JPS5981563A - ジョセフソン接合素子を用いた電磁波検出方法 - Google Patents
ジョセフソン接合素子を用いた電磁波検出方法Info
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- JPS5981563A JPS5981563A JP19228882A JP19228882A JPS5981563A JP S5981563 A JPS5981563 A JP S5981563A JP 19228882 A JP19228882 A JP 19228882A JP 19228882 A JP19228882 A JP 19228882A JP S5981563 A JPS5981563 A JP S5981563A
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- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R29/00—Arrangements for measuring or indicating electric quantities not covered by groups G01R19/00 - G01R27/00
- G01R29/08—Measuring electromagnetic field characteristics
- G01R29/0864—Measuring electromagnetic field characteristics characterised by constructional or functional features
- G01R29/0878—Sensors; antennas; probes; detectors
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明に1ソヨセフンン接合素子を用いた電磁波検出装
置it K関する。
置it K関する。
ノヨセフンン接合素子を用いた電磁波検出装置は、マイ
クロ波、ミリ波、遠赤外領域で最も感度が良く、応答の
速い広帯域検出装置である。−酸化炭素、エチールアル
コール等の足間分子からの極微弱電波を検出するための
へテロゲイン検出器(ミキサー)として、ソヨセフンン
接合素子を用いる開発研究が活発にす\められている。
クロ波、ミリ波、遠赤外領域で最も感度が良く、応答の
速い広帯域検出装置である。−酸化炭素、エチールアル
コール等の足間分子からの極微弱電波を検出するための
へテロゲイン検出器(ミキサー)として、ソヨセフンン
接合素子を用いる開発研究が活発にす\められている。
従来のノヨセフソン接合素子を用いた電磁波検出装置と
しては、超伝導電子対のトンネル効果を用いるジョセフ
ンンミキザーと、準粒子のトンネル電流によるミキサー
とがある。図1(a)は前者の、図1(b)は後者の電
圧・電流特性をそれぞれ示す。
しては、超伝導電子対のトンネル効果を用いるジョセフ
ンンミキザーと、準粒子のトンネル電流によるミキサー
とがある。図1(a)は前者の、図1(b)は後者の電
圧・電流特性をそれぞれ示す。
AiJ者ではバイアス電圧が±0.5mV以下で、後者
では29〜47゜5mVでそれぞれIFのピークが観測
されている。
では29〜47゜5mVでそれぞれIFのピークが観測
されている。
本発明者等は、ソヨセフンン接合素子を用いた電磁波検
出装置につき、鋭意開発研究を重ねた結果、N個(整数
個)のソヨセフンン接合素子を直列に接続してバイアス
電圧Vが、 たソし、hw:電磁波のフォトン(量子)エネルギー 2Δ(T):超伝導体のエネルギーギャップe :電子
の電荷 なる条件を満足する場合、図1(b)に示すような電圧
・電流特性が観測され、電磁波検出装置として感度が非
常に増大することを実験的に確認することができた。
出装置につき、鋭意開発研究を重ねた結果、N個(整数
個)のソヨセフンン接合素子を直列に接続してバイアス
電圧Vが、 たソし、hw:電磁波のフォトン(量子)エネルギー 2Δ(T):超伝導体のエネルギーギャップe :電子
の電荷 なる条件を満足する場合、図1(b)に示すような電圧
・電流特性が観測され、電磁波検出装置として感度が非
常に増大することを実験的に確認することができた。
更(C一般的には、
ただし、m二1.2.3・・曲、n=Q、±1、±2、
・・・の条件が満足され\ば良いことが確認された。す
なわち(2)式から、 であるので、(1)式の榮件は許容範囲をもっているこ
とになる。したがって、ジョセフソン接合素子を直列接
続する個数Nは(1)式から4Δ/hw に近い整数
に選べば充分であることが判った。
・・・の条件が満足され\ば良いことが確認された。す
なわち(2)式から、 であるので、(1)式の榮件は許容範囲をもっているこ
とになる。したがって、ジョセフソン接合素子を直列接
続する個数Nは(1)式から4Δ/hw に近い整数
に選べば充分であることが判った。
本発明は上記知見に基づくものであって、前述の従来装
置とは動作原理の異なる新しい電磁波検出装置を提供す
ることを主たる目的とする。
置とは動作原理の異なる新しい電磁波検出装置を提供す
ることを主たる目的とする。
本発明の他の目的は検出感度に優れた電磁波検出装置を
提供するにある。
提供するにある。
これらの目的を達成させるだめの本発明の特徴は、(1
)式から明らかなようにI’N=4△/ h w で
あるので)、電磁波のフォトン・エネルギー(hW)1
6列する超伝導体のエネルギーギャツ7°(2△)の2
倍の比に近い整数個(N)のジョセフソン接合素子を直
列接続して構成する点にある。
)式から明らかなようにI’N=4△/ h w で
あるので)、電磁波のフォトン・エネルギー(hW)1
6列する超伝導体のエネルギーギャツ7°(2△)の2
倍の比に近い整数個(N)のジョセフソン接合素子を直
列接続して構成する点にある。
9下、本発明を実施例により詳しく説明する。
図2vc115GHz のミリ波検出のために製作した
本発明装置の一例を示す。基板1上に11個のソヨセフ
ンン接合素子2を直列接続して構成したものである。3
は電極、4は保護リードであって内装時に切断して使用
される。
本発明装置の一例を示す。基板1上に11個のソヨセフ
ンン接合素子2を直列接続して構成したものである。3
は電極、4は保護リードであって内装時に切断して使用
される。
fxお、素子の超伝導体がNb で動作温度が4.2に
の場合、エネルギーギャツ7′″2Δ=2゜3 m6V
。
の場合、エネルギーギャツ7′″2Δ=2゜3 m6V
。
115 GHzのミリ波のフォトン・ネルギーhw=0
.475であるので、(1)式からN=4Δ/hw=1
1.7845となる。したがって、素子の個数Nは11
又は12として選定される。
.475であるので、(1)式からN=4Δ/hw=1
1.7845となる。したがって、素子の個数Nは11
又は12として選定される。
図6に素子2を拡大して示す。この素子は先に本発明者
の一人が開発した準平面型のジョセフソン接合素子(特
開昭57−78187号)である。
の一人が開発した準平面型のジョセフソン接合素子(特
開昭57−78187号)である。
基板1上にNb の薄膜から々る上下の超伝導体層5.
6が、それらの間の絶縁体層(5i02 ) 7の厚み
側面7′、7“を介して弱結合部8によシ結合されたも
のである。
6が、それらの間の絶縁体層(5i02 ) 7の厚み
側面7′、7“を介して弱結合部8によシ結合されたも
のである。
図2の装置で得られた電圧・電流特性は、図1(b)に
示されているように、ヒステリシスをもっていない。こ
の特性はi Q i GHzのミリ波を用いて測定した
ので、その動作バイアス電圧Vは(1)式から・ hW V= N −−=11X2[]8.7AV=2.296
mVと々す、[ス示の如<2.296mvの近傍に定電
圧ステップが観411jさハてふ・シ、中間周波出力I
Fのピークの最大値もこの附近にある。
示されているように、ヒステリシスをもっていない。こ
の特性はi Q i GHzのミリ波を用いて測定した
ので、その動作バイアス電圧Vは(1)式から・ hW V= N −−=11X2[]8.7AV=2.296
mVと々す、[ス示の如<2.296mvの近傍に定電
圧ステップが観411jさハてふ・シ、中間周波出力I
Fのピークの最大値もこの附近にある。
この測定結果から、本発明の検出装置が(1)式の条件
を満足することにより極めて高感度の電磁波検出を行え
ることが理解される。また図1(b)において、VセN
−とV−N2リ−のIFピーク(A)、w e2e (B)は、いずれも1+nVす、下のIFピークよりも
はるかに大きく、従来装置で得られる図1(a)とは非
常に異っている。更に図1(c)は大きなヒステリシス
ヲモつ薄膜トンネル接合のDCソヨセフンンを流を磁場
でクウェンチ(quench ) して行われるもの
であり、本発明で得られる特性とは大きく異なっている
ことが理解される。
を満足することにより極めて高感度の電磁波検出を行え
ることが理解される。また図1(b)において、VセN
−とV−N2リ−のIFピーク(A)、w e2e (B)は、いずれも1+nVす、下のIFピークよりも
はるかに大きく、従来装置で得られる図1(a)とは非
常に異っている。更に図1(c)は大きなヒステリシス
ヲモつ薄膜トンネル接合のDCソヨセフンンを流を磁場
でクウェンチ(quench ) して行われるもの
であり、本発明で得られる特性とは大きく異なっている
ことが理解される。
以−にの説明では省略したが、本発明の電磁波検出装置
には、局部発振器が含まれている。また周知のビデオ検
出法と呼ばれる動作方式で使用することもできる。すな
わち、本発明にしたがって直列接続したジョセフンン接
合累子に電磁波信号を照射し、該素子にマイクロ波誘起
の定電圧ステンゾ電圧の整数倍の電圧を与えるバイアス
電流を流して、入射する電磁波電力の変化によるバイア
ス電圧の変化を検出することによって電磁波の検出を行
う。また、本発明にしたがって直列接続したソヨセフン
ン接合素子に電磁波信号と別の所定同波数の電磁波信号
とを照射し、周波数変換した出力信号を検出することに
よって電磁波信号の検出が行われる。
には、局部発振器が含まれている。また周知のビデオ検
出法と呼ばれる動作方式で使用することもできる。すな
わち、本発明にしたがって直列接続したジョセフンン接
合累子に電磁波信号を照射し、該素子にマイクロ波誘起
の定電圧ステンゾ電圧の整数倍の電圧を与えるバイアス
電流を流して、入射する電磁波電力の変化によるバイア
ス電圧の変化を検出することによって電磁波の検出を行
う。また、本発明にしたがって直列接続したソヨセフン
ン接合素子に電磁波信号と別の所定同波数の電磁波信号
とを照射し、周波数変換した出力信号を検出することに
よって電磁波信号の検出が行われる。
以上詳述したように本発明の電磁波検出袋Wは、(1)
式からNご4△(T)/hwに近い整数個のノヨセフン
ン接合素子を直列接続して構成することにより、極めて
高感度の電磁波検出を行うことができるので有用である
。
式からNご4△(T)/hwに近い整数個のノヨセフン
ン接合素子を直列接続して構成することにより、極めて
高感度の電磁波検出を行うことができるので有用である
。
図1(a)及び図1(C)は従来の電磁波検出装置で得
られた電圧・電流特性の一例を示す。図1(b)は本発
明の電磁波検出装置で得られた電圧・電流特性の一例を
示す。 図2は本発明の一例を拡大して示す平面図。図3は本発
明に用いたジョセフンン接合素子の一例を拡大して示す
斜視図。 図中ノ符号:1・・・基板、2・・・ソヨセフンン接合
素子、3・・・電極、5.6・・・超伝導体1.7・・
・絶縁体層、71 、’77/・・・絶縁体層の厚み@
]]面、8・・・弱結合部 特許用願人:理化学研究所 郵政省電波研究所
られた電圧・電流特性の一例を示す。図1(b)は本発
明の電磁波検出装置で得られた電圧・電流特性の一例を
示す。 図2は本発明の一例を拡大して示す平面図。図3は本発
明に用いたジョセフンン接合素子の一例を拡大して示す
斜視図。 図中ノ符号:1・・・基板、2・・・ソヨセフンン接合
素子、3・・・電極、5.6・・・超伝導体1.7・・
・絶縁体層、71 、’77/・・・絶縁体層の厚み@
]]面、8・・・弱結合部 特許用願人:理化学研究所 郵政省電波研究所
Claims (4)
- (1)電磁波のフォトン・エネルギーに対する超伏4
体のエネルギーギャップの2倍の比に近い整数個の直列
のジョセフンン接合素子を含むことを特徴とする電磁波
検出装置。 - (2) 電磁波のフォトン・エネルギーに対する超電
導体のエネルギーギャップの2倍の比に近い整数個の直
列のジョセフンン接合素子と、局部発娠器とを含むこと
を特徴とする電磁波検出装置。 - (3)電磁波のフォトン・エネルギーに対する超伝導体
のエネルギー、ギャップの2倍の比に近い整数個の直列
のソヨセフノン接合素子に電磁波信号を照射し、前記の
ソヨセフンン接合素子にマイクロ波誘起の定電圧ステッ
プ電圧の整数倍の電圧を与えるバイアス電流を流して、
入射する電(6波電力の変化によるバイアス電圧の変化
を検出することを特徴とする電磁波の検出方法。 - (4) 電磁波のフォトン・エネルギーに対する超伝
導体のエネルギーギャップの2倍の比に近い整数個の直
列のノヨセフンン接合素子に電磁波信号と別の所定周波
数の電磁波信号とを照射し、周波数変換した出力信号を
検出することを特徴とする電磁波信号検出方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19228882A JPS5981563A (ja) | 1982-11-01 | 1982-11-01 | ジョセフソン接合素子を用いた電磁波検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19228882A JPS5981563A (ja) | 1982-11-01 | 1982-11-01 | ジョセフソン接合素子を用いた電磁波検出方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5981563A true JPS5981563A (ja) | 1984-05-11 |
JPS6342753B2 JPS6342753B2 (ja) | 1988-08-25 |
Family
ID=16288782
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP19228882A Granted JPS5981563A (ja) | 1982-11-01 | 1982-11-01 | ジョセフソン接合素子を用いた電磁波検出方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5981563A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5753935A (en) * | 1990-03-26 | 1998-05-19 | Nippon Steel Corporation | Superconductive tunnel junction array radiation detector |
-
1982
- 1982-11-01 JP JP19228882A patent/JPS5981563A/ja active Granted
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5753935A (en) * | 1990-03-26 | 1998-05-19 | Nippon Steel Corporation | Superconductive tunnel junction array radiation detector |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS6342753B2 (ja) | 1988-08-25 |
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