JPH06232463A - Squid - Google Patents

Squid

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JPH06232463A
JPH06232463A JP50A JP3947993A JPH06232463A JP H06232463 A JPH06232463 A JP H06232463A JP 50 A JP50 A JP 50A JP 3947993 A JP3947993 A JP 3947993A JP H06232463 A JPH06232463 A JP H06232463A
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JP
Japan
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squid
washer
magnetic flux
slit
shielding layer
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JP50A
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JPH0773133B2 (ja
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Saburo Tanaka
三郎 田中
Hideo Itozaki
秀夫 糸▲ざき▼
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CHODENDO SENSOR KENKYUSHO KK
Original Assignee
CHODENDO SENSOR KENKYUSHO KK
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 磁場分解能が著しく高いSQUIDを提供す
る。 【構成】 酸化物超伝導体薄膜で形成されたワッシャー
部3と、該ワッシャー部3の略中央に開設されたホール
部4と、高温超伝導体薄膜で構成された少なくとも1つ
のジョセフソン接合部6と、該ジョセフソン接合部6よ
り外周へ向かって設けられたスリット部5とからなるS
QUID11 であり、前記ワッシャー部3の面積が25
〜1000mm2 である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、磁場分解能が著しく高
いSQUIDに関する。
【0002】
【従来の技術】SQUIDは、ジョセフソン接合を利用
した高感度磁気センサであり、量子干渉効果を利用して
磁束量子φ0 (1.5×10-15 Wb)の10万分の1
の磁束を電圧に変換して計測するものである。したがっ
て、このようなSQUIDは、微弱磁気の測定に有用で
あり、生体磁気計測、物理定数計測、非破壊検査などに
応用される。なかでも生体磁場計測への応用は超伝導の
応用研究の中でも大きな駆動力となっており、例えば心
臓のQRS波や特別な磁気遮蔽を施せば脳波もSQUI
Dにより容易に検出することができることが知られてい
る。
【0003】このSQUIDにはジョセフソン接合が1
個のrfSQUIDと2個のdcSQUIDとがあり、
そのワッシャー部の面積は0.1mm2 程度の微小なも
のであった。これはNb或いはNbNを用いたSQUI
Dではワッシャー面積を大きくすると、磁束ノイズが大
きくなると考えられていたためである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
ような従来のSQUIDではSQUID自身の磁場分解
能が優れていないため、磁束トランスと組合せて使用し
なければならなかった。しかもこの磁束トランスは、構
造が複雑であり、特に高温超伝導体を用いた作製には極
めて高度な技術を必要とし、歩留も悪いものであった。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は上記に鑑み提案
されたもので、酸化物超伝導体薄膜で形成されたワッシ
ャー部と、該ワッシャー部の略中央に開設されたホール
部と、高温超伝導体薄膜で構成された少なくとも1つの
ジョセフソン接合部と、該ジョセフソン接合部より外周
へ向かって設けられたスリット部とからなるSQUID
であり、前記ワッシャー部の面積が25〜1000mm
2 であることを特徴とするSQUIDに関するものであ
る。
【0006】上記本発明のSQUIDにおけるワッシャ
ー部は、特にその形状を限定するものではないが、正方
形或いは正方形に近い長方形、或いは円形とすることが
望ましい。また、その面積は前記のように25〜100
0mm2 であり、磁束濃縮効果を高め、従来のSQUI
Dに比べて磁束分解能を10〜100倍以上に飛躍的に
向上させることができるものである。そして、面積が2
5mm2 より小さいと、上記磁束濃縮効果が低く、充分
な磁場分解能を得ることができない。また、面積が10
00mm2 より大きいと、位置の分解能が低下すること
となる。したがって、例えばその形状に依存することな
く前記効果を安定に維持するためのワッシャー部の面積
は25〜1000mm2 の範囲にすることが望ましく、
さらには100〜400mm2 とすることがより一層望
ましい。
【0007】一方、本発明のSQUIDにおけるホール
部も、特にその形状を限定するものではないが、前記ワ
ッシャー部と同様に正方形、或いは正方形に近い長方
形、或いは円形とすることが望ましい。また、その面積
は4〜2000μm2 であることが望ましく、面積が2
000μm2 より大きいと、SQUID自身のインダク
タンスが大きくなると共にSQUID出力電圧が小さく
なるため、磁場分解能が低下する。面積が4μm2 より
小さいと、磁束の捕捉量が小さくなり磁場分解能が低下
する。したがって、例えばその形状に依存することなく
前記効果を安定に維持するためのホール部の面積は10
0〜2000μm2 の範囲にすることが望ましく、さら
には100〜400μm2 とすることがより一層望まし
い。
【0008】このような構成を有する本発明のSQUI
Dは特にその作製方法を限定するものではなく、公知の
方法を用いて基板上に酸化物超伝導体薄膜を形成させた
後、前記構成のワッシャー部やホール部、或いはスリッ
ト部などを加工・成型すれば良い。例えば基板として
は、SrTiO3 、MgO、LaAlO3 、NeGaO
3 等からなるものを使用すれば良いし、酸化物超伝導体
薄膜を作製する方法としては、レーザ蒸着法、スパッタ
リング法、真空蒸着法、MBE等を適用してY(イット
リウム)系、或いはBi(ビスマス)系、Tl(タリウ
ム)系の酸化物超伝導体薄膜を形成すれば良いし、さら
に、前記ワッシャー部、ホール部、スリット部を加工・
成型するには、イオンミリング、或いはケミカルエッチ
ング等を適用すれば良い。尚、ジョセフソン接合部は、
基板段差を利用した弱結合型、或いはバイクリスタル
型、トンネル型などのものを用いることができる。
【0009】そして、本発明のSQUIDは、従来のS
QUIDに比べて磁束分解能を10〜100倍以上に飛
躍的に向上させることができるので、従来のSQUID
のように磁気トランスを組合せて使用する必要がない。
そして、より微小な磁場計測に応用することができるも
のである。
【0010】さらに、酸化物超伝導体で形成されたワッ
シャー部分と、該ワッシャー部分の略中央に開設された
ホール部分と、該ホール部分から外周へ向かって延設さ
れたスリット部分とからなる磁束遮蔽層を積層させた場
合は、SQUIDのスリット部からの磁束のリークを防
止することができ、磁束分解能をより一層向上させるこ
とができる。即ち、この場合、上記磁束遮蔽層のワッシ
ャー部分を、前記構成のSQUIDのワッシャー部と対
向させ、さらに磁束遮蔽層のスリット部分とSQUID
のスリット部とが重ならないように積層させるのであ
る。
【0011】上記磁束遮蔽層のワッシャー部分及びホー
ル部分は、前記SQUIDのワッシャー部及びホール部
と同様な大きさで加工・成型すれば良い。尚、この磁束
遮蔽層に設けたスリット部分は、遮蔽電流が流れて、ホ
ール部に磁束が侵入するのを妨げるのを防止するための
構成である。そして、このような磁束遮蔽層を作製する
には、前記SQUIDの作製方法に準じて支持基板上に
薄膜状のワッシャー部分を形成するようにしても良い
し、或いは全体を一体成型の焼結体(磁束遮蔽板)とし
て作製するようにしても良い。
【0012】この磁束遮蔽層でSQUIDのジョセフソ
ン接合部をカバーするようにした場合、接合部への磁束
の影響が少なくなるため、SQUIDの磁場−電圧特性
におけるフランホッファー回折的な挙動を小さくするこ
とができる。また、磁束遮蔽層のホール部分の大きさは
SQUIDのホール部と同じ或いは小さくすることによ
り上記効果を期待することができるのであるが、SQU
IDのスリット部からの磁束のリーク防止効果だけを期
待する場合はSQUIDのホール部よりも大きくても良
い。
【0013】尚、このような磁束遮蔽層は、上述のよう
にSQUIDとは別の基板(或いは別の基板上に設けた
薄膜層)としても良いが、前記SQUIDの表面に絶縁
層を形成させた後、その上に酸化物超伝導薄膜(磁束遮
蔽層)を形成するようにしたものでも良い。このように
構成されたSQUIDは、スリット部への密着性が向上
するので、前述の磁束のリーク防止効果をさらに向上さ
せることができる。
【0014】
【実施例】以下に、本発明を図面の実施例に基づいて説
明する。
【0015】実施例1;図1に示すSQUID11 を作
製するには、まず高さ2000Åの段差を形成したSr
TiO3 (100)基板2上にレーザ蒸着法によりYB
CO酸化物超伝導体薄膜(膜厚2000Å)を形成し
た。尚、成膜条件は、レーザ波長248nm、レーザパ
ワー300mJ/Pulse、基板温度670℃、成膜
速度500Å/分、酸素分圧400mTorrである。
次に、イオンミリングによりワッシャー部3(10mm
×10mm)、ホール部4(25μm×25μm)、ス
リット部5,5(幅10μm)を加工・成型し、ホール
部4とスリット部5,5との間にジョセフソン接合部
6,6を形成した。
【0016】こうして得られた実施例1のSQUID1
1 に計測系(図示せず)を接続して液体窒素中で磁場分
解能を計測したところ、0.5pTesla/Hz1/2
at10Hzであった。尚、従来のワッシャーサイズが
250μm×250μmのSQUIDでは10pTes
la/Hz1/2 at10Hzであった。したがって、上
記実施例1のSQUID11 は、従来のSQUIDに対
して磁場分解能が約20倍向上した結果となった。
【0017】実施例2;まず、図2に示す磁束遮蔽層
(板)1’を前記実施例1に示した方法に準じて作製し
た。尚、図中、2’は支持基板、3’はワッシャー部分
(10mm×10mm)、4’はホール部分(25μm
×25μm)、5’はスリット部分(幅5μm)であ
る。次に、図3に示すように上記磁束遮蔽層1’のワッ
シャー部分3’を前記SQUID11 のワッシャー部3
と対向させると共に磁束遮蔽層1’のスリット部分5’
とSQUID11 のスリット部5とが重ならないように
積層させて一体化させた。
【0018】こうして得られた実施例2のSQUID1
2 に計測系(図示せず)を接続して液体窒素中で磁場分
解能を計測したところ、0.2pTesla/Hz1/2
at10Hzであった。このように実施例2のSQUI
D12 の磁場分解能が実施例1のSQUID11 よりも
さらに向上したのはSQUID12 のスリット部5,5
からリークしていた磁束が磁束遮蔽層1’によって妨げ
られたからと考えられた。
【0019】以上本発明を実施例に基づいて説明した
が、本発明は前記した実施例に限定されるものではな
く、特許請求の範囲に記載した構成を変更しない限りど
のようにでも実施することができる。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように本発明のSQUID
は、磁束濃縮効果及び位置の分解能が高く、従来のSQ
UIDに比べて磁束分解能を10〜100倍以上に飛躍
的に向上させることができる。したがって、従来のSQ
UIDのように複雑な構成の磁気トランスを組合せて使
用する必要がなく、より微小な磁場計測に応用すること
ができるものである。
【0021】また、ホール部の面積が4〜2000μm
2 であるSQUIDは、SQUID自身のインダクタン
スの上昇を抑制すると共にSQUID出力電圧を大きく
して磁場分解能を向上することができる。
【0022】さらに、ホール部の面積が100〜200
0μm2 であるSQUIDは、例えばその形状等に依存
することなく上記効果をより安定に実現するものとな
る。
【0023】また、酸化物超伝導体で形成されたワッシ
ャー部分と、該ワッシャー部分の略中央に開設されたホ
ール部分と、該ホール部分から外周へ向かって延設され
たスリット部分とからなる磁束遮蔽層のワッシャー部分
を、SQUIDのワッシャー部と対向させると共に磁束
遮蔽層のスリット部分とSQUIDのスリット部とが重
ならないように積層させてなる構成のSQUIDは、ス
リット部からリークしていた磁束が磁束遮蔽層によって
妨げられ、磁場分解能をより一層向上させるものとな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1のSQUIDの構成を示す平面図であ
る。
【図2】実施例2のSQUIDに積層させる磁束遮蔽層
の構成を示す平面図である。
【図3】実施例2のSQUIDの積層状態を示す斜視図
である。
【符号の説明】
1 ,12 SQUID 2 基板 3 ワッシャー部 4 ホール部 5 スリット部 6 ジョセフソン接合部 1’ 磁束遮蔽層 2’ 支持基板 3’ ワッシャー部分 4’ ホール部分 5’ スリット部分

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 酸化物超伝導体薄膜で形成されたワッシ
    ャー部と、該ワッシャー部の略中央に開設されたホール
    部と、高温超伝導体薄膜で構成された少なくとも1つの
    ジョセフソン接合部と、該ジョセフソン接合部より外周
    へ向かって設けられたスリット部とからなるSQUID
    であり、前記ワッシャー部の面積が25〜1000mm
    2 であることを特徴とするSQUID。
  2. 【請求項2】 ホール部の面積が4〜2000μm2
    あることを特徴とする請求項1に記載のSQUID。
  3. 【請求項3】 ホール部の面積が100〜2000μm
    2 であることを特徴とする請求項1乃至2に記載のSQ
    UID。
  4. 【請求項4】 酸化物超伝導体で形成されたワッシャー
    部分と、該ワッシャー部分の略中央に開設されたホール
    部分と、該ホール部分から外周へ向かって延設されたス
    リット部分とからなる磁束遮蔽層のワッシャー部分を、
    SQUIDのワッシャー部と対向させると共に磁束遮蔽
    層のスリット部分とSQUIDのスリット部とが重なら
    ないように積層させてなることを特徴とする請求項1乃
    至3に記載のSQUID。
JP5039479A 1993-02-03 1993-02-03 Squid Expired - Lifetime JPH0773133B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5039479A JPH0773133B2 (ja) 1993-02-03 1993-02-03 Squid

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JP5039479A JPH0773133B2 (ja) 1993-02-03 1993-02-03 Squid

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JPH06232463A true JPH06232463A (ja) 1994-08-19
JPH0773133B2 JPH0773133B2 (ja) 1995-08-02

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