JPS5846196B2 - スクイド素子 - Google Patents
スクイド素子Info
- Publication number
- JPS5846196B2 JPS5846196B2 JP55059771A JP5977180A JPS5846196B2 JP S5846196 B2 JPS5846196 B2 JP S5846196B2 JP 55059771 A JP55059771 A JP 55059771A JP 5977180 A JP5977180 A JP 5977180A JP S5846196 B2 JPS5846196 B2 JP S5846196B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cylindrical member
- current
- superconducting ring
- superconducting
- coil
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N60/00—Superconducting devices
- H10N60/10—Junction-based devices
- H10N60/12—Josephson-effect devices
Landscapes
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、スクイド素子に関し、更に詳しくは、ジョゼ
フソン接合を含みＬＣ共振回路と電磁的に結合しＬＣ共
振回路のコイルを流れる高周波電流によって生ずる磁束
によりスイッチングするスクイド素子に関するものであ
る。
フソン接合を含みＬＣ共振回路と電磁的に結合しＬＣ共
振回路のコイルを流れる高周波電流によって生ずる磁束
によりスイッチングするスクイド素子に関するものであ
る。
周知の如く、超伝導体間の弱い結合部分はジョゼフソン
接合と呼ばれ、弱い結合を含むリングは一般にスクイド
（ＳＱＵＩＤ）と呼ばれている。
接合と呼ばれ、弱い結合を含むリングは一般にスクイド
（ＳＱＵＩＤ）と呼ばれている。
また、超伝導体リングの中の１つの弱結合（ジョゼフソ
ン接合）を含み電磁的にＬＣ共振回路と結合し、ＬＣ共
振回路のコイルを流れる高周波電流によって生ずる磁束
により前記弱結合がスイッチングする回路はｒｆスクイ
ド（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅ−ｑｕｅｎｃｙ ５ＱＵＩＤ）
と呼ばれている。
ン接合）を含み電磁的にＬＣ共振回路と結合し、ＬＣ共
振回路のコイルを流れる高周波電流によって生ずる磁束
により前記弱結合がスイッチングする回路はｒｆスクイ
ド（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅ−ｑｕｅｎｃｙ ５ＱＵＩＤ）
と呼ばれている。
更に、前記スクイドを動作させると磁束量子のスイッチ
ング状態がＬＣ共振回路の特性に非線形性を与え、磁場
の量子化状態をオシロスコープやＸＹレコーダ等の上に
電気的に表示することが可能となり、磁束計、磁束勾配
計、電流計および低温用温度計等の高性能なものの実現
に応用できるといわれている。
ング状態がＬＣ共振回路の特性に非線形性を与え、磁場
の量子化状態をオシロスコープやＸＹレコーダ等の上に
電気的に表示することが可能となり、磁束計、磁束勾配
計、電流計および低温用温度計等の高性能なものの実現
に応用できるといわれている。
第１図は、このようなｒｆスクイドの従来例の説明図で
あり、図中、１は入力コイル、２は超電導リング、３は
超伝導リングの弱結合部である。
あり、図中、１は入力コイル、２は超電導リング、３は
超伝導リングの弱結合部である。
図において、入力コイル１には電流Ｉｔ′が流れており
、コイル１との間に相互インダクタンスＭを有する超伝
導リング２のリング内には磁束量子Φｏ （２，０７ｘ
ｌＯ−１５ｗｂ）の整数倍（零を含む）の磁束が固定さ
れている。
、コイル１との間に相互インダクタンスＭを有する超伝
導リング２のリング内には磁束量子Φｏ （２，０７ｘ
ｌＯ−１５ｗｂ）の整数倍（零を含む）の磁束が固定さ
れている。
また、上記電流Ｉｔと相互インダクタンスＭによって生
じた磁束のＳは、超伝導リング２に鎖交して、コイル１
と超伝導リング２０間の相互作用を可能にしている。
じた磁束のＳは、超伝導リング２に鎖交して、コイル１
と超伝導リング２０間の相互作用を可能にしている。
而して、コイル１に流れる電流Ｉｔが増加されて外部か
ら加わる磁束ΦＸが零から次第に増加されてゆくと、超
伝導リング２内に磁束ΦＸを打ち消すようにＩ＝Φｘ／
Ｌｓ（Ｌｓ”超伝導リング２のインダクタンス）なる電
流が流れる。
ら加わる磁束ΦＸが零から次第に増加されてゆくと、超
伝導リング２内に磁束ΦＸを打ち消すようにＩ＝Φｘ／
Ｌｓ（Ｌｓ”超伝導リング２のインダクタンス）なる電
流が流れる。
また、超伝導リングの弱結合部３を流れる電流Ｉが臨界
電流値Ｉｃに等しくなったときに超電導がくずれて常伝
導となるように設計されており、■＝ΦＸ／Ｌｓ二Ｉｃ
のときに磁束ΦＸの一部もしくは全部が超伝導リング２
の中へ入る。
電流値Ｉｃに等しくなったときに超電導がくずれて常伝
導となるように設計されており、■＝ΦＸ／Ｌｓ二Ｉｃ
のときに磁束ΦＸの一部もしくは全部が超伝導リング２
の中へ入る。
また、これと同時に、Ｉ ＜ Ｉ ｃとなって超伝導状
態に戻り、超伝導リング２のリング内は最も近い磁束量
子の００整数倍の磁束に固定される。
態に戻り、超伝導リング２のリング内は最も近い磁束量
子の００整数倍の磁束に固定される。
而してこのときの超伝導リング２からコイル１への反作
用を利用して各種の測定が行なわれる。
用を利用して各種の測定が行なわれる。
然し乍ら、上記従来例においては、コイル１と超伝導リ
ング２を対向させて磁束の相互作用を行なわせる構成で
あるために、漏洩磁束が多くてコイル１と超伝導リング
２の相互作用の感度が低いという欠点を有していた。
ング２を対向させて磁束の相互作用を行なわせる構成で
あるために、漏洩磁束が多くてコイル１と超伝導リング
２の相互作用の感度が低いという欠点を有していた。
本発明は、かかる欠点に鑑みてなされたものであり、そ
の目的は、コイルと超伝導リング間の相互作用の感度を
向上させたスクイド素子を提供するにある。
の目的は、コイルと超伝導リング間の相互作用の感度を
向上させたスクイド素子を提供するにある。
本発明の特徴は、ジョゼフソン接合を含みＬＣ共振回路
と電磁的に結合しＬＣ共振回路のコイルを流れる高周波
電流によって生ずる磁束によりスイッチングするスクイ
ド素子において、一部にジョゼフソン接合を含む分離体
を、絶縁材からなる筒状部材の面に沿って周回して設け
るとともに、該分離体を除いた前記筒状部材の全面に超
伝導皮膜を被覆することにより、コイルと超電導リング
間の相互作用の感度を向上させることにある。
と電磁的に結合しＬＣ共振回路のコイルを流れる高周波
電流によって生ずる磁束によりスイッチングするスクイ
ド素子において、一部にジョゼフソン接合を含む分離体
を、絶縁材からなる筒状部材の面に沿って周回して設け
るとともに、該分離体を除いた前記筒状部材の全面に超
伝導皮膜を被覆することにより、コイルと超電導リング
間の相互作用の感度を向上させることにある。
以下、本発明について図を用いて詳細に説明する。
第２図は、本発明の原理説明図であり、図中、１１は電
流ｉが流れている導線、１２は超伝導リング、１３は超
伝導リングの弱結合部、１４は超伝導リングの表面を流
れる反磁性電流である。
流ｉが流れている導線、１２は超伝導リング、１３は超
伝導リングの弱結合部、１４は超伝導リングの表面を流
れる反磁性電流である。
また、超伝導リング１２は、絶縁材からなる筒状部材の
全面を超伝導性の皮膜で覆われ、その外壁面において、
壁面を周回する溝で超伝導皮膜が上下に分離されるとと
もに、溝の一部に弱結合が形成されている。
全面を超伝導性の皮膜で覆われ、その外壁面において、
壁面を周回する溝で超伝導皮膜が上下に分離されるとと
もに、溝の一部に弱結合が形成されている。
伺、分離用の溝は、外壁面に限らず内壁面若しくは筒の
端面に設けられたものであってもよい。
端面に設けられたものであってもよい。
上記構成からなる本発明の原理説明図において、導線１
１に電流ｉが流れると、超伝導体の磁気的性質に関する
現象であるマイスナー効果（Ｍｅ ｉ −５ｓｎｅｒ
Ｅｆｆｅｃｔ ）が生じ、超伝導リング１２の内壁面に
は導線１１に流れる電流ｉと逆方向の電流が流れ、超伝
導リング１２の外壁面には導線１１に流れる電流ｉと同
方向の電流１４が流れる。
１に電流ｉが流れると、超伝導体の磁気的性質に関する
現象であるマイスナー効果（Ｍｅ ｉ −５ｓｎｅｒ
Ｅｆｆｅｃｔ ）が生じ、超伝導リング１２の内壁面に
は導線１１に流れる電流ｉと逆方向の電流が流れ、超伝
導リング１２の外壁面には導線１１に流れる電流ｉと同
方向の電流１４が流れる。
すなわち、導線１１に流れる電流ｉによって超伝導リン
グ１２を構成する筒状部材の肉厚部に磁束が生じ、該磁
束が超伝導リング１２０筒状部材の表面にトロイダル状
に形成された超伝導ループと効率よく鎖交し、導線１１
と超伝導リング１２の間に強い相互作用が与えられる。
グ１２を構成する筒状部材の肉厚部に磁束が生じ、該磁
束が超伝導リング１２０筒状部材の表面にトロイダル状
に形成された超伝導ループと効率よく鎖交し、導線１１
と超伝導リング１２の間に強い相互作用が与えられる。
また、第３図は、上記原理を用いた本発明の一実施例の
説明図であり、図中、２１は超伝導リング、２２は超伝
導リングの弱結合部、２３は超伝導リング２１に巻回さ
れ被測定電流ｉが流れている導線、２４はコンデンサ、
２５は超伝導リングに巻回され特定周波数（例えば２０
〜３０ＭＨｚ）の交流電流が供給されている高周波コイ
ルである。
説明図であり、図中、２１は超伝導リング、２２は超伝
導リングの弱結合部、２３は超伝導リング２１に巻回さ
れ被測定電流ｉが流れている導線、２４はコンデンサ、
２５は超伝導リングに巻回され特定周波数（例えば２０
〜３０ＭＨｚ）の交流電流が供給されている高周波コイ
ルである。
上記構成からなる本発明の実施例において、導線２３に
流れる被測定電流ｉに基づき、超伝導リング２１と導線
２３の間には上述の如く強い相互作用が生じる。
流れる被測定電流ｉに基づき、超伝導リング２１と導線
２３の間には上述の如く強い相互作用が生じる。
また、上記相互作用は、超伝導リング２１と高周波コイ
ル２５との間にも生じ、超伝導リング２１の表面にトロ
イダル状に流れる反磁性電流を介して高周波コイル２５
により上記被測定電流ｉが検出される。
ル２５との間にも生じ、超伝導リング２１の表面にトロ
イダル状に流れる反磁性電流を介して高周波コイル２５
により上記被測定電流ｉが検出される。
更に、第４図は、上記原理を用いた本発明の他の実施例
の説明図であり、図中、３１．３２は超電導リング２１
に巻回され互いに逆方向に流れる電流１１９１２が供給
されている導線である。
の説明図であり、図中、３１．３２は超電導リング２１
に巻回され互いに逆方向に流れる電流１１９１２が供給
されている導線である。
伺、第４図において、第３図と同一記号は同一意味をも
たせて使用し、ここでの説明は省略する。
たせて使用し、ここでの説明は省略する。
上記構成からなる本発明の他の実施例において、導線３
１に流れる電流１１に基づき超電導リング２１の表面に
流れる反磁性電流と、導線３２に流れる電流１２に基づ
き超電導リング２１の表面に流れる反磁性電流は、上記
電流１１ｓ１２が互いに逆方向に流れる電流であるため
前記原理により、互いに逆方向に流れる。
１に流れる電流１１に基づき超電導リング２１の表面に
流れる反磁性電流と、導線３２に流れる電流１２に基づ
き超電導リング２１の表面に流れる反磁性電流は、上記
電流１１ｓ１２が互いに逆方向に流れる電流であるため
前記原理により、互いに逆方向に流れる。
従って、高周波コイル２５においては、これら反磁性電
流の偏差に応じて超伝導リング２１との間に相互作用が
働き、上記電流１１ｔ１２の偏差が高周波コイル２５で
検出される。
流の偏差に応じて超伝導リング２１との間に相互作用が
働き、上記電流１１ｔ１２の偏差が高周波コイル２５で
検出される。
而して、導線３Ｌ３２と超電導リング２１および高周波
コイル２５を用いて電流比精度の高い電流比較器が実現
できる。
コイル２５を用いて電流比精度の高い電流比較器が実現
できる。
以上、詳しく説明したような本発明の実施例によれば、
前記従来例と異なり、超電導ループに対して被測定電流
に基づく磁束が効率よく鎖交するために、前記従来例に
比して、コイルと超伝導リング間の相互作用の感度が大
きく向上するという利点を有している。
前記従来例と異なり、超電導ループに対して被測定電流
に基づく磁束が効率よく鎖交するために、前記従来例に
比して、コイルと超伝導リング間の相互作用の感度が大
きく向上するという利点を有している。
また、本発明によれば電流比精度の高い電流比較器を容
易に製作できるという利点も有している。
易に製作できるという利点も有している。
第１図はｒｆスクイドの従来例の説明図、第２図は本発
明の原理説明図、第３図および第４図は本発明の詳細な
説明図である。 １・・・・・・入力コイル、２，１２．２１・・・・・
・超伝導リング、３，１３，２２・・・・・・弱結合部
、１１，２３゜３１．３２・・・・・・導線、１４・・
・・・・反磁性電流、２４・・・・・・コンデンサ、２
５・・・・・・高周波コイル。
明の原理説明図、第３図および第４図は本発明の詳細な
説明図である。 １・・・・・・入力コイル、２，１２．２１・・・・・
・超伝導リング、３，１３，２２・・・・・・弱結合部
、１１，２３゜３１．３２・・・・・・導線、１４・・
・・・・反磁性電流、２４・・・・・・コンデンサ、２
５・・・・・・高周波コイル。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 絶縁材からなる筒状部材と、該筒状部材の面に沿っ
て周回し一部にジョセフソン接合を含む分離帯と、該分
離帯を除いて前記筒状部材の全面を覆うように設けられ
た超伝導皮膜を具備するスクイド素子。 ２ 筒状部材にトロイダル状に巻回され特定周波数の交
流電流が供給されている検出コイルと、筒状部材の空洞
部を貫通する入力導線とを有する特許請求範囲第１項記
載のスクイド素子。 ３ 筒状部材にトロイダル状に巻回され特定周波数の交
流電流が供給されている検出コイルと、筒状部材の空洞
部を貫通し互いに逆方向の電流が流れる２つの入力導線
とを具備し電流比較器を構成する特許請求範囲第１項記
載のスクイド素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55059771A JPS5846196B2 (ja) | 1980-05-06 | 1980-05-06 | スクイド素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55059771A JPS5846196B2 (ja) | 1980-05-06 | 1980-05-06 | スクイド素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS56155578A JPS56155578A (en) | 1981-12-01 |
| JPS5846196B2 true JPS5846196B2 (ja) | 1983-10-14 |
Family
ID=13122876
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP55059771A Expired JPS5846196B2 (ja) | 1980-05-06 | 1980-05-06 | スクイド素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5846196B2 (ja) |
-
1980
- 1980-05-06 JP JP55059771A patent/JPS5846196B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS56155578A (en) | 1981-12-01 |
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