JPH04290276A - 超伝導装置 - Google Patents

超伝導装置

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JPH04290276A
JPH04290276A JP3054270A JP5427091A JPH04290276A JP H04290276 A JPH04290276 A JP H04290276A JP 3054270 A JP3054270 A JP 3054270A JP 5427091 A JP5427091 A JP 5427091A JP H04290276 A JPH04290276 A JP H04290276A
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gate
superconducting
signal
bias
polarity
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JP3054270A
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Kotaro Goto
公太郎 後藤
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Fujitsu Ltd
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、超伝導装置、特に超伝
導量子干渉素子を含む超伝導装置に関する。超伝導量子
干渉素子(SQUID:super conducti
ng interferential device)
は、生体磁気信号のようにきわめて微弱な磁気を検出す
るための高感度磁気センサとして使用されるが、近年の
測定精度に対する向上要求や磁界分布の時間変化の観測
要求等の高度化に伴って、一段と高性能なSQUIDが
求められる傾向にある。
【0002】
【従来の技術】単一のSQUIDでは心臓や脳の磁界を
ピンポイント的にしか検出できない。これに対して多数
のSQUIDをマトリクス状に配列したいわゆる多チャ
ンネルSQUIDは磁界分布を同時刻で検出でき、磁界
分布の時間変化の観測に優れている。
【0003】例えば特開昭63−290979号公報や
特開昭64−21378号公報に記載の「デジタルSQ
UID」は、かかる多チャンネルSQUIDに好適な技
術である。これらの引用例に記載のものは、既存のSQ
UIDがアナログ的な信号を出力するのに対してパルス
を持つ信号を出力する。これにより、S/N比を格段に
向上でき、また、A/D変換器が不要になり、ディジタ
ル処理回路との直接的なインターフェイスが可能となる
【0004】さらに、処理回路をジョセフソン集積回路
で構成すれば、SQUIDからの出力信号を低温環境下
できわめて超高速に処理することも可能である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来のものにあっては(1)SQUIDから出力される
パルス信号が双極性信号(正パルスと負パルスが交互に
現れるバイポーラ信号)である(2)例えばMVTL(
Modified Variable Thresho
ld Logic)ゲートのようなジョセフソン論理ゲ
ートのしきい値特性が入力に対して非対称であるために
、SQUIDからの信号を直接、ジョセフソン回路で処
理することができなかった。
【0006】なお、通常の半導体回路でも、入力信号の
極性が正負何れかのときにスイッチするように設計され
ているので、上記ジョセフソン回路と同様にSQUID
からの信号を直接、論理回路で処理することはできない
【0007】そこで本発明は、SQUIDセンサからの
双極性パルス信号(バイポーラ信号)を片極性の信号(
ユニポーラ信号)に変換し、ジョセフソン回路や半導体
回路を用いた信号処理を実現することを目的としている
【0008】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、その
原理図を図1(a)に示すように、超伝導量子干渉素子
の出力端子に磁界結合型超伝導ゲートを接続し、該超伝
導ゲートを介して前記超伝導量子干渉素子の出力パルス
信号を取り出すことを特徴とする。
【0009】請求項2の発明は、その原理図を図1(b
)に示すように、超伝導量子干渉素子の出力端子に電流
注入型超伝導ゲートを接続し、該超伝導ゲートを介して
前記超伝導量子干渉素子の出力パルス信号を取り出すこ
とを特徴とする。
【0010】請求項3の発明は、その原理図を図1(c
)に示すように、前記電流注入型超伝導ゲートの後に、
磁界結合型超伝導ゲートを接続し、これら2つの超伝導
ゲートを介して前記超伝導量子干渉素子の出力パルス信
号を取り出すことを特徴とする。
【0011】
【作用】請求項1の本発明では、磁界結合型超伝導ゲー
トから、そのゲートバイアスの極性と同一極性に揃えら
れた片極性のパルス信号が、入力パルスと同数取り出さ
れる。
【0012】請求項2の発明では、電流注入型超伝導ゲ
ートのスイッチ動作が、そのゲートバイアスと同極性の
パルスが入力した時に行われ、この電流注入型超伝導ゲ
ートからは入力パルスの1つおきに片極性のパルス信号
が取り出される。
【0013】請求項3の発明では、電流注入型超伝導ゲ
ートから取り出された信号の極性が、磁界結合型超伝導
ゲートのゲートバイアス極性に応じて任意に変えられる
。したがって、以上の各請求項の発明によれば、SQU
IDからの双極性パルスを片極性パルスに変換でき、ジ
ョセフソン回路や半導体回路に対する直接入力が可能に
なる。
【0014】
【実施例】以下、本発明を図面に基づいて説明する。 第1実施例 図2〜図4は本発明に係る超伝導装置の第1実施例を示
す図であり、請求項1の発明に対応するものである。
【0015】図2において、10はインダクタンスL1
や複数のジョセフソン接合J1、J2などを超伝導ルー
プ内に含み、磁束量子の捕捉量に応じたパルス信号を出
力するSQUIDセンサ(以下単にセンサという)、1
1は超伝導ループLPに磁界結合する制御線L2(以下
磁界結合線)を含む例えば3接合SQUIDゲート(以
下単にゲートという)である。なお、R1は終端抵抗で
ある。
【0016】センサ10には、双極性の交流バイアス(
以下センサバイアスISB)が与えられており、このバ
イアスISBに同期して正負極に交互変化する双極性の
パルス信号PSOが出力される。
【0017】一方、ゲート11には、片極性(例えば正
極性)の交流バイアス(以下ゲートバイアスIGB)が
与えられており、このバイアスIGBに同期し、かつバ
イアスIGBの極性と同一極性の片極性(正極性)のパ
ルス信号PGOが出力される。
【0018】図3はゲート11(磁界結合型超伝導ゲー
ト)のしきい値特性図である。縦軸はゲートバイアスI
GB、横軸は磁界結合線L2に流れる制御電流IL2で
あり、しきい値を示す特性線Aはゼロを境にして制御電
流に対し両極(+/−)で対称となっている。
【0019】ここで、制御電流IL2は、前段回路(セ
ンサ10)から出力される信号PSOの大きさ及び極性
に応じて変化するが、しきい値特性が両極対称のため、
ゲート11の超伝導ループLPは正負どちらの入力に対
してもスイッチする。すなわちパルス信号PSOの極性
に関係なくスイッチする。
【0020】このため、図4に図2の各部波形図を示す
ように、双極性に変化するセンサバイアスISBに同期
したセンサ出力PSOは、片極性(正極性)に変化する
ゲートバイアスIGBにより、同一極性(正極性)に変
換され、PSOに対して同一のパルス数を持つPGOと
して取り出されるので、センサ10から出力される信号
PSOの極性を、ゲートバイアスIGBの極性に合わせ
て任意に変更することができ、双極性信号(バイポーラ
信号)を片極性信号(ユニポーラ信号)に変換すること
ができる。
【0021】したがって、半導体回路やジョセフソン回
路(例えばMVTLで構成される)との間の直接的な信
号伝達が可能になり、ゲート11以降の処理回路にこれ
らの回路を使用して直接接続することができる。その結
果、検出された微小磁界の高速処理が可能になり、測定
精度の向上やリアルタイム性を改善できる。 第2、3実施例 図5〜図8は本発明に係る超伝導装置の第2及び第3実
施例を示す図であり、請求項2及び3の発明に対応する
ものである。
【0022】図5において、20はインダクタンスL2
1や複数のジョセフソン接合J21、J22などを超伝
導ループ内に含み、磁束量子の捕捉量に応じたパルス信
号を出力するSQUIDセンサ(以下単にセンサという
)であり、このセンサ20の出力には2つの電流注入型
超伝導ゲート、例えばMVTL(Modified V
ariable Threshold Logic)ゲ
ート(以下、第1ゲート21、第2ゲート22)が接続
されている。
【0023】センサ20には、第1実施例と同様に、双
極性の交流バイアス(以下センサバイアスISB)が与
えられており、このバイアスISBに同期して正負極に
交互変化する双極性のパルス信号PSOが出力される。
【0024】一方、第1ゲート21には、正極性の交流
バイアス(以下ゲートバイアス+IGB)が与えられて
おり、このバイアス+IGBに同期し、かつバイアス+
IGBの極性と同一極性の正極性のパルス信号+PGO
が出力される。
【0025】他方、第2ゲート22には、負極性の交流
バイアス(以下ゲートバイアス−IGB)が与えられて
おり、このバイアス−IGBに同期し、かつバイアス−
IGBの極性と同一極性の負極性のパルス信号−PGO
が出力される。
【0026】図6は第1及び第2ゲート21、22(磁
界結合型超伝導ゲート)のしきい値特性図である。縦軸
はゲートバイアス±IGB、横軸はゲートの入力電流L
L22であり、しきい値を示す特性線Bは入力電流ゼロ
を境にして両極(正/負)で非対称となっている。
【0027】ここで、入力電流IL22は、前段回路(
センサ20)から出力される信号PSOの大きさ及び極
性に応じて変化するが、しきい値特性が両極非対称のた
め、第1ゲート21及び第2ゲート22は、自己のゲー
トバイアス±IGBの極性と同一極性の入力電流IL2
2に対してしかスイッチしない。すなわちパルス信号P
SOが正極性のときは第1ゲート21がスイッチし、負
極性のときは第2ゲート22がスイッチする。
【0028】このため、図8に図5の各部波形図を示す
ように、双極性に変化するセンサバイアスISBに同期
したセンサ出力PSOは、それぞれ片極性(正または負
極性)に変化する第1ゲート21及び第2ゲート22の
ゲートバイアス±IGBにより、各々正または負極性に
変換され、PSOに対して半数づつのパルス数を持つ+
PGO及び−PGOとして取り出されるので、センサ2
0から出力される信号PSOの極性を、ゲートバイアス
±IGBの極性に合わせて正または負極性の何れかに変
更することができ、双極性信号(バイポーラ信号)を片
極性信号(ユニポーラ信号)に変換することができる。
【0029】したがって、この第2実施例によっても、
半導体回路やジョセフソン回路との間の直接的な信号伝
達が可能になり、第1ゲート21及び第2ゲート22以
降の処理回路にこれらの回路を使用して直接接続するこ
とができる。その結果、検出された微小磁界の高速処理
が可能になり、測定精度の向上やリアルタイム性を改善
できる。
【0030】なお、第2実施例では、第2ゲート22か
ら負極性のパルス信号−PGOを取り出しているが、後
段の処理回路で正極性信号を必要とする場合には、本発
明の第3実施例を図7に示すように、第2ゲート22(
電流注入型超伝導ゲート)の後に、磁界結合型超伝導ゲ
ート、例えば磁界結合線を含む3接合SQUIDゲート
23を接続し、このSQUIDゲート23に正極性のゲ
ートバイアス+IGB23を与えるようにしてもよい。
【0031】第2ゲート22から取り出された負極性の
パルス信号−PGOを、SQUIDゲート23によって
正極性に変換でき、後段の処理回路に必要な正極性パル
ス信号+PGO’(図8参照)を得ることができる。
【0032】
【発明の効果】本発明によれば、SQUIDセンサから
の双極性パルス信号(バイポーラ信号)を片極性の信号
(ユニポーラ信号)に変換でき、ジョセフソン回路や半
導体回路を用いた信号処理を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の原理図である。
【図2】第1実施例の構成図である。
【図3】磁界結合型超伝導ゲートのしきい値特性図であ
る。
【図4】第1実施例の各部波形図である。
【図5】第2実施例の構成図である。
【図6】電流注入型超伝導ゲートのしきい値特性図であ
る。
【図7】第3実施例の構成図である。
【図8】第2実施例及び第3実施例の各部波形図である
【符号の説明】
10、20:SQUIDセンサ(超伝導量子干渉素子)
11、23:SQUIDゲート(磁界結合型超伝導ゲー
ト) 21、22:MVTLゲート(電流注入型超伝導ゲート

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】超伝導量子干渉素子の出力端子に磁界結合
    型超伝導ゲートを接続し、該超伝導ゲートを介して前記
    超伝導量子干渉素子の出力パルス信号を取り出すことを
    特徴とする超伝導装置。
  2. 【請求項2】超伝導量子干渉素子の出力端子に電流注入
    型超伝導ゲートを接続し、該超伝導ゲートを介して前記
    超伝導量子干渉素子の出力パルス信号を取り出すことを
    特徴とする超伝導装置。
  3. 【請求項3】前記電流注入型超伝導ゲートの後に、磁界
    結合型超伝導ゲートを接続し、これら2つの超伝導ゲー
    トを介して前記超伝導量子干渉素子の出力パルス信号を
    取り出すことを特徴とする請求項2記載の超伝導装置。
JP3054270A 1991-03-19 1991-03-19 超伝導装置 Pending JPH04290276A (ja)

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JP3054270A JPH04290276A (ja) 1991-03-19 1991-03-19 超伝導装置
US07/850,918 US5287057A (en) 1991-03-19 1992-03-13 Superconducting circuit having a rectifier for converting a bipolar signal to a unipolar signal
EP92400683A EP0505250B1 (en) 1991-03-19 1992-03-16 Superconducting circuit having a rectifier for converting a bipolar signal to a unipolar signal
DE69220990T DE69220990T2 (de) 1991-03-19 1992-03-16 Superleiterschaltung mit einem Gleichrichter zur Umsetzung eines bipolaren Signals in ein monopolares Signal

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EP (1) EP0505250B1 (ja)
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Publication number Publication date
DE69220990T2 (de) 1997-11-27
EP0505250B1 (en) 1997-07-23
EP0505250A2 (en) 1992-09-23
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