(57)【要約】少なくとも１つのくびれを有する少なくとも１つの超伝導ループと少なくとも１つの磁気抵抗素子６とを含む磁気抵抗複合センサ１における、低周波ノイズの除去のための方法は、複合センサ１の通常の動作を伴って行われる少なくとも１つの測定ステップと、複合センサ１の少なくとも１つの超伝導ループにおける少なくとも１つのくびれへ、くびれの臨界超電流に至るまで、付加的な超電流が一時的に注入される間に行われる、少なくとももう１つの測定ステップと、を含み、少なくとももう１つの測定ステップの結果が前記少なくとも１つの磁気抵抗素子６のレファレンスレベルとして用いられる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのくびれを有する少なくとも１つの超伝導ループと、少なくとも１つの磁気抵抗素子と、を含む磁気抵抗複合センサにおける低周波ノイズの除去の方法であって、
前記複合センサの通常の動作を伴って行われる少なくとも１つの測定ステップと、
前記複合センサの前記少なくとも１つの超伝導ループにおける前記少なくとも１つのくびれへ、前記くびれの臨界超電流に至るまで、付加的な超電流が一時的に注入される間に行われる、少なくとももう１つの測定ステップと、を有する測定ステップのセットを含み、
前記少なくとももう１つの測定ステップの結果が前記少なくとも１つの磁気抵抗素子のレファレンスレベルとして用いられることを特徴とする方法。
【請求項２】
低周波ノイズの除去が第１および第２の測定ステップのセットにより得られ、第１の測定ステップは注入電流を伴わずに行われる一方、第２の測定ステップは付加的な超電流の注入を伴って行われることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
少なくとも１つの測定ステップが、最初に付加的な正の電流が注入されて次に負の電流が注入される間に、行われることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
低周波ノイズの除去が３つの測定ステップのセットにより得られ、
ここで、第１の測定ステップは注入電流を伴わずに行われ、第２の測定ステップは正の付加的な電流の注入を伴って行われ、第３の測定ステップは負の付加的な電流の注入を伴って行われることを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
低周波ノイズの除去が４つの測定ステップのセットにより得られ、
ここで、第１の測定ステップは注入電流を伴わずに行われ、第２の測定ステップは正の付加的な電流の注入を伴って行われ、第３の測定ステップは負の付加的な電流の注入を伴って行われ、第４の測定ステップは以前に注入された付加的な電流を除去した後に行われ、当該第４の測定ステップの結果が次の測定ステップのセットに対するレファレンスを構成することを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項６】
４つの測定ステップのセットが複数行われ、
各々の、測定ステップのセットの終わりには、現在のセットにおける第１の測定ステップの結果から、先行するセットにおける第４の測定ステップの結果が減算されて第１の差分を与え、
現在のセットにおける第２および第３の測定ステップの結果の平均値が、前記第１の差分から減算されて第２の差分を与え、
第１番目のセットにおける第２および第３の測定ステップの結果の平均値が、ゼロ超電流のレファレンスとして、前記第２の差分に加算されることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
当該付加的な電流がワイヤによって、当該複合センサの超伝導ループにおける一部分へ注入されることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
当該付加的な電流が、当該複合センサの超伝導ループに印加された付加的な磁場を用いて注入されることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気抵抗複合センサにおけるノイズの低周波の除去のための方法に関する。
【０００２】
本発明は、より具体的には、少なくとも１つのくびれを有する少なくとも１つの超伝導ループと少なくとも１つの磁気抵抗素子とを含む磁気抵抗複合センサにおける、低周波ノイズの除去のための方法に関する。
【０００３】
低周波ノイズは、低周波揺らぎによって作り出された磁気抵抗素子の抵抗ノイズに関連している。この種のノイズは、全ての物理的システムにおいて出現し、システムのサイズが小さくなるにつれて増加する。ｆが低周波揺らぎの周波数であるとき、ノイズの出力密度は１／ｆα（αは１のオーダーである）のように減少する。
【背景技術】
【０００４】
低周波およびＲＦの適用のために少なくとも１つの超伝導ループと１つの磁気抵抗素子とを関連づける複合センサの原理は、国際公開第２００４／０６８１５２号および国際公開第２００４／０６８１５８号に記載されている。複合センサの原理はまた、パネティエ  エム、フェルモン  シー、レ  ゴフ  ジー他著、「サイエンス」第３０４巻、第５６７７号、２００４年６月１１日、ｐ．１６４８−１６５０（Ｐａｎｎｅｔｉｅｒ  Ｍ，Ｆｅｒｍｏｎ  Ｃ，Ｌｅ  Ｇｏｆｆ，ｅｔ．ａｌ．，ＳＣＩＥＮＣＥ  ３０４（５６７７）：１６４８−１６５０  ＪＵＮ  １１  ２００４ ）にも記載されている。
【０００５】
それぞれの超伝導ループは少なくとも１つのくびれを含む。磁場が前記超伝導ループに印加されると、ループ中に超電流が作り出される。超電流はくびれを通って流れ、電流密度は局所的に高い。少なくとも１つの磁気抵抗素子はくびれの上部または下部に配置され、超電流によって作り出された磁場を感知する。１ｃｍ2の超伝導ループとミクロンサイズのくびれとの場合、印加磁場と磁気抵抗素子により感知された磁場との間の比は数千となりうる。複合センサの低周波ノイズは、磁気抵抗素子の低周波抵抗ノイズに起因する。
【０００６】
磁気抵抗素子の低周波ノイズのレベルは、公知の文献において広く研究されてきた。例えば、ラケット  ビー、ヴィレット  エム、コステス  エム他著、「ジャーナル・オブ・マグネティズム・アンド・マグネティック・マテリアルズ」、第２５８巻、２００３年３月、ｐ．１１９−１２４（Ｒａｑｕｅｔ  Ｂ，Ｖｉｒｅｔ  Ｍ，Ｃｏｓｔｅｓ  Ｍ，ｅｔ．ａｌ．，ＪＯＵＲＮＡＬ  ＯＦ  ＭＡＧＮＥＴＩＳＭ  ＡＮＤ  ＭＡＧＮＥＴＩＣ  ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ  ２５８：１１９−１２４  Ｓｐ．Ｉｓｓ．  ＳＩ  ＭＡＲ  ２００３）では、巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）低周波ノイズが議論されている。エル．ジャング他著、「フィジカル・レビュー  ビー」、第６９巻、２００４年、ｐ．５４４０７（Ｌ．  Ｊｉａｎｇ，ｅｔ．ａｌ．，Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｂ  ６９，２００４，ｐ５４４０７）では、トンネル磁気抵抗センサ（ＴＭＲ）におけるノイズが議論されている。
【０００７】
低周波ノイズの磁気的な部分が、センサの適切な設計（パネティエ  エム、フェルモン  シー、レ  ゴフ  ジー他著、「ジャーナル・オブ・マグネティズム・アンド・マグネティック・マテリアルズ」、第２９０巻、第２部、特別版、２００５年４月、ｐ．１１５８−１１６０（Ｐａｎｎｅｔｉｅｒ  Ｍ，Ｆｅｒｍｏｎ  Ｃ，Ｌｅ  Ｇｏｆｆ  Ｇ，ｅｔ．ａｌ．，ＪＯＵＲＮＡＬ  ＯＦ  ＭＡＧＮＥＴＩＳＭ  ＡＮＤ  ＭＡＧＮＥＴＩＣ  ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ  ２９０：１１５８−１１６０  Ｐａｒｔ  ２  Ｓｐ．Ｉｓｓ．ＳＩ  ＡＰＲ  ２００５）参照）により除去されうるとしても、現時点では非磁気的な部分は除去されていない。
【０００８】
国際公開第２００４／０６８１５２号には、温度および経年劣化による変動を修正するために、磁気抵抗素子の飽和値をレファレンスとして使用することが記載されている。しかしながら、この技術は磁気抵抗素子の低周波ノイズを抑止していない。
【０００９】
文献ＰＣＴ／ＥＰ２００６／００２５９９には、検出の作動周波数を磁場検出周波数の外側に動かすために、感知電流（ｓｅｎｓｉｎｇ  ｃｕｒｒｅｎｔ）の変調を用いることが記載されている。この技術は、低周波ノイズより高い周波数において作動するために用いられうる。しかし、それがプリアンプチェイン（ｐｒｅａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ｃｈａｉｎ）から生じる低周波ノイズを抑止するとしても、それは抵抗揺らぎから生じるノイズを抑止しない。
【００１０】
フラックスゲートは、その非線形応答に基づく磁場変調技術を用いて低周波ノイズを抑止する（マグネス  ダブル、ピアス  ディー、ヴァラヴァノグロー  エー、ミーンズ  ジェー、バウムヨハン  ダブル、ラッセル  シー  ティー、シュインゲンシュー  ケイ、グレーバー  ジー著、「メジャメント・サイエンス・アンド・テクノロジー」第１４巻、第７号、２００３年７月、ｐ．１００３−１０１２（Ｍａｇｎｅｓ  Ｗ、Ｐｉｅｒｃｅ  Ｄ，Ｖａｌａｖａｎｏｇｌｏｕ  Ａ，Ｍｅａｎｓ  Ｊ，Ｂａｕｍｊｏｈａｎｎ  Ｗ，Ｒｕｓｓｅｌｌ  Ｃ  Ｔ，Ｓｃｈｗｉｎｇｅｎｓｃｈｕｈ  Ｋ，Ｇｒａｂｅｒ  Ｇ，ＭＥＡＳＵＲＥＭＥＮＴ  ＳＣＩＥＮＣＥ  ＆  ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ  １４（７）：１００３−１０１２  ＪＵＬ  ２００３）参照）。パルス電流とともに高調波を用いることも提案されている（キュビック  ジェイ、リプカ  ピー著、「センサーズ・アンド・アクチュエーターズ・エー−フィジカル」、第１３２号、特別版、２００６年１１月８日、ｐ．２３６−２４０（Ｋｕｂｉｋ  Ｊ，Ｒｉｐｋａ  Ｐ，ＳＥＮＳＯＲＳ  ＡＮＤ  ＡＣＴＵＡＴＯＲＳ  Ａ−ＰＨＹＳＩＣＡＬ  １３２（１）：２３６−２４０  Ｓｐ．Ｉｓｓ．ＳＩ，ＮＯＶ  ８  ２００６）参照）。
【００１１】
これらのアプローチは、複合センサの作動の磁場範囲における線形応答のために、複合センサに適用することができない。
【００１２】
この技術はまた複合センサに対して試されている（国際公開第２００４／０６８１５２号）。しかし、その効率は抵抗変動の２次導関数に比例しており、磁気抵抗センサの非線形性が低いため十分に競合的ではない。
【００１３】
より一般的には、全てのタイプの磁気センサに対して、検出システムにおける低周波ノイズの除去が、ソース磁場を十分に高い周波数で変調させることによって行われうることが知られている。それなら、ソース磁場の測定は周波数の変調を中心として行われ、検出システムの低周波ノイズはその測定を妨害しない。多数の刊行物や特許がその技術を適用している。
【００１４】
しかしながら、磁場ソースを変調できない場合にはその技術を適用することができない。例えば、人体により作り出された磁場の検出の場合がそれに当てはまる。
【００１５】
より具体的には、ホール効果に基づく磁気センサにおいて、電流入力と電圧出力との高周波のスイッチング（ｈｉｇｈ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）は低周波ノイズの抑止を可能にする。このような方法の記載はピー．ミュンター著、「ア・ロー−オフセット・スピニング−カレント・ホール・プレート」、「センサーズ・アンド・アクチュエーターズ・エー−フィジカル」、第Ａ２２号、１〜３部、１９９０年、ｐ．７４３−７４６（Ｐ．Ｍｕｎｔｅｒ，Ａ  Ｌｏｗ−ｏｆｆｓｅｔ  Ｓｐｉｎｎｉｎｇ−ｃｕｒｒｅｎｔ  Ｈａｌｌ  Ｐｌａｔｅ，  Ｓｅｎｓ．  Ａｃｔｕａｔｏｒｓ  Ａ．Ｐｈｙｓ．  Ａ２２  （１９９０）  （１−３），ｐｐ．  ７４３−７４６）に見受けられる。しかしながら、その技術は、ホール抵抗の方向的性質（測定電圧が印加電流の方向に対して垂直である）のために、ホールセンサに対して実に特異的であり、磁気抵抗センサに対しては、測定される電圧が印加電流の方向に沿っているため、適用できない。
【発明の概要】
【００１６】
本発明は、上述の欠点を改善することを目的とする。
【００１７】
より具体的には、本発明は、磁場ソースの変調を何ら必要とせずに、複合センサの１／ｆノイズを抑止することを目的とする。
【００１８】
これらの目的は、少なくとも１つのくびれを有する少なくとも１つの超伝導ループと、少なくとも１つの磁気抵抗素子と、を含む磁気抵抗複合センサにおける低周波ノイズの除去の方法であって、前記複合センサの通常の動作を伴って行われる少なくとも１つの測定ステップと、前記複合センサの前記少なくとも１つの超伝導ループにおける前記少なくとも１つのくびれへ、前記くびれの臨界超電流に至るまで、付加的な超電流が一時的に注入される間に行われる、少なくとももう１つの測定ステップと、を有する測定ステップのセットを含み、前記少なくとももう１つの測定ステップの結果が前記少なくとも１つの磁気抵抗素子のレファレンスレベルとして用いられることを特徴とする方法、により達成される。
【００１９】
本発明は、主たる超伝導ループに少なくとも１つの超伝導のミクロンサイズのくびれが存在するという、複合センサの特定の性質を用いる。超伝導のミクロンサイズのくびれは、小さな印加磁場に対しては温度のみに依存する臨界電流を呈する。複合センサの作動磁場範囲、典型的には、１ｍＴより低い領域、において、磁場が臨界電流密度にもたらす影響は殆ど無視できる。
【００２０】
本発明の方法は、この臨界電流を、様々な磁気抵抗素子の抵抗値を決定するための絶対レファレンスとして用いることを特徴としている。
【００２１】
このレファレンス状態を作り出すためには、くびれの臨界電流へ達するに足るだけの高い付加的な超電流を注入する、という外的作用が加えられる。
【００２２】
この外的作用は、導電性ワイヤを通じた注入電流であってもよく、また、付加的な電流を発生させる付加的な印加磁場であってもよい。
【００２３】
注入電流の場合、これは、くびれの加熱を防ぐために、ゼロの電圧で行われるべきである。注入される電流は、使用される超伝導体の臨界電流密度により決定される。
【００２４】
印加磁場を通じて注入される電流の場合、当該電流は自動的に臨界電流値に制限されるであろう。
【００２５】
複合センサに対しては、くびれにおける臨界電流に達するには１ｍＴ未満の外部磁場で十分である。
【００２６】
より具体的には、当該外部磁場は、それが複合センサの有効ゲイン、くびれの質、および磁気抵抗素子の作動電流に依存するので、個々のセンサに対して調整される（ｃａｌｉｂｒａｔｅｄ）べきである。
【００２７】
本発明の一側面によると、低周波ノイズの除去は、第１および第２の測定ステップのセットにより得られる。第１の測定ステップは注入電流を伴わずに行われるが、第２の測定ステップは付加的な超電流の注入を伴って行われる。
【００２８】
このように、少なくとも１つの、感知素子（ｓｅｎｓｉｎｇ  ｅｌｅｍｅｎｔ）の２つの測定のセットが行われる。第１の測定は、感知された磁場により作り出された超電流に等しいループの超電流に対して行われ、第２の測定は、くびれの臨界電流が達成されるように外的作用が加えられた時に行われる。当該２つの値の差分は外部磁場の変動に比例しており、当該２つの測定間の時間差の逆数よりも低い周波数の抵抗揺らぎを含まない。第２の測定の後には、次の測定のセットのために、外的作用が中断される。
【００２９】
本発明の特徴によると、少なくとも１つの測定ステップが、最初に付加的な正の電流が注入されて次に負の電流が注入される間に、行われる。
【００３０】
本発明の具体的な実施形態によると、低周波ノイズの除去は３つの測定ステップのセットにより得られ、ここで、第１の測定ステップは注入電流を伴わずに行われ、第２の測定ステップは正の付加的な電流の注入を伴って行われ、第３の測定ステップは負の付加的な電流の注入を伴って行われる。
【００３１】
本発明の、他の実施形態によると、低周波ノイズの除去は４つの測定ステップのセットにより得られ、ここで、第１の測定ステップは注入電流を伴わずに行われ、第２の測定ステップは正の付加的な電流の注入を伴って行われ、第３の測定ステップは負の付加的な電流の注入を伴って行われ、第４の測定ステップは以前に注入された付加的な電流を除去した後に行われ、当該第４の測定ステップの結果は次の測定ステップのセットに対するレファレンスを構成する。
【００３２】
より具体的には、本発明の特定の実施形態によると、４つの測定ステップのセットが複数行われ、各々の、測定ステップのセットの終わりに、現在のセットにおける第１の測定ステップの結果から、先行するセットにおける第４の測定ステップの結果が減算されて第１の差分を与え、現在のセットにおける第２および第３の測定ステップの結果の平均値が、前記第１の差分から減算されて第２の差分を与え、第１番目のセットにおける第２および第３の測定ステップの結果の平均値が、ゼロ超電流のレファレンスとして、第２の差分に加算される。
【００３３】
本発明の実施形態によると、付加的な電流はワイヤによって、複合センサの超伝導ループにおける一部分へ注入される。
【００３４】
本発明の別の実施形態によると、付加的な電流は、複合センサの超伝導ループに印加された付加的な磁場を用いて注入される。
【００３５】
サンプリング（１セットの測定）の周波数は、当該周波数が、検出しようとする最大周波数より少なくとも２倍高いように、選ばれるべきである。
【００３６】
磁気抵抗素子は、あるいは、異方性磁気抵抗（ＡＭＲ）、巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）、トンネル磁気抵抗（ＴＭＲ）、または、磁場とともに十分に大きな変動を示すその他いずれの抵抗であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
本発明の他の特徴および利点は、以下に図面を参照して例示した本発明のいくつかの実施形態についての説明から、より容易に現される。
【図１】は、本発明による方法を実施するための装置の主要な構成要素を例証するブロック図である。
【図２】は、磁気抵抗素子の特徴的なノイズの形状を示す。
【図３】は、外的作用の時間領域における影響を示す。
【図４】は、様々な実施形態についてのタイムシーケンス（ｔｉｍｅ  ｓｅｑｕｅｎｃｅ）を表す。
【図５】は、磁気抵抗素子についてハーフブリッジ構成が用いられ、外的作用が電流パルスである装置の例である。
【図６】は、外的作用のために磁場パルスが用いられている装置の例である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
本発明は、本質的に、複合センサにおける磁気抵抗素子の１／ｆノイズを除去する方法に焦点をあてる。
【００３９】
測定方法の原理について図１を参照しながら以下説明する。
【００４０】
複合センサ１は外部磁場５を受けている。複合センサ１は、抵抗揺らぎとして現れる低周波ノイズを呈しうるいくつかの磁気抵抗素子６を含む。計算システム４によって制御された外的作用がインターフェース３を通じて複合センサ１へ加えられる。磁気抵抗素子６の出力は増幅器２において増幅され、必要な減算を行う計算システム４へ送られる。
【００４１】
図２は、磁気抵抗素子の典型的な電圧ノイズを示す。１／ｆノイズは、物質の性質および磁気抵抗素子の構造に依存する周波数ｆCよりも低い領域に現れる。この例では、ｆCは１０ｋＨｚである。水平の線は抵抗に起因する熱的ノイズである。
【００４２】
図３は、外的作用の時間領域における影響を、２つの測定のセットおよび当該２つの測定間の減算でもって示している。曲線Ｃ１（最上部）は、外的作用を伴わないときの磁気抵抗素子の出力において検出された合計シグナルを示す。このシグナルは、正弦関数でかたどられた、決定しようとする外部磁場と、ガウシアン関数でかたどられた抵抗揺らぎとの合計である。曲線Ｃ２は外的作用（ｏｆｆ−ｏｎ）を示す。曲線Ｃ３は、外的作用があるときの磁気抵抗素子の出力を示す。当該有効シグナルは、外部作用の周波数に一致する周波数で、検出された合計シグナルと抵抗の揺らぎを伴った臨界電流とから振動している。曲線Ｃ４は、減算から導き出された、外部磁場の変動を示す。抵抗揺らぎは曲線Ｃ５において示され、外的作用がオンである時の曲線Ｃ３から直接的に導き出される。外的作用のために用いられる周波数は、測定された最高の周波数の、少なくとも２倍に等しくあるべきである。
【００４３】
図４は、様々な実施形態についてのタイムシーケンスを示す。
【００４４】
図４（ａ）は、複数の、２つの測定のセットに相当する。各測定セットに対して、第１の測定が、外的作用を伴わずに行われ（Ａn）、第２の測定（Ｂn）が、臨界電流に等しい超電流を誘起する外的作用の存在下で行われる。
【００４５】
この場合における最終出力は、
ＯＵＴn＝Ａn−Ｂn＋Ｂ1
で表される。
【００４６】
第１番目の測定セットの間に得られたＢ1が臨界電流のレファレンスとみなされることに注意されたい。
【００４７】
図３（ｂ）は、複数の、３つの測定のセットに相当する。第１の測定は外的作用を伴わずに行われ（Ａn）、第２の測定（Ｂn）は臨界電流に等しい正の超電流を誘起する外的作用の存在下で行われ、第３の測定（Ｃn）はマイナスの臨界電流に等しい負の超電流を誘起する外的作用の存在下で行われる。
【００４８】
この場合における最終出力は、
ＯＵＴn＝Ａn−（Ｂn＋Ｃn）／２＋（Ｂ1＋Ｃ1）／２
で表される。
【００４９】
第１番目の測定セットの間に得られた（Ｂ1＋Ｃ1）／２が、ゼロ超電流のレファレンスとみなされることに注意されたい。この実施形態には、（Ｂn＋Ｃn）／２が温度に依存しないので、超電流が温度と共に変動することの影響を抑止する利点がある。
【００５０】
図３（ｃ）は、複数の、４つの測定のセットに相当する。第１の測定は外的作用を伴わずに行われ（Ａn）、第２の測定（Ｂn）は臨界電流に等しい正の超電流を誘起する外的作用の存在下で行われ、第３の測定（Ｃn）はマイナスの臨界電流に等しい負の超電流を誘起する外的作用の存在下で行われ、第４の測定は外的作用が中断された時に行われる。
【００５１】
この場合における最終出力は、
ＯＵＴｄn＝Ａn−（Ｂn＋Ｃn）／２＋（Ｂ1＋Ｃ1）／２−Ｄn-1
で表される。
【００５２】
この場合、当該出力は、超電流により与えられたレファレンスに再標準化（ｒｅｎｏｒｍａｌｉｚｅ）された、Ｄn-1とＡnとの間でのシグナルの進展（ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）に比例する。
【００５３】
この出力は、シグナル自体ではなく、シグナルの導関数に比例する。
【００５４】
この４つの測定のセットは、２つの場合において用いられるべきである。
【００５５】
１つ目の場合とは、外的作用が外部磁場により作り出される超電流に影響を与え、各々の、測定のセットに対して、新たなレファレンス点が用いられるべき場合である。これは、外的作用が、超伝導ループへ印加される磁場である場合によくある。
【００５６】
２つ目の場合とは、決定しようとする外部磁場が、速い変動および小さい振幅を有する場合である。その場合、当該１次導関数は、より検出し易い、かなり強いシグナルを呈することができる。
【００５７】
図５は、電流を外的作用として用いた例を示す装置を表している。磁気計として取り付けられた典型的な複合センサは超伝導ループ３２を含む。ループ３２は、磁気抵抗素子３３へそれぞれが関連づけられた２つのくびれを含む。それぞれの磁気抵抗素子３３は金属接触子３１を有する。
【００５８】
外的作用は、標準的なワイヤ３６を通じて２つのくびれの中央とループの主要部分との間のループに注入される、パルス化電流である。当該電流は、２つのくびれをそれらの臨界電流にまで引き上げる程に十分高く、くびれの標準状態への転移を回避する程に十分低い。これは、低い電圧出力のソース電流３５を用いることによって行うことができる。
【００５９】
プリアンプ３７によりループの２つの部位における電圧を独立に測定することによって、より良い制御が達成される。プリアンプ３７の出力において電圧がゼロでないことが、くびれの臨界電流への到達のしるしである。プリアンプ３７の出力は、フィードバック設計３８において、電流ソース３５をモニターするために用いることができる。マイナスの臨界電流により構成される負のシグナルは、電流ソースを逆転させることにより得られる。
【００６０】
図５は、付加的な磁場を外的作用として用いた例を示す装置を表す。磁気計として取り付けられた典型的な複合センサは、超伝導ループ３２を含む。ループ３２は磁気抵抗素子３３に併せて２つのくびれを含む。それぞれの磁気抵抗素子３３は、金属接触子３１を有する。
【００６１】
外的作用は、超伝導ループ３２の近隣に配置された付加的なループ４１によって作り出される磁場である。十分に高い電流が印加されることで少なくとも１つのくびれが臨界電流へと導かれる。
【００６２】
制御装置４２は、磁気抵抗素子の抵抗をモニターし、対応する抵抗が一定の値に達したときにフィードバックリンク４３を通じて磁場の増加を止めることによって、達成されてもよい。マイナスの臨界電流により構成される負のシグナルは、付加的なループ４１における電流を逆転させることで達成される。
【００６３】
本発明の実施形態によると、少なくとも１つの、感知素子の２つの測定のセットが、２つの測定ステップで行われる。第１の測定ステップは、感知された磁場により作り出された超電流に等しいループの超電流に対して行われ、第２の測定ステップは、くびれの臨界電流が達成されるように外的作用が加えられた時に行われる。当該２つの値の差分は外部磁場の変動に比例しており、当該２つの測定間の時間差の逆数よりも低い周波数の抵抗揺らぎを含まない。第２の測定の後には、次の測定のセットのために、外的作用が中断される。
【００６４】
別の特徴的な実施形態によると、３つの測定ステップのセットが行われる。すなわち、最初の２つの測定ステップは前述と同様であり、第３の測定ステップはマイナスの臨界電流（すなわち、臨界電流と同じ振幅および逆の符号を有する電流）において行われる。その後、第１の測定値と、第２および第３の測定値の平均値との間で差分が計算される。この実施形態は、臨界電流の温度依存を抑止することを可能にする。
【００６５】
また別の特徴的な実施形態によると、４つの測定ステップのセットが行われる。最初の３つの測定ステップは前述と同様に行われる。第４の測定ステップは外的作用が停止されたときに行われる。その後、２重の差分（ｄｏｕｂｌｅ  ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）が計算される。
【００６６】
第（ｎ−１）番目のセットにおける第４の測定値は、第ｎ番目のセットにおける第１の測定値から減算される。第２および第３の測定値の平均値は、第１の差分から減算される。当該結果は、感知された磁場の１次導関数を与える。この実施形態は、感知している磁場により作り出された超電流に対して起こりうる外的作用の影響を、抑止することを可能にする。
【００６７】
サンプリング（１セットの測定）の周波数は、当該周波数が、検出しようとする最大周波数より少なくとも２倍高いように、選ばれるべきである。
【００６８】
磁気抵抗素子は、あるいは、異方性磁気抵抗（ＡＭＲ）、巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）、トンネル磁気抵抗（ＴＭＲ）、または、磁場とともに十分に大きな変動を示すその他いずれの抵抗であってもよい。
【００６９】
１つ目のとりうる実施形態では、外的作用は、超伝導ループに注入された電流パルスである。複数のループおよび／または複数のくびれの場合には、起こりうる電流の軌道（ｔｒａｊｅｃｔｏｒｙ）に関して特別な注意が払われるべきである。特に、個々のくびれはその臨界電流を上限とする電流を有しており、注入電流の増加は別のとりうるパスへ逸脱するであろうことに注意されたい。もし他のとりうるパスがなければ、おそらく、流れている超電流を消滅させる（ｄｅｓｔｒｏｙ）べき抵抗の出現を誘起する電圧が現れるであろう。
【００７０】
これに代わる実施形態では、外的作用は超伝導ループに印加された磁場パルスによって作り出される。磁場の強さは、１つのくびれの臨界電流に少なくとも等しい超電流を作り出す程に十分大きい。マイナスの臨界電流は、超伝導ループに負の磁場パルスを印加することによって達成される。この実施形態では、磁気パルスの印加は超電流の値を（例えば渦トラップ現象（ｖｏｒｔｅｘ  ｔｒａｐｐｉｎｇ  ｐｈｅｎｏｍｅｎａ）により）、不可逆的に変更しうるので、４つの測定のセットを適用することが好ましい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４（ａ）】
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【図４（ｂ）】
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【図４（ｃ）】
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【図５】
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【図６】
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【手続補正書】
【提出日】平成20年12月22日(2008.12.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのくびれを有する少なくとも１つの超伝導ループと、前記少なくとも１つのくびれに関連づけられた少なくとも１つの磁気抵抗素子と、を含む磁気抵抗複合センサにおける低周波ノイズの除去の方法であって、
前記複合センサの通常の動作を伴って行われ、
付加的な電流がいずれかのループにおけるいずれかのくびれに注入されて、感知しようとするシグナルのみが測定される、少なくとも１つの測定ステップと、
前記複合センサの前記少なくとも１つの超伝導ループにおける前記少なくとも１つのくびれへ、前記くびれの臨界超電流に至るまで、付加的な超電流が一時的に注入される間に行われる、少なくとももう１つの測定ステップと、を有する測定ステップのセットを含み、
前記少なくとももう１つの測定ステップの結果が前記少なくとも１つの磁気抵抗素子のレファレンスレベルとして用いられ、
１セットの測定ステップのサイクルが、検出しようとする最大周波数より少なくとも２倍高いサンプリング周波数にて行われることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記低周波ノイズの除去が第１および第２の測定ステップのセットにより得られ、第１の測定ステップは注入電流を伴わずに行われる一方、第２の測定ステップは付加的な超電流の注入を伴って行われ、最後の測定が、前記第１の測定ステップの結果から前記第２の測定ステップの結果を減算することで終わることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記少なくとももう１つの測定ステップが、最初に付加的な正の電流が注入されて次に負の電流が注入される間に、行われることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記低周波ノイズの除去が３つの測定ステップのセットにより得られ、
ここで、第１の測定ステップは注入電流を伴わずに行われ、第２の測定ステップは正の付加的な電流の注入を伴って行われ、第３の測定ステップは負の付加的な電流の注入を伴って行われることを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記低周波ノイズの除去が４つの測定ステップのセットにより得られ、
ここで、第１の測定ステップは注入電流を伴わずに行われ、第２の測定ステップは正の付加的な電流の注入を伴って行われ、第３の測定ステップは負の付加的な電流の注入を伴って行われ、第４の測定ステップは以前に注入された付加的な電流を除去した後に行われ、当該第４の測定ステップの結果が次の測定ステップのセットに対するレファレンスを構成することを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項６】
４つの測定ステップのセットが複数行われ、
各々の、測定ステップのセットの終わりには、現在のセットにおける第１の測定ステップの結果から、先行するセットにおける第４の測定ステップの結果が減算されて第１の差分を与え、
現在のセットにおける第２および第３の測定ステップの結果の平均値が、前記第１の差分から減算されて第２の差分を与え、
第１番目のセットにおける第２および第３の測定ステップの結果の平均値が、ゼロ超電流のレファレンスとして、前記第２の差分に加算されることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
当該付加的な電流がワイヤによって、当該複合センサの超伝導ループにおける一部分へ注入されることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
当該付加的な電流が、当該複合センサの超伝導ループに印加された付加的な磁場を用いて注入されることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
【国際調査報告】
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