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

一种不采用约瑟夫森结的新型SQUID磁传感器的提出及原理验证

基本信息

批准号：
17656133
负责人：
木須隆暢
金额：
$ 2.18万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

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。

我们提出了一种利用局部激光照射引起的电压响应定量读出超导微环中电流的方法。通过读取因外部磁场而变化的电流值，可以将其用作磁传感器。为了提高灵敏度，环形电感的优化和偏置温度的稳定是未来的重要问题。由于局部温度调制，用调幅激光束照射能够实现临界电流密度的局部调制。当施加恒流偏置到略小于临界电流值的值时获得的电压响应与激光照射位置流过的电流与临界电流值之间的差值成正比，因此在恒定调制条件下电压响应为它是作为与局部电流密度成比例的量获得的。特别是，在具有强非线性电流-电压特性的超导状态下，电压对电流变化的响应显着增加，从而可以实现更灵敏的检测。在根据高温超导体众所周知的n次幂定律的电流-电压特性的情况下，可以解析地处理麦克斯韦方程组。使用微桥的测量结果与理论分析结果显示出良好的一致性，并且很明显，该方法可以读出空间分布为几微米的局部电场。电压响应可以通过n次幂定律转换成电流的空间分布。通过在超导薄膜中设置微小环并读取因外部磁场而变化的循环电流，它可以作为磁传感器运行。