JPH0784018A - 高感度磁場検出装置 - Google Patents

高感度磁場検出装置

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JPH0784018A
JPH0784018A JP5231762A JP23176293A JPH0784018A JP H0784018 A JPH0784018 A JP H0784018A JP 5231762 A JP5231762 A JP 5231762A JP 23176293 A JP23176293 A JP 23176293A JP H0784018 A JPH0784018 A JP H0784018A
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徳男 千葉
Satoru Nakayama
哲 中山
Toshimitsu Morooka
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 磁束変化に対してより大きな電圧変化を実現
することすることができ。すなわち、磁束電圧変換効率
dV/dφを向上させ、高感度磁場検出装置の雑音特性
や周波数特性を向上させる。 【構成】 高感度磁場検出装置において、バイアス電流
供給回路4は定電流回路2と、信号電圧を電流に変換し
てバイアス電流に加算する電圧電流変換手段3とで構成
した。DC−SQUID1の信号電圧は電圧増幅回路5
で増幅され帰還回路8へ伝達され、帰還電流は帰還コイ
ル9により帰還磁束としてDC−SQUID1へ帰還さ
れる。一方、電圧増幅器5の出力は電圧電流変換手段3
で電流変換され、定電流回路2からの定電流に加算され
DC−SQUID1に供給される。上記のような構成に
より、DC−SQUID1に供給されるバイアス電流は
DC−SQUID1の電圧の増加にともない増加し、そ
れに伴って、出力電圧の最大値も増加し、磁束電圧変換
効率が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】
【産業上の利用分野】本発明はDC−SQUID(直流
駆動型超伝導量子干渉素子)を用いた高感度磁場検出装
置に関する。
【従来の技術】従来、DC−SQUID駆動回路装置の
一部を構成するバイアス電流供給回路は定電流回路によ
って構成されていた。図8は従来の高感度磁場検出装置
の構成を表した図である。1はDC−SQUID、2は
定電流回路、5は電圧増幅回路、6は積分回路、7は電
圧電流変換回路で、8の点線で囲んだ部分が帰還回路で
ある。DC−SQUID1は定電流回路2からバイアス
電流が供給される。DC−SQUID1の信号電圧は電
圧増幅回路5で増幅され帰還回路8へ伝達され、帰還電
流は帰還コイル9により帰還磁束としてDC−SQUI
D1へ帰還される。図9は従来例によるDC−SQUI
Dの電流−電圧特性とバイアス電流の関係を示した図で
ある。DC−SQUIDの電流−電圧特性において、超
伝導臨界電流はDC−SQUIDへの入力磁束の大きさ
に応じてΔI変化する。定電流回路を用いて最大超伝導
臨界電流値と同じ大きさのバイアス電流を供給した場
合、図9に示すように入力磁束の大きさに応じて最大で
ΔV1の電圧変化が得られる。
【発明が解決しようとする課題】上記従来の高感度磁場
検出装置ではΔV1の値はDC−SQUID固有の値で
あり、さらに大きくすることはできなかった。接続した
DC−SQUIDの電圧変化ΔV1が小さい場合、磁束
電圧変換効率dV/dφが劣化し、高感度磁場検出装置
の雑音特性や周波数特性を劣化させる問題があった。
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するため、DC−SQUID駆動回路装置の一部を
構成するバイアス電流供給回路には、定電流回路に加
え、信号電圧を電流に変換してバイアス電流に加算する
電圧電流変換手段を設置した。あるいは、バイアス電流
供給回路は、定電圧回路と、定電圧回路の出力電圧と信
号電圧を加算する電圧加算回路と、電圧加算回路の出力
電圧を電流に変換する電圧電流変換手段とで構成した。
【作用】上記のような高感度磁場検出装置では、接続し
たDC−SQUIDの電流−電圧特性上で電圧変化ΔV
1が小さい場合でも、磁束変化に対してより大きな電圧
変化を実現することができ、すなわち磁束電圧変換効率
dV/dφを向上させることができる。
【実施例】以下に本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図1は本発明の第1実施例を示す高感度磁
場検出装置の構成を表した図である。1はDC−SQU
ID、5は電圧増幅回路、6は積分回路、7は電圧電流
変換回路で、8の点線で囲んだ部分が帰還回路である。
4の部分はバイアス電流供給回路で本発明により設置し
た電圧電流変換手段3と定電流回路2とからなる。DC
−SQUID1の信号電圧は電圧増幅回路5で増幅され
帰還回路8へ伝達され、帰還電流は帰還コイル9により
帰還磁束としてDC−SQUID1へ帰還される。一
方、電圧増幅器5の出力は電圧電流変換手段3で電流変
換され、定電流回路2からの定電流に加算されDC−S
QUID1に供給される。上記のような高感度磁場検出
装置の構成によれば、DC−SQUID1に供給される
バイアス電流はDC−SQUID1の電圧の増加にとも
ない増加する。図6は本発明の第一実施例によるDC−
SQUIDの電流−電圧特性とバイアス電流の関係を示
した図である。超伝導臨界電流はDC−SQUIDへの
入力磁束の変化に応じてΔI変化する。定電流回路2の
電流値を最大超伝導臨界電流値と同じ大きさに設定した
場合、DC−SQUID1に供給されるバイアス電流は
図6中に示したように電圧の増加とともに増加する。従
って、出力電圧の最大値は図中のΔV2で示す大きさと
なり、図9の従来例で示した出力電圧ΔV1より大きな
電圧変化を実現できる。上記のような高感度磁場検出装
置では、DC−SQUIDの定電流バイアス時の電圧変
化が小さい場合、信号電圧を電流に変換してバイアス電
流に加算する電圧電流変換手段を設置することにより、
磁束変化に対してより大きな電圧変化を実現でき、磁束
電圧変換効率dV/dφを向上させ、高感度磁場検出装
置の雑音特性や周波数特性を向上させることが可能であ
る。図2は本発明の第2実施例を示す高感度磁場検出装
置の構成を表した図である。図1に示した実施例とは電
圧電流変換手段3の電圧検出位置が異なる。図1に示し
た実施例は、電圧電流変換手段3によって電圧増幅回路
5の出力電圧が検出され電流に変換される構成である
が、本実施例は電圧電流変換手段3はDC−SQUID
1の電圧を直接検出して電流に変換し、定電流回路3の
電流と加算する構成である。その他の構成は図1に示し
た実施例と同様である。上記のような高感度磁場検出装
置の構成による作用および効果は増幅前の電圧を電流に
変換することを除いて前の実施例と変わるところはな
い。図3は本発明の第3実施例を示す高感度磁場検出装
置のバイアス電流供給部分の構成を表した図である。1
2は電圧加算回路、13は定電圧回路である。前の実施
例とは、定電圧回路13の出力電圧と電圧増幅回路5の
出力である信号電圧を、電圧加算回路12であらかじめ
加算してから電圧電流手段3でバイアス電流に変換する
ところが異なる。上記のような高感度磁場検出装置の構
成による作用および効果はあらかじめ電圧加算してから
バイアス電流に変換することを除いて前の実施例と変わ
るところはない。図4は本発明の第4実施例を示す高感
度磁場検出装置のバイアス電流供給部分の構成を表した
図である。前の実施例とは、バイアス電流をDC−SQ
UID1のダンピング抵抗10を介して供給するところ
が異なる。バイアス電流をダンピング抵抗10を介して
供給することによりバイアス電流に含まれる高周波雑音
を低減できる。さらに、電流−電圧特性において、ダン
ピング抵抗値Rdの4分の1の抵抗値と電流値の積で表
される電圧が増加する。図7は本発明の第4実施例によ
るDC−SQUIDの電流−電圧特性とバイアス電流の
関係を示した図である。電流−電圧特性において、ダン
ピング抵抗値Rdの4分の1の抵抗値と電流値の積で表
される電圧増加分、特性は右へ(電圧側へ)傾きが増加
する。従来の定電流バイアスでは、入力磁束の大きさに
応じて得られる最大の電圧変化は図9の従来例に示した
ΔV1と変わりない。本発明によるバイアス電流供給回
路4の構成によれば、出力電圧の最大値は図中のΔV3
で示す大きさとなり、図6で示した出力電圧ΔV2より
さらに大きな電圧変化を実現できる。上記のような高感
度磁場検出装置の構成によれば、磁束変化に対してより
大きな電圧変化を実現でき、その作用および効果は前の
実施例と変わるところはない。図5は本発明の第5実施
例を示す高感度磁場検出装置のバイアス電流供給部分の
構成を表した図である。前の実施例とは、バイアス電流
を抵抗11を介してDC−SQUID1に供給するとこ
ろが異なる。バイアス電流を抵抗11を介して供給する
ことによりバイアス電流に含まれる高周波雑音を低減で
きる。さらに、電流−電圧特性において、抵抗11の1
個の抵抗値Rの2倍の抵抗値と電流値の積で表される電
圧が増加する。上記のような高感度磁場検出装置の構成
による作用および効果は前の実施例と変わるところはな
い。図5では抵抗11を2個配置した例を示したが、抵
抗11を1個としても本発明によるバイアス供給回路4
を用いた高感度磁場検出装置の構成による作用および効
果は前の実施例と変わるところはない。上記実施例は無
変調型の高感度磁場検出装置を示したが、帰還回路8を
変調型とした高感度磁場検出装置においてそのバイアス
供給回路4を上記のように電圧電流変換手段3と定電流
回路2で構成してもその作用および効果は前の実施例と
変わるところはない。また、帰還回路8を変調型とした
高感度磁場検出装置においてそのバイアス供給回路4を
図3に示した本発明の第3実施例のように、定電圧回路
13と、定電圧回路13の出力電圧と信号電圧を加算す
る電圧加算回路12と、電圧加算回路の出力電圧を電流
に変換する電圧電流変換手段3とで構成してもその作用
および効果は前の実施例と変わるところはない。DC−
SQUID1としては超伝導リングを1個有する従来型
のDC−SQUIDの他に、特開平4−2979に示さ
れるような直列結合型のDC−SQUIDや特開平4−
2980に示されるような並列結合型のDC−SQUI
Dも用いられる。
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、高
感度磁場検出装置において、信号電圧を電流に変換して
バイアス電流に加算する電圧電流変換手段を設置するこ
とにより、接続したDC−SQUIDの定電流バイアス
時の電圧変化が小さい場合でも、磁束変化に対してより
大きな電圧変化を実現することすることができ、磁束電
圧変換効率dV/dφを向上させ、高感度磁場検出装置
の雑音特性や周波数特性を向上させることが可能であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例を示す高感度磁場検出装置
の構成図である。
【図2】本発明の第2実施例を示す高感度磁場検出装置
の構成図である。
【図3】本発明の第3実施例を示す高感度磁場検出装置
のバイアス電流供給部分の構成図である。
【図4】本発明の第4実施例を示す高感度磁場検出装置
のバイアス電流供給部分の構成図である。
【図5】本発明の第5実施例を示す高感度磁場検出装置
のバイアス電流供給部分の構成図である。
【図6】本発明の実施例によるDC−SQUIDの電流
−電圧特性とバイアス電流の関係を示した図である。
【図7】本発明の第4実施例によるDC−SQUIDの
電流−電圧特性とバイアス電流の関係を示した図であ
る。
【図8】従来の高感度磁場検出装置の構成を表した図で
ある。
【図9】従来例によるDC−SQUIDの電流−電圧特
性とバイアス電流の関係を示した図である。
【符号の説明】
1 DC−SQUID 2 定電流回路 3 電圧電流変換手段 4 バイアス電流供給回路 5 電圧増幅回路 6 積分回路 7 電圧電流変換回路 8 帰還回路 9 帰還コイル 10 ダンピング抵抗 11 抵抗 12 電圧加算回路 13 定電圧回路

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 DC−SQUID(直流駆動型超伝導量
    子干渉素子)と前記DC−SQUIDにバイアス電流を
    供給するバイアス電流供給回路と、前記DC−SQUI
    Dの信号電圧を増幅する電圧増幅回路と、信号電圧を積
    分し電圧電流変換して前記DC−SQUIDに帰還をか
    けるための帰還回路からなる高感度磁場検出装置におい
    て、前記バイアス電流供給回路を定電流回路と、信号電
    圧を電流に変換してバイアス電流に加算する電圧電流変
    換手段とで構成したことを特徴とする高感度磁場検出装
    置。
  2. 【請求項2】 前記バイアス電流供給回路は、定電圧回
    路と、前記定電圧回路の出力電圧と信号電圧を加算する
    電圧加算回路と、前記電圧加算回路の出力電圧を電流に
    変換する電圧電流変換手段とで構成したことを特徴とす
    る請求項1記載の高感度磁場検出装置。
  3. 【請求項3】 前記DC−SQUIDのバイアス電流供
    給線はDC−SQUIDのダンピング抵抗に接続されて
    いることを特徴とする請求項1記載の高感度磁場検出装
    置。
  4. 【請求項4】 前記DC−SQUIDのバイアス電流供
    給線は抵抗を介してDC−SQUIDに接続されている
    ことを特徴とする請求項1記載の高感度磁場検出装置。
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CN104422903A (zh) * 2013-08-23 2015-03-18 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 用于采用超导量子干涉器件的传感器的调试系统及方法
CN110032236A (zh) * 2019-04-30 2019-07-19 成都新欣神风电子科技有限公司 一种任意偏置电压输出的直流传感器电路

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