(57)【要約】【課題】微細加工するという制約を受けずに装置本体を最適化することができる放射線検出装置を提供することを目的とする。【解決手段】超伝導体によるリング２中に超伝導体（Ｓ），常伝導体（Ｎ），絶縁体（Ｉ），および超伝導体（Ｓ）の順に接合されたＳＮＩＳ接合からなるジョセフソン結合を備えることで、装置１本体は、装置１のノイズレベルを最適化するためのパラメータなどの物理量を考慮しなくとも、ＳＮＩＳ接合における臨界電流やリング２中の磁束の変化に応じて、装置１本体内の臨界電流を抑えることができ、微細加工するという制約を受けずに装置１本体を最適化することができる。【選択図】　　　　図２
2004111801.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超伝導リング中に超伝導体，常伝導体，および超伝導体の順に接合された、あるいは超伝導体，常伝導体，絶縁体，および超伝導体の順に接合されたジョセフソン接合を備え、そのジョセフソン接合内の常伝導体または常伝導体と熱的に結合した放射線吸収体に入射された放射線による温度変化に伴った超伝導リング中の磁束変化を検出する磁気検出器を備えたことを特徴とする放射線検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の放射線検出装置において、前記磁気検出器は、さらなるジョセフソン接合を備えることを特徴とする放射線検出装置。
【請求項３】
請求項２に記載の放射線検出装置において、前記磁気検出器は、ジョセフソン接合を備えた超伝導量子干渉素子であることを特徴とする放射線検出装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の放射線検出装置において、前記磁気検出器からの電流印加用の電極を、前記リングに接続することを特徴とする放射線検出装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の放射線検出装置において、前記磁気検出器からの磁場印加用のコイルを、前記リングに磁気結合することを特徴とする放射線検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体基板の不純物検査，微量元素分析，Ｘ線蛍光分析，物理学実験用機器などに用いられる試料から放射された放射線を検出する放射線検出装置に係り、特に、ジョセフソン接合型の放射線検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の装置として、ＳＱＵＩＤ（Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ　Ｑｕａｎｔｕｍ　Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ　Ｄｅｖｉｃｅ　：超伝導量子干渉素子）の接合部分に、超伝導体（Ｓ），常伝導体（Ｎ），および超伝導体（Ｓ）の順に接合されたＳＮＳ（超伝導体−常伝導体−超伝導体）接合によるジョセフソン接合を用い、その常伝導体の部分と放射線吸収体とを熱的に結合させた『ＳＮＳ接合ＤＣ−ＳＱＵＩＤマイクロカロリーメータ』がある。このような装置では、磁気検出器として使用されているＳＱＵＩＤを検出装置の一部として取り込んでいるので、同じマイクロカロリーメータと比較して配線が非常に簡易になるなどの利点がある（例えば、非特許文献１参照。）（下記のｋｏｌｂｌの”ｏ”は、ウムラウトつき）。
【０００３】
【非特許文献１】
Ｅ　Ｊ　Ｔａｒｔｅ，　Ｒ　Ｗ　Ｍｏｓｅｌｅｙ，　Ｍ　Ｒ　Ｋｏｌｂｌ，　Ｗ　Ｅ　Ｂｏｏｉｊ，　Ｇ　Ｂｕｒｎｅｌｌ　ａｎｄ　Ｍ　Ｇ　Ｂｌａｍｉｒｅ　、　Ａｓｙｍｍｅｔｒｙ　ｍｏｄｕｌａｔｅｄ　ＳＱＵＩＤＳ、　”Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ”、（ＵＫ）、　ＩＯＰ　Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ　Ｌｉｍｉｔｅｄ、　Ｊｕｌｙ　２０００、　Ｖｏｌ．１３、　Ｎｏ．７、　ｐ．９８３−９８８
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した非特許文献１の場合には、次のような問題がある。すなわち、ＳＮＳ接合部分における臨界電流をＩ０とし、ＳＱＵＩＤループのインダクタンスをＬとしたときに、装置のノイズレベルを最適化するためにパラメータβＬ＝２Ｉ０Ｌ／Φ０（Φ０は、磁束量子で約２×１０−１５Ｗｂ）を１程度に抑えなければならず、そのためには高度な微細加工技術が要求される。
【０００５】
すなわち、パラメータβを抑えるためには、臨界電流を０．５ｍＡ程度に小さく抑えなければならず、ＳＮＳ接合のブリッジ部分を幅２００ｎｍ，長さ５０ｎｍ程度に微細加工しなければならない。また、このときインダクタンスＬを２ｐＨに抑えなければならず、これを実現するためにはＳＱＵＩＤループの内径を１μｍに微細加工しなければならず、製作が困難となる。
【０００６】
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、微細加工するという制約を受けずに装置本体を最適化することができる放射線検出装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、請求項１に記載の発明は、超伝導リング中に超伝導体，常伝導体，および超伝導体の順に接合された、あるいは超伝導体，常伝導体，絶縁体，および超伝導体の順に接合されたジョセフソン接合を備え、そのジョセフソン接合内の常伝導体または常伝導体と熱的に結合した放射線吸収体に入射された放射線による温度変化に伴った超伝導リング中の磁束変化を検出する磁気検出器を備えたことを特徴とするものである。
【０００８】
〔作用・効果〕請求項１に記載の発明によれば、超伝導体，常伝導体，および超伝導体の順に接合された、あるいは超伝導体，常伝導体，絶縁体，および超伝導体の順に接合されたジョセフソン接合の場合には、超伝導体，絶縁体，および超伝導体の順に接合されたジョセフソン接合と相違し、そのジョセフソン接合内の常伝導体または常伝導体と熱的に結合した放射線吸収体に放射線が入射することで、ジョセフソン接合における電子温度が変化し、ジョセフソン接合における臨界電流が変化する。この性質を利用して、超伝導体リング中に上述したジョセフソン接合を備え、入射された放射線のエネルギーを変えることで、ジョセフソン接合における電子温度や臨界電流を変化させることができて、それによって超伝導体リング中の磁束も変化させることができる。これによって超伝導体リング中の磁束変化を磁気検出器が検出することができ、この検出結果によって入射された放射線を検出することができる。その結果、装置本体は、装置のノイズレベルを最適化するためのパラメータなどの物理量を考慮しなくとも、ジョセフソン接合における臨界電流やリング中の磁束の変化に応じて、装置本体内の臨界電流を抑えることができ、微細加工するという制約を受けずに装置本体を最適化することができる。
【０００９】
また、磁気検出器の方にも、さらなるジョセフソン接合を備えてもよいし（請求項２に記載の発明）、備えなくてもよい。
【００１０】
なお、ここで、本明細書中における『ジョセフソン接合』は、磁気検出器の方にジョセフソン接合を備えた場合では、断りがない限り、超伝導体（Ｓ），常伝導体（Ｎ），および超伝導体（Ｓ）の順に接合されたＳＮＳ接合、あるいは超伝導体（Ｓ），常伝導体（Ｎ），絶縁体（Ｉ），および超伝導体（Ｓ）の順に接合されたＳＮＩＳ接合、あるいは超伝導体（Ｓ），絶縁体（Ｉ），および超伝導体（Ｓ）の順に接合されたＳＩＳ接合を示し、超伝導体リング中に形成されたジョセフソン接合は、超伝導体（Ｓ），絶縁体（Ｉ），および超伝導体（Ｓ）の順に接合されたＳＩＳ接合を除く、超伝導体（Ｓ），常伝導体（Ｎ），および超伝導体（Ｓ）の順に接合されたＳＮＳ接合、あるいは超伝導体（Ｓ），常伝導体（Ｎ），絶縁体（Ｉ），および超伝導体（Ｓ）の順に接合されたＳＮＩＳ接合を示す。
【００１１】
また、請求項２に記載の磁気検出器の一例は、ジョセフソン接合を備えた超伝導量子干渉素子（ＳＱＵＩＤ）である（請求項３に記載の発明）。また、ＳＱＩＵＤの代表的な例としては、ＤＣ−ＳＱＵＩＤまたはＲＦ−ＳＱＵＩＤがある。ＤＣ−ＳＱＵＩＤは、通常は、ジョセフソン接合を２つ備えている。ＲＦ−ＳＱＵＩＤは、通常は、ジョセフソン接合を単一に備えている。
【００１２】
なお、ダイナミックレンジおよび動作の安定性を向上させるためには、磁気検出器からリングにフィードバック（帰還）をかけるのが好ましく、フィードバックの例としては、磁気検出器からの電流印加用の電極を、リングに接続する（請求項４に記載に発明）形態や、磁気検出器からの磁場印加用のコイルを、リングに磁気結合する（請求項５に記載の発明）形態が挙がられる。請求項４に記載の発明の場合には、磁気検出器からリングにバイアス電流を印加してフィードバックをかけることになる。
【００１３】
なお、本明細書は、本発明に係る放射線検出装置を製造する放射線検出装置の製造方法も開示している。
【００１４】
（１）ジョセフソン接合内の常伝導体または常伝導体と熱的に結合した放射線吸収体に入射された放射線による温度変化に伴った電気的特性の変化を測定することで入射された放射線を検出する、ジョセフソン接合型の放射線検出装置を製造する放射線検出装置の製造方法において、基板上にリングを形成する超伝導体を、磁気検出器を形成する超伝導体をそれぞれ積層形成し、前記リングにおいては，超伝導体，常伝導体，および超伝導体の順に、あるいは超伝導体，常伝導体，絶縁体，および超伝導体の順に接合するようにそれぞれを積層形成するとともに、前記磁気検出器においては、超伝導体，常伝導体，および超伝導体の順に、あるいは超伝導体，常伝導体，絶縁体，および超伝導体の順に、あるいは超伝導体，絶縁体，および超伝導体の順に接合するようにそれぞれを積層形成し、リングと磁気検出器とを磁気結合させるために、磁気結合させるコイルをリングおよび磁気検出器の上に積層形成することを特徴とする放射線検出装置の製造方法。
【００１５】
〔作用・効果〕上記の発明によれば、基板上にリングを形成する超伝導体を、磁気検出器を形成する超伝導体をそれぞれ積層形成し、リングにおいては，超伝導体，常伝導体，および超伝導体の順に、あるいは超伝導体，常伝導体，絶縁体，および超伝導体の順に接合するようにそれぞれを積層形成するとともに、磁気検出器においては、超伝導体，常伝導体，および超伝導体の順に、あるいは超伝導体，常伝導体，絶縁体，および超伝導体の順に、あるいは超伝導体，絶縁体，および超伝導体の順に接合するようにそれぞれを積層形成することで、ジョセフソン接合を備えた超伝導体リングと、超伝導体，常伝導体，および超伝導体の順に接合された、あるいは超伝導体，常伝導体，絶縁体，および超伝導体の順に接合された、あるいは超伝導体，絶縁体，および超伝導体の順に接合された、さらなるジョセフソン接合を備えた放射線検出装置を製造することができる。さらに、リングと磁気検出器とを磁気結合させるために、磁気結合させるコイルをリングおよび磁気検出器の上に積層形成することで、磁気検出器はリング中の磁束変化を検出することができ、請求項２に記載の発明に係る放射線検出装置を好適に製造することができる。
【００１６】
（２）前記（１）に記載の放射線検出装置の製造方法において、前記コイルとは別のコイルを前記リングの上に積層形成し、そのコイルを前記磁気検出器に接続することを特徴とする放射線検出装置の製造方法。
【００１７】
〔作用・効果〕上記の発明によれば、（１）中のリングとは別のコイルをリングの上に積層形成し、そのコイルを磁気検出器に接続することで、磁気検出器からの磁場印加用のコイルを、リングに磁気結合することができ、請求項５に記載の発明に係る放射線検出装置を好適に製造することができる。
【００１８】
（３）前記（１）または（２）に記載の放射線検出装置の製造方法において、前記リング中の超伝導体に、前記磁気検出器中の超伝導体を、電極を介して接続することを特徴とする放射線検出装置の製造方法。
【００１９】
〔作用・効果〕上記の発明によれば、リング中の超伝導体に、磁気検出器中の超伝導体を、電極を介して接続することで、磁気検出器からの電流印加用の電極を、リングに接続することができ、請求項４に記載の発明に係る放射線検出装置を好適に製造することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。
図１は、本実施例に係る放射線検出装置の平面図、図２は、本実施例に係る放射線検出装置の（本実施例装置）の等価回路、図３〜図８は、本実施例装置を製造する製造工程の各平面図である。また、本実施例装置では、磁気検出器として、ジョセフソン接合を備えたＤＣ−ＳＱＵＩＤを例に採って説明する。
【００２１】
図１，図２中の符号１は、本実施例装置に係る放射線検出装置（本実施例装置）である。本実施例装置１は、大別すると、図１，図２に示すように、超伝導体からなるリング２と磁気検出器３とを備えている。図２中の『×』は、ジョセフソン接合を示し、等価回路上では抵抗（図示省略）が並設されている。リング２，磁気検出器３は、図１，図２に示すように、ともにリング状に形成されており、リング２は、図２に示すように、ジョセフソン接合を１つ備えており、磁気検出器３は、本実施例ではＤＣ−ＳＱＵＩＤであるのでジョセフソン接合を２つ備えている。
【００２２】
本実施例では、リング２中に形成されたジョセフソン接合は、超伝導体（Ｓ），常伝導体（Ｎ），絶縁体（Ｉ），および超伝導体（Ｓ）の順に接合されたＳＮＩＳ接合（図５，図６参照）であって、磁気検出器３で形成されたジョセフソン接合もＳＮＩＳ接合（図５，図６参照）である。
【００２３】
リング２中の磁束変化を磁気検出器３が検出できるように、図２に示すように、インダクタンスＬ１が形成され、リング２と磁気検出器３とが磁気結合される。また、磁気検出器３が磁束の変化を検出すれば、その検出結果をフィードバックすべく、図２に示すように、磁気検出器３からの磁場印加用のコイルＬ２を、リング２に磁気結合する。
【００２４】
次に、本実施例装置を製造する製造工程について、図３〜図８を参照して説明する。
【００２５】
図示を省略する基板上に、図３に示すように、リング２を形成する超伝導体Ｓ１を、磁気検出器３を形成する超伝導体Ｓ２をそれぞれ積層形成する。具体的には、例えば窒化シリコンなどの基板から所定間隔だけ離して、パターン形成されたシャドーマスクを被せ、その状態で超伝導体Ｓ１，Ｓ２として、ニオブ（Ｎｂ）薄膜をスパッタリング成膜する。
【００２６】
次に、図４に示すように、リング２における超伝導体Ｓ１の１箇所に絶縁体Ｉ１を、磁気検出器３における超伝導体Ｓ２の２箇所に絶縁体Ｉ２をそれぞれ積層形成する。具体的には、基板から所定間隔だけ離して、シャドーマスクを被せ、その状態で、アルミニウム（Ａｌ）薄膜をスパッタリング成膜し、このＡｌ薄膜を酸化させて絶縁体Ｉ１，Ｉ２として、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）薄膜を形成する。
【００２７】
次に、図５に示すように、リング２における絶縁体Ｉ１に常伝導体Ｎ１を、磁気検出器３における各絶縁体Ｉ２に常伝導体Ｎ２をそれぞれ積層形成する。具体的には、基板から所定間隔だけ離して、シャドーマスク５を被せ、その状態で常伝導体Ｎ１，Ｎ２として、銀（Ａｇ）薄膜をスパッタリング成膜する。また、リング２における常伝導体Ｎ１には吸収体４が接続されるように、吸収体４を積層形成する。なお、吸収体４の場合には、その厚みが数μｍ程度であって、他の超伝導体Ｓ１，Ｓ２や絶縁体Ｉ１，Ｉ２や常伝導体Ｎ１，Ｎ２などの厚み（１００ｎｍ〜２００ｎｍ程度）と比べて厚く、膜の均一化を図らなくてもよいので、成膜しないで積層配置することで吸収体４を積層形成する。
【００２８】
吸収体４を積層形成することで、放射線が吸収体４に入射されると、その入射された放射線を熱量として吸収体４が吸収し、放射線による温度変化に伴ってジョセフソン接合における電子温度が変化する。
【００２９】
また、図５に示すように、リング２における超伝導体Ｓ１に絶縁体Ｉ１が積層形成された箇所の近傍に、常伝導体Ｎ３を超伝導体Ｓ１の上に積層形成し、磁気検出器３における超伝導体Ｓ２にそれぞれ積層形成された各箇所の近傍に、常伝導体Ｎ４を超伝導体Ｓ２の上にそれぞれ積層形成する。具体的な積層形成方法は、上述したのと同様なので、その説明を省略する。図５に示すように、常伝導体Ｎ３，Ｎ４を積層形成することで、リング２における超伝導体Ｓ１、および磁気検出器３における超伝導体Ｓ２がそれぞれリング状に、常伝導体Ｎ３，Ｎ４を介して形成される。
【００３０】
なお、常伝導体Ｎ３，Ｎ４を積層形成した理由は、以下の理由による。すなわち、本実施例装置の場合には、リング２，磁気検出器３におけるジョセフソン接合は、ともにＳＮＩＳ接合であって、超伝導体間に絶縁体が介在することによってジョセフソン接合における抵抗値が高くなって、リング２，磁気検出器３がともに機能しなくなる恐れがあるからである。そこで、バイパス用のシャント抵抗として常伝導体Ｎ３，Ｎ４を積層形成することで、リング２，磁気検出器３の機能を調節している。もちろん、ジョセフソン接合がＳＮＳ接合の場合には、バイパス用のシャント抵抗は必要でないし、本実施例のようにＳＮＩＳ接合であっても、リング２，磁気検出器３の機能を確保することができるのであれば、バイパス用のシャント抵抗は必ずしも必要でない。
【００３１】
次に、図６に示すように、リング２における常伝導体Ｎ１に超伝導体Ｓ３を、磁気検出器３における各常伝導体Ｎ２に超伝導体Ｓ４それぞれ積層形成するとともに、リング２における超伝導体Ｓ１の図６に示す箇所にその超伝導体Ｓ３を、磁気検出器３における超伝導体Ｓ２の図６に示す各箇所に各超伝導体Ｓ４をそれぞれ積層形成する。
【００３２】
超伝導体Ｓ３，Ｓ４を積層形成することで、リング２では超伝導体Ｓ１，Ｓ３，常伝導体Ｎ１，絶縁体Ｉ１，および超伝導体Ｓ１が順に接合されるとともに、磁気検出器３では超伝導体Ｓ２，Ｓ４，常伝導体Ｎ２，絶縁体Ｉ２，および超伝導体Ｓ２が順に接合され、ＳＮＩＳ接合からなるジョセフソン接合が形成される。
【００３３】
次に、図７に示すように、リング２におけるリング部分および磁気検出器３におけるリング部分を覆うように絶縁体Ｉ３を積層形成する。積層形成された絶縁体Ｉ３が介在するように、リング２におけるリング部分に沿って渦状の超伝導体Ｓ５をリング２に、磁気検出器３におけるリング部分に沿って同じく渦状の超伝導体Ｓ６を磁気検出器３にそれぞれ積層形成する。また、絶縁体Ｉ３を介在させてリング２上に積層形成した渦状の超伝導体Ｓ５の周囲を取り囲むように、超伝導体Ｓ７を、同じく絶縁体Ｉ３が介在するように、リング２に積層形成する。また、超伝導体Ｓ７の一端を、絶縁体Ｉ３の形成領域外へ導き方形状に形成し、超伝導体Ｓ７の他端を、同じく絶縁体Ｉ３の形成領域外へ導き方形状に形成する。
【００３４】
絶縁体Ｉ３の形成領域外には、図７に示すように、上述した方形状に形成された超伝導体Ｓ７の他に、リング２のリング部分以外（超伝導体Ｓ１）、磁気検出器３のリング部分以外（超伝導体Ｓ２）、および吸収体４が配設される。絶縁体Ｉ３の形成領域外の一方にある、リング２のリング部分以外（超伝導体Ｓ１）、磁気検出器３のリング部分以外（超伝導体Ｓ２）、および方形状に形成された超伝導体Ｓ７はＧＮＤ側に接地され、絶縁体Ｉ３の形成領域外の他方にある、リング２のリング部分以外（超伝導体Ｓ１）、磁気検出器３のリング部分以外（超伝導体Ｓ２）はバイアス電圧が印加される。また、絶縁体Ｉ３の形成領域外の他方にある、方形状に形成された超伝導体Ｓ７は、磁気検出器３が磁束の変化を検出すれば、その検出結果をフィードバックできるように、図示を省略するが超伝導体Ｓ２に接続されている。
【００３５】
このように超伝導体Ｓ７を形成することで、磁気検出器３が磁束の変化を検出すれば、その検出結果がフィードバックされ、絶縁体Ｉ３の形成領域外の他方にある、方形状に形成された超伝導体Ｓ７から、渦状の超伝導体Ｓ５の周囲を経由して、絶縁体Ｉ３の形成領域外の一方にある、方形状に形成された超伝導体Ｓ７に電流が流れる。超伝導体Ｓ７に電流が流れることで、渦状の超伝導体Ｓ５の周囲を取り囲んだ超伝導体Ｓ７は、図２に示すように、磁気検出器３からの磁場印加用のコイルＬ２の機能を果たし、絶縁体Ｉ３を介在させてリング２に磁気結合する。
【００３６】
次に、図８に示すように、渦状の超伝導体Ｓ５，Ｓ６，および超伝導体Ｓ５の周囲を取り囲んだ超伝導体Ｓ７に、絶縁体Ｉ３と同じ大きさの領域で絶縁体Ｉ４を積層形成する。そして、渦状の超伝導体Ｓ５，Ｓ６の各端部に相当する箇所に、絶縁体Ｉ４にスルーホール５を穿設する。
【００３７】
次に、図１に示すように、絶縁体Ｉ４に穿設されたスルーホール５を介して、渦状の超伝導体Ｓ５，Ｓ６が互いに接続されるように、２つの超伝導体Ｓ８を絶縁体Ｉ４に積層形成する。そして、各超伝導体Ｓ８の一端が超伝導体Ｓ５の端部に、各超伝導体Ｓ８の他端が超伝導体Ｓ６の端部に接続されるように形成する。
【００３８】
このように、スルーホール５および超伝導体Ｓ８を介して、渦状の超伝導体Ｓ５，Ｓ６を互いに接続することで、リング２中の磁束変化を、超伝導体Ｓ５，Ｓ６を介して、磁気検出器３が検出することができる。すなわち、リング２中の磁束変化によって、超伝導体Ｓ５，Ｓ６に電流が流れる。超伝導体Ｓ５，Ｓ６に電流が流れることで、超伝導体Ｓ５，Ｓ６は、図２に示すように、インダクタンスＬ１が形成され、リング２と磁気検出器３とが磁気結合される。
【００３９】
このように製造された本実施例装置は以下の作用・効果を奏する。すなわち、本実施例のように、超伝導体（Ｓ），常伝導体（Ｎ），絶縁体（Ｉ），および超伝導体（Ｓ）の順に接合されたＳＮＩＳ接合に代表されるジョセフソン接合の場合には、超伝導体（Ｓ），絶縁体（Ｉ），および超伝導体（Ｓ）の順に接合されたＳＩＳ接合に代表されるジョセフソン接合と相違し、そのジョセフソン接合内の常伝導体Ｎ１に放射線が入射することで、ジョセフソン接合における電子温度が変化し、ジョセフソン接合における臨界電流が変化する。この性質を利用して、超伝導体Ｓ１によるリング２中に上述したＳＮＩＳ接合を備え、入射された放射線のエネルギーを変えることで、リング２中のＳＮＩＳ接合における電子温度や臨界電流を変化させることができて、それによってリング２中の磁束も変化させることができる。
【００４０】
これによってリング２中の磁束変化を磁気検出器３が検出することができ、この検出結果によって入射された放射線を検出することができる。その結果、本実施例装置１本体は、装置１のノイズレベルを最適化するためのパラメータなどの物理量を考慮しなくとも、ＳＮＩＳ接合における臨界電流やリング２中の磁束の変化に応じて、装置１本体内の臨界電流を抑えることができ、微細加工するという制約を受けずに装置１本体を最適化することができる。
【００４１】
また、磁気検出器３からの磁場印加用のコイルＬ２を、リング２に磁気結合することで、磁気検出器３からリング２にフィードバック（帰還）をかけることができる。その結果、ダイナミックレンジおよび動作の安定性を向上させることができる。
【００４２】
この発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。
【００４３】
（１）上述した実施例では、リング２，磁気検出器３は、ＳＮＩＳ接合であったが、リング２は、ＳＮＳ接合であってもよいし、磁気検出器３は、ジョセフソン接合であれば、特に限定されない。従って、磁気検出器３の場合には、ＳＮＩＳ，ＳＮＳ接合のみならず、ＳＩＳ接合であってもよい。
【００４４】
（２）上述した実施例では、磁気検出器３として、ジョセフソン接合を備えた超伝導量子干渉素子（ＳＱＵＩＤ）を例に採るとともに、ジョセフソン接合を２つ備えた（図２参照）ＤＣ−ＳＱＵＩＤを例に採って説明したが、ジョセフソン接合を単一に備えたＲＦ−ＳＱＵＩＤであってもよい。また、磁束変化を通常に用いられる手段で検出するものであれば、磁気検出器は、ジョセフソン接合を備えた超伝導量子干渉素子（ＳＱＵＩＤ）に限定されないし、また、磁気検出器の方はジョセフソン接合を備えなくてもよい。
【００４５】
（３）上述した本実施例では、ダイナミックレンジおよび動作の安定性を向上させるために、磁気検出器３からリング２にフィードバック（帰還）をかけ、そのフィードバックの例は、磁気検出器３からの磁場印加用のコイルＬ２を、リング２に磁気結合する形態（図２参照）であったが、フィードバックを必ずしもかける必要はないし、フィードバックの例は、本実施例に限定されない。
【００４６】
例えば、図９に示す等価回路のように、フィードバックをかけてもよい。すなわち、図９に示すように、磁気検出器３からの電流印加用の電極を、リング２に接続することで、磁気検出器３からリング２にバイアス電流Ｉｂを印加してフィードバックをかけることになる。
【００４７】
図１を参照すると、リング２における超伝導体Ｓ１に、磁気検出器３における超伝導体Ｓ２を、図示を省略する電極を介して接続して形成すればよい。それ以外の製造工程については、磁気検出器３からの磁場印加用のコイルＬ２の機能を果たす超伝導体Ｓ７を除いては、本実施例とほぼ同じであるので、説明を省略する。
【００４８】
なお、本実施例に係る図２に示す等価回路と、この変形例に係る図９に示す等価回路とを組み合わせてもよい。すなわち、磁気検出器３からの磁場印加用のコイルＬ２をリング２に磁気結合し、磁気検出器３からの電流印加用の電極をリング２に接続してもよい。
【００４９】
（４）上述した本実施例では、超伝導体Ｓ１，Ｓ２や絶縁体Ｉ１，Ｉ２や常伝導体Ｎ１，Ｎ２などを積層形成するのに、各々の層をスパッタリング成膜し、吸収体４を積層形成するのに、積層配置したが、積層形成する方法については、本実施例に限定されない。例えば、蒸着やメッキやＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法によって、これらの層を積層形成してもよいし、本実施例のようにスパッタリングのようなＰＶＤ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法によって、これらの層を積層形成してもよい。
【００５０】
ただし、本実施例装置の製造工程では、超伝導体Ｓ１，Ｓ２や絶縁体Ｉ１，Ｉ２や常伝導体Ｎ１，Ｎ２などの厚みは１００ｎｍ〜２００ｎｍ程度であって、層の膜厚の均一性を図るためにスパッタリングや蒸着などによって、これらの層を積層形成するのが好ましい。逆に、吸収体４を形成する場合には、吸収体の厚みは数μｍ程度であって、超伝導体Ｓ１，Ｓ２や絶縁体Ｉ１，Ｉ２や常伝導体Ｎ１，Ｎ２などと比べて膜の均一性を図らなくてもよいので、吸収体４を単に積層配置するだけでよい。
【００５１】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、この発明によれば、超伝導体リング中に超伝導体，常伝導体，および超伝導体の順に接合された、あるいは超伝導体，常伝導体，絶縁体，および超伝導体の順に接合されたジョセフソン接合を備えることで、装置本体は、装置のノイズレベルを最適化するためのパラメータなどの物理量を考慮しなくとも、ジョセフソン接合における臨界電流やリング中の磁束の変化に応じて、装置本体内の臨界電流を抑えることができ、微細加工するという制約を受けずに装置本体を最適化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施例に係る放射線検出装置の平面図である。
【図２】本実施例装置の等価回路である。
【図３】本実施例装置を製造する製造工程の平面図である。
【図４】本実施例装置を製造する製造工程の平面図である。
【図５】本実施例装置を製造する製造工程の平面図である。
【図６】本実施例装置を製造する製造工程の平面図である。
【図７】本実施例装置を製造する製造工程の平面図である。
【図８】本実施例装置を製造する製造工程の平面図である。
【図９】変形例に係る放射線検出装置の等価回路である。
【符号の説明】
１　…　放射線検出装置
２　…　リング
３　…　磁気検出器
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４　…　超伝導体
Ｎ１，Ｎ２　…　常伝導体
Ｉ１，Ｉ２　…　絶縁体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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