JPH06174811A - Squid magnetic flux meter - Google Patents

Squid magnetic flux meter

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JPH06174811A
JPH06174811A JP4351432A JP35143292A JPH06174811A JP H06174811 A JPH06174811 A JP H06174811A JP 4351432 A JP4351432 A JP 4351432A JP 35143292 A JP35143292 A JP 35143292A JP H06174811 A JPH06174811 A JP H06174811A
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Gen Uehara
弦 上原
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CHODENDO SENSOR KENKYUSHO KK
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Abstract

PURPOSE:To simplify an electronic circuit and reduce magnetic flux noise due to the change of a bias current without complicating a superconductive circuit by setting bias current infection positions in asymmetry for a SQUID loop and comparing output voltage with reference voltage. CONSTITUTION:Inductances 3, 4 and Josephson junctions 5, 6 are provided to form a SQUID loop 1, part of which is earthed, so that a bias current Ib can be injected to the inductances 3, 4 at asymmetrical positions. In this way, when the current Ib is changed, magnetic flux-voltage property is shifted to the axis of magnetic flux, the change of voltage with the change of the current Ib is poor and the change of the current Ib is cancelled. If a method of comparing output voltage with reference voltage is used, an electronic circuit can be simplified and magnetic flux noise due to the change of the current Ib can be reduced without complicating a superconductive circuit.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、心磁波、脳磁波、眼筋
磁場等の生体磁気計測、または、地磁気計測、あるいは
物質の帯磁率計測、さらには磁気的信号伝送用のインタ
ーフェイス等に適したSQUID(Superconducting Qu
antum Interference Device :超伝導量子干渉デバイ
ス)磁束計に関する。
FIELD OF THE INVENTION The present invention is suitable for biomagnetism measurement such as magnetocardiogram wave, electroencephalogram wave, and eye muscle magnetic field, geomagnetism measurement, or magnetic susceptibility measurement of a substance, and further an interface for magnetic signal transmission. SQUID (Superconducting Qu
antum Interference Device: superconducting quantum interference device)

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、SQUID磁束計に用いるSQU
IDとしては、超伝導ループ内にジョセフソン接合を2
個含むdcSQUIDと、ジョセフソン接合を1個含む
rfSQUIDとがあるが、前者は後者に比べ雑音特性
が優れているため広く研究が進められている。以下、d
cSQUID(単にSQUIDと呼ぶ)について説明す
る。図5は、従来のSQUIDの模式図であり、2つの
ジョセフソン接合25,26を含む超伝導ループ21に
直流電圧端子を設けた構成になっている。図5におい
て、Ic はジョセフソン接合の臨界電流を、Ls は超伝
導ループのインダクタンスをそれぞれ示している。Rは
ジョセフソン接合の常伝導抵抗であり、トンネル接合の
場合はヒステリシスを消すために加えたシャント抵抗で
ある。上記のSQUIDの特性と動作を図6により説明
する。SQUIDとは、超伝導ループ21内に外部から
磁束が印加されると、ループに周回電流が誘起され、ル
ープ内のジョセフソン接合における量子的な干渉効果に
より、印加された外部磁束の微小な変化が周回電流の大
きな変化となって現れることを利用して、微小磁束変化
を測定するものである。この場合、超伝導ループ21の
中に入る外部磁束Φext が、磁束量子Φo の整数倍のと
きは、SQUIDに電圧を発生せずに流し得る最大の電
流(以下、最大電流という)は、2Ic となり、SQU
IDの電流−電圧特性(I−V特性)は、図6(A)に
おいてAで示す曲線になる。外部磁束Φext が磁束量子
Φo の(整数+1/2)倍のときは、最大電流は(2I
c −ΔI)となり、SQUIDのI−V特性は、図6
(A)においてBで示す曲線になる。Φを連続的に増や
していくと、I−V特性は上記の2つの曲線AとBの間
を往復し、その周期はΦo となる。したがって、 I=2Ic となるように電流をバイアスして電圧を観測すると、図
6(B)に示すような周期Φo の磁束−電圧曲線(Φ−
V曲線)が得られる。ΔI/2Ic の値はSQUIDの
変調深さと呼ばれており、遮蔽パラメータβ(=2Ls
Ic /Φo )の関数として詳しく計算されている。概略
的には、 ΔI/2Ic =1/(1+β) となり、βが大きい方が変調は浅くなる。次に、図7
に、従来のSQUID磁束計20の構成を示す。SQU
IDループ21は、通常大きくないため、計測すべき磁
場を直接ループ内に入れるには効率が悪い。そこで、測
定すべき磁場は、ピックアップコイル23によって検出
され、入力コイル24を通じてSQUIDループ21に
結合される。入力コイル23に隣接するコイル28は変
調コイルであり、この変調コイル28により、発振器2
9でドライブされた変調磁束がSQUIDループ21に
加えられる。この場合、SQUIDループ21,入力コ
イル24および変調コイル28は、超低温格納容器等の
内部に格納され、超低温状態(約4K)に維持されてい
る。SQUIDの出力電圧は、インピーダンス整合回路
32および前置増幅器33を経てPSD(Phase Sensit
ive Detector:位相弁別器)35においてロックイン検
波され、Φ−V曲線の1次微分が得られる。この出力を
上記の変調コイル28に加算してネガティブフィードバ
ックすると、Φ−V曲線の1次微分が零になる点(山あ
るいは谷)に安定し、測定すべき磁場は、上記のフィー
ドバック量を出力Vout でモニターすることにより得る
ことができる。この状態を「ロックされた」と表現す
る。上記の方法は、FLL(Flux Locked Loop:磁束ロ
ックループ)法と呼ばれ、いわゆる「零位法」の一種で
あり、入出力の関係が線形になるのが特徴である。図7
において、インピーダンス整合回路32は、超低温状態
(約4K)のSQUID21と室温状態にある前置増幅
器33とのインピーダンスマッチングをとるためのもの
であり、図示したLC回路のほか、超伝導トランスが用
いられる場合も多い。上記のように、磁束電圧特性(Φ
−V特性)の周期関数に対して、ある周波数の変調磁束
を与えてその出力電圧を同じ周波数で検波する方式で
は、図8に示すように、バイアス電流Ib の注入位置2
2はSQUIDループ21のインダクタンスに関して対
称位置となっていた。
2. Description of the Related Art Conventionally, an SQUI used for an SQUID magnetometer
As an ID, 2 Josephson junctions in the superconducting loop
There are dcSQUIDs including one and rfSQUID including one Josephson junction, but the former is widely studied because it has better noise characteristics than the latter. Below, d
The cSQUID (simply referred to as SQUID) will be described. FIG. 5 is a schematic diagram of a conventional SQUID, which has a configuration in which a DC voltage terminal is provided in a superconducting loop 21 including two Josephson junctions 25 and 26. In FIG. 5, Ic indicates the critical current of the Josephson junction, and Ls indicates the inductance of the superconducting loop. R is the normal conduction resistance of the Josephson junction, and is the shunt resistance added to eliminate the hysteresis in the case of the tunnel junction. The characteristics and operation of the above SQUID will be described with reference to FIG. When a magnetic flux is applied to the superconducting loop 21 from the outside, the SQUID is a circulating current induced in the loop, and a minute change in the applied external magnetic flux is caused by a quantum interference effect in a Josephson junction in the loop. Is used to measure a minute change in magnetic flux by utilizing the fact that appears as a large change in the circulating current. In this case, when the external magnetic flux Φext entering the superconducting loop 21 is an integral multiple of the magnetic flux quantum Φo, the maximum current (hereinafter referred to as the maximum current) that can flow without generating a voltage in the SQUID is 2Ic. , SQU
The current-voltage characteristic (IV characteristic) of ID is a curve indicated by A in FIG. When the external magnetic flux Φext is (integer +1/2) times the magnetic flux quantum Φo, the maximum current is (2I
c-ΔI), and the IV characteristic of SQUID is shown in FIG.
It becomes a curve shown by B in (A). When Φ is continuously increased, the IV characteristic reciprocates between the above two curves A and B, and its cycle becomes Φ o. Therefore, when biasing the current so that I = 2Ic and observing the voltage, the magnetic flux-voltage curve (Φ− of the period Φo as shown in FIG. 6B is obtained.
V curve) is obtained. The value of ΔI / 2Ic is called the SQUID modulation depth, and the shielding parameter β (= 2Ls
It is calculated in detail as a function of Ic / Φo). In general, ΔI / 2Ic = 1 / (1 + β), and the larger β, the shallower the modulation. Next, FIG.
The configuration of the conventional SQUID magnetometer 20 is shown in FIG. SQU
Since the ID loop 21 is not normally large, it is inefficient to directly insert the magnetic field to be measured into the loop. There, the magnetic field to be measured is detected by the pickup coil 23 and coupled to the SQUID loop 21 via the input coil 24. The coil 28 adjacent to the input coil 23 is a modulation coil.
The modulated magnetic flux driven at 9 is applied to the SQUID loop 21. In this case, the SQUID loop 21, the input coil 24, and the modulation coil 28 are stored inside the ultra-low temperature storage container or the like and maintained in the ultra-low temperature state (about 4K). The output voltage of the SQUID is passed through an impedance matching circuit 32 and a preamplifier 33, and a PSD (Phase Sensit)
The ive detector (phase discriminator) 35 performs lock-in detection, and the first derivative of the Φ-V curve is obtained. When this output is added to the modulation coil 28 and negatively fed back, it stabilizes at the point (peak or valley) where the first derivative of the Φ-V curve becomes zero, and the magnetic field to be measured outputs the above feedback amount. It can be obtained by monitoring at Vout. This state is referred to as "locked". The above method is called a FLL (Flux Locked Loop) method, is a kind of so-called “zero-point method”, and is characterized in that the input / output relationship is linear. Figure 7
In the above, the impedance matching circuit 32 is for impedance matching between the SQUID 21 in the ultra-low temperature state (about 4K) and the preamplifier 33 in the room temperature state, and in addition to the illustrated LC circuit, a superconducting transformer is used. In many cases. As described above, the magnetic flux voltage characteristic (Φ
In the method of applying a modulation magnetic flux of a certain frequency to the periodic function of −V characteristic) and detecting the output voltage at the same frequency, as shown in FIG.
2 was located symmetrically with respect to the inductance of the SQUID loop 21.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の方
式のSQUID磁束計では、変調を加えるための発振
器、検波するための位相弁別器などが必要になり、電子
回路が複雑になる、という欠点があった。これに対し
て、D. Drungらは、変調をかけずに直接出力電圧を基準
電圧と比較する方式を提案した。また、あわせて、SQ
UIDループを並列に接続したループとすることでイン
ダクタンスを小さくし、磁場を直接SQUIDループに
結合することが可能な方式を提案した。このことによ
り、彼らの方式では、従来方式における入力コイルは不
要となった。以下に、彼らの方式によるSQUID磁束
計の概要を説明する。すなわち、図9に示すように、Dr
ung らのSQUID磁束計40では、SQUID41の
出力電圧は、積分増幅器54において基準電圧と比較さ
れて増幅される。そして、帰還コイル48へのフィード
バックにより、SQUID41の出力電圧が基準電圧と
一致するような磁束のところにロックがかかる。上記の
通常方式のFLLでは、Φ−V曲線の1次微分が零にな
るところでロックをかけるが、Drung らの方式では、微
分する前のΦ−V曲線で値が零になるところにロックを
かけようとするものである。このDrung らの方式では、
SQUIDの出力電圧を正負に振動させる必要があり、
Φ−V曲線にバイアス電圧をはかせている。換言すれ
ば、出力電圧を基準電圧と比較していることになる。こ
のDrung らの方式では、ロックイン検波ではないので、
分解能は悪くなるが、図7と図9とを比較してわかるよ
うに、発振器や位相弁別器がなどが不要となり、電子回
路の複雑化が防止される。しかしながら、彼らの方式で
は、バイアス電流が変動すると、出力電圧が変動し、こ
れが磁束計の磁束雑音になるという欠点があり、これを
防ぐために、Drung らは、図10に示すような構成のB
CF(Bias Current Feedback :バイアス電流フィード
バック)を提案した。これは、バイアス電流の変動をイ
ンダクタンスを通じてSQUID自身にフィードバック
することによりバイアス電流の変動をキャンセルしよう
とするものである(D. Drung and H. Koch, "An Electr
onicSecond - Order Gradiometer for Biomagnetic A
pplications in ClinicalShielded Rooms", ASC'92,
Chicago, August, 1992(米国電気電子学会(IEE
E)発行「Transaction on Superconductivity」1993
参照))。しかしながら、図10に示すBCF方式で
は、図5と比較してわかるように、SQUIDループを
含む超伝導回路部分が複雑になる、という問題点を有し
ていた。そして、このBCF方式においても、図10に
示すように、バイアス電流の注入位置42はSQUID
ループ41のインダクタンスに関して対称位置となって
いた。本発明は、これらの問題点を解決するためになさ
れたものであり、出力電圧を基準電圧と比較する方式を
用い電子回路を単純化するとともに、超伝導回路を複雑
化することなくバイアス電流の変動による磁束雑音を低
減しうるSQUID磁束計を提供することを目的とす
る。
However, in the above-mentioned conventional SQUID magnetometer, an oscillator for applying modulation, a phase discriminator for detecting, etc. are required, and the electronic circuit becomes complicated. was there. On the other hand, D. Drung et al. Proposed a method of directly comparing an output voltage with a reference voltage without applying modulation. Also, in addition, SQ
We proposed a method that can reduce the inductance by connecting the UID loops in parallel and directly couple the magnetic field to the SQUID loop. This eliminates the need for the conventional input coil in their system. The outline of their SQUID magnetometer will be described below. That is, as shown in FIG.
In the SQUID magnetometer 40 of Ung et al., the output voltage of the SQUID 41 is compared with the reference voltage in the integrating amplifier 54 and amplified. Then, the feedback to the feedback coil 48 locks the magnetic flux where the output voltage of the SQUID 41 matches the reference voltage. In the above FLL of the normal method, the lock is applied when the first derivative of the Φ-V curve becomes zero, but in the method of Drung et al., The lock is applied where the value becomes zero in the Φ-V curve before differentiation. It is about to call. In this Drung et al. Scheme,
It is necessary to oscillate the output voltage of SQUID positively and negatively,
A bias voltage is applied to the Φ-V curve. In other words, the output voltage is being compared with the reference voltage. Since the method of Drung et al. Is not lock-in detection,
Although the resolution deteriorates, as can be seen by comparing FIGS. 7 and 9, an oscillator, a phase discriminator, etc. are not required, and the electronic circuit is prevented from becoming complicated. However, in their method, when the bias current fluctuates, the output voltage fluctuates, which becomes the magnetic flux noise of the magnetometer. To prevent this, Drung et al.
CF (Bias Current Feedback) was proposed. This is to cancel the variation of the bias current by feeding back the variation of the bias current to the SQUID itself through the inductance (D. Drung and H. Koch, "An Electr.
onicSecond-Order Gradiometer for Biomagnetic A
pplications in ClinicalShielded Rooms ", ASC'92,
Chicago, August, 1992 (The Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE)
E) Published "Transaction on Superconductivity" 1993
reference)). However, the BCF method shown in FIG. 10 has a problem that the superconducting circuit portion including the SQUID loop becomes complicated, as can be seen from comparison with FIG. Even in this BCF method, as shown in FIG. 10, the injection position 42 of the bias current is SQUID.
The position is symmetrical with respect to the inductance of the loop 41. The present invention has been made in order to solve these problems, and simplifies an electronic circuit by using a method of comparing an output voltage with a reference voltage, and a bias current of a bias current without complicating a superconducting circuit. An object is to provide an SQUID magnetometer capable of reducing magnetic flux noise due to fluctuations.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明に係るSQUID磁束計は、SQUIDルー
プのバイアス電流注入位置を非対称位置に設け、出力電
圧を基準電圧と比較することにより磁束ロックループを
構成し、バイアス電流の変動による磁束雑音を低減する
ように構成される。
In order to solve the above-mentioned problems, the SQUID magnetometer according to the present invention is provided with a bias current injection position of the SQUID loop at an asymmetrical position, and the output voltage is compared with a reference voltage. It is configured to form a lock loop and reduce magnetic flux noise due to fluctuations in bias current.

【0005】[0005]

【作用】上記構成を有する本発明によれば、バイアス電
流の注入位置を非対称位置とすることにより、バイアス
電流を変えると、磁束−電圧特性(Φ−V特性)は、図
3の左側のグラフに示すように磁束軸(Φ軸)の方向に
シフトしていく。これをバイアス電流−電圧軸で見る
と、図3の右側のグラフに示すように、バイアス電流の
変動に対し電圧の変動が鈍くなり、バイアス電流の変動
がキャンセルされることになる。
According to the present invention having the above configuration, when the bias current is changed by setting the injection position of the bias current to be an asymmetric position, the magnetic flux-voltage characteristic (Φ-V characteristic) is shown in the graph on the left side of FIG. As shown in, the magnetic field shifts in the direction of the magnetic flux axis (Φ axis). When this is viewed on the bias current-voltage axis, as shown in the graph on the right side of FIG. 3, the fluctuation of the voltage becomes dull with respect to the fluctuation of the bias current, and the fluctuation of the bias current is canceled.

【0006】[0006]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面にもとづいて説
明する。図1は、本発明の一実施例であるSQUID磁
束計におけるSQUIDループ1の構成を示した等価回
路図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is an equivalent circuit diagram showing the configuration of the SQUID loop 1 in the SQUID magnetometer which is an embodiment of the present invention.

【0007】このSQUIDループ1は、インダクタン
ス3,4と、ジョセフソン接合5,6とを有し、その一
部が位置7で接地されたSQUIDループであり、イン
ダクタンスに関して非対称となる位置2にバイアス電流
Ib が注入されるように構成されている。
The SQUID loop 1 is an SQUID loop having inductances 3 and 4 and Josephson junctions 5 and 6, and a part of the SQUID loop is grounded at a position 7. The SQUID loop 1 is biased at a position 2 which is asymmetric with respect to the inductance. The current Ib is configured to be injected.

【0008】図2は、上記のSQUIDループを用い
た、2個の環を有するdouble - washer 型の、出力電圧
を基準電圧と直接比較する方式のdcSQUID磁束計
の一部の構成を示した図である。図に示すように、所定
のインダクタンスを有するSQUIDループ11には、
ジョセフソン接合たるトンネル接合13,13が設けら
れ、インダクタンスに関して非対称となる位置12にバ
イアス電流Ib が注入されるように構成されている。ま
た、14は入力コイルであり、この入力コイル14は図
示しないピックアップコイルに接続されている。そし
て、本実施例のSQUID磁束計は、上記のSQUID
ループ1またはSQUIDループ11以外の構成は、図
9に示すものと同様である。
FIG. 2 is a diagram showing a part of the configuration of a double-washer type dcSQUID magnetometer which directly compares an output voltage with a reference voltage using the above SQUID loop. Is. As shown in the figure, in the SQUID loop 11 having a predetermined inductance,
Tunnel junctions 13 and 13, which are Josephson junctions, are provided so that the bias current Ib is injected into the position 12 asymmetric with respect to the inductance. Further, 14 is an input coil, and this input coil 14 is connected to a pickup coil (not shown). The SQUID magnetometer of the present embodiment is the same as the above SQUID.
The configuration other than the loop 1 or the SQUID loop 11 is the same as that shown in FIG.

【0009】図3は、上記のdcSQUIDの外部から
印加される磁束である外部磁束Φext と出力電圧Vとの
関係(Φ−V特性)、およびバイアス電流を変化させた
ときの電流と電圧の関係(I−V特性)を説明する概念
的特性グラフである。バイアス電圧の注入位置を図1お
よび図2に示すようにSQUIDループのインダクタン
スに関して非対称にすると、磁束−電圧特性(Φ−V特
性)は、磁束軸(Φ軸)の方向にシフトしていく(図3
左側グラフ)。
FIG. 3 shows the relationship between the external magnetic flux Φext, which is a magnetic flux applied from the outside of the dcSQUID, and the output voltage V (Φ-V characteristic), and the relationship between the current and the voltage when the bias current is changed. It is a conceptual characteristic graph explaining (IV characteristic). When the injection position of the bias voltage is made asymmetric with respect to the inductance of the SQUID loop as shown in FIGS. 1 and 2, the magnetic flux-voltage characteristic (Φ-V characteristic) shifts in the direction of the magnetic flux axis (Φ axis) ( Figure 3
Left graph).

【0010】そして、これをバイアス電流と電圧の関係
(I−V特性)で見ると、その特性曲線上には停留点a
が生じ、バイアス電流が変動しても出力電圧の変化は鈍
くなる。したがって、この停留点の特性を利用すれば、
バイアス電流の変動による磁束雑音を所定値以下に抑制
することが可能となる。
When this is viewed from the relationship between the bias current and the voltage (IV characteristic), the stationary point a is shown on the characteristic curve.
Occurs, the change in the output voltage becomes dull even if the bias current changes. Therefore, if we use the characteristics of this stopping point,
It is possible to suppress the magnetic flux noise due to the fluctuation of the bias current to a predetermined value or less.

【0011】図4は、図2のdcSQUIDにおいて、
バイアス電流を0μA(マイクロアンペア),66,8
8,110,132,154μAに変えていった場合に
おける外部磁束(1目盛=0.43Φo ,Φo :磁束量
子)と、その場合のSQUIDの出力電圧(1目盛=2
0μV,μV:マイクロボルト)を示したΦ−V特性グ
ラフであり、図3の左側のグラフ(磁束−電圧特性)に
相当するものである。
FIG. 4 shows the dcSQUID of FIG.
Bias current 0 μA (microampere), 66, 8
External magnetic flux (1 scale = 0.43Φo, Φo: magnetic flux quantum) when changing to 8, 110, 132, 154 μA, and SQUID output voltage in that case (1 scale = 2)
4 is a Φ-V characteristic graph showing 0 μV, μV: microvolts, and corresponds to the graph on the left side of FIG. 3 (magnetic flux-voltage characteristic).

【0012】この図4のbの箇所から、出力電圧値の変
動に対するバイアス電流値の変動であるdIb /dVを
読み取ると、バイアス電流が88μAの出力電圧曲線と
バイアス電流が110μAの出力電圧曲線とのバイアス
電流の差は、 dIb =22μA であり、図4のbの箇所における2つの出力電圧曲線の
電圧値の差(換言すれば、2つの曲線の離隔)は、 dV=2μV であるから、 dIb /dV=22μA/2μV=11A/V となり、図4の特性の場合はb点が停留点となることが
わかる。
When dIb / dV, which is the fluctuation of the bias current value with respect to the fluctuation of the output voltage value, is read from the point b in FIG. 4, an output voltage curve with a bias current of 88 μA and an output voltage curve with a bias current of 110 μA are read. The difference in bias current between the two is dIb = 22 μA, and the difference between the voltage values of the two output voltage curves at the position b in FIG. 4 (in other words, the separation between the two curves) is dV = 2 μV. Since dIb / dV = 22 μA / 2 μV = 11 A / V, it can be seen that the point b is the stationary point in the case of the characteristics shown in FIG.

【0013】したがって、磁束雑音をTherefore, the magnetic flux noise

【数1】 以内に抑えるためには、[Equation 1] To keep it within

【数2】 と、[Equation 2] When,

【数3】 より、バイアス電流の変動を、[Equation 3] The bias current fluctuation is

【数4】 の範囲内に抑えれば十分であることがわかる。ここに、
nAはナノアンペアである。
[Equation 4] It can be seen that it is sufficient to keep it within the range. here,
nA is nanoamps.

【0014】通常、図9に示す前置増幅器53として市
販の増幅器を用いた場合、バイアス電流の変動値は、
Normally, when a commercially available amplifier is used as the preamplifier 53 shown in FIG. 9, the fluctuation value of the bias current is

【数5】 程度であるので、図9に示す前置増幅器53として市販
の増幅器を用いれば上記のIn の値の範囲内に抑えうる
電子回路は現在の技術で十分に実現可能である。ここ
に、pAはピコアンペアである。したがって、出力電圧
を基準電圧と比較する方式を用いることにより電子回路
を単純化するとともに、超伝導回路を複雑化することな
くバイアス電流の変動による磁束雑音を低減することが
できる。
[Equation 5] However, if a commercially available amplifier is used as the preamplifier 53 shown in FIG. 9, an electronic circuit that can be suppressed within the above range of the value of In can be sufficiently realized by the present technology. Where pA is picoampere. Therefore, by using the method of comparing the output voltage with the reference voltage, it is possible to simplify the electronic circuit and reduce the magnetic flux noise due to the fluctuation of the bias current without complicating the superconducting circuit.

【0015】なお、本発明は、上記実施例に限定される
ものではない。上記実施例は、例示であり、本発明の特
許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な
構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなる
ものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
The present invention is not limited to the above embodiment. The above-mentioned embodiment is an exemplification, has substantially the same configuration as the technical idea described in the scope of the claims of the present invention, and has any similar effect to the present invention. It is included in the technical scope of the invention.

【0016】上記実施例においては、dcSQUIDと
して、2個の環を有するdouble - washer 型の場合を例
に挙げて説明したが、これは、他の形式のdcSQUI
D、例えば、1個の環を有するsingle - washer 型、3
個の環を有するtriple - washer 型、あるいは一般にn
個の環(washer)を有する形式のものであってもよく、
これらの環においてインダクタンスがアンバランス(非
平衡、すなわち非対称)になるようにバイアス電流を注
入する構成であれば、どのようなdcSQUIDであっ
ても本発明の効果を奏することができる。
In the above embodiment, the case where the dcSQUID is a double-washer type having two rings has been described as an example. However, this is a dcSQUID of another format.
D, eg single-washer type with one ring, 3
Triple-washer type with n rings, or generally n
It may be of the form having a number of washers,
As long as the bias current is injected so that the inductance is unbalanced (unbalanced, that is, asymmetrical) in these rings, the effect of the present invention can be obtained regardless of the dcSQUID.

【0017】また、上記実施例においては、ジョセフソ
ン接合としてトンネル接合の場合を例に挙げて説明した
が、これは、他のジョセフソン接合(マイクロブリッ
ジ、点接触等)であってもかまわない。
In the above embodiments, the case where the Josephson junction is a tunnel junction has been described as an example, but this may be another Josephson junction (micro bridge, point contact, etc.). .

【0018】[0018]

【発明の効果】以上説明したように、上記構成を有する
本発明によれば、バイアス電流の注入位置を非対称位置
とすることにより、バイアス電流を変えると、磁束−電
圧特性は磁束軸の方向にシフトしていく。これをバイア
ス電流−電圧軸で見ると、バイアス電流の変動に対し電
圧の変動が鈍くなり、バイアス電流の変動がキャンセル
されることになる。したがって、出力電圧を基準電圧と
比較する方式を用いることにより電子回路を単純化する
とともに、超伝導回路を複雑化することなくバイアス電
流の変動による磁束雑音を低減することができる、とい
う利点を有している。
As described above, according to the present invention having the above structure, when the bias current is changed by setting the injection position of the bias current to be an asymmetric position, the magnetic flux-voltage characteristic is changed in the direction of the magnetic flux axis. Shift. When this is viewed on the bias current-voltage axis, the fluctuation of the voltage becomes dull with respect to the fluctuation of the bias current, and the fluctuation of the bias current is canceled. Therefore, by using the method of comparing the output voltage with the reference voltage, the electronic circuit can be simplified, and the magnetic flux noise due to the fluctuation of the bias current can be reduced without complicating the superconducting circuit. is doing.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例であるSQUID磁束計にお
けるSQUIDループの等価回路図である。
FIG. 1 is an equivalent circuit diagram of an SQUID loop in an SQUID magnetometer that is an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施例であるSQUID磁束計の一
部の構成を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a partial configuration of an SQUID magnetometer which is an embodiment of the present invention.

【図3】図2に示すSQUIDループのΦ−V特性およ
びI−V特性を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a Φ-V characteristic and an IV characteristic of the SQUID loop shown in FIG.

【図4】図2に示すSQUIDループにおいて、バイア
ス電流を0,66,88,110,132,154μA
に変えていった場合における外部磁束と、その場合のS
QUIDの出力電圧を示したΦ−V特性を示す図であ
る。
FIG. 4 shows a bias current of 0, 66, 88, 110, 132, 154 μA in the SQUID loop shown in FIG.
External magnetic flux when changing to S, and S in that case
It is a figure which shows the (phi) -V characteristic which showed the output voltage of QUID.

【図5】従来のSQUID磁束計におけるSQUIDの
模式図である。
FIG. 5 is a schematic diagram of SQUID in a conventional SQUID magnetometer.

【図6】図5に示すSQUIDの特性を示す図であり、
図6(A)は電流−電圧特性を、図6(B)は磁束−電
圧を特性を、それぞれ示している。
6 is a diagram showing characteristics of the SQUID shown in FIG.
FIG. 6A shows current-voltage characteristics, and FIG. 6B shows magnetic flux-voltage characteristics.

【図7】従来のSQUID磁束計の全体構成を示す回路
図である。
FIG. 7 is a circuit diagram showing an overall configuration of a conventional SQUID magnetometer.

【図8】従来のSQUID磁束計におけるSQUIDル
ープの等価回路図である。
FIG. 8 is an equivalent circuit diagram of a SQUID loop in a conventional SQUID magnetometer.

【図9】Drung らによって提案されたSQUID磁束計
の構成を示す回路図である。
FIG. 9 is a circuit diagram showing the configuration of the SQUID magnetometer proposed by Drung et al.

【図10】Drung らによって提案されたSQUIDルー
プの等価回路図である。
FIG. 10 is an equivalent circuit diagram of the SQUID loop proposed by Drung et al.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 SQUIDループ 2 バイアス電流注入位置 3,4 インダクタンス 5,6 ジョセフソン接合 7 接地位置 11 SQUIDループ 12 バイアス電流注入位置 14 入力コイル 15,16 トンネル接合 20 SQUID磁束計 21 SQUIDループ 22 バイアス電流注入位置 23 ピックアップコイル 24 入力コイル 25,26 ジョセフソン接合 27 接地位置 28 変調コイル 29 発振器 30 フェーズシフタ 31 バイアス電流源 32 インピーダンス整合回路 33 前置増幅器 34 積分増幅器 35 PSD 40 SQUID磁束計 41 SQUIDループ 42 バイアス電流注入位置 43 ピックアップコイル 44 入力コイル 45,46 ジョセフソン接合 47 接地位置 48 帰還コイル 53 前置増幅器 54 積分増幅器 60 超低温格納容器 1 SQUID Loop 2 Bias Current Injection Position 3,4 Inductance 5,6 Josephson Junction 7 Grounding Position 11 SQUID Loop 12 Bias Current Injection Position 14 Input Coil 15, 16 Tunnel Junction 20 SQUID Fluxmeter 21 SQUID Loop 22 Bias Current Injection Position 23 Pickup coil 24 Input coil 25,26 Josephson junction 27 Grounding position 28 Modulation coil 29 Oscillator 30 Phase shifter 31 Bias current source 32 Impedance matching circuit 33 Preamplifier 34 Integral amplifier 35 PSD 40 SQUID magnetometer 41 SQUID loop 42 Bias current injection Position 43 Pickup coil 44 Input coil 45,46 Josephson junction 47 Grounding position 48 Feedback coil 53 Preamplifier 54 Integral amplifier 60 Over Temperature storage container

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 SQUIDループのバイアス電流注入位
置を非対称位置に設け、出力電圧を基準電圧と比較する
ことにより磁束ロックループを構成し、バイアス電流の
変動による磁束雑音を低減したことを特徴とするSQU
ID磁束計。
1. A magnetic flux lock loop is formed by providing a bias current injection position of the SQUID loop at an asymmetrical position, and comparing an output voltage with a reference voltage to reduce magnetic flux noise due to fluctuations in the bias current. SQU
ID magnetometer.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0320684A (en) * 1989-06-17 1991-01-29 Aisin Seiki Co Ltd Superconductive quantum interferometer and driving and detection thereof

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH0320684A (en) * 1989-06-17 1991-01-29 Aisin Seiki Co Ltd Superconductive quantum interferometer and driving and detection thereof

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