JPS6377174A - 超伝導シ−ルド - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 本発明は、超伝導シールドを行う超伝導体と被遮蔽物と
の間に低い磁気抵抗値を有する磁気抵抗体を設けること
により、該超伝導体の回転Ｊ！！動によって発生する磁
気モーメント、いわゆるロンドンモーメントによる磁束
がＩＦｉ記被遮蔽物に鎖交することを防１卜シて、磁気
シールドの完全化を図るものである。

〔産業上の利用分野〕

本発明は超伝導シールドに関するものであり、更に詳し
く言えば超伝導シールドの構造に関するものである。

５ＱＵＩＤなど、磁界に対して高感度の超伝導回路等を
安定に動作させるためには、より完全な超伝導シールド
が必要とされる。

〔従来の技術〕

第５図は従来例に係る超伝導シールドの構造を示す断面
図である０図において５１は被遮蔽物である超伝導回路
、５２は外部磁界による磁束が超伝導回路５１に鎖交し
ないように磁気シールドを行う超伝導体である。また５
３は空洞部である。

よく知られているように、磁束トラップや磁束もれのな
い条件下では、いわゆる超伝導マイスナー効果により超
伝導体５２の内部の磁界をほぼゼロにすることができる
。従って超伝導体５２によって囲まれた超伝導回路５１
は、外部磁界に影響されることなく所定の適正な論理動
作等を行うことが可能となる。

なお超伝導体５２を囲むように強磁性体を設けることに
より、磁束トラップを更に少なくして。

磁気シールドの完全化を図る場合もある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、超伝導体ｌが回転するとき、該超伝導体ｌから
回転角速度に比例した磁気モーメント、いわゆるロンド
ンモーメントが生成して磁界が発生する。このため超伝
導体ｌの内側にある超伝導体回路２は外部磁界からの影
響は除去されるが、該超伝導体ｌから発生するロンドン
モーメントの磁界の影響を受け、適正な論理動作ができ
ないという問題がある。

次に、このとき発生する磁束の大体の大きさを示すと、
超伝導体１によって発生する磁束密度は２ｍω／ｅで与
えられる。

但し、ｍは電子の質量（９，ｔｌＸ　１０−３１ｋｇ　
）、ｅは１に荷素量（１，Ｈ２Ｘ　１０−＋９ｃ　）　
、ωは角速度である。

いまω＝　１　ｒａｄ　／　ｓｅｃとすると、磁束密度
は１、Ｉ　Ｘ　１０”’　ｗ　ｂ　／　ｍ２　となる０
例えば１辺が２ｃｍの正方形の超伝導回路に鎖交する磁
束は４Ｘ１０−＋５ｗｂとなり、これは磁束量子−の２
倍である。従って磁束！４子を１周期の中位として動作
する５ＱＵＩＤや、該５ＱＵＩＤを用いた超伝導回路な
どの測定回路に対しては、無視できない誤差を与えるこ
とになる。

未発ＩＩはかかる従来の問題点に鑑みて創作されたもの
であり、より完全な磁気シールドがＩｌｌ能な超伝導シ
ールドの提供を目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

第１図は本発明の超伝導シールドの原理を示すブロック
図である０図においてｌは被遮蔽物である超伝導回路、
２は外？ｉ６磁界による磁束が超伝導回路１に鎖交しな
いように磁気シールドを行なう超伝導体である。また３
は磁気抵抗値の低い磁気抵抗体であり、ｉｆｉ伝導体回
路ｌを囲むように、該超伝導体回路ｌと超伝導体２との
間に設けられている。４は空洞部である。

〔作用〕

第２図は第１図の超伝導シールドの作用を説明する模式
図である。いま超伝導体の回転によってロンドンモーメ
ントが超伝導体部２１．２２に発生し、これによる磁束
Φ１＋Φ２が断面積Ｓｌ　＋３２に鎖交するとする０強
磁性体がなく、ル１　＝ル２−ル０　（真空の透磁率）
の場合の超伝導回路部分における磁束密度Ｂｏは次式で
′ｔえられる。

但し、ｓ、、ｓ２はそれぞれ領域２４（ｆｊｉ性体）の
および空洞１９１１２６の断面積である。

ところで磁気抵抗イ１の低い磁気抵抗体３の領域２３　
（２４，２５）の透磁率Ｊｉｌ　は７１１　＞＞ｋ？（
＝用０）の関係があり、また磁気抵抗体と空洞部との境
界面では磁界の強さの接線成分が等しいことから、次の
条件を得る。

Ｂ＋／終＋　＝Ｂ２　／ル２・・・　　まただしＢｌ、
Ｂ２は各々強磁性体（領域２４）と空洞２６における磁
束密度を表わし、Ｂ、＝Φ＋／Ｓｔ　　、Ｂｚ＝Φ？／
Ｓ２・・・３である。

（１）、（２）、（３）式をまとめると次式を得る。

これからＳｌくくＳ２くく終１／ル２　ｘｓ、の条件の
もとて Ｂ２　／ＢＯ＝ｐ−２／ａ＋　ＸＳ２　／Ｓｔ　＜＜１
となり、強磁性体の存在により空洞部２６の磁束密度が
下がる。

〔実施例〕

次に図を参照しながら本発明の実施例について説ＩＪＩ
Ｉする。全３図は本発明の実施例に係る超伝導シールド
であり、図において３１は超伝導回路。

３２は超伝導体、３３は強磁性体、３４は超伝導回路３
１が設けられる空洞部である。このように実施例では低
い磁気抵抗値の磁気抵抗体を強磁性体３３（例えばパー
ブロイ）により実現している。

第４図は本発明の別の実施例に係るＱ膜により形成され
た超伝導シールドの構造断面図である。

４１はサブストレートとしてのＳｉ基板であり、４２ａ
、４２ｂは外部磁界をシールドするためのＮｂからなる
超伝導膜である。また４３ａ。

４３ｂは層間絶縁膜であり１例えば５１０２膜により形
成される。４４ａ、４４ｂはパーマロイからなる強磁性
膜であり、超伝導膜４２ａ、４２ｂのロンドンモーメン
トによる磁束が被遮蔽物に鎖交するのを防止する。４５
ａ、４５ｂは層間絶縁膜であり、例えば５ｔＯｚ！ｉｉ
により形成される。また４６ａ、４６ｂはＮｂからなる
超伝導膜、４７は該超伝導膜の間にはさまれたＡ文の酸
化膜であり、ジョセフソン接合素子を形成している。

このように実施例の構造によれば、ジョセフソン接合素
子は超伝導ｙ２４２ａ、４２ｂによって外部磁界からの
磁束の鎖交が防止されるとともに、強磁性膜４４ａ、４
４ｂによって超伝導膜４２ａ、４２ｂのロンドンモーメ
ントによる磁束の鎖交が防止されている。これによって
磁気シールドは回転等の運動に対してより完全となり、
被遮蔽物であるジョセフソン接合素子は正常動作を行な
うことが可能となる。

〔発明の効果〕

以上説１１シたように１本発明は超伝導体を設けること
により、外部磁界の磁束が被遮蔽物に鎖交しないように
するとともに、該超伝導体の内側に低い磁気抵抗値の磁
気抵抗体を設けることにより、超伝導体のロンドンモー
メントによる磁束が被遮蔽物に鎖交しないようにしてい
る。このため回転運動に対して磁気シールドがより完全
となり、超伝導回路等の被遮蔽物の動作の適正化を図る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の超伝導シールドの原理を説明する図、 第２図は本発明の詳細な説明する図、 第３図は本発明の別の実施例に係る超伝導シールドの説
ＩＩ図。 第４図は本発明の別の実施例に係る薄膜により形成され
た超伝導シールドの構造断面図、第５図は従来例の超伝
導シールドの説明図である。 （符号の説明） １．２７，３１．５１・・・超伝導回路、２．３２．５
２・・・超伝導体、 ３・・・磁気抵抗体、 ４．２６，３４．５３・・・空洞部、 ２１．２２・・・超伝導体部 ２３．２４．２５・・・（強磁性体の）領域。 ４１・・・８１基板、 ４２ａ、４２ｂ、４６ａ、４６ｂ−・−超伝導膜、４３
ａ、４３ｂ、４５ａ、４５ｂ−・−絶縁膜、４４　ａ　
、　４４　ｂ　−−−強磁性膜、４７・・・Ａ文の酸化
膜。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）被遮蔽物を超伝導体で囲む超伝導シールドにおい
   て、 前記超伝導体と前記被遮蔽物との間に、該被遮蔽物を囲
   むように低い磁気抵抗値を有する磁気抵抗体を設けたこ
   とを特徴とする超伝導シールド。
2. （２）前記磁気抵抗体は強磁性体であることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項に記載の超伝導シールド。