JPH02176531A - 温度感知素子 - Google Patents
温度感知素子Info
- Publication number
- JPH02176531A JPH02176531A JP33352388A JP33352388A JPH02176531A JP H02176531 A JPH02176531 A JP H02176531A JP 33352388 A JP33352388 A JP 33352388A JP 33352388 A JP33352388 A JP 33352388A JP H02176531 A JPH02176531 A JP H02176531A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- temperature
- ring
- superconducting ring
- ferromagnetic body
- magnetic flux
- 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)
- 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］
この発明は、微細化が可能で構造が簡易な温度感知素子
に関する。
に関する。
［従来の技術及び発明が解決しようとする課題］従来の
温度感知手段としては、以下に示すようなものがある。
温度感知手段としては、以下に示すようなものがある。
■特定の物質における密度の温度依存性（熱膨張）を利
用したもの。
用したもの。
■特定の物質における熱起電力の温度依存性を利用した
もの（熱電対等）。
もの（熱電対等）。
■特定の物質の電気伝導度の温度依存性を利用したもの
。
。
このうち、■については微細化が困難であり、また電子
デバイスとして利用する場合に密度変位を電気的変位に
変換する手段が必要であるという欠点がある。また、■
に関しても、微細化には一定の限度があり、超微細化は
困難である。更に、起電力の温度依存性が一般に非線形
であり利用しにくく、また極低温において感度が鈍いと
いう欠点がある。■に関しても、温度特性が非線形であ
り、またその物質が超伝導転移を起こす物質であれば、
その臨界温度以下においては温度情報が得られないとい
う欠点がある。
デバイスとして利用する場合に密度変位を電気的変位に
変換する手段が必要であるという欠点がある。また、■
に関しても、微細化には一定の限度があり、超微細化は
困難である。更に、起電力の温度依存性が一般に非線形
であり利用しにくく、また極低温において感度が鈍いと
いう欠点がある。■に関しても、温度特性が非線形であ
り、またその物質が超伝導転移を起こす物質であれば、
その臨界温度以下においては温度情報が得られないとい
う欠点がある。
更に、上記いずれの技術においても、温度が一定の領域
内（つまり、例えば１００℃以Ｊ： ２００℃以下）に
存在するか否かを判別するためには、連続量（上記■で
は電気伝導度）がその温度領域に対応する値（■では電
気伝導度の範囲）であるか否かを判別する手段が必要で
ある。
内（つまり、例えば１００℃以Ｊ： ２００℃以下）に
存在するか否かを判別するためには、連続量（上記■で
は電気伝導度）がその温度領域に対応する値（■では電
気伝導度の範囲）であるか否かを判別する手段が必要で
ある。
この発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって
、微細化が可能であり、温度が一定領域内であるか否か
の判別が容品であり、極低温域の温度をも感知すること
ができる温度感知素子を提供することを目的とする。
、微細化が可能であり、温度が一定領域内であるか否か
の判別が容品であり、極低温域の温度をも感知すること
ができる温度感知素子を提供することを目的とする。
［課題を解決するための手段］
この発明に係る温度感知素子は、強磁性体と、この強磁
性体に対し電気的に絶縁された状態でこの強磁性体を囲
むように設けらた第１の超伝導リングと、この第１の超
伝導リングに対し電気的に絶縁された状態でこの第１の
超伝導リングを囲むように設けられジョセフソン接合を
有する第２の超伝導リングと、この第２の超伝導リング
に設けられた一対の電極とを有することを特徴とする。
性体に対し電気的に絶縁された状態でこの強磁性体を囲
むように設けらた第１の超伝導リングと、この第１の超
伝導リングに対し電気的に絶縁された状態でこの第１の
超伝導リングを囲むように設けられジョセフソン接合を
有する第２の超伝導リングと、この第２の超伝導リング
に設けられた一対の電極とを有することを特徴とする。
［作 用］
このような構成によれば、強磁性体の自発磁化の温度依
存性を利用して、強磁性体と第１の超伝導リングとによ
り形成され第２の超伝導リングを貫く磁束により温度を
感知し、電極間に一定のバイアス電流を流した場合にお
ける、ジョセフソン接合を存する第２の超伝導リングの
磁束−電圧特性を利用して感知した温度を検出すること
ができる。
存性を利用して、強磁性体と第１の超伝導リングとによ
り形成され第２の超伝導リングを貫く磁束により温度を
感知し、電極間に一定のバイアス電流を流した場合にお
ける、ジョセフソン接合を存する第２の超伝導リングの
磁束−電圧特性を利用して感知した温度を検出すること
ができる。
［実施例］
以下、添付図面を参照してこの発明の実施例について具
体的に説明する。第１図は第１の実施例に係る温度感知
素子を示す斜視図、第２図はその平面図である。図中、
参照符号１は強磁性体であり、その磁化は矢印Ａで示す
方向（第２図において紙面に対し垂直な方向）を有して
いる。この強磁性体１の周囲には第１の絶縁体２、第１
の超伝導リング３、第２の絶縁体４、及び第２の超伝導
リング５が、この順に設けられている。最外側に設けら
れた超伝導リング５は、２つの第３の絶縁体６により部
分５ａと部分５ｂとに分離され、ジョセフソン接合を有
している。これら、超伝導リング５の部分５ａ、５ｂの
外側に、夫々電極７ａ。
体的に説明する。第１図は第１の実施例に係る温度感知
素子を示す斜視図、第２図はその平面図である。図中、
参照符号１は強磁性体であり、その磁化は矢印Ａで示す
方向（第２図において紙面に対し垂直な方向）を有して
いる。この強磁性体１の周囲には第１の絶縁体２、第１
の超伝導リング３、第２の絶縁体４、及び第２の超伝導
リング５が、この順に設けられている。最外側に設けら
れた超伝導リング５は、２つの第３の絶縁体６により部
分５ａと部分５ｂとに分離され、ジョセフソン接合を有
している。これら、超伝導リング５の部分５ａ、５ｂの
外側に、夫々電極７ａ。
７ｂが設けられている。なお、超伝導臨界温度は第２の
超伝導リング５のほうが第１の超伝導リング３よりも高
い。また、第２の超伝導リング５の臨界２３度は磁性体
１のキュリー温度よりも高い。
超伝導リング５のほうが第１の超伝導リング３よりも高
い。また、第２の超伝導リング５の臨界２３度は磁性体
１のキュリー温度よりも高い。
次に、このように構成された温度感知素子の温度感知原
理について、）Ｈ度−磁束特性、磁束−電圧特性の２つ
に分けて説明する。
理について、）Ｈ度−磁束特性、磁束−電圧特性の２つ
に分けて説明する。
温度−磁束特性に関与するのは、磁性体１、第１の絶縁
体２及び第１の超伝導リング３からなる部分である。第
３図は強磁性体１の自発磁化の温度依存性を示すグラフ
である。この図かられかるように、キュリー温度” ｃ
ｕｒｉｏ付近で自発磁化が急激に減少する。第４図は強
磁性体１、絶縁体２及び超伝導リング３とにより形成さ
れ、ジョセフソン接合ををする超伝導リング５内を貫く
磁束Φの温度依存性を示すグラフである。ここでは、Φ
の変化幅が０≦Φ≦Φ０になるように、磁性体１の材料
、大きさ、及び構造等を調節している。第１の超伝導リ
ング３の超伝導臨界温度において磁束ΦがΦ０にステッ
プするのは、超伝導電流が流れて磁束が量子化されるた
めである。
体２及び第１の超伝導リング３からなる部分である。第
３図は強磁性体１の自発磁化の温度依存性を示すグラフ
である。この図かられかるように、キュリー温度” ｃ
ｕｒｉｏ付近で自発磁化が急激に減少する。第４図は強
磁性体１、絶縁体２及び超伝導リング３とにより形成さ
れ、ジョセフソン接合ををする超伝導リング５内を貫く
磁束Φの温度依存性を示すグラフである。ここでは、Φ
の変化幅が０≦Φ≦Φ０になるように、磁性体１の材料
、大きさ、及び構造等を調節している。第１の超伝導リ
ング３の超伝導臨界温度において磁束ΦがΦ０にステッ
プするのは、超伝導電流が流れて磁束が量子化されるた
めである。
磁束−電圧特性に関与するのは、ジョセフソン接合を形
成する第２の超伝導リング５及び第３の絶縁体６である
。第５図は、超伝導リング５の臨界温度よりも低い温度
で一定のバイアス電流Ｉ。
成する第２の超伝導リング５及び第３の絶縁体６である
。第５図は、超伝導リング５の臨界温度よりも低い温度
で一定のバイアス電流Ｉ。
を流した場合の磁束と電極間電圧との関係を示すグラフ
である。絶縁体６を有する超伝導リング５を貫く磁束が
Φ０の整数倍の値の場合に一定の最小値ｖｏをとる。
である。絶縁体６を有する超伝導リング５を貫く磁束が
Φ０の整数倍の値の場合に一定の最小値ｖｏをとる。
第６図は、第４図及び第５図から得られる温度−電圧特
性を示すグラフである。この場合に、この素子が作動す
るためには温度Ｔは超伝導リング５の臨界温度Ｔｏより
も小さいことが必要である。
性を示すグラフである。この場合に、この素子が作動す
るためには温度Ｔは超伝導リング５の臨界温度Ｔｏより
も小さいことが必要である。
第６図に示すように、温度Ｔは、Ｖ−ＶｏならばＴ≦”
ｒｃ又は” ｃｕｒ１ｃ≦Ｔ≦Ｔｏであり、Ｖ〉ｖ。な
らばＴ ｃ −＜ Ｔ ＜ Ｔ ｃ ｕ ｒ Ｈｏであ
ることがわかる。すなわち、電極７ａ、７ｂ間の電圧を
測定することにより、温度を感知することができる。
ｒｃ又は” ｃｕｒ１ｃ≦Ｔ≦Ｔｏであり、Ｖ〉ｖ。な
らばＴ ｃ −＜ Ｔ ＜ Ｔ ｃ ｕ ｒ Ｈｏであ
ることがわかる。すなわち、電極７ａ、７ｂ間の電圧を
測定することにより、温度を感知することができる。
次に、第２の実施例について説明する。第７図は第２の
実施例に係る温度感知素子を示す平面図である。第１の
磁性体１１の周囲には、絶縁体１２、及び第１の超伝導
リング１３がこの順に設けられており、第２の磁性体１
４の周囲には、第２の絶縁体１５及び第２の超伝導リン
グ１６がこの順に形成されている。これら、磁性体１１
、絶縁体１２、及び超伝導リング１３からなる構成体、
並びに磁性体１４、絶縁体１５、及び超伝導リング１６
からなる構成体は、夫々第１の実施例の磁性体１、絶縁
体２及び超伝導リング３と同様に構成されており、これ
ら構成体は適長間隔をおいて並設されている。第３の絶
縁体１７は第１の超伝導リング１３及び第２の超伝導リ
ング１６の周囲に設けられており、これらを互いに絶縁
している。
実施例に係る温度感知素子を示す平面図である。第１の
磁性体１１の周囲には、絶縁体１２、及び第１の超伝導
リング１３がこの順に設けられており、第２の磁性体１
４の周囲には、第２の絶縁体１５及び第２の超伝導リン
グ１６がこの順に形成されている。これら、磁性体１１
、絶縁体１２、及び超伝導リング１３からなる構成体、
並びに磁性体１４、絶縁体１５、及び超伝導リング１６
からなる構成体は、夫々第１の実施例の磁性体１、絶縁
体２及び超伝導リング３と同様に構成されており、これ
ら構成体は適長間隔をおいて並設されている。第３の絶
縁体１７は第１の超伝導リング１３及び第２の超伝導リ
ング１６の周囲に設けられており、これらを互いに絶縁
している。
第３の絶縁体１７の周囲には第３の超伝導リング１８が
設けられている。この第３の超伝導リング１８は２つの
第４の絶縁体１９により部分１８ａと部分１８ｂとに分
離されており、ジョセフソン接合を有している。これら
、超伝導リング１８の部分１８ａ、１８ｂの外側に、夫
々電極２０ａ。
設けられている。この第３の超伝導リング１８は２つの
第４の絶縁体１９により部分１８ａと部分１８ｂとに分
離されており、ジョセフソン接合を有している。これら
、超伝導リング１８の部分１８ａ、１８ｂの外側に、夫
々電極２０ａ。
２０ｂが設けられている。なお、磁性体１１と磁性体１
４とは互いに異なるキュリー温度Ｔｃｕｒｌｅｌ、Ｔ
ｃｕｃｌｃ２ （Ｔｃｕｒｌｅｌ＜” ｃｕｃｌｅ２）
を有し、第１の超伝導リング１３、第２の超伝導リング
１６及び第３の超伝導リング１８は夫々異なる臨界温度
Ｔ（１、Ｔ（２・Ｔ（３（Ｔ（１＜ＴＣ２＜Ｔ（３）を
有している。これらＴ。ｕｒｌ。１１Ｔ ｃｕｏｌｃ２
、ＴＣｌ、ＴＣ２、ＴＣ３の間には、ＴＣ１＜”ｃｕｒ
ｌｏｌ＜ＴＣ２＜”ｃｕｏｌｃ２＜ＴＣ３の関係がある
。
４とは互いに異なるキュリー温度Ｔｃｕｒｌｅｌ、Ｔ
ｃｕｃｌｃ２ （Ｔｃｕｒｌｅｌ＜” ｃｕｃｌｅ２）
を有し、第１の超伝導リング１３、第２の超伝導リング
１６及び第３の超伝導リング１８は夫々異なる臨界温度
Ｔ（１、Ｔ（２・Ｔ（３（Ｔ（１＜ＴＣ２＜Ｔ（３）を
有している。これらＴ。ｕｒｌ。１１Ｔ ｃｕｏｌｃ２
、ＴＣｌ、ＴＣ２、ＴＣ３の間には、ＴＣ１＜”ｃｕｒ
ｌｏｌ＜ＴＣ２＜”ｃｕｏｌｃ２＜ＴＣ３の関係がある
。
この場合に、磁束の温度依存性は第８図に示すようにな
り、電極２０ａ、２Ｏｂ間の電圧の温度依存性は第５図
と同様であるから、温度−電圧特性は第９図に示すよう
になる。すなわち、ＴくＴＣ３においてＶ＞Ｖｏであれ
ば温度ＴはＴＣＩ＜” ＜” ｃｕｒｌｏｌｌ又はＴｃ
２くＴくＴ。、。Ｔｃ２であり、Ｖ−Ｖ、であればそれ
以外の値であることがわかる。このように、磁性体及び
超伝導体の数を増加させることによりＶ＞Ｖｏとなる温
度領域を段数にすることができる。
り、電極２０ａ、２Ｏｂ間の電圧の温度依存性は第５図
と同様であるから、温度−電圧特性は第９図に示すよう
になる。すなわち、ＴくＴＣ３においてＶ＞Ｖｏであれ
ば温度ＴはＴＣＩ＜” ＜” ｃｕｒｌｏｌｌ又はＴｃ
２くＴくＴ。、。Ｔｃ２であり、Ｖ−Ｖ、であればそれ
以外の値であることがわかる。このように、磁性体及び
超伝導体の数を増加させることによりＶ＞Ｖｏとなる温
度領域を段数にすることができる。
以上の実施例では、素子単独の特性を示したが、このよ
うな素子を腹数個用い、例えばＶ−Ｖｏの温度領域を「
０」、Ｖ＞ｖｏの温度領域をｒｌＪとするようなビット
信号として扱えば、第１０図に示すように、所定の温度
範囲をいくつかに分割し、夫々に数値を対応させること
ができるので、アナログ−デジタル変換作用をも有する
温度感知素子を得ることができる。このようにすること
により、他の手段を用いずに、感知した温度がどの温度
領域内であるかをデジタル出力させることができる。
うな素子を腹数個用い、例えばＶ−Ｖｏの温度領域を「
０」、Ｖ＞ｖｏの温度領域をｒｌＪとするようなビット
信号として扱えば、第１０図に示すように、所定の温度
範囲をいくつかに分割し、夫々に数値を対応させること
ができるので、アナログ−デジタル変換作用をも有する
温度感知素子を得ることができる。このようにすること
により、他の手段を用いずに、感知した温度がどの温度
領域内であるかをデジタル出力させることができる。
［発明の効果］
この発明によれば、強磁性体と超伝導リングと電極とに
より温度感知素子を１１１４成しているので、素子を微
細化が可能である。また、電極間の電圧変化により所定
の温度領域を感知するので、温度がその２ａ度領域内で
あるか否かの判別が容品である。更に、超伝導を利用し
ているので、極低温をも感知することができる。更にま
た、出力電圧をビット信号として扱うことができるとい
う利点があり、ＬＳＩの温度による補正回路等に利用す
ることができる。
より温度感知素子を１１１４成しているので、素子を微
細化が可能である。また、電極間の電圧変化により所定
の温度領域を感知するので、温度がその２ａ度領域内で
あるか否かの判別が容品である。更に、超伝導を利用し
ているので、極低温をも感知することができる。更にま
た、出力電圧をビット信号として扱うことができるとい
う利点があり、ＬＳＩの温度による補正回路等に利用す
ることができる。
第１図はこの発明の第１の実施例に係る温度感知素子を
示す斜視図、第２図はその平面図、第３図は磁性体の自
発磁化の温度依存性を示すグラフ図、第４図は第１の実
施例におけるジョセフソン接合を有する超伝導リングを
貫く磁束Φの温度依存性を示すグラフ図、第５図は磁束
Φと電極間電圧との関係を示すグラフ図、第６図は第１
の実施例における電極間電圧の温度依存性を示すグラフ
、第７図はこの発明の第２の実施例に係る温度感知素子
を示す平面図、第８図は第２の実施例における磁束Φの
温度依存性を示すグラフ図、ＴＳ９図は第２の実施例に
おける電極間電圧の温度依存性を示すグラフ図、第１０
図はこの発明の温度感知素子を２つ組合わせた場合の信
号ビットを示す図である。 １．１１．１４；磁性体、２．４．６．１２゜１５．１
７，１９；絶縁体、３，５．１３．１６゜１８；超伝導
リング、７ａ、７ｂ、２．Ｏａ。 ２０ｂ；電極。
示す斜視図、第２図はその平面図、第３図は磁性体の自
発磁化の温度依存性を示すグラフ図、第４図は第１の実
施例におけるジョセフソン接合を有する超伝導リングを
貫く磁束Φの温度依存性を示すグラフ図、第５図は磁束
Φと電極間電圧との関係を示すグラフ図、第６図は第１
の実施例における電極間電圧の温度依存性を示すグラフ
、第７図はこの発明の第２の実施例に係る温度感知素子
を示す平面図、第８図は第２の実施例における磁束Φの
温度依存性を示すグラフ図、ＴＳ９図は第２の実施例に
おける電極間電圧の温度依存性を示すグラフ図、第１０
図はこの発明の温度感知素子を２つ組合わせた場合の信
号ビットを示す図である。 １．１１．１４；磁性体、２．４．６．１２゜１５．１
７，１９；絶縁体、３，５．１３．１６゜１８；超伝導
リング、７ａ、７ｂ、２．Ｏａ。 ２０ｂ；電極。
Claims (1)
- 強磁性体と、この強磁性体に対し電気的に絶縁された状
態でこの強磁性体を囲むように設けらた第１の超伝導リ
ングと、この第１の超伝導リングに対し電気的に絶縁さ
れた状態でこの第１の超伝導リングを囲むように設けら
れジョセフソン接合を有する第２の超伝導リングと、こ
の第２の超伝導リングに設けられた一対の電極とを有す
ることを特徴とする温度感知素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33352388A JPH02176531A (ja) | 1988-12-28 | 1988-12-28 | 温度感知素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33352388A JPH02176531A (ja) | 1988-12-28 | 1988-12-28 | 温度感知素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02176531A true JPH02176531A (ja) | 1990-07-09 |
Family
ID=18266996
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33352388A Pending JPH02176531A (ja) | 1988-12-28 | 1988-12-28 | 温度感知素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02176531A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004271182A (ja) * | 2003-03-04 | 2004-09-30 | Osaka Sealing Printing Co Ltd | センシング材料、センシングシールおよびセンシングシステム |
| CN104132736A (zh) * | 2014-07-31 | 2014-11-05 | 华中科技大学 | 一种直流激励磁场下的非侵入式快速温度变化的测量方法 |
| KR20220046827A (ko) * | 2020-10-08 | 2022-04-15 | 재단법인대구경북과학기술원 | 세포 온도 측정 장치 및 방법 |
-
1988
- 1988-12-28 JP JP33352388A patent/JPH02176531A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004271182A (ja) * | 2003-03-04 | 2004-09-30 | Osaka Sealing Printing Co Ltd | センシング材料、センシングシールおよびセンシングシステム |
| CN104132736A (zh) * | 2014-07-31 | 2014-11-05 | 华中科技大学 | 一种直流激励磁场下的非侵入式快速温度变化的测量方法 |
| KR20220046827A (ko) * | 2020-10-08 | 2022-04-15 | 재단법인대구경북과학기술원 | 세포 온도 측정 장치 및 방법 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5053834A (en) | High symmetry dc SQUID system | |
| US4251795A (en) | Semiconductor magnetoresistive element having a differential effect | |
| US5574290A (en) | Superconducting quantum interference device | |
| US5218297A (en) | Superconductive quantum interference device in high temperature environments having reduced inductance and improved thermal noise response | |
| US5625290A (en) | Complex superconducting quantum interference device and circuit | |
| EP3345009B1 (en) | Superconducting device and method of manufacturing a superconducting device | |
| EP0538077B1 (en) | Super conducting quantum interference device | |
| EP0327123B1 (en) | Superconducting quantum interference device | |
| JPH0197144A (ja) | 充電完了検知器 | |
| JPH02176531A (ja) | 温度感知素子 | |
| US4326188A (en) | Magnetically controllable variable resistor | |
| JPH0558588B2 (ja) | ||
| JPS5816579A (ja) | ハイブリツド型高周波スクイド | |
| EP0381541A2 (en) | Superconductive magnetoresistive device | |
| Kataria et al. | Behavior of double junction squid of Y-Ba-Cu-O bulk superconductor | |
| JPH0548106Y2 (ja) | ||
| JPS63309876A (ja) | マルチ型ｄｃＳＱＵＩＤ磁力計 | |
| Sarma et al. | Hysteretic current-voltage characteristics of platelet boundaries in melt-textured bulk Ag-doped YBa2Cu3O7, δ and heating effects | |
| JPH04204069A (ja) | Ｓｑｕｉｄ磁束計 | |
| JPS63212881A (ja) | 磁気センサ | |
| JPH04296070A (ja) | Ｄｃ−ｓｑｕｉｄ | |
| JPH01162178A (ja) | 超伝導磁気検出器 | |
| JPH08255937A (ja) | 超伝導回路 | |
| JPH01197677A (ja) | 超電導磁力計 | |
| JPS5946564A (ja) | 磁気検出装置 |