JPS6332384A - 磁界検出装置 - Google Patents
磁界検出装置Info
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- JPS6332384A JPS6332384A JP17553386A JP17553386A JPS6332384A JP S6332384 A JPS6332384 A JP S6332384A JP 17553386 A JP17553386 A JP 17553386A JP 17553386 A JP17553386 A JP 17553386A JP S6332384 A JPS6332384 A JP S6332384A
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- 241000238366 Cephalopoda Species 0.000 claims abstract description 13
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Landscapes
- Measuring Magnetic Variables (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〕
この発明は、磁界検出装置、特に高感度磁気センサとし
て好適なSQUID (Superconductin
gQuantum Interference Dev
i’ce ) (直流駆動型超伝導量子干渉装置)を用
いた高SN比の磁界検出装置に関するものである。
て好適なSQUID (Superconductin
gQuantum Interference Dev
i’ce ) (直流駆動型超伝導量子干渉装置)を用
いた高SN比の磁界検出装置に関するものである。
第3図は例えば、I EEE Transac tio
ns onElectronDevices ED−u
7 、1g9A (アイ・イー・イー・イー トランザ
クションズ オン エレクトロン デバイダ 第=7巻
、第1t96頁’)CI910’)に示された従来のS
QUIDを用いた磁界検出装置を示すものであシ、磁界
検出コイルには一例としてJourpal of Ap
plied Physics VoL L2.410
。
ns onElectronDevices ED−u
7 、1g9A (アイ・イー・イー・イー トランザ
クションズ オン エレクトロン デバイダ 第=7巻
、第1t96頁’)CI910’)に示された従来のS
QUIDを用いた磁界検出装置を示すものであシ、磁界
検出コイルには一例としてJourpal of Ap
plied Physics VoL L2.410
。
Septmber /97/ 、第36g2頁(ジャー
ナル オンアプライド フィジックス 第1I2巻、第
10号。
ナル オンアプライド フィジックス 第1I2巻、第
10号。
/q7/年9月、り31.rコ頁)に示された一次微分
型磁界検出コイルを備えた場合を示している。
型磁界検出コイルを備えた場合を示している。
図において、(1)は磁界検出コイル、(コ)は磁界検
出コイル(1)と接続して7つの超伝導閉ループを形成
する入力コイル、(3)は入力コイル(コ)と磁気的に
結合され、超伝導リング内に二個のジョセフソン接合を
有する5QUID、(りは出力電圧検出回路(6)の出
力端子に接続され、S Q IJ I D (3)に磁
気的に結合された帰還コイル、(5)は5QUID(3
)に接続された電流源、(6)は5QUID (3)
cv出力端の電圧を検出する出力電圧検出回路、(4)
は出力電圧検出回路(6)の出力端子と帰還コイル(り
との間に設けた帰還抵抗である。第グ図は出力電圧検出
回路の一例を示すものである。図において、(g)は超
伝導コイル、(テ)はコンデンサ、(10)は超伝導コ
イル(1)とコンデンサ(?)とから構成されるLC共
振回路の出力側に接続された前置増幅器、(//)は前
置増幅器(10)に接続される位相検波器(ロックイン
アンプ)、(/コ)は位相検波器(//)に接続される
変調信号発生器、(/3)は変調信号発生器(/コ)に
接続されるコンデンサである。なお、磁界検出コイル(
1)、入力コイル(コ) 、5QTTID (y) 、
帰還コイル(tI)、超伝導コイル(S:)、コンデン
サ(デ)を液体ヘリウム温度(11,2K)程度の極低
温に冷却し、超伝導状態で動作させるものである。
出コイル(1)と接続して7つの超伝導閉ループを形成
する入力コイル、(3)は入力コイル(コ)と磁気的に
結合され、超伝導リング内に二個のジョセフソン接合を
有する5QUID、(りは出力電圧検出回路(6)の出
力端子に接続され、S Q IJ I D (3)に磁
気的に結合された帰還コイル、(5)は5QUID(3
)に接続された電流源、(6)は5QUID (3)
cv出力端の電圧を検出する出力電圧検出回路、(4)
は出力電圧検出回路(6)の出力端子と帰還コイル(り
との間に設けた帰還抵抗である。第グ図は出力電圧検出
回路の一例を示すものである。図において、(g)は超
伝導コイル、(テ)はコンデンサ、(10)は超伝導コ
イル(1)とコンデンサ(?)とから構成されるLC共
振回路の出力側に接続された前置増幅器、(//)は前
置増幅器(10)に接続される位相検波器(ロックイン
アンプ)、(/コ)は位相検波器(//)に接続される
変調信号発生器、(/3)は変調信号発生器(/コ)に
接続されるコンデンサである。なお、磁界検出コイル(
1)、入力コイル(コ) 、5QTTID (y) 、
帰還コイル(tI)、超伝導コイル(S:)、コンデン
サ(デ)を液体ヘリウム温度(11,2K)程度の極低
温に冷却し、超伝導状態で動作させるものである。
従来の磁界検出装置は上記のように構成され、磁界検出
コイル(1)と入力コイル(ニ)は超伝導閉ループを形
成しているため、磁界検出コイル(1)K信号磁界が加
わると、超伝導閉ループ内の磁束の保存則に従ってこの
閉ループ内に電流が流れ、入力コイル(2)を用いて5
QrTより(3)に信号が伝達される。5QTTID(
J)は電流源(3)忙よって定電流バイアスされておシ
、また、変調信号発生器(/コ)で発生した周波数f、
の変調信号が帰還コイル(りを用いて印加される。一方
、超伝導コイル(ざ)とコンデンサ(ワ)から構成され
るLC共振回路の共振周波数はf、に設定しておシ、S
QUID(、?)の出力電圧のf、の周波数成分が増幅
される。この出力電圧はさらに前置増幅器(10)で増
帛された後、位相検波器(//)を用いて周波数f、で
位相検波される。位相検波器(//)の出力は帰還抵抗
(4)を流れる電流として帰還コイル(4)を用いて5
QTTID(3)にフィードバックされる。以上の動作
により、磁界検出コイル(1)に印加された信号磁界を
位相検波器(//)の出力電圧V として検出するこ
ut とができる。この動作はSQτTよりを用いた磁界検出
装置、特に直流電流で駆動するDC−3QTrより
の−船釣な駆動方法であシ、公知のものである。このよ
うな駆動方法は、例えば、Jounal of LOV
ITemperature Physics 、2左、
9り(/97a) (ジャーナルオン ロー テムペ
ラチュアー フィジックス。
コイル(1)と入力コイル(ニ)は超伝導閉ループを形
成しているため、磁界検出コイル(1)K信号磁界が加
わると、超伝導閉ループ内の磁束の保存則に従ってこの
閉ループ内に電流が流れ、入力コイル(2)を用いて5
QrTより(3)に信号が伝達される。5QTTID(
J)は電流源(3)忙よって定電流バイアスされておシ
、また、変調信号発生器(/コ)で発生した周波数f、
の変調信号が帰還コイル(りを用いて印加される。一方
、超伝導コイル(ざ)とコンデンサ(ワ)から構成され
るLC共振回路の共振周波数はf、に設定しておシ、S
QUID(、?)の出力電圧のf、の周波数成分が増幅
される。この出力電圧はさらに前置増幅器(10)で増
帛された後、位相検波器(//)を用いて周波数f、で
位相検波される。位相検波器(//)の出力は帰還抵抗
(4)を流れる電流として帰還コイル(4)を用いて5
QTTID(3)にフィードバックされる。以上の動作
により、磁界検出コイル(1)に印加された信号磁界を
位相検波器(//)の出力電圧V として検出するこ
ut とができる。この動作はSQτTよりを用いた磁界検出
装置、特に直流電流で駆動するDC−3QTrより
の−船釣な駆動方法であシ、公知のものである。このよ
うな駆動方法は、例えば、Jounal of LOV
ITemperature Physics 、2左、
9り(/97a) (ジャーナルオン ロー テムペ
ラチュアー フィジックス。
第23巻、第9q号、/974)に詳しく説明がある。
磁界検出コイル(1)は互いに逆向きに直列に接続され
、等しいインダクタンスを有する一つの超伝導ループか
ら構成されておシ、第3図中、2方向について空間的に
一様な磁界には感度を持たない。すなわち、雑音源が信
号源に対して十分遠方に位置する場合にはSN比の良い
信号を得ることが出来る。
、等しいインダクタンスを有する一つの超伝導ループか
ら構成されておシ、第3図中、2方向について空間的に
一様な磁界には感度を持たない。すなわち、雑音源が信
号源に対して十分遠方に位置する場合にはSN比の良い
信号を得ることが出来る。
上記のような従来の磁界検出装置では、磁界検出コイル
(1)を構成する2つの超伝導ループのインダクタンス
を非常に精度良く一致させねばならないので、超伝導線
を円筒上に巻くなどの通常の手段では精度が悪く、雑音
を拾うためにSN比が悪くなるという問題点があった。
(1)を構成する2つの超伝導ループのインダクタンス
を非常に精度良く一致させねばならないので、超伝導線
を円筒上に巻くなどの通常の手段では精度が悪く、雑音
を拾うためにSN比が悪くなるという問題点があった。
この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、磁界検出コイルを構成する2ツノ超伝導ルー
プのインダクタンスのアンバランスによυ生じる雑音を
打ち消し、SN比の良い信号を得ることのできる磁界検
出装置を得ることな目的とする。
たもので、磁界検出コイルを構成する2ツノ超伝導ルー
プのインダクタンスのアンバランスによυ生じる雑音を
打ち消し、SN比の良い信号を得ることのできる磁界検
出装置を得ることな目的とする。
この発明に係る磁界検出装置は、補償用5QTTID磁
界検出装置で検出した雑音成分を利得可変増幅器、可変
抵抗等を用いて適当な大きさの電流に変換し、磁界検出
コイルが検出した雑音を打ち消すように帰還コイルに注
入するようにしたものである。
界検出装置で検出した雑音成分を利得可変増幅器、可変
抵抗等を用いて適当な大きさの電流に変換し、磁界検出
コイルが検出した雑音を打ち消すように帰還コイルに注
入するようにしたものである。
この発明においては、補償用SQτTID磁界検出装置
が雑音磁界を検出し、利得可変増幅器や可変抵抗を用い
て雑音磁界の大きさに比例した電流に変換し、この変換
によって得られた電流は帰還コイルに注入されて、磁界
検出コイルが検出した雑音磁界を打ち消す。
が雑音磁界を検出し、利得可変増幅器や可変抵抗を用い
て雑音磁界の大きさに比例した電流に変換し、この変換
によって得られた電流は帰還コイルに注入されて、磁界
検出コイルが検出した雑音磁界を打ち消す。
第1図はこの発明の一実施例による磁界検出装置の概略
図であり、(1)〜(7)は上記従来装置と同一のもの
であシ、出力電圧検出回路(6)の構成要素も又、第1
図に示した上記従来装置の(ff)〜(/3)と同一の
ものである。図において、(/4t)は入力コイルに)
に接続され磁界の雑音成分を検出する雑音磁界検出コイ
ル、(15)は補償用5QTTID磁界検出装置の出力
電圧検出回路(A)の出力端子に接続された利得可変増
幅器、(/A)は利得可変増幅器(is)の出力端子と
3 Q TJ I D磁界検出装置の帰還コイル(りと
の間に接続された可変抵抗である。磁界検出コイル(1
)と雑音磁界検出コイル(ハ0の向きは同一方向である
。また、第1図では一例として、磁界検出コイル(1)
と雑音磁界検出コイル(ハ0が2方向を向いている場合
を示した。一般に、外部からの雑音の影響を受けずにS
uτ丁IDを正常に動作させるために入力コイル(2)
、801丁ID(、?)、帰還コイル(す、超伝導コイ
ル(g)、コンデンサ(9)は超伝導シールドを施され
ている。
図であり、(1)〜(7)は上記従来装置と同一のもの
であシ、出力電圧検出回路(6)の構成要素も又、第1
図に示した上記従来装置の(ff)〜(/3)と同一の
ものである。図において、(/4t)は入力コイルに)
に接続され磁界の雑音成分を検出する雑音磁界検出コイ
ル、(15)は補償用5QTTID磁界検出装置の出力
電圧検出回路(A)の出力端子に接続された利得可変増
幅器、(/A)は利得可変増幅器(is)の出力端子と
3 Q TJ I D磁界検出装置の帰還コイル(りと
の間に接続された可変抵抗である。磁界検出コイル(1
)と雑音磁界検出コイル(ハ0の向きは同一方向である
。また、第1図では一例として、磁界検出コイル(1)
と雑音磁界検出コイル(ハ0が2方向を向いている場合
を示した。一般に、外部からの雑音の影響を受けずにS
uτ丁IDを正常に動作させるために入力コイル(2)
、801丁ID(、?)、帰還コイル(す、超伝導コイ
ル(g)、コンデンサ(9)は超伝導シールドを施され
ている。
上記のように構成された磁界検出装置においては、磁界
検出コイル(1)が互いに逆向きに直列に接続された2
つの超伝導ループから構成されているために、第1図の
ように座標を定めると、磁界の2成分BzのZ方向の一
次以上の空間的な変化率aBz7 、a’BZy、、
、・・・・に対して感度を持つこθZ とになる。従って、信号源が近距離にあり、雑音源が遠
距離にあれば、雑音源が発生する磁界は一様であるため
に打も消されて信号成分のみを取シ出すことが出来る。
検出コイル(1)が互いに逆向きに直列に接続された2
つの超伝導ループから構成されているために、第1図の
ように座標を定めると、磁界の2成分BzのZ方向の一
次以上の空間的な変化率aBz7 、a’BZy、、
、・・・・に対して感度を持つこθZ とになる。従って、信号源が近距離にあり、雑音源が遠
距離にあれば、雑音源が発生する磁界は一様であるため
に打も消されて信号成分のみを取シ出すことが出来る。
一方、雑音磁界検出コイル(/ll)は磁1.OZ成分
Bzを獲え、補償用5QTrID磁界検出装置内の出力
電圧検出回路(6)の出力端子に磁界のZ成分Bzに比
例した出力電圧vzを出力する。利得可変増幅器(/!
r)の利得をA、出力インピーダンス”0ut *可変
抵抗(ハ0の抵抗値をRとすると、電圧Vzは なる電流工2に変換された後、S Q T丁I D磁界
検出装置の帰還コイル(ダ)に注入される。実際にはa
つの超伝導ループのインダクタンスが完全には一致し、
でいないために磁界検出コイル(1)は磁界のZ方向B
zに対しても感度を持つことになり、雑音磁界は5QU
ID磁界検出装置の5QTTID(、?)に伝達される
が、利得A及び抵抗Rを変化させることによシエ、の大
きさや向きを調整し、磁界検出コイル(1)が検出した
雑音磁界を打ち消し、SN比の良い出力信号V。utが
得られる。
Bzを獲え、補償用5QTrID磁界検出装置内の出力
電圧検出回路(6)の出力端子に磁界のZ成分Bzに比
例した出力電圧vzを出力する。利得可変増幅器(/!
r)の利得をA、出力インピーダンス”0ut *可変
抵抗(ハ0の抵抗値をRとすると、電圧Vzは なる電流工2に変換された後、S Q T丁I D磁界
検出装置の帰還コイル(ダ)に注入される。実際にはa
つの超伝導ループのインダクタンスが完全には一致し、
でいないために磁界検出コイル(1)は磁界のZ方向B
zに対しても感度を持つことになり、雑音磁界は5QU
ID磁界検出装置の5QTTID(、?)に伝達される
が、利得A及び抵抗Rを変化させることによシエ、の大
きさや向きを調整し、磁界検出コイル(1)が検出した
雑音磁界を打ち消し、SN比の良い出力信号V。utが
得られる。
なお、上記実施例では、利得可変増幅器(/S)、可変
抵抗(16)の両方を用いて電流工、を調節する場合に
ついて説明したが、利得可変増幅器(/3)の利得を固
定するか、可変抵抗(/6)を固定抵抗に置き換えるか
して、いずれか一方で電流工、を調整してもよい。
抵抗(16)の両方を用いて電流工、を調節する場合に
ついて説明したが、利得可変増幅器(/3)の利得を固
定するか、可変抵抗(/6)を固定抵抗に置き換えるか
して、いずれか一方で電流工、を調整してもよい。
第2図は上記補償用3QTTより磁界検出装置をX軸1
Y軸、2軸の3つの軸方向に配質した場合の実施例を示
す図であシ、図において、(/7) 、 (/ざ)。
Y軸、2軸の3つの軸方向に配質した場合の実施例を示
す図であシ、図において、(/7) 、 (/ざ)。
(/4)はそれぞれX軸、y軸、2軸方向の雑音磁界検
出コイル、(,20) 、 にl) 、 (2,2)は
それぞれX軸。
出コイル、(,20) 、 にl) 、 (2,2)は
それぞれX軸。
y軸、2軸方向の利得可変増幅器、(2,、?) 、
(−ケ)。
(−ケ)。
(コヨ)はそれぞれX軸、y軸、2軸方向の可変抵抗で
ある。この場合には、磁界検出コイル(1)が検出する
雑音磁界のX軸、y軸、2軸方向の3成分について雑音
の消去が行なえるために、より高いSN比を実現するこ
とが出来る。
ある。この場合には、磁界検出コイル(1)が検出する
雑音磁界のX軸、y軸、2軸方向の3成分について雑音
の消去が行なえるために、より高いSN比を実現するこ
とが出来る。
また、上記説明では直流電流で駆動されるDC−8QT
7IDを使用する場合について説明したが、交流電流で
駆動されるRF−8Qr7ZD を用いる場合にも、
この動作は同じである。
7IDを使用する場合について説明したが、交流電流で
駆動されるRF−8Qr7ZD を用いる場合にも、
この動作は同じである。
この発明は以上説明したとおりに補償用SQτTID磁
界検出装置を用いて雑音磁界を検出し、この雑音磁界で
もって池のS Q rT I D磁界検出装置が検出し
た雑音磁界を打ち消すようにされているために。
界検出装置を用いて雑音磁界を検出し、この雑音磁界で
もって池のS Q rT I D磁界検出装置が検出し
た雑音磁界を打ち消すようにされているために。
磁界検出コイルを構成する2つの超伝導ループのインダ
クタンスが完全に等しくなくてもSN比の良い信号を得
られる効果がある。
クタンスが完全に等しくなくてもSN比の良い信号を得
られる効果がある。
第1図は二の発明の一実施例による磁界検出装置の概略
図、第2図はこの発明の池の実施例による磁界検出装置
の概略図、第3図は従来の磁界検出装置の概略図、第9
図は第3図における出力電圧検出回路(ル)の内部構成
回路図である。 図において、(、l)・・磁界検出コイル、(コ)・・
入力コイル、(3)・・SΦてTID、(lI)・・メ
1還コイル、(5)・・電流源、(6)・・出力電圧検
出回路、(7)・・帰還抵抗、(ハ0・・雑音磁界検出
コイル、 (/r)・・利得可変増幅器、(/l)・
・可変抵抗、(/7) 、 (7g) 、 (/デ)・
・それぞれX軸。 y軸、2軸方向の雑音磁界検出コイル、(XO)。 C2/) 、 (−一)・・それぞれX軸、y軸、Z軸
方向の利得可変増幅器、(コJ) 、 (2す、(コS
)・・それぞれX軸、y軸1z軸方向の可変抵抗である
。 なお、各図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。 、1□′−7゛ 代理人 曾 我 道 照・5−、:そ。 氾1図 帛2図
図、第2図はこの発明の池の実施例による磁界検出装置
の概略図、第3図は従来の磁界検出装置の概略図、第9
図は第3図における出力電圧検出回路(ル)の内部構成
回路図である。 図において、(、l)・・磁界検出コイル、(コ)・・
入力コイル、(3)・・SΦてTID、(lI)・・メ
1還コイル、(5)・・電流源、(6)・・出力電圧検
出回路、(7)・・帰還抵抗、(ハ0・・雑音磁界検出
コイル、 (/r)・・利得可変増幅器、(/l)・
・可変抵抗、(/7) 、 (7g) 、 (/デ)・
・それぞれX軸。 y軸、2軸方向の雑音磁界検出コイル、(XO)。 C2/) 、 (−一)・・それぞれX軸、y軸、Z軸
方向の利得可変増幅器、(コJ) 、 (2す、(コS
)・・それぞれX軸、y軸1z軸方向の可変抵抗である
。 なお、各図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。 、1□′−7゛ 代理人 曾 我 道 照・5−、:そ。 氾1図 帛2図
Claims (4)
- (1)磁界検出コイルと、前記磁界検出コイルと接続し
て1つの超伝導閉ループを形成する入力コイルと、前記
入力コイルと磁気的に結合したSQUIDと、前記SQ
UIDと磁気的に結合した帰還コイルと、前記SQUI
Dと接続する電流源と、前記SQUIDの出力電圧を検
出する出力電圧検出回路と、前記出力電圧検出回路の出
力端子と前記帰還コイルとの間に設けた帰還抵抗と、か
ら構成されるSQUID磁界検出装置と、前記SQUI
D磁界検出装置と同じ構成要素を有し、前記磁界検出コ
イルの代りに雑音磁界検出コイルを有する補償用SQU
ID磁界検出装置と、前記補償用SQUIDより磁界検
出装置の出力電圧検出回路の出力端子に接続された利得
可変増幅器と、前記利得可変増幅器の出力端子と前記S
QUID磁界検出装置の前記帰還コイルとの間に接続さ
れた可変抵抗と、を備えていることを特徴とする磁界検
出装置。 - (2)前記補償用SQUID磁界検出装置と、前記利得
可変増幅器と、可変抵抗と、を少なくとも各2個以上備
えたことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の磁界
検出装置。 - (3)前記利得可変増幅器が利得固定増幅によつて置換
されていることを特徴とする特許請求の範囲第1項又は
第2項記載の磁界検出装置。 - (4)前記可変抵抗が固定抵抗によつて置換されている
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項又は第2項記載
の磁界検出装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17553386A JPS6332384A (ja) | 1986-07-28 | 1986-07-28 | 磁界検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17553386A JPS6332384A (ja) | 1986-07-28 | 1986-07-28 | 磁界検出装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6332384A true JPS6332384A (ja) | 1988-02-12 |
Family
ID=15997734
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP17553386A Pending JPS6332384A (ja) | 1986-07-28 | 1986-07-28 | 磁界検出装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6332384A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02193084A (ja) * | 1989-01-20 | 1990-07-30 | Fujitsu Ltd | 補正コイル内蔵形ピックアップコイル |
-
1986
- 1986-07-28 JP JP17553386A patent/JPS6332384A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02193084A (ja) * | 1989-01-20 | 1990-07-30 | Fujitsu Ltd | 補正コイル内蔵形ピックアップコイル |
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