JPS6135378A - Squid磁束計 - Google Patents
Squid磁束計Info
- Publication number
- JPS6135378A JPS6135378A JP15702884A JP15702884A JPS6135378A JP S6135378 A JPS6135378 A JP S6135378A JP 15702884 A JP15702884 A JP 15702884A JP 15702884 A JP15702884 A JP 15702884A JP S6135378 A JPS6135378 A JP S6135378A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- signal
- circuit
- pwm
- squid
- frequency
- Prior art date
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- Granted
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- Measuring Magnetic Variables (AREA)
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
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】
(産業上の利用分野)
本発明は、ジョゼフソン効果を利用した高感度の5QI
J T DI束計の改良に関するものである。
J T DI束計の改良に関するものである。
(従来の技術)
従来公知の、RF SQUID磁束計(RF:Rad
io Frequency)は、液体ヘリウム中で動
作する5QLIIDプローブと、室温で動作するアンプ
部およびコントローラとで構成され、液体ヘリウム中の
SQUIDプローブと室温アンプとは同軸ケーブルで接
続されている。このようなSQU’ID磁束計は、その
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。
io Frequency)は、液体ヘリウム中で動
作する5QLIIDプローブと、室温で動作するアンプ
部およびコントローラとで構成され、液体ヘリウム中の
SQUIDプローブと室温アンプとは同軸ケーブルで接
続されている。このようなSQU’ID磁束計は、その
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。
誘導ノイズに対しては、室温部のアンプ系をバッテリー
ドライブにするなどの対策がとられているが、外部誘導
ノイズが大きい場合、例えばラジオ、テレビの電波、高
周波スパッタ装置、雷、その他で動作が一時的に中断す
ることがある。この様な場合、磁気測定の連続記録が不
可能であった。
ドライブにするなどの対策がとられているが、外部誘導
ノイズが大きい場合、例えばラジオ、テレビの電波、高
周波スパッタ装置、雷、その他で動作が一時的に中断す
ることがある。この様な場合、磁気測定の連続記録が不
可能であった。
SQUIDは、ジョゼフソン接合部を含んでおり、その
応答はDC〜GH2−TH2にまでも達し、応答範囲が
広いという利点もある半面、全ての周波数のノイズにも
高感度に応答し、実用的な使用を考える場合、いかにノ
イズに強くするかということが大きな問題となる。
応答はDC〜GH2−TH2にまでも達し、応答範囲が
広いという利点もある半面、全ての周波数のノイズにも
高感度に応答し、実用的な使用を考える場合、いかにノ
イズに強くするかということが大きな問題となる。
このような問題を解決するために特願昭58−1905
83のSQUID磁束計では低温部と室温部の間を光フ
ァイバで伝送することにより、耐ノイズ性を強くしてい
るが、フィードバック回路においてアナログ量を直接光
信号として帰還しているため、光ファイバの振動や曲げ
により動作が不安定になり雑音を生じるという問題があ
った。
83のSQUID磁束計では低温部と室温部の間を光フ
ァイバで伝送することにより、耐ノイズ性を強くしてい
るが、フィードバック回路においてアナログ量を直接光
信号として帰還しているため、光ファイバの振動や曲げ
により動作が不安定になり雑音を生じるという問題があ
った。
またSQUID動作を行わせるために3本の光ファイバ
を必要とし、構成が複雑であった。6磁測定その他に応
用する場合、単一ファイバでケーブル長が長くとれ、ま
たケーブルの接続が容易のものが望ましい。
を必要とし、構成が複雑であった。6磁測定その他に応
用する場合、単一ファイバでケーブル長が長くとれ、ま
たケーブルの接続が容易のものが望ましい。
(発明が解決しようとする問題点)
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
、外部誘導ノイズおよび光ファイバの振動や曲げによる
ノイズなどに強く、構成が簡単な5QLI I Dii
束計を実現丈ることを目的としている。
、外部誘導ノイズおよび光ファイバの振動や曲げによる
ノイズなどに強く、構成が簡単な5QLI I Dii
束計を実現丈ることを目的としている。
(問題点を解決するための手段)
本発明のSQUID磁束計はジョゼフソン接合を含むS
QUIDリングと、このリングに結合するLC共振回路
と、この[C共振回路からのSQUID信号を増幅する
とともに当該SQUID信号に関連した光信号を出力す
る第1の回路と、光信号で伝送されたフィードバック信
号を受けこのフィードバック信号に関連した電気信号の
平均値出力およびこの電気信号から分離したPWMクロ
ック信号を前記LGC共振回路たはSQU I Dリン
グに近接して設けたコイルに加える第2の回路とを具備
するクライオスタット部、 このクライオスタット部から出力される前記光信号を光
ファイバを介して伝送され、この光信号に関連した電気
信号を特定の参照周波数で同期検波するロックイン検波
回路と、このロックイン検波回路の出力に関連した信号
を前記参照周波数と同一のクロック周波数でPWM信号
に変換するPWM回路とを具備し、前記PWM信号に対
応した光信号を前記フィードバック信号として光ファイ
バを介して前記クライオスタット部へ出力するコントロ
ーラを備えたことを特徴とする。
QUIDリングと、このリングに結合するLC共振回路
と、この[C共振回路からのSQUID信号を増幅する
とともに当該SQUID信号に関連した光信号を出力す
る第1の回路と、光信号で伝送されたフィードバック信
号を受けこのフィードバック信号に関連した電気信号の
平均値出力およびこの電気信号から分離したPWMクロ
ック信号を前記LGC共振回路たはSQU I Dリン
グに近接して設けたコイルに加える第2の回路とを具備
するクライオスタット部、 このクライオスタット部から出力される前記光信号を光
ファイバを介して伝送され、この光信号に関連した電気
信号を特定の参照周波数で同期検波するロックイン検波
回路と、このロックイン検波回路の出力に関連した信号
を前記参照周波数と同一のクロック周波数でPWM信号
に変換するPWM回路とを具備し、前記PWM信号に対
応した光信号を前記フィードバック信号として光ファイ
バを介して前記クライオスタット部へ出力するコントロ
ーラを備えたことを特徴とする。
(作用)
上記構成のSQU I Dim束計を用いれば、フィー
ドバック信号がPWM変調された光信号で伝送され、参
照周波数もこの光信号から分離することができるので、
誘導ノイズや光ファイバの変形によるノイズなどに対し
て強くすることができる。
ドバック信号がPWM変調された光信号で伝送され、参
照周波数もこの光信号から分離することができるので、
誘導ノイズや光ファイバの変形によるノイズなどに対し
て強くすることができる。
(実施例)
以下本発明を図面を用いて詳しく説明する。
第1図は本発明に係わる5QLJ I D磁束計の一実
施例を示す構成ブロック図、第2図はこの5QLIID
磁束計を実際の生体磁気測定に応用する場合の構成例を
示す図である。■はクライオスタット部(低温動作部)
、■はコントローラ(室温部)で、クライオスタット部
Iとの間は、光ファイバ■によって連絡されている。
施例を示す構成ブロック図、第2図はこの5QLIID
磁束計を実際の生体磁気測定に応用する場合の構成例を
示す図である。■はクライオスタット部(低温動作部)
、■はコントローラ(室温部)で、クライオスタット部
Iとの間は、光ファイバ■によって連絡されている。
1はクライオスタット内で4.2°にで動作するSQU
IDセンサ、このSQUIDセンサ1において、11は
5QLIIDリング、12は被測定磁気信号を検出する
ピックアップコイルが接続され、この5QLIIDリン
グ11に前記検出信号を導入するためのインプットコイ
ル、13は前記SQUIDリング11と磁気的に結合す
るLC共振回路である。2はこのLC共振回路13にr
fバイアー6= スを加える、周波数f1が20〜30Mt−1zの発振
器である。第1の回路100において、3は前記共振回
路13の両端に現れる5QIJ I D信号を増幅する
ためのRFアンプ、4はこのRFアンプ3からのSQU
ID信号を検波する検波回路、5はこの検波回路4の出
力信号を光信号に変換する電気光変換器である。第2の
回路200において、7は伝送されたフィードバック光
信号を電気信号に変換する光電気変換器、8はこの光電
気変換器のPWM (パルス幅変調)信号出力の平均値
を求めるローパスフィルタからなる平均回路、9は前記
PWM信号出力からPWMクロック信号を分離しフラッ
クス・ロック・ループの参照信号を得る分離回路、R7
は前記平均回路8の電流出力が接続し、SQUIDリン
グ内の磁束が一定に保たれるように帰還するための帰還
抵抗、R2は前記分離回路8の電流出力が接続し、同期
検波するための参照信号を5QLI I Dへ入力する
ための抵抗である。これらの回路の外側の破線で囲まれ
た部分は、液体ヘリウムが入ったクライオスタット中お
よびその上部に設置され、クライオスタット部■を構成
している。
IDセンサ、このSQUIDセンサ1において、11は
5QLIIDリング、12は被測定磁気信号を検出する
ピックアップコイルが接続され、この5QLIIDリン
グ11に前記検出信号を導入するためのインプットコイ
ル、13は前記SQUIDリング11と磁気的に結合す
るLC共振回路である。2はこのLC共振回路13にr
fバイアー6= スを加える、周波数f1が20〜30Mt−1zの発振
器である。第1の回路100において、3は前記共振回
路13の両端に現れる5QIJ I D信号を増幅する
ためのRFアンプ、4はこのRFアンプ3からのSQU
ID信号を検波する検波回路、5はこの検波回路4の出
力信号を光信号に変換する電気光変換器である。第2の
回路200において、7は伝送されたフィードバック光
信号を電気信号に変換する光電気変換器、8はこの光電
気変換器のPWM (パルス幅変調)信号出力の平均値
を求めるローパスフィルタからなる平均回路、9は前記
PWM信号出力からPWMクロック信号を分離しフラッ
クス・ロック・ループの参照信号を得る分離回路、R7
は前記平均回路8の電流出力が接続し、SQUIDリン
グ内の磁束が一定に保たれるように帰還するための帰還
抵抗、R2は前記分離回路8の電流出力が接続し、同期
検波するための参照信号を5QLI I Dへ入力する
ための抵抗である。これらの回路の外側の破線で囲まれ
た部分は、液体ヘリウムが入ったクライオスタット中お
よびその上部に設置され、クライオスタット部■を構成
している。
コントローラ■において、16は光ファイバ14を介し
てクライオスタット部■側より伝送される光信号(SQ
LIID信号)を電気信号に変換する光電変換器、17
はバッファアンプ、18は同期検波の参照信号とPWM
のクロック信号を発生するための周波数f2 (約50
kZ)のAF<Audio Frequency>発
振器、19は回路の遅れを補償して同期検波の位相を最
適に調整するための位相シフト回路、20は前記バッフ
ァアンプ17からのSQU I D信号を位相シフト回
路19からの参照信号で同期検波するためのロックイン
アンプを構成する乗惇器、21はこの乗算器20からの
信号を入力する積分器、22はこの積分器21の出力端
子が接続する本SQU I D磁束計の出力端子、23
は前期積分器21の出力を周波数f2のクロックでPW
M信号に変換するPWM回路、24はこのPWM回路2
3の出力信号を光信号に変換する電気光変換器、15は
この電気光変換器24からの光信号をクライオスタット
部■に伝送する光ファイバである。
てクライオスタット部■側より伝送される光信号(SQ
LIID信号)を電気信号に変換する光電変換器、17
はバッファアンプ、18は同期検波の参照信号とPWM
のクロック信号を発生するための周波数f2 (約50
kZ)のAF<Audio Frequency>発
振器、19は回路の遅れを補償して同期検波の位相を最
適に調整するための位相シフト回路、20は前記バッフ
ァアンプ17からのSQU I D信号を位相シフト回
路19からの参照信号で同期検波するためのロックイン
アンプを構成する乗惇器、21はこの乗算器20からの
信号を入力する積分器、22はこの積分器21の出力端
子が接続する本SQU I D磁束計の出力端子、23
は前期積分器21の出力を周波数f2のクロックでPW
M信号に変換するPWM回路、24はこのPWM回路2
3の出力信号を光信号に変換する電気光変換器、15は
この電気光変換器24からの光信号をクライオスタット
部■に伝送する光ファイバである。
この様に構成した装置において、周波数f2の参照信号
で変調された5QUI D信号は増幅後電気光変換され
て、クライオスタット部Iからコントローラ■へ伝送さ
れる。コントローラHにおいて、この光信号は光電気変
換後局波数f2で同期検波される。積分器21の出力は
PWM回路23において参照信号と同じ周波数f2のク
ロック信号でパルス幅変調される。このPWM信号は電
気光変換器24において光信号に変換された後クライオ
スタット部Iへ伝送される。フライオスタラ]・部■で
は、光電気変換回路7において電気信号に変換された後
、平均回路8および分離回路9においてそれぞれ低周波
信号および周波数f2のり0ツク信号に分離され、参照
信号とフィードバック信号となって共振回路13に加え
られる。
で変調された5QUI D信号は増幅後電気光変換され
て、クライオスタット部Iからコントローラ■へ伝送さ
れる。コントローラHにおいて、この光信号は光電気変
換後局波数f2で同期検波される。積分器21の出力は
PWM回路23において参照信号と同じ周波数f2のク
ロック信号でパルス幅変調される。このPWM信号は電
気光変換器24において光信号に変換された後クライオ
スタット部Iへ伝送される。フライオスタラ]・部■で
は、光電気変換回路7において電気信号に変換された後
、平均回路8および分離回路9においてそれぞれ低周波
信号および周波数f2のり0ツク信号に分離され、参照
信号とフィードバック信号となって共振回路13に加え
られる。
SQUID磁束計としての動作は、従来のフラックス・
ロック・ループの動作と同様であるので説明を省略する
。
ロック・ループの動作と同様であるので説明を省略する
。
このような構成のSQU I D磁束計を用いれば、被
測定外部磁束にに比例したアナログ出力を出力端子22
から得ることができる。
測定外部磁束にに比例したアナログ出力を出力端子22
から得ることができる。
また信号の伝送に光ファイバを用いているので、外部誘
導ノイズに強い5QIJ I D磁束計を実現できる。
導ノイズに強い5QIJ I D磁束計を実現できる。
また光フイードバツク回路にPWM方式を用いたため、
光ファイバの振動や曲げに対しても安定に動作できる。
光ファイバの振動や曲げに対しても安定に動作できる。
さらに同期検波の参照信号とPWMクロックを同期させ
て同一周波数信号としたため、構成を簡単にすることが
できる。
て同一周波数信号としたため、構成を簡単にすることが
できる。
なお上記の実施例はrf’ 5QLIIDを用いた場
合を示したが、DCSQUIDを用いた磁束計にも同様
に適用できる。ただし、DCSQUIDを用いる場合は
平均回路からの帰還信号および分離回路からのAFクロ
ック信号はSQUIDリングに近接して設けたコイルに
印加する必要が 3ある(特願昭58−190583
rsQtJ I DrM束計J参照)。
合を示したが、DCSQUIDを用いた磁束計にも同様
に適用できる。ただし、DCSQUIDを用いる場合は
平均回路からの帰還信号および分離回路からのAFクロ
ック信号はSQUIDリングに近接して設けたコイルに
印加する必要が 3ある(特願昭58−190583
rsQtJ I DrM束計J参照)。
また上記の実施例では2本の光ファイバを用いているが
、(光の)波長の箕なる2つの光信号を用いて双方向伝
送を行うことにより、単一の光ファイバで動作させるこ
ともできる。特に同期検波の参照周波数とPWMクロッ
クを同一周波数としたことにより、簡単な構成でも単一
光ファイバで動作させることができる。
、(光の)波長の箕なる2つの光信号を用いて双方向伝
送を行うことにより、単一の光ファイバで動作させるこ
ともできる。特に同期検波の参照周波数とPWMクロッ
クを同一周波数としたことにより、簡単な構成でも単一
光ファイバで動作させることができる。
(発明の効果)
以上述べたように本発明によれば、外部誘導ノイズおよ
び光ファイバの曲げや振動によるノイズなどに強いSQ
U I Dm磁束計簡単な構成で実現できる。
び光ファイバの曲げや振動によるノイズなどに強いSQ
U I Dm磁束計簡単な構成で実現できる。
第1図は本発明に係る5QLI I D磁束計の一実施
例を示す構成ブロック図、第2図は第1図の5QLII
D磁束計を実際の生体磁気測定に応用する場合の橘成例
を示す説明図である。 11・・・SQU I Dリング、13・・・LC共振
回路、20・・・ロックイン検波回路、23・・・PW
M回路、100・・・第1の回路、200・・・第2の
回路、■・・・クライオスタット部、■・・・コントロ
ーラ、■1・・・光ファイバ、f2・・・参照周波数。 へ+ C
例を示す構成ブロック図、第2図は第1図の5QLII
D磁束計を実際の生体磁気測定に応用する場合の橘成例
を示す説明図である。 11・・・SQU I Dリング、13・・・LC共振
回路、20・・・ロックイン検波回路、23・・・PW
M回路、100・・・第1の回路、200・・・第2の
回路、■・・・クライオスタット部、■・・・コントロ
ーラ、■1・・・光ファイバ、f2・・・参照周波数。 へ+ C
Claims (2)
- (1)(a)と(b)を備えたことを特徴とするSQU
ID磁束計。 (a)ジョゼフソン接合を含むSQUIDリングと、こ
のリングに結合するLC共振回路と、このLC共振回路
からのSQUID信号を増幅するとともに当該SQUI
D信号に関連した光信号を出力する第1の回路と、光信
号で伝送されたフィードバック信号を受けこのフィード
バック信号に関連した電気信号の平均値出力およびこの
電気信号から分離したPWMクロック信号を前記LC共
振回路またはSQUIDリングに近接して設けたコイル
に加える第2の回路とを具備するクライオスタット部。 (b)前記クライオスタット部から出力される前記光信
号を光ファイバを介して伝送され、この光信号に関連し
た電気信号を特定の参照周波数で同期検波するロックイ
ン検波回路と、このロックイン検波回路の出力に関連し
た信号を前記参照周波数と同一のクロック周波数でPW
M信号に変換するPWM回路とを具備し、前記PWM信
号に対応した光信号を前記フィードバック信号として光
ファイバを介して前記クライオスタット部へ出力するコ
ントローラ。 - (2)クライオスタット部から出力される光信号とコン
トローラから出力される光信号を異なる波長として同一
の光ファイバで伝送する特許請求の範囲第1項記載のS
QUID磁束計。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15702884A JPS6135378A (ja) | 1984-07-27 | 1984-07-27 | Squid磁束計 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15702884A JPS6135378A (ja) | 1984-07-27 | 1984-07-27 | Squid磁束計 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6135378A true JPS6135378A (ja) | 1986-02-19 |
JPH0546507B2 JPH0546507B2 (ja) | 1993-07-14 |
Family
ID=15640604
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP15702884A Granted JPS6135378A (ja) | 1984-07-27 | 1984-07-27 | Squid磁束計 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6135378A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0280282A2 (en) * | 1987-02-27 | 1988-08-31 | Hitachi, Ltd. | Magnetometer using a josephson device |
-
1984
- 1984-07-27 JP JP15702884A patent/JPS6135378A/ja active Granted
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0280282A2 (en) * | 1987-02-27 | 1988-08-31 | Hitachi, Ltd. | Magnetometer using a josephson device |
US4906930A (en) * | 1987-02-27 | 1990-03-06 | Hitachi, Ltd. | Magnetometer using a Josephson device and superconducting phototransistor |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0546507B2 (ja) | 1993-07-14 |
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