JPH0638103B2 - 直流型squid装置 - Google Patents
直流型squid装置Info
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- JPH0638103B2 JPH0638103B2 JP62246860A JP24686087A JPH0638103B2 JP H0638103 B2 JPH0638103 B2 JP H0638103B2 JP 62246860 A JP62246860 A JP 62246860A JP 24686087 A JP24686087 A JP 24686087A JP H0638103 B2 JPH0638103 B2 JP H0638103B2
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- Measuring Magnetic Variables (AREA)
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
Description
置に関する。
ID(Superconducting Quantum Interference DEVIC
E:超伝導量子干渉素子)が知られている。これは第1
0図に示すようにジョセフソン素子を2個含む超伝導ル
ープからなり、素子を一定の直流電流でバイアスすると
き、端子電圧Vがループを貫く磁束φにより、磁束量子
φ0(=2×10-15Wb )単位で変化する特性をもつ
ことを利用して微小磁界を計測するものである。
調と併用してSQUIDを制御する公知例(米国特許第
4,389,612)がある。これを第11図のタイムチャート
を参照して説明する。
波電流I0を用いると共に、このバイアス電流I0の周
波数fb の1/4の周波数fm をもつ交流磁束φm をS
QUIDのループに加えて端子電圧を変調した後、それ
を増幅して増幅変調電圧V0を得る。この変調電圧の△
Vに相当する周波数成分電圧Vfm を得た後、このVf
m から参照信号VRを生成し、この参照信号VRを復調
器に印加することによって入力磁場φの変化に対応した
復調信号Vd(φ)を得るようにしている。
電流変動雑音を除去することができるというものであ
る。
動ノイズの除去、すなわち、ジョセフソン素子に含まれ
る抵抗が発生する熱雑音の除去には効果があるものの、
SQUIDの端子電圧の変動に基づく雑音(特に低周波
雑音)を除去することはできない。
は正と負の参照電圧Vr+とVr−を変調磁束φmの
「1」,「0」の周期に対応して切換えることによって
参照信号VRを得ている。このように変調磁束φmの変
化に対応して参照信号を反転させているため、変調磁束
の周波数よりも高い周波数のバイアス電流Ioの正負に
よって変化する磁束変動ノイズ(△V)を除去すること
はできない。
のみでなく、端子電圧変動に基づく雑音をも除去するこ
とのできるSQUID装置を提供することを目的とする
ものである。
と、これを駆動制御する手段とからなる直流型SQUI
D装置において、前記直流型SQUIDに周波数fb を
有する正,負の交番バイアスを与えるバイアス電流供給
手段と、このバイアス電流の周波数fb より高い周波数
であって、この周波数fb の整数倍の周波数fm の交流
磁束を与えることにより前記直流型SQUIDの電圧を
変調する変調磁束供給手段と、前記変調電圧を復調し、
この復調電圧について前記正,負バイアス時のそれぞれ
の電圧を参照信号として連続波形を作成する復調手段
と、この復調信号を磁束として前記直流型SQUIDに
フィードバックする手段とを有するものである。
のバイアス電流の変化の各周期内に取り込まれ、最終的
に復調電圧波形に表わるので、容易に除去することがで
きる。
に基づいて正と負に交互に変化するバイアス電流Ib
(周波数fb)を発生するバイアス電流発生回路であ
り、3は変調磁束φm(t)を発生する変調磁束発生回路で
ある。この変調磁束φm(t)の周波数fm は前記バイアス
電流の周波数fb の4倍(fm =4fb)としてある。
前記バイアス電流Ib は、SQUIDの出力端を通るこ
とにより変調電圧Vm(t)を作り、交流増幅回路4に入力
される。前記変調磁束信号φm(t)は正バイアス及び負バ
イアスの各位相調整回路5,6に印加されると共に、S
QUIDの変調コイルLに印加されている。これら正,
負バイアス調整回路5,6の出力はそれぞれ参照信号切
換手段7のVr+端子,Vr−端子に印加されている。
前記参照信号切換手段7は前記バイアス電流Ib の正,
負切替タイミングに基づいて制御されるようになってい
る。この参照信号VRは復調回路8に入力される。復調
回路8では前記交流増幅器4からの周波数fm 成分の電
圧Vfm を前記参照信号VRとの関係で復調し、復調電
圧Vd(φ)を出力する。この復調電圧Vd (φ)は積
分器9で積分されて出力OUTとなると共に電圧/電流
変換器10によって電流変換されてフィードバック電流
として前記変調コイルLに供給される。
作を説明する。
生し、これが変調コイルLを介してSQUIDのループ
に印加され、端子電圧を交流化(変調)する。
周波数fb(fm/n:nは整数)でバイアス電流を正(+I
b)と負(−IB)との間で交番させる。この実施例では
fb =fm/4である。この結果、第3図にも示すように
正バイアスに対する変調電圧Vm+(t)と負バイアスに対
する変調電圧Vm-(t)が周期1/5b で交代する波形が
得られる(第2図中のVm(t)のA,B,C,Dと第3図
のA,B,C,Dが対応する)。
みが連続するような増幅信号Vfm(t)が得られる。
位相調整して得られた2つの参照信号Vr+(t) とVr
−(t) により交互に復調され、連続した復調電圧Vd と
なる。この信号Vd の低周波数若しくは直流成分はSQ
UIDの端子電圧V(φ)と同様に磁束φにより周期的
に変化する特性Vd (φ)をもっている。
い)によりfm やfd 成分が除去された後、電流に変換
され、変調コイルLにより磁束としてSQUIDにフィ
ードバックされる。この結果SQUIDループ内の磁束
は一定に保たれフィードバック電流は信号磁束φに比例
した出力信号となる。
いて詳述する。
フソン素子に含まれる抵抗が発生する熱雑音の他に見か
け上SQUIDの端子電圧Vが変動するような雑音があ
る。VはSQUIDループを貫く磁束φの関数であるの
でVの変動はV−φ特性におけるV(φ)の変動でもあ
る。そこで先ずV(φ)の変動として、φは変化せずに
Vのみが変動するような場合についてみると、第4図に
示すように変調磁束φm(t)により生ずる変調電圧Vm(t)
の波形には変化がない。従ってこのような雑音は前記磁
束変調を施した段階で自動的に除去されることとなる。
いてみると、正バイアス時と負バイアス時とにおいて、
第5図のδφと−δφのように、互に逆方向に変動する
雑音と、第6図のように同一方向に変動するような雑音
の2種類がある。このような雑音のうち第6図に示すよ
うな雑音は、SQUIDのループ内にδφの外部磁束が
入ったことと全く等価となるので信号と何ら変るところ
はなく、除去すべき手段は全くない。
与え、それによって得られる変調電圧Vm(t)を考える
と、第7図に示すようにδφと−δφで生ずる。Vm(t)
とVm(t)の成分は大きさも極性も等しいことが分る。こ
れに対し、信号磁束が加わるときは正バイアス,負バイ
アスいずれのバイアス時も同じ向きの変動δφとして働
くため、変調電圧Vm+(t) とVm-(t) は大きさが等し
く極正が逆となる。次にVm(t)を復調するとき、別々の
参照信号を用いて交互に復調を行ない、負バイアス時に
は復調電圧の極性が反転するようにする。(あるいは正
バイアス時の反転)。その結果復調信号Vd においては
δφと−δφで変動するような雑音は相殺され、バイア
スの方向によらずδφで変化するような磁束信号のみが
残る。この復調信号に比例するような磁束をSQUID
のループにフィードバックするとSQUIDは一定の磁
束状態にロックされ、フィードバック電流が信号磁束に
比例する出力となる。この出力においては、V(φ)特
性に変動を与えるような前述の3種類の雑音のうち、第
6図に示した雑音を除く他の雑音は除去されるのでSQ
UID装置の低雑音化が図れる。
による磁束変動はバイアス電流の向きにより変化するの
でφm の点線で示す状態となる。そして変調電圧Vfm
の雑音成分はIb の正,負によらず同位相であるので参
照信号の正負により符号が変化し、復調信号Vd の点線
のようになる。よって雑音による出力は積分器または低
域フィルタによって除去できることになるわけである。
白色雑音が 100〜1000Hz以上で見られ、それより低い
周波数では周波数の減少とともに増加する雑音が存在す
る。この低周波数雑音は特に低周波数(100Hz以下)の
信号を測定する場合には重大な問題となる。低周波数雑
音の原因は明確ではないが、何らかの要因でSQUID
のパラメータ(例えば抵抗や臨界電流値)が変動するこ
とが考えられる。このような変動によりV(φ)特性は
等価的な電圧変動δVと磁束変動δφの両者により変動
する。ここで、磁束変動はバイアス電流の向きにより反
転するような性質をもっている。従って本発明のSQU
ID装置によれば低周波雑音を低減することで可能とな
る。
である。
立下りを有する矩形波としたが、これを第8図に示すよ
うに立上り立下りが傾斜面となるような矩形波としても
よい。通常SQUIDの電圧Vは正バイアスと負バイア
スで直流成分を持つためバイアス電流Ib の変化時に変
調電圧Vm(t)には第9図のようなスパイク電圧が生ずる
ことになる。これを第8図の如き立上り、立下りを有す
る矩形波とすることにより上記スパイク分を減少させる
ことができるという利点がある。また、変調磁束の周波
数よりもバイアス電流の周波数のほうが低いので、単位
時間に生じる上記スパイク分の数が少ないという利点も
ある。
ョセフソン素子に含まれる抵抗が発生する熱雑音のみで
なく、端子電圧Vの変動による雑音や低周波雑音をも除
去でき、大幅な雑音低域化が図れるSQUID装置を提
供することができる。
ロック図、第2図及び第3図は上記実施例の動作説明の
ためのタイムチャート、第4図乃至第7図は種々の雑音
源の説明図、第8図は本発明の他の実施例に用いられる
バイアス電流波形図、第9図はその実施例による効果説
明図、第10図はSQUIDの原理図、第11図は公知例
に基づく動作を説明するためのタイムチャート、第12図
は公知例の問題点を説明するためのタイムチャートであ
る。 1……発振器、2……バイアス電流発生回路、 3……変調磁束発生回路、4……交流増幅回路、 5,6……位相変調回路、7……参照信号切換手段、 9……積分器。
Claims (3)
- 【請求項1】直流型SQUIDと、これを駆動制御する
手段とからなる直流型SQUID装置において、前記直
流型SQUIDに周波数fb を有する正,負の交番バイ
アスを与えるバイアス電流供給手段と、このバイアス電
流の周波数fb より高い周波数であって、この周波数f
b の整数倍の周波数fm の交流磁束を与えることにより
前記直流型SQUIDの電圧を変調する変調磁束供給手
段と、前記変調電圧を復調し、この復調電圧について前
記正,負バイアス時のそれぞれの電圧を参照信号として
連続波形を作成する復調手段と、この復調信号を磁束と
して前記直流型SQUIDにフィードバックする手段と
を備えたことを特徴とする直流型SQUID装置。 - 【請求項2】前記交流磁束の周波数fm をバイアス電流
の周波数fb の4倍としたことを特徴とする特許請求の
範囲第1項記載の直流型SQUID装置。 - 【請求項3】前記バイアス電流は立ち上がり及び立ち下
がり時に傾斜を持つ交番波形であることを特徴とする特
許請求の範囲第1項記載の直流型SQUID装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62246860A JPH0638103B2 (ja) | 1987-09-30 | 1987-09-30 | 直流型squid装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62246860A JPH0638103B2 (ja) | 1987-09-30 | 1987-09-30 | 直流型squid装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6488382A JPS6488382A (en) | 1989-04-03 |
| JPH0638103B2 true JPH0638103B2 (ja) | 1994-05-18 |
Family
ID=17154803
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62246860A Expired - Lifetime JPH0638103B2 (ja) | 1987-09-30 | 1987-09-30 | 直流型squid装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0638103B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0573987B1 (en) * | 1992-06-10 | 2000-05-24 | Canon Kabushiki Kaisha | Recording material confining means for a recording apparatus |
-
1987
- 1987-09-30 JP JP62246860A patent/JPH0638103B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6488382A (en) | 1989-04-03 |
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