JPH11148967A

JPH11148967A - Ｓｑｕｉｄ制御装置

Info

Publication number: JPH11148967A
Application number: JP9313875A
Authority: JP
Inventors: Seiichiro Miyahara; 精一郎宮原
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 1997-11-14
Filing date: 1997-11-14
Publication date: 1999-06-02

Abstract

(57)【要約】【課題】熱負荷の増加を防止し、回路の差し替えを不
要にでき、しかも、確実に磁束トラップ除去を達成す
る。【解決手段】超伝導リング７ａに対して直列にヒータ
６を接続してあるとともに、バイアス信号源１からの出
力を入力とする電圧−電流変換手段２の出力端子に第１
抵抗手段３および第２抵抗手段４を互いに並列接続し、
第１抵抗手段３、第２抵抗手段４をスイッチ手段５によ
って選択的に超伝導リング７ａとヒータ６との直列接続
回路に接続し、第１抵抗手段３はＳＱＵＩＤ動作のため
のバイアス電流を供給できる抵抗値を有し、第２抵抗手
段４は超伝導状態から常伝導状態への転移に十分な転移
用電流を供給できる抵抗値を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明はＳＱＵＩＤ制御装
置に関し、さらに詳細にいえば、ジョセフソン接合を有
する超伝導リングに対してインプットコイルにより外部
磁束を導入し、フィードバックコイルによって、超伝導
リングに導入された外部磁束の変化を補償する補償用磁
束を超伝導リングに導くよう構成されたＳＱＵＩＤ制御
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、ＳＱＵＩＤ磁束計に代表され
るＳＱＵＩＤ装置においては、ＳＱＵＩＤ素子に磁束が
トラップされていない状態で使用することが必須であ
る。磁束トラップは、ＳＱＵＩＤ素子を磁気的に外部と
遮断している超伝導シールドよりも、ＳＱＵＩＤ素子の
方が時間的に遅く超伝導状態に転移した場合、超伝導シ
ールドで磁気的に遮断されない磁束がＳＱＵＩＤ素子内
部に補足されてしまうという過程において発生し易いと
いわれている。

【０００３】また、磁束トラップがないＳＱＵＩＤ素子
に対しても、コネクタの抜き差し、計測器の電源投入ま
たは遮断などでＳＱＵＩＤ素子に突入電流が流れること
などが例示できる。したがって、例えば、ＳＱＵＩＤ素
子が磁束トラップを生じることなく冷却されている場合
であっても、計測器の電源投入時などには磁束トラップ
が発生する可能性が高いことになる。そして、磁束トラ
ップはＳＱＵＩＤ素子の特性を著しく劣化させてしま
う。このような点を考慮すれば、計測器の電源投入など
が行われる都度、磁束トラップを除去するための処理を
行うことが好ましい。

【０００４】そして、磁束トラップ除去を行うために
は、超伝導シールドを超伝導状態に保持したまま、ＳＱ
ＵＩＤ素子のみを超伝導状態から常伝導状態に一旦転移
させ、その後、再度ＳＱＵＩＤ素子を超伝導状態に転移
させなければならないので、ＳＱＵＩＤと独立したヒー
タに、ＳＱＵＩＤ制御回路と独立した電流供給手段から
の電流を供給する構成を採用している。

【０００５】なお、図６は従来のＳＱＵＩＤ制御装置の
構成を示すブロック図である。このＳＱＵＩＤ制御装置
は、バイアス信号源６１から電圧−電流変換器６２およ
び通常のバイアス電流を供給するための電流分解能を実
現する抵抗６３を介してＳＱＵＩＤ６４の超伝導リング
６４ａにバイアス電流を供給している。そして、ジョセ
フソン接合を有する超伝導リング６４ａから取り出され
る電圧信号をプリアンプ６５に供給し、プリアンプ６５
からの出力信号をアンプ６６により増幅して復調器・積
分器６７に供給し、復調器・積分器６７からの出力信号
を磁束ロックループ（ＦＬＬ）回路出力としている。ま
た、復調器・積分器６７からの出力信号と変調用搬送波
発生源６８からの出力信号を電圧加算器６９に供給し、
電圧加算器６９からの出力信号を電圧−電流変換器７０
および通常のフィードバック電流を供給するための電流
分解能を実現する抵抗７１を介してフィードバックコイ
ル６４ｂに供給している。

【０００６】したがって、図示しないインプットコイル
により、バイアス電流が供給されている超伝導リング６
４ａに対して外部磁束が導入された場合に、超伝導リン
グ６４ａから取り出される電圧信号を増幅し、復調する
とともに、積分し、積分信号をフィードバックコイル６
４ｂに供給して超伝導リング６４ａにおける磁束変化を
補償し、復調器・積分器６７から外部磁束を示す信号を
出力することができる。

【０００７】また、特開平６−２７５８７２号公報に示
すように、超伝導リングもしくはフィードバックコイル
に対して直列もしくは並列にヒータを接続し、ヒータの
発熱を利用してＳＱＵＩＤを常伝導状態に転移される構
成が提案されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】前者の構成を採用した
場合には、ＳＱＵＩＤ制御回路と別にヒータおよびヒー
タへの電流供給を行うための手段が必要であり、構成が
複雑化するのみならず、極低温環境と常温環境との間に
おいてＳＱＵＩＤ制御用の配線とヒータへの通電用の配
線とが必要であり、これらの配線を通して極低温環境に
侵入する熱に起因して熱負荷が増加してしまうという不
都合がある。

【０００９】後者の構成（特開平６−２７５８７２号公
報に示す構成）を採用した場合には、配線数の増加に起
因する熱負荷の増加という不都合を解消させることがで
きる。しかし、磁束トラップ除去を行うためにヒータに
供給すべき電流は、ＳＱＵＩＤ駆動時の電流と比較して
２オーダーから３オーダー大きいのであるから、ＳＱＵ
ＩＤ駆動用の回路と磁束トラップ除去用の回路とを準備
しておき、両回路を差し替える必要があり、構成のみな
らず操作が複雑化する。また、回路の差し替えに起因し
て、一度磁束トラップが除去されたＳＱＵＩＤに再び磁
束トラップが生じる可能性がある。

【００１０】

【発明の目的】この発明は上記の問題点に鑑みてなされ
たものであり、熱負荷の増加を防止し、回路の差し替え
を不要にでき、しかも、確実に磁束トラップ除去を達成
することができるＳＱＵＩＤ制御装置を提供することを
目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１のＳＱＵＩＤ制
御装置は、超伝導リングに対して直列にヒータを接続し
てあるとともに、超伝導リングとヒータとの直列接続回
路に対して、ＳＱＵＩＤ動作のためのバイアス電流と、
超伝導状態から常伝導状態への転移に十分な転移電流と
を選択して供給する電流制御手段を設けてあるものであ
る。

【００１２】請求項２のＳＱＵＩＤ制御装置は、前記電
流制御手段として、バイアス信号源と、バイアス信号源
からの出力を入力とする電圧−電流変換手段と、電圧−
電流変換手段の出力端子に互いに並列接続された第１抵
抗手段および第２抵抗手段と、第１抵抗手段、第２抵抗
手段を選択的に超伝導リングとヒータとの直列接続回路
に接続するスイッチ手段とを含み、第１抵抗手段はＳＱ
ＵＩＤ動作のためのバイアス電流を供給できる抵抗値を
有し、第２抵抗手段は超伝導状態から常伝導状態への転
移に十分な転移電流を供給できる抵抗値を有するものを
採用するものである。

【００１３】請求項３のＳＱＵＩＤ制御装置は、前記電
流制御手段として、バイアス信号源と、バイアス信号源
からの出力を入力とするラインドライバと、ラインドラ
イバの出力端子に互いに並列接続された第１抵抗手段お
よび第２抵抗手段と、第１抵抗手段、第２抵抗手段を選
択的に超伝導リングとヒータとの直列接続回路に接続す
るスイッチ手段とを含み、第１抵抗手段はＳＱＵＩＤ動
作のためのバイアス電流を供給できる抵抗値を有し、第
２抵抗手段は超伝導状態から常伝導状態への転移に十分
な転移電流を供給できる抵抗値を有するものを採用する
ものである。

【００１４】請求項４のＳＱＵＩＤ制御装置は、フィー
ドバックコイルに対して直列にヒータを接続してあると
ともに、フィードバックコイルとヒータとの直列接続回
路に対して、補償用磁束を超伝導リングに導くための補
償用電流と、超伝導状態から常伝導状態への転移に十分
な転移電流とを選択して供給する電流制御手段を設けて
あるものである。

【００１５】請求項５のＳＱＵＩＤ制御装置は、前記電
流制御手段として、補償用信号源と、補償用信号源から
の出力を入力とする電圧−電流変換手段と、電圧−電流
変換手段の出力端子に互いに並列接続された第１抵抗手
段および第２抵抗手段と、第１抵抗手段、第２抵抗手段
を選択的にフィードバックコイルとヒータとの直列接続
回路に接続するスイッチ手段とを含み、第１抵抗手段は
ＳＱＵＩＤ動作のための補償用電流を供給できる抵抗値
を有し、第２抵抗手段は超伝導状態から常伝導状態への
転移に十分な転移電流を供給できる抵抗値を有するもの
を採用するものである。

【００１６】請求項６のＳＱＵＩＤ制御装置は、前記電
流制御手段として、補償用信号源と、補償用信号源から
の出力を入力とするラインドライバと、ラインドライバ
の出力端子に互いに並列接続された第１抵抗手段および
第２抵抗手段と、第１抵抗手段、第２抵抗手段を選択的
にフィードバックコイルとヒータとの直列接続回路に接
続するスイッチ手段とを含み、第１抵抗手段はＳＱＵＩ
Ｄ動作のための補償用電流を供給できる抵抗値を有し、
第２抵抗手段は超伝導状態から常伝導状態への転移に十
分な転移電流を供給できる抵抗値を有するものを採用す
るものである。

【００１７】

【作用】請求項１のＳＱＵＩＤ制御装置であれば、電流
制御手段によって、超伝導状態から常伝導状態への転移
に十分な転移電流を選択して超伝導リングとヒータとの
直列接続回路に対して電流を供給して、超伝導状態から
常伝導状態への転移を実現し、磁束トラップ除去を達成
することができる。そして、磁束トラップ除去後は、電
流制御手段によって、ＳＱＵＩＤ動作のためのバイアス
電流を選択して超伝導リングとヒータとの直列接続回路
に対して電流を供給して、ＳＱＵＩＤ動作を行わせるこ
とができる。

【００１８】したがって、極低温環境と常温環境との間
の配線数の増加を防止して熱負荷の増加を防止でき、し
かも、ＳＱＵＩＤ駆動のための回路と磁束トラップ除去
のための回路を設ける必要がないので、構成、操作の複
雑化を防止できるとともに、磁束トラップ除去後に再度
磁束トラップが生じる可能性を防止できる。請求項２の
ＳＱＵＩＤ制御装置であれば、前記電流制御手段とし
て、バイアス信号源と、バイアス信号源からの出力を入
力とする電圧−電流変換手段と、電圧−電流変換手段の
出力端子に互いに並列接続された第１抵抗手段および第
２抵抗手段と、第１抵抗手段、第２抵抗手段を選択的に
超伝導リングとヒータとの直列接続回路に接続するスイ
ッチ手段とを含み、第１抵抗手段はＳＱＵＩＤ動作のた
めのバイアス電流を供給できる抵抗値を有し、第２抵抗
手段は超伝導状態から常伝導状態への転移に十分な転移
電流を供給できる抵抗値を有するものを採用するのであ
るから、請求項１の作用に加え、従来のＳＱＵＩＤ駆動
回路に対して第２抵抗手段とスイッチ手段とを付加する
だけでよく、構成の複雑化を大幅に抑制できる。

【００１９】請求項３のＳＱＵＩＤ制御装置であれば、
前記電流制御手段として、バイアス信号源と、バイアス
信号源からの出力を入力とするラインドライバと、ライ
ンドライバの出力端子に互いに並列接続された第１抵抗
手段および第２抵抗手段と、第１抵抗手段、第２抵抗手
段を選択的に超伝導リングとヒータとの直列接続回路に
接続するスイッチ手段とを含み、第１抵抗手段はＳＱＵ
ＩＤ動作のためのバイアス電流を供給できる抵抗値を有
し、第２抵抗手段は超伝導状態から常伝導状態への転移
に十分な転移電流を供給できる抵抗値を有するものを採
用するのであるから、請求項１の作用に加え、従来のＳ
ＱＵＩＤ駆動回路に対して第２抵抗手段とスイッチ手段
とを付加するとともに、電圧−電流変換手段に代えてラ
インドライバを採用するだけでよく、構成の複雑化を大
幅に抑制できる。

【００２０】請求項４のＳＱＵＩＤ制御装置であれば、
電流制御手段によって、超伝導状態から常伝導状態への
転移に十分な転移電流を選択してフィードバックコイル
とヒータとの直列接続回路に対して電流を供給して、超
伝導状態から常伝導状態への転移を実現し、磁束トラッ
プ除去を達成することができる。そして、磁束トラップ
除去後は、電流制御手段によって、ＳＱＵＩＤ動作のた
めのバイアス電流を選択してフィードバックコイルとヒ
ータとの直列接続回路に対して電流を供給して、ＳＱＵ
ＩＤ動作を行わせることができる。

【００２１】したがって、極低温環境と常温環境との間
の配線数の増加を防止して熱負荷の増加を防止でき、し
かも、ＳＱＵＩＤ駆動のための回路と磁束トラップ除去
のための回路を設ける必要がないので、構成、操作の複
雑化を防止できるとともに、磁束トラップ除去後に再度
磁束トラップが生じる可能性を防止できる。請求項５の
ＳＱＵＩＤ制御装置であれば、前記電流制御手段とし
て、補償用信号源と、補償用信号源からの出力を入力と
する電圧−電流変換手段と、電圧−電流変換手段の出力
端子に互いに並列接続された第１抵抗手段および第２抵
抗手段と、第１抵抗手段、第２抵抗手段を選択的にフィ
ードバックコイルとヒータとの直列接続回路に接続する
スイッチ手段とを含み、第１抵抗手段はＳＱＵＩＤ動作
のための補償用電流を供給できる抵抗値を有し、第２抵
抗手段は超伝導状態から常伝導状態への転移に十分な転
移電流を供給できる抵抗値を有するものを採用するので
あるから、請求項４の作用に加え、従来のＳＱＵＩＤ駆
動回路に対して第２抵抗手段とスイッチ手段とを付加す
るだけでよく、構成の複雑化を大幅に抑制できる。

【００２２】請求項６のＳＱＵＩＤ制御装置であれば、
前記電流制御手段として、補償用信号源と、補償用信号
源からの出力を入力とするラインドライバと、ラインド
ライバの出力端子に互いに並列接続された第１抵抗手段
および第２抵抗手段と、第１抵抗手段、第２抵抗手段を
選択的にフィードバックコイルとヒータとの直列接続回
路に接続するスイッチ手段とを含み、第１抵抗手段はＳ
ＱＵＩＤ動作のための補償用電流を供給できる抵抗値を
有し、第２抵抗手段は超伝導状態から常伝導状態への転
移に十分な転移電流を供給できる抵抗値を有するものを
採用するのであるから、請求項４の作用に加え、従来の
ＳＱＵＩＤ駆動回路に対して第２抵抗手段とスイッチ手
段とを付加するとともに、電圧−電流変換手段に代えて
ラインドライバを採用するだけでよく、構成の複雑化を
大幅に抑制できる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、この
発明のＳＱＵＩＤ制御装置の実施の態様を詳細に説明す
る。図１はこの発明のＳＱＵＩＤ制御装置の一実施態様
を示すブロック図である。このＳＱＵＩＤ制御装置は、
バイアス信号源１からの出力信号を電圧−電流変換器２
に供給し、この電圧−電流変換器２の出力端子に第１の
抵抗３と第２の抵抗４とを互いに並列接続し、第１の抵
抗３を通して取り出される第１の電流と第２の抵抗４を
通して取り出される第２の電流とをスイッチ５により選
択的に、ヒータ６と、ジョセフソン接合を有する超伝導
リング７ａとの直列接続回路に供給している。そして、
超伝導リング７ａから取り出される出力電圧をプリアン
プ８により増幅し、さらにアンプ９により増幅して、復
調器・積分器１０に供給し、復調器・積分器１０からの
出力信号および変調用搬送波発生源１１からの出力信号
を電圧加算器１２に供給して変調信号を得、この変調信
号を電圧−電流変換器１３に供給し、この電圧−電流変
換器１３の出力端子に第３の抵抗１４を接続し、第３の
抵抗１４を通して取り出される第３の電流をフィードバ
ックコイル７ｂに供給している。なお、復調器・積分器
１０からの出力信号を磁束ロックループ（ＦＬＬ）回路
出力としている。また、超伝導リング７ａおよびフィー
ドバックコイル７ｂは、図示しないインプットコイルと
共にＳＱＵＩＤを構成するものである。さらに、第１の
抵抗３は、ＳＱＵＩＤ動作のためのバイアス電流を供給
できる電流分解能（１μＡ以下）を実現できる抵抗値を
有するものであり、第２の抵抗４は、超伝導状態から常
伝導状態への転移に十分な転移用電流を供給できるダイ
ナミックレンジ（数ｍＡ以上）を実現できる抵抗値を有
するものである。

【００２４】図２は電圧−電流変換器と出力端子に接続
された抵抗とを含む部分の構成を示す電気回路図であ
る。この電圧−電流変換器は、入力電圧Ｖｉｎが抵抗Ｒ
２、Ｒ３を介して反転入力端子と非反転入力端子との間
に印加されたオペアンプＯＰ１と、オペアンプＯＰ１の
反転入力端子と出力端子との間に接続された抵抗Ｒ１
と、オペアンプＯＰ１の出力端子に直列接続された抵抗
Ｒｖｉと、オペアンプＯＰ１の非反転入力端子に対して
抵抗Ｒ４を介して出力端子が接続され、抵抗Ｒｖｉの出
力側（オペアンプＯＰ１と反対側）に対して非反転入力
端子が接続されたオペアンプＯＰ２とを有している。そ
して、オペアンプＯＰ２の反転入力端子と出力端子とが
短絡されている。

【００２５】図２に示す構成部分の作用は次のとおりで
ある。なお、オペアンプＯＰ１の出力端子の電圧をＶ
１、抵抗Ｒｖｉの出力側の電圧をＶ２、仮想短絡したオ
ペアンプＯＰ１の入力端子電圧をＶ３、出力電流をＩｏ
ｕｔで、それぞれ示している。Ｖ１＝Ｖ３−（Ｖｉｎ−Ｖ３）÷Ｒ２×Ｒ１Ｖ２＝Ｖ３÷Ｒ３×Ｒ４＋Ｖ３Ｉｏｕｔ＝（Ｖ１−Ｖ２）÷Ｒｖｉ＝（Ｖ３−Ｖｉｎ÷Ｒ２×Ｒ１＋Ｖ３÷Ｒ２×Ｒ１−Ｖ３÷Ｒ３×Ｒ４ −Ｖ３）÷Ｒｖｉここで、Ｒ１＝Ｒ２＝Ｒ３＝Ｒ４とすれば、Ｉｏｕｔ＝
−Ｖｉｎ÷Ｒｖｉとなる。

【００２６】したがって、電圧−電流変換器の出力端子
に接続される抵抗Ｒｖｉの抵抗値を変化させることによ
り、出力電流Ｉｏｕｔを変化させることができることが
分かる。上記の構成のＳＱＵＩＤ制御装置の作用は次の
とおりである。第２の抵抗４を通して取り出される第２
の電流をスイッチ５により選択して、ヒータ６と超伝導
リング７ａとの直列接続回路に供給すれば、ヒータ６の
発熱によって超伝導状態から常伝導状態へ転移させるこ
とができ、ひいては磁束トラップ除去を達成することが
できる。

【００２７】さらに詳細に説明する。磁束トラップ除去
を行う場合には、先ず、バイアス電流、変調用搬送波信
号など、ＳＱＵＩＤ駆動のために供給される電流が全て
０Ａであることを確認する。電流が流れている場合に
は、これを下降させ、０Ａにする。次いで、スイッチ５
により、第１の抵抗３に代えて第２の抵抗４を選択し、
バイアス信号源１を動作させ出力電圧を徐々に上昇させ
れば、電圧−電流変換器２および第２の抵抗４によっ
て、バイアス電流よりも著しく大きい電流をヒータ６に
供給して発熱させる。ヒータ６のこの発熱により超伝導
リング７ａを昇温させ、超伝導状態から常伝導状態に転
移させる。

【００２８】その後は、バイアス信号源１の出力電圧を
徐々に下降させ、０Ｖにすると、図示しない冷却装置に
より、超伝導リングは再度超伝導状態となる。そして、
スイッチ５により、第２の抵抗４に代えて第１の抵抗３
を選択する。以上の一連の処理を行うことにより、超伝
導リングに捕捉されている磁束トラップの除去を達成す
ることができる。

【００２９】その後は、第１の抵抗３を通して取り出さ
れる第１の電流をスイッチ５により選択して、ヒータ６
と超伝導リング７ａとの直列接続回路に供給すれば、超
伝導リング７ａに通常のバイアス電流を供給することが
できる。また、この状態におけるヒータ６の発熱は、前
記発熱と比較して著しく少ないので、超伝導状態から常
伝導状態への転移は発生しない。したがって、図示しな
いインプットコイルにより超伝導リング７ａに外部磁束
が導入された場合に、超伝導リング７ａから取り出され
る電圧信号をプリアンプ８およびアンプ９により増幅
し、復調器・積分器１０により復調するとともに、積分
して積分信号を得、変調用搬送波発生源１１からの出力
信号と積分信号とを電圧加算器１２に供給して変調信号
を得、電圧−電流変換器１３および第３の抵抗１４によ
りフィードバック電流に変換してフィードバックコイル
７ｂに供給することにより、超伝導リング７ａにおける
磁束変化を補償することができる。そして、復調器・積
分器１０から出力される積分信号に基いて外部磁束を検
出することができる。

【００３０】以上から明らかなように、ヒータ６は超伝
導リング７ａに対して常に直列接続されているので、ヒ
ータ６を別個に設ける場合のような配線数の増加がな
く、熱付加の増加を防止することができる。また、回路
を差し替える必要がないので、構成の複雑化、操作の煩
雑化を防止することができるとともに、磁束トラップ除
去後に再度磁束トラップが発生するという不都合の発生
を防止することができる。

【００３１】図３はこの発明のＳＱＵＩＤ制御装置の他
の実施態様を示すブロック図である。このＳＱＵＩＤ制
御装置が図１のＳＱＵＩＤ制御装置と異なる点は、電圧
−電流変換器２に代えて平衡伝送を行うことができるラ
インドライバ１５を採用した点、ラインドライバ１５の
両出力端子に、それぞれ第１の抵抗３’と第２の抵抗
４’とを互いに並列接続し、第１の抵抗３’と第２の抵
抗４’とをそれぞれ二連スイッチ５’により選択的し、
ヒータ６と超伝導リング７ａとの直列接続回路に直列接
続した点のみである。なお、第１の抵抗３’は、ＳＱＵ
ＩＤ動作のためのバイアス電流を供給できる電流分解能
（１μＡ以下）を実現できる抵抗値を有するものであ
り、第２の抵抗４’は、超伝導状態から常伝導状態への
転移に十分な転移用電流を供給できるダイナミックレン
ジ（数ｍＡ以上）を実現できる抵抗値を有するものであ
る。

【００３２】上記の構成のＳＱＵＩＤ制御装置を採用し
た場合には、平衡伝送を行えるラインドライバ１５を用
いた定電圧印加による電流供給ができる回路において、
電圧−電流変換用の抵抗を、二連スイッチ５’により第
１の抵抗３’または第２の抵抗４’に切り替えることに
より、ヒータ６と超伝導リング７ａとの直列接続回路に
バイアス電流を供給する状態と、転移用電流を供給する
状態とを選択することができる。

【００３３】したがって、後者の状態を選択することに
より、磁束トラップ除去を達成することができ、前者の
状態を選択することにより、外部磁束の計測を達成する
ことができる。以上から明らかなように、ヒータ６は超
伝導リング７ａに対して常に直列接続されているので、
ヒータ６を別個に設ける場合のような配線数の増加がな
く、熱付加の増加を防止することができる。また、回路
を差し替える必要がないので、構成の複雑化、操作の煩
雑化を防止することができるとともに、磁束トラップ除
去後に再度磁束トラップが発生するという不都合の発生
を防止することができる。

【００３４】図４はこの発明のＳＱＵＩＤ制御装置のさ
らに他の実施態様を示すブロック図である。このＳＱＵ
ＩＤ制御装置が図１のＳＱＵＩＤ制御装置と異なる点
は、ヒータ６を超伝導リング７ａに対して直列接続する
代わりに、ヒータ６をフィードバックコイル７ｂに対し
て直列接続した点、電圧−電流変換器２の出力端子に第
１の抵抗３のみを接続し、第１の抵抗３を通して取り出
されるバイアス電流を超伝導リング７ａに供給する点、
復調器・積分器１０からの出力信号、変調用搬送波発生
源１１からの出力信号のみならず、特別に設けられた直
流電圧源１６からの出力信号を電圧加算器１２に供給す
る点、電圧−電流変換器１３からの出力端子に接続され
た第３の抵抗１４と並列に第４の抵抗１７を接続し、第
３の抵抗１４と第４の抵抗１７とを選択的にヒータ６と
フィードバックコイル７ｂとの直列接続回路に接続する
スイッチ１８を設けた点のみである。なお、第３の抵抗
１４は、ＳＱＵＩＤ動作のためのフィードバック電流を
供給できる電流分解能（１μＡ以下）を実現できる抵抗
値を有するものであり、第４の抵抗１７は、超伝導状態
から常伝導状態への転移に十分な転移用電流を供給でき
るダイナミックレンジ（数ｍＡ以上）を実現できる抵抗
値を有するものである。

【００３５】上記の構成のＳＱＵＩＤ制御装置を採用し
た場合には、スイッチ１８を切替動作させることによ
り、第３の抵抗１４と第４の抵抗１７とを選択的にヒー
タ６とフィードバックコイル７ｂとの直列接続回路に接
続することができる。そして、第３の抵抗１４を選択し
た場合には、ＳＱＵＩＤ動作のためのフィードバック電
流を供給して外部磁束計測動作を行うことができ、逆
に、第４の抵抗１７を選択した場合には、超伝導状態か
ら常伝導状態への転移に十分な転移用電流を供給して磁
束トラップ除去を達成することができる。

【００３６】以上から明らかなように、ヒータ６はフィ
ードバックコイル７ｂに対して常に直列接続されている
ので、ヒータ６を別個に設ける場合のような配線数の増
加がなく、熱付加の増加を防止することができる。ま
た、回路を差し替える必要がないので、構成の複雑化、
操作の煩雑化を防止することができるとともに、磁束ト
ラップ除去後に再度磁束トラップが発生するという不都
合の発生を防止することができる。

【００３７】図５はこの発明のＳＱＵＩＤ制御装置のさ
らに他の実施態様を示すブロック図である。このＳＱＵ
ＩＤ制御装置が図４のＳＱＵＩＤ制御装置と異なる点
は、電圧−電流変換器１３に代えて平衡伝送を行うこと
ができるラインドライバ１９を採用した点、ラインドラ
イバ１９の両出力端子に、それぞれ第３の抵抗１４’と
第４の抵抗１７’とを互いに並列接続し、第３の抵抗１
４’と第４の抵抗１７’とをそれぞれ二連スイッチ１
８’により選択的し、ヒータ６とフィードバックコイル
７ｂとの直列接続回路に直列接続した点のみである。な
お、第３の抵抗１４’は、ＳＱＵＩＤ動作のためのフィ
ードバック電流を供給できる電流分解能（１μＡ以下）
を実現できる抵抗値を有するものであり、第４の抵抗１
７’は、超伝導状態から常伝導状態への転移に十分な転
移用電流を供給できるダイナミックレンジ（数ｍＡ以
上）を実現できる抵抗値を有するものである。

【００３８】上記の構成のＳＱＵＩＤ制御装置を採用し
た場合には、平衡伝送を行えるラインドライバ１９を用
いた定電圧印加による電流供給ができる回路において、
電圧−電流変換用の抵抗を、二連スイッチ１８’により
第３の抵抗１４’または第４の抵抗１７’に切り替える
ことにより、ヒータ６とフィードバックコイル７ｂとの
直列接続回路にフィードバック電流を供給する状態と、
転移用電流を供給する状態とを選択することができる。

【００３９】したがって、後者の状態を選択することに
より、磁束トラップ除去を達成することができ、前者の
状態を選択することにより、外部磁束の計測を達成する
ことができる。以上から明らかなように、ヒータ６はフ
ィードバックコイル７ｂに対して常に直列接続されてい
るので、ヒータ６を別個に設ける場合のような配線数の
増加がなく、熱付加の増加を防止することができる。ま
た、回路を差し替える必要がないので、構成の複雑化、
操作の煩雑化を防止することができるとともに、磁束ト
ラップ除去後に再度磁束トラップが発生するという不都
合の発生を防止することができる。

【００４０】以上の各実施態様を、複数個のＳＱＵＩＤ
を有するマルチチャンネルシステムに適用する場合に
は、以下に説明する処理を自動的に行うことが好まし
い。デジタル制御システムによって、電源投入後自動的
に、または計測中に磁束トラップが確認されたことに応
答して、デジタル制御部の出力ポート（ＣＰＵなど）を
用いて第１の抵抗と第２の抵抗との切り替え、または第
３の抵抗と第４の抵抗との切り替えを行い、直流電圧の
発生をデジタル制御部で制御されるＤ／Ａコンバータを
用いて行うことにより、完全なデジタル制御により磁束
トラップ除去を実現することができる。

【００４１】また、上記の一連の作業をモジュール化し
てプログラミングし、必要な任意の時間にこのプログラ
ムを走らせるだけで、全チャンネルの磁束トラップ除去
作業を、制御用コンピュータからのコマンド１つで行う
ことができる。なお、これらの場合には、ヒータ６に供
給する磁束トラップ除去電流（超伝導状態から常伝導状
態への転移を行わせる転移電流）を、ヒータ６が発熱し
て超伝導リング７ａが超伝導状態から常伝導状態へ転移
する値に予め設定しておくことが好ましく、超伝導リン
グ７ａの状態を波形観測手段で観測して上記転移が行わ
れていることを確認する手間を省略することができる。

【００４２】さらに、ＳＱＵＩＤ制御装置を含む計測器
の電源投入時に上記のモジュールを自動的に呼び出して
実行すること、または信号処理を行って磁束トラップを
検出して、上記のモジュールを自動的に呼び出して実行
することがさらに好ましく、人為的なコマンド入力を必
要とせず、自動的に磁束トラップ除去を達成することが
できる。

【００４３】そして、このように磁束トラップ除去を自
動的に実行するようにすれば、ＳＱＵＩＤ制御装置を含
む計測装置の信頼性を大幅に向上させることができる。

【００４４】

【発明の効果】請求項１の発明は、極低温環境と常温環
境との間の配線数の増加を防止して熱負荷の増加を防止
でき、しかも、ＳＱＵＩＤ駆動のための回路と磁束トラ
ップ除去のための回路を設ける必要がないので、構成、
操作の複雑化を防止できるとともに、磁束トラップ除去
後に再度磁束トラップが生じる可能性を防止できるとい
う特有の効果を奏する。

【００４５】請求項２の発明は、請求項１の効果に加
え、従来のＳＱＵＩＤ駆動回路に対して第２抵抗手段と
スイッチ手段とを付加するだけでよく、構成の複雑化を
大幅に抑制できるという特有の効果を奏する。請求項３
の発明は、請求項１の効果に加え、従来のＳＱＵＩＤ駆
動回路に対して第２抵抗手段とスイッチ手段とを付加す
るとともに、電圧−電流変換手段に代えてラインドライ
バを採用するだけでよく、構成の複雑化を大幅に抑制で
きるという特有の効果を奏する。

【００４６】請求項４の発明は、極低温環境と常温環境
との間の配線数の増加を防止して熱負荷の増加を防止で
き、しかも、ＳＱＵＩＤ駆動のための回路と磁束トラッ
プ除去のための回路を設ける必要がないので、構成、操
作の複雑化を防止できるとともに、磁束トラップ除去後
に再度磁束トラップが生じる可能性を防止できるという
特有の効果を奏する。

【００４７】請求項５の発明は、請求項４の効果に加
え、従来のＳＱＵＩＤ駆動回路に対して第２抵抗手段と
スイッチ手段とを付加するだけでよく、構成の複雑化を
大幅に抑制できるという特有の効果を奏する。請求項６
の発明は、請求項４の効果に加え、従来のＳＱＵＩＤ駆
動回路に対して第２抵抗手段とスイッチ手段とを付加す
るとともに、電圧−電流変換手段に代えてラインドライ
バを採用するだけでよく、構成の複雑化を大幅に抑制で
きるという特有の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のＳＱＵＩＤ制御装置の一実施態様を
示すブロック図である。

【図２】電圧−電流変換器と出力端子に接続された抵抗
とを含む部分の構成を示す電気回路図である。

【図３】この発明のＳＱＵＩＤ制御装置の他の実施態様
を示すブロック図である。

【図４】この発明のＳＱＵＩＤ制御装置のさらに他の実
施態様を示すブロック図である。

【図５】この発明のＳＱＵＩＤ制御装置のさらに他の実
施態様を示すブロック図である。

【図６】従来のＳＱＵＩＤ制御装置を示すブロック図で
ある。

【符号の説明】

１バイアス信号源２、１３電圧−電流変換器３、３’ 第１の抵抗４、４’ 第２の抵抗５、１８スイッチ５’、１８’ 二連スイッチ６ヒータ７ａ超伝導リング７ｂフィードバックコイル１０復調器・積分器１１変調用搬送波発生源１２電圧加算器１４、１４’ 第３の抵抗１５、１９ラインドラ
イバ１６直流電圧源１７、１７’ 第４の抵抗

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ジョセフソン接合を有する超伝導リング
（７ａ）に対してインプットコイルにより外部磁束を導
入し、フィードバックコイル（７ｂ）によって、超伝導
リング（７ａ）に導入された外部磁束の変化を補償する
補償用磁束を超伝導リング（７ａ）に導くよう構成され
たＳＱＵＩＤ制御装置において、超伝導リング（７ａ）
に対して直列にヒータ（６）を接続してあるとともに、
超伝導リング（７ａ）とヒータ（６）との直列接続回路
に対して、ＳＱＵＩＤ動作のためのバイアス電流と、超
伝導状態から常伝導状態への転移に十分な転移電流とを
選択して供給する電流制御手段（１）（２）（３）
（３’）（４）（４’）（５）（５’）（１５）を設け
てあることを特徴とするＳＱＵＩＤ制御装置。
【請求項２】前記電流制御手段（１）（２）（３）
（４）（５）は、バイアス信号源（１）と、バイアス信
号源（１）からの出力を入力とする電圧−電流変換手段
（２）と、電圧−電流変換手段（２）の出力端子に互い
に並列接続された第１抵抗手段（３）および第２抵抗手
段（４）と、第１抵抗手段（３）、第２抵抗手段（４）
を選択的に超伝導リング（７ａ）とヒータ（６）との直
列接続回路に接続するスイッチ手段（５）とを含み、第
１抵抗手段（３）はＳＱＵＩＤ動作のためのバイアス電
流を供給できる抵抗値を有し、第２抵抗手段（４）は超
伝導状態から常伝導状態への転移に十分な転移電流を供
給できる抵抗値を有するものである請求項１に記載のＳ
ＱＵＩＤ制御装置。
【請求項３】前記電流制御手段（１）（３’）
（４’）（５’）（１５）は、バイアス信号源（１）
と、バイアス信号源（１）からの出力を入力とするライ
ンドライバ（１５）と、ラインドライバ（１５）の出力
端子に互いに並列接続された第１抵抗手段（３’）およ
び第２抵抗手段（４’）と、第１抵抗手段（３’）、第
２抵抗手段（４’）を選択的に超伝導リング（７ａ）と
ヒータ（６）との直列接続回路に接続するスイッチ手段
（５’）とを含み、第１抵抗手段（３’）はＳＱＵＩＤ
動作のためのバイアス電流を供給できる抵抗値を有し、
第２抵抗手段（４’）は超伝導状態から常伝導状態への
転移に十分な転移電流を供給できる抵抗値を有するもの
である請求項１に記載のＳＱＵＩＤ制御装置。
【請求項４】ジョセフソン接合を有する超伝導リング
（７ａ）に対してインプットコイルにより外部磁束を導
入し、フィードバックコイル（７ｂ）によって、超伝導
リング（７ａ）に導入された外部磁束の変化を補償する
補償用磁束を超伝導リング（７ａ）に導くよう構成され
たＳＱＵＩＤ制御装置において、フィードバックコイル
（７ｂ）に対して直列にヒータ（６）を接続してあると
ともに、フィードバックコイル（７ｂ）とヒータ（６）
との直列接続回路に対して、補償用磁束を超伝導リング
（７ａ）に導くための補償用電流と、超伝導状態から常
伝導状態への転移に十分な転移電流とを選択して供給す
る電流制御手段（１０）（１１）（１２）（１３）（１
４）（１４’）（１６）（１７）（１７’）（１８）
（１８’）（１９）を設けてあることを特徴とするＳＱ
ＵＩＤ制御装置。
【請求項５】前記電流制御手段（１０）（１１）（１
２）（１３）（１４）（１６）（１７）（１８）は、補
償用信号源（１０）（１１）（１２）（１６）と、補償
用信号源（１０）（１１）（１２）（１６）からの出力
を入力とする電圧−電流変換手段（１３）と、電圧−電
流変換手段（１３）の出力端子に互いに並列接続された
第１抵抗手段（１４）および第２抵抗手段（１７）と、
第１抵抗手段（１４）、第２抵抗手段（１７）を選択的
にフィードバックコイル（７ｂ）とヒータ（６）との直
列接続回路に接続するスイッチ手段（１８）とを含み、
第１抵抗手段（１４）はＳＱＵＩＤ動作のための補償用
電流を供給できる抵抗値を有し、第２抵抗手段（１７）
は超伝導状態から常伝導状態への転移に十分な転移電流
を供給できる抵抗値を有するものである請求項４に記載
のＳＱＵＩＤ制御装置。
【請求項６】前記電流制御手段（１０）（１１）（１
２）（１４’）（１６）（１７’）（１８’）（１９）
は、補償用信号源（１０）（１１）（１２）（１６）
と、補償用信号源（１０）（１１）（１２）（１６）か
らの出力を入力とするラインドライバ（１９）と、ライ
ンドライバ（１９）の出力端子に互いに並列接続された
第１抵抗手段（１４’）および第２抵抗手段（１７’）
と、第１抵抗手段（１４’）、第２抵抗手段（１７’）
を選択的にフィードバックコイル（７ｂ）とヒータ
（６）との直列接続回路に接続するスイッチ手段（１
８’）とを含み、第１抵抗手段（１４’）はＳＱＵＩＤ
動作のための補償用電流を供給できる抵抗値を有し、第
２抵抗手段（１７’）は超伝導状態から常伝導状態への
転移に十分な転移電流を供給できる抵抗値を有するもの
である請求項４に記載のＳＱＵＩＤ制御装置。