200MHz以上の帯域幅で動作する直流DC超伝導量子干渉デバイスSQUID磁気計であって、DCSQUID回路と、前記DCSQUID回路の入力に誘導結合される低周波変調磁束の電源であって、Φmは前記変調磁束の振幅であり、ωmは前記変調磁束の周波数であり、は前記変調磁束の位相である、低周波変調磁束の電源と、前記DCSQUID回路の前記入力に誘導結合される無線周波数RF磁束の電源であって、ΦRFtは前記RF磁束の振幅であり、ωRFは前記RF磁束の周波数であり、は前記RF磁束の位相である、無線周波数RF磁束の電源とを含み、前記DCSQUID回路に結合された前記RF磁束および前記低周波変調磁束に応答して、前記DCSQUID回路は0°と180°の間の前記周波数ωmで二相変調された出力RF電圧を生成し、前記DCSQUID回路の出力に結合され、前記出力RF電圧をRF信号成分と低周波信号成分に分離する多重分離回路と、前記二相変調された出力RF電圧の前記RF信号成分を受信し、前記RF信号成分を前記周波数ωmおよび前記周波数ωRFでダブルロックし、前記RF磁束を表す出力信号を生成するRF復調回路であって、前記周波数ωRFを基準とする第1の復調ユニットと、前記周波数ωmを基準とし、前記第1の復調ユニットの出力に結合された第2の復調ユニットとを含むRF復調回路とを含むことを特徴とするDCSQUID磁気計。前記DCSQUID回路の前記入力および前記出力の間に結合され、前記DCSQUID回路の前記入力にフィードバック磁束nΦ0、n=0、1、2、...ここで、Φ0は磁束量子であるを誘導結合する磁束ロックループFLL回路をさらに含み、前記FLL回路は、前記多重分離回路の出力に結合され、前記多重分離回路の出力から前記低周波信号成分を受信し、前記低周波信号成分は、前記FLL回路においてプロセシングされ、前記フィードバック磁束nΦ0を生成し、前記第2の復調ユニットは、前記FLL回路に結合され、前記低周波変調磁束を制御することを特徴とする請求項1に記載のDCSQUID磁気計。前記第1の復調ユニットは、前記周波数ωRFを基準とするRFロックイン増幅器を含むことを特徴とする請求項1に記載のDCSQUID磁気計。前記第1の復調ユニットは、RFミキサー/乗算回路を含むことを特徴とする請求項1に記載のDCSQUID磁気計。前記第2の復調ユニットは、前記周波数ωmを基準とする中間周波数IFロックイン増幅器を含むことを特徴とする請求項1に記載のDCSQUID磁気計。前記第2の復調ユニットは、乗算回路を含むことを特徴とする請求項1に記載のDCSQUID磁気計。前記磁束ロックループFLL回路は、前記周波数ωmを基準とするFLLロックイン増幅器を含むことを特徴とする請求項2に記載のDCSQUID磁気計。前記FLL回路は、乗算器ユニットを含むことを特徴とする請求項2に記載のDCSQUID磁気計。低周波変調磁束の前記電源は、前記磁束ロックループ回路および前記第2の復調ユニットに結合される前記低周波変調磁束を生成する関数発生器を含むことを特徴とする請求項1に記載のDCSQUID磁気計。低周波変調磁束の前記電源は、前記IFロックイン増幅器から受信した局部発振器信号を含むことを特徴とする請求項5に記載のDCSQUID磁気計。RF磁束の前記電源は、調査下のサンプルから生じる磁束を含むことを特徴とする請求項1に記載のDCSQUID磁気計。前記第1の復調ユニットおよびRF磁束の前記電源に結合されたRF電源をさらに含むことを特徴とする請求項11に記載のDCSQUID磁気計。前記第1の復調ユニットと前記調査下のサンプルの間に結合された減衰器をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載のDCSQUID磁気計。前記DCSQUID回路に近接して配置され、かつ誘導結合され、前記低周波変調磁束および前記フィードバック磁束を前記DCSQUID回路に結合する変調コイルと、前記DCSQUID回路に近接して配置され、かつ誘導結合され、RF磁束の前記電源から生じる前記RF磁束を前記DCSQUID回路に結合するRFコイルとをさらに含むことを特徴とする請求項2に記載のDCSQUID磁気計。前記RF復調回路は、前記多重分離回路の出力に結合された少なくとも1つの平衡低雑音増幅器LNA、および前記第1の復調ユニットと前記第2の復調ユニットの間に結合された増幅器を含むことを特徴とする請求項1に記載のDCSQUID磁気計。前記多重分離回路は、少なくとも1つのバイアスT回路を含むことを特徴とする請求項1に記載のDCSQUID磁気計。前記周波数ωm≪前記周波数ωRFであり、前記周波数ωmが、前記第1の復調ユニットの出力帯域幅の範囲内であることを特徴とする請求項1に記載のDCSQUID磁気計。200MHz以上の帯域幅で直流DC超伝導量子干渉デバイスSQUID磁気計を動作させるための方法であって、a調査下のサンプルに無線周波数RF電力を供給するステップと、b前記調査下のサンプルから生じ、低周波変調磁束上に重ね合わせられたRF磁束をDCSQUID回路に誘導結合するステップであって、Φm、ωmおよびは、それぞれ、前記変調磁束の振幅、周波数、および位相であり、ΦRF、ωRF、およびは、それぞれ、前記調査下のサンプルから受けた前記RF磁束の振幅、周波数、および位相であるステップと、c前記DCSQUID回路の出力において、前記周波数ωmで0°と180°の間で二相変調された出力RF電圧を取得するステップと、d前記出力RF電圧をRF信号成分と低周波信号成分に多重分離するステップと、e前記二相変調された出力RF電圧の前記RF信号成分を、それぞれ前記周波数ωRFおよび前記周波数ωmを基準とする第1の復調ユニットおよび第2の復調ユニットにおいて逐次的に復調し、前記第2の復調ユニットの出力において、前記調査下のサンプルから生じる前記RF磁束を表す出力信号が得られるステップとを含むことを特徴とする方法。前記ステップdの後に、前記低周波信号成分を磁束ロックループ回路に供給し、フィードバック磁束を生成するステップと、前記DCSQUID回路を準静的磁束nΦ0、n=0、1、2、...ここで、Φ0は磁束量子であるにおいてロックするステップとをさらに含むことを特徴とする請求項18に記載の方法。前記ステップeの後に、前記第2の復調ユニットを前記磁束ロックループ回路に結合し、前記低周波変調磁束を制御するステップをさらに含むことを特徴とする請求項19に記載の方法。したがって、本発明の目的は、200MHz以上の帯域幅におけるコヒーレント磁場を検出することが可能なDCSQUIDをベースにしたRF磁気計を提供することである。本発明の別の目的は、静的磁束をロックし、DCSQUIDのV-Φ関数の最大勾配においてRF磁束に対するACバイアスを作り出す磁束ロックループを使用することによりFLL磁束ロックループ帯域幅限界が克服されたDCSQUIDをベースにしたRF磁気計を提供することである。本発明のさらなる目的は、調査下のサンプルから生じるRF磁場が変調磁束に重ね合わせられる、200MHz以上の帯域幅において動作するDCSQUIDベースのRF磁気計を提供することである。RF磁束と変調磁束との重ね合わせが、二相変調されたSQUID出力RF電圧の生成をもたらす。VSQUIDは生成されたSQUID電圧のRF成分を2つの周波数ωmおよびωRFで復調するようにプロセシングされ、RF磁場の振幅および位相に関する情報を保持する低周波IF中間周波数信号を生成する。一態様において、本発明は200MHz以上の帯域幅で動作するRF磁気計システムであって、DCSQUID回路と、前記DCSQUID回路の入力と出力の間に結合され、フィードバック磁束を前記DCSQUID回路の前記入力に誘導結合する磁束ロックループ回路とを含むRF磁気計システムである。外部準静的磁束から減算されたフィードバック磁束はnΦ0、n=0、1、2、...ここで、Φ0は磁束量子であるをもたらす。低周波変調磁束の電源が前記DCSQUID回路の前記入力に誘導結合され、ここでΦmは前記変調磁束の振幅であり、ωmは前記変調磁束の周波数であり、は前記変調磁束の位相である。さらに、RF磁束の電源は、前記DCSQUID回路の前記入力に誘導結合され、ここで、ΦRFtは前記RF磁束の振幅であり、ωRFは前記RF磁束の周波数であり、は前記RF磁束の位相である。本主題磁気計において、前記DCSQUID回路は、0°と180°の間の周波数ωmで二相変調である出力RF電圧を生成する。多重分離回路が前記DCSQUID回路の前記出力に結合され、前記出力RF電圧をRF信号成分と低周波信号成分に分離する。RF復調回路が前記多重分離回路に結合され、前記二相変調された出力RF電圧の前記RF信号成分を受信し、測定対象の前記RF磁束を表す出力信号を生成する。前記RF復調回路は、前記周波数ωRFを基準とする第1の復調ユニットと、前記周波数ωmを基準とし、前記第1の復調ユニットの出力に結合された第2の復調ユニットとを含む。二重復調スキームにより提供されるダブルロックイン機構は、前記RFSQUID電圧にコヒーレントな寄生信号を実質的に除去する。前記第2の復調ユニットは、前記SQUIDと関連した低周波信号のみを感知可能であり、そうしなければRF磁場検出を妨げるであろう前記寄生信号を拒絶する。前記第1の復調ユニットは、周波数ωRFを基準とするRFロックイン増幅器の形式でよく、またはRFミキサー/乗算回路の形式でもよい。前記第2の復調ユニットは、前記周波数ωmを基準とする中間周波数IntermediateFrequencyIFロックイン増幅器をベースにしてもよく、または乗算回路をベースにしてもよい。前記FLL回路は、前記多重分離回路の出力に結合され、前記多重分離回路の出力から前記低周波信号成分を受信する。前記低周波信号成分は、前記FLL回路においてプロセシングされ、前記フィードバック磁束を生成し、これは前記外部準静的磁束から減算されたときに、nΦ0の純準静的磁束をもたらす。前記磁束ロックループFLL回路は、前記周波数ωmを基準とするFLLロックイン増幅器、または乗算ユニットを含み得る。低周波変調磁束の前記電源は、前記磁束ロックループ回路および前記第2の復調ユニットに結合される前記低周波変調磁束を生成する関数発生器を含み得る。あるいは、低周波変調磁束の前記電源は、前記IFロックイン増幅器から受信した局部発振器信号を含んでいてもよい。前記第2の復調ユニットは前記FLLに結合され、変調レジームを規定する。RF磁束の前記電源は、調査下のサンプルから生じる磁束を含み得る。加えて、RF電源が、前記第1の復調ユニットおよびRF磁束の前記電源に結合され得る。本実施形態では、減衰器が、前記第1の復調ユニットと前記調査下のサンプルに結合される。あるいは、RF電力が前記変調コイルに供給され、前記変調磁束、nΦ0でロックされた前記準静的磁束および前記RF磁束の重ね合わせである純磁束をもたらし得る。変調コイルが、前記DCSQUID回路に近接して配置され、前記DCSQUID回路に誘導結合され、前記低周波変調磁束および前記フィードバック磁束を前記DCSQUID回路に結合する。前記RF復調回路は、前記多重分離回路の出力に結合された少なくとも1つの平衡低雑音増幅器LNA、および前記第1の復調ユニットと前記第2の復調ユニットの間に結合された増幅器を含む。前記多重分離回路は、少なくとも1つのバイアスT回路を含む。前記周波数ωm≪前記周波数ωRFであり、前記周波数ωmは、前記第1の復調ユニットの出力帯域幅の範囲内である。別の態様において、本発明は、200MHz以上の帯域幅で動作するDCSQUID磁気計により調査下のサンプルのRF磁場を測定するための方法を構成する。本主題方法は、a調査下のサンプルにRF電力を供給するステップと、b低周波変調磁束および前記調査下のサンプルから生じ、前記変調磁束modulatingflux上に重ね合わせられたRF磁束をDCSQUID回路に誘導結合するステップであって、ここで、Φm、ωmおよびは、それぞれ、前記変調磁束の振幅、周波数、および位相であり、ΦRF、ωRF、およびは、それぞれ、前記調査下のサンプルから受けた前記RF磁束の振幅、周波数、および位相であるステップと、c前記DCSQUID回路の出力において、前記周波数ωmで0°と180°の間で二相変調された出力RF電圧を取得するステップと、d前記出力RF電圧をRF信号成分と低周波信号成分に多重分離するステップと、e前記二相変調された出力RF電圧の前記RF信号成分を、それぞれωRFおよびωmの前記周波数を基準とする第1の復調ユニットおよび第2の復調ユニットにおいて逐次的に復調し、前記第2の復調ユニットの出力において、前記調査下のサンプルから生じる前記RF磁束を表す出力信号が得られ、ここで前記周波数ωm≪前記周波数ωRFであり、前記周波数ωmが、前記第1の復調ユニットの出力帯域幅の範囲内であるステップとを含む。前記低周波信号成分は、前記多重分離ユニットから磁束ロックループ回路に供給され、フィードバック磁束を生成し、その結果前記DCSQUID回路は準静的磁束nΦ0、n=0、1、2、...ここで、Φ0は磁束量子であるでロックされる。本発明のこれらの特徴および利点そしてその他の特徴および利点が、添付の特許図面と併せて、以下の本発明の詳細な説明から明らかになろう。本発明の最終的な目標は、DCSQUIDを採用して、対象のサンプルから生じるRF磁場の尺度である出力信号IF信号、その後の段落において詳細に論じられるを作り出すことである。SQUID固有の帯域幅は数百GHzの高さであり得るので、SQUIDそれ自体は限定因子ではない。しかしRF磁場は、FLL磁束ロックループ帯域幅の範囲外、すなわち20MHz超の周波数で振動する。このため、通常DCSQUIDと併せて使用される磁束ロックループは、測定されたRF磁場に反応しない。FLL帯域幅限界を克服するために、低周波FLLは、DCSQUIDに対する静的磁束を同時にロックし、ならびにDCSQUIDのV-Φ関数の最大勾配でRF磁束に対するACバイアスを作り出す機能を備える。本主題磁気計において、調査下のサンプルから生じるRF磁束は変調磁束の上に重ね合わせられる。RF磁束が印加されると、SQUIDは二相変調されたRF電圧を出力する以後の段落において提示されるように、すなわち、SQUID回路により生成された出力RF電圧は、変調の第1の半周期の間0°位相を有し、変調の第2の半周期の間180°位相を有する。この信号はダブルロックイン増幅器技術により復調され、その結果最終的な信号すなわち、IF信号はRF磁場の振幅および、理論上、RF磁場の位相に関する情報を保持する。差動信号リンクに併せたダブルロックイン増幅器技術は、スプリアス信号問題を効果的に緩和する。本願の磁気計では、動作周波数はRFロックイン復調器の帯域幅によってのみ制限されその後の段落において詳述される、GHz周波数範囲にまで延長することができる。動作の原則図2~7を参照すると、RF磁気計20は、超伝導ループ26において接続される2つのジョセフソントンネル接合24で構成されたDCSQUID回路22をベースにしている。SQUID回路22が接合の臨界電流を超える定電流でバイアスをかけられたとき電流は、臨界電流の最大値まで電圧降下なしに接合に存在する、SQUIDループを貫通する磁束Φにおける変化が、本明細書においてさらにSQUID応答と称される、SQUIDにわたる電圧降下における変化を生じる。SQUID応答を線形化し、その動的範囲を増加させるために、SQUID磁気計を磁束ロックループFLLレジームにおいて動作させる。このレジームにおいて、磁束ロックループFLL回路28は多重分離回路30を介してSQUID回路22に結合される。FLL回路28は、定電流Ibを生じ、SQUID回路にバイアスをかける電流源32本明細書においてバイアスとも称されると、デカップリングコンデンサ34と、昇圧器stepuptransformer36と、低雑音増幅器LNA38と、FLLロックイン増幅器40と、フィードバック抵抗器44と、電流加算器46と、その後の段落において詳述されるように、SQUID回路22に近接して配置され、変調磁束とフィードバック磁束をSQUID回路22に誘導結合する変調コイル48とを含む。再び図2~7および図8~9を参照すると、約Φ0/4の振幅を有するωmの周波数で振動する磁束が、SQUID回路22に近接して配置され誘導結合される変調コイル48によってSQUID回路22に適用される。変調周波数ωmは、100Hzから5MHzまでの範囲内であり得る。周波数ωmを基準とするFLLロックイン増幅器40は、SQUID出力電圧を復調し、その出力は積分器42によって積分され、反転され、フィードバック抵抗器44および電流加算器46を介して変調コイルにフィードバックされる。SQUIDの準静的磁束がnΦ0、n=0、1、2、...、であるとき、SQUIDの電圧が基本波を含まないため、FLLロックイン増幅器40のロックイン出力はゼロである。準静的磁束がnΦ0より大きいまたは小さい場合、FLLロックイン増幅器40の出力はそれぞれ、正または負であり、フィードバック信号は準静的磁場ΦDCに比例する。変調磁束が変調コイル48を介してSQUID回路に適用され、SQUID準静的磁束は、nΦ0でロックされる。図8~9を参照すると、DCSQUID回路22が、変調磁束これはV-Φ関数の最小nΦ0にロックされるを有するFLL回路28に組み込まれたことを考慮すると、SQUIDに対するRF磁束の適用は、SQUIDループを貫通する総磁束を等しくする。ΦRFt<Φ0/4およびΦm~Φ0/4であれば、SQUIDは、0度に対してと180度に対しての間で、周波数ωmで二相変調されたRF電圧を出力する。すなわち、図9に示すように、例えば、矩形波変調は、SQUIDに各半周期についてV-Φ関数の最大勾配でバイアスをかけるであろう。矩形波50は、FLLに対して誤りフィードバック信号を提供するのに使用される低周波変調磁束である。最初の半周期の間、変調磁束は1.25Φ/Φ0の値を有し、効果的にSQUIDにV-Φ曲線52の最大正勾配でバイアスをかける。変調磁束50が0.75Φ/Φ0である第2の半周期の間にも、同じことが起こる。しかしここでは、SQUIDはV-Φ曲線52の最大負勾配でバイアスをかけられる。RF磁束54が変調磁束50の上に重ね合わせられた場合、SQUIDは、RF磁束54の振幅を掛けた1.25Φ/Φ0または0.75Φ/Φ0でV-Φ曲線の勾配に比例する振幅を有するRF電圧SQUID電圧56を出力する。すなわち、RF磁束観点からは、SQUIDは、変調の第1の半周期および第2の半周期の間にそれぞれ1.25Φ/Φ0および0.75Φ/Φ0でバイアスをかけられたように見える。さらに、SQUIDRF電圧56は、図8に示されるように、曲線56のピーク57において、変調周波数ωmにおいて、0度と180度の間で二相変調される。RF電圧は、変調の第1の半周期の間、0度相を有し正勾配のために、変調の第2の半周期の間、180度相を有する負勾配のために。図2~7を再び参照すると、多重分離回路30において多重分離した後、SQUID電圧60は、低周波信号成分62とRF周波数信号成分64に分離される。多重分離回路30は、SQUIDの出力RF電圧60に対してハイパスフィルタリングを実行する単一バイアスT回路66図3に提示されるように、または二重バイアスT回路66図2および4~7に示されるようにを実装され得る。出力されたSQUIDのRF電圧60からの単離後、RF周波数信号成分64はRF復調回路68によりプロセシングされ、ここでRF周波数信号成分64が、平衡超低雑音増幅器LNA複数可70によりまず増幅され、図2および4~7に提示される実施形態に示されるように、180度カプラ72により差動信号からシングルエンド信号に変換される。カプラの出力は、周波数ωRFを基準とするRFロックイン増幅器74により復調され、この出力は、増幅器76を介して、周波数ωmを基準とする中間周波数IFロックイン増幅器78に供給される。適切な動作のために、RFロックイン増幅器74の出力帯域幅は、周波数ωmより大きい、すなわち、周波数ωmはRFロックイン増幅器74の出力帯域幅の範囲内にある。以下の段落において提示するように、IFロックイン増幅器78の同相出力XIFIF信号はRF磁場の振幅および位相の両方に比例する。上式中、Gtotはシステムの総利得である。同時に、バイアスT回路66のDC出力低周波信号成分62が、FLL回路28に供給され、このフィードバックがSQUIDの静的磁束の従来の尺度をもたらす。周波数ωRF≫周波数ωmにより、RF復調回路RFロックイン増幅器74およびFLL回路28は、お互いに影響することなく同時に動作する。図2~7に示されるように、復調回路IFロック印増幅器78または乗算器92はFLL回路28に結合され、変調レジームを決定する。例えば、矩形波変調の場合には図9に示されるように、SQUIDは、各半周期についてそれぞれV-Φ関数の最大勾配正および負でバイアスをかけられるであろう。SQUIDループの外で生じるスプリアスRF信号は相変調を有さないので、それらはダブルロックイン技術により効率的に排除される。図2~3に示すように、RF電力が、RFロックイン増幅器74から可変減衰器82を介して調査下のサンプル80に供給される。本実施形態では、RF周波数の範囲は、50MHzから200MHzまでであり得る。図3に示される本発明のRF磁気計の代替的実施形態において、単一バイアスT回路66、単一デカップリングコンデンサ34、および単一RFLNA70を有するシングルエンド構成が、RF復調回路68において使用される。本実施形態では、図2の180度カプラ72は省略され、RF周波数帯域幅は、およそ50MHzから200MHzまでの範囲であり得る。図2、3および7に示されるRFロックイン増幅器74は、図4~6に示されるように、RFミキサー/乗算器84により置き換えられてもよい。この場合、RF電源86からのRF電力は、カプラ88を介してRFミキサー84の局部発振器90および調査下のサンプル80に送達される。本実施形態では、RF周波数の範囲は、およそ50MHzから200GHzまで延長し得る。図4および7に示されるように、バンドパスフィルタ100が、RFロックイン増幅器74またはRFミキサー84と増幅器76の間に結合され得る。図4に提示されたスキームの追加の版を示す図5を参照すると、IFロックイン増幅器78が乗算器92で置き換えられている。本実施形態では、関数発生器94が変調信号をFLL回路28に、基準信号の周波数ωmを局部発振器LOを介して乗算器92に供給する。図5に示されたスキームの別の実施形態を示す図6を参照すると、FLLロックイン増幅器40は乗算器96で置き換えられている。本主題磁気計のさらなる代替的実施形態を提示する図7を参照すると、測定スキームは、これを介してRFロックイン増幅器74により生成されたRF信号が、低温装置108内に封入されたSQUID回路22に結合される差動接続線102を含む。ローパスRFフィルタ103は、フィルタリングされたRF信号を減衰器82に通過させる。信号はさらに180度カプラ110において分割され差動信号になり、これは一対のバイアスT回路104に供給され、ここで差動RF信号はFLL回路28から来る変調信号およびフィードバック信号と組み合わされる。重ね合わせられた信号は、変調コイル106を介してSQUID回路22に誘導結合される。減衰器82設定を変更することにより、RF磁束の関数としてのIF信号の依存性を得ることができる。ロックインシミュレーション本発明のダブルロックイン手法を分析的にモデル化するために、式1をIb>2Icについて以下のように概算することができる。約Φ=nΦ0n=0、1、2、...では、式4はのように展開され得る。ここで、は、Φ=n0.25Φ0におけるSQUID利得である。以下の磁束がSQUIDに適用される:RF磁束変調磁束およびFLL欠点imperfectionsΦoffによるnΦ0からの寄生の静的オフセット。RFロックイン増幅器74の入力におけるコヒーレントスプリアスRF電圧は、である。バイアスT回路66のハイパスフィルタリング効果を考慮に入れると、RFロックイン増幅器74により観察される総電圧は:である。上式中、GLNAはLNA70電圧利得である。式5にRFロックイン標準GRFsinωRFtを掛け、DC項および低周波項のみを保有することで、RFロックイン同相出力が得られる:上式中、GRFはRFロックインの総利得である。寄生のDCオフセットおよびスプリアスRF電圧と関連した信号は、式8においてDC項として現れるため、それらはIFロックイン復調144の後に除去される。式8にIFロックイン標準GIFsinωmtを掛けることにより、IFロックイン同相出力、すなわちIF信号が得られる:上式中、GIFはIFロックイン増幅器78の総利得である。を選択することにより、IF信号は最大化され得る:上式中、GTOT=0.5GIFGRFGLNAGSQUIDは全システムの純利得である。式10の右辺中のGTOTおよびΦmの両方が固定されており周知である。実験設定SQUID32x32μm2の有効ループ面積を有するバイクリスタルbi-crystalSrTiO3基板上の商業用YBa2Cu3O7DCSQUIDおよび単一変調コイルを、オープン欠陥検出のために使用したStarCryelectronics社。1x1mmの大きさのSQUID洗浄器を、先細になったサファイアロッドの端面に接着した。SQUIDの臨界電流は11μAであり、通常接合抵抗は3オームであり、接触抵抗は1オーム未満であり、自己インダクタンスは200pHであった。測定は、遮蔽なしに77.4Kにおいて液体窒素浴中で行われた。読み出し電子機器すべての電子機器は、室温で動作させ、3つの主なセクションを含んでいた図2~7に示される:同期RF復調器RFロックイン増幅器74またはRFミキサー84、同期IF復調器78または乗算器92、およびFLL回路28。図7に示される、差動信号伝達は、低レベルRF信号および低レベルAC信号について、SQUID回路22および変調コイル106端子を2対の50Ωステンレススチール同軸ケーブルの内部導体にワイヤボンディングすることにより実装された。この手法は、コモンモード雑音、図7に示される差動接続線102を排除しながら、それぞれ自然にバランスのとれた電源および負荷であるSQUIDと変調コイルの双方を利用する。これはまた、SQUIDとRF電子機器の間のインピーダンス不整合の問題を解決し、これにより広帯域システムにつながる。50kHzDC帯域幅を有するバイアスT回路66は、RF信号およびDC/AC信号をダイプレックスdiplexする。RF復調器は、2対の平衡超低雑音増幅器LNA70と、180度ハイブリッドカプラ72と、200MHzRF帯域幅を有するRFロックイン増幅器74[SRS844]とを含む。p-HEMTトランジスタを利用する特注設計のLNA70は、293Kで50Ωについて、21dB電力利得、50~900MHz帯域幅、および0.6dB雑音指数0.25nV/√Hzの入力換算雑音密度をもたらした。LNA70による前増幅の後に、RF信号は、180度カプラ72により差動からシングルエンドに変換され、周波数ωRFを内部基準とするRFロックイン増幅器74に供給された。RF磁場のレベルに応じて、RFロックイン増幅器74の純利得は103から105へと変化した。試験設定における最良の達成可能なRFロックイン感度は、100μV105RFロックイン純利得であり、スプリアスRF信号により制限された。RFロックインは、100μsの最小時定数を有したので、最大変調周波数ωmは2kHzで制限された。周波数ωmを中心としたアクティブ低雑音バンドパスフィルタ100を通過した後、RFロックインの出力は、周波数ωmを内部基準とするIFロックイン増幅器78に供給された。IFロックイン純利得は10であり、時定数は100から500msまでであった。SQUID回路22と180度カプラ72の間に形成された定在波は、周波数2ωmで振幅変調されたスプリアスRF信号を生じた。スプリアスRF信号は、周波数ωmを基準とするIFロックイン増幅器78により拒絶された。ダブルロックイン技術RFロックインおよびIFロックインは、SQUIDを同軸ケーブルに接続する配線ループによるコヒーレントピックアップpick-up、設定全体の励起アームと検出アームの間の近接場カップリングクロストーク、バイアスTのDCからRFポートへのRFピックアップの漏洩、ならびにLO局部発振器からRFロックインのRFポートへのRF漏洩によるスプリアスRF信号を排除する。2kHz正弦波変調および100Hz帯域幅を有するFLL回路28を、容量結合された入力変換器36、差動超低雑音前置増幅器38、周波数ωmを外部基準とするFLLロックイン増幅器40、積分器42、および電流加算器46で設計した。2オーム入力抵抗器44が室温にある状態で、低雑音前置増幅器38は、105の利得および2kHzにおいて<0.5nV/√Hzの電圧雑音密度を有した。実験データおよび考察既知の振幅のRF磁束を生成するために、RFロックイン内部発振器90の減衰された出力を、差動送信線差動接続線102を介してSQUID変調コイル106に導入した。変調コイルがフィードラインに短絡を起こさせることを考慮すると、コイルにより生成されるRF磁束の振幅はとして計算され、上式中、a=2.222Φ0/mAは、SQUID磁束を変調コイル電流に関連付ける幾何係数であり、PRFはRF電力であり、Ζ0=100Ωは図7の差動フィードライン差動接続線102の特性インピーダンスである。復調ユニット図4~2および7中のIFロックイン増幅器78、または図5~6中の乗算器92の出力において観察されたIF信号がスプリアスRF信号よりもむしろSQUIDRF電圧に関連していることを検証するために、190MHzにおける静的磁束に対するIF信号の依存性を開ループレジームFLLなしにおいて取得した。RF変調磁束およびIF変調磁束の両方の振幅がΦ0と比較して小さい場合、IF信号はV-Φ関数の二次導関数を表し、これはIb=2Icにおいて、により与えられる。SQUIDを、Φm≒0.1Φ0およびΦRF≪Φ0の条件下で動作させた。静的磁束は、変調コイルに印加されたDC電流によって生成された。図10に示される静的磁束へのIF信号の依存性は、予想通り1Φ0の周期を有する干渉縞をもたらす。データはまた、IF信号がRF磁束の振幅および位相の両方を表すことを確認する。図11は、閉ループレジームにおいて測定された変調磁束振幅Φmodの関数としてのIF信号を示す。RF周波数は165MHzであり、RF磁束振幅ΦRF=2mΦ0であり、最適バイアス下、静的磁束はnΦ0、n=0、1、2、...でロックされていた。ΦRF≪Φ0について、図はV-Φ関数の一次導関数を表す。予想通り、IF信号における最大値は、点Φm≒0.25Φ0近くで起こり、ここでV-Φ関数は最大勾配を有し、この最大勾配の後IF信号は減少しΦm≧0.5Φ0においてゼロに戻る。図12は、閉ループレジームにおけるRF磁束の関数として測定されたIF信号を示す。IF信号はIFロックイン入力に付され、100μVRFロックイン感度105純利得に標準化される。Eq.3により予測されるように、RF磁束振幅の4ディケードdecadeにわたって依存性は線形であり、正確な較正に使用することができる。そのような動的範囲は、ほとんどの用途に対して十分である。GSQUID≒50μV/Φ0、GLNA=140、GRF=100010mVRFロックイン感度、GIF=20、およびΦm≒Φ0/4をEq.10に代入することで、本主題磁気計の小信号感度44Vrms/Φ0がもたらされ、これは実験データへの線形フィット図11に示されるに一致している。小さいΦRFでは、IF信号依存性はLNA雑音により制限される:約4mV2mV/√Hzを参照の観察されたIF信号雑音レベルは、2.2μΦ0/√Hzの計算された上記LNA入力換算磁束雑音密度と一致する。IF信号は、接合臨界電流の抑制のためΦRF≒0.2Φ0の周辺で最大に達し、これが次にGSQUIDを減少させる。ΦRF>Φ0/4のより大きなRF磁束でも、ΦmΦRFがΦ0/2を超えるため、FLLをロックのかからない状態で実行させる。50から200MHz以上までのコヒーレント磁場を検出することが可能なDCSQUIDのRF磁気計が実証された。システムは、200MHzにおける磁束雑音密度が10μΦ0/√Hz未満である4桁を超えるRF動的範囲を提供する。読み出し電子機器における送信線遅延により帯域幅が制限される既存のSQUIDFLLとは異なり、本主題RF磁気計における上限周波数はRFロックイン帯域幅のみにより制限され、ディスクリート乗算器RFミキサーを使用することによりGHz範囲にまで延長され得、ディスクリート乗算器RFミキサーは変調周波数を増加させることも可能にする。キャリア/位相回収モジュールの実装は、未知の位相を有する調波RF信号を感知する一助となり得る。本発明を、その特定の形式および実施形態と関連して記載してきたが、添付の特許請求の範囲において定義される本発明の精神または範囲から逸脱することなく、上で論じたもの以外の様々な改変が用いられ得ることが理解されよう。例えば、同等の要素が具体的に示され記載されたものを置換してもよく、特定の特徴をその他の特徴と独立して使用してもよく、ある場合には、要素の特定の位置を逆にしても割り込ませてもよく、これらはすべて添付の特許請求の範囲において定義される本発明の精神または範囲から逸脱することなく行われる。