JPS6134484A - ジヨセフソン接合高感度磁束計 - Google Patents
ジヨセフソン接合高感度磁束計Info
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- JPS6134484A JPS6134484A JP15505884A JP15505884A JPS6134484A JP S6134484 A JPS6134484 A JP S6134484A JP 15505884 A JP15505884 A JP 15505884A JP 15505884 A JP15505884 A JP 15505884A JP S6134484 A JPS6134484 A JP S6134484A
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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】
本発明はジョセフソン接合を有する高感度磁束計に関す
る。
る。
（従来、の技術）
ジョセフソン接合を応用した磁束計ＳＱＵＩＤ（ｓｕｐ
ｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ ｑｕａｎｔｕｍ １ｎｔｅ
ｒｆｅｒｅｎｃｅｄｅｖｉｃｅ’ ）は高感度かつ応答
が極めて速いという特徴牽有し、高精度測定および高感
度測定が要求される分野に使用されている。例えば、人
体から発生する微弱磁界信号の検出が５ＱｔｒｔＤｉ束
計によって可能になった。また、油田層の存在や高温水
層の探査等地質的ｆ、ｉ調査を精度よく行うことが可、
能となった。
ｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ ｑｕａｎｔｕｍ １ｎｔｅ
ｒｆｅｒｅｎｃｅｄｅｖｉｃｅ’ ）は高感度かつ応答
が極めて速いという特徴牽有し、高精度測定および高感
度測定が要求される分野に使用されている。例えば、人
体から発生する微弱磁界信号の検出が５ＱｔｒｔＤｉ束
計によって可能になった。また、油田層の存在や高温水
層の探査等地質的ｆ、ｉ調査を精度よく行うことが可、
能となった。
５ＱＵＩＤとしては、今日第２図に示されるようなＲＦ
−３ＱＵＩＤと第３図に示されるようなりＣ−３ＱＵＩ
Ｄとが知られている。
−３ＱＵＩＤと第３図に示されるようなりＣ−３ＱＵＩ
Ｄとが知られている。
ＤＣ−３ＱＵＩ≧、は動作バイアス電圧の最適化が可能
であり、Ｒ，Ｆ−５ＱＵＩＤと比較して高感度であるが
、人体等の帯電電荷により容易に破準してしまうという
欠点があり、実際にはＲＦ−３ＱＵＩＤのみが実用され
ている。第２図に示されるＲＦ−’５ＱＵＩＤにおいて
、各超伝導ループ５０．５１の自己インダクタンスを■
、とし、超伝導ループ５０および５１を流れる電流をＩ
ｌおよび■２とし、超伝導ループ５０および５１に与え
られる外部磁束をそれぞれΦｅ、およびΦｅｌとし、超
伝導ループ５０および５１の内部磁束をそれぞれΦ、お
よびΦ２とし、さらにジョセフソン接合５２の臨界電流
値をＩいとすると、第２図に示されたＲＦ−３ＱＵＩＤ
の動作を表わす方程式はで与えられる。ここでΦ。（＝
□）は単位磁ｅ 東量子を表わす。
であり、Ｒ，Ｆ−５ＱＵＩＤと比較して高感度であるが
、人体等の帯電電荷により容易に破準してしまうという
欠点があり、実際にはＲＦ−３ＱＵＩＤのみが実用され
ている。第２図に示されるＲＦ−’５ＱＵＩＤにおいて
、各超伝導ループ５０．５１の自己インダクタンスを■
、とし、超伝導ループ５０および５１を流れる電流をＩ
ｌおよび■２とし、超伝導ループ５０および５１に与え
られる外部磁束をそれぞれΦｅ、およびΦｅｌとし、超
伝導ループ５０および５１の内部磁束をそれぞれΦ、お
よびΦ２とし、さらにジョセフソン接合５２の臨界電流
値をＩいとすると、第２図に示されたＲＦ−３ＱＵＩＤ
の動作を表わす方程式はで与えられる。ここでΦ。（＝
□）は単位磁ｅ 東量子を表わす。
第５図に第２図に示されるＲＦ−３ＱＵＩＤにおける励
起外部磁束Φｅ”（Φｅ１−Φｅｚ） ／ ２に対する
内部磁束Φ、の関係を示す。曲線Ａ、Ｂは異なる臨界電
流値■８に対するものであるが、雑音の理論によると第
５図の曲線Ｂの場合が動作点における入力磁束対出力磁
束の比が最大であり最高感度を得ることができる。曲線
Ｂは Φ。−２πＬＩＭ （２）の時に実現さ
れる。
起外部磁束Φｅ”（Φｅ１−Φｅｚ） ／ ２に対する
内部磁束Φ、の関係を示す。曲線Ａ、Ｂは異なる臨界電
流値■８に対するものであるが、雑音の理論によると第
５図の曲線Ｂの場合が動作点における入力磁束対出力磁
束の比が最大であり最高感度を得ることができる。曲線
Ｂは Φ。−２πＬＩＭ （２）の時に実現さ
れる。
第２図に示されるＲＦ−３ＱＵＩＤ磁束計の一例が特願
昭５７−２２５６３２号明細書に記載されてｐｚる。こ
の明細書に記載されるＲＦ−３口旧りは、絶縁体薄膜と
超伝導体薄膜とを積層する薄膜積層技術によって形成さ
れており、ジョセフソン接合は弱結合によって達成され
ている。この薄膜型のＲＦ−３ＱＵ、ＩＤ素子は、従来
のポイントコンタクト形式のものと比較して大量生産の
可能性をひめでいる。
昭５７−２２５６３２号明細書に記載されてｐｚる。こ
の明細書に記載されるＲＦ−３口旧りは、絶縁体薄膜と
超伝導体薄膜とを積層する薄膜積層技術によって形成さ
れており、ジョセフソン接合は弱結合によって達成され
ている。この薄膜型のＲＦ−３ＱＵ、ＩＤ素子は、従来
のポイントコンタクト形式のものと比較して大量生産の
可能性をひめでいる。
（発明が解決しようとする問題点）
上述したようにジョセフソン接合の臨界電流値は第（５
）式を満たすように設定されることが、最高感度を得る
ための条件とされるが、従来のＲＦ−３ＱＵＩＤで第（
５）式の条件ＩＮ−Φ。／（２πＬ）を満足することは
極めて難しい。
）式を満たすように設定されることが、最高感度を得る
ための条件とされるが、従来のＲＦ−３ＱＵＩＤで第（
５）式の条件ＩＮ−Φ。／（２πＬ）を満足することは
極めて難しい。
例えば上記特願昭明細書に記載されるような薄膜型の５
ＱＵＩＤにおいては、薄膜によって形成された小さな超
伝導ループのインダクタンスの計算も実測も容易でなく
設定すべき値を正確に見い出すことができないという問
題もあるが、それよりもｌＯμＡ程度の臨界電流値Ｉ、
を正確に調整することが極めて難しいという問題が存在
する。
ＱＵＩＤにおいては、薄膜によって形成された小さな超
伝導ループのインダクタンスの計算も実測も容易でなく
設定すべき値を正確に見い出すことができないという問
題もあるが、それよりもｌＯμＡ程度の臨界電流値Ｉ、
を正確に調整することが極めて難しいという問題が存在
する。
ジョセフソン接合として弱結合を用いた場合弱結合部の
寸法が、所望の臨界電流値を得不ために設計段階でまず
例えばはば０．５μｍ、厚さ１５０オングストローム、
長さ１００オングストロームと決められ、さらに製造段
階で弱結合部の寸法の調節が行われるのが通常であるが
、実際には臨界電流値は第（２）式によって決まる予定
値からばかなジョセフソン接合として弱結合を用いた場
合（他のジョセフソン接合に関しては言えない）例外的
に一旦ジョセフソン接合を製造した後陽極酸化法によっ
て臨界電流□値■８を調整することができるが、この場
合においても、陽極酸化時に同時に臨界電流値を測定す
ることができず、陽極酸化と臨界流値の測定を交互に行
う必要があり、陽極酸化と臨界電流値の測遊を有限回（
例えば３０回） ゛繰り返しても予定値にならない場
合が多い。それどころか逆に予定値よりも臨界電流値が
小さくなりすぎ薔失敗してしまう場合がある。陽極酸化
法は臨界電流値１．４を小さくすることのみが可能であ
る。
寸法が、所望の臨界電流値を得不ために設計段階でまず
例えばはば０．５μｍ、厚さ１５０オングストローム、
長さ１００オングストロームと決められ、さらに製造段
階で弱結合部の寸法の調節が行われるのが通常であるが
、実際には臨界電流値は第（２）式によって決まる予定
値からばかなジョセフソン接合として弱結合を用いた場
合（他のジョセフソン接合に関しては言えない）例外的
に一旦ジョセフソン接合を製造した後陽極酸化法によっ
て臨界電流□値■８を調整することができるが、この場
合においても、陽極酸化時に同時に臨界電流値を測定す
ることができず、陽極酸化と臨界流値の測定を交互に行
う必要があり、陽極酸化と臨界電流値の測遊を有限回（
例えば３０回） ゛繰り返しても予定値にならない場
合が多い。それどころか逆に予定値よりも臨界電流値が
小さくなりすぎ薔失敗してしまう場合がある。陽極酸化
法は臨界電流値１．４を小さくすることのみが可能であ
る。
従って、従来は磁束計動作時に液体ヘリウム温度を変化
させて臨界電流値■。を変化（臨界電流値は温度依存性
がある（シて最高感度の条件第（２）式を満足させてい
た。
させて臨界電流値■。を変化（臨界電流値は温度依存性
がある（シて最高感度の条件第（２）式を満足させてい
た。
蕪から見れば液体ヘリウム温度を変化させることは極め
て厄介であり、またそのための費用が必要とされ好まし
くない。□ 本発明の目的は、上記問題を解決することにある。即ち
、第（２）式を満足會る臨界電流値Ｉ、を容易に得るこ
とができ、最鴬感度の測定を容易に実 ゛現するこ
とのできるジョセフソン接合高感度磁束計を提供するご
とにある。
て厄介であり、またそのための費用が必要とされ好まし
くない。□ 本発明の目的は、上記問題を解決することにある。即ち
、第（２）式を満足會る臨界電流値Ｉ、を容易に得るこ
とができ、最鴬感度の測定を容易に実 ゛現するこ
とのできるジョセフソン接合高感度磁束計を提供するご
とにある。
（問題点を解決するための手段）
本発明のジョセフソン接合高感度磁束針は、第１図に示
されるように、２つのジョセフソン接合ｌ、２を有する
超伝導制御ループ３と、一つのジョセフソン接合１また
は２を共有する２つの超伝導入出力ループ４および５か
らなっており、超伝導制御ループ３にはこれと磁気トラ
ンス結合する制御＋ｖ！６が近接して配される。また、
超伝導入出力ループ４および５の少なくとも一方（図に
おいては両方）にはやはりこれと磁気トランス結合する
入出力線７が近接して配される。ここで磁気トランス結
合とは超伝導制御ループ３と制？１１線６および超伝導
入出力ループ１．２と入出力線７が磁束を介して磁気的
に結合することを意味する。
されるように、２つのジョセフソン接合ｌ、２を有する
超伝導制御ループ３と、一つのジョセフソン接合１また
は２を共有する２つの超伝導入出力ループ４および５か
らなっており、超伝導制御ループ３にはこれと磁気トラ
ンス結合する制御＋ｖ！６が近接して配される。また、
超伝導入出力ループ４および５の少なくとも一方（図に
おいては両方）にはやはりこれと磁気トランス結合する
入出力線７が近接して配される。ここで磁気トランス結
合とは超伝導制御ループ３と制？１１線６および超伝導
入出力ループ１．２と入出力線７が磁束を介して磁気的
に結合することを意味する。
本発明の磁束計は第２図に示されるＲＦ−３ＱＵＩＤと
第３図に示されるＤＣ−３ＱＵＩＤとの中間的な構造を
有しているものと考えられる。
第３図に示されるＤＣ−３ＱＵＩＤとの中間的な構造を
有しているものと考えられる。
このことは本発明の磁束計はＲＦ−３ＱＵＩＤのジョセ
フソン接合をＤＣ−３ＱＵＩ Ｄで置換した第４図に示
される回路から電気回路網的変化によって得られること
からも明らかであり、従って本発明の磁束計をハイブリ
ッ） （Ｈｙｂｒｉｄ） ５ＱＵＩＤと呼ぶことができ
る。
フソン接合をＤＣ−３ＱＵＩ Ｄで置換した第４図に示
される回路から電気回路網的変化によって得られること
からも明らかであり、従って本発明の磁束計をハイブリ
ッ） （Ｈｙｂｒｉｄ） ５ＱＵＩＤと呼ぶことができ
る。
本発明のハイブリット５ＱＵＩＤはＲＦ−３ＱＵ Ｉ
Ｄ（！：Ｉ）Ｃ−３ＱＵＩ Ｄの長所を兼ねそなえてい
て高感度でかつ電荷による破損の問題もない。
Ｄ（！：Ｉ）Ｃ−３ＱＵＩ Ｄの長所を兼ねそなえてい
て高感度でかつ電荷による破損の問題もない。
（作用）
本発明のハイブリットＳ’ＱＵＩＤの特性は次式によっ
て記述される。
て記述される。
！、は第１ｂ図に定義されている通りであり、％Ｐ、
＝Φ、＋（Φ３７２）である。またΦｅ３ 、Φ、は
制御ループ３の゛それ・ぞれ外部磁場、内部磁場である
。第６図に励起外部磁束 Φｅ＝（ΦｅＩ−Φｅｔ）／２に対する内部磁束′Ｐ１
の関係を示す。本発明においては制御用の外部磁束Φｅ
、を変化させるだけで甲、とΦｅとの関係が様々に変化
することがわかる。
＝Φ、＋（Φ３７２）である。またΦｅ３ 、Φ、は
制御ループ３の゛それ・ぞれ外部磁場、内部磁場である
。第６図に励起外部磁束 Φｅ＝（ΦｅＩ−Φｅｔ）／２に対する内部磁束′Ｐ１
の関係を示す。本発明においては制御用の外部磁束Φｅ
、を変化させるだけで甲、とΦｅとの関係が様々に変化
することがわかる。
第（１１式と第（３）式とを比較するとが成立している
ことがわかる。
ことがわかる。
このことは第３図のＤＣ−３ＱＵＩＤにおいて１＝１＋
＋Ｉｚ ＝ＩＩＴｈｓｉｎ（θ＋δ）＋Ｉ、５ｉｎ（θ−δ）＝
２ Ｉ 、 ｃｏｓδ・ｓｉｎθ＝ＩＭｓｉｎθ
（５）が成立することかられかるように第（４）式は
典型的なりＣ−３ＱＵＩ Ｄにおける臨界電流値の磁場
による変調と同じものである。
＋Ｉｚ ＝ＩＩＴｈｓｉｎ（θ＋δ）＋Ｉ、５ｉｎ（θ−δ）＝
２ Ｉ 、 ｃｏｓδ・ｓｉｎθ＝ＩＭｓｉｎθ
（５）が成立することかられかるように第（４）式は
典型的なりＣ−３ＱＵＩ Ｄにおける臨界電流値の磁場
による変調と同じものである。
本発明のハイブリッド５ＱＵＩＩ）はＲＦ−３ＱＵＩＤ
と類似する形状を有しているのにＤＣ−５ＱＵＩＤ的働
きもしている。本発明の動作特性はＲＦ−３ＱＵＩＤと
ＤＣ−３ｌ；）ＵＩＤとの中間的なものであることは実
は第（３）式においてすでに証明されている。
と類似する形状を有しているのにＤＣ−５ＱＵＩＤ的働
きもしている。本発明の動作特性はＲＦ−３ＱＵＩＤと
ＤＣ−３ｌ；）ＵＩＤとの中間的なものであることは実
は第（３）式においてすでに証明されている。
第７図に示されるように本発明においては可変抵抗５３
を変化させるだけで、Φｅ、を変化させ第（３）式に従
ってジョセフソン接合の実効的な臨界電流を変化させる
ことができ、第６図に示されるような種々の特性を得る
ことができる。第２図に示される従来のＲＦ−３ＱＵＩ
Ｄの特性を変化させようとすると液体ヘリウムの温度を
変えるという厄介で費用のかかる手段を用いるしかない
。
を変化させるだけで、Φｅ、を変化させ第（３）式に従
ってジョセフソン接合の実効的な臨界電流を変化させる
ことができ、第６図に示されるような種々の特性を得る
ことができる。第２図に示される従来のＲＦ−３ＱＵＩ
Ｄの特性を変化させようとすると液体ヘリウムの温度を
変えるという厄介で費用のかかる手段を用いるしかない
。
本発明は第（４）式を満足するので第（２）式の条件は
次のように書きなおすことができる。
次のように書きなおすことができる。
これだと従来のＲＦ−３ＱＵＩＤの場合と事情は非常に
異なる。ＨｒＩち、製造時においてはリングラフィ、ド
ライ・エツチング技術およびジョセフソン接合として弱
結合を使用する場合は陽極酸化法によって臨界電流１．
を ＩＩＩ〉Φ。／（４πＬ）が満たされる適当な値に作っ
ておく。正確に１１−Φ。／（４πＬ）である必要はな
い。動作時に、Φｅ３を調整して第（６）式を満足させ
て最高感度を得ることができる。
異なる。ＨｒＩち、製造時においてはリングラフィ、ド
ライ・エツチング技術およびジョセフソン接合として弱
結合を使用する場合は陽極酸化法によって臨界電流１．
を ＩＩＩ〉Φ。／（４πＬ）が満たされる適当な値に作っ
ておく。正確に１１−Φ。／（４πＬ）である必要はな
い。動作時に、Φｅ３を調整して第（６）式を満足させ
て最高感度を得ることができる。
Φｅ、を変化させるには第７図の可変抵抗５３を変化さ
せるだけでよく、従来のＲＦ−３ＱＵＩ Ｄの場合のよ
うに液体ヘリウム温度を変化させることなく最高感度の
条件式第（６）式を満足させることができる。
せるだけでよく、従来のＲＦ−３ＱＵＩ Ｄの場合のよ
うに液体ヘリウム温度を変化させることなく最高感度の
条件式第（６）式を満足させることができる。
（実施例）
以下、本発明の詳細な説明する。第８図は第１図に示さ
れた磁束計の実体構成を示す平面図である。
れた磁束計の実体構成を示す平面図である。
２つのジョセフソン接合１．２を有する超伝導制御ルー
プ３はＳｉＯ□等の絶縁体基板上に設けられた第１の超
伝導薄膜１１ａとこの薄膜１１ａ上に絶縁膜を介して設
けられた第２の超伝導薄膜１２ａとを第３の超伝導薄膜
１３ａ、１３ａ′によって弱結合することにより形成さ
れている。２つの超伝導入出力ループ４．５は第１の超
伝導薄膜１１ｂ、１１ｃと第２の超伝導薄膜１２ｂ、１
２ｃとを第３の超伝導薄膜１３ｂ、１３ｃによって結合
することによって形成されている。ジョセフソン接合を
形成する弱結合は、超伝導制御ループ３の弱結合と共用
されたものとなっている。制御ループ３に磁束を印加す
る制御線６は第２の超伝導薄膜１２ｄによって形成され
ており、入出力ループ４．５との間で磁束の入出力を行
う入出力ループは交差する部分を除いて第１の超伝導薄
膜ｌｉｄによって形成されている。この実施例において
は、磁束計の構成が左右対称であり入出力信号が左右反
対称であるので、地磁気等の外部磁場の影響を受けにく
い。本実施例においては磁束計を製造するのに４つのマ
スクを必要とするが、これは制御ループを有さない従来
の磁束計の場合と全く同一であり、制御ループを付加し
ても製造工程が複雑になることはない。なお超伝導薄膜
の材料としてはＮｂ等、絶縁膜としては超伝導薄膜を酸
化したもの等を使用できる。
プ３はＳｉＯ□等の絶縁体基板上に設けられた第１の超
伝導薄膜１１ａとこの薄膜１１ａ上に絶縁膜を介して設
けられた第２の超伝導薄膜１２ａとを第３の超伝導薄膜
１３ａ、１３ａ′によって弱結合することにより形成さ
れている。２つの超伝導入出力ループ４．５は第１の超
伝導薄膜１１ｂ、１１ｃと第２の超伝導薄膜１２ｂ、１
２ｃとを第３の超伝導薄膜１３ｂ、１３ｃによって結合
することによって形成されている。ジョセフソン接合を
形成する弱結合は、超伝導制御ループ３の弱結合と共用
されたものとなっている。制御ループ３に磁束を印加す
る制御線６は第２の超伝導薄膜１２ｄによって形成され
ており、入出力ループ４．５との間で磁束の入出力を行
う入出力ループは交差する部分を除いて第１の超伝導薄
膜ｌｉｄによって形成されている。この実施例において
は、磁束計の構成が左右対称であり入出力信号が左右反
対称であるので、地磁気等の外部磁場の影響を受けにく
い。本実施例においては磁束計を製造するのに４つのマ
スクを必要とするが、これは制御ループを有さない従来
の磁束計の場合と全く同一であり、制御ループを付加し
ても製造工程が複雑になることはない。なお超伝導薄膜
の材料としてはＮｂ等、絶縁膜としては超伝導薄膜を酸
化したもの等を使用できる。
第９図は制御ループ３と入出力ループ４．５を制御線６
と入出力線７と別体に形成した場合の実施例の平面図で
あり、使用時に一体的に積層して使用するようにしたも
のである。図中符号は第８図と同じである。
と入出力線７と別体に形成した場合の実施例の平面図で
あり、使用時に一体的に積層して使用するようにしたも
のである。図中符号は第８図と同じである。
第１０図は本発明の磁束計を使用する磁束測定装置の概
略図である。−□ 本発明の磁束計３０の入出力線３１の端子３２と容量３
３とが並列に接続されており、これら入出力線３１と容
量３３とからなる並列共振回路はｒｆ発振器３４、ｒｆ
検波器３５およびａｆ発振器４２に接続されている。Ｓ
Ｗ、が開放していると、磁束計３０の制御線３６には直
流電源３７によって直流電流が印加されるようになって
いる。制御線３６に流れる電流の値は可変抵抗３８によ
って調整され、実効的な臨界電流値Ｉ、４が最適な値と
される。磁束測定ピックアップコイル３９の一端は磁束
計３０の入出力ループ４０に合わせてループ状に形成さ
れており、入出力ループ４０上に設置される。
略図である。−□ 本発明の磁束計３０の入出力線３１の端子３２と容量３
３とが並列に接続されており、これら入出力線３１と容
量３３とからなる並列共振回路はｒｆ発振器３４、ｒｆ
検波器３５およびａｆ発振器４２に接続されている。Ｓ
Ｗ、が開放していると、磁束計３０の制御線３６には直
流電源３７によって直流電流が印加されるようになって
いる。制御線３６に流れる電流の値は可変抵抗３８によ
って調整され、実効的な臨界電流値Ｉ、４が最適な値と
される。磁束測定ピックアップコイル３９の一端は磁束
計３０の入出力ループ４０に合わせてループ状に形成さ
れており、入出力ループ４０上に設置される。
ａｆＱ振器４２とｒｆ発振器３４とによって入出力線３
４を介してａｆ変調磁束が入出力用ループ４０に加えら
れると、位相検波器４１からはｒｆ倍信号測定磁束で微
分した値が得られる。即ち、従来のＲＦ−３ＱＵＩ Ｄ
用の制御測定回路をそのまま使用することができる。
４を介してａｆ変調磁束が入出力用ループ４０に加えら
れると、位相検波器４１からはｒｆ倍信号測定磁束で微
分した値が得られる。即ち、従来のＲＦ−３ＱＵＩ Ｄ
用の制御測定回路をそのまま使用することができる。
ＳＷ、を閉じ、ＳＷ２をｂ側に切り換え、制御用ループ
４４にｒｆ発振器４３からの高周波信号を印加するよう
にし、位相検波器の基準入力としてｒｆ発振器４３の信
号とｒｆ発振器３４の信号との差周波信号ｆ、−ｆ２を
使用すると上述と全く同様にして測定を行うことができ
る。
４４にｒｆ発振器４３からの高周波信号を印加するよう
にし、位相検波器の基準入力としてｒｆ発振器４３の信
号とｒｆ発振器３４の信号との差周波信号ｆ、−ｆ２を
使用すると上述と全く同様にして測定を行うことができ
る。
以下、本発明の別の実施例を説明する。第１１回行記載
された実施例において、第１の超伝導入出力ループ４は
閉路ａ、ｂ、ｃ、ａにより、第２の超伝導入出力ループ
５は閉路ｄ、ｂ、ｃ、ｄにより形成されており、線路す
、ｃが第１および第２の超伝導入出力ループ４．５にお
いて共有されている。
された実施例において、第１の超伝導入出力ループ４は
閉路ａ、ｂ、ｃ、ａにより、第２の超伝導入出力ループ
５は閉路ｄ、ｂ、ｃ、ｄにより形成されており、線路す
、ｃが第１および第２の超伝導入出力ループ４．５にお
いて共有されている。
第１２図の実施例においては、第１の超伝導入出力ルー
プ４は閉路ａ、ｂＳｃ、ａにより、第２の超伝導入出力
ループ５は閉路ｄ、ｂ、ｃ、ｄにより、超伝導制御ルー
プ３は閉路ａ ％ ｂ ％ Ｃ−、ｄ、ａにより形成さ
れている。この実施例は、第１１図の実施例をＴ−ブリ
ッジ回路網変換することにより得られる。また、本実施
例をブリッジ−π回路網変換すると、第１図に示された
構成を得ることができる。
プ４は閉路ａ、ｂＳｃ、ａにより、第２の超伝導入出力
ループ５は閉路ｄ、ｂ、ｃ、ｄにより、超伝導制御ルー
プ３は閉路ａ ％ ｂ ％ Ｃ−、ｄ、ａにより形成さ
れている。この実施例は、第１１図の実施例をＴ−ブリ
ッジ回路網変換することにより得られる。また、本実施
例をブリッジ−π回路網変換すると、第１図に示された
構成を得ることができる。
第１３図の実施例はジョセフソン接合１．２を回路の外
周に設置するようにしたものであり、上記各実施例とは
全く内部磁束の量子化条件が異なる。第１の超伝導入出
力ループ４は閉路ａ、ｂ、、−ｄ、ａにより、超伝導制
御ループ３は閉路ａ、Ｃ１ｄ、ａにより形成されている
。
周に設置するようにしたものであり、上記各実施例とは
全く内部磁束の量子化条件が異なる。第１の超伝導入出
力ループ４は閉路ａ、ｂ、、−ｄ、ａにより、超伝導制
御ループ３は閉路ａ、Ｃ１ｄ、ａにより形成されている
。
第１４図の実−例においては、第１の超伝導入出力ルー
プ・４は閉路ａ、ｄ、ｃ、ａから形成されており、第２
の超伝導入出力ループ５は閉路ｂ、ｃ、ｄ、ｂから形成
されており、超伝導制御ループ３は閉路ａ、ｄ、ｃ、ｂ
、ａから形成されている。本実施例は第１３図の実施例
をＴ−ブリッジ回路網変換することにより得ることがで
きる。
プ・４は閉路ａ、ｄ、ｃ、ａから形成されており、第２
の超伝導入出力ループ５は閉路ｂ、ｃ、ｄ、ｂから形成
されており、超伝導制御ループ３は閉路ａ、ｄ、ｃ、ｂ
、ａから形成されている。本実施例は第１３図の実施例
をＴ−ブリッジ回路網変換することにより得ることがで
きる。
第１５図の実施例においては、第１の超伝導入出力ルー
プ４は閉路ａ ％ ｅ ％ ｆ ％ Ｃ−、ａから形成
されており、第２の超伝導入出力ループ５は閉路す、ｄ
、ｆ、ｅ、ｂから形成されており、超伝導制御ループ３
はａ、ｂ、ｄ、ｅ、ａから形成されている。本実施例は
第１４図の実施例をブリッジ−７回路網変換することに
より得ることができる。
プ４は閉路ａ ％ ｅ ％ ｆ ％ Ｃ−、ａから形成
されており、第２の超伝導入出力ループ５は閉路す、ｄ
、ｆ、ｅ、ｂから形成されており、超伝導制御ループ３
はａ、ｂ、ｄ、ｅ、ａから形成されている。本実施例は
第１４図の実施例をブリッジ−７回路網変換することに
より得ることができる。
なお、上記各実施例においては第１および第２の超伝導
入出力ループ４．５に入出力線７が近接して配されたが
、第１および第２の超伝導入出カル−１４，５の一方の
みに入出力線７を近接して配しても磁束の測定は可能で
ある。
入出力ループ４．５に入出力線７が近接して配されたが
、第１および第２の超伝導入出カル−１４，５の一方の
みに入出力線７を近接して配しても磁束の測定は可能で
ある。
さらに、ジョセフソン接合としても従来公知のいかなる
ものをも使用できる。
ものをも使用できる。
（発明の接合）
詳細に説明したように、本発明の５ＱＵＩＤ高感度磁束
計では、動作時に、超伝導制御ループに印加するバイア
ス磁場を調整するだけで感度のピークを容易に実現でき
る。このことのために従来のＲＦ−３ＱＵＩＤとくらべ
て次のような長所を持っている。
計では、動作時に、超伝導制御ループに印加するバイア
ス磁場を調整するだけで感度のピークを容易に実現でき
る。このことのために従来のＲＦ−３ＱＵＩＤとくらべ
て次のような長所を持っている。
（１１陽極酸化法によるジョセフソン接合の臨界電流の
調整に対する厳しさが大巾に緩和され、製造歩留りが向
上し、薄膜本来の大量生産が可能となった。
調整に対する厳しさが大巾に緩和され、製造歩留りが向
上し、薄膜本来の大量生産が可能となった。
（２） ジョセフソン接合の臨界電流が経年変化して
も、従来のような性能劣化や破損を意味しない。
も、従来のような性能劣化や破損を意味しない。
超伝導制御ループ印加するバイアス磁束をずらせるだけ
で感度のピークを与える条件は完全に満足させることが
でき最高感度が再現する。これは装置の寿命が長くなっ
たことを意味しており、装置を常に最高感度で使用でき
ることを意味している。
で感度のピークを与える条件は完全に満足させることが
でき最高感度が再現する。これは装置の寿命が長くなっ
たことを意味しており、装置を常に最高感度で使用でき
ることを意味している。
（３）最高感度の点で動作させるには制御電源の可変抵
抗を変化させるだけでよく、従来のような液体ヘリウム
の温度を変化させるという、困難で金きかかることを実
行する必要がなくなった。
抗を変化させるだけでよく、従来のような液体ヘリウム
の温度を変化させるという、困難で金きかかることを実
行する必要がなくなった。
（４）弱結合以外の臨界電流値を製造後に変更しえない
ジョセフソン接合をも使用することができる。
ジョセフソン接合をも使用することができる。
第１ａ図および第１ｂ図は本発明の実施例の概念図、
第２図は従来のＲＦ−３ＱＵＩＤを表わす図、第３図は
従来のＤＣ−３ＱＵＩ Ｄを表わす図、第４図はＲＦ−
３ＱＵＩＤのジョセフソン接合をＤＣ−３ＱＵＩＤで置
き換えた場合の回路図、第５図はＲＦ−３ＱＵＩＤの特
性を表わすグラフ、 第６図は本発明のハイブリット５ＱＵＩＤの特性を表わ
すグラフ、 第７図は本発明のハイブリット５ＱＵＩＤの制御手段を
表わす図、 第８図および第９図は本”発明の磁束計の実体構造の一
例を示す平面図、 第１Ｏ図は本発明の磁束針に用いられる磁束測定装置の
概略図、 第１１図ないし第１５図はそれぞれ本発明の別の実施例
の概念図である。 １．２・・・・・・ジョセフソン接合 ３・・・・・・超伝導制御ループ ４・・・・・・第１の超伝導入出カル−１５・・・・・
・第２の超伝導入出カル−１６・・・・・・制御線 ７・・・・・・入出力線 第１ｂ図 第２図 第３図 第４図 第６図 第７図 第８図゛ 第９図 第１１図 第１２図 第１３図 薗１４図 第１５図 手続補正書（方式） １、事件の表示 昭和５９年特許願第１５５０５
８号２、発明の名称 ジッセフソン接合高感度磁
束針３、補正をする者 事件との関係 出願人 名称（６７９）理化学研究所 ４、代理人
従来のＤＣ−３ＱＵＩ Ｄを表わす図、第４図はＲＦ−
３ＱＵＩＤのジョセフソン接合をＤＣ−３ＱＵＩＤで置
き換えた場合の回路図、第５図はＲＦ−３ＱＵＩＤの特
性を表わすグラフ、 第６図は本発明のハイブリット５ＱＵＩＤの特性を表わ
すグラフ、 第７図は本発明のハイブリット５ＱＵＩＤの制御手段を
表わす図、 第８図および第９図は本”発明の磁束計の実体構造の一
例を示す平面図、 第１Ｏ図は本発明の磁束針に用いられる磁束測定装置の
概略図、 第１１図ないし第１５図はそれぞれ本発明の別の実施例
の概念図である。 １．２・・・・・・ジョセフソン接合 ３・・・・・・超伝導制御ループ ４・・・・・・第１の超伝導入出カル−１５・・・・・
・第２の超伝導入出カル−１６・・・・・・制御線 ７・・・・・・入出力線 第１ｂ図 第２図 第３図 第４図 第６図 第７図 第８図゛ 第９図 第１１図 第１２図 第１３図 薗１４図 第１５図 手続補正書（方式） １、事件の表示 昭和５９年特許願第１５５０５
８号２、発明の名称 ジッセフソン接合高感度磁
束針３、補正をする者 事件との関係 出願人 名称（６７９）理化学研究所 ４、代理人
Claims (2)
- （１）２つのジョセフソン接合を有する超伝導制御ルー
プ、一方の前記ジョセフソン接合を前記制御ループと共
有する第１の超伝導入出力ループ、および他方の前記ジ
ョセフソン接合を前記制御ループと共有する第２の超伝
導入出力ループを備えてなるジョセフソン接合高感度磁
束計。 - （２）２つのジョセフソン接合を有する超伝導制御ルー
プ、一方の前記ジョセフソン接合を前記制御ループと共
有する第１の超伝導入出力ループ、他方の前記ジョセフ
ソン接合を前記制御ループと共有する第２の超伝導入出
力ループ、前記超伝導制御ループに近接して配され、前
記超伝導制御ループと磁気トランス結合する制御線およ
び前記第１および第２の超伝導入出力ループの少なくと
も一方に近接して配され、前記超伝導制御ループと磁気
トランス結合する入出力線を備えてなるジョセフソン接
合高感度磁束計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59155058A JPH065267B2 (ja) | 1984-07-25 | 1984-07-25 | ジヨセフソン接合高感度磁束計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59155058A JPH065267B2 (ja) | 1984-07-25 | 1984-07-25 | ジヨセフソン接合高感度磁束計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6134484A true JPS6134484A (ja) | 1986-02-18 |
| JPH065267B2 JPH065267B2 (ja) | 1994-01-19 |
Family
ID=15597746
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59155058A Expired - Lifetime JPH065267B2 (ja) | 1984-07-25 | 1984-07-25 | ジヨセフソン接合高感度磁束計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH065267B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4789444A (en) * | 1986-02-15 | 1988-12-06 | Solex Research Corporation Of Japan | Process for electrolytically producing metals of Ni, Co, Zn, Cu, Mn, and Cr from a solution thereof |
-
1984
- 1984-07-25 JP JP59155058A patent/JPH065267B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4789444A (en) * | 1986-02-15 | 1988-12-06 | Solex Research Corporation Of Japan | Process for electrolytically producing metals of Ni, Co, Zn, Cu, Mn, and Cr from a solution thereof |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH065267B2 (ja) | 1994-01-19 |
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