JPS63309876A - マルチ型ｄｃＳＱＵＩＤ磁力計 - Google Patents

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】 「産業上の利用分野」 本発明は、超伝導量子干渉素子（ＳＱＵＩＤ　：　Ｓｕ
ｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ　Ｑｕａｎｔｕｓ　Ｉｎｔ
ｅｒｆｅｒｅｎｃｅ　Ｄｅｖｉｃｅ）を用いたｄｃ　Ｓ
Ｑ旧り磁力計に係り、特に、磁界の空間分布を１ｎ−ｓ
　ｉｔｕに（ｉｎ　ｉｔｓ　ｏｒｉｇｉｎａｌ　ｐｌａ
ｃｅ；その場で）測定できるようにしたマルチ型ｄａ　
５ＱＵＩＤ磁力計に関する。

「従来技術」 従来から微小磁界の計測に用いられているｄｃＳＱｔｌ
ｌＤ磁力計は、単一チャンネル型のものであり、バルク
ボビンに巻かれたピックアップコイルに単一の超伝導量
子干渉素子（ＳＱＵＩＤ）をハイブリッドに結合した構
成をとっている。

この種の５ＱＵＩＤは、集積回路技術を用いて製作され
、たとえば、第５図に示す５ｑｕａｒｅ　ｗａｓｈｅｒ
型の５ＱＵＩＤループｌと、第６図に示すスパイラル状
の入力コイル４とを保有する形式のものである。

５ＱＵＩＤループｌと入力コイル４とは、絶縁層を介し
て上下に構成され、相互インダクタンスにより電気的に
結合される。

そして、５ＱＵＩＤループ１に、下地電極・対向電極共
にｐｂ金合金用いたジョセフソン接合が接続され、５Ｑ
ＵＩＤが構成される。

「発明が解決しようとする問題点」 ところで、上述した従来のｄｃ　５ＱＵＩＤ磁力計には
、次のような問題点があった。

■　単一チャンネルであるため、時間的・空間的に変化
する磁界の空間分布を、１ｎ−ｓｉｔｕに計測すること
ができない。

■　５ｑｕａｒｅ　ｗａｓｈｅｒ型の５ＱＵＩＤループ
ｌを用いると、ループ１のインダクタンスの値が５ｑｕ
ａｒｅ　ｗａｓｈｅｒの加工精度に強く依存するため、
インダクタンスの制御性が低下する。

■　５ｑｕａｒｅ　ｗａｓｈｅｒ型の５ＱＬＩＩＤルー
プｌを用いると、第５図に示す、中央の開口部２とルー
プ本体ｌの外周とを連結するスリット部３のインダクタ
ンスを低減化するために、第７図に示す接地面構造が必
要となる。この結果、接地面５とループ本体ｌとが絶縁
層を挟んだコンデンサの構造になるため、静電容量Ｃが
増大する。また、接地面構造を用いても、スリット部３
のインダクタンスを完全には低減化することはできず、
５ＱＵＩＤループｌのインダクタンスの制御性がさらに
低下する。

■　第６図に示すスパイラル状の平面型コイル４を入力
コイルに用いた場合、ターン数を増やして感度の向上を
図ろうとすると、線幅、およびピッチを小さくせねばな
らず、加工が困難になると同時に断線しやすくなる。

■　スパイラル状の入力コイル４を用いると、入力コイ
ル４と５ＱＵＩＤル一プ本体１とがコンデンサを構成し
、静電容量の増大を招く。

■　静電容量が増大すると、ＬＣ共振モードの電圧が小
さくなり、５ＱＵＩＤの動作領域内に多数のステップが
現れ、出力が歪む。

■　信号入力を検出して、入力コイルに送り込むピック
アップコイルとして、バルクボビンに巻かれたピックア
ップコイルを用いると、ボビンは機械的に加工され、加
工精度を高くできないため、ゼロ入力の調整が困難とな
る。

■　バルクボビンに巻かれたピックアップコイルにより
多チャンネル化を図ろうとすると、５Ｑｔｌ　ｌ　Ｄル
ープ、入力コイル、ピックアップコイルの各コイルの中
心軸を平行にするのが困難となる。

■　下地電極・対向電極共にｐｂ金合金構成されるジョ
セフソン接合を基本素子に用いると、５ＱＵＩＤ特性が
、室温での長期保存、あるいは室温と極低温の間の熱サ
イクルによって変化することがあり、５ＱＵＩＤの寿命
が短くなる。

本発明は、上述の欠点を改善するためになされたもので
、出力に歪がなく、インダクタンスおよびゼロ入力調整
の再現性・制御性に優れ、磁界の空間分布が１ｎ−ｓｉ
ｔｕに評価できる高性能・長寿命のマルチ型ｄａ　５Ｑ
ＵＩＤ磁力計を提供することを目的とする。

「問題点を解決するための手段」 上述した問題点を解決するためにこの発明は、５ＱＩＪ
ＩＤループとして並列の超伝導ループを用い、信号の入
力コイルにメアンダ型コイルを用い、ピックアップコイ
ルに平面型のマグネットメータ型コイル、あるいはグラ
ディオメータ型コイルを用いてなる要素ｄｃ　５Ｑｔｌ
ｌＤを、Ｍ×Ｎ（Ｍ、Ｎは整数）のマトリックス状に配
列してなるマルチ型ｄｃ　５ＱＵＩＤを有することを特
徴とする。

また、基本となるジョセフソン接合に、Ｎｂ−ｏｘｉｄ
ｅ−Ｐｂ、または、Ｎｂ５Ｇｅ−ｏｘｉｄｅ−Ｐｂ　ト
ンネル接合を用いたことを特徴とする。

従来の技術とは、５ＱＵＩＤループ、入力コイル、ピッ
クアップコイルの構成方法、多チャンネルであること、
およびジョセフソン接合の下地電極の材料と形成方法が
異なる。

「作用」 この発明によれば、次のような作用・効果が得られる。

■超伝導ループを複数並列に接続して５ＱＵＩＤループ
を形成したから、各超伝導ループのインダクタンス誤差
が相殺され、所定のインダクタンスを容易に実現するこ
とができる。すなわち、５ＱＵＩＤループのインダクタ
ンスの制御性が向上する。

■入力コイルにメアンダ型コイルを採用したため、大き
なインダクタンスを比較的容易に実現できる。

このため、従来のスパイラル状の入力コイルに比べてタ
ーン数を少なくできる。また、線幅やピッチを小さくす
る必要がないから、加工が容易となり、断線する確率も
ずっと小さくなる。

■ピックアップコイルにマグネットメータ型コイル、ま
たはグラディオメータ型コイルを採用したので、従来の
バルクボビンに巻き付けたピックアップコイルに比べて
、バランスが優れ、ゼロ入力の調整も容易となる。

また、多チャンネル化した場合も、各コイルのバランス
がよい。

■多チャンネル化したので、空間的な広がりをもちつつ
変化する磁界を１ｎ−ｓｉｔｕに測定できる。

■ジョセフソン接合をＮｂ−ｏｘ　１ｄｅ−Ｐｂ、また
はＮｂ３Ｇｅ−ｏｘｉｄｅ−Ｐｂ接合としたから、安定
かつ長寿命である。

「実施例」 以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。

第１図は、この発明の一実施例によるマルチ型ｄａ　５
ＱＵＩＤ磁力計に使用する要素５ＱＵＩＤの構成を示す
図である。

この要素５ＱＵＩＤを、３×３、あるいは４×４のマト
リックス状に配列し、多チャンネルとしたものが、本実
施例によるマルチ型ｄｃ　５ＱＵＩＤ磁力計である。

第１図において、６はピックアップコイル、７は入力コ
イル、８は５ＱＵＩＤループ、９はジョセフソン接合で
あり、これらから要素５ＱＵＩＤ　１０が構成されてい
る。

以下、これらの構成要素につき説明する。

ピックアップコイル６には、第２図（ａ）に示すグラデ
ィオメータ型のコイルが使用される。これは、１対の矩
形状コイルに逆向きの電流が流れるように、ラインを交
差した形になっている。なお、ピックアップコイル６に
は、同図（ｂ）に示すようなｌターンのマグネットメー
タ型コイルを使用してもよい。

このピックアップコイル６は、入力コイル７と一体化さ
れており、入力信号を検出して入力コイル７に電流を流
す。

入力コイル７には、第３図に示すようなメアン−’Ｉ− ダ（ｍｅａｎｄｅｒ）型のコイルを用いる。このコイル
のインダクタンスは、矩形波１周期分のインダクタンス
の和である。ここで、各矩形のインダクタンスをＬ（ｓ
ｑｕａｒｅ）とし、矩形がｎ個あるとすると、入力コイ
ル７のインダクタンスＬｉは、次式で与えられる。

Ｌｉ＝　ｎｏＬ（ｓｑｕａｒｅ）−・・・（１）矩形の
インダクタンスＬ（ｓｑｕａｒｅ）は、通常大きくとれ
るので、矩形の個数ｎを小さくしても、入力コイル７の
インダクタンスＬｉを大きくすることができる。

入力コイル７に流れる電流は、５ＱＵＩＤループ８に磁
界を送り、超伝導体であるｓｑｕ＋Ｄループ８中に電流
を生じさせる。

５ＱＵＩＤループ８は、第４図に示すような超伝導ルー
プ、すなわち、ループの大きさくａＸｂ）に比べて線幅
２ｃが無視できるような、超伝導ストリップラインによ
り構成された超伝導ループを、ｎ個（第１図では６個）
並列に接続したものである。

３ＱＵＩＤループ８に生じた電流は、これに接続された
一対のジョセフソン接合９に流れ、あらかじめジョセフ
ソン接合９に流していたバイアス電流Ｉｂに重量され、
バイアス電流ｒｂを変調する。すなわち、ジョセフソン
接合９の両端の電圧を入力信号に応じて変化させ、５Ｑ
ｔｌｌＤ　１０の出力信号とする。

ジョセフソン接合９の下地電極には、Ｎｂ５Ｇｅｓある
いはＮｂを用い、下地電極・対向電極間の、非常に薄い
絶縁膜からなるトンネルバリアには、下地電極の安定酸
化物を、対向電極にはＰｂを用いて、安定性を改善する
。すなわち、ジョセフソン接合９の構成は、Ｎｂ５Ｇｅ
−ｏｘ　１ｄｅ−Ｐｂ、またはＮｂ−ｏｘｉｄｅ−ｐｂ
という形になる。

この場合、Ｎｂ３Ｇｅ、あるいはＮｂ上にはｐｂ薄膜を
形成する。また、Ｎｂ３Ｇｅ−ｏｘｉｄｅ−ＰｂＳＮｂ
−ｏｘｉｄｅ−Ｐｂトンネル接合の臨界電流の制御、お
よび接合品質の向上のためには、ＣＦ４クリーニング法
が不可欠であり、ＣＦ４クリーニング法を用いることに
より、臨界電流値の制御は容易となる。なお、ＣＦ４ク
リ−ユング法については、米国特許第４，４１２，９０
２号に詳述されている。

上述した要素５ＱｔｌｌＤ　１０を、４×４個、あるい
は３ｘ３個、同一基板上に配列することにより、マルチ
型の３ＱｔｌｌＤを作製する。

次に、この実施例の作用・効果を、従来のものと対比し
ながら、以下に説明する。

■ジョセフソン接合９について。

ジョセフソン接合９には、臨界電流の制御性および安定
性が要求される。

従来から用いられているＰｂ合金接合は、臨界電流の制
御性は良好であるが、室温での長期保存、および５Ｑｔ
ｌｌＤの動作温度である４、２にの極低温と室温との間
の熱サイクルに対し、臨界電流値が変化することがあり
、安定性に問題があった。ｐｂ合金接合が安定でない理
由は、酸化物バリヤ内の酸素が対向電極との界面に拡散
すること、および接合部の対向電極にヒロック（ｈｉｌ
ｌｏｃｋ　：突起）が生ずることの２点である。

これに対して、本実施例で使用したＮｂ５Ｇｅ、または
Ｎｂは、融点が非常に高く、しかも機械的強度が大きい
ため、室温保存による再結晶や、熱サイクルに伴う応力
の影響を受けず安定である。Ｎｂ、Ｇｅ。

あるいはＮｂ上に形成したｐｂ薄膜は、Ｎｂ３Ｇｅ、あ
るいはＮｂに対する密着力に優れ、その結果室温保存に
よる再結晶や、ヒロックの発生が防止される。

さらに、Ｎｂ５ＧｅやＮｂを酸化して形成される酸化物
は、ｐｂの酸化物に比べて安定であるため、酸素が対向
電極に拡散することはない。

■５ＱＵＩＤループ８について。

５ＱＵＩＤループ８は、雑音のスペクトル密度Ｓ　Ｆ　
ｓすなわち、 ＳＦ　〜４Ｋａ４’Ｌｓ”／　Ｒ−−（２）ただし、Ｋ
ｎはボルツマン定数、 ■は絶対温度、 Ｒは接合の抵抗 を小さくするために、できるだけ低い値（通常は１００
ｐＨ以下）が望ましい。

従来の５ｑｕａｒｅ　ｗａｓｈｅｒ型の５ＱＵＩＤルー
プｌにおいては、第５図に示す開口部２のインダクタン
スＬｃとスリット部３のインダクタンスし、との和のイ
ンダクタンスＬ８、すなわち、 ｔ、ｓ　＝　ｔ、ｃ　＋　ｔ＋・−・−（３）が、５Ｑ
ＵＩＤループｌのインダクタンスになるため、インダク
タンスＬｃとＬｌの両方を制御しなければならなかった
。

この場合、開口部２のインダクタンスＬｃは、開口部２
のサイズで規定され、開口部２の幅が１μｍ変化すると
約１．６ＰＨ増減する。また、開口部２のエツジに凹凸
があると、その箇所で磁束トラップが生じて、雑音や誤
動作の原因になることがある。

さらに、スリット部３のインダクタンスＬ１は、接地面
５の構造、および接地面５との間の絶縁層の厚みにより
、±ｌＯ％以上変化する。以上の理由により、従来の５
ＱＵＩＤループｌにおいては、インダクタンスの制御が
困難であった。

これに対して、本実施例の５ＱＵＩＤループ８は、第４
図に示すような超伝導ループをｎ個（６個）並列に接続
したものである。−個の超伝導ループのインダクタンス
Ｌ（ｌｏｏｐ）は、ループの幅ａ１長さｂ、およびスト
リップラインの線幅２ｃを用いて次式で表される。

Ｌ（ｌｏｏｐ）＝　（μｏ／ｌｔ　）・（−２（ａ＋ｂ
）＋２（ａ’＋ｂ”）”’＋（ａ＋ｂ）＊　Ｉｎ（２ａ
ｂ／ｃ） −ａ−１ｎ（ａ＋（ａ’＋ｂ”）””）−ｂ−１ｎ（ｂ
＋（ａ”＋ｂ”）”’）　）・・・・・・（４） このとき、５ＱＵＩＤループ８のインダクタンスＬｓは
、Ｌｓ＝　Ｌ（ｌｏｏｐ）／ｎ・・−−（５）となる。

ここで、インダクタンスＬ（ｌｏｏｐ）を、はぼ１ｎＨ
程度の制御し易い値に選び、並列個数ｎをＩＯ程度に選
べば、所定のインダクタンス（＜　１００ＰＨ）が得ら
れることになる。

一個のループのインダクタンスＬ（ｌｏｏｐ）は、スト
リップラインの加工精度により変動するが、ｎ個並列に
接続すると、上記の式から明らかなように、トータルの
変動分は１／ｎに減少する。このため、５ＱＵＩＤルー
プ８のインダクタンスＬｓの制御性は向上することにな
る。

また、本実施例による５ＱＵＩＤループ８では、従来の
５ｑｕａｒｅ　ｗａｓｈｅｒ型のＳＱＵ　Ｉ　Ｄループ
１で不可欠であった接地面構造が不必要となり、プロセ
スの工数が減ることにより、歩留まりが向上する。それ
のみならず、接地構造とループとの間の静電容量そのも
のをなくすことができる。

■入力コイル７について。

本実施例では、入力コイル７に、第３図に示すようなメ
アンダ型のコイルを用いる。この入力コイル７のインダ
クタンスＬｉは、前述した（１）式で与えられるが、再
度記載すると、 Ｌｉ　＝　ｎ−Ｌ（ｓｑｕａｒｅ） となる。各矩形のインダクタンスＬ（ｓｑｕａｒｅ）は
、通常大きくとれるので、矩形の数ｎを小さくしても、
入力コイル７のインダクタンスＬｉを大きくできる。

このため、従来のスパイラル状の入力コイル４（第６図
）に比べて、ターン数を小さくでき、しかも、線幅やピ
ッチを小さくする必要がないため、加工が容易であるだ
けでなく、断線する確率が格段に小さくなる。

■ピックアップコイル６について。

本実施例では、ピックアップコイル６に、第２図に示す
ようなコイルを用いる。これらのコイルは、集積回路技
術を用いて形成するため、加工精度を高くできる。この
ため、従来のバルクボビンに巻き付けたピックアップコ
イルに比べて、バランスが優れ、ゼロ入力の調整の必要
がなく、多チャンネルにした場合にも、各コイル間のバ
ランスが良い。

■多チャンネル化について。

本実施例では、３×３、あるいは４Ｘ４のマトリックス
状に５ＱｔｌｌＤを配置するため、磁界の空間分布の１
ｎ−ｓｉｔｕ評価が可能となる。

以上の効果により、出力に歪がなく、インダクタンスお
よびゼロ入力調整の再現性・制御性に優れ、磁界の空間
分布が１ｎ−ｓｉｔｕに評価できる高性能・超寿命のマ
ルチ型ｄａ　５ＱＵＩＤ磁力計を提供することができる
。

以下に、本実施例の実験例について説明する。

なお、以下の説明においては、５ｑｕａｒｅ　ｗａｓｈ
ｅｒ型の５ＱＵＩＤループｌと、本実施例の５ＱＵＩＤ
ループ８とを区別するために、前者を５ｑｕａｒｅ　ｗ
ａｓｈｅｒｌとよび、後者を並列ループ８とよぶことと
する。

実験例１　（ＳＱＵＩＤループの実験例）−辺が２イン
チのＳｔ基板を２枚用意し、ｓｑｕａｒｅｗａｓｈｅｒ
ｌ　、および並列ループ８により、５ＱＵＩＤループを
形成し、インダクタンスの制御性を比較した。

まず、一枚の基板には、第７図に示すような従来の５ｑ
ｕａｒｅ　ｗａｓｈｅｒｌを作製した。すなわち、１辺
１００μｍの開口部２と、５μｍ幅のスリット部３と、
スリット部３直下に５０μｍ幅の接地面５とを有する２
、５ｍｍＸ２．５ｍｍの５ｑｕａｒｅ　ｗａｓｈｅｒｌ
を形成した。

一方、他の一枚の基板には、第１図に示すような、並列
ループ８を形成した。すなわち、線幅が１０μｍ１隣合
う２辺の長さがそれぞれ０　、２　ｍｆｆ１ｑおよび１
ｍｍの矩形のコイルを、ＩＯ個並列にした並列ループ８
を形成した。

これらの５ＱＵＩＤループ１．８のインダクタンスを評
価したところ、５ｑｕａｒｅ　ｗａｓｈｅｒｌの方は、
設計値１５７ｐＨに対して、１６％も大きい１８２ｐＨ
であった。一方、並列ループ８の方は、１４３ｐＨの設
計値に対して、わずかに２％のずれしかない１４５ｐ■
であった。

５ｑｕａｒｅ　ｖａｓｈｅｒｌでは、スリット部３のイ
ンダクタンスによる設計値からのずれが１０％、開口＠
２そのものの加工精度によるものが６％であった。この
ように、並列ループ８によるインダクタンスの制御性が
良好であることが示された。

実験例２（入力コイルの評価） 実験例１において形成したものと同様の５ＱＵＩＤルー
プを各２種類ずつ作製し、これに入力コイルを付加して
、そのインダクタンス特性を調べた。

まず、５ｑｕａｒｅ　ｗａｓｈｅｒ　Ｉの基板の一方に
は、線幅５μｍ・ピッチ１０μｍの５０ターンのスパイ
ラル状の入力コイル４を、他方には、同様の構成の１０
０ターンのスパイラル状の入力コイル４を形成した。

一方、並列ループ８の基板の一方には、６個の矩形コイ
ルを並列にした並列ループ８を形成し、この並列ループ
８上に、それぞれのコイルに重なるように、線幅１０μ
ｍのメアンダ型の入力コイル７を形成した。また、他方
の基板には、１０個の矩形コイルを並列にした並列ルー
プ８を形成し、上と同様の入力コイル７を形成した。

次に、これら入力コイル４，７のインダクタンスを評価
した。５０ターンのスパイラル状入力コイル４のインダ
クタンスは７ｎＨであり、Ｓｑｕａｒｅｗａｓｈｅｒ　
１との結合定数は０．８５であった。また、１００ター
ンのスパイラル状入力コイル４のインダクタンスを評価
しようとしたところ、断線により入力コイルとしての機
能を果たさなかった。

一方、メアンダ型の入力コイル７のインダクタンスを評
価したところ、６個の並列ループ８上の入力コイル７の
インダクタンスは７ｎＨ，１０個の並列ループ８上の入
力コイル７のインダクタンスは１２ｎＨであった。メア
ンダ型の入力コイル７の並列ループ８に対する結合定数
は、０．８であった。

次に、これらの基板を用いて、５ＱＵＩＤを形成し、磁
気応答特性を調べたところ、５ｑｕａｒｅ　ｗａｓｈｅ
ｒ型の５ＱＵＩＤでは、ＬＣ共振モードにともなう著し
い波形の歪みがみられた。これに対して、並列ループ型
の５ＯＩＪＩＤでは、歪も小さく、良好な磁気応答特性
を示した。

この実験例から明らかなように、本実施例による入力コ
イル７は、１０ｎＨ以上のインダクタンスを有するもの
でも断線等がなく、高性能であることが確認できた。

実験例３（ピックアップコイルを接続してのゼロ調整の
評価） 実験例２において形成した６個のコイルからなる並列ル
ープ８、およびその直上に形成されたメアンダ型の入力
コイル７を有する基板を３枚用いて、１枚にはバルクボ
ビンに巻かれたピックアップコイルを接続し、他の２枚
には、それぞれ、薄膜により同一基板上に形成したマグ
ネットメータ、およびグラディオメータ状のピックアッ
プコイル６を接続して、ゼロ入力の調整を行った。

バルクボビンは、低温でも歪の小さい石英パイプに溝を
切ったものを用いた。このピックアップコイルのインダ
クタンスは、２μＨであった。一方、薄膜で形成したピ
ックアップコイルのインダクタンスも２μＨにした。

これらの基板を用いて、５ＱＵＩＤを形成し、超伝導シ
ールドの中に挿入し、入力信号ゼロの状態で、出力がゼ
ロになるよう５ＱｔｌｌＤの位置を、マニュピユレータ
により、微少に変化させつつゼロ入力の調整を行った結
果、バルクボビンに巻かれたピックアップコイルを用い
た５ＱｔｌｌＤでは、ゼロ入力の調整が不可能であった
。

一方、薄膜で形成したピックアップコイル６を用いた５
ＱＬＩＩＤでは、容易に調整ができた。このように、薄
膜で形成したピックアップコイルでは、−２０＝ 加工精度が高くとれたためバランスが良く、ゼロ入力の
調整が容易であった。

実験例４（ジョセフソン接合を接続しての評価）実験例
２において形成した、６個のコイルからなる並列ループ
８と、メアンダ型の入力コイル７とからなる基板を３枚
用いて、そのうちの１枚には、下地電極・対向電極共に
ｐｂ金合金なるジョセフソン接合を接続し、他の２枚の
基板には、ＣＦ４クリーニング法により、それぞれＮｂ
−ｏｘ　１ｄｅ−Ｐｂ接合、１ｓＧｅ−ｏｘ　１ｄｅ−
Ｐｂ接合からなるジョセフソン接合を形成して、要素５
ＱＬＩＩＤとしての基本動作の確認および信頼性の評価
を行った。

これらの５ＱＵＩＤのゼロ入力磁界での臨界電流は、そ
れぞれ、３０μＡｌ２ＯμＡ１および１５μ＾であった
。これらの５ＱｔｌｌＤは、良好な磁界応答特性を示し
たが、下地電極がＰｂ合金で構成されるものは、室温と
液体ヘリウム温度との間の熱サイクルに対し、わずか３
回のサイクルで機能を果たさなくなった。

これに対して、下地電極がＮｂあるいはＮｂ５Ｇｅで構
成された本実施例の要素５ＱＵＩＤ　ｌ　Ｏは、２００
回以上のサイクルに対しても全く特性が変化せず、その
高信頼性が確認できた。

実験例５（マルチチャンネルの評価） 実験例４で形成したような、グラディオメータ型のピッ
クアップコイル６を有し、６個のコイルにより並列ルー
プ８が構成され、かつ並列ループ８の直上にメアンダ型
の人力コイル７が形成された形の要素５ＱＵＩＤ　１０
を、複数個マトリックス状に配列して、多チャンネル化
した。

すなわち、面積５　ｃｍＸ　５　ｃｍの基板上に、上記
の要素５ＱｔｌｌＤ　１０を４Ｘ４のマトリックス状に
配列したマルチ型の５ＱＵＩＤと、上と同一の基板上に
、要素５ＱＵＩＤ　Ｉ　Ｏを３×３のマトリックス状に
配列したマルチ型の５ＱＵ１．Ｄとを作製した。なお、
グラディオメータは、５　ｍｍＸ　５　ｍｍのループを
２ｍｍ離して２個逆向きに接続した構造をなしている。

次に、これらの５ＱＵＩＤを用いて、空間的に変化する
微小磁界の計測を行った。これらの５ＱＵＩＤを用いる
ことにより、１０−＋００ｅ以上の精度で空間磁界の分
布が測定できることが分かった。

「発明の効果」 以上説明したように、この発明によるマルチ型ｄｃ　５
ＱＩＪＩＤ磁力計は、５ＱＵＩＤループに並列の超伝導
ループ、入力コイルにメアンダ型のコイル、ピックアッ
プコイルに平面型のマグネットメータ、またはグラディ
オメータを用いた超伝導量子干渉素子（ＳＱＵＩＤ）を
、３×３あるいは４×４に配列した構成としたので、次
の効果を得ることができる。

■出力に歪がない。

■インダクタンスおよびゼロ入力調整の再現性・制御性
に優れる。

■磁界の空間分布が１ｎ−ｓｉｔｕに評価できる。

また、基本となるジョセフソン接合に、Ｎｂ５Ｇｅ−ｏ
ｘｉｄｅ−Ｐｂ、あるいはＮｂ−ｏｘ　１ｄｅ−Ｐｂ　
トンネル接合を用いたので、 ■超寿命、高性能のマルチ型ｄｃ　５ＱＵＩＤ磁力計を
提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による要素５ＱＵＩＤｌＯ
の構成を示す図、 第２図はピックアップコイルの構成を示す図で、同図（
ａ）はグラディオメータ型、同図（ｂ）はマグネットメ
ータ型のコイル、 第３図はメアンダ型の入力コイル７の構成を示す図、 第４図は超伝導ストリップラインにより構成されるルー
プインダクタンスの構成を示す図、第５図は５ｑｕａｒ
ｅ　ｗａｓｈｅｒ型の５ＱＵＩＤループの構成を示す図
、 第６図はスパイラル状の入力コイルの構成を示す図、 第７図は接地面構造を有する５ｑｕａｒｅ　ｗａｓｈｅ
ｒ型の５ＱＵＩＤループの構成を示す図である。 ｌ・・・・・・従来の５ｑｕａｒｅ　ｗａｓｈｅｒ型の
５ＱＵＩＤループ、２・・・・・・開口部、３・・・・
・スリット部、４・・・・・・スパイラル状の入力コイ
ル、６・・・・・・ピックアップコイル、７・・・・・
・入力コイル、８・・・・・・本発明の一実施例による
並列型の５ＱＵＩＤループ、 ９・・・・・・ジョセフソン接合、 １０・・・・・・要素５ＱＵＩＤ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ＳＱＵＩＤループとして並列の超伝導ループを用
   い、信号の入力コイルにメアンダ型コイルを用い、ピッ
   クアップコイルに平面型のマグネットメータ型コイル、
   あるいはグラディオメータ型コイルを用いてなる要素ｄ
   ｃＳＱＵＩＤを、Ｍ×Ｎ（Ｍ、Ｎは整数）のマトリック
   ス状に配列してなるマルチ型ｄｃＳＱＵＩＤを有するこ
   とを特徴とするマルチ型ｄｃＳＱＵＩＤ磁力計。
2. （２）基本となるジョセフソン接合に、Ｎｂ−ｏｘｉｄ
   ｅ−Ｐｂ、または、Ｎｂ＿３Ｇｅ−ｏｘｉｄｅ−Ｐｂト
   ンネル接合を用いたことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載のマルチ型ｄｃＳＱＵＩＤ磁力計。