JPH0565091B2 - - Google Patents
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- JPH0565091B2 JPH0565091B2 JP61207284A JP20728486A JPH0565091B2 JP H0565091 B2 JPH0565091 B2 JP H0565091B2 JP 61207284 A JP61207284 A JP 61207284A JP 20728486 A JP20728486 A JP 20728486A JP H0565091 B2 JPH0565091 B2 JP H0565091B2
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- Japan
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- magnetic field
- coil
- superconductor
- superconducting
- temperature
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- Expired - Lifetime
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- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims description 10
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 10
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- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
- Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
- Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks
Landscapes
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は極低温における温度を測定するための
超電導温度計に関するものである。
超電導温度計に関するものである。
従来から使われている極低温用温度計は、温度
による抵抗値の変化を利用して温度測定を行うも
のである。このような従来型の極低温用温度計
は、極低温領域で内部インピーダンスが高くなる
ため電気ノイズに弱い欠点があつた。
による抵抗値の変化を利用して温度測定を行うも
のである。このような従来型の極低温用温度計
は、極低温領域で内部インピーダンスが高くなる
ため電気ノイズに弱い欠点があつた。
超電導エネルギー機器、例えば該融合用超電導
マグネツト、超電導送電ケーブルあるいは超電導
発電機などは、運転時に高電圧や大電流が印加さ
れるため極めて大きなノイズを発生する。このた
めこれら超電導エネルギー機器の温度測定を従来
型の極低温用温度計、例えばゲルマニウム、カー
ボン等の半導体温度計で行うと、これらの温度計
は極低温領域で内部インピーダンスが極めて高く
なるため、ノイズによりしばしば温度計が破壊さ
れる事故があつた。また従来型の温度計では１個
の温度計に対し必ず専用の出力線が２本必要なた
め、多数の温度計を設置すると、測定出力線が膨
大となり、測定系の信頼性を低下させるし、また
電気絶縁上の障害となることが多かつた。
マグネツト、超電導送電ケーブルあるいは超電導
発電機などは、運転時に高電圧や大電流が印加さ
れるため極めて大きなノイズを発生する。このた
めこれら超電導エネルギー機器の温度測定を従来
型の極低温用温度計、例えばゲルマニウム、カー
ボン等の半導体温度計で行うと、これらの温度計
は極低温領域で内部インピーダンスが極めて高く
なるため、ノイズによりしばしば温度計が破壊さ
れる事故があつた。また従来型の温度計では１個
の温度計に対し必ず専用の出力線が２本必要なた
め、多数の温度計を設置すると、測定出力線が膨
大となり、測定系の信頼性を低下させるし、また
電気絶縁上の障害となることが多かつた。
本発明は上述した従来の欠点、すなわち、高イ
ンピーダンスであるためにノイズに弱いこと、測
定出力線が多く、測定系の信頼性が低いことを解
決し、ノイズに強く、信頼性が高く、かつ温度測
定分解能の高い超電導温度計を提供することを目
的とする。
ンピーダンスであるためにノイズに弱いこと、測
定出力線が多く、測定系の信頼性が低いことを解
決し、ノイズに強く、信頼性が高く、かつ温度測
定分解能の高い超電導温度計を提供することを目
的とする。
このような目的を達成するために、本発明の超
電導温度計は超電導体と、超電導体に磁界を印加
する手段とを具え、該磁界印加手段が自己の発生
する磁界によつて前記超電導体の相転位を切換
え、温度の関数としての発振周波数をもつて自己
発振するように構成されていることを特徴とす
る。
電導温度計は超電導体と、超電導体に磁界を印加
する手段とを具え、該磁界印加手段が自己の発生
する磁界によつて前記超電導体の相転位を切換
え、温度の関数としての発振周波数をもつて自己
発振するように構成されていることを特徴とす
る。
本発明による超電導温度計は超電導体の状態
相、即ち超電導相と常電導相とをコイル磁界で切
り換え自励発振させ、温度を発振周波数値で読み
とれる温度計である。従つて、この温度計の温度
測定分解能は周波数測定分解能で決まることにな
り、周波数測定分解能は容易に向上できるので、
この温度計の温度測定分解能も容易に向上するこ
とができる。
相、即ち超電導相と常電導相とをコイル磁界で切
り換え自励発振させ、温度を発振周波数値で読み
とれる温度計である。従つて、この温度計の温度
測定分解能は周波数測定分解能で決まることにな
り、周波数測定分解能は容易に向上できるので、
この温度計の温度測定分解能も容易に向上するこ
とができる。
以下に図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。
る。
第１図に本発明の実施例の概要を示す。同図に
示すように、磁界発生用超電導コイルＣの中に例
えばTa、TiNなどの薄膜でできた超電導体Ｍを
置く。さらに超電導体Ｍにはバイアス磁界発生コ
イルＢもしくは永久磁石により発生する一定磁界
HBを、コイルＣが発生する磁界とは逆向きにな
るように印加しておく。ただし一定磁界HBは超
電導体Ｍが常電導状態に転移する臨界磁界Hcよ
り大きな値にする。このようにバイアス磁界が超
電導体Ｍに印加されると、コイルＣの発生する磁
界がバイアス磁界を打ち消し、その合成磁界が超
電導体Ｍの臨界磁界Hc以下にならない限り、超
電導体Ｍは常電導状態のままであり、有限な電気
対抗roを示す。ただしroは第１図に示すR2より大
きな値にしておく。抵抗R2はコイルＣに貯えら
れた磁気エネルギーを放出するための抵抗であ
る。さらにこの回路には同図に示すように、回路
へ流れる電流を制御する電流制御抵抗R1が接続
されている。第１図に示す回路のｉ−i′間にeSな
る電圧を印加すると、初期状態では超電導体Ｍは
バイアス磁界により常電導状態であり、ro＞R2が
成立するので、電流は超電導コイルＣに流れる。
コイルＣに流れる電流は第２図に示すように、コ
イルの自己インダクタンスＬおよびR1，R2，ro
で決る時定数で増加する。電流の増加は eS／R1＋R2（１＋R1＋ro）｛１−exp
（−R1＋R2（１＋R1／ro）／Ｌ（１＋R1／ro）ｔ）｝ で与えられる。コイルＣに電流が流れるとコイル
Ｃの発生する磁界がバイアス磁界を打ち消して行
き、時間の経過に従い合成磁界は減少し、超電導
体Ｍの臨界磁界Hc以下に達する。合成磁界がHc
に達する時のコイル電流をiSとする。合成磁界が
Hc以下になると超電導体Ｍは超電導状態に回復
するので、第１図のii−ii′間の電圧が０となる。
この電圧が０となるとコイルＣへの電流は止ま
り、コイル内に貯えられた磁気エネルギーはR2
を介して放出され、コイルＣの電流は減少して行
く。このときコイルＣに流れる電流は、第２図に
示すようにＬとR2で決る時定数で減少する。電
流の減少はiS・exp（−R2／Ｌｔ）で与えられる。コ イル電流が減少し続け、合成磁界が超電導体Ｍの
臨界磁界Hc以上になると、超電導体Ｍが常電導
に転移し、再びコイルＣに電流が流れはじめる。
こうして発振が持続する。この時、超電導体Ｍの
臨界磁界Hcは第３図に示すように温度によつて
変るため、合成磁界がHcに達する時のコイル電
流iSは温度によつて変る。これは発振周波数が温
度によつて変化することを意味し、臨界磁界と温
度の関係は超電導体の材質によつて一定なので本
発明による超電導温度計は温度を発振周波数に変
換して読みとれる温度計として動作する。発振の
振幅は超電導体Ｍが常電導に転移してもコイルＣ
の電流がしばらく減少し、再び増加に転じる時の
最少電流値で決る。このため空芯コイルでは最少
電流値を十分小さくできず、発振幅が小さくなる
可能性があるが、コイルに鉄やフエライトなどの
強磁性体を使用し、そのヒステリシス特性を利用
することで振幅を増大させることができる。
示すように、磁界発生用超電導コイルＣの中に例
えばTa、TiNなどの薄膜でできた超電導体Ｍを
置く。さらに超電導体Ｍにはバイアス磁界発生コ
イルＢもしくは永久磁石により発生する一定磁界
HBを、コイルＣが発生する磁界とは逆向きにな
るように印加しておく。ただし一定磁界HBは超
電導体Ｍが常電導状態に転移する臨界磁界Hcよ
り大きな値にする。このようにバイアス磁界が超
電導体Ｍに印加されると、コイルＣの発生する磁
界がバイアス磁界を打ち消し、その合成磁界が超
電導体Ｍの臨界磁界Hc以下にならない限り、超
電導体Ｍは常電導状態のままであり、有限な電気
対抗roを示す。ただしroは第１図に示すR2より大
きな値にしておく。抵抗R2はコイルＣに貯えら
れた磁気エネルギーを放出するための抵抗であ
る。さらにこの回路には同図に示すように、回路
へ流れる電流を制御する電流制御抵抗R1が接続
されている。第１図に示す回路のｉ−i′間にeSな
る電圧を印加すると、初期状態では超電導体Ｍは
バイアス磁界により常電導状態であり、ro＞R2が
成立するので、電流は超電導コイルＣに流れる。
コイルＣに流れる電流は第２図に示すように、コ
イルの自己インダクタンスＬおよびR1，R2，ro
で決る時定数で増加する。電流の増加は eS／R1＋R2（１＋R1＋ro）｛１−exp
（−R1＋R2（１＋R1／ro）／Ｌ（１＋R1／ro）ｔ）｝ で与えられる。コイルＣに電流が流れるとコイル
Ｃの発生する磁界がバイアス磁界を打ち消して行
き、時間の経過に従い合成磁界は減少し、超電導
体Ｍの臨界磁界Hc以下に達する。合成磁界がHc
に達する時のコイル電流をiSとする。合成磁界が
Hc以下になると超電導体Ｍは超電導状態に回復
するので、第１図のii−ii′間の電圧が０となる。
この電圧が０となるとコイルＣへの電流は止ま
り、コイル内に貯えられた磁気エネルギーはR2
を介して放出され、コイルＣの電流は減少して行
く。このときコイルＣに流れる電流は、第２図に
示すようにＬとR2で決る時定数で減少する。電
流の減少はiS・exp（−R2／Ｌｔ）で与えられる。コ イル電流が減少し続け、合成磁界が超電導体Ｍの
臨界磁界Hc以上になると、超電導体Ｍが常電導
に転移し、再びコイルＣに電流が流れはじめる。
こうして発振が持続する。この時、超電導体Ｍの
臨界磁界Hcは第３図に示すように温度によつて
変るため、合成磁界がHcに達する時のコイル電
流iSは温度によつて変る。これは発振周波数が温
度によつて変化することを意味し、臨界磁界と温
度の関係は超電導体の材質によつて一定なので本
発明による超電導温度計は温度を発振周波数に変
換して読みとれる温度計として動作する。発振の
振幅は超電導体Ｍが常電導に転移してもコイルＣ
の電流がしばらく減少し、再び増加に転じる時の
最少電流値で決る。このため空芯コイルでは最少
電流値を十分小さくできず、発振幅が小さくなる
可能性があるが、コイルに鉄やフエライトなどの
強磁性体を使用し、そのヒステリシス特性を利用
することで振幅を増大させることができる。
従来から使われている極低温用温度計は、温度
による抵抗値の変化を利用して温度測定を行うの
であるが、本発明による温度計は温度を周波数に
変換して測定するものであり、従来型の極低温用
温度計とは変換メカニズムが全く異る。
による抵抗値の変化を利用して温度測定を行うの
であるが、本発明による温度計は温度を周波数に
変換して測定するものであり、従来型の極低温用
温度計とは変換メカニズムが全く異る。
超電導エネルギー機器、例えば該融合用超電導
マグネツト、超電導送電ケーブルあるいは超電導
発電機などは、運転時に高電圧や大電流が印加さ
れるため極めて大きなノイズを発生する。本発明
による温度計は超電導体を使用しているため内部
インピーダンスが低く、ノイズに強い利点があ
り、超電導エネルギー機器の温度測定に有用であ
る。また本発明による超電導温度計は温度を周波
数に変換しているため個々の温度計の発振周波数
を変えることで測定出力線を共用することがで
き、２本の測定出力線で多数の温度計信号を外部
に取り出すことができる。このように本発明によ
る超電導温度計は従来型の極低温用温度計が抱え
ていた問題点を解決することができ、超電導エネ
ルギー機器の実用化に大なる貢献ができる。
マグネツト、超電導送電ケーブルあるいは超電導
発電機などは、運転時に高電圧や大電流が印加さ
れるため極めて大きなノイズを発生する。本発明
による温度計は超電導体を使用しているため内部
インピーダンスが低く、ノイズに強い利点があ
り、超電導エネルギー機器の温度測定に有用であ
る。また本発明による超電導温度計は温度を周波
数に変換しているため個々の温度計の発振周波数
を変えることで測定出力線を共用することがで
き、２本の測定出力線で多数の温度計信号を外部
に取り出すことができる。このように本発明によ
る超電導温度計は従来型の極低温用温度計が抱え
ていた問題点を解決することができ、超電導エネ
ルギー機器の実用化に大なる貢献ができる。
以上説明したように、本発明による超電導温度
計は従来型の極低温用温度計と比較して次のよう
な利点を有する。
計は従来型の極低温用温度計と比較して次のよう
な利点を有する。
(1) 温度を周波数に変換して測定できる。
(2) 周波数測定分解能は容易に向上できるので温
度測定分解能が高い。
度測定分解能が高い。
(3) 内部インピーダンスが低くノイズに対して強
い。
い。
(4) 測定出力線を共用できる。
第１図は本発明の実施例の概要図、第２図は磁
界発生コイルに流れる電流の時間変化を示す線
図、第３図は超電導体の温度と臨界磁界の関係を
示す特性図である。 eS……電圧源、R1……電流制御抵抗、R2……
超電導コイルＣのエネルギー放出抵抗、Ｍ……超
電導体、Ｃ……磁界発生用コイル、Ｂ……バイア
ス磁界発生用コイル、Ｈ……コイルＣが作る磁
界、HB……バイアスコイルが作る磁界。
界発生コイルに流れる電流の時間変化を示す線
図、第３図は超電導体の温度と臨界磁界の関係を
示す特性図である。 eS……電圧源、R1……電流制御抵抗、R2……
超電導コイルＣのエネルギー放出抵抗、Ｍ……超
電導体、Ｃ……磁界発生用コイル、Ｂ……バイア
ス磁界発生用コイル、Ｈ……コイルＣが作る磁
界、HB……バイアスコイルが作る磁界。
Claims (1)
- １ 超電導体と、該超電導体に磁界を印加する手
段とを具え、該磁界印加手段が自己の発生する磁
界によつて前記超電導体の相転位を切換え、温度
の関数としての発振周波数をもつて自己発振する
ように構成されていることを特徴とする超電導温
度計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61207284A JPS6361927A (ja) | 1986-09-03 | 1986-09-03 | 超電導温度計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61207284A JPS6361927A (ja) | 1986-09-03 | 1986-09-03 | 超電導温度計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6361927A JPS6361927A (ja) | 1988-03-18 |
| JPH0565091B2 true JPH0565091B2 (ja) | 1993-09-17 |
Family
ID=16537248
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61207284A Granted JPS6361927A (ja) | 1986-09-03 | 1986-09-03 | 超電導温度計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6361927A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11879789B2 (en) * | 2019-07-02 | 2024-01-23 | International Business Machines Corporation | On-chip thermometer for superconducting quantum computing devices |
-
1986
- 1986-09-03 JP JP61207284A patent/JPS6361927A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6361927A (ja) | 1988-03-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |