JPH0829508A - Squid磁束計 - Google Patents

Squid磁束計

Info

Publication number
JPH0829508A
JPH0829508A JP6180409A JP18040994A JPH0829508A JP H0829508 A JPH0829508 A JP H0829508A JP 6180409 A JP6180409 A JP 6180409A JP 18040994 A JP18040994 A JP 18040994A JP H0829508 A JPH0829508 A JP H0829508A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
squid
circuit
apf
inductance
positive feedback
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP6180409A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2604326B2 (ja
Inventor
Yoichi Takada
洋一 高田
Gen Uehara
弦 上原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CHODENDO SENSOR KENKYUSHO KK
Original Assignee
CHODENDO SENSOR KENKYUSHO KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by CHODENDO SENSOR KENKYUSHO KK filed Critical CHODENDO SENSOR KENKYUSHO KK
Priority to JP6180409A priority Critical patent/JP2604326B2/ja
Publication of JPH0829508A publication Critical patent/JPH0829508A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2604326B2 publication Critical patent/JP2604326B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
  • Measuring Magnetic Variables (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ABCF法とAPF回路との組み合せにおい
ても、SQUID出力電圧振幅が小さくならないSQU
ID磁束計を提供する。 【構成】 相互インダクタンスによりSQUID2に正
帰還を付与する正帰還コイルLi を含む正帰還回路を有
するとともに、非対称バイアス電流注入口を有するSQ
UID磁束計であって、前記正帰還回路の接続点を、前
記SQUIDに対して対称位置に設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【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
計に係わり、さらに詳しくは、相互インダクタンスによ
り正帰還を与える回路( AdditionalPositive Feedback
回路。以下、「APF回路」という。)を用いたSQ
UID磁束計に関する。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SQ
UID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。
【0002】
【従来の技術】従来、2個のジョセフソン接合を含むd
c−SQUID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10-5φo /H
1/2 (左式においてφo は磁束量子を示す)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。最近、SQUIDに相互インダクタン
スにより正帰還を与えるAPF回路を付加し、磁場測定
感度(磁束−電圧変換率)を向上させる技術により、簡
単な駆動回路(Direct Offset Integrated Technique:
DOIT方式無変調回路)で低雑音の磁束計が実現可能
となった。このAPF回路は、生体磁気計測のように多
チャンネルセンサの必要なSQUID磁束計には有効で
ある(D.Drung et al,"Low-noise high-speed dc super
conducting quantum interference device magnetomete
r with simplified feedback electronics.", Appl.Phy
s.Lett.57(4),23 July 1990 )。しかし、上記のDOI
T回路とAPF回路を持つSQUID磁束計において
は、駆動回路の電流性ノイズの影響が無視できなかっ
た。そこで、この電流性ノイズの影響を抑える方法とし
て、SQUIDのバイアス電流の注入位置を非対称にし
て電流磁場感度を低くする方法(Asymmetric Bias Curr
ent Feedback法(ABCF法):Jpn.J.Appl.Phys.Vol.
32(1993)pp.1735-1738)や、電流注入ラインをSQUI
Dと磁気的に結合させて電流磁場感度を低くする方法
(Bias Current Feedback法 (BCF法):D.Drung et
al.,ASC'92,"An electronic second-order gradiomete
r for biomagnetic applications in clinical shielde
d rooms")が知られている。特に、ABCF法は構成が
非常に簡便であり、APF回路と組み合せることにより
精度のよいSQUID磁束計が実現可能である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、ABCF法と
APF回路との組み合せでは、APF回路内の抵抗を小
さくしてしまうと、APF抵抗の電流性ノイズが大きく
なる。その影響で、SQUID出力電圧振幅が小さくな
ってしまう、という問題点があった。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、ABCF
法とAPF回路との組み合せにおいても、SQUID出
力電圧振幅が小さくならないSQUID磁束計を提供す
ることを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明に係るSQUID磁束計は、相互インダクタ
ンスによりSQUIDに正帰還を付与する正帰還コイル
を含む正帰還回路を有するとともに、非対称バイアス電
流注入口を有するSQUID磁束計であって、前記正帰
還回路の接続点を、前記SQUIDに対して対称位置に
設けて構成される。
【0005】
【作用】上記構成を有する本発明によれば、APF回路
とSQUIDを結線する結合口をSQUIDのインダク
タンスに対して対称系となり、バイアス電流注入口とS
QUID電圧取り出し口をSQUIDのインダクタンス
に対して非対称系となる。このような構成とすると、S
QUIDインダクタンスの対称性により、APF回路か
らの電流性ノイズは打ち消しあう。その結果、SQUI
DでのABCF法とAPF回路を組み合せてにおいて、
APF回路内の抵抗を小さくしても、SQUID出力電
圧振幅の低下を防止することができる。
【0006】
【実施例】以下、図面に基づき本発明の実施例を説明す
るが、実施例の説明に先立ち、上記のAPF回路(相互
インダクタンスにより正帰還を与える回路:Additional
Positive Feedback 回路)の原理を説明する。図3
は、APF回路の原理を説明するためのSQUID磁束
計1の回路図であり、2つのジョセフソン接合J1 ,J
2 を有するSQUID2に対し並列にAPF回路(正帰
還回路)3Bが接続されており、APF回路3Bは、抵
抗Ra と正帰還コイルLi が直列に接続され、またSQ
UID2に対し負帰還コイルLf 及び負帰還抵抗Rf か
らなる負帰還回路が設けられて構成されている。そし
て、SQUID2には、定電流源VB と抵抗RB からな
る駆動用定電流源回路が接続されている。
【0007】上記のSQUID2単体の磁束−電圧変換
率をdV/dΦとするとき、APF回路を用いたときの
実効的な磁束−電圧変換率dV/dΦexは、下式
【数1】 で表わされる。
【0008】上式(1)において、βa は、下式
【数2】 で表わされ、Ma /Ra に比例する係数となる。ここ
に、Ma は正帰還コイルLa の相互インダクタンスであ
る。Ma /Ra は正帰還量を表わしている。
【0009】また、SQUID電圧振幅は、下式
【数3】 で表わされることが知られている。
【0010】上式(3)において、δΦn は、下式
【数4】 で表わされる。ここに、kB はボルツマン定数を、Tは
絶対温度を、Ls はSQUID2のインダクタンス値
を、それぞれ表わしている。
【0011】上式(3),(4)は、式(4)の全磁束
ノイズδΦn が上昇すると、SQUID電圧振幅dVが
小さくなることを示している。
【0012】また、上記のAPF回路と上記のABCF
法とを組み合せた場合の構成を図4に示す。図に示すよ
うに、抵抗Ra 及びインダクタンスLi からなるAPF
回路に加え、SQUID2のバイアス電流の注入位置及
びSQUID出力電圧の取り出し位置がSQUID2の
インダクタンスLs に対して非対称になるように構成さ
れている。
【0013】このような構成においては、APFのない
ときのSQUID出力電圧振幅Voに対するAPFのあ
るときのSQUID出力電圧振幅Vs の比Vs /Vo
は、下式
【数5】 で表わされる。
【0014】また、上式(5)において、δΦa は、下
【数6】 で表わされる。ここに、kB はボルツマン定数を、Tは
絶対温度を、Ls はSQUID2のインダクタンス値
を、Rs はシャント抵抗値を、それぞれ表わしている。
【0015】上式(5),(6)から、比Rs /Ra が
大きくなるにつれδΦa が大きくなり、その結果、AP
FのないときのSQUID出力電圧振幅Vo に対するA
PFのあるときのSQUID出力電圧振幅Vs の比Vs
/Vo が小さくなってしまう。これは、APF回路内の
抵抗Ra が発生する電流性ノイズ(熱雑音)がSQUI
Dループに直接流れ込み、それがノイズ源となってSQ
UID出力電圧振幅を小さくさせるからである。
【0016】そこで、本発明では、図1の実施例に示す
ように、SQUID2のバイアス電流の注入位置及びS
QUID出力電圧の取り出し位置はSQUID2のイン
ダクタンスに対して非対称形となっているものの、抵抗
Ra 及びインダクタンスLiからなるAPF回路の取り
出し口をSQUID2のインダクタンスに対し左右対称
形になるように構成している。
【0017】このように構成することにより、APF回
路の取り出し口が左右対称であることから、APF回路
からの電流性ノイズが打ち消され、抵抗Ra が発生する
熱雑音の影響がなくなる。その結果、抵抗Ra のノイズ
によるSQUID2の出力電圧振幅の低下は解消され
る。
【0018】図2は、APF回路の取り出し口を非対称
形としたときと対称形としたときのSQUID出力電圧
比を比較した実測結果グラフである。ここに、横軸は抵
抗値Ra をSQUID出力端から見たSQUIDのダイ
ナミック抵抗Rdyn で規格化した抵抗値であり、縦軸は
APFのないときのSQUID出力電圧振幅Vo =1と
したときのAPFのないときのSQUID出力電圧振幅
Vo に対するAPFのあるときのSQUID出力電圧振
幅Vs の比Vs /Vo である。
【0019】図2に示すように、APF回路の取り出し
口を非対称形としたとき(曲線b〜d)に比べ、APF
回路の取り出し口を対称形としたとき(曲線a)の方
が、SQUID出力電圧振幅は高い値を示しており、S
QUIDでのABCF法とAPF回路を組み合せて、A
PF回路内の抵抗を小さくしても、SQUID出力電圧
振幅の低下を防止することができることを示している。
【0020】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。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように、上記構成を有する
本発明によれば、APF回路とSQUIDを結線する結
合口をSQUIDのインダクタンスに対して対称系とな
り、バイアス電流注入口とSQUID電圧取り出し口を
SQUIDのインダクタンスに対して非対称系となる。
このような構成とすると、SQUIDインダクタンスの
対称性により、APF回路からの電流性ノイズは打ち消
しあう。その結果、SQUIDでのABCF法とAPF
回路を組み合せてにおいて、APF回路内の抵抗を小さ
くしても、SQUID出力電圧振幅の低下を防止するこ
とができる、という利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るSQUID磁束計の一実施例の構
成を示す回路図である。
【図2】図1に示すSQUID磁束計の動作を示す図で
ある。
【図3】APF回路の原理を説明する図である。
【図4】APF回路にABCF法を組み合せた場合の構
成を示す図である。
【符号の説明】
1A,1B SQUID磁束計 2 SQUID 3A,3B APF回路 4 増幅器 J1 ,J2 ジョセフソン接合 Li 正帰還コイル Lf 負帰還コイル Ls SQUIDインダクタンス Ra ,Rb ,Rf ,Rs 抵抗

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 相互インダクタンスによりSQUIDに
    正帰還を付与する正帰還コイルを含む正帰還回路を有す
    るとともに、非対称バイアス電流注入口を有するSQU
    ID磁束計であって、 前記正帰還回路の接続点を、前記SQUIDに対して対
    称位置に設けたことを特徴とするSQUID磁束計。
JP6180409A 1994-07-11 1994-07-11 Squid磁束計 Expired - Lifetime JP2604326B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6180409A JP2604326B2 (ja) 1994-07-11 1994-07-11 Squid磁束計

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6180409A JP2604326B2 (ja) 1994-07-11 1994-07-11 Squid磁束計

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0829508A true JPH0829508A (ja) 1996-02-02
JP2604326B2 JP2604326B2 (ja) 1997-04-30

Family

ID=16082751

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP6180409A Expired - Lifetime JP2604326B2 (ja) 1994-07-11 1994-07-11 Squid磁束計

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2604326B2 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104698405A (zh) * 2013-12-05 2015-06-10 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 读出电路及所适用的双级的超导量子干涉传感器

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104698405A (zh) * 2013-12-05 2015-06-10 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 读出电路及所适用的双级的超导量子干涉传感器
CN104698405B (zh) * 2013-12-05 2017-11-21 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 读出电路及所适用的双级的超导量子干涉传感器

Also Published As

Publication number Publication date
JP2604326B2 (ja) 1997-04-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Drung DC SQUID systems overview
JPH1048303A (ja) 検出コイル一体型squid
CN104569868B (zh) 一种超导量子干涉装置
JP2604326B2 (ja) Squid磁束計
JP2587002B2 (ja) Squid磁束計
Foglietti et al. Performance of a flux locked series SQUID array
CN106199464B (zh) 双级超导量子干涉器磁通-电压转换装置、方法及其应用
EP0829016B1 (en) Squid magnetometer
JP2869776B2 (ja) Squid磁束計
Narashimhan et al. SQUID microsusceptometry in applied magnetic fields
Thomasson et al. High slew rate large bandwidth integrated dc SQUID magnetometer for NMR applications
JP3331546B2 (ja) Squid
Kandori et al. Development of semi-portable DC-SQUID magnetometer
Zakosarenko et al. Low-noise integrated SQUID electronics operating in liquid nitrogen
JP2552250B2 (ja) Squid磁束計
CN105866712B (zh) 一种超导量子干涉装置
Gudoshnikov et al. Direct-coupled electronics for high-temperature superconductor DC SQUID-based magnetometer
JPH08146109A (ja) Squid磁束計
JPH07311250A (ja) Squid磁束計
JPS58174866A (ja) スクイッド磁束計
JP3013542B2 (ja) Dc−squid
Granata et al. Low critical temperature dc-SQUIDs for high spatial resolution applications
Burmistrov et al. DC SQUID modulation electronics for operation with HTS DC SQUID magnetometers in the unshielded environment
Testa et al. Low-noise magnetometers with asymmetric superconducting quantum interference devices
JPH09246614A (ja) Squid