JPH06294852A

JPH06294852A - Ｓｑｕｉｄ磁束計測装置

Info

Publication number: JPH06294852A
Application number: JP5083666A
Authority: JP
Inventors: Seiichiro Miyahara; 精一郎宮原
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 1993-04-09
Filing date: 1993-04-09
Publication date: 1994-10-21
Anticipated expiration: 2016-09-10
Also published as: JP3206202B2

Abstract

(57)【要約】【目的】高調波ノイズに起因するＳＱＵＩＤの特性変
化を未然に防止する。【構成】ＳＱＵＩＤ１，２からの信号に対する処理を
行なう電子回路５とバッテリ６との間に印加電圧制御回
路７を接続した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はＳＱＵＩＤ磁束計測装
置に関し、さらに詳細にいえば、ＳＱＵＩＤ素子に対し
て少なくとも磁束ロックループ回路が接続されてなるＳ
ＱＵＩＤ磁束計測装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から磁束検出感度が著しく高いとい
う特質に着目して、生態磁場計測に代表される微弱磁場
の計測を行なう場合には、一般的にＳＱＵＩＤ磁束計測
装置が採用されている。また、ＳＱＵＩＤ素子には、１
つのジョセフソン接合が超伝導ループに設けられたｒｆ
−ＳＱＵＩＤと、１対のジョセフソン接合が超伝導ルー
プに設けられたｄｃ−ＳＱＵＩＤとがあるが、近年の薄
膜技術の進歩に伴なって特性が揃った１対のジョセフソ
ン接合の形成が可能になったこと、および原理的に磁束
検出感度が高いこと等を考慮して、殆どの分野において
ｄｃ−ＳＱＵＩＤが採用されるに至っている。

【０００３】図１０は従来のＳＱＵＩＤ磁束計測装置の
構成を示す概略図であり、１対のジョセフソン接合９２
が設けられた超伝導ループ９１に対して定電流源９３に
よりバイアス電流を供給している。そして、超伝導ルー
プ９１からの出力信号を差動増幅器９４に供給し、差動
増幅器９４からの出力信号をさらに増幅器９５により増
幅して、変調信号源９６から出力される矩形波信号に基
づいて復調器９７により復調を行ない、復調信号を積分
器９８に供給している。また、積分器９８からの出力信
号を上記矩形波信号に基づいて変調器９９により変調
し、変調信号をフィードバックコイル１００に供給する
ことにより、超伝導ループ９１に補償用磁束を導いてい
る。尚、１０１はインプットコイルである。上記増幅器
９５、変調信号源９６、復調器９７、積分器９８および
変調器９９で磁束ロックループ回路（以下、ＦＬＬ回路
と略称する）を構成しており、一般にバッテリ（図示せ
ず）によりＦＬＬ回路に対する電源電圧の供給を行なっ
ている。

【０００４】したがって、図示しないピックアップコイ
ルと接続されたインプットコイル１０１により外部磁束
に比例する磁束が超伝導ループ９１に導かれた場合に
は、超伝導ループ９１からの出力信号が差動増幅器９４
により増幅され、ＦＬＬ回路に供給される。そして、Ｆ
ＬＬ回路からの積分出力信号を矩形波信号で変調してフ
ィードバックコイル１００に供給することにより、ＳＱ
ＵＩＤループ９１に導入される磁束の変動を補償すべく
補償用磁束を発生させることにより、ＳＱＵＩＤ素子の
動作点を一定に保持する。この結果、磁束に対応して超
伝導ループ９１からの出力が周期的に変動するにも拘ら
ず、動作点を一定に保持し、動作点からのずれ量を積分
器９８により検出して、磁束を一意に検出できるように
している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、電源スイッチ
を操作してＦＬＬ回路等にバッテリによる電源電圧の印
加を行なうと、ＳＱＵＩＤのインピーダンスが低いこと
に起因してＳＱＵＩＤに非対称な（スパイク状の）高周
波電流が流れ、この高周波電流に起因してジョセフソン
接合への電子のトラップ等が生じ、ひいてはＳＱＵＩＤ
の特性が変化してしまうという不都合がある。

【０００６】また、ＦＬＬ回路の変調信号として矩形波
を採用しているのであるから、高調波成分を多く含んで
いるとともに、変調信号の変化が急峻であり、この高調
波成分に起因してジョセフソン接合への電子のトラップ
等が生じ、ひいてはＳＱＵＩＤの特性が変化してしまう
という不都合がある。具体的には、例えば、スイッチン
グノイズにより臨界電流Ｉｃが減少し、ヒステリシスが
生じ、ＳＱＵＩＤ特有のΦ／Ｖ特性が得られなくなって
しまう等の不都合が発生する。

【０００７】また、上述のように特性の変化が発生して
も、ＳＱＵＩＤを液体ヘリウム等により冷却する場合に
は、ＳＱＵＩＤを液体ヘリウムから僅かに引き上げた後
に再び液体ヘリウム等に浸漬することにより、変化前の
特性に回復させることが可能である。また、ＳＱＵＩＤ
を超伝導転移温度以下に冷却する前にＦＬＬ回路等に対
する電源電圧の印加を行なっておき、この状態で超伝導
転移温度以下に冷却すれば、電源スイッチ操作の影響を
受けることなくＳＱＵＩＤ磁束計測装置を動作させるこ
とができ、特性の変化を未然に防止できる。したがっ
て、上述の特性の変化は余り問題にはならない。

【０００８】しかし、ＳＱＵＩＤを極低温冷凍機により
冷却する場合には、液体ヘリウム等を用いる場合と比較
して、超伝導転移温度以下に冷却するための所要時間が
著しく長くなるので、スイッチングに起因してＳＱＵＩ
Ｄの特性が変化した場合であっても、通常伝導状態に転
移させた後に再び超伝導状態に転移させることは、実験
室等での使用であれば可能であっても、医療現場向けの
生態磁場計測等での使用は到底不可能である。また、電
源スイッチの操作を行なった後に超伝導転移温度以下に
冷却する場合には、ＳＱＵＩＤ本来の熱容量のみなら
ず、通電に起因する発熱をも考慮した熱容量に対する十
分な冷却能力が極低温冷凍機に要求されることになり、
冷却設備が大容量化するとともに大型化するので、非実
験室での使用に大きな制約を与えることになってしま
う。逆に、冷却設備の容量を増大させなければ、必然的
に冷却所要時間が長くなってしまう。したがって、スイ
ッチングに起因してＳＱＵＩＤの特性が変化した場合で
あっても、変化した後の特性のままで測定を行なわざる
を得ず、ＳＱＵＩＤ本来の高い磁束検出感度を得ること
ができなくなってしまう。

【０００９】以上には、電源スイッチの操作に伴なう不
都合を詳細に説明したが、ＦＬＬ回路の変調信号として
採用されている矩形波信号も変化が急峻であるととも
に、高調波成分を多く含んでいるのであるから、矩形波
信号によっても同様の不都合が発生する。また、ＦＬＬ
回路を自動制御化するような場合には、外部指令に基づ
いて電子回路内部におけるスイッチングを行なわせる必
要が生じることになり、このようなスイッチングによっ
ても同様の不都合が発生する。

【００１０】

【発明の目的】この発明は上記の問題点に鑑みてなされ
たものであり、電源スイッチ操作に起因するＳＱＵＩＤ
の特性変化を未然に防止できるＳＱＵＩＤ磁束計測装置
を提供することを第１の目的とし、ＦＬＬ回路の変調信
号に起因するＳＱＵＩＤの特性変化を未然に防止できる
ＳＱＵＩＤ磁束計測装置を提供することを第２の目的と
している。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るための、請求項１のＳＱＵＩＤ磁束計測装置は、ＳＱ
ＵＩＤ素子からの出力信号に基づいて所定の処理を行な
う電子回路と電子回路用電源との間に、立上げ時に電子
回路に対する印加電圧を徐々に増加させる印加電圧制御
手段を含んでいる。

【００１２】請求項２のＳＱＵＩＤ磁束計測装置は、超
伝導転移温度以下に冷却される第１構成要素と、これら
の第１構成要素に対して電気的に接続され、かつ超伝導
転移温度より高い温度雰囲気中に配置される第２構成要
素との間に、両者間の絶縁、短絡を選択的に制御する絶
縁・短絡制御手段を介在させてある。上記第２の目的を
達成するための、請求項３のＳＱＵＩＤ磁束計測装置
は、磁束ロックループ回路の変調信号源として正弦波を
出力するものを採用するとともに、ＳＱＵＩＤ素子と磁
束ロックループ回路との間にローパスフィルタを介挿し
てある。

【００１３】

【作用】請求項１のＳＱＵＩＤ磁束計測装置であれば、
ＳＱＵＩＤ素子を超伝導転移温度以下に冷却し、磁束ロ
ックループ回路によりＳＱＵＩＤに導入される磁束を一
定値に保持し続けることにより磁束計測を行なうべく電
源スイッチを操作して電源電圧を印加する場合に、印加
電圧制御手段により、立上げ時に電子回路に対する印加
電圧を徐々に増加させるのであるから、非対称な高調波
成分を大幅に低減でき、非対称な高調波成分に起因する
ＳＱＵＩＤの特性の変化を未然に防止できる。したがっ
て、極低温冷凍機によりＳＱＵＩＤを超伝導転移温度以
下に冷却するＳＱＵＩＤ磁束計測装置であっても、超伝
導転移温度以下に冷却した後に電源スイッチを操作する
ことができ、しかも電源スイッチの操作に伴なうＳＱＵ
ＩＤの特性変化を防止でき、ひいては高感度の磁束計測
を達成できる。

【００１４】請求項２のＳＱＵＩＤ磁束計測措置であれ
ば、超伝導転移温度以下に冷却し、磁束ロックループ回
路によりＳＱＵＩＤに導入される磁束を一定値に保持し
続けることにより磁束計測を行なうべく電源スイッチを
操作して電源電圧を印加する場合に、絶縁・短絡制御手
段により第１構成要素と第２構成要素との間を絶縁状態
に制御しておけばよく、スイッチングに起因する雑音電
流が第１構成要素側に流れ込むことを確実に防止でき、
ひいてはＳＱＵＩＤの特性の変化を未然に防止できる。
したがって、極低温冷凍機によりＳＱＵＩＤを超伝導転
移温度以下に冷却するＳＱＵＩＤ磁束計測装置であって
も、超伝導転移温度以下に冷却した後に電源スイッチ等
を操作することができ、しかも電源スイッチ等の操作に
伴なうＳＱＵＩＤの特性変化を防止でき、ひいては高感
度の磁束計測を達成できる。

【００１５】請求項３のＳＱＵＩＤ磁束計測装置であれ
ば、ＳＱＵＩＤ素子を超伝導転移温度以下に冷却し、磁
束ロックループ回路によりＳＱＵＩＤに導入される磁束
を一定値に保持し続けることにより磁束計測を行なう場
合に、磁束ロックループ回路の変調信号源が正弦波を出
力するのであるから、高調波成分を含まない関係上、Ｓ
ＱＵＩＤ素子と磁束ロックループ回路との間にローパス
フィルタを介挿しても信号波形の乱れを未然に防止する
ことができ、しかも、磁束ロックループ回路側からＳＱ
ＵＩＤに流入する高調波ノイズを効果的に遮断できる。
したがって、高調波ノイズに起因するＳＱＵＩＤの特性
変化を防止でき、ひいては高感度の磁束計測を達成でき
る。

【００１６】

【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はこの発明のＳＱＵＩＤ磁束計測装置の
一実施例を示す概略図であり、１対のジョセフソン接合
２を有する超伝導リング１に近接させてインプットコイ
ル３およびフィードバックコイル４を配置してある。そ
して、超伝導リング１からの出力信号をＦＬＬ回路５に
供給し、ＦＬＬ回路５からのフィードバック信号をフィ
ードバックコイル４に供給している。また、バッテリ６
の端子間電圧を印加電圧制御回路７および電源スイッチ
８を介してＦＬＬ回路５に動作電圧として印加してい
る。尚、印加電圧制御回路７は、ＦＬＬ回路５に印加さ
れる動作電圧を徐々に増加させるものである。また、上
記超伝導リング１、インプットコイル３およびフィード
バックコイル４が極低温ケーシング９内に収容されてお
り、図示しない極低温冷凍機により超伝導転移温度以下
に冷却される。尚、１０は超伝導リング１にバイアス電
流を供給するためのバイアス電流源である。

【００１７】上記の構成のＳＱＵＩＤ磁束計測装置の作
用は次のとおりである。先ず、電源スイッチ８をＯＦＦ
にした状態で極低温冷凍機を動作させることにより超伝
導リング１、インプットコイル３およびフィードバック
コイル４を超伝導転移温度以下に冷却する。次いで、電
源スイッチ８をＯＮ状態にしてＦＬＬ回路５に動作電圧
を印加して磁束計測可能な状態にする。この場合に、バ
ッテリ６の端子間電圧は印加電圧制御回路７を通してＦ
ＬＬ回路５に印加されるのであるから、ＦＬＬ回路５に
対する印加電圧が急峻に立上ることはなく、非対称な高
調波電流を大幅に低減できるので、非対称な高調波電流
に起因するＳＱＵＩＤの特性の変化を未然に防止でき
る。

【００１８】したがって、その後、インプットコイル３
により超伝導リング１に導かれる磁束の変動を補償すべ
くＦＬＬ回路５からのフィードバック電流をフィードバ
ックコイル４に供給して補償用磁束を超伝導リング１に
導くことにより、高感度の磁束計測を達成できる。図２
は印加電圧制御回路７の具体的構成例を示す電気回路図
であり、バッテリ６の端子間電圧を安定化するレギュレ
ータ７ａの出力端子に、抵抗７ｂおよびコンデンサ７ｃ
を直列接続してなる時定数回路７ｄを接続している。し
たがって、ＦＬＬ回路５に印加される動作電圧は時定数
回路７ｄの時定数に基づいて徐々に増加し、非対称に高
調波電流を大幅に低減できる。また、上記時定数回路７
ｄの時定数としては、チャタリングを解消できる時定数
が１００ｍｓｅｃであることを考慮すれば、数百ｍｓｅ
ｃに設定することが好ましい。

【００１９】図３は電源スイッチ８を閉成する前のＩ／
Ｖ特性｛図３（Ａ）参照｝およびΦ／Ｖ特性｛図３
（Ｂ）参照｝の一例を示す図、図４は電源スイッチ８を
閉成した後のＩ／Ｖ特性｛図４（Ａ）参照｝およびΦ／
Ｖ特性｛図４（Ｂ）参照｝の一例を示す図であり、電源
スイッチ８の操作に伴なう特性の変化が生じないことが
分る。

【００２０】

【実施例２】図５はこの発明のＳＱＵＩＤ磁束計測装置
の他の実施例を示す概略図であり、１対のジョセフソン
接合１２を有する超伝導リング１１に近接させてインプ
ットコイル１３およびフィードバックコイル１４を配置
してある。そして、超伝導リング１１からの出力信号を
差動増幅器１５およびローパスフィルタ１６を介してＦ
ＬＬ回路１７に供給し、ＦＬＬ回路１７からのフィード
バック信号をローパスフィルタ１８を介してフィードバ
ックコイル１４に供給している。そして、バイアス電流
源１９により超伝導リング１１にバイアス電流を供給し
ている。

【００２１】上記ＦＬＬ回路１７は、正弦波信号を変調
用信号として出力する変調信号源１７ａと、超伝導リン
グ１１からの出力信号が差動増幅器１５およびローパス
フィルタ１６を介して供給される増幅器１７ｂと、変調
信号源１７ａから出力される変調用信号としての正弦波
信号に基づいて増幅器１７ｂからの出力信号を復調する
復調器１７ｃと、復調信号を入力とする積分器１７ｄ
と、変調信号源１７ａから出力される変調用信号として
の正弦波信号に基づいて積分器１７ｄからの積分出力の
反転信号を変調する変調器１７ｅとを有している。

【００２２】上記の構成のＳＱＵＩＤ磁束計測装置の作
用は次のとおりである。図６はインプットコイル１３か
らの入力磁束がない場合における各部の信号の一例を示
す図であり、図６（Ａ）に示すＶ／Φ特性のＶが最低に
なる点をロック点としている。入力磁束がなければ、変
調器１７ｅにより変調用信号としての正弦波信号が重畳
され、かつ位相が反転されたままの状態で、ローパスフ
ィルタ１８を介してフィードバックコイル１４に供給さ
れる。したがって、フィードバックコイル１８により図
６（Ｅ）に示す正弦波状の補償用磁束が超伝導リング１
１に導かれる。ここで、ロック点がＶ／Φ特性のＶが最
低になる点に設定されているのであるから、フィードバ
ック信号の正の周期か負の周期かに拘らず同じ変化特性
を示す信号が超伝導リング１１から出力される｛図６
（Ｂ）参照｝。図６（Ｂ）に示す信号は復調器１７ｃに
おいて変調信号源１７ａから出力される変調用信号とし
ての正弦波信号に基づいて復調されるので、図６（Ｃ）
に示すように、１／２周期毎に極性が反転し、かつ対称
な復調信号が得られる。したがって、積分器１７ｄから
の出力信号は、図６（Ｄ）に示すように０のままであ
る。

【００２３】この結果、積分器１７ｄからの０出力に基
づいて入力磁束がないことを検出できる。入力磁束があ
る場合には、図７（Ａ）に示すように、入力磁束に応じ
てロック点がＶ／Φ特性のＶが最低になる点からずれる
ので、ずれた点を基準としてフィードバックコイル１４
により図７（Ｅ）に示す正弦波状の補償用磁束が超伝導
リング１１に導かれる。この場合には、ずれた点を基準
として超伝導リング１１から信号が出力されるのである
から、この出力信号は図７（Ｂ）に示すように非対称に
なり、復調器１７ｃにおいて変調信号源１７ａから出力
される変調用信号としての正弦波信号に基づいて復調し
た場合にも、図７（Ｃ）に示すように非対称になる。し
たがって、積分器１７ｄからの出力信号は図７（Ｄ）に
示すように入力磁束に対応する信号になる。そして、積
分器１７ｄから出力される信号を反転した信号を上記変
調用信号に基づいて変調してフィードバックコイル１４
に供給することにより、ロック点の上記ずれを解消する
ことができる。

【００２４】この結果、積分器１７ｄからの出力信号に
基づいて入力磁束の値を検出できる。そして、以上の各
動作において、変調、復調を行なうための変調用信号と
して正弦波を採用しているので、変調用信号は高調波成
分を全く、または殆ど含んでいない状態であり、効率よ
く、しかも動作特性を損なうことなく高調波ノイズ成分
を除去するローパスフィルタ１６，１８を簡単に介挿で
きる。この結果、高調波ノイズに起因して超伝導リング
に流入するノイズ信号成分を大幅に低減でき、高感度の
磁束計測を達成できる。

【００２５】尚、この実施例においては、ローパスフィ
ルタ１６，１８を介挿しているが、何れかのローパスフ
ィルタを省略することも可能である。

【００２６】

【実施例３】図８はこの発明のＳＱＵＩＤ磁束計測装置
のさらに他の実施例を示す概略図であり、１対のジョセ
フソン接合２２を有する超伝導リング２１に近接させて
インプットコイル２３およびフィードバックコイル２４
を配置してある。そして、超伝導リング２１およびフィ
ードバックコイル２４をそれぞれ対応する電子回路（Ｆ
ＬＬ回路等）２５と接続するための配線２６の途中に絶
縁・短絡機構部２７が介在されている。

【００２７】したがって、超伝導リング２１、インプッ
トコイル２３およびフィードバックコイル２４を超伝導
転移温度以下に冷却した状態で電子回路２５におけるス
イッチングを行なう必要がある場合には、予め絶縁・短
絡機構部２７により電子回路２５と他の構成要素との間
を絶縁状態にしておけばよく、超伝導リング２１等がス
イッチングノイズの影響を受けて特性が変化してしまう
という不都合の発生を未然に防止できる。もちろん、ス
イッチング後、所定時間が経過して電子回路２５が安定
した後は、絶縁・短絡機構部２７により電子回路２５と
他の構成要素との間を短絡状態にすればよく、高感度の
磁束計測を達成できる。但し、スイッチングに起因する
放射ノイズの影響をも排除すべく、絶縁・短絡機構部２
７と電子回路２５との物理的距離を可能な限り大きく設
定することが好ましい。また、絶縁・短絡機構部２７と
しては、ソリッドステートリレー、フォトモスリレー、
スイッチングオペアンプ等が例示できる。

【００２８】図９はこの発明のＳＱＵＩＤ磁束計測装置
の具体的構成例を示すブロック図であり、絶縁・短絡機
構部２７として６つのスイッチング部２７ａ，２７ｂ，
・・・，２７ｆを有するものを採用している。そして、
バイアス電流源３０とシグナルグランド３１との間に、
スイッチング部２７ａ、超伝導リング２１およびスイッ
チング部２７ｂをこの順に直列接続している。また、変
調用発振器３２からの出力をスイッチ３３を介してアッ
テネータ３４に供給することにより所定レベルにまで減
衰された変調信号および積分器３５からの積分信号が供
給されるフィードバック電流源３６とシグナルグランド
３１との間に、スイッチング部２７ｃ、フィードバック
コイル２４およびスイッチング部２７ｄをこの順に直列
接続している。さらに、超伝導リング２１からの出力信
号を増幅する増幅器３７とシグナルグランド３１との間
に、スイッチング部２７ｅ、超伝導リング２１およびス
イッチング部２７ｆをこの順に直列接続している。さら
にまた、全てのスイッチング部２７ａ，２７ｂ，・・
・，２７ｆの他方の端子部はフレームグランド４２に接
続されている。尚、３８は増幅器３７からの出力を復調
して積分器３５に供給する復調器であり、３９はバッテ
リ等からなる直流電源であり、４０は電源スイッチであ
る。さらに、図中Ｎ１〜Ｎ３が放射ノイズであり、Ｎ１
１〜Ｎ１５が各信号線を流れるノイズである。

【００２９】上記の具体例のＳＱＵＩＤ磁束計測装置に
おいて、絶縁・短絡機構部２７の全てのスイッチング部
２７ａ，２７ｂ，・・・，２７ｆをフレームグランド４
２側に動作させた状態において電子回路２５を構成する
各構成要素の諸設定（スイッチ設定等）を行なった後
に、上記全てのスイッチング部２７ａ，２７ｂ，・・
・，２７ｆを逆側に動作させることにより、ＳＱＵＩＤ
の特性変化等を生じさせることを未然に防止し、高精度
の磁束計測を達成できる。

【００３０】また、ＳＱＵＩＤを動作させている途中に
おいて諸設定（スイッチ設定等）の変更を行なう必要が
生じた場合には、バイアス電流源３１を制御してバイア
ス電流を減少させた時点で全てのスイッチング部２７
ａ，２７ｂ，・・・，２７ｆをフレームグランド４２側
に動作させる。そして、必要な諸設定の変更を行なう。
諸設定の変更が完了した後は、全てのスイッチング部２
７ａ，２７ｂ，・・・，２７ｆを逆側に動作させ、バイ
アス電流を所定の電流値にまで増加させるので、その後
は、変更された諸設定の条件下における高感度の磁束計
測を達成できる。即ち、バイアス電流を十分に小さく
した状態で全てのスイッチング部２７ａ，２７ｂ，・・
・，２７ｆの動作を行なうのであるから、スイッチング
部２７ａ，２７ｂ，・・・，２７ｆの動作に起因する特
性変化等の不都合を未然に阻止できる。

【００３１】もちろん、磁束計測動作を終了する場合に
も、バイアス電流を十分に小さくしてから全てのスイッ
チング部２７ａ，２７ｂ，・・・，２７ｆをフレームグ
ランド４２側に動作させることになる。

【００３２】

【発明の効果】以上のように請求項１の発明は、非対称
な高調波成分を大幅に低減して、非対称な高調波成分に
起因するＳＱＵＩＤの特性の変化を未然に防止できるの
で、極低温冷凍機によりＳＱＵＩＤを超伝導転移温度以
下に冷却するＳＱＵＩＤ磁束計測装置であっても、超伝
導転移温度以下に冷却した後に電源スイッチを操作する
ことができ、しかも電源スイッチの操作に伴なうＳＱＵ
ＩＤの特性変化を防止でき、ひいては高感度の磁束計測
を達成できるという特有の効果を奏する。

【００３３】請求項２の発明は、スイッチングに起因す
る雑音電流が第１構成要素側に流れ込むことを確実に防
止して、ＳＱＵＩＤの特性の変化を未然に防止できるの
で、極低温冷凍機によりＳＱＵＩＤを超伝導転移温度以
下に冷却するＳＱＵＩＤ磁束計測装置であっても、超伝
導転移温度以下に冷却した後に電源スイッチ等を操作す
ることができ、しかも電源スイッチ等の操作に伴なうＳ
ＱＵＩＤの特性変化を防止でき、ひいては高感度の磁束
計測を達成できるという特有の効果を奏する。請求項３
の発明は、磁束ロックループ回路の変調信号源が正弦波
を出力するのであるから、高調波成分を含まない関係
上、簡単にＳＱＵＩＤ素子と磁束ロックループ回路との
間にローパスフィルタを介挿しても信号波形の乱れを未
然に防止することができ、しかも、磁束ロックループ回
路側からＳＱＵＩＤに流入する高調波ノイズを効果的に
遮断でき、ひいては、高調波ノイズに起因するＳＱＵＩ
Ｄの特性変化を防止して、高感度の磁束計測を達成でき
るという特有の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のＳＱＵＩＤ磁束計測装置の一実施例
を示す概略図である。

【図２】印加電圧制御回路の具体的構成例を示す電気回
路図である。

【図３】電源スイッチを閉成する前のＩ／Ｖ特性および
Φ／Ｖ特性の一例を示す図である。

【図４】電源スイッチを閉成した後のＩ／Ｖ特性および
Φ／Ｖ特性の一例を示す図である。

【図５】この発明のＳＱＵＩＤ磁束計測装置の他の実施
例を示す概略図である。

【図６】インプットコイルからの入力磁束がない場合に
おける各部の信号の一例を示す図である。

【図７】インプットコイルからの入力磁束がある場合に
おける各部の信号の一例を示す図である。

【図８】この発明のＳＱＵＩＤ磁束計測装置のさらに他
の実施例を示す概略図である。

【図９】この発明のＳＱＵＩＤ磁束計測装置の具体的構
成例を示すブロック図である。

【図１０】従来のＳＱＵＩＤ磁束計測装置の構成を示す
概略図である。

【符号の説明】

１超伝導リング２ジョセフソン接合５ＦＬＬ回路６バッテリ７印加電圧制御回路１１超伝導リング１２ジョセフソン接合１６ローパスフィルタ１７ＦＬＬ回路１７ａ変調信号源１８ローパスフィルタ２１超伝導リング２２ジョセフソン接合２４フィードバックコイ
ル２５電子回路２７絶縁・短絡機構部２７ａ，２７ｂ，・・・，２７ｆスイッチング部３０バイアス電流源３１シグナルグランド３２変調用発振器３３スイッチ３４アッテネータ３５積分器３６フィードバック電流源３７増幅器３８復調器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＳＱＵＩＤ素子（１）（２）に対して少
なくとも磁束ロックループ回路（５）が接続されてなる
ＳＱＵＩＤ磁束計測装置において、ＳＱＵＩＤ素子
（１）（２）からの出力信号に基づいて所定の処理を行
なう電子回路（５）と電子回路用電源（６）との間に、
立上げ時に電子回路（５）に対する印加電圧を徐々に増
加させる印加電圧制御手段（７）を含むことを特徴とす
るＳＱＵＩＤ磁束計測装置。
【請求項２】ＳＱＵＩＤ素子（２１）（２２）に対し
て少なくとも磁束ロックループ回路（３２）（３３）
（３４）（３５）（３６）（３７）（３８）が接続され
てなるＳＱＵＩＤ磁束計測装置において、超伝導転移温
度以下に冷却される第１構成要素（２１）（２４）と、
これらの第１構成要素（２１）（２４）に対して電気的
に接続され、かつ超伝導転移温度より高い温度雰囲気中
に配置される第２構成要素（２５）（３０）（３１）
（３２）（３３）（３４）（３５）（３６）（３７）
（３８）との間に、両者間の絶縁、短絡を選択的に制御
する絶縁・短絡制御手段（２７）（２７ａ）（２７ｂ）
（２７ｃ）（２７ｄ）（２７ｅ）（２７ｆ）を介在させ
てあることを特徴とするＳＱＵＩＤ磁束計測装置。
【請求項３】ＳＱＵＩＤ素子（１１）（１２）に対し
て少なくとも磁束ロックループ回路（１７）が接続され
てなるＳＱＵＩＤ磁束計測装置において、磁束ロックル
ープ回路（１７）の変調信号源（１７ａ）として正弦波
を出力するものを採用するとともに、ＳＱＵＩＤ素子
（１１）（１２）と磁束ロックループ回路（１７）との
間にローパスフィルタ（１６）（１８）を介挿してある
ことを特徴とするＳＱＵＩＤ磁束計測装置。