JP2000292508A - 超電導磁気センサ用ヒータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 超電導量子干渉装置におけるトラップ解除用
のヒータを小型化する。 【解決手段】 超電導磁気センサはＳＱＵＩＤ１１とＳ
ＱＵＩＤ１１のトラップした磁束を開放するための抵抗
器１２とを含む。抵抗器１２としては、実際に印加する
入力電力よりも許容入力の小さい抵抗器を使用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は超電導量子干渉素
子の磁束トラップの解除に用いられる超電導磁気センサ
用ヒータに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】超電導量子干渉素子装置は、たとえば磁
束計に用いた場合、極めて微弱な磁束をも検出すること
ができる反面、使用する増幅器等に起因する熱雑音等の
ノイズの影響や増幅器等の回路の安定性の問題等によ
り、その性能が十分に発揮できなかった。そこで、これ
らの問題を改善するために、従来では図３のブロック図
で示すような同期検波方式による回路が採用されてい
た。

【０００３】図３を参照して、磁束を検出する超電導量
子干渉素子３１の出力は、ステップアップトランス３２
を介してロックインアンプ３３に入力される。ロックイ
ンアンプ３３は、発振器３４から出力される同期信号に
基づいて同期検波を行ない、直流増幅器３５に入出力す
る。また、発振器３４からの同期信号は直流増幅器３５
の出力電流に重畳されてフィードバック用のコイル３６
に印加される。このようにして、コイル３６は上記同期
信号に相当する交番上の磁界が重畳された磁界を発生
し、この磁界を超電導量子干渉素子３１が検出すること
によって、磁束ロックループが形成され、直流増幅器３
５の出力信号は、超電導量子干渉素子３１が検出した磁
束密度に比例して出力される。

【０００４】超電導量子干渉素子３１の近傍には、ヒー
タ３７が配設され、超電導量子干渉素子３１を冷却する
際に存在した磁場が超電導体が臨界温度以下になった時
点で超電導量子干渉素子３１のホール内に束縛された磁
束を、超電導量子干渉素子３１の温度ヒータ３７にて臨
界温度以上に昇温させることによって開放する。なお、
ヒータ３７は電源回路３８によって駆動され、必要に応
じてヒータ３７に電流を供給する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の磁束開放用のヒ
ータとしては、ヒータ専用線材を加工して作成するかま
たはヒータに入力する電力に相当する容量の抵抗が使用
されていた。そのため、たとえば磁束開放のための入力
電力として１Ｗが必要であった場合には許容入力が１Ｗ
より大きい抵抗器を使用するかまたはヒータの製作が必
要であった。

【０００６】許容入力が１Ｗの抵抗器を用いた場合の超
電導磁気センサの外形図を図２に示す。図２を参照し
て、超電導磁気センサ２０は約５ｍｍ角の超電導量子干
渉素子（以下、ＳＱＵＩＤ：Superconducting Quantum
Interference Deviceと略す）２１とＳＱＵＩＤに隣接
して配置された長さ約１０ｍｍの１Ｗの抵抗器２２とを
含み、それらが直径約３０ｍｍのチップキャリヤ２３上
に設けられている。図２からわかるように、抵抗器２２
がチップキャリヤ上で大きな面積を占める。

【０００７】従来はこのように、許容入力の大きなヒー
タを用いる必要があったため、ＳＱＵＩＤとしてコンパ
クトにできないという問題点があった。

【０００８】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、ヒータをコンパクトにできる超
電導磁気センサ用ヒータを提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明に係る、超電導
量子干渉素子を用いた超電導磁気センサの磁束の解除を
行なうための超電導磁気センサ用ヒータにおいては、そ
のヒータの許容入力電力が決まっており、ヒータには磁
束の解除のために所定の入力電力が印加され、ヒータの
許容入力電力は所定の印加電力より小さい。

【００１０】ＳＱＵＩＤを用いた超電導磁気センサの磁
束を解除するような低温度（約−２００℃）において
は、常温での定格許容電力の概念は通用せず、より許容
電力の低い抵抗を用いることができる。実際の入力電力
より許容入力の小さなヒータを用いるため、ヒータをコ
ンパクトにできるとともに、装置全体もコンパクトにで
きる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下この発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図１は超電導磁気センサを構成す
るこの発明が適用されたヒータを組み込んだ超電導量子
干渉素子を示す図である。図１を参照して、１辺が５ｍ
ｍ、厚さ１ｍｍのチタン酸ストロンチウム基板上に作製
したＳＱＵＩＤ素子１１を直径３１ｍｍ、厚さ１ｍｍの
ガラスエポキシ製のチップキャリア１３に固定し、ＳＱ
ＵＩＤ素子１１から約２ｍｍ離れた場所にヒータとして
抵抗器１２を固定した。

【００１２】図１に示したチップキャリアを用いて７７
ｋの液体窒素中で超電導状態の解除を確認した。

【００１３】ここで用いた抵抗器は１０Ωであり、その
許容入力は１／１６Ｗであった。実際の入力電力は０．
９Ｗ（入力電力０．９Ｗは３Ｖ，０．３Ａ）であり、超
電導状態解除までの時間は３０回の実験を行なった平均
で約７秒であった。

【００１４】表１に実験によって得られた磁束トラップ
解除条件を示す。

【００１５】

【表１】

【００１６】表１を参照して、最低入力０．３Ｗで３５
秒で、０．９Ｗで７秒間でトラップの解除が行なわれ
た。また、最大入力は４．５Ｗでトラップの解除は１秒
で行なわれた。この時間は十分満足のできる短さであ
る。

【００１７】表１から明らかなように、印可電力が大き
い程短時間でトラップの解除が可能になる。

【００１８】また、許容入力１／１６Ｗの抵抗器を用い
て最大入力として４．５Ｗの印加が可能であった。した
がって、許容入力に対して最大約７０倍の電力の印加が
可能であった。なお、４．５Ｗ以上では配線が破損し
た。

【００１９】今回開示された実施の形態はすべての点で
例示であって制限的なものではないと考えられるべきで
ある。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求
の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味お
よび範囲内でのすべての変更が含まれることが意図され
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明が適用されたＳＱＵＩＤ素子を含むチ
ップの正面図である。

【図２】従来のＳＱＵＩＤとヒータとの配置状態を示す
図である。

【図３】従来の超電導量子干渉素子装置を示すブロック
図である。

【符号の説明】

１１ ＳＱＵＩＤ素子 １２ 抵抗器 １３ チップキャリア

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 超電導量子干渉素子を用いた超電導磁気
   センサの磁束トラップの解除を行なうための超電導磁気
   センサ用ヒータであって、 前記ヒータは許容入力電力が決まっており、 前記ヒータには前記磁束トラップの解除のために所定の
   入力電力が印加され、 前記ヒータの許容入力電力は前記所定の印可電力より小
   さい、超電導磁気センサ用ヒータ。
2. 【請求項２】 前記許容入力電力０．１ワット以下であ
   る、請求項１に記載の超電導磁気センサ用ヒータ。
3. 【請求項３】 前記印加電力は数ワット以下である、請
   求項１に記載の超電導磁気センサ用ヒータ。