電圧出力を超電導コンパレータもし
くは１ビットＡ／Ｄ変換器に入力してパルス出力を得る
もの（Ｄ．Ｄｒｕｎｇ， Ｃｒｙｏｇｅｎｉｃｓ， ｖ
ｏｌ．２６， ｐｐ６２３−６２７，１９８６）が知ら
れている。
Ｄとしては、２接合量子干渉素子からなるＳＱＵＩＤを
交流バイアスして、パルス出力するＳＱＵＩＤ（特開昭
６３−２９０９７９号公報参照）や、アナログ動作する
ｄｃ−ＳＱＵＩＤの電圧出力を超電導コンパレータもし
くは１ビットＡ／Ｄ変換器に入力してパルス出力を得る
もの（Ｄ．Ｄｒｕｎｇ， Ｃｒｙｏｇｅｎｉｃｓ， ｖ
ｏｌ．２６， ｐｐ６２３−６２７，１９８６）が知ら
れている。
【０００４】図７は２接合量子干渉素子からなるＳＱＵ
ＩＤを交流バイアスしてパルス出力を得るタイプのディ
ジタルＳＱＵＩＤ磁束計を用いた磁束計の構成図、図８
は、図７に示す磁束計における信号波形図である。液体
ヘリウム等により内部が絶対零度近傍の温度に保たれた
デュワ１０内に磁束センサ２０及び超電導フィードバッ
ク回路６０が備えられている。磁束センサ２０には、２
個のジョゼフソン接合３１，３２を備え、閉ループを形
成するＳＱＵＩＤ３０が備えられている。このＳＱＵＩ
Ｄ３０には発信器４０で生成された周波数ｆb （例えば
ｆb ＝１０ＭＨｚ）の交流バイアス電流Ｉb （図８参
照）が抵抗４１を介して供給される。このＳＱＵＩＤ３
０は二股に分かれた左右の経路のインダクタンスが互い
に異なり、このためこのＳＱＵＩＤ３０から図８に示す
ような両極性のパルス信号ＳP が取り出される。また磁
束センサ２０には、外部磁束Φをピックアップするピッ
クアップコイル５１と、このピックアップコイル５１で
ピックアップされた磁束をＳＱＵＩＤ３０に伝える、Ｓ
ＱＵＩＤ３０と磁気的に結合した入力コイル５２が閉ル
ープを形成するように接続された超電導ループ５０が備
えられている。さらにこの磁束センサ２０には、超電導
フィードバック回路６０に接続されたフィードバックコ
イル６１が備えられている。このフィードバックコイル
６１は、入力コイル５２との磁界結合によりＳＱＵＩＤ
３０に鎖交する磁束φ1 を打ち消す方向に磁束φ2 を生
じさせるようにＳＱＵＩＤ３０と磁気的に結合されてい
る。
ＩＤを交流バイアスしてパルス出力を得るタイプのディ
ジタルＳＱＵＩＤ磁束計を用いた磁束計の構成図、図８
は、図７に示す磁束計における信号波形図である。液体
ヘリウム等により内部が絶対零度近傍の温度に保たれた
デュワ１０内に磁束センサ２０及び超電導フィードバッ
ク回路６０が備えられている。磁束センサ２０には、２
個のジョゼフソン接合３１，３２を備え、閉ループを形
成するＳＱＵＩＤ３０が備えられている。このＳＱＵＩ
Ｄ３０には発信器４０で生成された周波数ｆb （例えば
ｆb ＝１０ＭＨｚ）の交流バイアス電流Ｉb （図８参
照）が抵抗４１を介して供給される。このＳＱＵＩＤ３
０は二股に分かれた左右の経路のインダクタンスが互い
に異なり、このためこのＳＱＵＩＤ３０から図８に示す
ような両極性のパルス信号ＳP が取り出される。また磁
束センサ２０には、外部磁束Φをピックアップするピッ
クアップコイル５１と、このピックアップコイル５１で
ピックアップされた磁束をＳＱＵＩＤ３０に伝える、Ｓ
ＱＵＩＤ３０と磁気的に結合した入力コイル５２が閉ル
ープを形成するように接続された超電導ループ５０が備
えられている。さらにこの磁束センサ２０には、超電導
フィードバック回路６０に接続されたフィードバックコ
イル６１が備えられている。このフィードバックコイル
６１は、入力コイル５２との磁界結合によりＳＱＵＩＤ
３０に鎖交する磁束φ1 を打ち消す方向に磁束φ2 を生
じさせるようにＳＱＵＩＤ３０と磁気的に結合されてい
る。
【０００５】ＳＱＵＩＤ２０から出力された両極性のパ
ルス信号ＳP は、超電導フィードバック回路６０に入力
される。超電導フィードバック回路６０を構成する書き
込みゲート６２はパルス信号Ｓ P としての正極性ないし
負極性のパルスが入力される毎に、それら正極性のパル
スの数と負極性のパルスの数との差に見合った電流を超
電導インダクタンス６３に流し出すものであり、超電導
インダクタンス６３と接続されたフィードバックコイル
６１との磁界結合により、ＳＱＵＩＤ３０に鎖交する磁
束φ2 が変化する。
ルス信号ＳP は、超電導フィードバック回路６０に入力
される。超電導フィードバック回路６０を構成する書き
込みゲート６２はパルス信号Ｓ P としての正極性ないし
負極性のパルスが入力される毎に、それら正極性のパル
スの数と負極性のパルスの数との差に見合った電流を超
電導インダクタンス６３に流し出すものであり、超電導
インダクタンス６３と接続されたフィードバックコイル
６１との磁界結合により、ＳＱＵＩＤ３０に鎖交する磁
束φ2 が変化する。
【０００６】ＳＱＵＩＤ３０に鎖交する磁束φ1 ，φ2
が互いに打ち消し合いＳＱＵＩＤ３０と鎖交する磁束の
総計がゼロの時はパルス信号ＳP は正極性のパルスと負
極性のパルスが同一の確率で発生する均衡状態にある
が、外部磁束Φが変化すると入力コイル５２との磁界結
合によりＳＱＵＩＤ３０に鎖交する磁束φ1 が変化し、
これに応じてパルス信号ＳP は正極性のパルス列ないし
負極性のパルス列からなる信号となり、この信号が超電
導フィードバック回路６０に入力されて磁束φ1と再び
均衡にするように磁束φ2 が変化する。
が互いに打ち消し合いＳＱＵＩＤ３０と鎖交する磁束の
総計がゼロの時はパルス信号ＳP は正極性のパルスと負
極性のパルスが同一の確率で発生する均衡状態にある
が、外部磁束Φが変化すると入力コイル５２との磁界結
合によりＳＱＵＩＤ３０に鎖交する磁束φ1 が変化し、
これに応じてパルス信号ＳP は正極性のパルス列ないし
負極性のパルス列からなる信号となり、この信号が超電
導フィードバック回路６０に入力されて磁束φ1と再び
均衡にするように磁束φ2 が変化する。
【０００７】また、ＳＱＵＩＤ３０から出力されたパル
ス信号ＳP は増幅器７０に入力される。この増幅器７０
は、ピーク電圧２．８ｍＶのパルス信号ＳP をコンパレ
ータでコンパレートできるレベルまで増幅する増幅器で
あり、増幅されたパルス信号は正パルスコンパレータ８
１及び負パルスコンパレータ８２に入力される。正パル
スコンパレータ８１及び負パルスコンパレータ８２に入
力されたパルス信号はそれぞれしきい値＋ＶTH、−ＶTH
と比較され、それぞれ図８に示すアップ側パルス信号Ｓ
u 及びダウン側パルス信号Ｓd に変換されて出力され、
アップダウンカウンタ９０に入力される。アップダウン
カウンタ９０では、これらアップ側パルス信号Ｓu のパ
ルス数及びダウン側パルス信号Ｓd のパルス数の差が積
算される。この積算された差は、外部磁束Φの強度に対
応する情報であり、これにより微弱な外部磁束Φが測定
される。
ス信号ＳP は増幅器７０に入力される。この増幅器７０
は、ピーク電圧２．８ｍＶのパルス信号ＳP をコンパレ
ータでコンパレートできるレベルまで増幅する増幅器で
あり、増幅されたパルス信号は正パルスコンパレータ８
１及び負パルスコンパレータ８２に入力される。正パル
スコンパレータ８１及び負パルスコンパレータ８２に入
力されたパルス信号はそれぞれしきい値＋ＶTH、−ＶTH
と比較され、それぞれ図８に示すアップ側パルス信号Ｓ
u 及びダウン側パルス信号Ｓd に変換されて出力され、
アップダウンカウンタ９０に入力される。アップダウン
カウンタ９０では、これらアップ側パルス信号Ｓu のパ
ルス数及びダウン側パルス信号Ｓd のパルス数の差が積
算される。この積算された差は、外部磁束Φの強度に対
応する情報であり、これにより微弱な外部磁束Φが測定
される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上記のディジタルＳＱ
ＵＩＤ３０は、バイアス電流Ｉb の周波数ｆb が高い程
その周波数ｆb のルート（ｆb 1/2）に逆比例して雑音が
減少し、より微弱な外部磁束Φの測定が可能となる。一
方、パルス信号ＳP は両極性の信号であるため増幅器７
０は直流増幅器である必要があり、しかもこのパルス信
号ＳP は微小な信号であるため、増幅器７０には極めて
高い低ドリフト性能が要求される。
ＵＩＤ３０は、バイアス電流Ｉb の周波数ｆb が高い程
その周波数ｆb のルート（ｆb 1/2）に逆比例して雑音が
減少し、より微弱な外部磁束Φの測定が可能となる。一
方、パルス信号ＳP は両極性の信号であるため増幅器７
０は直流増幅器である必要があり、しかもこのパルス信
号ＳP は微小な信号であるため、増幅器７０には極めて
高い低ドリフト性能が要求される。
【０００９】ところが、バイアス電流Ｉb として例えば
ｆb ＝１００ＭＨｚ，１ＧＨｚ等の高周波のバイアス電
流Ｉb を採用しようとすると、増幅器７０はそれに対応
して非常に広い帯域を有し、しかもドリフトを所望とす
るレベル以下に押えた直流増幅器である必要があるが、
このような性能を満足する直流増幅器を構成することは
極めて難しく、性能上満足できる直流増幅器を構成する
ことが可能であったとしても、回路規模の増大，コスト
アップは避けられないという問題がある。
ｆb ＝１００ＭＨｚ，１ＧＨｚ等の高周波のバイアス電
流Ｉb を採用しようとすると、増幅器７０はそれに対応
して非常に広い帯域を有し、しかもドリフトを所望とす
るレベル以下に押えた直流増幅器である必要があるが、
このような性能を満足する直流増幅器を構成することは
極めて難しく、性能上満足できる直流増幅器を構成する
ことが可能であったとしても、回路規模の増大，コスト
アップは避けられないという問題がある。
【００１０】本発明は、この点を解決し、高周波化に適
したディジタルＳＱＵＩＤ磁束計を提供することを目的
とする。
したディジタルＳＱＵＩＤ磁束計を提供することを目的
とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明のディジタルＳＱＵＩＤ磁束計は、２以上のジ
ョセフソン接合を有する量子干渉素子に交流バイアス電
流を入力して両極性のパルス列信号を得、該パルス列信
号に基づいて磁界計測を行うディジタルＳＱＵＩＤ磁束
計において、（１）上記両極性のパルス列信号を単極性
のパルス列信号に変換する極性反転器、（２）極性反転
器から出力された単極性のパルス列信号を交流増幅する
交流増幅器、（３）交流増幅器から出力されたパルス列
信号を構成する複数のパルスのうち、上記両極性のパル
ス列信号を構成する第１及び第２の極性パルスそれぞれ
に対応する第１のパルスの数と第２のパルスの数との差
を積算する積算器を備えたことを特徴とするものであ
る。
の本発明のディジタルＳＱＵＩＤ磁束計は、２以上のジ
ョセフソン接合を有する量子干渉素子に交流バイアス電
流を入力して両極性のパルス列信号を得、該パルス列信
号に基づいて磁界計測を行うディジタルＳＱＵＩＤ磁束
計において、（１）上記両極性のパルス列信号を単極性
のパルス列信号に変換する極性反転器、（２）極性反転
器から出力された単極性のパルス列信号を交流増幅する
交流増幅器、（３）交流増幅器から出力されたパルス列
信号を構成する複数のパルスのうち、上記両極性のパル
ス列信号を構成する第１及び第２の極性パルスそれぞれ
に対応する第１のパルスの数と第２のパルスの数との差
を積算する積算器を備えたことを特徴とするものであ
る。
【００１２】ここで、上記積算器を、上記交流バイアス
電流に同期した同期信号を入力し、この同期信号により
上記第１のパルスと上記第２のパルスを分別してそれら
の差を積算する構成としてもよく、あるいは、上記積算
器を、上記交流バイアス電流に同期した同期信号を入力
し、この同期信号により、交流増幅器から出力されたパ
ルス列信号を上記第１のパルスと上記第２のパルスとに
分別して出力する分別器と、この分別器から出力された
第１のパルス及び第２のパルスの一方及び他方をそれぞ
れアップカウントパルス及びダウンカウントパルスとす
るアップダウンカウンタとの組合せで構成してもよい。
電流に同期した同期信号を入力し、この同期信号により
上記第１のパルスと上記第２のパルスを分別してそれら
の差を積算する構成としてもよく、あるいは、上記積算
器を、上記交流バイアス電流に同期した同期信号を入力
し、この同期信号により、交流増幅器から出力されたパ
ルス列信号を上記第１のパルスと上記第２のパルスとに
分別して出力する分別器と、この分別器から出力された
第１のパルス及び第２のパルスの一方及び他方をそれぞ
れアップカウントパルス及びダウンカウントパルスとす
るアップダウンカウンタとの組合せで構成してもよい。
【００１３】また、上記極性反転器は、上記交流バイア
ス電流に同期した同期信号を入力し、この同期信号によ
り、上記両極性のパルス列信号を単極性のパルス列信号
に変換する構成のものであってもよく、あるいは、この
極性反転器を全波整流回路で構成してもよい。
ス電流に同期した同期信号を入力し、この同期信号によ
り、上記両極性のパルス列信号を単極性のパルス列信号
に変換する構成のものであってもよく、あるいは、この
極性反転器を全波整流回路で構成してもよい。
【００１４】
【作用】本発明のディジタルＳＱＵＩＤ磁束計は、両極
性のパルス信号を単極性のパルス信号に変換した後交流
増幅器で増幅し、増幅後にその単極性のパルス信号を第
１の極性のパルスと第２の極性のパルスとに弁別してそ
れらのパルス数の差を積算する構成としたため、極めて
広帯域、低ドリフトの直流増幅器を備えることに代え、
交流増幅器を備えればよく、したがって、周波数の高い
バイアス電流を用いることができ、従来よりも一層高感
度な磁束計を実現させることができる。
性のパルス信号を単極性のパルス信号に変換した後交流
増幅器で増幅し、増幅後にその単極性のパルス信号を第
１の極性のパルスと第２の極性のパルスとに弁別してそ
れらのパルス数の差を積算する構成としたため、極めて
広帯域、低ドリフトの直流増幅器を備えることに代え、
交流増幅器を備えればよく、したがって、周波数の高い
バイアス電流を用いることができ、従来よりも一層高感
度な磁束計を実現させることができる。
【００１５】
【実施例】以下本発明の実施例について説明する。図１
は、本発明のディジタルＳＱＵＩＤ磁束計の第１の実施
例の構成図である。また、図２は、図１に示す磁束計に
おける信号波形図である。これらの図において、前述し
た従来例と対応する要素には図７，図８に付した符号と
同一の符号を付して示し、相違点についてのみ説明す
る。
は、本発明のディジタルＳＱＵＩＤ磁束計の第１の実施
例の構成図である。また、図２は、図１に示す磁束計に
おける信号波形図である。これらの図において、前述し
た従来例と対応する要素には図７，図８に付した符号と
同一の符号を付して示し、相違点についてのみ説明す
る。
【００１６】ディジタルＳＱＵＩＤ３０から出力された
パルス信号ＳP は、極性反転回路１００に入力される。
この極性反転回路１００には、発信器４０で生成され遅
延回路１０２で位相調整されたクロック信号ＣＬＫが入
力され、極性判定回路１００では、このクロック信号Ｃ
ＬＫに同期して両極性のパルス信号ＳP が単極性のパル
ス信号ＳPu（図２参照）に変換される。ここで、遅延回
路１０２は、発信器４０で生成されたバイアス電流Ｉb
がデュワ１０内のＳＱＵＩＤ４０に入力されこのＳＱＵ
ＩＤ４０で生成されたパルス信号ＳP がデュワ１０の外
部へ取り出されて極性反転回路１００に入力されるまで
の間に時間遅れがあるために、この時間遅れを補正する
ためのものである。
パルス信号ＳP は、極性反転回路１００に入力される。
この極性反転回路１００には、発信器４０で生成され遅
延回路１０２で位相調整されたクロック信号ＣＬＫが入
力され、極性判定回路１００では、このクロック信号Ｃ
ＬＫに同期して両極性のパルス信号ＳP が単極性のパル
ス信号ＳPu（図２参照）に変換される。ここで、遅延回
路１０２は、発信器４０で生成されたバイアス電流Ｉb
がデュワ１０内のＳＱＵＩＤ４０に入力されこのＳＱＵ
ＩＤ４０で生成されたパルス信号ＳP がデュワ１０の外
部へ取り出されて極性反転回路１００に入力されるまで
の間に時間遅れがあるために、この時間遅れを補正する
ためのものである。
【００１７】極性反転回路１００から出力された単極性
のパルス信号ＳPuは、コンデンサ１０４により直流成分
がカットされて交流増幅器１０６に入力され、１００倍
の信号に増幅される。この増幅された単極性のパルス信
号ＳPuはコンパレータ１０８に入力されて所定のしきい
値ＶTHと比較され波形成形されたパルス信号ＳPdに変換
される。このパルス信号ＳPdは、積算回路１１０に入力
される。積算回路１１０には、遅延回路１０２から出力
されたクロック信号ＣＬＫも入力され、このクロック信
号ＣＬＫにより、パルス信号ＳPdが、両極性のパルス信
号ＳP の正のパルス及び負のパルスにそれぞれ対応する
パルスＳPd1 ，ＳPd2 （図２参照）に区別されてそれら
のパルス数の差が積算される。
のパルス信号ＳPuは、コンデンサ１０４により直流成分
がカットされて交流増幅器１０６に入力され、１００倍
の信号に増幅される。この増幅された単極性のパルス信
号ＳPuはコンパレータ１０８に入力されて所定のしきい
値ＶTHと比較され波形成形されたパルス信号ＳPdに変換
される。このパルス信号ＳPdは、積算回路１１０に入力
される。積算回路１１０には、遅延回路１０２から出力
されたクロック信号ＣＬＫも入力され、このクロック信
号ＣＬＫにより、パルス信号ＳPdが、両極性のパルス信
号ＳP の正のパルス及び負のパルスにそれぞれ対応する
パルスＳPd1 ，ＳPd2 （図２参照）に区別されてそれら
のパルス数の差が積算される。
【００１８】このように、本実施例では両極性のパルス
信号ＳP に同期したクロック信号ＣＬＫを用いてこの両
極性のパルス信号ＳP を単極性のパルス信号ＳPuに変換
し、交流増幅，コンパレートした後、クロック信号ＣＬ
ＫによりパルスＳPd1 ，ＳPd 2 を互いに区別してそれら
の差を積算する構成としたため、高帯域，低ドリフトの
直流増幅器を備える必要はなく、したがってバイアス電
流Ｉb の周波数ｆb を例えば１００ＭＨｚ，１ＧＨｚ等
にあげ、従来よりも一層高感度な磁束計を構成すること
ができる。
信号ＳP に同期したクロック信号ＣＬＫを用いてこの両
極性のパルス信号ＳP を単極性のパルス信号ＳPuに変換
し、交流増幅，コンパレートした後、クロック信号ＣＬ
ＫによりパルスＳPd1 ，ＳPd 2 を互いに区別してそれら
の差を積算する構成としたため、高帯域，低ドリフトの
直流増幅器を備える必要はなく、したがってバイアス電
流Ｉb の周波数ｆb を例えば１００ＭＨｚ，１ＧＨｚ等
にあげ、従来よりも一層高感度な磁束計を構成すること
ができる。
【００１９】図３は、本発明のディジタルＳＱＵＩＤ磁
束計の第２の実施例の構成図である。図１に示す第１の
実施例の構成要素と対応する構成要素には図１に付した
符号と同一の符号を付し、第１の実施例との相違点につ
いてのみ説明する。この第２の実施例には、図１に示す
第１の実施例における積算回路１１０に代えて、パルス
弁別回路１１２とアップダウンカウンタ１１４が備えら
れている。
束計の第２の実施例の構成図である。図１に示す第１の
実施例の構成要素と対応する構成要素には図１に付した
符号と同一の符号を付し、第１の実施例との相違点につ
いてのみ説明する。この第２の実施例には、図１に示す
第１の実施例における積算回路１１０に代えて、パルス
弁別回路１１２とアップダウンカウンタ１１４が備えら
れている。
【００２０】パルス弁別回路１１２は、図４に示すよう
な回路構成を備えており、入力された単極性のパルス信
号ＳPdとクロック信号ＣＬＫが入力され、パルス信号Ｓ
Pd1，ＳPd2 （図２参照）に分別されて出力される。こ
れらのパルスＳPd1 ，ＳPd2 は、アップダウンカウンタ
１１４の、それぞれアップ側入力端子，ダウン側入力端
子からこのアップダウンカウンタ１４に入力され、この
アップタウンカウンタ１１４ではそれらのパルスＳ
Pd1 ，ＳPd2 のパルス数の差が積算される。
な回路構成を備えており、入力された単極性のパルス信
号ＳPdとクロック信号ＣＬＫが入力され、パルス信号Ｓ
Pd1，ＳPd2 （図２参照）に分別されて出力される。こ
れらのパルスＳPd1 ，ＳPd2 は、アップダウンカウンタ
１１４の、それぞれアップ側入力端子，ダウン側入力端
子からこのアップダウンカウンタ１４に入力され、この
アップタウンカウンタ１１４ではそれらのパルスＳ
Pd1 ，ＳPd2 のパルス数の差が積算される。
【００２１】図５は、本発明のディジタルＳＱＵＩＤ磁
束計の第３の実施例の構成図である。図１，図３に示す
第１及び第２の実施例の構成要素と対応する構成要素に
は、図１，図３に付した符号と同の符号を付し、第１及
び第２の実施例との相違点についてのみ説明する。この
実施例では、デュワ１０内には、磁気センサ２０のみが
備えられており、超電導フィードバック回路６０（図
１、図３参照）は備えられていない。このため、アップ
ダウンカウンタ１１４の出力がＤ／Ａ変換器１１６によ
りアナログ信号に変換され、このアナログ信号が抵抗１
１８を経由してフィードバックコイル６１に印加され
る。アップダウンカウンタ１１４の出力は、外部磁束
Φ、したがって、入力コイル５２との電磁結合によりＳ
ＱＵＩＤ３０に鎖交する磁束φ1 に比例しており、した
がって、このような構成によってもフィードバックコイ
ル６１により磁束φ1 を打ち消す磁束φ2 を発生させる
ことができる。
束計の第３の実施例の構成図である。図１，図３に示す
第１及び第２の実施例の構成要素と対応する構成要素に
は、図１，図３に付した符号と同の符号を付し、第１及
び第２の実施例との相違点についてのみ説明する。この
実施例では、デュワ１０内には、磁気センサ２０のみが
備えられており、超電導フィードバック回路６０（図
１、図３参照）は備えられていない。このため、アップ
ダウンカウンタ１１４の出力がＤ／Ａ変換器１１６によ
りアナログ信号に変換され、このアナログ信号が抵抗１
１８を経由してフィードバックコイル６１に印加され
る。アップダウンカウンタ１１４の出力は、外部磁束
Φ、したがって、入力コイル５２との電磁結合によりＳ
ＱＵＩＤ３０に鎖交する磁束φ1 に比例しており、した
がって、このような構成によってもフィードバックコイ
ル６１により磁束φ1 を打ち消す磁束φ2 を発生させる
ことができる。
【００２２】またこの実施例における極性反転回路１０
１には、遅延回路１０２から出力されたクロックＣＬＫ
は入力されていない。この極性反転回路１０１は、図６
に示すような、ダイオードを用いた全波整流回路で構成
されており、両極性のパルス信号ＳP がクロック信号Ｃ
ＬＫとは無関係に単極性のパルス信号に変換される。
１には、遅延回路１０２から出力されたクロックＣＬＫ
は入力されていない。この極性反転回路１０１は、図６
に示すような、ダイオードを用いた全波整流回路で構成
されており、両極性のパルス信号ＳP がクロック信号Ｃ
ＬＫとは無関係に単極性のパルス信号に変換される。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のディジタ
ルＳＱＵＩＤ磁束計は、両極性のパルス列信号を単極性
のパルス列信号に変換して増幅し、その後、再び両極性
のパルス信号のうちの第１の極性のパルスと第２の極性
のパルスにそれぞれ対応する第１のパルスと第２のパル
スとに分けてそれらの差を積算する構成としたため、極
めて広帯域かつ低ドリフトの直流増幅器を備える必要が
なく、したがって、バイアス電流の周波数を上げて従来
よりも一層高感度な磁束計を構成することができる。
ルＳＱＵＩＤ磁束計は、両極性のパルス列信号を単極性
のパルス列信号に変換して増幅し、その後、再び両極性
のパルス信号のうちの第１の極性のパルスと第２の極性
のパルスにそれぞれ対応する第１のパルスと第２のパル
スとに分けてそれらの差を積算する構成としたため、極
めて広帯域かつ低ドリフトの直流増幅器を備える必要が
なく、したがって、バイアス電流の周波数を上げて従来
よりも一層高感度な磁束計を構成することができる。
【図１】本発明のディジタルＳＱＵＩＤ磁束計の第１の
実施例の構成図である。
実施例の構成図である。
【図２】図１に示す磁束計における信号波形図である。
【図３】本発明のディジタルＳＱＵＩＤ磁束計の第２の
実施例の構成図である。
実施例の構成図である。
【図４】パルス弁別回路の一構成例である。
【図５】本発明のディジタルＳＱＵＩＤ磁束計の第３の
実施例の構成図である。
実施例の構成図である。
【図６】極性反転回路の一構成例である。
【図７】２接合量子干渉素子からなるＳＱＵＩＤを交流
バイアスしてパルス出力するタイプのディジタルＳＱＵ
ＩＤ磁束計の構成図である。
バイアスしてパルス出力するタイプのディジタルＳＱＵ
ＩＤ磁束計の構成図である。
【図８】図７に示す磁束計における信号波形図である。
１０ デュワ ２０ 磁束センサ ３０ ＳＱＵＩＤ ３１，３２ ジョセフソン接合 ５０ 超電導ループ ５１ ピックアップコイル ５２ 入力コイル ６０ 超電導フィードバック回路 ６１ フィードバックコイル ６２ 書き込みゲート ６３ 超電導インダクタンス １００，１０１ 極性反転回路 １０２ 遅延回路 １０４ コンデンサ １０６ 交流増幅器 １０８ コンパレータ １１０ 積算回路 １１２ 弁列回路 １１４ アップダウンカウンタ １１６ Ｄ／Ａ変換回路
Claims (5)
- 【請求項１】 ２以上のジョセフソン接合を有する量子
干渉素子に交流バイアス電流を入力して両極性のパルス
列信号を得、該パルス列信号に基づいて磁界計測を行う
ディジタルＳＱＵＩＤ磁束計において、 前記両極性のパルス列信号を単極性のパルス列信号に変
換する極性反転器と、 該極性反転器から出力された単極性のパルス列信号を交
流増幅する交流増幅器と、 該交流増幅器から出力されたパルス列信号を構成する複
数のパルスのうち、前記両極性のパルス列信号を構成す
る第１及び第２の極性パルスそれぞれに対応する第１の
パルスの数と第２のパルスの数との差を積算する積算器
とを備えたことを特徴とするディジタルＳＱＵＩＤ磁束
計。 - 【請求項２】 前記積算器が、前記交流バイアス電流に
同期した同期信号を入力し該同期信号により前記第１の
パルスと前記第２のパルスを分別して前記差を積算する
ものであることを特徴とする請求項１記載のディジタル
ＳＱＵＩＤ磁束計。 - 【請求項３】 前記積算器が、 前記交流バイアス電流に同期した同期信号を入力し、該
同期信号により、前記交流増幅器から出力されたパルス
列信号を前記第１のパルスと前記第２のパルスとに分別
して出力する分別器と、 該分別器から出力された前記第１のパルス及び前記第２
のパルスの一方及び他方をそれぞれアップカウントパル
ス及びダウンカウントパルスとするアップダウンカウン
タとの組合せからなることを特徴とする請求項１記載の
ディジタルＳＱＵＩＤ磁束計。 - 【請求項４】 前記極性反転器が、前記交流バイアス電
流に同期した同期信号を入力し、該同期信号により、前
記両極性のパルス列信号を単極性のパルス列信号に変換
するものであることを特徴とする請求項１記載のディジ
タルＳＱＵＩＤ磁束計。 - 【請求項５】 前記極性反転器が、全波整流回路からな
ることを特徴とする請求項１記載のディジタルＳＱＵＩ
Ｄ磁束計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4340545A JPH06186311A (ja) | 1992-12-21 | 1992-12-21 | ディジタルｓｑｕｉｄ磁束計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4340545A JPH06186311A (ja) | 1992-12-21 | 1992-12-21 | ディジタルｓｑｕｉｄ磁束計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06186311A true JPH06186311A (ja) | 1994-07-08 |
Family
ID=18338013
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4340545A Withdrawn JPH06186311A (ja) | 1992-12-21 | 1992-12-21 | ディジタルｓｑｕｉｄ磁束計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06186311A (ja) |
-
1992
- 1992-12-21 JP JP4340545A patent/JPH06186311A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20000307 |