JPH0325419Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は、常温で動作する常温動作電子回路
と、極低温で動作する極低温動作電子回路とを用
いて信号を処理する信号処理装置の改良に関す
る。

従来の技術 このような信号処理装置として、従来、第３図
を伴なつて次に述べる構成を有するものが提案さ
れている。

すなわち、排気用管２を有する真空槽１を有す
る。

また、真空槽１内に配され、しかしながら、冷
媒導出入用管４を真空槽１外に延長している、極
低温用冷媒５を収容する極低温用冷媒用容器３を
有する。

さらに、極低温用冷媒用容器３内に配され、し
かしながら、排気用管７を極低温用冷媒用容器３
及び真空槽１外に延長している真空容器６を有す
る。

また、主面９上に、常温で動作する常温動作電
子回路を構成している常温動作電子回路構成チツ
プ１０と、例えばジヨセフソン素子を含んで構成
された極低温で動作する極低温動作電子回路を構
成している極低温動作電子回路構成チツプ１１と
を位置を異にして装架しているとともに、ヒータ
１２を常温動作電子回路構成チツプ１０の近傍に
装架し、且つ常温動作電子回路構成チツプ１０及
び極低温動作電子回路構成チツプ１１間に延長し
ている電源用、信号用などの薄膜線路を少なくと
も含んでいる薄膜線路１３を形成している電子回
路基板８を有する。

しかして、その電子回路基板８が、常温動作電
子回路構成チツプ１０及びヒータ１２を真空容器
６内に位置せしめ、極低温動作電子回路構成チツ
プ１１を極低温用冷媒用容器３内に位置せしめ且
つ極低温用冷媒５内に浸漬させた状態で、真空容
器６に保持されている。

この場合、常温動作電子回路構成チツプ１０及
び極低温動作電子回路構成チツプ１１に対する電
源用導線、信号入力用及び出力用導線、及びヒー
タ１１に対する電源用導線（いずれも図示せず）
が、真空容器６内の位置から、極低温用冷媒用容
器３及び真空槽１外に導出されている。

以上が、従来提案されている信号処理装置の構
成である。

このような構成を有する信号処理装置によれ
ば、真空槽１外から、電源用導線及び信号入力用
導線に、常温動作電子回路構成チツプ１０及び極
低温動作電子回路構成チツプ１１に対する電源及
び被処理信号をそれぞれ供給することによつて、
その被処理信号を、真空槽１内で、常温動作電子
回路構成チツプ１０の常温動作電子回路及び極低
温動作電子回路構成チツプ１１の極低温動作電子
回路の双方を同時に用いて処理させることがで
き、また、その処理された信号を信号導出用導線
を介して真空槽１外に導出させることができる。

この場合、極低温用冷媒５を収容する極低温用
冷媒用容器３内に真空容器６が配され、そして、
その真空容器６内に、電子回路基板８上に装架さ
れた常温動作電子回路構成チツプ１０が位置して
いるので、常温動作電子回路構成チツプ１０が極
低温用冷媒５によつて間接的に冷却される。しか
しながら、電子回路基板８上に、常温動作電子回
路構成チツプ１０の近傍において、ヒータ１２が
装架されているので、そのヒータ１２に電源用導
線を介して通電させれば、そのヒータ１２によつ
て常温動作電子回路構成チツプ１０が加熱され
る。従つて、常温動作電子回路構成チツプ１０を
常温に保たせることができ、よつて、常温動作電
子回路構成チツプ１０の常温動作電子回路を常温
で動作させることができる。また、電子回路基板
８上に装架された極低温動作電子回路構成チツプ
１１が、極低温用冷媒５を収容する極低温用冷媒
用容器３内に、極低温用冷媒５内に浸漬して位置
しているので、極低温動作電子回路構成チツプ１
１を極低温に保たせることができ、よつて、極低
温動作電子回路構成チツプ１１の極低温動作電子
回路を極低温で動作させることができる。

このように、第３図に示す従来の信号処理装置
によれば、被処理信号を、極低温動作電子回路構
成チツプ１１の極低温動作電子回路をも用いて処
理させることができるので、被処理信号を、極低
温動作電子回路構成チツプを用いず、常温動作電
子回路構成チツプのみを用いて処理させる場合に
比し、高速で、且つ少ない消費電力で、処理させ
ることができる。

また、この場合、極低温用冷媒用容器３が真空
槽１内に配されているので、極低温用冷媒用容器
３が外部と断熱されている。このため、極低温用
冷媒用容器３に収容されている極低温用冷媒５が
外部の熱によつて気化損失することがほとんどな
い。

さらに、常温動作電子回路構成チツプ１０が真
空容器６内に配され、そして、真空容器６内で
は、その内部が真空であるので、真空容器６内に
熱が発生しても、その熱がほとんど対流しない。
従つて、電子回路基板８に装架しているヒータ１
２及び常温動作電子回路構成チツプ１０からの対
流熱にもとずき、真空容器６が加熱されることは
ほとんどなく、従つて、極低温用冷媒用容器３に
収容されている極低温用冷媒５が、ヒータ１２及
び常温動作電子回路構成チツプ１０からの対流熱
にもとずき、気化損失するおそれがほとんどな
い。

考案が解決すべき問題点 しかしながら、第３図に示す従来の信号処理装
置の場合、極低温用冷媒用容器３内に配される真
空容器６を必要とするとともに、その真空容器６
に電子回路基板８を気密性及び液密性を保つて保
持させる必要があり、さらに、電子回路基板８に
ヒータ１２を装架させる必要があるなどのため、
信号処理装置が全体として、大型、複雑、高価に
なる、という欠点を有していた。

また、ヒータ１２を装架している電子回路基板
８が、真空容器６の壁を横切つて真空容器６内と
極低温用冷媒用容器３内との間に延長しているた
め、極低温用冷媒用容器３内に延長し、そして、
極低温用冷媒５に浸漬しているため、ヒータ１２
及び常温動作電子回路構成チツプ１０から電子回
路基板８に伝導している熱によつて、極低温用冷
媒５に無視し得ない気化損失を伴なう、という欠
点を有していた。

また、電子回路基板８が、真空容器６の壁を横
切つて延長しているため、電子回路基板８と真空
容器６との間に気密性と液密性との双方を保たせ
る必要があり、また、このため、電子回路基板８
を新たな電子回路基板に交換する必要がある場
合、それに困難を伴ない、さらに、電子回路基板
８と真空容器６との間の熱膨脹係数の差によつ
て、電子回路基板８と真空容器６との間の気密性
並びに液密性に劣化を伴なうおそれがある、など
の欠点を有していた。

問題を解決するための手段 よつて、本考案は、上述した欠点のない新規な
信号処理装置を提案せんとするものである。

本考案による信号処理装置は、次に述べる構成
を有する。

すなわち、真空槽と、その真空槽内に配され且
つ外面にヒートシンクを設けている極低温用冷媒
用容器と、主面上に、常温動作電子回路を構成し
ている常温動作電子回路構成チツプと、極低温動
作電子回路を構成している極低温動作電子回路構
成チツプとを位置を異にして装架し、且つ上記常
温動作電子回路構成チツプ及び上記極低温動作電
子回路構成チツプ間に延長している薄膜線路を少
なくとも含んでいる薄膜線路を形成している電子
回路基板とを有する。

しかして、上記電子回路基板が、上記常温動作
電子回路構成チツプを上記真空槽外に位置せし
め、上記極低温動作電子回路構成チツプを上記真
空槽内に位置せしめ且つ上記ヒートシンクに圧接
させた状態で、上記真空槽に保持されている。

以上が本考案による信号処理装置の構成であ
る。

作用・効果 このような構成を有する本考案による信号処理
装置によれば、常温動作電子回路構成チツプ及び
極低温動作電子回路構成チツプを装架している電
子回路基板が、その常温動作電子回路構成チツプ
を真空槽外に位置せしめて、真空槽に保持されて
いるので、真空槽外において、常温動作電子回路
構成チツプ及び極低温動作電子回路構成チツプに
対する電源及び被処理信号を容易に供給すること
ができる。

また、この常温動作電子回路構成チツプ及び極
低温動作電子回路構成チツプに対する電源及び被
処理信号の供給によつて、被処理信号を、第３図
で上述した従来の信号処理装置の場合と同様に、
電子回路基板上に装架された常温動作電子回路構
成チツプの常温動作電子回路及び同じ電子回路基
板上に装架された極低温動作電子回路構成チツプ
の極低温動作電子回路の双方を同時に用いて処理
させることができ、また、その処理された信号を
真空槽外において、電子回路基板から容易に得る
ことができる。

この場合、電子回路基板上に装架された常温動
作電子回路構成チツプが真空槽外に位置している
ので、第３図で上述した従来の信号処理装置の場
合のようなヒータを用いることなしに、その常温
動作電子回路を常温で動作させることができる。

また、電子回路基板上に装架された極低温動作
電子回路構成チツプが、極低温用冷媒を収容する
極低温用冷媒用容器の外面に設けられているヒー
トシンクに圧接しているので、極低温動作電子回
路構成チツプの極低温動作電子回路を極低温で動
作させることができる。

このように、本考案による信号処理装置によつ
ても、被処理信号を、極低温動作電子回路構成チ
ツプの極低温動作電子回路をも用いて処理させる
ことができるので、第３図で上述した従来の信号
処理装置の場合と同様に、被処理信号を、極低温
動作電子回路構成チツプを用いず、常温動作電子
回路構成チツプのみを用いて処理させる場合に比
し、高速で、且つ少ない消費電力で、処理させる
ことができる。

また、この場合、極低温用冷媒用容器が、第３
図で上述した従来の信号処理装置の場合と同様に
真空槽内に配されているので、極低温用冷媒用容
器が真空槽と断熱されている。このため、極低温
用冷媒用容器に収容されている極低温用冷媒が、
第３図で上述した従来の信号処理装置の場合と同
様に、外部の熱によつて気化損失することがほと
んどない。

また、極低温動作電子回路構成チツプを配して
いる真空槽の内部が真空であるので、たとえ、そ
の真空槽内に熱が発生しても、その熱はほとんど
対流せず、一方極低温動作電子回路構成チツプが
極低温用冷媒用容器の外面に設けられたヒートシ
ンクに圧接している。従つて、極低温動作電子回
路構成チツプが安定に所期の極低温に保たれ、従
つて、極低温動作電子回路構成チツプの極低温動
作電子回路が安定に動作する。

また、第３図で上述した従来の信号処理装置の
ような極低温用冷媒用容器内に配される真空容器
を必要とせず、また、その真空容器に電子回路基
板を気密性及び液密性の双方を保つて保持させる
必要がなく、さらに、電子回路基板にヒータを装
架させる必要がないため、信号処理装置を、全体
として、第３図で上述した従来の信号処理装置の
場合に比し、格段的に小型、簡易、廉価に提供す
ることができる。

また、電子回路基板がヒータを装架していない
ので、その電子回路基板が不必要に加熱されるこ
とがなく、また、電子回路基板が極低温用冷媒用
容器に直接的に接してもいなければ、極低温用冷
媒用容器内に収容されている極低温用冷媒に触れ
てもいないので、極低温用冷媒が不必要に気化損
失することがない。

さらに、極低温用冷媒用容器と電子回路基板と
の間に熱膨脹係数の差を有していても、電子回路
基板が直接的に極低温用冷媒用容器に接触してい
ないので、なんらの問題も生じない。

実施例 第１図は、本考案による信号処理装置の一例を
示す。

第１図において、第３図との対応部分には同一
符号を付して詳細説明を省略する。

第１図に示す本考案による信号処理装置は、次
に述べる構成を有する。

すなわち、真空槽１と、その真空槽１内に配さ
れ且つ外面にヒートシンク２１を設けている極低
温用冷媒用容器３と、主面９上に、常温動作電子
回路を構成している常温動作電子回路構成チツプ
１０と、極低温動作電子回路を構成している極低
温動作電子回路構成チツプ１１とを位置を異にし
て装架し、且つ常温動作電子回路構成チツプ１０
及び極低温動作電子回路構成チツプ１１間に延長
している薄膜線路を少なくとも含んでいる薄膜線
路１３を形成している電子回路基板８とを有す
る。

しかして、電子回路基板８が、常温動作電子回
路構成チツプ１０を真空槽１外に位置せしめ、極
低温動作電子回路構成チツプ１１を真空槽１内に
位置せしめ且つヒートシンク２１に圧接させた状
態で、真空槽１に保持されている。

この場合、真空槽１は、排気用管２ａを有する
外側真空槽１ａと、外側真空槽１ａの壁を横切つ
て外部に延長している排気用管２ｂを有する内側
真空槽１ｂとの二重構造を有し、そして、電子回
路基板８が、それら外側真空槽１ａ及び内側真空
槽１ｂを横切つて延長している。この場合、電子
回路基板８は、常温部にある気密封止手段３０に
よつて外側真空槽１ａとの間で気密性を保つてい
るが、内側真空槽１ｂとの間ではそのような気密
性は保つておらず、むしろ、電子回路基板８は、
内側真空槽１ｂに設けられた窓３１内に緩挿し、
一方、内側真空槽１ｂは、その窓３１の位置にお
いて、熱抵抗の大なるベローズのようなフランジ
２３を介して、外側真空槽１ａに連結されてい
る。

また、極低温動作電子回路構成チツプ１１が、
超伝導状態において、常伝導状態におけるよりも
格段的に低い熱伝導度を呈する例えば鉛、錫−鉛
合金でなる半田２４を用いて、薄膜線路１３に電
気機械的に連結されて、電子回路基板８に装架さ
れ、そして、このように極低温動作電子回路構成
チツプ１１を装架している電子回路基板８が、ヒ
ートシンク２１に螺合する螺子２６を用いて、電
子回路基板８の裏面との間に板状発条２５を介挿
し且つ螺子２６の頭との間に巻発条２７を介挿し
ている圧接用片２９を、ヒートシンク２１側に押
し付けることによつて、ヒートシンク２１に圧接
されている。この場合、図示のように、ヒートシ
ンク２１及び電子回路基板８間に接着グリース２
８を介挿させてもよい。

以上が本考案による信号処理装置の構成であ
る。

このような構成を有する本考案による信号処理
装置によれば、常温動作電子回路構成チツプ１０
及び極低温動作電子回路構成チツプ１１を装架し
ている電子回路基板８が、その常温動作電子回路
構成チツプ１０を真空槽１外に位置せしめて、真
空槽１に保持されているので、真空槽１外におい
て、常温動作電子回路構成チツプ１０及び極低温
動作電子回路構成チツプ１１に対する電源及び被
処理信号を容易に供給することができる。

また、この常温動作電子回路構成チツプ１０及
び極低温動作電子回路構成チツプ１１に対する電
源及び被処理信号の供給によつて、被処理信号
を、第３図で上述した従来の信号処理装置の場合
と同様に、電子回路基板８上に装架された常温動
作電子回路構成チツプ１０の常温動作電子回路及
び同じ電子回路基板８上に装架された極低温動作
電子回路構成チツプ１１の極低温動作電子回路の
双方を同時に用いて処理させることができ、ま
た、その処理された信号を真空槽１外において、
電子回路基板８から容易に得ることができる。

この場合、電子回路基板８上に装架された常温
動作電子回路構成チツプ１０が真空槽１外に位置
しているので、第３図で上述した従来の信号処理
装置の場合のようなヒータを用いることなしに、
その常温動作電子回路を常温で動作させることが
できる。

また、電子回路基板８上に装架された極低温動
作電子回路構成チツプ１１が、極低温用冷媒５を
収容する極低温用冷媒用容器３の外面に設けられ
ているヒートシンク２１に圧接しているので、極
低温動作電子回路構成チツプ１１の極低温動作電
子回路を極低温で動作させることができる。

このように、第１図に示す本考案による信号処
理装置によつても、被処理信号を、極低温動作電
子回路構成チツプ１１の極低温動作電子回路をも
用いて処理させることができるので、第３図で上
述した従来の信号処理装置の場合と同様に、被処
理信号を、極低温動作電子回路構成チツプ１１を
用いず、常温動作電子回路構成チツプ１０のみを
用いて処理させる場合に比し、高速で、且つ少な
い消費電力で、処理させることができる。

また、この場合、極低温用冷媒用容器３が、第
３図で上述した従来の信号処理装置の場合と同様
に真空槽１内に配されているので、極低温用冷媒
用容器３が真空槽１と断熱されている。このた
め、極低温用冷媒用容器３に収容されている極低
温用冷媒５が、第３図で上述した従来の信号処理
装置の場合と同様に、外部の熱によつて気化損失
することがほとんどない。

また、極低温動作電子回路構成チツプ１１を配
している真空槽１の内部が真空であるので、たと
え、その真空槽１内に熱が発生しても、その熱は
ほとんど対流せず、一方極低温動作電子回路構成
チツプ１１が極低温用冷媒用容器３の外面に設け
られたヒートシンク２１に圧接している。従つ
て、極低温動作電子回路構成チツプ１１が安定に
所期の極低温に保たれ、従つて、極低温動作電子
回路構成チツプ１１の極低温動作電子回路が安定
に動作する。

このことは、真空槽１が、図示のように、外側
真空槽１ａと内側真空槽１ｂとの二重構造になつ
ている場合、なおさらである。

また、第３図で上述した従来の信号処理装置の
ような極低温用冷媒用容器３内に配される真空容
器６を必要とせず、また、その真空容器６に電子
回路基板８を気密性及び液密性の双方を保つて保
持させる必要がなく、さらに、電子回路基板８に
ヒータを装架させる必要がないため、信号処理装
置を、全体として、第３図で上述した従来の信号
処理装置の場合に比し、格段的に小型、簡易、廉
価に提供することができる。

また、電子回路基板８がヒータを装架していな
いので、その電子回路基板８が不必要に加熱され
ることがなく、また、電子回路基板８が極低温用
冷媒用容器３に直接的に接してもいなければ、極
低温用冷媒用容器３内に収容されている極低温用
冷媒５に触れてもいないので、極低温用冷媒５が
不必要に気化損失することがない。

このことは、電子回路基板８が極低温動作電子
回路構成チツプ１１を介してヒートシンク２１に
間接的に熱的に連結されているとしても、極低温
動作電子回路構成チツプ１１が、図示のように、
上述した半田２４を介して電子回路基板８に装架
されている場合、なおさらである。

さらに、極低温用冷媒用容器３と電子回路基板
８との間に熱膨脹係数の差を有していても、電子
回路基板８が直接的に極低温用冷媒用容器３に接
触していないので、なんらの問題も生じない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案による信号処理装置の実施例
を示す略線的断面図である。第２図は、その腰部
の略線的断面図である。第３図は、従来の信号処
理装置を示す略線的断面図である。 １……真空槽、２……排気用管、３……極低温
用冷媒用容器、４……冷媒導出入管、５……極低
温用冷媒、６……真空容器、７……排気用管、８
……電子回路基板、９…主面、１０……常温動作
電子回路構成チツプ、１１……極低温動作電子回
路構成チツプ、１２……ヒータ、１３……薄膜線
路、２１……ヒートシンク。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 真空槽と、 該真空槽内に配され且つ外面にヒートシンクを
   設けている極低温用冷媒用容器と、 主面上に、常温動作電子回路を構成している常
   温動作電子回路構成チツプと、極低温動作電子回
   路を構成している極低温動作電子回路構成チツプ
   とを位置を異にして装架し、且つ上記常温動作電
   子回路構成チツプ及び上記極低温動作電子回路構
   成チツプ間に延長している薄膜線路を少なくとも
   含んでいる薄膜線路を形成している電子回路基板
   とを有し、 上記電子回路基板が、上記常温動作電子回路構
   成チツプを上記真空槽外に位置せしめ、上記極低
   温動作電子回路構成チツプを上記真空槽内に位置
   せしめ且つ上記ヒートシンクに圧接させた状態
   で、上記真空槽に保持されている信号処理装置。