1【特許請求の範囲】【請求項１】臨界温度以下に冷却された容器（1a）（1c）（1e）内に収容されたSQUID（２）に対して入力コイ
ル（2b）により導かれる磁束の変化量を補償すべくフィードバック・コイル（2c）に対してフィードバック信号を供給することによりSQUID（２）の超伝導ループ（2a）に供給される磁束を一定量に維持する磁束ロック方法において、所定のバイアスが供給されているSQUID（２）の超伝導ループ（2a）の両端から取り出した信号と、SQUID（２）の電圧−磁束特性が単調変化する単調 10
変化領域の所定の点に対応する信号との大小関係を判別
して時系列的に保持し、最新の大小関係判別結果に基づいてフィードバック・コイル（2c）にフィードバック信号を供給するに当って、同種の大小関係判別結果が連続する場合にフィードバック信号の変化幅を増加させ、異2種の大小関係判別結果が交互に生じている場合にフィードバック信号の変化幅を減少させることを特徴とする磁束ロック方法。
【請求項２】臨界温度以下に冷却された容器（1a）（1c）（1e）内に収容されたSQUID（２）に対して入力コイ
ル（2b）により導かれる磁束の変化量を補償すべくフィードバック・コイル（2c）に対してフィードバック信号を供給することによりSQUID（２）の超伝導ループ（2a）に供給される磁束を一定量に維持する磁束ロック装置において、所定のバイアスが供給されているSQUID（２）の超伝導ループ（2a）の両端から取り出した信号と、SQUIDの電圧−磁束特性が単調変化する単調変化領域の所定の点に対応する信号との大小関係を判別する大小判別手段（4d）と、大小判別結果を時系列的に保持する判別結果保持手段（4n）と、同種の大小判別結果を連(2)3続して判別結果保持手段（4n）に保持している場合にフィードバック信号の変化幅を増加させ、異種の大小関係判別結果を交互に判別結果保持手段（4n）に保持している場合にフィードバック信号の変化幅を減少させる変化
幅制御手段（4q）と、最新の大小判別結果に基づいて、フィードバック信号の変化幅の極性を、前記超伝導ループ（2a）の両端から取り出した信号と前記所定の点に対応する信号との差を小さくすることができる極性に設定
すべく制御する極性制御手段（4r）とを含むことを特徴とする磁束ロック装置。
【請求項３】臨界温度以下に冷却された容器（1a）（1c）（1e）内に収容されたSQUID（２）に対して入力コイ
ル（2b）により導かれる磁束の変化量を補償すべくフィードバック・コイル（2c）に対して予測フィードバック
量に磁束変調をかけたフィードバック信号を供給することによりSQUID（２）の超伝導ループ（2a）に供給される磁束を一定量に維持する磁束ロック方法において、所定のバイアスが供給されているSQUID（２）の超伝導ループ（2a）の両端から磁束変調に同期して、磁束変調の最大および最小のピーク点におけるSQUID（２）の出力電圧信号をそれぞれ交互に取り出して保持し、交互に保持した信号同士の大小関係を判別して時系列的に保持し、最新の大小関係判別結果に基づいて予測フィードバ
ック量を変化させてフィードバック・コイル（2c）にフィードバック信号を供給するに当って、同種の大小関係判別結果が連続する場合に予測フィードバック量の変化
幅を増加させ、異種の大小関係判別結果が交互に生じている場合に予測フィードバック信号の変化量を減少させることを特徴とする磁束ロック方法。
【請求項４】臨界温度以下に冷却された容器（1a）（1c）（1e）内に収容されたSQUID（２）に対して入力コイ
ル（2b）により導かれる磁束の変化量を補償すべくフィードバック・コイル（2c）に対し予測てフィードバック
量に磁束変調をかけたフィードバック信号を供給することによりSQUID（２）の超伝導ループ（2a）に供給される磁束を一定量に維持する磁束ロック装置において、所定のバイアスが供給されているSQUID（２）の超伝導ループ（2a）の両端から磁束変調に同期して、磁束変調の最大および最小のピーク点におけるSQUID（２）の出力電圧信号をそれぞれ交互に取り出して保持する１対の信号保持手段（4t1）（4t2）と、１対の信号保持手段（4t1）（4t2）に保持されている信号同士の大小関係を判別する大小判別手段（4d）と、大小判別結果を時系列的に保持する判別結果保持手段（4n）と、同種の大小関係判
別結果を連続して判別結果保持手段（4n）に保持している場合にフィードバック信号の変化幅を増加させ、異種の大小関係判別結果を交互に判別結果保持手段（4n）に保持している場合にフィードバック信号の変化幅を減少させる変化幅制御手段（4p）（4q）と、最新の大小判別結果に基づいて、予測フィードバック量の変化の極性

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4を、１対の信号保持手段（4t1）（4t2）に保持されている信号同士の差を小さくすることができる極性に設定す
べく制御する極性制御手段（4r）とを含むことを特徴とする磁束ロック装置。
【発明の詳細な説明】＜産業上の利用分野＞
この発明は磁束ロック方法およびその装置に関し、さらに詳細にいえば、冷凍機を用いて臨界温度以下に冷却された容器内にSQUIDを収容して動作させる場合において、入力コイルにより超伝導ループに導かれる磁束の変化を補償すべくフィードバック・コイルにフィードバッ
ク信号を供給するための磁束ロック装置に関する。
＜従来の技術、および発明が解決しようとする課題＞
従来から非常に高感度の磁束検出を行なうことができるという特質に着目して、種々の分野でSQUID（Superconducting Quantum Interference Device、超伝導量子干
渉素子）が応用されている。また、SQUIDには、ジョセ
フソン接合（以下、JJと略称する）を１つだけ有するrf−SQUIDと、JJを２つ有するdc−SQUIDとがあり、従来は
rf−SQUIDが一般的に用いられていたが、最近では薄膜製造技術が進歩して特性が揃った２つのJJが得られるよ
うになってきたので、磁束検出感度が高いdc−SQUIDが広く用いられるようになってきた。
第12図は従来のdc−SQUID磁束計の構成を示す電気回路図であり、超伝導ループ（71）の所定箇所に２つのJJ（72）が形成されているとともに、定電流源（73）により２つのJJ（72）を挾んで超伝導ループ（71）にバイア
ス電流を供給している。そして、測定対象の磁束を検出するためのピックアップ・コイル（74）と接続された入力コイル（73）を超伝導ループ（71）に近接させて設けている。さらに、２つのJJ（72）を挾んで超伝導ループ（71）の出力電圧を変圧する電圧変圧トランス（75）の出力電圧を増幅器（76）により増幅し、発振器（77）から出力される被変調信号に基づいて同期検波器（78）により復調し、積分器（79）により復調信号を積分し、外部磁束に比例した電圧として外部に出力している。また、積分器（79）からの出力信号と発振器（77）からの被変調信号とを加算器（80）により加算し、電圧−電流変換器（81）によりフィードバック電流に変換してモジュレーション・コイル（82）に供給し、ピックアップ・
コイル（74）で検出した外部磁束を打ち消すようにしている。
このように磁束ロック・ループ（以下、FLLと略称する）にdc−SQUIDを組み込めば、磁束−電圧変換係数が鎖交磁束の大きさによって周期的に変化することに起因してそのままでは超伝導ループの鎖交磁束を計測できな
いという不都合を解消でき、交換率が最大の点に磁束を保持し続けることにより鎖交磁束の計測を可能にすることができる。即ち、ピックアップ・コイル（74）および入力コイル（73）を介して超伝導ループ（71）に外部か

(3)5ら加えられる磁束と同じ大きさでかつ逆向きの磁束をモ
ジュレーション・コイル（82）を介してフィードバック
することにより外部磁束をキャンセルし、モジュレーション・コイル（82）に供給されるフィードバック電流をモニタすることにより外部磁束を計測できる。
しかし、このFLLにおいては、回路規模が大きく、かつ高価な電子部品を使用する必要があり、FLLのコンパ
クト化、多チャネル化の要求を満足することが著しく困難である。また、ゲイン調整、位相調整等の調整作業が必要であり、しかもこれら調整作業にはかなりの時間がかかるので、作業性が悪くなるとともに、稼動効率が低下するという不都合がある。特に、多チャネル化した場
合には、チャネル数に比例して調整作業所要時間が長くなり、実用上達成できる多チャネル化が制約されてしまうという不都合がある。さらに、生体磁気計測に適用する場合には、多チャネルの測定磁気をコンピュータに取り込んで摘出部位の位置推定等の処理を行なわなければならない関係上、FLLから出力されるアナログ値を多チ
ャネル分、並列に長時間、高速にコンピュータに取り込
まなければならず、データ量が著しく大きくなってしま
うのみならず、分解能が高い高価なアナログ−ディジタ
ル変換器（以下、A/Dコンバータと称する）を使用しなければならず、この結果、コンピュータに大きな負荷がかかるので多チャネル化が制約を受けるのみならず、全体として高価なシステムになってしまうという不都合がある。
＜発明の目的＞
この発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、多チャネル化に簡単に対処でき、しかもデータ量を大幅に少なくできる新規な磁束ロック装置を提供することを目的としている。
＜課題を解決するための手段＞
上記の目的を達成するための、第１の発明の磁束ロッ
ク方法は、所定のバイアスが供給されているSQUIDの超伝導ループの両端から取り出した信号とSQUIDの電圧−
磁束特性が単調変化する単調変化領域の所定の点に対応する信号との大小関係を判別して時系列的に保持し、最新の大小関係判別結果に基づいてフィードバック・コイ
ルにフィードバック信号を供給するに当って、大小関係
同種の大小関係判別結果が連続する場合にフィードバッ
ク信号の変化幅を増加させ、異種の大小関係判別結果が交互に生じている場合にフィードバック信号の変化幅を減少させる方法である。
第２の発明の磁束ロック装置は、所定のバイアスが供給されているSQUIDの超伝導ループの両端から取り出した信号とSQUIDの電圧−磁束特性が単調変化する単調変化領域の所定の点に対応する信号との大小関係を判別す
る大小判別手段と、大小判別結果を時系列的に保持する判別結果保持手段と、同種の大小関係判別結果を連続して判別結果保持手段に保持している場合にフィードバッ

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ク信号の変化幅を増加させ、異種の大小関係判別結果を交互に判別結果保持手段に保持している場合にフィード
バック信号の変化幅を減少させる変化幅制御手段と、大小判別結果に基づいてフィードバック信号の変化幅の極性を、前記超伝導ループの両端から取り出した信号と前記所定の点に対応する信号との差を小さくすることができる極性に設定すべく制御する極性制御手段とを含んでいる。
第３の発明の磁束ロック方法は、所定のバイアスが供給されているSQUIDの超伝導ループの両端から磁束変調に同期して、磁束変調の最大および最小のピーク点におけるSQUIDの出力電圧信号をそれぞれ交互に取り出して保持し、交互に保持した信号同士の大小関係を判別して時系列的に保持し、最新の大小関係判別結果に基づいて予測フィードバック量を変化させてフィードバック・コ
イルにフィードバック信号を供給するに当って、同種の大小関係判別結果が連続する場合に予測フィードバック
量の変化幅を増加させ、異種の大小関係判別結果が交互に生じている場合に予測フィードバック信号の変化量を減少させる方法である。
第４の発明の磁束ロック装置は、所定のバイアスが供給されているSQUIDの超伝導ループの両端から磁束変調に同期して、磁束変調の最大および最小のピーク点におけるSQUIDの出力電圧信号をそれぞれ交互に取り出して保持する１対の信号保持手段と、１対の信号保持手段に保持されている信号同士の大小関係を判別する大小判別
手段と、大小判別結果を時系列的に保持する判別結果保
持手段と、同種の大小関係判別結果を連続して判別結果保持手段に保持している場合に予測フィードバック量の変化幅を増加させ、異種の大小関係判別結果を交互に判
別結果保持手段に保持している場合に予測フィードバッ
ク信号の変化量を減少させる変化幅制御手段と、大小判別結果に基づいて予測フィードバック量の変化の極性を、１対の信号保持手段に保持されている信号同士の差を小さくすることができる極性に設定すべく制御する極性制御手段とを含んでいる。
＜作用＞第１の発明の磁束ロック方法であれば、臨界温度以下に冷却された容器内に収容されたSQUIDに対して入力コ
イルにより導かれる磁束の変化量を補償すべくフィード
バック・コイルに対してフィードバック信号を供給することによりSQUIDの超伝導ループに供給される磁束を一定量に維持する場合において、所定のバイアスが供給されているSQUIDの超伝導ループの両端から取り出した信号とSQUIDの電圧−磁束特性が単調変化する単調変化領域の所定の点に対応する信号との大小関係を判別して時系列的に保持するのであるから、FLLから取り込むデー
タ量を大幅に低減でき、この結果、簡単に多チャネル化に対処でき、しかも最新の大小関係判別結果に基づいてフィードバック・コイルにフィードバック信号を供給す

(4)7るに当って、同種の大小関係判別結果が連続する場合にフィードバック信号の変化幅を増加させ、異種の大小関係判別結果が交互に生じている場合にフィードバック信号の変化幅を減少させるのであるから、磁束ロック点を大きく外れている場合にフィードバック信号の変化幅を大きくし、磁束ロック点に近づいた場合にフィードバッ
ク信号の変化幅を小さくして、高速化および高精度化を達成できる。しかも、変化幅を増加させて高速化を達成しなければならない場合と変化幅を減少させて高精度化を達成しなければならない場合とを簡単に識別できる。
したがって、FLLのディジタル化を簡単に達成でき、
ディジタル化に伴なう自動調整化、ノイズ除去等を簡単に達成できる。さらに、ディジタル化され、かつ圧縮されたデータを記録しておけば、磁束ロック制御と同じ方法を適用することにより元のデータの再生を簡単に達成できる。
また、所定の単調変化点に対応する信号を変化させれ
ば、各時点におけるSQUIDからの出力電圧を検出できる
ので、素子の特性を測定することができる。
第２の発明の磁束ロック装置であれば、臨界温度以下に冷却された容器内に収容されたSQUIDに対して入力コ
イルにより導かれる磁束の変化量を補償すべくフィード
バック・コイルに対してフィードバック信号を供給することによりSQUIDの超伝導ループに供給される磁束を一定量に維持する場合において、所定のバイアスが供給されているSQUIDの超伝導ループの両端から取り出した信号とSQUIDの電圧−磁束特性が単調変化する単調変化領域の所定の点に対応する信号との大小関係を大小判別手
段により判別し、大小判別結果を判別結果保持手段に時系列的に保持する。そして、変化幅制御手段により同種の大小関係判別結果が連続する場合にフィードバック信号の変化幅を増加させ、異種の大小関係判別結果が交互に生じている場合にフィードバック信号の変化幅を減少させ、極性制御手段により大小判別結果に基づいてフィードバック信号の変化幅の極性を、前記超伝導ループの両端から取り出した信号と前記所定の点に対応する信号との差を小さくすることができる極性に設定すべく制御することにより、磁束ロック点からのずれ量に対応する
フィードバック信号をフィードバック・コイルに供給できる。
したがって、FLLから取り出される信号がデータ量が著しく少ない大小判別結果のみになり、この結果、簡単に多チャネル化に対処でき、しかも磁束ロック点から大きく外れている場合にフィードバック信号の変化幅を大きくし、磁束ロック点に近づいた場合にフィードバック
信号の変化幅を小さくして、高速化および高精度化を達成できる。
第３の発明の磁束ロック方法であれば、臨界温度以下に冷却された容器内に収容されたSQUIDに対して入力コ
イルにより導かれる磁束の変化量を補償すべくフィード

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バック・コイルに対して予測フィードバック量に磁束変調をかけたフィードバック信号を供給することによりSQUIDの超伝導ループに供給される磁束を一定量に維持する場合において、所定のバイアスが供給されているSQUI
Dの超伝導ループの両端から磁束変調に同期して、磁束変調の最大および最小のピーク点におけるSQUIDの出力
電圧信号をそれぞれ交互に取り出して保持し、交互に保持した信号同士の大小関係を判別して時系列的に保持するのであるから、FLLから取り込むデータ量を大幅に低減でき、この結果、簡単に多チャネル化に対処でき、しかも最新の大小関係判別結果に基づいて予測フィードバ
ック量を変化させてフィードバック・コイルにフィード
バック信号を供給するに当って、同種の大小関係判別結果が連続する場合に予測フィードバック量の変化幅を増加させ、異種の大小関係判別結果が交互に生じている場
合に予測フィードバック信号の変化量を減少させるのであるから、磁束ロック点から大きく外れている場合にフィードバック信号の変化幅を大きくし、磁束ロック点に近づいた場合にフィードバック信号の変化幅を小さくして、高速化および高精度化を達成できる。また、電圧ドリフトの影響を受けない高精度の磁束ロックを達成できる。
第４の発明の磁束ロック装置であれば、臨界温度以下に冷却された容器内に収容されたSQUIDに対して入力コ
イルにより導かれる磁束の変化量を補償すべくフィード
バック・コイルに対して予測フィードバック量に磁束変調をかけたフィードバック信号を供給することによりSQUIDの超伝導ループに供給される磁束を一定量に維持する場合において、所定のバイアスが供給されているSQUI
Dの超伝導ループの両端から磁束変調に同期して、１対の信号保持手段により磁束変調の最大および最小のピーク点におけるSQUIDの出力電圧信号をそれぞれ交互に取り出して保持し、１対の信号保持手段に保持されている信号同士の大小関係を大小判別手段により判別し、大小判別結果を判別結果保持手段により時系列的に保持する。そして、判別結果の履歴を考慮し、同種の大小関係判別結果が連続する場合に予測フィードバック量の変化
幅を増加させ、異種の大小関係判別結果が交互に生じている場合に予測フィードバック信号の変化量を減少させ、大小判別結果に基づいて極性制御手段により予測フィードバック量の変化の極性を、１対の信号保持手段に保持されている信号同士の差を小さくすることができる
極性に設定すべく制御することにより、磁束ロック点からのずれ量に対応する予測フィードバック量に磁束変調をかけたフィードバック信号をフィードバック・コイルに供給できる。
したがって、FLLから取り出される信号がデータ量が著しく少ない大小判別結果のみになり、この結果、簡単に多チャネル化に対処でき、しかも磁束ロック点から大きく外れている場合に予測フィードバック量の変化幅を(5)9大きくし、磁束ロック点に近づいた場合に予測フィード
バック量の変化幅を小さくして、高速化および高精度化を達成できる。さらに、電圧ドリフトの影響を受けない
高精度の磁束ロックを達成できる。
＜実施例＞
以下、実施例を示す添付図面によって詳細に説明する。
第４図はSQUIDを用いる磁束測定装置に適用される冷凍容器の構成を概略的に示す縦断面図であり、真空容器（1a）の内部に300Kの冷凍機（1b）を収容し、冷凍機（1b）に輻射シールド（1c）を支承させている。そして、輻射シールド（1c）で包囲される空間内に70Kの冷凍機（1d）を収容し、冷凍機（1d）にも輻射シールド（1e）を支承させている。さらに、輻射シールド（1e）で包囲される空間内に4.2Kの冷凍機（1f）を収容し、冷凍機（1f）にSQUID（２）を支承させている。そして、S
QUID（２）と真空容器（1a）外の測定装置（４）とを接続する信号線（３）が設けられている。
第３図はこの発明の磁束ロック方法が適用される磁束ロック装置の構成を示す電気回路図であり、SQUID（２）の超伝導ループ（2a）に対して、バイアス電流源
としてのディジタル−アナログ変換器（以下、D/Aコン
バータと略称する）（4a）および電圧−電流変換器（以下、V/Iコンバータと略称する）（4b）によりバイアス
電流を供給している。そして、超伝導ループ（2a）の両端の電圧をプリアンプ（4c）に印加して増幅し、コンパ
レータ（4d）の一方の入力端子に供給する。このコンパ
レータ（4d）の他方の入力端子には、D/Aコンバータ（4e）により、SQUIDの電圧−磁束特性が単調変化する単調変化領域の所定の点（以下、単調変化点と称する）に対応する所定の基準電圧が供給される。このコンパレータ（4d）からの出力信号は判別結果SGとしてCPU（4f）に供給される。また、CPU（4f）からデータ・バス（4g）を通して上記D/Aコンバータ（4a）（4e）に対して所定のディジタル信号が供給されているとともに、フィードバック用のD/Aコンバータ（4h）に対して磁束ロックを行なうための予測フィードバック量Ｆが供給され、D/A
コンバータ（4h）から出力されるアナログ信号がV/Iコンバータ（4j）によりフィードバック電流に変換されてフィードバック・コイル（2c）に供給されている。尚、（4k）はメモリであり、（4m）はインターフェース回路
であり、（2b）はピックアップ・コイル（2d）により検出された磁束を効率よく超伝導ループ（2a）に導くための入力コイルである。
第１図はこの発明の磁束ロック方法の一実施例を示す
フローチャートであり、ステップ において予測フィー
ドバック量Ｆ、予測フィードバック量Ｆの変化量ｄ、変化量ｄの符号SG′を初期化する。具体的には、例えば、Ｆとして初期値を設定し、d,SG′としてそれぞれ１を設定する。そして、ステップ において、SQUID（２）の

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10超伝導ループの両端から取り出した信号とSQUID（２）の電圧−磁束特性の所定の単調変化点に対応する信号との大小関係を判別して判別結果SGを得る。具体的には、
超伝導ループの両端から取り出した信号の方が大きい場
合にSG＝−１となり、他の場合にSG＝１となる。その後、ステップ において判別結果SGと符号SG′とが等しいか否かを判別し、等しい場合にはステップ において変化量ｄを１だけ増加させる。逆に判別結果SGと符号SG′とが等しくない場合には、ステップ において変化
量ｄを１だけ減少させ、ステップ において変化量ｄが０より小さいか否かを判別し、変化量ｄが０より小さいと判別された場合にはステップ において変化量ｄを０に設定する。そして、ステップ またはステップ の処理が行なわれた場合、またはステップ において変化量
ｄが０以上であると判別された場合には、ステップ において前回の予測フィードバック量Ｆに判別結果SGを考慮して変化量ｄを加算することにより新たな予測フィー
ドバック量Ｆ（＝Ｆ＋ｄ×SG）を得、ステップ において判別結果SGで符号SG′を置換し、再びステップ の処理を行なう。
したがって、第２図に示すように、同じ判別結果が連続する場合には予測フィードバック量Ｆの変化量ｄを増加させることにより磁束ロック点に対する高速追従性を達成でき、磁束ロック点にある程度追従した場合、即ち、判別結果が交互に反転する場合には、予測フィード
バック量Ｆの変化量ｄを減少させることにより高精度の追従性を達成できる。
＜実施例２＞
第５図はこの発明の磁束ロック装置の一実施例を示す
電気回路図であり、SQUID（２）の超伝導ループ（2a）に対して、バイアス電流源としてのディジタル−アナロ
グ変換器（以下、D/Aコンバータと略称する）（4a）および電圧−電流変換器（以下、V/Iコンバータと略称する）（4b）によりバイアス電流を供給している。そして、超伝導ループ（2a）の両端の電圧をプリアンプ（4c）に印加して増幅し、コンパレータ（4d）の一方の入力端子に供給する。このコンパレータ（4d）の他方の入力端子には、D/Aコンバータ（4e）により、SQUIDの電圧−磁束特性の所定の単調変化点に対応する所定の基準電圧が供給される。このコンパレータ（4d）から出力される判別結果SGは判別結果保持部（4n）に供給され、時系列的に保持される。さらに、判別結果保持部（4n）に時系列的に保持されている判別結果SGを読み出して判別結果の履歴を識別する履歴識別部（4p）からの履歴識別結果を入力として変化量制御部（4q）により予測フィード
バック量Ｆの変化量ｄを増減させるとともに、最新の判別結果SGに基づいて極性制御部（4r）により変化量ｄの極性を設定し、先の予測フィードバック量Ｆ、増減された変化量ｄおよび設定された極性に基づいて予測フィー
ドバック量算出部（4s）により新たな予測フィードバッ

(6)11ク量Ｆを算出し、D/Aコンバータ（4h）およびV/Iコンバータ（4j）を通してフィードバック・コイル（2c）にフィードバック電流として供給している。
上記の構成の磁束ロック装置の動作は次のとおりである。
先ず、D/Aコンバータ（4a）およびV/Iコンバータ（4b）により供給されるバイアス電流を所定値に設定しておくとともに、D/Aコンバータ（4e）によりコンパレー
タ（4d）に与えられる基準電圧を、第６図に示すように、磁束−電圧特性の単調変化部の所定点に対応する値に設定しておく。
この状態において入力コイル（2b）により超伝導ループ（2a）に導かれる磁束が変化すれば、超伝導ループ（2a）の両端の電圧が変化するので、プリアンプ（4c）により増幅した後、コンパレータ（4d）により基準電圧との大小関係を判別し、判別結果SGを得る。そして、得られた判別結果SGを時系列的に判別結果保持部（4n）に保持する。新たな判別結果SGが得られ、判別結果保持部（4n）に保持される毎に履歴識別部（4p）により判別結果SGの履歴を識別する。具体的には、磁束ロック点に対するずれ量が大きい場合には同一種類の判別結果SGが連続し、ずれ量が小さい場合には異なる種類の判別結果SGが交互に得られるのであるから、何れの分類に属する履
歴であるかを識別する。その後は、識別された履歴に対応させて変化量制御部（4q）により予測フィードバック
量Ｆの変化量ｄを増減させ、最新の判別結果SGに基づいて極性制御部（4r）により変化量ｄの極性を設定し、先の予測フィードバック量Ｆ、増減された変化量ｄおよび設定された極性に基づいて予測フィードバック量算出部（4s）により新たな予測フィードバック量Ｆ（＝Ｆ±ｄ）を算出し、D/Aコンバータ（4h）およびV/Iコンバー
タ（4j）を通してフィードバック・コイル（2c）にフィードバック電流として供給する。なお、上記変化量ｄは、同一種類の判別結果が連続する場合に大きくされ、逆に異なる種類の判別結果が交互に得られる場合に小さく設定される。また、上記極性は、プリアンプ（4c）による増幅信号と基準電圧との差が小さくなるように設定される。
したがって、ずれ量が大きく、余り精度を考慮する必要がない期間は変化量ｄを増加させることにより高い追従性を達成でき、ずれ量が小さくなって精度を考慮しなければならない期間は変化量ｄを減少させることにより高い磁束ロック精度を達成できる。具体的には、例えば、予測フィードバック量算出部（4s）により算出される予測フィードバック量Ｆの精度が16ビットであり、外部磁場の変動周期が100HZである場合には、高い精度を維持するために１ビットずつ予測フィードバック量Ｆを16
変化させようとすれば、最悪の場合に毎秒2 ×２×100
ステップ（ここでステップとはプログラム・リストにおけるステップではなく、予測フィードバック量Ｆを単位

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量だけ変化させるステップである）の処理を行なわなけ
ればならず、１ステップ当り約（1/13）μsecの処理時間しか許容されないことになるので、各電子部品、CPU等として高速動作可能なものを使用しなければならなくなる。逆に、予測フィードバック量Ｆの変化量を大きくすれば上記の不都合を解消できるが、磁束ロック精度が大幅に低下することになる。上記実施例は、磁束ロック点とのずれ量が大きい場合に予測フィードバック量Ｆの変化量ｄを大きくして追従性を高め、ある程度磁束ロッ
ク点に近づいた場合に予測フィードバック量Ｆの変化量
ｄを小さくして磁束ロック精度を高めることができ、各電子部品、CPU等として余り高速動作しないものを採用することができる。
具体的には、予測フィードバック量Ｆの変化量ｄを１に設定した場合には、第７図（Ａ）に示すように変動磁束に全く追従できなかったが、この実施例においては、第７図（Ｂ）に示すように、変動磁束に対してかなり高い追従性を示し、しかもかなり高精度の磁束計測を達成できた。
＜実施例３＞
第９図はこの発明の磁束ロック方法の他の実施例が適用される磁束ロック装置の構成を示す電気回路図であり、第３図の磁束ロック装置と異なる点は、プリアンプ（4c）からの出力電圧を交互に保持する１対のサンプル
・アンド・ホールド回路（4t1）（4t2）を設け、両サン
プル・アンド・ホールド回路（4t1）（4t2）に保持されている出力電圧値をコンパレータ（4d）の各入力端子に供給する点、予測フィードバック量Ｆに対して磁束変調
変化分△ｍを加減した値をフィードバック信号として出力させるべくCPU（4f）からD/Aコンバータ（4h）にディ
ジタル信号を供給する点、およびCPU（4f）からサンプ
ル・アンドホールド回路（4t1）（4t2）に対して磁束変調と同期して選択的に動作すべきことを指示する制御信号を供給する点のみである。したがって、この実施例の場合には、第10図に示すように、予測フィードバック量Ｆを中心として±△ｍだけ磁束変調した場合にプリアンプ（4c）を通して取り出される出力電圧（第10図中二点
鎖線参照）を交互にサンプル・アンド・ホールド回路で保持し、両サンプル・アンド・ホールド回路の保持内容の大小関係判別結果SGに基づいて磁束ロック点からのずれ方向を検出できる。そして、磁束ロック点からのずれ量が大きいか否かについては同種の大小関係判別結果SGが連続しているか、異なる種類の大小関係判別結果SGが得られているかに基づいて識別できるので、ずれ量が大きい場合には予測フィードバック量Ｆの変化量ｄを大きくして外部磁束に対するフィードバック量の追従性を高
め、ずれ量が小さい場合には予測フィードバック量Ｆの変化量ｄを小さくして外部磁束に対するフィードバック
量の精度を高めることができる。この結果、磁束ロックの追従性と精度とを両立させることができる。

(7)13
第８図はこの発明の磁束ロック方法の他の実施例を示
すフローチャートであり、第１図のフローチャートと異なる点は、ステップ において磁束変調変化分△ｍの初期設定をも行なう点、新たな予測フィードバック量Ｆ（＝Ｆ＋ｄ×SG）を得た後、判別結果SGで符号SG′を置換するまでの間に、磁束変調変化分△ｍの極性を反転させるステップ、新たな予測フィードバック量Ｆを基準として磁束変調変化分に基づく磁束変調を施してD/Aコン
バータ（4h）に供給するステップ、および交互に何れかのサンプル・アンド・ホールド回路にプリアンプ（4c）からの出力電圧を保持させるステップを設けた点のみである。
したがって、この実施例の場合には、第10図に示すよ
うに、予測フィードバック量Ｆを中心として±△ｍだけ磁束変調した場合にプリアンプ（4c）を通して取り出される出力電圧（第10図中二点鎖線参照）を交互にサンプ
ル・アンド・ホールド回路で保持し、両サンプル・アン
ド・ホールド回路の保持内容の大小関係判別結果SGに基づいて磁束ロック点からのずれ方向を検出できる。そして、磁束ロック点からのずれ量が大きいか否かについては判別結果SGの履歴に基づいて識別できるので、ずれ量が大きい場合には予測フィードバック量Ｆの変化量ｄを大きくして外部磁束に対するフィードバック量の追従性を高め、ずれ量が小さい場合には予測フィードバック量
Ｆの変化量ｄを小さくして外部磁束に対するフィードバ
ック量の精度を高めることができる。この結果、磁束ロ
ックの追従性と精度とを両立させることができる。
＜実施例４＞
第11図はこの発明の磁束ロック装置の他の実施例を示
す電気回路図であり、第５図に示す電気回路図と異なる
点は、D/Aコンバータ（4e）を省略してプリアンプ（4c）からの出力電圧を交互に保持する１対のサンプル・アンド・ホールド回路（4t1）（4t2）を設け、両サンプ
ル・アンド・ホールド回路（4t1）（4t2）に保持されている出力電圧値をコンパレータ（4d）の各入力端子に供給する点、予測フィードバック量算出部（4s）により算出された新たな予測フィードバック量Ｆに対して磁束変調変化分△ｍを加減算する磁束変調部（4u）を設けた点および磁束変調に同期してサンプル・アンド・ホールド回路（4t1）（4t2）を選択的に動作させる制御信号を磁束変調部（4u）から出力する点のみである。なお、この実施例において、極性制御部（4r）は、１対のサンプル
・アンド・ホールド回路（4t1）（4t2）の最新の内容の差を小さくすべく予測フィードバック量の変化の極性を制御する。
したがって、この実施例においては、SQUIDのφ−Ｖ
特性のピークをロック点とした場合におけるロック点からのずれ方向を１対のサンプル・アンド・ホールド回路（4t1）（4t2）の内容の大小判別により簡単に検出でき、しかもずれ量が大きいか否かを判別結果SGの履歴に

10

20

30

40

50

特公平８−１６６９２
14より簡単に判別できる。そして、これら判別結果に基づいて、上記実施例と同様に予測フィードバック量Ｆの変化量ｄを増減させることにより、磁束ロックの追従性と精度とを両立させることができる。また、この実施例においては、φ−Ｖ特性が電圧ドリフトを生じても、電圧ドリフトの影響を受けることなく良好な磁束ロックを達成できる。
尚、この発明は上記の実施例に限定されるものではなく、例えば、実施例１、実施例２をSQUIDのφ−Ｖ特性の左右のスロープで磁束ロックするように２チャネル分設けることにより、電圧ドリフトに影響されない磁束ロックを達成することが可能であり、さらに、複数のSQUI
Dを同時動作させるべく多チャンネル化することが可能であるほか、上記初期設定およびバイアス電流の設定を自動化することが可能であり、その他、この発明の要旨を変更しない範囲内において種々の設計変更を施すことが可能である。
＜発明の効果＞
以上のように第１の発明は、FLLから取り出される信号がデータ量が著しく少ない大小判別結果のみになり、
この結果、簡単に多チャネル化に対処でき、さらに、磁束ロック点から大きく外れている場合にフィードバック
信号の変化幅を大きくし、磁束ロック点に近づいた場合にフィードバック信号の変化幅を小さくして、高速化および高精度化を達成でき、しかも変化幅を増加させて高速性を達成しなければならない場合と変化幅を減少させて高精度化を達成しなければならない場合とを簡単に識別できるという特有の効果を奏する。
第２の発明も、FLLから取り出される信号がデータ量が著しく少ない大小判別結果のみになり、この結果、簡
単に多チャネル化に対処でき、しかも磁束ロック点から大きく外れている場合にフィードバック信号の変化幅を大きくし、磁束ロック点に近づいた場合にフィードバッ
ク信号の変化幅を小さくして、高速化および高精度化を達成でき、しかも変化幅を増加させて高速性を達成しなければならない場合と変化幅を減少させて高精度化を達成しなければならない場合とを簡単に識別できる。
第３の発明は、FLLから取り出される信号がデータ量が著しく少ない大小判別結果のみになり、この結果、簡
単に多チャネル化に対処でき、しかも磁束ロック点から大きく外れている場合に予測フィードバック量の変化幅を大きくし、磁束ロック点に近づいた場合に予測フィー
ドバック量の変化幅を小さくして、高速化および高精度化を達成でき、しかも変化幅を増加させて高速性を達成しなければならない場合と変化幅を減少させて高精度化を達成しなければならない場合とを簡単に識別でき、さらに、電圧ドリフトの影響を受けない高精度の磁束ロックを達成できるという特有の効果を奏する。
第４の発明も、FLLから取り出される信号がデータ量が著しく少ない大小判別結果のみになり、この結果、簡(8)特公平８−１６６９２

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単に多チャネル化に対処でき、しかも磁束ロック点から＊ 結果を示す図、
大きく外れている場合に予測フィードバック量の変化幅
第７図（Ｂ）は変化量ｄを変化させた場合の磁束計測結を大きくし、磁束ロック点に近づいた場合に予測フィー
果を示す図、
ドバック量の変化幅を小さくして、高速化および高精度
第８図はこの発明の磁束ロック方法の他の実施例を示す化を達成でき、しかも変化幅を増加させて高速性を達成
フローチャート、
しなければならない場合と変化幅を減少させて高精度化
第９図はこの発明の磁束ロック方法の他の実施例が適用を達成しなければならない場合とを簡単に識別でき、さされる磁束ロック装置の構成を示す電気回路図、
らに、電圧ドリフトの影響を受けない高精度の磁束ロッ
第10図は磁束変調信号とSQUIDからの出力電圧との関係
クを達成できるという特有の効果を奏する。
を説明する図、【図面の簡単な説明】
10 第11図はこの発明の磁束ロック装置の他の実施例を示す
第１図はこの発明の磁束ロック方法の一実施例を示すフ
電気回路図、
ローチャート、第12図は従来のdc−SQUID磁束計の構成を示す電気回路
第２図は磁束ロックの追従性および精度を説明する概略
図。
図、（1a）……真空容器、（1c）（1e）……輻射シールド、
第３図はこの発明の磁束ロック方法が適用される磁束ロ（２）……SQUID、（2a）……超伝導ループ、ック装置の構成を示す電気回路図、（2b）……入力コイル、第４図はSQUIDを用いる磁束測定装置に適用される冷凍（2c）……フィードバック・コイル、容器の構成を概略的に示す縦断面図、（4d）……コンパレータ、（4n）……判別結果保持部、第５図はこの発明の磁束ロック装置の一実施例を示す電（4p）……履歴識別部、（4q）……変化量制御部、気回路図、
20 （4r）……極性制御部、第６図は基準電圧値を説明する図、（4t1）（4t2）……サンプル・アンド・ホールド回路
第７図（Ａ）は変化量ｄを１に固定した場合の磁束計測＊
【第２図】

【第６図】

【第４図】

(9)

【第１図】

特公平８−１６６９２

(10)特公平８−１６６９２

【第３図】

【第７図】

【第１０図】

(11)

【第５図】

特公平８−１６６９２

【第９図】

(12)

【第８図】

特公平８−１６６９２

(13)【第１１図】

特公平８−１６６９２

(14)特公平８−１６６９２【第１２図】

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フロントページの続き(56)参考文献 Ｄ．Ｄｒｕｎｇ，ｅｔ ａｌ．：Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．57（４），23Ｊ
ｕｌｙ1990，ＰＰ．406−408