JPS6325574A

JPS6325574A - Ｄｃ超伝導磁力計のスキツド素子

Info

Publication number: JPS6325574A
Application number: JP16962586A
Authority: JP
Inventors: Yasuharu Yamada; 康晴山田; Mitsuhiro Takahata; 光博高畑
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1986-07-17
Filing date: 1986-07-17
Publication date: 1988-02-03

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（イ）産業上の利用分野この発明は、ＤＣ超伝導磁力計のスキッド素子、つまり
検知部の改良に関する。

（ロ）従来の技術一般に、ＤＣ超伝導磁力計は、第４図に示すように、１
個の超伝導リング４１内に２個のジョセフソン結合素子
４２．４３を設けており、この超伝導リング４１にピン
クアップコイルに接続されるコイル４４から外部磁界φ
が与えられると、流れる電流は変調を受け、ジョセフソ
ン結合素子４２．４３を流れる電流をＩ　Ｃ，＝Ｉ　Ｃ
，＝　Ｔ　Ｃとすると、変調電流の最大値は、となり、第５図のＡで示すように、電流１ｍは入力され
る磁束φの周期関数となる。そのため、電流１ｍに応じ
た電圧■を導出することにより、入力磁束φＸを検出で
きる。

（ハ）発明が解決しようとする問題点ＤＣ超伝導磁力計において、現実には、２個のジョセフ
ソン結合部の特性に差異があり、従ってｌｃ＋　≠Ｉｃ
、であり、上記（１）式は成立せず、磁束φと出力電流
の関係は第５図の破線Ｂとなり、１ｍとなり、磁力計の出力は小さくなる。また、超伝導リン
グ４１に着目すれば、同リングのインダクタンスＬｓが
大きい程、変調度ｍが１よりも小さくなり、磁力計の出
力が小さくなる。そのため、この観点からすれば、超伝
導リング４ＩのインダクタンスＬｓは小さくすることが
望ましい。しかしながら、反面、外部磁界を超伝導リン
グ４１に導入する必要があり、その伝導効率を考えると
、インダクタンスＬｓをあまり小さく出来ないという問
題がある。

この発明は、上記に鑑み、超伝導リングへの外部磁界の
伝達効率を落とすことなく変調度ｍを１に近づけ、大な
る出力が得られるＤＣ超伝３Ｅｆｆ力計のスキッド素子
を提供することを目的としている。

（ニ）問題点を解決するための手段及び作用この発明の
ＤＣ超伝導磁力計のスキッド素子は、基板（１）上に形
成され、互いに対称な２個の超伝導リング（７，８）と
、この２個の超伝導リングの中央位置に配置される１対
のジョセフソン結合部（１１，１２）と、前記超伝導リ
ング内にそれぞれ多層薄膜で形成され、逆もイ１界を発
生するように接続される超伝導コイル（９，１０）とか
ら構成され、前記１対のジョセフソン結合部を通して直
流駆動電流を流すようになっている。

このスキッド素子では、ジョセフソン結合部から見て、
超伝導リングが２個並列に入ることになるので、等価的
にインダクタンスＬｓが小さくなる。また、超伝導コイ
ルには逆磁界を発生するようにしているので、流れる遮
蔽電流は２倍となる。

（ホ）実施例以下、実施例により、この発明をさらに詳細に説明する
。

第１図は、この発明の一実施例を示すＤＣ超伝導磁力計
のスキッド素子の平面図である。同図において、シリコ
ンウェハ等で形成される基板１上に、ニオブ（Ｎｂ）等
が使用される超伝導薄膜パターン２．３．４．５が形成
されている。バク〜ン２は直流駆動電流１ｄを流入させ
るための電極、パターン３．４はピンクアンプコイル６
をｔｌＭするための電極である。パターン５内には、対
称に超伝導リング７．８が形成され、さらにこれら超伝
導リング７．８内にニオブで多層膜として形成される超
伝導コイル９．１０が設けられている。

これら超伝導コイル９．１０は直列に接続され、パター
ン３．４を介してビックアンプコイル６に接続される。

超伝導コイル９．１０によって発生する磁界は、互いに
逆方向となるようにパターン形成されている。

パターン５の中央部、すなわち超伝導リング７と８の間
には、１対のジョセフソン結合部１１．１２が設けられ
ている。このジョセフソン結合部１１．１２の具体的な
構造を、第２図、第３図を参照して説明する。

基板１上に、電極パターン２から延設される超伝導ａ膜
層１３に平行に、パターン５の縁部５ａ、５ｂが配置さ
れ、さらに縁部５ａと超伝導薄膜層１２の延設方向に直
角に絶縁膜層１４．１５が重層され、さらに絶縁膜層１
４．１５上面に超伝導薄膜１６．１７が形成されている
。特に、超伝導薄膜１３と縁部５ａ、超伝導薄膜１３と
縁部５は、細帯状の超伝導薄膜１７で結合されるもので
あり、その接点にジョセフソン結合部１１．１２が形成
されている。

上記実施例スキッド素子において、パターン電極２より
直流駆動電流１ｄを流している状態下で、ピックアンプ
コイル６に磁界が加えられると、ピックアップコイル６
に電流１１．、が誘起される。この電流１１ｎが超伝導
コイル９．１０を流れることにより、超伝導コイル９で
は、例えば紙面の表から裏方向の磁束φ、ｎが生じ、超
伝導コイル１０では、逆に裏から表方向の磁束φ、７が
生じ、これにより、超伝導リング７．８には、第１図の
矢印の方向に遮蔽電流ｉｓが流れ、この遮蔽電流ＩＳが
加算されて、２つのジョセフソン結合部１１．１２を通
って流れるので、出力（電圧■）に大きな変化が得られ
ることになる。また、ジョセフソン結合部１１．１２か
ら見た場合、見かけのインダクタンスはＬｓ／２となる
。

また、ジョセフソン結合部１１．１２は縁部５、超伝導
薄ｌＩ！ｉｉ層１３、縁部５ｂに対し直角に配置されて
いるので、必要な結合部は数μｍ以内まで作成でき、位
置による超伝導薄膜の膜圧差・ｉｃ調整誤差を無視でき
、特性の揃った素子を作成できる。

（へ）発明の効果この発明によれば、基板上に形成され、互いに対称な２
個の超伏ｉ１Ｊングと、この２個の超伝導リングの中央
位置に配置される１対のジョセフソン結合部と、前記超
伝導リング内にそれぞれ多層薄膜で形成され、逆磁界を
発生するように接続される超伝導コイルとから構成され
るものであるから、ジョセフソン結合部には２個の超伝
導リング分の遮蔽電流が流れ、ピックアンプコイルから
の磁束変換効率が向上する。また、同面積の超伝導リン
グを使用するものに比べ、インダクタンスの小さなスキ
ッド素子となり、大きな出力が得られる。その上、特性
の揃った２つのジョセフソン結合部の作成が可能であり
、この意味からも大きな出力が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例を示すＤＣ超伝導磁力計
のスキッド素子の平面図、第２図は、同スキッド素子の
ジョセフソン結合部の拡大図、第３図は、第２図の線ｍ
−ｍで切断した断面図、第４図は、従来のＤＣ超伝導磁
力計の概略を説明するための図、第５図は、ＤＣＣ超伝
導磁力計磁束−ジョセフソン結合部の最大電流の関係を
示す説明図である。１：基板、　　　７・８：超伝導リング、９・１０：超
伝導コイル、１】・１２：ジョセフソン結合部。特許出願人　　　　　　　株式会社島津製作所代理人　
　　　弁理士　　中　村　茂　信第２図第４図ｄ第５図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）基板上に形成され、互いに対称な２個の超伝導リ
ングと、この２個の超伝導リングの中央位置に配置され
る１対のジョセフソン結合部と、前記超伝導リング内に
それぞれ多層薄膜で形成され、逆磁界を発生するように
接続される超伝導コイルとを備え、前記１対のジョセフ
ソン結合部を通して直流駆動電流を流すようにしたＤＣ
超伝導磁力計のスキッド素子。