JPH04124884A - Ｄｃ―ｓｑｕｉｄ磁力計 - 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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は生体磁界等の微小磁界を計測するためのＤＣ−
−ＳＱＵＩＤ磁力計に関する。

〈従来の技術〉 生体磁界等の微小磁界を計測する装置としてＤＣ−−Ｓ
ＱＵＩＤ　（超電導量子干渉計）を用いた磁力計がある
。

ＤＣ−−ＳＱＵＩＤは、超電導ループ内に２つのジョセ
フソン接合部を設けたデバイスで、外部磁束を高感度で
検出することができる。

ところで、このようなりＣ−−ＳＱＵＩＤでは、通常、
被測定外部磁界を直接ＳＱＵＩＤ素子て拾うことはせず
、磁束トランス法等と称される入力回路が使用される。

この入力回路は、測定すべき磁束を拾うピックアップコ
イルおよびインプットコイルとがらなる超電導閉回路で
、インプットコイルをＳＱＵＩＤ素子と磁気的に結合す
ることにより、ピックアップコイルで拾った磁束をＳＱ
Ｕ■Ｄ素子に伝達する。

Ｎｂ等の金属材料超電導体の薄膜を用いたＳＱＵＩＤて
は、一般に、一つの基板上にＳＱＵＩＤ素子パターン、
絶縁膜およびインプットコイルパターンを多層製膜およ
びパターニング技術により積層形成することによって、
ＳＱＵＩＤ素子とインプットコイルとを磁気的に結合す
ることが多い（例えは中西正和他、Ａｌｌ　ｈａｒｄ　
ＤＣ−−ＳＱＵＩＤ（ＩＩ）ＳＣＥ８６−２）。

〈発明か解決しようとする課題〉 インプットコイルとＳＱＵＩＤ素子を磁気的に結合する
ためには、上記したような超電導薄膜の多層化技術、あ
るいは超電導線材とその超電導接続技術等か必要である
か、高温超電導体に関しては、現時点においてこのよう
な技術はいずれも完成されておらず、ピックアップコイ
ルからのＳＱＵＩＤ素子への磁束の伝達手法が見出され
ていない。

本発明はこのような点に鑑みてなされたもので、上記し
たような技術を用いることなくピックアップコイルて拾
った磁束をＳＱＵＩＤ素子に伝達することがてき、もっ
て高温超電導体を用いてもピックアップコイルで拾った
磁束をＳＱＵＩＤ素子に伝達することのてきるＤＣ−−
ＳＱＵＩＤ磁力計の提供を目的としている。

く課題を解決するための手段〉 上記の目的を達成するため、本発明では、実施例に対応
する第１図に示すように、ＳＱＵＩＤＩＪング１とピッ
クアップコイル２を並列に形成し、かつ、このＳＱＵＩ
Ｄリング１とピックアップコイル２とを互いに超電導接
続し、更にこのＳＱＵＩＤリンク１とピックアップコイ
ル２との接続部近傍に２つのジョセフソン接合部３ａ、
３ｂを形成している。

く作用〉 外部磁界かピックアップコイル２に鎮交した際に、この
ピックアップコイル２に誘導電流１．か流れる。このと
き、ピックアップコイル２と５ＱＵＴＤリング１か直接
接続されているため、ピックアップコイル２に流れる誘
導電流ｉｐはＳＱＵＩＤリング１にも流れ、ＳＱＵＩＤ
リング１の内側（ＳＱＵＩＤホール）を磁界か通った場
合と等価となる。

ＳＱＵＩＤリング１とピックアップコイル２との接続部
近傍にジョセフソン接合部３ａ、３ｂを形成することに
より、ジョセフソン接合から見たインダクタンスに問題
はなく、ＤＣ−−ＳＱＵＩＤとしての磁束検出能力に問
題はない。

〈実施例〉 第１図は本発明実施例の構成図で、第２図はそのＡ部拡
大図である。

ＭｇＯ基板１０上に、それぞれＹ　Ｂ　ａ　２　Ｃｕ　
３０７−　ｘ高温超電導体薄膜製の５ＱＵＴＤＩＪング
１とピックアップコイル２か形成されており、これらは
各ループの端部において互いに一体的に接続されている
。また、ＳＱＵＩＤリング１に近接して、フィードバッ
クコイル４か形成されているとともに、ＳＱＵＩＤリン
グ１には外部計測回路に接続するための４端子に連通ず
る引き出し線５ａ、５ｂか設けられている。これらのフ
ィードバックコイル４および引き出し線５ａ、５ｂも高
温超電導体薄膜製である。

ＳＱＵＩＤリング１の大きさは３００μｍピックアップ
コイル２は線幅１０μｍで１０ｍｍであって、ＳＱＵＩ
Ｄリング１のインダクタンスＬ６とピックアップコイル
２のインダクタンスし。

の関係はり、：＞Ｌ、である。

ジョセフソン接合部３ａ、３ｂは、ＳＱＵＩＤリング１
とピックアップコイル２との接続部近傍に設けられてい
る。このジョセフソン接合部３ａ。

３ｂは段差型のジョセフソン接合を採用している。

第３図（ａ）はジョセフソン接合部３ａ、３ｂ近傍の拡
大平面図で、同図（ｂ）はそのＢ−Ｂ断面図である。

ＳＱＵＩＤリング１のピックアップコイル２どの接続部
近傍に２か所の狭窄部１ａおよび１ｂか形成されており
、この狭窄部１ａ、ｌｂの直下の基板１０にそれぞれ段
部１０ａおよび１０ｂか形成されている。この段部１０
ａ、１０ｂ上の狭窄部１ａ、１ｂがそれぞれＳＱＵＩＤ
リング１をウィークにリンクしてジョセフソン接合部３
ａ、３ｂを形成しており、そのリンク長は段部１０ａ。

１０ｂの段差寸法によって決まる。

以上の構造の本発明実施例においては、外部磁界８つか
ピックアップコイル２に印加したとき、このピックアッ
プコイル２には下記の（１）式て示される誘導電流ｉ、
か流れる。

ｉ、＝Ｂ、・Ａ、／Ｌ、　　　・・・・（１）ここでり
、およびＡ９はピックアップコイル２のインダクタンス
および面積である。

二の誘導電流ｉ、は第２図に示すような経路でピックア
ップコイル２からＳＱＵＩＤリング１に流れる。すなわ
ち、ジョセフソン接合部３ａ、３ｂは抵抗状態であるた
め、超電導電流は第２図に示す経路を採る。

このｉ、により、ＳＱＵＩＤリング１の内側のＳＱＵＩ
Ｄホールには、 φ、＝ｉ、・Ｌ５　　　・・・・（２）で表される磁束
φ１か印加されることになり、外部磁束Ｂ８の検出か可
能となる。

次に、以上の本発明実施例の製造方法の一例を述べる。

まず、ＭｇＯ基板に第３図に示したような段差を設ける
。その方法は、例えばフォトレジストをマスクとし、イ
オンミリングでエツチングして２０００人の段差をつけ
る。

次にＹＢａ２Ｃｕ３０ｉ−ｘ高温超電導体を約２０００
人の厚さて製膜し、第１図ないし第３図に示すようなパ
ターンでこの高温超電導体薄膜上にレジストを形成する
。

このレジストをマスクとして、イオンミリングによる高
温超電導体薄膜のエツチングにより、ＳＱＵＩＤリング
１．ピックアップコイル２等のパターンか得られる。

なお、ジョセフソン接合部としては、以上のような段差
室を採用せず、例えばトンネル型、マイクロブリッジ型
等の公知のジョセフソン接合を採用することができる。

また、第４図に示すように、２つのピックアップコイル
２ａおよび２ｂをＳＱＵＩＤリング１に接続して、同様
に接続部の近傍にジョセフソン接合部３ａおよび３ｂを
形成することにより、いわゆるグラジオメータを磁束ト
ランスとして使用した場合と同等の作用か得られる。

更に、本発明は高温超電導体に限られることなく、Ｎｂ
系超電導体にも等しく適用できることは勿論である。

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明によれは、ＳＱＵＩＤリン
グとピックアップコイルとを単層膜により結合すること
が可能となり、高温超電導体を用いて、ピックアップコ
イルを有するＤＣ−−ＳＱＵＩＤの作成か可能となった
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の構成図、 第２図はそのＡ部拡大図、 第３図（ａ）はそのジョセフソン接合部３ａ、３ｂ近傍
の拡大平面図で、同図（ｂ）はそのＢ−Ｂ断面図、第４
図は本発明の他の実施例の構成図である。 １・・・・ＳＱＵＩＤリング ２・・・・ピックアップコイル ３ａ、３ｂ・・・・ジョセフソン接合部４・・・・フィ
ードバックコイル ５ａ、５ｂ・・・・引き出し線 １０・・・・基板 １０ａ、１０ｂ−−−、段部 特許出願人　　　株式会社島津製作所 代　理　人　　　　弁理士　西１）新 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 超電導体により形成されたＳＱＵＩＤリングおよびピッ
   クアップコイルが並列に設けられ、かつ、このＳＱＵＩ
   Ｄリングとピックアップコイルとが互いに超電導接続さ
   れているとともに、上記ＳＱＵＩＤリングとピックアッ
   プコイルとの接続部近傍に２つのジョセフソン接合部が
   形成されたＤＣ−ＳＱＵＩＤ磁力計。