JPH065267B2 - ジヨセフソン接合高感度磁束計 - Google Patents
ジヨセフソン接合高感度磁束計Info
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- JPH065267B2 JPH065267B2 JP59155058A JP15505884A JPH065267B2 JP H065267 B2 JPH065267 B2 JP H065267B2 JP 59155058 A JP59155058 A JP 59155058A JP 15505884 A JP15505884 A JP 15505884A JP H065267 B2 JPH065267 B2 JP H065267B2
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- superconducting
- squid
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- output
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- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はジョセフソン接合を有する高感度磁束計に関す
る。
る。
（従来の技術） ジョセフソン効果を応用した磁束計ＳＱＵＩＤ(superco
nducting quantum interference device)は高感度かつ
応答が極めて速いという特徴を有し、高精度測定および
高感度測定が要求される分野に使用されている。例え
ば、人体から発生する微弱磁界信号の検出がＳＱＵＩＤ
磁束計によって可能になった。また、油田層の存在や高
温水層の探査等地質的な調査を精度よく行うことが可能
となった。
nducting quantum interference device)は高感度かつ
応答が極めて速いという特徴を有し、高精度測定および
高感度測定が要求される分野に使用されている。例え
ば、人体から発生する微弱磁界信号の検出がＳＱＵＩＤ
磁束計によって可能になった。また、油田層の存在や高
温水層の探査等地質的な調査を精度よく行うことが可能
となった。
ＳＱＵＩＤとしては、今日第２図に示されるようなＲＦ
−ＳＱＵＩＤと第３図に示されるようなＤＣ−ＳＱＵＩ
Ｄとが知られている。
−ＳＱＵＩＤと第３図に示されるようなＤＣ−ＳＱＵＩ
Ｄとが知られている。
ＤＣ−ＳＱＵＩＤは動作バイアス電圧の最適化が可能で
あり、ＲＦ−ＳＱＵＩＤと比較して高感度であるが、人
体等の帯電電荷により容易に破損してしまうという欠点
があり、実際にはＲＦ−ＳＱＵＩＤのみが実用されてい
る。第２図に示されるＲＦ−ＳＱＵＩＤにおいて、各超
伝導ループ５０、５１の自己インダクタンスをＬとし、
超伝導ループ５０および５１を流れる電流をＩ1および
Ｉ2とし、超伝導ループ５０および５１に与えられる外
部磁束をそれぞれΦe1およびΦe2とし、超伝導ループ５
０および５１の内部磁束をそれぞれΦ1およびΦ2とし、
さらにジョセフソン接合５２の臨界電流値をＩｍとする
と、第２図に示されたＲＦ−ＳＱＵＩＤの動作を表わす
方程式は で与えられる。ここで は単位磁束量子を表わす。
あり、ＲＦ−ＳＱＵＩＤと比較して高感度であるが、人
体等の帯電電荷により容易に破損してしまうという欠点
があり、実際にはＲＦ−ＳＱＵＩＤのみが実用されてい
る。第２図に示されるＲＦ−ＳＱＵＩＤにおいて、各超
伝導ループ５０、５１の自己インダクタンスをＬとし、
超伝導ループ５０および５１を流れる電流をＩ1および
Ｉ2とし、超伝導ループ５０および５１に与えられる外
部磁束をそれぞれΦe1およびΦe2とし、超伝導ループ５
０および５１の内部磁束をそれぞれΦ1およびΦ2とし、
さらにジョセフソン接合５２の臨界電流値をＩｍとする
と、第２図に示されたＲＦ−ＳＱＵＩＤの動作を表わす
方程式は で与えられる。ここで は単位磁束量子を表わす。
第５図に第２図に示されるＲＦ−ＳＱＵＩＤにおける励
起外部磁束Φｅ＝（Φe1−Φe2）／２に対する内部磁束
Φ1の関係を示す。曲線Ａ、Ｂは異なる臨界電流値ＩＭ
に対するものであるが、雑音の理論によると第５図の曲
線Ｂの場合が動作点における入力磁束対出力磁束の比が
最大であり最高感度を得ることができる。曲線Ｂは Φ0＝２πＬＩＭ (2) の時に実現される。
起外部磁束Φｅ＝（Φe1−Φe2）／２に対する内部磁束
Φ1の関係を示す。曲線Ａ、Ｂは異なる臨界電流値ＩＭ
に対するものであるが、雑音の理論によると第５図の曲
線Ｂの場合が動作点における入力磁束対出力磁束の比が
最大であり最高感度を得ることができる。曲線Ｂは Φ0＝２πＬＩＭ (2) の時に実現される。
第２図に示されるＲＦ−ＳＱＵＩＤ磁束計の一例が特願
昭５７−２２５６３３号明細書に記載されている。この
明細書に記載されるＲＦ−ＳＱＵＩＤは、絶縁体薄膜と
超伝導体薄膜とを積層する薄膜積層技術によって形成さ
れており、ジョセフソン接合は弱結合によって達成され
ている。この薄膜型のＲＦ−ＳＱＵＩＤ素子は、従来の
ポイントコンタクト形式のものと比較して大量生産の可
能性をひめている。
昭５７−２２５６３３号明細書に記載されている。この
明細書に記載されるＲＦ−ＳＱＵＩＤは、絶縁体薄膜と
超伝導体薄膜とを積層する薄膜積層技術によって形成さ
れており、ジョセフソン接合は弱結合によって達成され
ている。この薄膜型のＲＦ−ＳＱＵＩＤ素子は、従来の
ポイントコンタクト形式のものと比較して大量生産の可
能性をひめている。
（発明が解決しようとする問題点） 上述したようにジョセフソン接合の臨界電流値は第(2)
式を満たすように設定されることが、最高感度を得るた
めの条件とされるが、従来のＲＦ−ＳＱＵＩＤで第(2)
式の条件ＩＭ＝Φ0／（２πＬ）を満足することは極め
て難しい。
式を満たすように設定されることが、最高感度を得るた
めの条件とされるが、従来のＲＦ−ＳＱＵＩＤで第(2)
式の条件ＩＭ＝Φ0／（２πＬ）を満足することは極め
て難しい。
例えば、上記特願昭明細書に記載されるような薄膜型の
ＳＱＵＩＤにおいては、薄膜によって形成された小さな
超伝導ループのインダクタンスの計算も実測も容易でな
く設定すべき値を正確に見い出すことができないという
問題もあるが、それよりも１０μＡ程度の臨界電流値Ｉ
Ｍを正確に調整することが極めて難しいという問題が存
在する。
ＳＱＵＩＤにおいては、薄膜によって形成された小さな
超伝導ループのインダクタンスの計算も実測も容易でな
く設定すべき値を正確に見い出すことができないという
問題もあるが、それよりも１０μＡ程度の臨界電流値Ｉ
Ｍを正確に調整することが極めて難しいという問題が存
在する。
ジョセフソン接合として弱結合を用いた場合弱結合部の
寸法が、所望の臨界電流値を得るために設計段階でまず
例えばはば0.5μｍ、厚さ１５０オングストローム、長
さ１００オングストロームと決められ、さらに製造段階
で弱結合部の寸法の調節が行われるのが通常であるが、
実際には臨界電流値は第(2)式によって決まる予定値か
らはかなりへただった値となる。
寸法が、所望の臨界電流値を得るために設計段階でまず
例えばはば0.5μｍ、厚さ１５０オングストローム、長
さ１００オングストロームと決められ、さらに製造段階
で弱結合部の寸法の調節が行われるのが通常であるが、
実際には臨界電流値は第(2)式によって決まる予定値か
らはかなりへただった値となる。
ジョセフソン接合として弱結合を用いた場合（他のジョ
セフソン接合に関しては言えない）例外的に一旦ジョセ
フソン接合を製造した後陽極酸化法によって臨界電流値
ＩＭを調整することができるが、この場合においても、
陽極酸化時に同時に臨界電流値を測定することができ
ず、陽極酸化と臨界電流値の測定を交互に行う必要があ
り、陽極酸化と臨界電流値の測定を有限回（例えば３０
回）繰り返しても予定値にならない場合が多い。それど
ころか逆に予定値よりも臨界電流値が小さくなりすぎて
失敗してしまう場合がある。陽極酸化法は臨界電流値Ｉ
Ｍを小さくすることのみが可能である。
セフソン接合に関しては言えない）例外的に一旦ジョセ
フソン接合を製造した後陽極酸化法によって臨界電流値
ＩＭを調整することができるが、この場合においても、
陽極酸化時に同時に臨界電流値を測定することができ
ず、陽極酸化と臨界電流値の測定を交互に行う必要があ
り、陽極酸化と臨界電流値の測定を有限回（例えば３０
回）繰り返しても予定値にならない場合が多い。それど
ころか逆に予定値よりも臨界電流値が小さくなりすぎて
失敗してしまう場合がある。陽極酸化法は臨界電流値Ｉ
Ｍを小さくすることのみが可能である。
従って、従来は磁束計動作時に液体ヘリウム温度を変化
させて臨界電流値ＩＭを変化（臨界電流値は温度依存性
がある）して最高感度の条件第(2)式を満足させてい
た。しかしながら実用という観点から見れば液体ヘリウ
ム温度を変化させることは極めて厄介でありまたそのた
めの費用が必要とされ好ましくない。
させて臨界電流値ＩＭを変化（臨界電流値は温度依存性
がある）して最高感度の条件第(2)式を満足させてい
た。しかしながら実用という観点から見れば液体ヘリウ
ム温度を変化させることは極めて厄介でありまたそのた
めの費用が必要とされ好ましくない。
本発明の目的は、上記問題を解決することにある。即
ち、第(2)式を満足する臨界電流値Ｉｍを容易に得るこ
とができ、最高感度の測定を容易に実現することのでき
るジョセフソン接合高感度磁束計を提供することにあ
る。
ち、第(2)式を満足する臨界電流値Ｉｍを容易に得るこ
とができ、最高感度の測定を容易に実現することのでき
るジョセフソン接合高感度磁束計を提供することにあ
る。
（問題点を解決するための手段） 本発明のジョセフソン接合高感度磁束計は、第１図に示
されるように、２つのジョセフソン接合１、２を有する
超伝導制御ループ３と、一つのジョセフソン接合１また
は２を共有する２つの超伝導入出力ループ４および５か
らなっており、超伝導制御ループ３にはこれと磁気トラ
ンス結合する制御線６が近接して配される。また、超伝
導入出力ループ４および５の少なくとも一方（図におい
ては両方）にはやはりこれと磁気トランス結合する入出
力線７が近接して配される。ここで磁気トランス結合と
は超伝導制御ループ３と制御線６および超伝導入出力ル
ープ４、５と入出力線７が磁界を介して磁気的に結合す
ることを意味する。
されるように、２つのジョセフソン接合１、２を有する
超伝導制御ループ３と、一つのジョセフソン接合１また
は２を共有する２つの超伝導入出力ループ４および５か
らなっており、超伝導制御ループ３にはこれと磁気トラ
ンス結合する制御線６が近接して配される。また、超伝
導入出力ループ４および５の少なくとも一方（図におい
ては両方）にはやはりこれと磁気トランス結合する入出
力線７が近接して配される。ここで磁気トランス結合と
は超伝導制御ループ３と制御線６および超伝導入出力ル
ープ４、５と入出力線７が磁界を介して磁気的に結合す
ることを意味する。
本発明の磁束計は第２図に示されるＲＦ−ＳＱＵＩＤと
第３図に示されるＤＣ−ＳＱＵＩＤとの中間的な構造を
有しているものと考えられる。このことは本発明の磁束
計はＲＦ−ＳＱＵＩＤのジョセフソン結合をＤＣ−ＳＱ
ＵＩＤで置換した第４図に示される回路からII−Δ回路
網変換法則などの電気回路網変換によって得られること
からも明らかであり、従って本発明の磁束計をハイブリ
ット(Hybrid)SQUIDと呼ぶことができる。
第３図に示されるＤＣ−ＳＱＵＩＤとの中間的な構造を
有しているものと考えられる。このことは本発明の磁束
計はＲＦ−ＳＱＵＩＤのジョセフソン結合をＤＣ−ＳＱ
ＵＩＤで置換した第４図に示される回路からII−Δ回路
網変換法則などの電気回路網変換によって得られること
からも明らかであり、従って本発明の磁束計をハイブリ
ット(Hybrid)SQUIDと呼ぶことができる。
本発明のハイブリットＳＱＵＩＤはＲＦ−ＳＱＵＩＤと
ＤＣ−ＳＱＵＩＤの長所を兼ねそなえていて高感度でか
つ電荷による破損の問題もない。
ＤＣ−ＳＱＵＩＤの長所を兼ねそなえていて高感度でか
つ電荷による破損の問題もない。
（作用） 本発明のハイブリットＳＱＵＩＤの特性は次式によって
記述される。
記述される。
Ψ1は第１ｂ図に定義されている通りであり、Ψ1＝Φ1
＋（Φ3／２）である。またΦe3、Φ3は制御ループ３の
それぞれ外部磁場、内部磁場である。第６図に励起外部
磁束 Φｅ＝（Φe1−Φe2）／２に対する内部磁束Ψ1の関係
を示す。本発明においては制御用の外部磁束Φe3を変化
させるだけでΨ1とΦｅとの関係が様々に変化すること
がわかる。
＋（Φ3／２）である。またΦe3、Φ3は制御ループ３の
それぞれ外部磁場、内部磁場である。第６図に励起外部
磁束 Φｅ＝（Φe1−Φe2）／２に対する内部磁束Ψ1の関係
を示す。本発明においては制御用の外部磁束Φe3を変化
させるだけでΨ1とΦｅとの関係が様々に変化すること
がわかる。
第(1)式と第(3)式とを比較すると が成立していることがわかる。
このことは第３図のＤＣ−ＳＱＵＩＤにおいて Ｉ＝Ｉ1＋Ｉ2 ＝Ｉｍsin（θ＋δ）＋Ｉｍsin（θ−δ） ＝２Ｉｍcosδ・sinθ＝ＩＭsinθ (5) が成立することからわかるように第(4)式は典型的なＤ
Ｃ−ＳＱＵＩＤにおける臨界電流値の磁場による変調と
同じものである。
Ｃ−ＳＱＵＩＤにおける臨界電流値の磁場による変調と
同じものである。
本発明のハイブリットＳＱＵＩＤはＲＦ−ＳＱＵＩＤと
類似する形状を有しているのにＤＣ−ＳＱＵＩＤ的働き
もしている。本発明の動作特性はＲＦ−ＳＱＵＩＤとＤ
Ｃ−ＳＱＵＩＤとの中間的なものであることは実は第
(3)式においてすでに証明されている。
類似する形状を有しているのにＤＣ−ＳＱＵＩＤ的働き
もしている。本発明の動作特性はＲＦ−ＳＱＵＩＤとＤ
Ｃ−ＳＱＵＩＤとの中間的なものであることは実は第
(3)式においてすでに証明されている。
第７図に示されるように本発明においては可変抵抗５３
を変化させるだけで、Φe3を変化させ第(3)式に従って
ジョセフソン接合の実効的な臨界電流を変化させること
ができ、第６図に示されるような種々の特性を得ること
ができる。第２図に示される従来のＲＦ−ＳＱＵＩＤの
特性を変化させようとすると液体ヘリウムの温度を変え
るという厄介で費用のかかる手段を用いるしかない。
を変化させるだけで、Φe3を変化させ第(3)式に従って
ジョセフソン接合の実効的な臨界電流を変化させること
ができ、第６図に示されるような種々の特性を得ること
ができる。第２図に示される従来のＲＦ−ＳＱＵＩＤの
特性を変化させようとすると液体ヘリウムの温度を変え
るという厄介で費用のかかる手段を用いるしかない。
本発明は第(4)式を満足するので第(2)式の条件は次のよ
うに書きなおすことができる。
うに書きなおすことができる。
これだと従来のＲＦ−ＳＱＵＩＤの場合と事情が非常に
異なる。即ち、製造時においてはリソグラフィ、ドライ
・エッチング技術およびジョセフソン接合として弱結合
を使用する場合は陽極酸化法によって臨界電流Ｉｍを ＩｍΦ0／（４πＬ）が満たされる適当な値に作って
おく。正確にＩｍ＝Φ０／（４πＬ）である必要はな
い。動作時に、Φe3を調整して第(6)式を満足させて最
高感度を得ることができる。Φe3を変化させるには第７
図の可変抵抗５３を変化させるだけでよく、従来のＲＦ
−ＳＱＵＩＤの場合のように液体ヘリウム温度を変化さ
せることなく最高感度の条件式第(6)式を満足させるこ
とができる。
異なる。即ち、製造時においてはリソグラフィ、ドライ
・エッチング技術およびジョセフソン接合として弱結合
を使用する場合は陽極酸化法によって臨界電流Ｉｍを ＩｍΦ0／（４πＬ）が満たされる適当な値に作って
おく。正確にＩｍ＝Φ０／（４πＬ）である必要はな
い。動作時に、Φe3を調整して第(6)式を満足させて最
高感度を得ることができる。Φe3を変化させるには第７
図の可変抵抗５３を変化させるだけでよく、従来のＲＦ
−ＳＱＵＩＤの場合のように液体ヘリウム温度を変化さ
せることなく最高感度の条件式第(6)式を満足させるこ
とができる。
（実施例） 以下、本発明の実施例を説明する。第８図は第１図に示
された磁束計の実体構成を示す平面図である。
された磁束計の実体構成を示す平面図である。
２つのジョセフソン接合１、２を有する超伝導制御ルー
プ３はSiO2等の絶縁体基板上に設けられた第１の超伝導
薄膜１１ａとこの薄膜１１ａ上に絶縁膜を介して設けら
れた第２の超伝導薄膜１２ａとを第３の超伝導薄膜１３
ａ、１３ａ′によって弱結合することにより形成されて
いる。２つの超伝導入出力ループ４、５は第１の超伝導
薄膜１１ｂ、１１ｃと第２の超伝導薄膜１２ｂ、１２ｃ
とを第３の超伝導薄膜１３ｂ、１３ｃによって結合する
ことによって形成されている。ジョセフソン接合を形成
する弱結合は、超伝導制御ループ３の弱接合と共用され
たものとなっている。制御ループ３に磁束を印加する制
御線６は第２の超伝導薄膜１２ｄによって形成されてお
り、入出力ループ４、５との間で磁束の入出力を行う入
出力ループは交差する部分を除いて第１の超伝導薄膜１
１ｄによって形成されている。この実施例においては、
磁束計の構成が左右対称であり入出力信号が左右反対称
であるので、地磁気等の外部磁場の影響を受けにくい。
本磁束計においては磁束計を製造するのに４つのマスク
を必要とするが、これは制御ループを有さない従来の磁
束計の場合と全く同一であり、制御ループを付加しても
製造工程が複雑になることはない。なお超伝導薄膜の材
料としてはＮｂ等、絶縁膜としては超伝導薄膜を酸化し
たもの等を使用できる。
プ３はSiO2等の絶縁体基板上に設けられた第１の超伝導
薄膜１１ａとこの薄膜１１ａ上に絶縁膜を介して設けら
れた第２の超伝導薄膜１２ａとを第３の超伝導薄膜１３
ａ、１３ａ′によって弱結合することにより形成されて
いる。２つの超伝導入出力ループ４、５は第１の超伝導
薄膜１１ｂ、１１ｃと第２の超伝導薄膜１２ｂ、１２ｃ
とを第３の超伝導薄膜１３ｂ、１３ｃによって結合する
ことによって形成されている。ジョセフソン接合を形成
する弱結合は、超伝導制御ループ３の弱接合と共用され
たものとなっている。制御ループ３に磁束を印加する制
御線６は第２の超伝導薄膜１２ｄによって形成されてお
り、入出力ループ４、５との間で磁束の入出力を行う入
出力ループは交差する部分を除いて第１の超伝導薄膜１
１ｄによって形成されている。この実施例においては、
磁束計の構成が左右対称であり入出力信号が左右反対称
であるので、地磁気等の外部磁場の影響を受けにくい。
本磁束計においては磁束計を製造するのに４つのマスク
を必要とするが、これは制御ループを有さない従来の磁
束計の場合と全く同一であり、制御ループを付加しても
製造工程が複雑になることはない。なお超伝導薄膜の材
料としてはＮｂ等、絶縁膜としては超伝導薄膜を酸化し
たもの等を使用できる。
第９図は制御ループ３と入出力ループ４、５を制御線６
と入出力線７と別体に形成した場合の実施例の平面図で
あり、使用時に一体的に積層して使用するようにしたも
のである。図中符号は第８図と同じである。
と入出力線７と別体に形成した場合の実施例の平面図で
あり、使用時に一体的に積層して使用するようにしたも
のである。図中符号は第８図と同じである。
第１０図は本発明の磁束計を使用する磁束測定装置の概
略図である。
略図である。
本発明の磁束計３０の入出力線３１の端子３２と容量３
３とが並列に接続されており、これら入出力線３１と容
量３３とからなる並列共振回路はrf発振器３４、rf検波
器３５およびaf発振器４２に接続されている。ＳＷ1が
開放していると、磁束計３０の制御線３６には直流電源
３７によって直流電流が印加されるようになっている。
制御線３６に流れる電流の値は可変抵抗３８によって調
整され、実効的な臨界電流値ＩＭが最適な値とされる。
磁束測定ピックアップコイル３９の一端は磁束計３０の
入出力ループ４０に合わせてループ状に形成されてお
り、入出力ループ４０上に設置される。
３とが並列に接続されており、これら入出力線３１と容
量３３とからなる並列共振回路はrf発振器３４、rf検波
器３５およびaf発振器４２に接続されている。ＳＷ1が
開放していると、磁束計３０の制御線３６には直流電源
３７によって直流電流が印加されるようになっている。
制御線３６に流れる電流の値は可変抵抗３８によって調
整され、実効的な臨界電流値ＩＭが最適な値とされる。
磁束測定ピックアップコイル３９の一端は磁束計３０の
入出力ループ４０に合わせてループ状に形成されてお
り、入出力ループ４０上に設置される。
af発振器４２とrf発振器３４とによって入出力線を介し
てaf変調磁束が入出力ループ４０に加えられると、位相
検波器４１からはrf信号を測定磁束で微分した値が得ら
れる。即ち、従来のＲＦ−ＳＱＵＩＤ用の制御測定回路
をそのまま使用することができる。
てaf変調磁束が入出力ループ４０に加えられると、位相
検波器４１からはrf信号を測定磁束で微分した値が得ら
れる。即ち、従来のＲＦ−ＳＱＵＩＤ用の制御測定回路
をそのまま使用することができる。
ＳＷ1を閉じ、ＳＷ2をｂ側に切り換え、制御用ループ４
４にrf発振器４３からの高周波信号を印加するように
し、位相検波器の基準入力としてrf発振器４３の信号と
rf発振器３４の信号との差周波信号ｆ1−ｆ2を使用する
と上述と全く同様にして測定を行うこができる。
４にrf発振器４３からの高周波信号を印加するように
し、位相検波器の基準入力としてrf発振器４３の信号と
rf発振器３４の信号との差周波信号ｆ1−ｆ2を使用する
と上述と全く同様にして測定を行うこができる。
以下、本発明の別の実施例を説明する。第１１図に記載
された実施例において、第１の超伝導入出力ループ４は
閉路ａ、ｂ、ｃ、ａにより、第２の超伝導入出力ループ
５は閉路ｄ、ｂ、ｃ、ｄにより形成されており、線路
ｂ、ｃが第１および第２の超伝導入出力ループ４、５に
おいて共有されている。
された実施例において、第１の超伝導入出力ループ４は
閉路ａ、ｂ、ｃ、ａにより、第２の超伝導入出力ループ
５は閉路ｄ、ｂ、ｃ、ｄにより形成されており、線路
ｂ、ｃが第１および第２の超伝導入出力ループ４、５に
おいて共有されている。
第１２図の実施例においては、第１の超伝導入出力ルー
プ４は閉路ａ、ｂ、ｃ、ａにより、第２の超伝導入出力
ループ５は閉路ｄ、ｂ、ｃ、ｄにより、超伝導制御ルー
プ３は閉路ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ａにより形成されている。
この実施例は、第１１図の実施例をＴ−ブリッジ回路綱
変換することにより得られる。また、本実施例をブリッ
ジ−π回路綱変換すると、第１図に示された構成を得る
ことができる。
プ４は閉路ａ、ｂ、ｃ、ａにより、第２の超伝導入出力
ループ５は閉路ｄ、ｂ、ｃ、ｄにより、超伝導制御ルー
プ３は閉路ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ａにより形成されている。
この実施例は、第１１図の実施例をＴ−ブリッジ回路綱
変換することにより得られる。また、本実施例をブリッ
ジ−π回路綱変換すると、第１図に示された構成を得る
ことができる。
第１３図の実施例はジョセフソン接合１、２を回路の外
周に設置するようにしたものであり、上記各実施例とは
全く内部磁束の量子化条件が異なる。第１の超伝導入出
力ループ４は閉路ａ、ｂ、ｃ、ａにより、超伝導制御ル
ープ３は閉路ａ、ｃ、ｄ、ａにより形成されている。
周に設置するようにしたものであり、上記各実施例とは
全く内部磁束の量子化条件が異なる。第１の超伝導入出
力ループ４は閉路ａ、ｂ、ｃ、ａにより、超伝導制御ル
ープ３は閉路ａ、ｃ、ｄ、ａにより形成されている。
第１４図の実施例においては、第１の超伝導入出力ルー
プ４は閉路ａ、ｄ、ｃ、ａから形成されており、第２の
超伝導入出力ループ５は閉路ｂ、ｃ、ｄ、ｂから形成さ
れており、超伝導制御ループ３は閉路ａ、ｄ、ｃ、ｂ、
ａから形成されている。本実施例は第１３図の実施例を
Ｔ−ブリッジ回路綱変換することにより得ることができ
る。
プ４は閉路ａ、ｄ、ｃ、ａから形成されており、第２の
超伝導入出力ループ５は閉路ｂ、ｃ、ｄ、ｂから形成さ
れており、超伝導制御ループ３は閉路ａ、ｄ、ｃ、ｂ、
ａから形成されている。本実施例は第１３図の実施例を
Ｔ−ブリッジ回路綱変換することにより得ることができ
る。
第１５図の実施例においては、第１の超伝導入出力ルー
プ４は閉路ａ、ｅ、ｆ、ｃ、ａから形成されており、第
２の超伝導入出力ループ５は閉路ｂ、ｄ、ｆ、ｅ、ｂか
ら形成されており、超伝導制御ループ３はａ、ｂ、ｄ、
ｅ、ａから形成されている。本実施例は第１４図の実施
例をブリッジ−Ｙ回路綱変換することにより得ることが
できる。
プ４は閉路ａ、ｅ、ｆ、ｃ、ａから形成されており、第
２の超伝導入出力ループ５は閉路ｂ、ｄ、ｆ、ｅ、ｂか
ら形成されており、超伝導制御ループ３はａ、ｂ、ｄ、
ｅ、ａから形成されている。本実施例は第１４図の実施
例をブリッジ−Ｙ回路綱変換することにより得ることが
できる。
なお、上記各実施例においては第１および第２の超伝導
入出力ループ４、５に入出力線７が近接して配された
が、第１および第２の超伝導入出力ループ４、５の一方
のみに入出力線７を近接して配しても磁束の測定は可能
である。
入出力ループ４、５に入出力線７が近接して配された
が、第１および第２の超伝導入出力ループ４、５の一方
のみに入出力線７を近接して配しても磁束の測定は可能
である。
さらに、ジョセフソン接合としても従来公知のいかなる
ものをも使用できる。
ものをも使用できる。
（発明の効果） 詳細に説明したように、本発明のＳＱＵＩＤ高感度磁束
計では、動作時に、超伝導制御ループに印加するバイア
ス磁場を調整するだけで感度のピークを容易に実現でき
る。このことのために従来のＲＦ−ＳＱＵＩＤとくらべ
て次のような長所を持っている。
計では、動作時に、超伝導制御ループに印加するバイア
ス磁場を調整するだけで感度のピークを容易に実現でき
る。このことのために従来のＲＦ−ＳＱＵＩＤとくらべ
て次のような長所を持っている。
(1)陽極酸化法によるジョセフソン接合の臨界電流の調
整に対する厳しさが大巾に緩和され、製造歩留りが向上
し、薄膜本来の大量生産が可能となった。
整に対する厳しさが大巾に緩和され、製造歩留りが向上
し、薄膜本来の大量生産が可能となった。
(2)ジョセフソン製造の臨界電流が経年変化しても、従
来のような性能劣化や破損を意味しない。調整制御ルー
プ印加するバイアス磁束をずらせるだけで感度のピーク
を与える条件は完全に満足させることができ最高感度が
再現する。これは装置の寿命が長くなったことを意味し
ており、装置を常に最高感度で使用できることを意味し
ている。
来のような性能劣化や破損を意味しない。調整制御ルー
プ印加するバイアス磁束をずらせるだけで感度のピーク
を与える条件は完全に満足させることができ最高感度が
再現する。これは装置の寿命が長くなったことを意味し
ており、装置を常に最高感度で使用できることを意味し
ている。
(3)最高感度の点で動作させるには制御電源の可変抵抗
を変化させるだけでよく、従来のような液体ヘリウムの
温度を変化させるという、困難で金きかかることを実行
する必要がなくなった。
を変化させるだけでよく、従来のような液体ヘリウムの
温度を変化させるという、困難で金きかかることを実行
する必要がなくなった。
(4)弱結合以外の臨界電流値を製造後に変更しえないジ
ョセフソン接合をも使用することができる。
ョセフソン接合をも使用することができる。
第１ａ図および第１ｂ図は本発明の実施例の概念図、 第２図は従来のＲＦ−ＳＱＵＩＤを表わす図、 第３図は従来のＤＣ−ＳＱＵＩＤを表わす図、 第４図はＲＦ−ＳＱＵＩＤのジョセフソン接合をＤＣ−
ＳＱＵＩＤで置き換えた場合の回路図、 第５図はＲＦ−ＳＱＵＩＤの特性を表わすグラフ、 第６図は本発明のハイブリットＳＱＵＩＤの特性を表わ
すグラフ、 第７図は本発明のハイブリットＳＱＵＩＤの制御手段を
表わす図、 第８図および第９図は本発明の磁束計の実体構造の一例
を示す平面図、 第１０図は本発明の磁束計に用いられる磁束測定装置の
概略図、 第１１図ないし第１５図はそれぞれ本発明の別の実施例
の概念図である。 １、２……ジョセフソン接合 ３……超伝導制御ループ ４……第１の超伝導入出力ループ ５……第２の超伝導入出力ループ ６……制御線 ７……入出力線
ＳＱＵＩＤで置き換えた場合の回路図、 第５図はＲＦ−ＳＱＵＩＤの特性を表わすグラフ、 第６図は本発明のハイブリットＳＱＵＩＤの特性を表わ
すグラフ、 第７図は本発明のハイブリットＳＱＵＩＤの制御手段を
表わす図、 第８図および第９図は本発明の磁束計の実体構造の一例
を示す平面図、 第１０図は本発明の磁束計に用いられる磁束測定装置の
概略図、 第１１図ないし第１５図はそれぞれ本発明の別の実施例
の概念図である。 １、２……ジョセフソン接合 ３……超伝導制御ループ ４……第１の超伝導入出力ループ ５……第２の超伝導入出力ループ ６……制御線 ７……入出力線
Claims (1)
- 【請求項１】２つのジョセフソン接合を有する超伝導制
御ループ、一方の前記ジョセフソン接合を前記制御ルー
プと共有する第１の超伝導入出力ループ、他方の前記ジ
ョセフソン接合を前記制御ループと共有する第２の超伝
導入出力ループ、および前記超伝導制御ループに近接し
て配され、前記超伝導制御ループと磁気トランス結合す
る制御線を備えてなるジョセフソン接合高感度磁束計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59155058A JPH065267B2 (ja) | 1984-07-25 | 1984-07-25 | ジヨセフソン接合高感度磁束計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59155058A JPH065267B2 (ja) | 1984-07-25 | 1984-07-25 | ジヨセフソン接合高感度磁束計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6134484A JPS6134484A (ja) | 1986-02-18 |
| JPH065267B2 true JPH065267B2 (ja) | 1994-01-19 |
Family
ID=15597746
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59155058A Expired - Lifetime JPH065267B2 (ja) | 1984-07-25 | 1984-07-25 | ジヨセフソン接合高感度磁束計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH065267B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62188791A (ja) * | 1986-02-15 | 1987-08-18 | Nishimura Watanabe Chiyuushiyutsu Kenkyusho:Kk | Ｎｉ，Ｃｏ，Ｚｎ，Ｃｕ，Ｍｎ及びＣｒの電解採取方法 |
-
1984
- 1984-07-25 JP JP59155058A patent/JPH065267B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6134484A (ja) | 1986-02-18 |
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