JPH01197679A - 超伝導磁力計 - Google Patents
超伝導磁力計Info
- Publication number
- JPH01197679A JPH01197679A JP63023142A JP2314288A JPH01197679A JP H01197679 A JPH01197679 A JP H01197679A JP 63023142 A JP63023142 A JP 63023142A JP 2314288 A JP2314288 A JP 2314288A JP H01197679 A JPH01197679 A JP H01197679A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- photoelectric converter
- current signal
- converter
- feedback
- signal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (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〕
この発明は航空機等に搭載して地磁気程度の弱磁界を高
感度で測定する超伝導磁力計に関するものである。
感度で測定する超伝導磁力計に関するものである。
第２図は従来の超伝導磁力計の一実施例を示す構成図で
、（１）はジョセフソン接合、（２）は超伝導リング、
（３）は帰還変調コイル、（４）は電池、（５）は可変
抵抗、（６）は増幅器、Ｃ７）は位相検波器、（８）は
ＲＦ発振器、（９）＼は帰還抵抗、αＧは８Ｑ、Ｕより
（’５ｕｐｅｒ ＱＵａ−ｍｔ ｕｍ工ｎｔｅｒｆｅ
ｒｅｎｃｅ Ｄｅｖｉｃｅ）センナ部、 （１１１は帰
還変調信号伝送線である。尚、この発明に関連しない構
成品は省略しである。超伝導リング（２）はここでは２
つのトンネル型ジョセフソン接合（１）をもつ高温超伝
導体で２例えば、 Ｙ−Ｂａ−ｃｕ−ｏの酸化物系のも
のであシ、その形状は約２００μｍ×２００ｕｍの正方
形でそのリング幅は約２０μｍ、厚さは約１０μｍの平
面型なものである。帰還変調コイル（３）は上記超伝導
リング（２）と同じ物質で、その形状も上記超伝導リン
グ（２）と同一で、後述する位相検波器（７１の出力を
帰還抵抗（９）を介した帰還電流と、ＲＦ発振器（８）
からの変調電流をトランス結合によシ上記超伝導リング
（２）に帰還変調信号伝送線Ｕを介して伝達する。電池
（４）と可変抵抗（５）は前記超伝導リング（２）の動
作点を設定する。増幅器（６）は低雑音増幅器でｊ記超
伝導リング（２）の出力を所要の信号対雑音比を維持し
て増幅する。位相検波器（７１は上記増幅器（６）の出
力をここでは１００ ＫＨｚのＲＦ発振器（８）の出力
信号を基準信号として位相検波する。ここでは２．ジョ
セフソン接合（１１，超伝導リング（２）及び帰還変調
コイル（３）で構成される部分をＳＱＵよりセンサ部α
１と称することにする。
、（１）はジョセフソン接合、（２）は超伝導リング、
（３）は帰還変調コイル、（４）は電池、（５）は可変
抵抗、（６）は増幅器、Ｃ７）は位相検波器、（８）は
ＲＦ発振器、（９）＼は帰還抵抗、αＧは８Ｑ、Ｕより
（’５ｕｐｅｒ ＱＵａ−ｍｔ ｕｍ工ｎｔｅｒｆｅ
ｒｅｎｃｅ Ｄｅｖｉｃｅ）センナ部、 （１１１は帰
還変調信号伝送線である。尚、この発明に関連しない構
成品は省略しである。超伝導リング（２）はここでは２
つのトンネル型ジョセフソン接合（１）をもつ高温超伝
導体で２例えば、 Ｙ−Ｂａ−ｃｕ−ｏの酸化物系のも
のであシ、その形状は約２００μｍ×２００ｕｍの正方
形でそのリング幅は約２０μｍ、厚さは約１０μｍの平
面型なものである。帰還変調コイル（３）は上記超伝導
リング（２）と同じ物質で、その形状も上記超伝導リン
グ（２）と同一で、後述する位相検波器（７１の出力を
帰還抵抗（９）を介した帰還電流と、ＲＦ発振器（８）
からの変調電流をトランス結合によシ上記超伝導リング
（２）に帰還変調信号伝送線Ｕを介して伝達する。電池
（４）と可変抵抗（５）は前記超伝導リング（２）の動
作点を設定する。増幅器（６）は低雑音増幅器でｊ記超
伝導リング（２）の出力を所要の信号対雑音比を維持し
て増幅する。位相検波器（７１は上記増幅器（６）の出
力をここでは１００ ＫＨｚのＲＦ発振器（８）の出力
信号を基準信号として位相検波する。ここでは２．ジョ
セフソン接合（１１，超伝導リング（２）及び帰還変調
コイル（３）で構成される部分をＳＱＵよりセンサ部α
１と称することにする。
上述した超電導磁力計はｅＬａ ｓＱ、ＤＩＤ 磁力計
と称されるもので、以下にこの動作原理の概要について
述べる。
と称されるもので、以下にこの動作原理の概要について
述べる。
第３図はｄａ ８ＱＵよりによる磁束検出方法の説明図
、第４囚は（１０ＳＱ、ＵＩＤにおける変調方式の説明
図である。衆知のように、超伝導体内では電子は対（ク
ーパー・ペア〕になって電気抵抗が零のコヒーレントな
電流が流れている。ジョセフソン接合においては電子波
に位相差が生じ、電流工は次式で表わされる。
、第４囚は（１０ＳＱ、ＵＩＤにおける変調方式の説明
図である。衆知のように、超伝導体内では電子は対（ク
ーパー・ペア〕になって電気抵抗が零のコヒーレントな
電流が流れている。ジョセフソン接合においては電子波
に位相差が生じ、電流工は次式で表わされる。
■＝ＩＣｓｉｎθ （１１ここにｅ
Ｉｃ：超伝導臨界電流 ０２位相差 である。
Ｉｃ：超伝導臨界電流 ０２位相差 である。
また、超伝導のリング内では、リング内磁束をΦ、磁束
量子をΦ０ （１０７Ｘ１ Ｇ −１０Ｗｂ） ト表ワ
−ｉとき。
量子をΦ０ （１０７Ｘ１ Ｇ −１０Ｗｂ） ト表ワ
−ｉとき。
Φ＝ｎΦｏ （ｎ：整数）（２）
が成立する。２つのジョセフソン接合の超伝導臨界電流
をＩＣ１電子波の位相差を０１．θ２とすると、ジョセ
フソン効果の基本式から 工＝工（Ｈｓｉｎθ１＋ＩＣｓｉｎσ２（３）と表わさ
れ、超伝導リングにおけるフラクソイドの量子化から。
をＩＣ１電子波の位相差を０１．θ２とすると、ジョセ
フソン効果の基本式から 工＝工（Ｈｓｉｎθ１＋ＩＣｓｉｎσ２（３）と表わさ
れ、超伝導リングにおけるフラクソイドの量子化から。
Φ
０１−０２：２π（−十ｎ）（ｎ：整数） （４）Φ０
となる。つまシ、ジョセフソン素子の両側に生ずる位相
差はリングを貫く磁束Φによって決定される。（３）式
と（４）式から、ｎ＝０のときが得られる。
差はリングを貫く磁束Φによって決定される。（３）式
と（４）式から、ｎ＝０のときが得られる。
ｄｃｓＱ、Ｕよりにおいては、リング内磁束がｎΦ０か
（ｎ＋−）Φ０かによって、第３図の曲ｆｉ！ｊＩＡ及
び曲線Ｂに示したようにニーＶ特性が変るので２図に示
したように超伝導臨界電流工Ｃより若干太きい電流より
を印加しておくと、電圧Ｖは振幅がΔＶでΦを周期関数
とする値となる。ここで、超伝導リング（２）の動作点
を第４図のＤ点に設定してＲＦ発振器（７）から１００
ＫＨ２の交流磁束を加えると、その出力は変調周波数
の２倍の周波数、つまｐ ２００ ＫＨ２成分だけであ
るが、ここに外部磁束Φが加わると１００ ＫＨｚ成分
が生ずる。この信号を位相検波器（７）で処理してその
出力′ｔ−帰還変調コイル（３）に帰還すると、帰還電
流工ｆが外部磁束の値を示すことになシ、この値から外
部磁界の強度を知ることができる。
（ｎ＋−）Φ０かによって、第３図の曲ｆｉ！ｊＩＡ及
び曲線Ｂに示したようにニーＶ特性が変るので２図に示
したように超伝導臨界電流工Ｃより若干太きい電流より
を印加しておくと、電圧Ｖは振幅がΔＶでΦを周期関数
とする値となる。ここで、超伝導リング（２）の動作点
を第４図のＤ点に設定してＲＦ発振器（７）から１００
ＫＨ２の交流磁束を加えると、その出力は変調周波数
の２倍の周波数、つまｐ ２００ ＫＨ２成分だけであ
るが、ここに外部磁束Φが加わると１００ ＫＨｚ成分
が生ずる。この信号を位相検波器（７）で処理してその
出力′ｔ−帰還変調コイル（３）に帰還すると、帰還電
流工ｆが外部磁束の値を示すことになシ、この値から外
部磁界の強度を知ることができる。
第２図において、帰還変調信号伝送線（１１を流れる電
流値は、この系で地磁気程度の弱磁場を計測する場合に
は最大約±５ ｍＡ程度と微少である。。
流値は、この系で地磁気程度の弱磁場を計測する場合に
は最大約±５ ｍＡ程度と微少である。。
また、第２図において、、電池（４１，可変抵抗器（５
）。
）。
増幅器（６）２位相検波器（７１，ＲＦ発振器（８）の
電子回路および電子部品は、それらが発生する磁気雑音
がａｃ ８ＱＵより磁力計へ悪影響を与えないよう。
電子回路および電子部品は、それらが発生する磁気雑音
がａｃ ８ＱＵより磁力計へ悪影響を与えないよう。
、通常、８Ｑ、ＤＩＤセンサ部αＧから約５ｍ以上離し
て設置されている。
て設置されている。
上述したｄｃ ８ＱＵより磁力計は理論上１０−５ガン
マ（１ガ／マ＝ＩＱ、６）以上の高度を有するが帰還変
調電流が最大±５ ｍＡ程度と微少であり。
マ（１ガ／マ＝ＩＱ、６）以上の高度を有するが帰還変
調電流が最大±５ ｍＡ程度と微少であり。
かつこの信号を約５ｍ以上離れた位置にある帰還変調コ
イルへ伝送しなけれはならないため、帰還変調信号伝送
線にシールドを施しても、外部からの電磁界の誘導によ
って系の作動が不安定になりやすい難点があった。特に
、このｄｃｓＱ、ＤＩＤ 磁力計を航空機等に搭載し
て地ａ気等を測定する場合には、搭載されている他の電
子機器等が発生する電磁界信号の誘導を強く受け、系を
安定に作動させることは極めて困難である難点があった
。
イルへ伝送しなけれはならないため、帰還変調信号伝送
線にシールドを施しても、外部からの電磁界の誘導によ
って系の作動が不安定になりやすい難点があった。特に
、このｄｃｓＱ、ＤＩＤ 磁力計を航空機等に搭載し
て地ａ気等を測定する場合には、搭載されている他の電
子機器等が発生する電磁界信号の誘導を強く受け、系を
安定に作動させることは極めて困難である難点があった
。
この発明は上記のような課題を解決するためになされた
もので、外部からの電磁界の誘導を受けに＜＜シて作動
が安定な超伝導磁力計を得ることを目的とする。
もので、外部からの電磁界の誘導を受けに＜＜シて作動
が安定な超伝導磁力計を得ることを目的とする。
この発明に係る超伝導磁力計は２位相検波器からの帰還
抵抗を介した電流信号およびＲｙ発振器から高周波電流
信号を同時に光信号に変換する光電変換器と、この光電
変換器の出力光を所要の長さ伝送する光ファイバーと、
この光ファイバーからの出力光を電流信号に変換する非
磁性光電変換器とを備えたものである。
抵抗を介した電流信号およびＲｙ発振器から高周波電流
信号を同時に光信号に変換する光電変換器と、この光電
変換器の出力光を所要の長さ伝送する光ファイバーと、
この光ファイバーからの出力光を電流信号に変換する非
磁性光電変換器とを備えたものである。
この発明における光電変換器と所要の長さの光ファイバ
ーおよび非磁性の光電変換器の帰還変調電流信号伝送系
により、外部からの電磁界の誘導を受けにくくする。
ーおよび非磁性の光電変換器の帰還変調電流信号伝送系
により、外部からの電磁界の誘導を受けにくくする。
第１図はこの発明の一実施例を示す構成図で。
（Ｌｚは光電変換器、Ｑ３は光ファイバー、α着は非破
性光電変換器である。図中、この発明に関連しない構成
品については省略しである。光電変換器α２はここでは
ＡＩＣｋ ａＡ Ｑ／Ｇ ａＡ ＠の半導体素子の発光
ダイオードで８６０μ口に発光スペクトルのピークを有
していて２位相検波器（７）からの帰還抵抗を介した電
流信号とＲＦ発振器からの高周波電流信号を同時に光信
号に変換する光ファイバー０３は８１系の光ファイバー
で、そのコアー径は約５０μでその外周を厚さ約０．１
ｍｓのナイロンで被覆してあり。
性光電変換器である。図中、この発明に関連しない構成
品については省略しである。光電変換器α２はここでは
ＡＩＣｋ ａＡ Ｑ／Ｇ ａＡ ＠の半導体素子の発光
ダイオードで８６０μ口に発光スペクトルのピークを有
していて２位相検波器（７）からの帰還抵抗を介した電
流信号とＲＦ発振器からの高周波電流信号を同時に光信
号に変換する光ファイバー０３は８１系の光ファイバー
で、そのコアー径は約５０μでその外周を厚さ約０．１
ｍｓのナイロンで被覆してあり。
全長は約５．３ｍで、上記光電変換器（２）の出力光を
低損失で伝送する。非磁性光電変換器α尋はＧａＡ。
低損失で伝送する。非磁性光電変換器α尋はＧａＡ。
系の太陽電池で受光する半導体素子部を除いた機構部分
は全て非磁性体２例えばＰ・ＲＰ （ＦｌｂｅｒＲｅｉ
ｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉりで構成されている。こ
の非磁性光電変換器Ｉはその超微小の磁気雑音が悪影響
を与えてない範囲で帰還変調コイル（３）の近傍に設置
されていて、上記光ファイバー〇からの出力光を電流信
号に変換して上記帰還変調コイル（３）へ送くる。その
他の構成品の機能は第２図において説明したものと同一
である。この光電変換器Ｃ１２゜光ファイバーα３１よ
び非磁性光電変換器６番の系で伝送される帰還変調電流
信号は外部からの電磁界の誘導を受けない。
は全て非磁性体２例えばＰ・ＲＰ （ＦｌｂｅｒＲｅｉ
ｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉりで構成されている。こ
の非磁性光電変換器Ｉはその超微小の磁気雑音が悪影響
を与えてない範囲で帰還変調コイル（３）の近傍に設置
されていて、上記光ファイバー〇からの出力光を電流信
号に変換して上記帰還変調コイル（３）へ送くる。その
他の構成品の機能は第２図において説明したものと同一
である。この光電変換器Ｃ１２゜光ファイバーα３１よ
び非磁性光電変換器６番の系で伝送される帰還変調電流
信号は外部からの電磁界の誘導を受けない。
以上のようにこの発明によれは、帰還変調コイルへ伝送
する微少な電流信号を、光電変換器で光信号に変換し、
この光信号を光ファイバーで所要の距離伝送した後に、
非磁性光電変換器で電流信号に変換するので、外部から
の電磁界の誘導を受けに（くなシ２作動が安定な超伝導
出力計を得ることができる効果がある。
する微少な電流信号を、光電変換器で光信号に変換し、
この光信号を光ファイバーで所要の距離伝送した後に、
非磁性光電変換器で電流信号に変換するので、外部から
の電磁界の誘導を受けに（くなシ２作動が安定な超伝導
出力計を得ることができる効果がある。
第１図はこの発明の一実施例を示す構成図、第２図は従
来の一実施例を示す構成図、第３図はｄＱ ８ＱＵより
による磁束検出方法の説明図、第４図はｄｃｓＱＴ］よ
り における変調方式の説明図である。 図において、（１）はジョセフソン接合、（２）は超伝
導リング、（３）は帰還変調コイル、（４）は電池、（
５）は可変抵抗、（６）は増幅器、（７１は位相検波器
、（８）はＲｙ 発振器、 ＜９）ｕｌ’Ｎｌ抵抗、
（ＩＩＵ ＳＱ、ＴｌＩＤ センサｉ。 ａｌｌは帰還変調信号伝送線、 （１２は光電変換器、
α３は光ファイバー、α尋は非磁性光電変換器である。 図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
来の一実施例を示す構成図、第３図はｄＱ ８ＱＵより
による磁束検出方法の説明図、第４図はｄｃｓＱＴ］よ
り における変調方式の説明図である。 図において、（１）はジョセフソン接合、（２）は超伝
導リング、（３）は帰還変調コイル、（４）は電池、（
５）は可変抵抗、（６）は増幅器、（７１は位相検波器
、（８）はＲｙ 発振器、 ＜９）ｕｌ’Ｎｌ抵抗、
（ＩＩＵ ＳＱ、ＴｌＩＤ センサｉ。 ａｌｌは帰還変調信号伝送線、 （１２は光電変換器、
α３は光ファイバー、α尋は非磁性光電変換器である。 図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
Claims (1)
- ２つのジョセフソン接合をもつ超伝導リングと、上記超
伝導リングとトランス結合する帰還変調コイルと、上記
超伝導リングの動作点を設定する手段と、上記超伝導リ
ングの出力を増幅する増幅器と、上記増幅器からの出力
をＲＦ発振器からの所定の高周波信号を基準信号として
位相検波する位相検波器と、上記位相検波器からの出力
を帰還抵抗を介した電流出力および上記ＲＦ発振器から
の高周波電流出力を同時に光信号に変換する光電変換器
と、上記光電変換器からの光信号を所要の距離伝送する
光ファイバーと、上記光ファイバーからの光信号を電流
信号に変換し、その電流信号を上記帰還変調コイルへ送
出する非磁性光電変換器とを備えたことを特徴とする超
伝導磁力計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63023142A JPH01197679A (ja) | 1988-02-03 | 1988-02-03 | 超伝導磁力計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63023142A JPH01197679A (ja) | 1988-02-03 | 1988-02-03 | 超伝導磁力計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01197679A true JPH01197679A (ja) | 1989-08-09 |
Family
ID=12102312
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63023142A Pending JPH01197679A (ja) | 1988-02-03 | 1988-02-03 | 超伝導磁力計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01197679A (ja) |
-
1988
- 1988-02-03 JP JP63023142A patent/JPH01197679A/ja active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Zimmerman | Sensitivity enhancement of superconducting quantum interference devices through the use of fractional‐turn loops | |
| JP5978310B2 (ja) | ２００ＭＨｚ以上の帯域幅で動作するＤＣＳＱＵＩＤベースのＲＦ磁気計 | |
| GB1370647A (en) | Superconducting circuit device | |
| US5420100A (en) | Planar squid magnetometer with inductively coupled microstrip resonator | |
| US4777443A (en) | Inspection apparatus based on nuclear magnetic resonance | |
| CN116794384A (zh) | 一种适用于强电磁环境下的量子电流互感器 | |
| JP2662903B2 (ja) | 高感度磁場検出装置 | |
| US6597169B2 (en) | Signal detector using superconducting quantum interference device and measuring method therefore | |
| JP2816175B2 (ja) | 直流電流測定装置 | |
| Vitale et al. | Thermal magnetic noise in rf SQUIDs coupled to ferromagnetic cores | |
| JPH01199178A (ja) | 超伝導磁力計 | |
| Kittel et al. | High T c superconducting second-order gradiometer | |
| Pascal et al. | Experimental determination of optimum operating conditions of a superconducting interferometer | |
| JP2000091653A (ja) | 超伝導量子干渉素子 | |
| JPH01199179A (ja) | 超伝導磁力計 | |
| US3696287A (en) | Superconducting constant voltage generator | |
| US3622881A (en) | Voltage measuring apparatus employing a josephson junction | |
| JPH01197678A (ja) | 超伝導磁力計 | |
| FI100277B (fi) | Squid-magnetometri | |
| JPH01185464A (ja) | 超伝導磁力計 | |
| US3761798A (en) | Superconducting circuit means | |
| Mück et al. | Flux-bias stabilization scheme for a radio-frequency amplifier based on a superconducting quantum interference device | |
| Sullivan et al. | RF instrumentation based on superconducting quantum interference | |
| JP2782901B2 (ja) | スクイッド磁束計 | |
| JPH0449666B2 (ja) |