ジョセフソン接合を用いない新方式SQUID磁気センサの提案と原理検証

• Project/Area Number: 17656133
• Research Category: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Measurement engineering
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 木須 隆暢 九州大学, 大学院システム情報科学研究院, 助教授 (00221911)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 井上 昌睦 九州大学, 大学院システム情報科学研究院, 助手 (80346824)
• Project Period (FY): 2005 – 2006
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2006)
• Budget Amount: ¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000); Fiscal Year 2006: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000); Fiscal Year 2005: ¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000)
• Keywords: 超伝導材料 / 超伝導素子 / 低温物性 / SQUID / ジョソフソン接合 / レーザ変調 / 磁気センサ / 電流計測 / 超伝導 / ジョセフソン接合

Research Abstract

超伝導微少リング中の電流を局所レーザ照射による電圧応答によって、定量的に読み出す方法を提出した。外部磁界により変化する電流値を読み取ることによって、磁気センサとしての応用が期待できる。感度向上の為には、リングインダクタンスの最適化、バイアス温度の安定化など今後の重要課題である。
振幅変調されたレーザビームを照射する事によって、局所的な温度変調に伴う臨界電流密度の局所変調が可能となる。臨界電流値よりわずかに小さな値に定電流バイアスした際に得られる電圧応答は、レーザ照射位置における通電電流と臨界電流値との差に比例することから、一定の変調条件下においては電圧応答は局所電流密度に比例する量として得られる。特に、電流-電圧特性に強い非線形生を有する超伝導状態では、電流変化に対して電圧応答は著しく増大し、より高感度な検出が可能となる。高温超伝導体でよく知られているような、n乗則による電流-電圧特性の場合、Maxwell方程式の解析的取り扱いが可能となる。マイクロブリッジを用いた測定結果は、理論解析の結果とよい一致を示し、本方法により数ミクロンの空間分布を有する局所電界の読み出しが可能であることが明らかとなった。電圧応答は、n乗則により電流の空間分布へと変換することが可能である。超伝導薄膜中に微少なリングを設け、外部磁界によって変化する周回電流を読み取ることによって、磁気センサとしての動作が可能となる。