JPH08240650A - Regulating device of phase of squid array - Google Patents

Regulating device of phase of squid array

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JPH08240650A
JPH08240650A JP7047795A JP7047795A JPH08240650A JP H08240650 A JPH08240650 A JP H08240650A JP 7047795 A JP7047795 A JP 7047795A JP 7047795 A JP7047795 A JP 7047795A JP H08240650 A JPH08240650 A JP H08240650A
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邦夫 風見
Atsushi Kawai
淳 河合
Gen Uehara
弦 上原
Hisashi Kato
久 賀戸
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CHODENDO SENSOR KENKYUSHO KK
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Abstract

PURPOSE: To provide a regulating device of a phase of a SQUID array which can make the phase coincident among discrete SQUIDs in the SQUID array. CONSTITUTION: This regulating device is equipped with a bias coil Li provided for each single dcSQUID Si of an SQUID array A1 or in other ways, a monitor signal source 3 and others for supplying a sine wave current or others to each bias coil Li independently and resistors Rt1-Rtn for current regulation, and the resistors Rt1 Rtn for current regulation are regulated so that every output voltage of each single dcSQUID Si of the SQUID array Al becomes maximum.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、SQUID(Supercon
ducting Quantum Interference Device :超伝導量子干
渉デバイス)を使用して磁場を計測するSQUID磁束
計に関し、特に、SQUIDを複数個接続したSQUI
Dアレイの位相調整装置に関する。ここに、SQUID
とは、液体ヘリウムや液体窒素等により断熱容器(クラ
イオスタット等)内で低温状態に維持され、ループ内に
ジョセフソン接合を含む超伝導ループであるSQUID
ループに直流電流をバイアス電流として印加して駆動
し、このSQUIDループ内に、ピックアップコイルや
入力コイル等を介して、あるいは直接外部からの磁束を
結合して印加すると、SQUIDループに周回電流が誘
起され、ループ内のジョセフソン接合における量子的な
干渉効果により、印加された外部磁束の微弱な変化を出
力電圧の大きな変化に変換するトランスデューサとして
動作することを利用して、微小磁束変化を測定する素子
である。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to SQUID (Supercon
ducting Quantum Interference Device: A SQUID magnetometer for measuring a magnetic field using a superconducting quantum interference device, and in particular, an SQUID in which a plurality of SQUIDs are connected.
The present invention relates to a phase adjustment device for a D array. Where SQUID
Is a SQUID that is a superconducting loop that is maintained at a low temperature in a heat-insulating container (such as a cryostat) by liquid helium or liquid nitrogen and that includes a Josephson junction in the loop.
When a DC current is applied to the loop as a bias current to drive it and a magnetic flux from the outside is directly applied to this SQUID loop through a pickup coil, an input coil, etc., and applied, a circulating current is induced in the SQUID loop. The small magnetic flux change is measured by utilizing the fact that it acts as a transducer that converts a weak change in the applied external magnetic flux into a large change in the output voltage due to the quantum interference effect in the Josephson junction in the loop. It is an element.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、2個のジョセフソン接合を含むd
cSQUIDを用いた磁束計としては、低温環境(冷却
系)を維持するための冷却剤である液体ヘリウムを貯め
ておく断熱格納容器であるデュワー(又はクライオスタ
ット)と、液体ヘリウム中で動作するSQUIDプロー
ブと、室温で動作するアンプ(増幅器)及びコントロー
ラを備えて構成され、液体ヘリウム中のSQUIDプロ
ーブと室温のアンプとは同軸ケーブルもしくはツイスト
ケーブル等で接続されて構成されたものが知られてい
る。このようなSQUID磁束計は磁束分解能が10-5
φ0 /Hz1/2 (左式においてφ0 は単位磁束量子を示
す)と、非常に高感度であり、また、SQUIDの応答
は非常に早く、数GHz (ギガヘルツ)ないし数10GHz
で動作するのが特徴である。しかし、上記従来のSQU
ID磁束計においては、磁束分解能が非常に高感度であ
るため、外来ノイズや誘導ノイズに弱い、という欠点が
あった。また、SQUIDは、通常、「FLL:Flux L
ocked Loop(磁束ロックループ)」と呼ばれる線形動作
のためのフィードバック回路を設けて「ゼロ位法」が成
立するように制御される。FLLとは、SQUID出力
を増幅するとともにそのSQUID出力を磁束の形でル
ープ回路状にSQUIDリングに帰還させる方法であ
る。この方法により、SQUIDリング内の磁束が特定
の値に保持(磁束ロック)されるため、SQUIDリン
グ内は磁束が特定の値(動作点)に保たれ、この動作点
からの変位磁束に対してSQUIDは電圧を発生するこ
とになる。この場合、FLL回路が追随できないような
大振幅又は高速の外来磁気ノイズがSQUIDに加わっ
たり、FLL回路内に電気的なパルスノイズが加わる
と、FLLループの動作点が外れ(「ロック外れ」とい
う。)、その後の線形動作が阻害される、という欠点が
あった。上記の問題を解決するための対策としては、d
cSQUIDをn個(n:n≧2なる正の整数)直列に
接続してSQUIDアレイを構成することが考えられ
る。このように、SQUIDをアレイ状に接続すると、
各SQUIDの磁束に対する出力電圧(又は電流)の位
相が一致すれば、出力振幅がn倍になるなど、SQUI
Dの出力特性は改善される。
2. Description of the Related Art Conventionally, d including two Josephson junctions
As a magnetometer using the cSQUID, there are a dewar (or cryostat) which is an adiabatic storage container for storing liquid helium which is a coolant for maintaining a low temperature environment (cooling system), and an SQUID probe which operates in liquid helium. It is known that an SQUID probe in liquid helium and an amplifier at room temperature are connected to each other by a coaxial cable or a twist cable, and an amplifier and a controller that operate at room temperature are configured. Such a SQUID magnetometer has a magnetic flux resolution of 10 -5.
Φ 0 / Hz 1/2 (Φ 0 represents unit flux quantum in the left equation), it has very high sensitivity, and the response of SQUID is very fast, from several GHz (GHz) to several tens GHz.
The feature is that it works with. However, the above-mentioned conventional SQU
The ID magnetometer has a drawback in that it has a very high magnetic flux resolution and is weak against external noise and induction noise. The SQUID is usually "FLL: Flux L
A feedback circuit for linear operation called "ocked loop" is provided and controlled so that the "zero-order method" is established. FLL is a method of amplifying the SQUID output and returning the SQUID output to the SQUID ring in the form of a magnetic flux in the form of a loop circuit. By this method, the magnetic flux in the SQUID ring is held at a specific value (magnetic flux lock), so the magnetic flux is kept at a specific value (operating point) in the SQUID ring, and with respect to the displacement magnetic flux from this operating point The SQUID will generate a voltage. In this case, if an external magnetic noise with a large amplitude or a high speed that cannot be followed by the FLL circuit is added to the SQUID, or if electrical pulse noise is added to the FLL circuit, the operating point of the FLL loop becomes out (referred to as “out of lock”). .), The subsequent linear movement was hindered. As a measure for solving the above problem, d
It is conceivable to connect n cSQUIDs in series (n: a positive integer satisfying n ≧ 2) to form an SQUID array. When SQUIDs are connected in an array like this,
If the phase of the output voltage (or current) with respect to the magnetic flux of each SQUID matches, the output amplitude will increase by n times.
The output characteristics of D are improved.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のSQUIDアレイにおいては、実際には、浮遊イン
ダクタンスやトラップ磁束等の影響により、必ずしも各
SQUIDの位相はSQUID間で完全には一致しない
ため、SQUIDアレイの磁束−電圧特性(φ−V特
性)はやや歪んだ正弦波になったり、SQUID出力電
圧の振幅が必ずしもn倍とはならない、という場合があ
った。一方、最近、液体窒素温度で超伝導状態となるS
QUID(高温超伝導SQUID)も実現されつつある
が、SQUID出力電圧振幅が小さく、雑音特性が悪
い、という問題があり、製作誤差に起因するSQUID
出力電圧振幅や測定感度のばらつきが大きいこと、磁束
トラップを起しやすいこと等の理由から、この高温超伝
導SQUIDによりSQUIDアレイを構成しても、各
SQUID間の位相を一致させることは困難であり、S
QUIDの出力電圧振幅特性の向上があまり期待できな
い、という問題点があった。
However, in the above-mentioned conventional SQUID array, the phase of each SQUID is not always completely the same due to the influence of stray inductance, trap magnetic flux, etc. In some cases, the magnetic flux-voltage characteristic (φ-V characteristic) of the array becomes a slightly distorted sine wave, or the amplitude of the SQUID output voltage is not always n times. On the other hand, recently, S that becomes superconducting at liquid nitrogen temperature
Although QUID (high temperature superconducting SQUID) is being realized, there is a problem that the SQUID output voltage amplitude is small and the noise characteristic is poor, and the SQUID is caused by a manufacturing error.
Due to the large variations in output voltage amplitude and measurement sensitivity, and easy occurrence of magnetic flux traps, it is difficult to match the phases between SQUIDs even if an SQUID array is constructed with this high temperature superconducting SQUID. Yes, S
There is a problem that improvement of the output voltage amplitude characteristic of the QUID cannot be expected so much.

【0004】本発明は、上記の問題点を解決するために
なされたものであり、SQUIDアレイにおいて各SQ
UID間の位相を一致させうるSQUIDアレイの位相
調整装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and each SQ in the SQUID array is
An object of the present invention is to provide a phase adjustment device for an SQUID array that can match the phases between UIDs.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、請求項1記載の発明に係るSQUIDアレイの位相
調整装置は、n個(n:n≧2なる正の整数)のdcS
QUIDが直列に接続されたSQUIDアレイの各dc
SQUIDの位相を調整するSQUIDアレイの位相調
整装置であって、前記SQUIDアレイの単一dcSQ
UID又は複数個のdcSQUIDごとに設けられたコ
イルと、前記各コイルに独立して可変電流を供給する電
流源と、前記可変電流の値を前記各コイルごとに調整可
能な電流調整手段と、を備え、前記SQUIDアレイの
単一dcSQUID又は複数個のdcSQUIDごとの
出力電圧が全て最大となるように前記電流調整手段が調
整されるように構成される。
In order to solve the above-mentioned problems, the phase adjusting device of the SQUID array according to the invention of claim 1 comprises n (n: a positive integer satisfying n ≧ 2) dcS.
Each dc of the SQUID array in which the QUIDs are connected in series
A phase adjusting device for an SQUID array for adjusting the phase of an SQUID, the single dcSQ of the SQUID array.
A coil provided for each UID or a plurality of dcSQUIDs, a current source for independently supplying a variable current to each coil, and a current adjusting unit capable of adjusting the value of the variable current for each coil. The current adjusting means is adjusted so that the output voltage of each single dcSQUID or plural dcSQUIDs of the SQUID array is maximized.

【0006】また、請求項2記載の発明に係るSQUI
Dアレイの位相調整装置は、請求項1記載のSQUID
アレイの位相調整装置において、前記コイルから前記単
一dcSQUID又は複数個のdcSQUIDに付加さ
れるバイアス磁束は、±φ0/4(φ0 :単位磁束量
子)以下の磁束振幅であるように構成される。
Further, the SQUI according to the invention of claim 2
The SQUID according to claim 1, wherein the phase adjusting device of the D array is provided.
In the phase adjusting device of the array, the bias magnetic flux applied from the coil to the single dcSQUID or the plurality of dcSQUIDs is configured to have a magnetic flux amplitude of ± φ0 / 4 (φ0: unit magnetic flux quantum) or less.

【0007】[0007]

【作用】上記構成を有する請求項1記載の発明に係るS
QUIDアレイの位相調整装置によれば、電流調整手段
により、SQUIDアレイの単一dcSQUID又は複
数個のdcSQUIDごとの出力電圧が全て最大となる
ように調整された場合には、各コイルから単一dcSQ
UID又は複数個のdcSQUIDに付加されるバイア
ス磁束は、全てのdcSQUIDの入力磁束−出力電圧
曲線上の傾斜の中心にくる。したがって、全てのdcS
QUIDの位相は一致する。
The S according to the invention of claim 1 having the above construction
According to the phase adjusting device of the QUID array, when the current adjusting means adjusts the output voltage of each single dcSQUID or plural dcSQUIDs of the SQUID array to be maximum, a single dcSQ is output from each coil.
The bias flux applied to a UID or multiple dcSQUIDs is centered on the slope of the input flux-output voltage curve for all dcSQUIDs. Therefore, all dcS
The phases of the QUIDs match.

【0008】また、上記構成を有する請求項2記載の発
明に係るSQUIDアレイの位相調整装置によれば、付
加されるバイアス磁束の振幅の中心位置は、SQUID
アレイの単一dcSQUID又は複数個のdcSQUI
Dごとの入力磁束−出力電圧変換曲線上の傾斜部におい
てφ0 /2(φ0 :単位磁束量子)以下の磁束範囲とな
る。この磁束範囲はSQUIDが線形動作する範囲のう
ち最も狭い範囲と同じである。
According to the phase adjusting device of the SQUID array of the present invention having the above structure, the center position of the amplitude of the bias magnetic flux to be added is SQUID.
Array single dcSQUID or multiple dcSQUIS
The magnetic flux range is φ0 / 2 (φ0: unit magnetic flux quantum) or less in the slope portion on the input magnetic flux-output voltage conversion curve for each D. This magnetic flux range is the same as the narrowest range in which the SQUID operates linearly.

【0009】[0009]

【実施例】以下、図面に基づき本発明の実施例について
説明する。本発明の一実施例であるSQUIDアレイの
位相調整装置の構成を図1に示す。図に示すように、こ
のSQUIDアレイの位相調整装置100は、直列に接
続されたn個(n:n≧2なる正の整数)のdcSQU
IDS1 〜Sn からなるSQUIDアレイAと、このS
QUIDアレイAへの入出力端子T1 及びT2 と、n個
のバイアスコイルL1 〜Ln と、各バイアスコイルに接
続されたn個の電流調整用抵抗Rt1〜Rtnと、切換スイ
ッチ1と、バイアス磁束用電源2と、モニタ用信号源3
と、モニタ用抵抗Rを備えて構成されている。図1にお
いては、SQUIDアレイAの出力を観測するためのバ
イアス電流源、増幅器、負帰還回路、FLL回路等は図
示を省略してある。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows the configuration of a phase adjustment device for an SQUID array which is an embodiment of the present invention. As shown in the figure, the phase adjusting device 100 of this SQUID array includes n (n: a positive integer of n ≧ 2) dcSQUIs connected in series.
SQUID array A consisting of IDS1 to Sn, and SQUID array A
Input / output terminals T1 and T2 to the QUID array A, n bias coils L1 to Ln, n current adjusting resistors Rt1 to Rtn connected to each bias coil, a changeover switch 1, and a bias magnetic flux. Power source 2 and monitor signal source 3
And a monitoring resistor R. In FIG. 1, a bias current source for observing the output of the SQUID array A, an amplifier, a negative feedback circuit, a FLL circuit and the like are not shown.

【0010】J1 ,J2 は各dcSQUIDS1 〜Sn
に設けられたジョセフソン接合である。各バイアスコイ
ルL1 〜Ln は、各dcSQUIDS1 〜Sn の近傍に
配置されている。1個のdcSQUIDSi と1個のバ
イアスコイルLi とを結合する相互インダクタンス(結
合容量)はMt となっている。このバイアスコイルL1
〜Ln の一端は電流調整用抵抗Rt1〜Rtnの一端に接続
され、バイアスコイルL1 〜Ln の他端は接地されてい
る。バイアス磁束用電源2は、電圧値Vb を有し、上記
のバイアスコイルL1 〜Ln のバイアス磁束供給用の電
源である。モニタ用信号源3は、電圧値Vs を有し、可
変振幅特性を持つ電流源であり、上記のバイアスコイル
のバイアス磁束を調整する。入出力端子T1 ,T2 に
は、電圧又は電流が注入され、又はSQUID出力が取
り出される。モニタ用信号源3及びモニタ用抵抗Rから
の電流は、切換スイッチ1で切り換えられ、各バイアス
コイルLi に独立してバイアス磁束用電流を供給するこ
とができる。また、図示はされていないが、各dcSQ
UIDS1 〜Sn はシャント抵抗でシャントされてい
る。
J1 and J2 are dcSQUIDS1 to Sn, respectively.
It is a Josephson junction provided in. The bias coils L1 to Ln are arranged in the vicinity of the dcSQUIDS1 to Sn. The mutual inductance (coupling capacitance) connecting one dcSQUIDSi and one bias coil Li is Mt. This bias coil L1
One end of each of the bias coils L1 to Ln is connected to one end of each of the current adjusting resistors Rt1 to Rtn, and the other end thereof is grounded. The bias magnetic flux power source 2 has a voltage value Vb and is a power source for supplying the bias magnetic flux of the bias coils L1 to Ln. The monitor signal source 3 is a current source having a voltage value Vs and a variable amplitude characteristic, and adjusts the bias magnetic flux of the bias coil. A voltage or current is injected into the input / output terminals T1 and T2, or an SQUID output is taken out. The currents from the monitor signal source 3 and the monitor resistor R are switched by the changeover switch 1 so that the bias magnetic flux current can be supplied to each bias coil Li independently. Although not shown, each dcSQ
UIDS1 to Sn are shunted with shunt resistors.

【0011】次に、本実施例のSQUIDアレイの位相
調整装置100の動作について説明する。まず、上記の
ように、n個のdcSQUIDS1 〜Sn を直列に接続
してSQUIDアレイAを構成することにより、このS
QUIDアレイAの出力電圧は、各dcSQUIDの位
相が一致していれば、dcSQUIDの個数nに比例し
て増大し、n倍となる。
Next, the operation of the phase adjusting device 100 for the SQUID array of this embodiment will be described. First, as described above, by connecting the n dcSQUIDS1 to Sn in series to form the SQUID array A,
If the phases of the dcSQUIDs match, the output voltage of the QUID array A increases in proportion to the number n of the dcSQUIDs and becomes n times.

【0012】しかし、浮遊インダクタンスやトラップ磁
束が、個々のdcSQUIDリングに個別に侵入するた
め、SQUIDの入力磁束と出力電圧との関係は、例え
ば負帰還をかけた場合には、図2に示すようになり、S
QUIDアレイを構成する各SQUIDごとにそれぞれ
ズレを生じる。したがって、SQUIDアレイAの出力
電圧振幅は、各dcSQUIDS1 〜Sn の出力電圧の
単純加算値ではない。この場合、図2に示す各SQUI
Dの出力電圧を各々独立に移相することができれば、S
QUIDアレイAの出力電圧を各dcSQUIDS1 〜
Sn の出力電圧の加算値とすることができる。
However, since the stray inductance and the trap magnetic flux individually enter each dcSQUID ring, the relationship between the input magnetic flux of the SQUID and the output voltage is as shown in FIG. 2 when negative feedback is applied. Becomes, S
A deviation occurs for each SQUID that constitutes the QUID array. Therefore, the output voltage amplitude of the SQUID array A is not a simple addition value of the output voltages of the dcSQUIDS1 to Sn. In this case, each SQUI shown in FIG.
If the output voltage of D can be independently phase-shifted, S
Set the output voltage of the QUID array A to dcSQUIDS1 ~
It can be an added value of the output voltage of Sn.

【0013】図1に示すSQUIDアレイの移相調整装
置100では、まず、入出力T1 ,T2 に適当なバイア
ス電流が加えられる。その状態で、切換スイッチ1をい
ずれかに切り換えると、モニタ用信号源3及びモニタ用
抵抗Rから、正弦波や三角波等の可変電流信号が、切換
スイッチ1により切り換えられたバイアスコイルLiに
出力される。この可変電流によるバイアス磁束の振幅の
中心点は、下式 Mt ×(Vs /R)≦φ0 /2 ………(1) の条件を満たす必要がある。
In the phase shift adjusting device 100 for the SQUID array shown in FIG. 1, first, an appropriate bias current is applied to the input / output T1 and T2. In that state, when the changeover switch 1 is changed to any one, a variable current signal such as a sine wave or a triangular wave is output from the monitor signal source 3 and the monitor resistance R to the bias coil Li changed by the changeover switch 1. It The center point of the amplitude of the bias magnetic flux due to this variable current must satisfy the condition of the following equation: Mt x (Vs / R) ≤ φ0 / 2 (1).

【0014】上式(1)の条件式を満たすようにすれ
ば、上式(1)中、Vs /Rは、可変電流のDC成分
(可変電流の振幅の中心点)を示しているから、上式
(1)は、バイアス磁束の振幅の中心点がφ0 /2以下
の磁束範囲となるように制御することを意味している。
このようにするのは、SQUIDの入力磁束−出力電圧
変換曲線における線形動作範囲は、通常(SQUIDア
レイに負帰還をかけない場合)は、SQUIDの入力磁
束−出力電圧変換曲線上の傾斜部における単位磁束量子
φ0 の1/2以下の範囲となるから、バイアス磁束注入
位置がSQUIDの入力磁束−出力電圧変換曲線上の線
形動作範囲を越えると、高周波が発生する等の悪影響が
生じるからである。しかし、SQUIDアレイAの出力
電流を、負帰還電流として負帰還コイル(図示せず)に
供給し、負帰還コイルから各dcSQUIDSi 又はS
QUIDの数個のグループごとに負帰還磁束をフィード
バックさせると、SQUIDアレイAの磁束の線形範囲
は、SQUIDの入力磁束−出力電圧変換曲線上の傾斜
部において単位磁束量子φ0 未満の範囲まで拡大可能で
あるから、SQUIDアレイに負帰還をかけた場合に
は、上式(1)の等号を不等号とし、上式(1)の右辺
をφ0 としてもよい。
If the conditional expression of the above expression (1) is satisfied, Vs / R in the above expression (1) indicates the DC component of the variable current (the center point of the amplitude of the variable current). The above equation (1) means that the center point of the amplitude of the bias magnetic flux is controlled so as to fall within the magnetic flux range of φ0 / 2 or less.
This is done because the linear operating range of the SQUID input flux-output voltage conversion curve is usually (when negative feedback is not applied to the SQUID array) the slope portion on the SQUID input flux-output voltage conversion curve. This is because the range is 1/2 or less of the unit magnetic flux quantum φ 0, and therefore, when the bias magnetic flux injection position exceeds the linear operation range on the input magnetic flux-output voltage conversion curve of the SQUID, adverse effects such as generation of high frequency occur. . However, the output current of the SQUID array A is supplied as a negative feedback current to a negative feedback coil (not shown), and each dcSQUIDSi or S is fed from the negative feedback coil.
When the negative feedback magnetic flux is fed back for every several groups of QUID, the linear range of the magnetic flux of the SQUID array A can be expanded to the range of less than the unit magnetic flux quantum φ0 at the slope on the input magnetic flux-output voltage conversion curve of the SQUID. Therefore, when negative feedback is applied to the SQUID array, the equal sign in the above equation (1) may be an inequality sign, and the right side of the above equation (1) may be φ0.

【0015】この場合に、上記の入出力端子T1 ,T2
からのバイアス電流と、モニタ用信号源3及びモニタ用
抵抗Rからの交流波のモニタ電流信号、及び電流調整用
抵抗Rtiにより、バイアスコイルLi から対応するdc
SQUIDSi にバイアス磁束が与えられる。このとき
のdcSQUIDSi の出力を観測すると、図2に示す
ように、付加されるバイアス磁束が、このdcSQUI
DSi の入力磁束−出力電圧曲線上の傾斜の中心Pにき
たときに、そのdcSQUIDの出力電圧の振幅が最大
となり、かつ歪みが最小になる。したがって、各dcS
QUIDSi の出力電圧を入出力端子T1 ,T2 でモニ
タしながら、dcSQUIDSi の出力電圧が最大にな
るように対応する電流調整用抵抗Rtiを調整し、この調
整をSQUIDアレイA内の全てのdcSQUIDS1
〜Sn について行えば、SQUIDアレイA内の全ての
dcSQUIDS1 〜Sn の位相をすべて一致させるこ
とができる。上記の電流調整用抵抗Rt1〜Rtnは電流調
整手段に相当している。
In this case, the above-mentioned input / output terminals T1 and T2
From the bias coil Li depending on the bias current from the bias current, the monitor current signal of the AC wave from the monitor signal source 3 and the monitor resistor R, and the current adjusting resistor Rti.
A bias magnetic flux is applied to SQUIDSi. Observing the output of dcSQUIDSi at this time, as shown in FIG. 2, the added bias magnetic flux shows that this dcSQUIDSi.
When reaching the center P of the slope of the input flux-output voltage curve of DSi, the amplitude of the output voltage of the dcSQUID becomes maximum and the distortion becomes minimum. Therefore, each dcS
While monitoring the output voltage of the QUIDSi at the input / output terminals T1 and T2, the corresponding current adjustment resistor Rti is adjusted so that the output voltage of the dcSQUIDSi becomes maximum, and this adjustment is performed for all dcSQUIDS1 in the SQUID array A.
.About.Sn, all the phases of dcSQUIDS1.about.Sn in the SQUID array A can be matched. The current adjusting resistors Rt1 to Rtn correspond to current adjusting means.

【0016】上記において、個々のSQUIDごとに電
流調整用抵抗Rtiを調整するのではなく、隣接する数個
のSQUIDを1つのグループとして、各SQUIDグ
ループごとにバイアスコイルと電流調整用抵抗を設け、
グループごとに調整してもよい。隣接する数個のSQU
IDは、離れたSQUIDよりも位相の相関性が強いた
め、このようにSQUIDの数個のグループごとにバイ
アス磁束を調整しても、図1に示す装置と同様の効果
(各SQUIDの位相合致)を得ることができる。
In the above description, the current adjusting resistor Rti is not adjusted for each SQUID, but several adjacent SQUIDs are set as one group, and a bias coil and a current adjusting resistor are provided for each SQUID group.
It may be adjusted for each group. Several adjacent SQUs
Since the ID has a stronger phase correlation than the distant SQUIDs, even if the bias magnetic flux is adjusted for several groups of SQUIDs in this way, the same effect as that of the device shown in FIG. 1 (phase matching of each SQUID is obtained). ) Can be obtained.

【0017】したがって、まず、SQUIDアレイ内の
dcSQUIDSi に対して、SQUIDの入力磁束−
出力電圧変換曲線上のバイアス磁束注入位置を試行錯誤
的に変化させ、SQUID出力に高周波成分等が混入し
ない状態となった後に、上記と同様の操作により、SQ
UIDアレイ内の全てのdcSQUIDの位相を一致さ
せるような制御プログラムとすれば、SQUIDアレイ
の全てのdcSQUIDの位相調整を自動的に行うこと
ができる。
Therefore, first, with respect to dcSQUIDSi in the SQUID array, the input magnetic flux of the SQUID-
The bias magnetic flux injection position on the output voltage conversion curve is changed by trial and error, and after the high frequency component is not mixed in the SQUID output, the SQ is operated by the same operation as described above.
If a control program that matches the phases of all dcSQUIDs in the UID array is used, the phase adjustment of all dcSQUIDs in the SQUID array can be automatically performed.

【0018】なお、本発明は、上記実施例に限定される
ものではない。上記実施例は、例示であり、本発明の特
許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な
構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなる
ものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
The present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is an exemplification, and has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention, and any device having the same function and effect can be realized by the present invention. It is included in the technical scope of the invention.

【0019】例えば、上記実施例においては、直列に接
続された複数のSQUIDアレイを複数個並列に接続し
てマトリクス状に構成した例について説明したが、本発
明はこれには限定されず、このマトリクス状SQUID
構造を複数個直列に接続して用いてもよい。
For example, in the above embodiment, an example in which a plurality of SQUID arrays connected in series are connected in parallel to form a matrix has been described, but the present invention is not limited to this. Matrix SQUID
A plurality of structures may be connected in series and used.

【0020】また、上記実施例においては、バイアスコ
イルの一端には電流調整用抵抗Rtiを介してバイアス磁
束用電源2に共通接続され、バイアスコイルの他端は共
通して接地される例について説明したが、本発明はこれ
には限定されず、各バイアスコイルの一端には電流調整
用抵抗Rtiを介して個別のバイアス磁束用電源が接続さ
れ、バイアスコイルの他端が個別に接地されるように
し、各SQUIDにバイアス磁束を与える回路が各々分
離されていてもよい。
Further, in the above embodiment, an example is explained in which one end of the bias coil is commonly connected to the bias magnetic flux power supply 2 via the current adjusting resistor Rti, and the other end of the bias coil is commonly grounded. However, the present invention is not limited to this, and one bias magnetic flux power source is connected to one end of each bias coil via the current adjusting resistor Rti, and the other end of the bias coil is individually grounded. However, the circuits that apply the bias magnetic flux to each SQUID may be separated.

【0021】[0021]

【発明の効果】以上説明したように、上記構成を有する
請求項1記載の発明に係るSQUIDアレイの位相調整
装置によれば、電流調整手段により、SQUIDアレイ
の単一dcSQUID又は複数個のdcSQUIDごと
の出力電圧が全て最大となるように調整された場合に
は、各コイルから単一dcSQUID又は複数個のdc
SQUIDに付加されるバイアス磁束は、全てのdcS
QUIDの入力磁束−出力電圧曲線上の傾斜の中心にく
る。したがって、全てのdcSQUIDの位相は一致す
る。また、上記構成を有する請求項2記載の発明に係る
SQUIDアレイの位相調整装置によれば、付加される
バイアス磁束の振幅の中心位置は、SQUIDアレイの
単一dcSQUID又は複数個のdcSQUIDごとの
入力磁束−出力電圧変換曲線上の傾斜部においてφ0 /
2(φ0 :単位磁束量子)以下の磁束範囲となる。この
磁束範囲はSQUIDが線形動作する範囲のうち最も狭
い範囲と同じであるので、SQUIDが線形動作範囲か
らはずれることがなく、SQUID出力に悪影響等を与
えることはない。
As described above, according to the phase adjusting device of the SQUID array of the present invention having the above-mentioned structure, the current adjusting means allows the single dcSQUID or the plurality of dcSQUIDs of the SQUID array. If the output voltages of all are adjusted to be maximum, a single dcSQUID or multiple dcs from each coil
The bias magnetic flux added to the SQUID is all dcS
It comes to the center of the slope on the input flux-output voltage curve of the QUID. Therefore, the phases of all dcSQUIDs match. Further, according to the phase adjusting device of the SQUID array of the present invention having the above-mentioned configuration, the center position of the amplitude of the bias magnetic flux to be added is input for each single dcSQUID or a plurality of dcSQUIDs of the SQUID array. Φ 0 / at the slope of the magnetic flux-output voltage conversion curve
The magnetic flux range is 2 (φ 0: unit magnetic flux quantum) or less. Since this magnetic flux range is the same as the narrowest range in which the SQUID operates linearly, the SQUID does not deviate from the linear operation range, and the SQUID output is not adversely affected.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係る一実施例であるSQUIDアレイ
の位相調整装置の構成を示す回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a phase adjustment device for an SQUID array which is an embodiment according to the present invention.

【図2】位相が一致しないSQUIDによるSQUID
アレイの出力電圧特性を示す図である。
FIG. 2 SQUIDs with SQUIDs whose phases do not match
It is a figure which shows the output voltage characteristic of an array.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 切換スイッチ 2 バイアス磁束用電源 3 モニタ用信号源 A SQUIDアレイ J1 ,J2 ジョセフソン接合 L1 〜Ln バイアスコイル Mt 相互インダクタンス R モニタ用抵抗 Rt1〜Rtn 電流調整用抵抗 S1 〜Sn dcSQUID T1 ,T2 入出力端子 100 SQUID磁束計 1 Change-over switch 2 Bias magnetic flux power source 3 Monitor signal source A SQUID array J1, J2 Josephson junction L1 to Ln Bias coil Mt Mutual inductance R Monitor resistor Rt1 to Rtn Current adjusting resistor S1 to Sn dcSQUID T1, T2 I / O Terminal 100 SQUID magnetometer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 風見 邦夫 千葉県印旛郡印西町武西学園台2−1200 株式会社超伝導センサ研究所内 (72)発明者 河合 淳 千葉県印旛郡印西町武西学園台2−1200 株式会社超伝導センサ研究所内 (72)発明者 上原 弦 千葉県印旛郡印西町武西学園台2−1200 株式会社超伝導センサ研究所内 (72)発明者 賀戸 久 茨城県つくば市梅園1丁目1番4 工業技 術院電子技術総合研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Kunio Kazami 2-1200 Inzai Gakuendai, Inzai-cho, Inba-gun, Chiba Prefecture Superconducting Sensor Laboratory Co., Ltd. (72) Atsushi Kawai Inzai-gun, Inzai-gun, Chiba Prefecture Tai 2-1200 Co., Ltd. Superconducting Sensor Laboratory (72) Inventor Gen Uehara Takeshi Gakuen, Inzai-cho, Inba-gun, Chiba Tai 2-1200 Superconducting Sensor Laboratory (72) Inventor Hisashi Kado Tsukuba, Ibaraki Prefecture Umezono 1-4-1 Industrial Technology Research Institute, Industrial Technology Institute

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 n個(n:n≧2なる正の整数)のdc
SQUIDが直列に接続されたSQUIDアレイの各d
cSQUIDの位相を調整するSQUIDアレイの位相
調整装置であって、 前記SQUIDアレイの単一dcSQUID又は複数個
のdcSQUIDごとに設けられたコイルと、 前記各コイルに独立して可変電流を供給する電流源と、 前記可変電流の値を前記各コイルごとに調整可能な電流
調整手段と、を備え、 前記SQUIDアレイの単一dcSQUID又は複数個
のdcSQUIDごとの出力電圧が全て最大となるよう
に前記電流調整手段が調整されることを特徴とするSQ
UIDアレイの位相調整装置。
1. n (n: a positive integer satisfying n ≧ 2) dc
Each d of SQUID array with SQUIDs connected in series
A phase adjusting device for an SQUID array for adjusting the phase of a cSQUID, comprising: a coil provided for each single dcSQUID or a plurality of dcSQUIDs of the SQUID array; and a current source for independently supplying a variable current to each coil. And a current adjusting unit capable of adjusting the value of the variable current for each of the coils, and the current adjusting so that the output voltage for each single dcSQUID or a plurality of dcSQUIDs of the SQUID array is maximized. SQ characterized in that the means are adjusted
Phase adjustment device for UID array.
【請求項2】 前記コイルから前記単一dcSQUID
又は複数個のdcSQUIDに付加されるバイアス磁束
は、±φ0 /4(φ0 :単位磁束量子)以下の磁束振幅
であることを特徴とする請求項1記載のSQUIDアレ
イの位相調整装置。
2. The single dcSQUID from the coil
2. The phase adjusting device for an SQUID array according to claim 1, wherein the bias magnetic flux added to the plurality of dcSQUIDs has a magnetic flux amplitude of ± φ 0/4 (φ 0: unit magnetic flux quantum) or less.
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