(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＳＱＵＩＤに第１の電流を印加する第１電流印加手段と、
前記ＳＱＵＩＤに前記第１の電流を印加した状態でその時の出力電圧を検出して、前記ＳＱＵＩＤの臨界電流値を検出する手段と、
前記ＳＱＵＩＤに隣接して設けられ、前記第１の電流が印加された状態で、前記ＳＱＵＩＤに第２の電流を印加することにより所定の磁場を印加する手段と、
前記印加された磁場によって前記ＳＱＵＩＤに発生する電圧を検出する手段と、
前記臨界電流値に基づいて、前記ＳＱＵＩＤに所定のバイアス電流を印加する手段とを含み、
前記所定のバイアス電流を印加する手段は、前記第１電流印加手段を含み、
前記所定の磁場を印加する手段は、前記検出された磁束の変化を補償するよう変調されたフィードバック信号を前記ＳＱＵＩＤに供給する手段を含み、
前記フィードバック信号を供給する手段は、
前記ＳＱＵＩＤの両端から出力電圧を取出す手段と、
前記取出された電圧に対して所定の周波数成分のみを通過させるフィルタと、
前記フィルタ後の電圧を整流する手段と、
前記整流された電圧波形をモニタする手段とを含む、ＳＱＵＩＤ磁場検出装置。
【請求項２】
ＳＱＵＩＤに第１の電流を印加する第１電流印加手段と、
前記ＳＱＵＩＤに前記第１の電流を印加した状態でその時の出力電圧を検出して、前記ＳＱＵＩＤの臨界電流値を検出する手段と、
前記ＳＱＵＩＤに隣接して設けられ、前記第１の電流が印加された状態で、前記ＳＱＵＩＤに第２の電流を印加することにより所定の磁場を印加する手段と、
前記印加された磁場によって前記ＳＱＵＩＤに発生する電圧を検出する手段と、
前記臨界電流値に基づいて、前記ＳＱＵＩＤに所定のバイアス電流を印加する手段とを含み、
前記所定のバイアス電流を印加する手段は、前記第１電流印加手段を含み、
前記所定の磁場を印加する手段は、前記第１の電流を前記出力電圧が最大となるよう調整した後、前記第２の電流を前記ＳＱＵＩＤに印加する、ＳＱＵＩＤ磁場検出装置。
【請求項３】
前記ＳＱＵＩＤに前記第１の電流を印加した状態でその時の出力電圧を検出する手段は前記印加された磁場によって前記ＳＱＵＩＤに発生する電圧を検出する手段を含む、請求項１に記載のＳＱＵＩＤ磁場検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は超伝導量子干渉素子(Superconducting Quantum Interference Device、以下ＳＱＵＩＤと省略する)を用いたＳＱＵＩＤ磁場検出装置に関し、特に初期調整が容易にできるＳＱＵＩＤ磁場検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１８は従来の磁束ロックループ（以下、ＦＬＬと略す）を有するＳＱＵＩＤの制御回路を示す図である。図１８を参照して、従来のＳＱＵＩＤ用ＦＬＬ回路は、所定の個所に２つのジョセフソン接合が形成されたＳＱＵＩＤ８１と、ＳＱＵＩＤ８１にバイアス電流Ｉｂとなる定電流を供給する定電流源８８とを含む。ＳＱＵＩＤ８１には図示のないピックアップコイルから測定対象の磁束が入力される。ＳＱＵＩＤ８１においては、その両端からの出力電圧がトランス８３で変圧され、プリアンプ８４で増幅され、乗算器８５および積分器８６を経て出力電圧として出力部に出力される。出力電圧には、乗算器８５からの出力に変調部８７によって４０ｋＨｚの変調信号が加算されて、ＳＱＵＩＤ８１に隣接した磁場印加用コイル８２にフィードバックがかけられる。これによってＳＱＵＩＤ８１で検出した外部磁束が打消される。
【０００３】
ＳＱＵＩＤ８１からの出力は出力部とは別に設けられたオシロスコープ９０へ送られてその波形が観察される。具体的には、変調磁場信号がオシロスコープ９０のＸ軸に入力され、プリアンプ８３からの出力がオシロスコープ９０のＹ軸に入力される。これにより、ＳＱＵＩＤ８１の動作状態を観察する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ＳＱＵＩＤ磁場検出装置のＳＱＵＩＤが長期間の使用や保管によって、劣化や破損する場合がある。このような場合、磁場検出データを得たとしても、そのデータが正しいとはいえない。そこで、従来のＳＱＵＩＤの制御回路においては、磁場検出装置として使用する前に、ＳＱＵＩＤ８１の電流−電圧特性や磁場−電圧特性などの素子特性が所定の要件を満たしているかどうかを評価する必要があった。そのために、従来のＳＱＵＩＤの制御回路においては、上記装置に加えて、ＳＱＵＩＤ８１に素子特性を検出するための正弦波または三角波電流を印加する電流源９１と、電流源９１の電流信号を検出する電流検出端子９２と、専用増幅器２０２と専用増幅器２０２からの出力電圧を検出する電圧端子２０１と、磁場信号源２０４と、その磁場出力端子２００と、プリアンプ８４からの出力電圧を取出す電圧端子２０１と別に取り付けて切り換えスィッチ２０３ａ、２０３ｂおよび２０３を設けてＳＱＵＩＤ素子の特性が所定の要件を満たしているかどうか検査する必要があった。
【０００５】
具体的には、電流出力端子９２と電圧出力端子２０１からの出力を用いて、オシロスコープ９０と異なる図示のないオシロスコープを用いて電流−電圧特性を検出し、それによってＳＱＵＩＤ８１の臨界電流値を検出していた。
【０００６】
また、磁場信号出力端子２００と電圧出力端子２０１からの信号を用いて、ＳＱＵＩＤ８１の磁場−電圧特性を同じく図示のないオシロスコープを用いて検出し、ＳＱＵＩＤ８１の素子特性を検出していた。
【０００７】
以上のように、従来のＳＱＵＩＤ磁場検出装置の使用にあたっては、その前にＳＱＵＩＤ８１の素子特性を上記のような各種装置を作動時の検出装置以外に準備する必要があり、初期調整が煩雑で、時間がかかるという問題点があった。
【０００８】
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、ＳＱＵＩＤ磁場検出装置において、装置の初期調整が容易になるとともに、ＳＱＵＩＤ磁場検出装置全体をコンパクトにできることを目的とする。
【０００９】
この発明の他の目的はＳＱＵＩＤで得られたデータの信頼性を知ることができるＳＱＵＩＤ特性評価装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明にかかる、ＳＱＵＩＤ磁場検出装置は、ＳＱＵＩＤに第１の電流を印加する第１電流印加手段と、ＳＱＵＩＤに前記第１の電流を印加した状態でその時の出力電圧を検出して、ＳＱＵＩＤの臨界電流値を検出する手段と、ＳＱＵＩＤに隣接して設けられ、第１の電流が印加された状態で、ＳＱＵＩＤに第２の電流を印加することにより所定の磁場を印加する手段と、印加された磁場によってＳＱＵＩＤに発生する電圧を検出する手段と、臨界電流値に基づいて、ＳＱＵＩＤに所定のバイアス電流を印加する手段とを含み、所定のバイアス電流を印加する手段は、第１電流印加手段を含む。
【００１１】
ＳＱＵＩＤに第１の電流を印加した状態で電流-電圧特性および磁場-電圧特性を検出し、ＳＱＵＩＤ素子が所定の特性を有しているかどうかを検出する。一方、通常の使用時に所定のバイアス電流を印加してその時の出力を検出するが、このバイアス電流印加手段は素子特性を検出するための第１電流印加手段と兼用される。ＳＱＵＩＤの特性評価に使用される部分と通常使用時に使用される部分が一体として設けられているため、装置の初期調整が容易になるとともに、ＳＱＵＩＤ磁場検出装置全体をコンパクトにできる。
【００１２】
好ましくは、ＳＱＵＩＤに第１の電流を印加した状態でその時の出力電圧を検出する手段は印加された磁場によってＳＱＵＩＤに発生する電圧を検出する手段を含む。ＳＱＵＩＤに電流を印加した状態でその時の出力電圧を検出する手段と印加された磁場によってＳＱＵＩＤに発生する電圧を検出する手段とが兼用されるため、ＳＱＵＩＤ磁場検出装置全体をよりコンパクトにできる。
【００１３】
好ましくは、所定の磁場を印加する手段は検出された磁束の変化を補償するよう変調されたフィードバック信号をＳＱＵＩＤに供給する手段を含み、ＳＱＵＩＤの作動時の出力を取出す手段とをさらに含む。
【００１４】
さらに好ましくは、フィードバック信号を供給する手段は、ＳＱＵＩＤの両端から出力電圧を取出す手段と、取出された電圧に対して所定の周波数成分のみを通過させるフィルタと、フィルタ後の電圧を整流する手段と、整流された電圧波形をモニタする手段とを含む。
【００１５】
さらに好ましくは、所定の交流電流をＳＱＵＩＤに印加することにより所定の磁場を印加する手段は、第１の電圧が最大となるよう調整した後、所定の交流電流を前記ＳＱＵＩＤに印加する電源供給回路は、磁束と出力電圧との特性が、その振幅が最大になるよう調整する。
【００１６】
この発明の他の局面によれば、ＳＱＵＩＤ磁場検出装置は、所定の特性値を検出する検出手段と、検出した検出値が所定の範囲内にあるか否かを判別する判別手段とを含む。
【００１７】
ＳＱＵＩＤの特性値が検出され、その検出値が所定の範囲内にあるか否かが判別されるため、磁場の検出前に素子特性値を知ることができる。その結果、ＳＱＵＩＤで得られたデータの信頼性を知ることができる磁場検出装置を提供することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下この発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１９】
（１）  第１実施の形態
図１はこの発明に係るＳＱＵＩＤ磁場検出装置の要部を示すブロック図である。
【００２０】
ＳＱＵＩＤ磁場検出装置１は、ＦＬＬ回路が組込まれた磁場検出部１００と、初期調整部２００とを含む。
【００２１】
図１を参照して、磁場検出部１００は、ＳＱＵＩＤ素子１０と、ＳＱＵＩＤ１０に所定のバイアス電流（直流、矩形波）を印加する電流供給回路１１と、ＳＱＵＩＤ１０の両端から出力電圧を取出して増幅する電圧増幅器１２と、電圧増幅器１２で増幅された電圧をＳＱＵＩＤ１０に入力される磁束の変化を補償するためのフィードバック信号を供給するロックインアンプ２４と、ロックインアンプ２４からの出力電圧を積分する積分器２５とを含み、積分器２５からの出力が計測された磁場出力として磁場出力モニタ２８に出力される。積分器２５には並列にコンデンサ２６とフィードバックスイッチ２７とが設けられている。
【００２２】
積分器２５からの出力信号はＳＱＵＩＤ１０に隣接したコイル２１に磁場バイアス回路２２を介してフィードバックされる。ロックインアンプ２４からの基準電圧には、周波数ｆの交流電圧が交流電源２３から印加されて積分器２５からのフィードバック電圧に重畳されて磁場バイアス回路２２に印加される。
【００２３】
初期調整部２００は、電圧増幅器１２によって増幅された電圧の中から所定の周波数ｆの成分のみを通過させるフィルタ１３と、フィルタ１３で通過された周波数ｆの電圧のみを整流する整流器１４と、整流された電圧をモニタする電圧モニタ１５とを含む。
【００２４】
次に図１に示したＳＱＵＩＤ１０の特性評価とＳＱＵＩＤ磁場検出回路における調整について説明する。
【００２５】
図中、点線で示した信号が初期調整部２００を用いて調整される信号を表わす。第１実施の形態においては、この調整が電圧モニタ１５を見ながら手動で行なわれる。
【００２６】
まず、ＳＱＵＩＤ磁場検出装置における基本動作について説明する。
図２（Ａ）はＳＱＵＩＤ１０における電流と電圧との変化状態を示す図である。図２（Ａ）を参照して、ａで示す部分が超電導状態であり、ｂで示す部分が常電導状態である。電流供給回路１１でバイアス電流Ｉｃを流すことによって、図２（Ａ）に示すように臨界電流値Ｉｃまでは超電導状態であるため、ＳＱＵＩＤ素子１０の両端に発生する電圧は０である。しかしながら、臨界電流値Ｉｃを超えると、ＳＱＵＩＤ１０は常電導状態ｂに変化し電圧が発生する。
【００２７】
一方、ＳＱＵＩＤ１０に磁場を印加し並列につながった接合部分のループに磁束を入れると、臨界電流値Ｉｃが減少する。この状態での磁場−電圧特性を図２（Ｂ）に示す。ここで、図に示すように、バイアス電流を臨界電流値Ｉｃ付近に固定して、外部から磁場を印加するとＳＱＵＩＤ１０の両端に発生する電圧が変化する。この電圧変化をとらえることにより、磁場の強さを測定している。
【００２８】
そこで、まず図２（Ａ）に示したようにバイアス電流Ｉｂのレベルを調整する必要がある。この電流値は臨界電流値Ｉｃの数倍程度である。
【００２９】
次に、磁場検出装置の特性の評価について説明する。図２（Ａ）で説明したように、バイアス電流Ｉｂを調整することによって臨界電流値Ｉｃを設定する。しかしながら、ＳＱＵＩＤ素子の使用中や保管中になんらかの原因でＳＱＵＩＤ素子が劣化や破損する場合がある。このような場合にそのままデータを検出したのではデータの信頼性がなくなる。そこで、この発明ではＳＱＵＩＤ磁場検出装置の特性の評価ができるようにした。具体的には、図１を参照して、ＳＱＵＩＤ１０を磁場検出装置１００に接続したとき、電流供給回路１１から正弦波または三角波のような所定の交流バイアス電流Ｉｂを電流供給回路１１から供給し、その時に発生した電圧を検出し、電流−電圧特性を電圧モニタ１５でモニタし、臨界電流値Ｉｃを検出する。
【００３０】
通常のＳＱＵＩＤ素子では、臨界電流値Ｉｃとして３０μＡ〜７００μＡの電流が流れる。しかしながら、これが劣化していると数μＡしか流れない。したがって、この値をチェックすることによりＳＱＵＩＤ１０の劣化、破損の状況を知ることができる。
【００３１】
また、この特性値としては、後で図３で説明する出力電圧値Ｖｐｐも用いることができる。通常、安定した計測を行うため、この出力値が５μＶ以上のものを使用している。しかしながら、ＳＱＵＩＤが劣化するとこの値が低下し、最悪の場合１μＶ以下になると磁場の計測が不能となる。したがって、この値を検出することによってＳＱＵＩＤ１０の劣化、破損の状況を知ることができる。
【００３２】
なお、これらの値の一方だけではＳＱＵＩＤの劣化を判断できないときや、より詳細な判断をしたいときにはこれら両者の値を用いてＳＱＵＩＤ１０の劣化、破損の状況を検出してもよい。
【００３３】
上記検出の結果ＳＱＵＩＤ１０が不良であることが判明したときはその旨をブザー等の手段によりオペレータに警告してもよい。
【００３４】
次に出力電圧と磁場の周期について説明する。出力電圧と磁場の周期は正弦波、三角波などの交流電流をＳＱＵＩＤ１０近傍に設置された測定用コイルまたはフィードバックコイルに印加して磁場を発生させ、バイアス電流を出力電圧が最大となるように調整後、印加した磁場（電流値）に対する電圧を計測し、磁場出力モニタによって磁場−電圧特性を計測することにより得られる。
【００３５】
次に具体的な磁束ロックループで矩形波を用いた場合の調整方法について説明する。
【００３６】
図３は発生させた磁場による磁場−電圧特性を示すグラフである。（Ａ）は発生した磁場の状態を示し、（Ｂ）はその中から所望の半周期分を取出した状態を示す図である。
【００３７】
（Ａ）において振幅の最大値Ｖｐｐが最大になるようバイアス電流を調整する。
【００３８】
ここで、図３（Ｂ）に示した半周期分の磁場−電圧特性から、変調磁場信号の強度を知ることができる。
【００３９】
電流制御信号で電流を正負に段階的に変化させ、各々の電流値に対する電圧値を記録することにより、電流−電圧特性が得られる。これはＦＬＬ動作のときには、出力電圧を最大にするように調整する制御因子となる。
【００４０】
磁場−電圧特性測定においては、磁場制御信号で正弦波の磁場を供給する。磁場の強度は大き目にとり、数〜１０数周期を表示できるような磁場を加える。その後、電流−電圧特性測定において得られた電流制御信号でバイアス電流を制御して出力電圧が最大になるよう調整する。ＦＬＬ動作のときは１／４周期の強度の磁場を加える。
【００４１】
以上のような操作で電流−電圧特性、磁場−電圧特性を測定できる。
すなわち、この発明においては、ＳＱＵＩＤの特性検出時も実際の磁場検出時も同じ電流供給回路１１および電圧モニタ１５を用いて行われる。
【００４２】
次にこのバイアス電流の調整方法について説明する。図４は図３（Ｂ）で示した半周期分の磁場−電圧特性を示す図であり、（Ｂ）はその信号に基づく磁場の時間による変動を示す図であり、（Ｃ）は電圧の時間変動を示す図である。
【００４３】
磁場振幅のうち半周期を取出した状態を示す図４（Ａ）において、Ａで示す半周期が取出されたものとする。ここで、半周期Ａは任意の状態から取出されたものであるため、その半周期分の中に必ずしも最大値および最小値が含まれているわけではない。この取出した半周期Ａにおいて▲１▼で示す状態から▲２▼で示す状態へ電圧が変化し次いで矢印に沿って▲３▼に示す状態に戻る。これが繰返されている。この状態から磁場の時間的変動を示した図が（Ｂ）である。（Ｂ）に示すように、▲１▼〜▲３▼において１周期の磁場変動が生じており、この周期はコイル１２に流した正弦波電流の周期ｆ＝４０ｋＨｚに等しい。
【００４４】
（Ａ）、（Ｂ）をもとに電圧の時間的変化を表したのが（Ｃ）の図である。（Ｃ）において、半周期Ａの時間的変化は図中Ａで表わされる。すなわち、この周波数ｆ１は印加された正弦波電流の周波数ｆとその２倍の周波数２ｆとが混じっている。この波形は第１図のＣ点での波形である。この混じった周波数成分の波形の信号のみをフィルタ１４で取り出す。この波形が整流器１５で整流されると、その高周波成分が除去されて直流成分のみとなり、図４（Ｄ）で示す波形となる。この直流成分、すなわち出力電圧Ｖが最大になるように電圧モニタ１６を見ながらバイアス電流供給回路１１を手動で調整する。
【００４５】
次に変調のために入力される周波数ｆの交流電源の調整について説明する。磁場−電圧特性については、図２（Ｂ）に示したように数周期分の磁場を発生させて調整する。
【００４６】
磁束ロックループ回路における調整は磁場−電圧特性を示すグラフからその半周期分の磁場を取出して調整を行なう。その具体的方法について以下に説明する。
【００４７】
次に具体的に説明する。図５（Ａ）は磁場とＳＱＵＩＤ１０からの出力電圧との関係を示すグラフであり、図１のＡで示す部分の信号波形である。（Ｂ）は図５（Ａ）に示した信号波形の中から半周期の波形を取出し、その時間的変化の様子を示した図である。図５（Ａ）において、磁場の周期はφ0である。この磁場による電圧の振幅をＶｐｐで表わす。この値は電流供給回路１１で加えられるバイアス電流Ｉｂにより変化し、ある最適値で最大値となる。
【００４８】
図５（Ａ）を参照して、この波形の中から任意の半周期分の波形を図中太線で示す部分において取出す。任意の半周期分の波形の時間的変化の割合を示したものが図５（Ｂ）である。この波形は交流電源２３で印加したモジュレーション周波数ｆ＝４０ｋＨｚで変動している。図５（Ａ）において▲１▼で示した部分から矢印ａで示した線に沿って▲２▼の位置へ変化し、そこから矢印ｂに沿って▲３▼の位置まで電圧がφ／２の半周期のうちに変化している。この▲１▼〜▲３▼の変化は図５（Ｂ）に示す変調周波数の同じ数値をつけた位置に対応する。すなわち、図５（Ｂ）はφ／２の磁場の時間的変化を表わす。
【００４９】
図５（Ｃ）は図５（Ｂ）に示した半周期の変調磁場に対する電圧Ｖの時間的変化を示す図である。図５（Ｃ）においても、図５（Ａ）および（Ｂ）で示した対応する位置の数値を記載している。
【００５０】
図６（Ａ）は磁場−電圧特性の半周期を電圧が最大の値から最小の値までをカバーするよう取出した場合の図５（Ａ）と（Ｂ）に対応する図である。図６（Ａ）に示すように、電圧の最大値から最小値までをカバーする範囲で半周期を取出した場合は、電圧の時間的変動は変調周波数４０ｋＨｚに一致する。
【００５１】
図６（Ｂ）は電圧の振幅が最小になった状態の信号を半周期分取出した場合の図５（Ａ）および（Ｂ）に対応する図である。図に示すように、この状態で電圧の時間的変化を取出すとその信号の周期は８０ｋＨｚとなり、変調周波数の２倍になる。
【００５２】
したがって、図５（Ａ）に示した場合は、図６（Ａ）および（Ｂ）に示した場合の中間状態となるため、変調磁場に対する電圧の時間変化信号は変調周波数４０ｋＨｚとその２倍の周波数である８０ｋＨｚの２つの周波数が混じった状態となる。
【００５３】
したがって、ＳＱＵＩＤ１０の出力電圧は変調磁場と同等および／または２倍の周波数成分を有するので、ＳＱＵＩＤ１０の出力であるＶｐｐの最大は出力電圧の変調磁場周波数および２倍の周波数成分の和が最大となると、すなわち、最適バイアス電流値Ｉｂとなる位置と一致する。
【００５４】
次に変調回路における磁場バイアスΦｂの最適化が必要なのは交流電流バイアスＩｂを印加したときで、直流電流バイアスに対しては、磁場バイアスΦｂを最適化すると、低周波域のノイズが低減できる。
【００５５】
図７は直流電流バイアスの状態でのＳＱＵＩＤ１０の電流−電圧特性を示す図である。Ｉｂは最適バイアス電流値であり、ＳＱＵＩＤ１０に印加される磁場がφのｎ倍のときに得られる。
【００５６】
図８は交流電流バイアスを印加した状態を示す図である。交流電流バイアスの場合は＋側と−側において＋Ｉｂと−Ｉｂの電流バイアスが設定される。
【００５７】
図９（Ａ）は図９（Ｂ）に示すような１ｋＨｚの矩形波を交流電流バイアスとして印加した状態を示す図である。バイアス電流値が＋Ｉｂのときと−Ｉｂの場合において同じ変調磁場に対して位相が反転するため、図９（Ｃ）に示すように、同じ変調磁場Φに対して出力電圧の波形は位相が反転した状態になる。
【００５８】
図１０は図９に示した状態をバイアス電流Ｉｂの最適化で用いた、図５（Ｃ）で示した電圧の時間的変化曲線を用いて表わした図である。図１０を参照して、＋Ｉｂがかかっている時間と−Ｉｂがかかっている時間が図のように表わされる。
【００５９】
上記のようにしてバイアス電流Ｉｂを調整後、フィードバックループをオンして磁束ロック状態にする(フィードバックｏｎ／ｏｆｆスイッチ２７をオンする)。
【００６０】
バイアス電流＋Ｉｂがかかっている時間と−Ｉｂがかかっている時間において位相がずれているので、不安定であるが、回路は図１１に示すような正常なフィードバック状態を実現する波形を出力しようと動作する。なお、図１１は出力電圧の時間的変化の状態を示す図である。
【００６１】
実際には、図１の電圧モニタ１５上で、上記した状態は図１２に示すような状態で表示される。すなわち、位相を合わせた場合のきれいな山形の波形が分散しているように見える。すなわち、変調周波数の２倍の８０ｋＨｚの成分が出ようとしている。
【００６２】
電流バイアスが＋のときと−のときで絶対値が同じで符号が異なる変調磁場のｏｆｆｓｅｔを与える。絶対値を変えていくことにより電流バイアスが＋のときの出力電圧の位相と電流バイアスが−のときの出力電圧の位相が同じ位相量だけ互いに位相を合わせる方向に変化する（見かけ上位相が離れていく場合もあるが３６０°ごとに一致する）。これによりあるところで位相が合致し、図１３に示すような状態になる。ここで、図１３（Ａ）はモジュレーション磁場−電圧特性を示す図であり、（Ｂ）はモジュレーション磁場の時間的変化の様子を示す図である。
【００６３】
図１３に示すように、出力信号は８０ｋＨｚの成分だけとなる。つまり磁場バイアスの最適化は変調周波数の２倍の成分を最大化することによって得られる。したがって、変調磁場周波数およびその２倍の周波数成分の和の最大化により、電流バイアスＩｂを最適化してフィードバックをかける。次に磁場バイアスの最適化を変調磁場周波数およびその２倍の周波数成分を最大になるように調整することによって行なう。最後に再ロック（フィードバック）をかけ直す。
【００６４】
なお、マニュアルモードでの磁場バイアスの調整は、＋Ｉｂおよび−Ｉｂの両者の位相を合わせてからフィードバックをかける。たとえば、オシロスコープのような電圧モニタ１５上でバイアス電流Ｉｂの調整後の図１４に示した状態から図１５に示すように磁場バイアスにより位相を調整し、その後フィードバックをかけると図１６のような動作状態へ移る。
【００６５】
（２）  第２実施の形態
次にこの発明の第２の実施の形態について説明する。図１７はこの発明の第２の実施の形態におけるＳＱＵＩＤ磁場検出装置の要部を示すブロック図である。図１に示したブロック図と基本的に同じであるが、電圧モニタ１５からの出力を受けてその信号に基づいて上記した各種調整用の制御信号を出力する調整装置１６が加えられている点が異なっている。それ以外の部分については、図１の場合と同様であるので、その説明は省略する。
【００６６】
ここで調整装置１６としては、たとえばパソコンが使われる。電圧モニタ１５からのアナログ信号をＡ／Ｄ変換してパソコンを用いて第１の実施の形態で説明した電圧をモニタし、その値に応じて制御信号を各制御部に送る。
【００６７】
第２実施の形態によれば、調整装置１６が設けられているため、ＳＱＵＩＤ磁場検出装置の自動調整が可能になる。
【００６８】
次に、第２実施の形態における磁場検出装置の評価について説明する。第２実施の形態においては、第１実施の形態で述べた磁場検出装置の評価が図１７の調整装置１６を用いて行われる。上記した調整と同様に、たとえばパソコンを用いて評価が行われるため、ＳＱＵＩＤ１０の特性値を自動的に評価し、その旨を直ちに表示することができる。そのため、ＳＱＵＩＤの不良時の警告等の処理も自動で行うことができる。
【００６９】
上記の実施の形態においては、ＳＱＵＩＤの特性検出時と実際の磁場検出時において同じ電流供給回路１１、電圧モニタ１５および磁場出力モニタ２８を用いて行ったが、これに限らず、いずれか単独または所望の組み合わせで共用してもよい。
【００７０】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係るＳＱＵＩＤ磁場検出装置の要部を示すブロック図である。
【図２】ＳＱＵＩＤにおける電流−電圧特性を示す図である。
【図３】ＳＱＵＩＤにおける磁場−電圧特性を示す図である。
【図４】磁場振幅を半周期とした場合の磁場−電圧特性を示す図である。
【図５】ＳＱＵＩＤにおける磁束−電圧特性を示す図である。
【図６】磁束−電圧特性を示す図である。
【図７】ＳＱＵＩＤにおける電流−電圧特性を示す図である。
【図８】ＳＱＵＩＤにおける交流電圧バイアスをかけた場合の電流−電圧特性を示す図である。
【図９】交流電流バイアスをかけたバイアスの電流−電圧特性を示す図である。
【図１０】電圧の時間変化特性を示す図である。
【図１１】フィードバックをオンにした状態での電圧の時間的変化を示す図である。
【図１２】図８の状態を電圧モニタ上で見た状態を示す図である。
【図１３】調整後の磁場−電圧特性を示す図である。
【図１４】マニュアルモードでの電圧モニタ上での表示状態を示す図である。
【図１５】マニュアルモードでの電圧モニタ上での磁場−電圧特性を示す図である。
【図１６】調整後の磁場−電圧特性を示す図である。
【図１７】この発明の第２の実施の形態に係るＳＱＵＩＤ磁場検出装置の要部を示すブロック図である。
【図１８】従来のＳＱＵＩＤ磁場検出装置の要部を示すブロック図である。
【符号の説明】
１  ＳＱＵＩＤ磁場検出装置
１０  ＳＱＵＩＤ
１１  電流供給回路
１２  電圧増幅回路
１３  フィルタ
１４  整流回路
１５  電圧モニタ
１６  調整装置
２１  コイル
２２  磁場バイアス回路
２３  交流電源
２４  ロックインアンプ
２５  積分器
２６  フィードバックコンデンサ
２７  フィードバックスイッチ
２８  磁場出力モニタ
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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