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JP2000284032A - Squid flux meter - Google Patents

Squid flux meter

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Publication number
JP2000284032A
JP2000284032A JP11090330A JP9033099A JP2000284032A JP 2000284032 A JP2000284032 A JP 2000284032A JP 11090330 A JP11090330 A JP 11090330A JP 9033099 A JP9033099 A JP 9033099A JP 2000284032 A JP2000284032 A JP 2000284032A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
squid
feedback
squids
output
magnetometer
Prior art date
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Application number
JP11090330A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4427122B2 (en
Inventor
Shigeharu Oyu
重治 大湯
Yoichi Takada
洋一 高田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP09033099A priority Critical patent/JP4427122B2/en
Publication of JP2000284032A publication Critical patent/JP2000284032A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4427122B2 publication Critical patent/JP4427122B2/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To also apply to a high-temperature superconductive SQUID where spatially three-dimensional pickup coil cannot be formed easily by applying a feedback magnetic flux with a size that is proportional to the output of the drive circuit of one of at least three SQUIDs to at least one of the SQUIDs. SOLUTION: The SQUID flux meter is provided with at least three SQUIDs 11a-14a, drive circuits 11b-14b for independently driving each of the SQUIDs 11a-14a, and feedback coils 11c-14c for feeding back magnetic flux with a size being proportional to the output of the drive circuit being mounted to each of the SQUIDs. Then, feedback magnetic flux with a size that is proportional to the output of the drive circuit of one of the SQUIDs 11a-14a is applied to at least one of the SQUIDs via the feedback coils 11c-14c of the SQUID. Also, feedback magnetic flux with a size being proportional to the output of the drive circuit of the SQUID other than the SQUIDs is additively applied to one SQUID via a feedback coil.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、SQUID(超伝
導量子干渉素子:Superconducting Q
Uantum Interference Devic
e)と呼ばれる高感度な磁気センサを用いたSQUID
磁束計に関わり、とくに、SQUIDとして高温超伝導
SQUIDを用いて、外来磁気雑音の除去に有効なグラ
ジオメータの構成を採るSQUID磁束計に関する。こ
のSQUID磁束計は主に生体磁気計測装置に好適であ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a SQUID (Superconducting Quantum Interference Device).
Unantum Interference Device
e) SQUID using a highly sensitive magnetic sensor called
The present invention relates to a magnetometer, and more particularly to a SQUID magnetometer using a high-temperature superconducting SQUID as a SQUID and employing a gradiometer effective for removing extraneous magnetic noise. This SQUID magnetometer is suitable mainly for a biomagnetism measuring device.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在、SQUIDを多数用いたマルチチ
ャネル型SQUID磁束計が盛んに開発されており、こ
の磁束計を用いた脳磁図、心磁図などの生体磁気計測が
研究されている。この生体磁気計測は、既に、大脳生理
学の研究及び虚血性心疾患や不整脈の診断に有効である
ことが見出されている。
2. Description of the Related Art At present, multi-channel SQUID magnetometers using a large number of SQUIDs have been actively developed, and biomagnetic measurements such as magnetoencephalograms and magnetocardiograms using such magnetometers have been studied. This biomagnetic measurement has already been found to be effective for research on cerebral physiology and diagnosis of ischemic heart disease and arrhythmia.

【0003】極低音で動作するSQUIDは大掛かりな
冷却機構を必要とするため、どうしても、生体磁気計測
装置の全体構成も大形化し、かつ、運用コストも高いと
いう問題が付きまとう。
[0003] Since the SQUID that operates at extremely low frequencies requires a large-scale cooling mechanism, there is a problem that the overall configuration of the biomagnetism measuring apparatus is large and the operating cost is high.

【0004】このような中、近年、高温超伝導材料を用
いたSQUIDが実用化に近づいている。高温超伝導S
QUIDは取り扱いが容易な液体窒素により冷却でき
る。このため、高温超伝導SQUIDを生体磁気計測装
置に組み込むことにより、ことさら大規模な冷却機構は
必要なくなり、装置全体の大形化も回避でき、且つ、運
用コストも低減できるものと、期待されている。
Under these circumstances, in recent years, SQUIDs using a high-temperature superconducting material are approaching practical use. High temperature superconducting S
The QUID can be cooled with liquid nitrogen, which is easy to handle. For this reason, by incorporating the high-temperature superconducting SQUID into the biomagnetism measuring device, it is expected that a particularly large-scale cooling mechanism is not required, and that the entire device can be prevented from being large-sized and the operating cost can be reduced. I have.

【0005】ところで、SQUID磁束計を用いて生体
磁気を計測するには、生体から発生する磁場は非常に微
弱であることから、生体以外から発生する磁場(以下、
これを「環境磁場」を呼ぶことにする)を除去しない限
り、有効な計測は期待できない。このため、環境磁場を
除去する技術が生体磁気計測の主要な分野の1つを形成
している。
[0005] When measuring biomagnetism using a SQUID magnetometer, the magnetic field generated from a living body is extremely weak.
Unless this is called "environmental magnetic field"), effective measurement cannot be expected. For this reason, the technology for removing the environmental magnetic field has formed one of the main fields of biomagnetic measurement.

【0006】図13に、環境磁場を除去するための従来
法のいくつかを示す。同図(a)はSQUID磁束計に
用いられる磁束検出用の1次微分型ピックアップ(検
出)コイルと呼ばれている。このピックアップコイル
は、主に液体ヘリウム温度で動作するSQUID磁束計
に採用されるコイルであり、超伝導線によって2つのル
ープが互いに逆向きに巻装されている。この1次微分型
ピックアップコイルは、心臓や脳など、このコイルの近
傍から発生する磁場に対しては感度の良い検出特性を示
す一方で、遠方で発生した環境磁場に対しては2つのコ
イルにほぽ同じ大きさの磁束が鎖交するためことからキ
ャンセルするようになっている。
FIG. 13 shows some conventional methods for removing an environmental magnetic field. FIG. 1A is called a primary differential pickup (detection) coil for detecting magnetic flux used in a SQUID magnetometer. This pickup coil is a coil adopted mainly for a SQUID magnetometer operating at liquid helium temperature, and two loops are wound in opposite directions by a superconducting wire. This first-order differential pickup coil exhibits a highly sensitive detection characteristic for magnetic fields generated from the vicinity of the coil, such as the heart and the brain, but has two coils for environmental magnetic fields generated at a distance. Since magnetic fluxes of almost the same magnitude are linked, canceling is performed.

【0007】また、同図(b)は、上述した1次微分型
ピックアップコイルを2つ用いて、その中心軸方向にお
いて逆向きに重ねた状態で接続した構成のピックアップ
コイルを示す。このピックアップコイルは2次微分型ピ
ックアップコイルと呼ばれており、1次微分型よりも更
に高い環境磁場の除去能力を発揮できる。これらの微分
型ピックアップコイルを備え、磁場の勾配成分を計測す
る磁束計は「グラジオメータ」と呼ばれている。
FIG. 1B shows a pickup coil in which two first-order differential pickup coils described above are connected in a state of being superimposed in the central axis direction in opposite directions. This pickup coil is called a second-order differential type pickup coil, and can exhibit a higher removing ability of the environmental magnetic field than the first-order differential type. A magnetometer provided with these differential pickup coils and measuring a gradient component of a magnetic field is called a “gradiometer”.

【0008】このグラジオメータを電気的あるいはソフ
トウェア的に実現する手法が、例えば、米国特許第5,
122,744号、特開平4−264281号、特開平
5−232202号、特開平6−138197号などに
よる提案として知られている。これらの電気的あるいは
ソフトウェア的な手法は、極低温用のSQUID磁束計
にも適用可能であるが、図13(a),(b)のような
ビックアップコイルを形成することが難しい高温超伝導
SQUID磁束計に好適にも適用できる。
[0008] A technique for electrically or softwarely implementing the gradiometer is described in, for example, US Pat.
122,744, JP-A-4-264281, JP-A-5-232202 and JP-A-6-138197. These electrical or software methods can be applied to a SQUID magnetometer for cryogenic use, but it is difficult to form a big coil as shown in FIGS. 13 (a) and 13 (b). The present invention can be suitably applied to a SQUID magnetometer.

【0009】この内、とくに、特開平5−232202
号にはソフトウェア的に2次微分のグラジオメータを構
成する例が開示されており、これを図13(c)に模式
的に示す。同図によれば、4個のマグネットメータを用
い、その中の2個ずつのマグネットメータ同士の出力の
差分を演算して1次微分の出力を求め、さらに、その差
分出力同士の差分を再度演算することにより、2次微分
の出力を得ている。加えて、参照用のマグネットメータ
を別に用意し、この参照用マグネットメータの計測値に
比例する電流を補償電流として、他の4つのマグネット
メータに供給することにより、4つのマグネットメータ
に共通に入力される大きな値を持つ空間的に一様な環境
磁場を予め各検出値から差し引く構成になっている。
[0009] Among them, in particular, Japanese Patent Laid-Open No. 5-232202.
Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-163,887 discloses an example of configuring a second-order derivative gradiometer by software, which is schematically shown in FIG. According to the figure, four magnetometers are used, a difference between outputs of two magnetmeters among them is calculated, an output of a first derivative is obtained, and a difference between the difference outputs is calculated again. By performing the calculation, the output of the second derivative is obtained. In addition, a reference magnet meter is prepared separately, and a current proportional to the measured value of the reference magnet meter is supplied to the other four magnet meters as a compensation current, so that the input is common to the four magnet meters. A spatially uniform environmental magnetic field having a large value is subtracted from each detected value in advance.

【0010】このように2次微分型のグラジオメータ構
成することで、1次微分グラジオメータよりも環境磁場
の除去能力を上げることができる。当然に、3次以上な
ど、高次の微分次数を持つグラジオメータを構成するほ
ど、環境磁場をその高次成分まで除去できることにな
る。
[0010] By configuring the second-order differential gradiometer in this way, the ability to remove the environmental magnetic field can be increased as compared with the first-order differential gradiometer. Naturally, the more a gradiometer having a higher differential order such as the third order or higher is configured, the more the environmental magnetic field can be removed up to the higher order components.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】上述した特開平5−2
32202号記載の2次微分グラジオメータは、大きな
値を持つ環境磁場の一様成分を予め除去した後、差分を
演算するようにしているため、各マグネットメータのダ
イナミックレンジは小さくても、1段目の差分演算の出
力である1次微分出力値は、高い精度の計測値を得るこ
とができる。
SUMMARY OF THE INVENTION The above-mentioned Japanese Patent Laid-Open Publication No.
The secondary differential gradiometer described in No. 32202 calculates a difference after removing a uniform component of an environmental magnetic field having a large value in advance, so that even if the dynamic range of each magnetometer is small, one step is required. The primary differential output value, which is the output of the eye difference calculation, can provide a highly accurate measurement value.

【0012】しかし、同公開公報記載の2次微分グラジ
オメータにあっては、環境磁場に同様に含まれている、
大きな値を持つ磁場の1次勾配成分に対する除去能力が
極めて低いという問題がある。
However, in the second derivative gradiometer described in the publication, the environment magnetic field includes the same.
There is a problem that the ability to remove a first-order gradient component of a magnetic field having a large value is extremely low.

【0013】すなわち、この1次勾配成分はその殆どが
2つの1次微分出力に混入している。そのため、2段目
の差分演算により、大きな環境磁場の1次勾配成分の中
に含まれる小さな2次勾配成分を取り出さなければなら
ない。したがって、2次微分出力値を高精度に得ようと
すれば、1次微分出力値に大きなダイナミックレンジと
厳密なゲイン設定が必要になる。そして、1次微分出力
値に大きなダイナミックレンジと厳密なゲイン設定を確
保するには、結局、各マグネットメータのダイナミック
レンジを大きくする必要がある。したがって、SQUI
D駆動回路や各増幅器の厳密なゲイン設定が要求され
る。
That is, most of the first-order gradient components are mixed in the two first-order differential outputs. Therefore, a small secondary gradient component included in a primary gradient component of a large environmental magnetic field must be extracted by the second-stage difference calculation. Therefore, in order to obtain the secondary differential output value with high accuracy, a large dynamic range and strict gain setting are required for the primary differential output value. In order to secure a large dynamic range and a strict gain setting for the primary differential output value, it is necessary to increase the dynamic range of each magnet meter. Therefore, SQUI
Strict gain settings for the D drive circuit and each amplifier are required.

【0014】例えば、環境磁場の一様成分のピーク値を
約10nT、1次勾配成分のビーク値を約100pΤ、
2次勾配成分のビーク値をlpΤ、単位周波数当たりの
環境磁場は一様成分で100pT/√Hz、1次勾配成
分で1pT/√Hz、2次勾配成分で10fT/√Hz
とし、10fT/√Hzの最小分解能で計測したいとす
る。
For example, the peak value of the uniform component of the environmental magnetic field is about 10 nT, the beak value of the primary gradient component is about 100 p100,
The beak value of the secondary gradient component is lpl, and the environmental magnetic field per unit frequency is 100 pT / √Hz for the uniform component, 1 pT / √Hz for the primary gradient component, and 10 fT / √Hz for the secondary gradient component.
Suppose that it is desired to measure with a minimum resolution of 10 fT / √Hz.

【0015】この場合、各マグネットメータの出力およ
び1次微分出力にはピーク時に100pTの信号が出力
されるので、1次微分出力の最小分解能は、少なくとも
10fT/√Hz以下を維持しつつ、100pTのピー
ク値で振り切れることの無いように設計しなければなら
ない。また、1次微分出力の信号値は単位周波数当たり
1pT/√Hzであり、この中から10fT/√Hzの
信号を取り出す必要があるので、各マグネットメータや
増幅器、差分演算器のゲインの設定精度および1段目の
差分演算および2段目の差分演算の同相信号除去比は少
なくとも40dΒ以上である必要がある。さらに、環境
磁場の一様成分100pT/√Hzが含まれる中から最
小分解能10fT/√Hzの1次微分出力を差分演算に
より取り出す必要があるから、参照用のマグネットメー
タによって磁場の一様成分を除去するために各々のマグ
ネットメータに与える補償の量は80dBの精度で一致
させること必要がある。
In this case, since a signal of 100 pT is output to the output of each magnet meter and the primary differential output at the peak, the minimum resolution of the primary differential output is 100 pT while maintaining at least 10 fT / √Hz or less. It must be designed so that it does not run off at the peak value of. The signal value of the primary differential output is 1 pT / √Hz per unit frequency, and since it is necessary to extract a signal of 10 fT / √Hz from this, the gain setting accuracy of each magnetometer, amplifier, and difference calculator is required. In addition, the in-phase signal rejection ratio of the first-stage difference operation and the second-stage difference operation needs to be at least 40 dΒ or more. Further, since it is necessary to take out a first-order differential output having a minimum resolution of 10 fT / √Hz from a difference including a uniform component of the environmental magnetic field of 100 pT / √Hz, the uniform component of the magnetic field is obtained by a reference magnetometer. The amount of compensation given to each magnetometer to eliminate it must be matched with an accuracy of 80 dB.

【0016】かかる公報記載の従来例の場合、各々のマ
グネットメータに与える補償の量を80dBの精度で一
致させようとして、補償電流の調整回路(可変抵抗)が
備えられ、各マグネットメータのばらつき分を補正する
構成となっている。
In the case of the conventional example described in this publication, a compensation current adjusting circuit (variable resistor) is provided so as to match the amount of compensation given to each magnet meter with an accuracy of 80 dB. Is corrected.

【0017】しかし、全てのマグネットメータのばらつ
きを人手で調整するのは手間が掛かる。加えて、調整を
完了した後であっても、調整抵抗や配線抵抗の温度変化
などに因る抵抗値の時間的な揺らぎは発生するので、か
かる調整を頻繁に行なわなければならないという問題が
あった。
However, it is troublesome to manually adjust the variation of all magnet meters. In addition, even after the adjustment is completed, the resistance value fluctuates with time due to a temperature change of the adjustment resistance or the wiring resistance, so that there is a problem that such adjustment must be performed frequently. Was.

【0018】また、4つのマグネットメータの他に、参
照用としてマグネットメータを別途付加しなければなら
ないという問題もあつた。
In addition to the four magnet meters, there is another problem that a magnet meter must be separately added for reference.

【0019】本発明は、上述した特開平5−23220
2号記載の2次微分グラジオメータなどに見られる従来
の問題を考慮してなされたもので、空間的に立体的なビ
ックアップコイルの形成が困難な高温超伝導SQUID
にも適用できるとともに、参照用のマグネットメータを
必要とせず、補償電流の調整を頻繁に行なう必要が無
く、且つ、環境磁場の高い除去率を実現することができ
る高次微分グラジオメータを成すSQUID磁束計を提
供することを、その目的とする。
The present invention relates to the above-mentioned JP-A-5-23220.
The high-temperature superconducting SQUID, which is made in consideration of the conventional problem seen in the second-order differential gradiometer described in No. 2 and is difficult to form a spatially three-dimensional big-up coil
SQUID as a high-order differential gradiometer that does not require a magnet magnet for reference, does not require frequent adjustment of a compensation current, and can realize a high removal rate of an environmental magnetic field. It is an object to provide a magnetometer.

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係るSQUID磁束計によれば、3個以上
のSQUIDと、この3個以上のSQUID夫々を独立
して駆動する駆動回路と、前記3個以上のSQUID夫
々に対して取り付けられ且つ前記駆動回路夫々の出力に
比例した大きさの磁束をフィードバックさせるフィード
バックコイルとを備える。そして、前記3個以上のSQ
UIDの内の少なくとも1個のSQUIDに、他の1個
のSQUIDの駆動回路の出力に比例した大きさのフィ
ードバック磁束を当該SQUIDのフィードバックコイ
ルを介して印加する手段と、これらのSQUID以外の
他のSQUIDの駆動回路の出力に比例した大きさのフ
ィードバック磁束を前記少なくとも1個のSQUIDに
当該SQUIDのフィードバックコイルを介して加法的
に印加する手段とを備えたことを特徴とする。これによ
り、2次以上のグラジオメータが構成される。
In order to achieve the above object, according to the SQUID magnetometer according to the present invention, three or more SQUIDs and a drive circuit for independently driving each of the three or more SQUIDs are provided. , A feedback coil attached to each of the three or more SQUIDs and for feeding back a magnetic flux having a magnitude proportional to the output of each of the drive circuits. And the three or more SQs
Means for applying to the at least one SUID of the UIDs a feedback magnetic flux having a magnitude proportional to the output of the drive circuit of the other SQUID via the feedback coil of the SQUID; Means for applying a feedback magnetic flux having a magnitude proportional to the output of the SQUID driving circuit to the at least one SQUID through a feedback coil of the SQUID. Thus, a secondary or higher order gradiometer is configured.

【0021】さらに、このように構成したグラジオメー
タの各々の駆動回路にフィードバックゲインの微調整回
路を設けることにより、各々のSQUIDの微妙なばら
つきによる出力精度の劣化を防止する。
Further, by providing a fine adjustment circuit of the feedback gain in each drive circuit of the gradiometer configured as described above, it is possible to prevent a deterioration in output accuracy due to a minute variation of each SQUID.

【0022】また、本発明の別の態様によれば、複数の
SQUIDと、この複数のSQUID夫々を独立して駆
動する駆動回路と、前記複数のSQUID夫々に対して
取り付けられたフィードバックコイルとを備えたSQU
ID磁束計において、前記複数のSQUID夫々にその
SQUIDの駆動回路の出力に比例した大きさのフィー
ドバック磁束をそのSQUIDのフィードバックコイル
を介して印加する手段と、前記複数のSQUIDの内の
複数個のSQUID夫々のフィードバックコイルに、他
の1個のSQUIDに供給されるフィードバック電流を
加法的に印加する手段と、前記フィードバック電流が加
法的に印加される複数個のSQUIDの内の少なくとも
1個のSQUIDのフィードバックコイルに、その複数
個のSQUIDの内の他のSQUIDの駆動回路の出力
電圧に比例した大きさのフィードバック電流を更に加法
的に印加する手段と、前記出力電圧から電流への変換係
数を変更可能な手段とを備えたことを特徴とする。
According to another aspect of the present invention, a plurality of SQUIDs, a drive circuit for independently driving each of the plurality of SQUIDs, and a feedback coil attached to each of the plurality of SQUIDs are provided. SKU provided
In the ID magnetometer, means for applying a feedback magnetic flux of a magnitude proportional to the output of the drive circuit of the SQUID to each of the plurality of SQUIDs via the feedback coil of the SQUID; and a plurality of the plurality of SQUIDs. Means for additively applying a feedback current supplied to another one of the SQUIDs to each feedback coil, and at least one SQUID among a plurality of SQUIDs to which the feedback current is additively applied; Means for further applying a feedback current of a magnitude proportional to the output voltage of the drive circuit of the other SQUID of the plurality of SQUIDs to the feedback coil, and a conversion coefficient from the output voltage to the current. And a changeable means.

【0023】このように、本発明により、2次以上の電
気的差分グラジオメータを持つSQUID磁束計が構成
される。この構成の1つの態様を要約すると、マグネッ
トメータで2個の電気的1次微分グラジオメータをそれ
ぞれ構成し、片方の1次微分グラジオメータのフィード
バック電流を、もう片方の1次微分グラジオメータに加
算して印加する構成である。本構成により一様磁場除去
用の余分なマグネットメータを備える必要がなくなると
共に、広いダイナミックレンジを持つ特性の良い高次微
分グラジオメータを容易に構成することができる。
As described above, according to the present invention, a SQUID magnetometer having a secondary or higher order electric differential gradiometer is constituted. In summary of one embodiment of this configuration, two electric primary differential gradiometers are respectively constituted by magnetometers, and the feedback current of one primary differential gradiometer is added to the other primary differential gradiometer. In this configuration, the voltage is applied. With this configuration, it is not necessary to provide an extra magnetometer for removing a uniform magnetic field, and a high-order differential gradiometer having a wide dynamic range and excellent characteristics can be easily configured.

【0024】さらに、本発明の別の態様によれば、複数
のSQUIDと、この複数のSQUIDを個別に駆動す
る複数の駆動回路とを備えたSQUID磁束計におい
て、前記複数のSQUID夫々に正負に交番するバイア
ス電流と正負に交番する変調磁束との内の少なくとも一
方を与える手段と、前記複数の駆動回路の内の少なくと
も2個の駆動回路には共通の発振器により生成された変
調信号及びバイアス信号の内の少なくとも一方を供給す
る手段とを備え、前記少なくとも2個の駆動回路は前記
共通の発振器の発振出力に基づく参照信号を用いて前記
SQUIDの出力を復調する手段を有することを特徴と
する。
Further, according to another aspect of the present invention, in a SQUID magnetometer including a plurality of SQUIDs and a plurality of drive circuits for individually driving the plurality of SQUIDs, each of the plurality of SQUIDs is positive or negative. Means for providing at least one of an alternating bias current and a positive / negative modulation magnetic flux, and a modulation signal and a bias signal generated by a common oscillator for at least two of the plurality of driving circuits. Means for supplying at least one of the above, wherein the at least two drive circuits have means for demodulating the output of the SQUID using a reference signal based on the oscillation output of the common oscillator. .

【0025】例えば、前記複数のSQUIDの内の少な
くとも2個のSQUIDのフィードバックコイルを相互
に直列に接続する一方で、前記共通の発振器の発振出力
に基づく変調電流をその直列接続したフィードバックコ
イルに共通に供給する手段を備える。
For example, while feedback coils of at least two of the plurality of SQUIDs are connected in series with each other, a modulation current based on the oscillation output of the common oscillator is shared by the feedback coils connected in series. Means for supplying to the

【0026】[0026]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を、添付
図面を参照して説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0027】(第1の実施形態)第1の実施形態に係る
SQUID磁束計を図2に基づき説明する。この実施形
態は、本発明を実施する原理的な構成を示す。
(First Embodiment) A SQUID magnetometer according to a first embodiment will be described with reference to FIG. This embodiment shows a basic configuration for implementing the present invention.

【0028】このSQUID磁束計は、マグネットメー
タを用いて電気的な2次微分グラジオメータとして構成
してある。各マグネットメータに組み込んだSQUID
は、高温超伝導材料で形成されている。
This SQUID magnetometer is configured as an electric second derivative gradiometer using a magnetometer. SQUID built into each magnet meter
Is formed of a high-temperature superconducting material.

【0029】この2次微分グラジオメータ1は、図2に
示す如く、第1〜第4の4つのマグネットメータ11〜
14から構成される。各マグネットメータ11(〜1
4)は、高温超伝導材料で形成されたSQUID(超伝
導リング)11a(〜14a)、このSQUIDを駆動
するFLL(flux locked loop)回路
11b(〜14b)、SQUIDに磁束をフィードバッ
クするフィードバックコイル11c(〜14c)、およ
びフィードバックコイルに接続されたフィードバックル
ープに挿入されたフィードバックアンプ11d(〜14
d)を備える。フィードバックアンプ11d〜14dの
ゲインはそれぞれβ〜βである。
As shown in FIG. 2, the secondary differential gradiometer 1 has first to fourth four magnetometers 11 to 11.
14. Each magnet meter 11 (~ 1
4) a SQUID (superconducting ring) 11a ((14a) formed of a high-temperature superconducting material, a FLL (flux locked loop) circuit 11b (〜14b) for driving this SQUID, and a feedback coil for feeding back magnetic flux to the SQUID 11c (〜14c) and a feedback amplifier 11d (〜14c) inserted in a feedback loop connected to the feedback coil.
d). Gain of the feedback amplifier 11d~14d is β 14 respectively.

【0030】4個のマグネットメータの内、第2および
第4のマグネットメータ12および14は加算回路15
および16を夫々備える。加算回路15および16の夫
々は、フィードバックループ内のフィードバックコイル
12b(14b)およびアンプ12d(14d)の間に
挿入されいる。この加算回路15および16は、本来の
フィードバックループを1入力とするほか、他のマグネ
ットメータからの入力を受け、それらの合成入力をSQ
UIDにフィードバックするようになっている。
Of the four magnet meters, the second and fourth magnet meters 12 and 14 are provided with an adder circuit 15.
And 16 respectively. Each of the adders 15 and 16 is inserted between the feedback coil 12b (14b) and the amplifier 12d (14d) in the feedback loop. The addition circuits 15 and 16 receive the input from another magnet meter in addition to having the original feedback loop as one input, and apply their combined input to the SQ.
Feedback is provided to the UID.

【0031】第2のマグネットメータ12の加算回路1
5には、第1のマグネットメータ11のFLL回路11
cの出力端から分岐した分岐路が接続される。この分岐
路にはゲインβ′のアンプ17が挿入されている。
Addition circuit 1 of second magnetometer 12
5 includes a FLL circuit 11 of the first magnetometer 11.
A branch path branched from the output end of the switch c is connected. Gain beta '1 of the amplifier 17 is inserted in the branch path.

【0032】また、第4のマグネットメータ14の加算
回路16には、第2および第3のマグネットメータ11
のFLL回路12cおよび13cの出力端から分岐した
分岐路が接続される。これらの分岐路にはゲインβ′
およびβ′のアンプ18および19が夫々挿入されて
いる。
The adder circuit 16 of the fourth magnet meter 14 includes the second and third magnet meters 11
Are connected from the output ends of the FLL circuits 12c and 13c. These branches have a gain β ′ 2
And β ′ 3 amplifiers 18 and 19 are inserted respectively.

【0033】第1〜第4のマグネットメータ11〜14
のSQUID11a〜14aには、それぞれ、図示しな
いバイアス電流供給回路によりバイアス電流が供給され
る。また、このSQUID11〜14には、FLL回路
11c〜14c内の図示しない変調回路から変調磁束が
印加されている。SQUID11a〜14aの出力は夫
々、FLL回路11c〜14c内の増幅器により増幅さ
れ、検波回路により検波・復調され、積分器によって積
分され、さらに必要に応じて再度増幅されて出力電圧V
1と供給される(増幅器、検波回路、積分器などは図示
せず)。
First to fourth magnet meters 11 to 14
A bias current is supplied to each of the SQUIDs 11a to 14a by a bias current supply circuit (not shown). Further, a modulation magnetic flux is applied to the SQUIDs 11 to 14 from a modulation circuit (not shown) in the FLL circuits 11c to 14c. The outputs of the SQUIDs 11a to 14a are amplified by amplifiers in the FLL circuits 11c to 14c, detected and demodulated by a detection circuit, integrated by an integrator, and further amplified as necessary, and output voltage V
1 (an amplifier, a detection circuit, an integrator, etc. are not shown).

【0034】第1のSQUID11において、フィード
バック回路(ループ)は、出力電圧V1に比例する「β
・V」なる大きさのフィードバック磁束をフィード
バックコイル11bを経由してSQUID11aに印可
する。FLL回路11cは外部からSQUID11aに
印加される、すなわち生体から検出する磁束Φとフィ
ードバック磁束β・Vが等しくなるように動作する
ことから、
[0034] In the first SQUID 11, the feedback circuit (loop) outputs "β" which is proportional to the output voltage V1.
A feedback magnetic flux having a magnitude of “ 1 · V 1 ” is applied to the SQUID 11a via the feedback coil 11b. FLL circuit 11c from that operate as externally applied SQUID11a, that is, magnetic flux [Phi 1 and the feedback magnetic flux β 1 · V 1 detected from the living body becomes equal,

【数1】Φ=β・V となり、出力電圧V[Number 1] Φ 1 = β 1 · V I, and the output voltage V I is

【数2】V=Φ/β となる。すなわち、第1のマグネットメータ11は入力
される磁束Φに比例した出力電圧Vを出力する。
V 1 = Φ 1 / β 1 That is, the first magnet meter 11 outputs an output voltage V I proportional to the magnetic flux [Phi 1 input.

【0035】また、第2のマグネットメータ12のSQ
UID12aには、その出力電圧V に比例する「β
・V」なる大きさのフィードバック磁束と、第1のマ
グネットメータ11の出力電圧Vに比例する「β′
・V」なる大きさのフィードバック磁束との和の磁束
が印可される。すなわち、
The SQ of the second magnetometer 12
The UID 12a has its output voltage V 2Is proportional to2
・ V2And the first magnetic flux.
Output voltage V of gnet meter 111“Β ′1
・ V1Flux with the feedback flux of the magnitude
Is applied. That is,

【数3】Φ=β′+β であり、出力電圧VΦ 2 = β ′ 1 V 1 + β 2 V 2 and the output voltage V 2 is

【数4】V=(Φ−(β′/β)Φ)/β となる。従って、ゲインβ′とβが一致していれ
ば、第2のマグネットメータ12は、第1のマグネット
メ一夕11で検出される磁束Φと第2のマグネットメ
ータ12検出される磁束Φとの差、すなわち磁束の1
階差分値に比例する電圧V(=(Φ−Φ)/
β)を出力する。
V 2 = (Φ 2 − (β ′ 1 / β 1 ) Φ 1 ) / β 2 Accordingly, if the gains β ′ 1 and β 1 match, the second magnet meter 12 detects the magnetic flux Φ 1 detected by the first magnet meter 11 and the magnetic flux Φ 1 detected by the second magnet meter 12. the difference between [Phi 2, i.e. the magnetic flux 1
Voltage V 2 (= (Φ 2 −Φ 1 ) /
β 2 ) is output.

【0036】第3のマグネットメータ13のSQUID
13aには、その出力電圧Vに比例する「β
」なる大きさのフィードバック磁束が印加される。
すなわち、
SQUID of third magnetometer 13
13a has “β 3 ·· which is proportional to the output voltage V 3.
A feedback magnetic flux having a magnitude of “V 3 ” is applied.
That is,

【数5】Φ=β となり、その出力電圧VΦ 3 = β 3 V 3 and the output voltage V 3 is

【数6】V=Φ/β となる。従って、第3のマグネットメータ13は、その
検出する磁束Φに比例した電圧Vを出力する。
V 3 = Φ 3 / β 3 Therefore, the third magnetometer 13 outputs a voltage V 3 which is proportional to the magnetic flux [Phi 3 for its detection.

【0037】第4のマグネットメータ14のSQUID
14aには、第2のマグネットメータ12の出力電圧V
に比例するβ′なる大きさのフィードバック磁
束と、第3のマグネットメータ13の出力電圧Vに比
例するβ′なる大きさのフィードバック磁束と、
第4のマグネットメータ14の出力電圧Vに比例する
βなる大きさのフィードバック磁束との和の磁束
が印加される。すなわち、
The SQUID of the fourth magnet meter 14
14a, the output voltage V of the second magnet meter 12
A feedback magnetic flux of a magnitude β ′ 2 V 2 proportional to 2 and a feedback magnetic flux of a magnitude β ′ 3 V 3 proportional to the output voltage V 3 of the third magnetometer 13;
A magnetic flux that is the sum of a feedback magnetic flux having a magnitude of β 4 V 4 proportional to the output voltage V 4 of the fourth magnet meter 14 is applied. That is,

【数7】Φ=β′+β′+β となり、その出力電圧VΦ 4 = β ′ 2 V 2 + β ′ 3 V 3 + β 4 V 4 , and the output voltage V 4 is

【数8】 となる。従つて、ゲインβ′とβ、β′とβ
β′とβがそれぞれ一致していれば、第4のマグネ
ットメータ14は、第1および第2のマグネットメータ
11および12で検出される磁束ΦおよびΦの差
と、第3および第4のマグネットメータ13および14
で検出される磁束ΦおよびΦの差とを更に差分した
値、すなわち磁束の2階差分値に比例する電圧Vを出
力する。
(Equation 8) Becomes Therefore, gains β ′ 1 and β 1 , β ′ 2 and β 2 ,
If β ′ 3 is equal to β 3 , the fourth magnetometer 14 determines the difference between the magnetic fluxes Φ1 and Φ2 detected by the first and second magnetometers 11 and 12, and the third and third magnetometers. Fourth magnet meters 13 and 14
And outputs a voltage V 4 proportional to the difference between the magnetic fluxes Φ 3 and Φ 4 , that is, the second-order difference value of the magnetic flux.

【0038】このように、第1〜第4までマグネットメ
ータ11〜14を4個使用し、第1のマグネットメータ
11の出力値Vをゲイン倍して第2のマグネットメー
タ12のフィードバック信号に加算するとともに、第3
のマグネットメータ13の出力値Vをゲイン倍して第
4のマグネットメータ14のフィードバック信号に加算
する。さらに、第2のマグネットメータ12の1階差分
出力Vをゲイン倍して第4のマグネットメータ14の
フィードバック信号に更に加算する。これにより、第4
のマグネットメータ14から2階差分された電圧V
得られる。
As described above, the first to fourth magnetometers 11 to 14 are used, and the output value V 1 of the first magnet meter 11 is multiplied by a gain to obtain a feedback signal of the second magnet meter 12. Add
The output value V 3 of the magnet meter 13 is multiplied by a gain and added to the feedback signal of the fourth magnet meter 14. Further, the first-order difference output V 2 of the second magnet meter 12 is multiplied by a gain and further added to the feedback signal of the fourth magnet meter 14. As a result, the fourth
Voltage V 4 that is from the magnetometer 14 second-order difference is obtained.

【0039】本実施形態の2階微分グラジオメータは、
立体的なピックアップコイルを必要としないので高温超
伝導SQUIDにも適用可能であり、しかも参照用のマ
グネットメータを別途備えなけばならないという構成を
採る必要がないため、製造コストの低減化も可能にな
る。
The second-order differential gradiometer of the present embodiment is
Since it does not require a three-dimensional pickup coil, it can be applied to high-temperature superconducting SQUIDs. In addition, it is not necessary to adopt a configuration that requires a separate magnet meter for reference, so that manufacturing costs can be reduced. Become.

【0040】(第2の実施形態)ところで、上述した第
1の実施形態において、2階微分グラジオメータ1によ
り検出された出力に含まれる環境磁場成分は、各々のマ
グネットメータ11〜14で検出された磁場の一様成分
の約「1−(2)1/2β′/β」倍、または、環境磁
場の1次勾配成分の「1−β′/β」倍の内、大き
い方の値程度まで低下する。ここで、「β′/β」は、
「β′/β」および「β′/β」の典型的な値
である。例えば、磁場の一様成分の大きさを約100p
T/√Ηz、必要な磁場分解能を10fT/√Ηzとす
ると、1−2β′/βは、10−4程度以下の大きさに
する必要がある。つまり、βおよびβの各ゲインの
ぺアは10−4の半分程度の誤差で一致させる必要があ
る。また、環境磁場の1次勾配成分の大きさを約1pT
/√Hzとすると、1−β′/βは10−2程度以
下の大きさにする必要があり、βのゲインのぺアは1
−2程度の精度で一致させる必要がある。
(Second Embodiment) In the first embodiment, the environmental magnetic field component included in the output detected by the second-order differential gradiometer 1 is detected by each of the magnetometers 11 to 14. Of the uniform component of the applied magnetic field is approximately “1- (2) 1/2 β ′ / β” times, or “1-β ′ 2 / β 2 ” times the primary gradient component of the environmental magnetic field, whichever is larger. Of about. Here, “β ′ / β” is
Typical values of “β ′ 1 / β 1 ” and “β ′ 3 / β 3 ”. For example, the magnitude of the uniform component of the magnetic field is about 100 p
Assuming that T / √Ηz and the required magnetic field resolution are 10 fT / 、 1z, 1-2β ′ / β needs to be about 10 −4 or less. That is, each gain of the pair of beta 1 and beta 3 must be the same for about half of 10-4 errors. Also, the magnitude of the primary gradient component of the environmental magnetic field is set to about 1 pT
/ √Hz, 1−β ′ 2 / β 2 needs to be about 10 −2 or less, and the gain of β 2 is 1
0 must be matched -2 order of accuracy.

【0041】これを実現するための具体的な実施形態
を、本第2の実施形態として図2に基づき説明する。な
お、これ以降の実施形態において、それまでに説明した
実施形態のSQUID磁束計と同一または同等の構成要
素には同一符号を付して、その説明を省略または簡略化
する。
A specific embodiment for realizing this will be described as a second embodiment with reference to FIG. In the following embodiments, the same reference numerals are given to the same or equivalent components as those of the SQUID magnetometer of the embodiments described above, and the description thereof will be omitted or simplified.

【0042】図2に示すSQUID磁束計は、第1の実
施形態のものと同様に、4個のマグネットメータ11〜
14を電気的に接続することで、SQUID磁束計とし
ての2次微分グラジオメータ1を構成したものである。
The SQUID magnetometer shown in FIG. 2 has four magnetometers 11 to 11 as in the first embodiment.
The second derivative gradiometer 1 as a SQUID magnetometer is configured by electrically connecting the 14.

【0043】同図に示す如く、マグネットメータ11〜
14のフィードバックアンプとして抵抗素子R〜R
を夫々用いている。さらに、第2および第4のマグネッ
トメータ12および14のSQUID12aおよび14
aには、夫々、2個のフィードバックコイル12b′及
び12b"、および、14b′及び14b"が備えられて
いる。
As shown in FIG.
As feedback amplifiers 14, resistance elements R 1 to R 4
Are used respectively. Further, the SQUIDs 12a and 14 of the second and fourth magnet meters 12 and 14
a is provided with two feedback coils 12b 'and 12b "and 14b' and 14b", respectively.

【0044】第1のマグネットメータ11のフィードバ
ックループの抵抗素子Rはその自身のフィードバック
コイル11bに接続された後、このコイル11bは第2
のマグネットメータ12の2つのフィードバックコイル
の内の一方のコイル12b'に直列に接続されている。
第2のマグネットメータ12のフィードバックループの
抵抗素子Rは、もう一方のフィードバックコイル12
b"に接続されている。同様にして、第3のマグネット
メータ11のフィードバックループの抵抗素子Rはそ
の自身のフィードバックコイル13bに接続された後、
このコイル13bは第4のマグネットメータ14の2つ
のフィードバックコイルの内の一方のコイル14b'に
直列に接続されている。第4のマグネットメータ14の
フィードバックループの抵抗素子Rは、もう一方のフ
ィードバックコイル14b"に接続されている。
After the resistance element R1 of the feedback loop of the first magnetometer 11 is connected to its own feedback coil 11b, the coil 11b is connected to the second feedback coil 11b.
Are connected in series to one of the two feedback coils 12b ′ of the magnetometer 12.
The resistance element R 2 of the feedback loop of the second magnet meter 12 is connected to the other feedback coil 12.
b "to being connected. In the same manner, after the resistance element R 3 in the feedback loop of the third magnetometer 11 is connected to the feedback coil 13b of the own
The coil 13b is connected in series to one of the two feedback coils 14b 'of the fourth magnetometer 14. Resistance element R 4 in the feedback loop of the fourth magnetometer 14 is connected to the other of the feedback coil 14b ".

【0045】この2次微分型グラジオメータ1は、第2
及び第4のマグネットメータ12および14に2つのフ
ィードバックコイルを備えることで、フィードバックゲ
インβとβ′、および、βとβ′の一致度を夫
々上げることができる。以下、本実施形態のフィードバ
ックゲインの一致度および出力信号の精度に関して説明
する。
This second-order differential gradiometer 1 has a second
And by providing a fourth two feedback coils magnetometer 12 and 14, the feedback gain beta 1 and beta '1, and, beta 3 and beta' can be increased each degree of coincidence 3. Hereinafter, the degree of coincidence of the feedback gain and the accuracy of the output signal according to the present embodiment will be described.

【0046】フィードバックゲインβ、β′は、夫
々、
The feedback gains β 1 and β ′ 1 are respectively

【数9】β=Μ/R, β′=Μ/R である。Μは第1のマグネットメータメータ11にお
けるフィードバックコイル11bとSQUID11aと
の間の相互インダクタンスであり、ΜおよびM′
第2のマグネットメータ12におけるフィードバックコ
イル12b′および12b"とSQUID12aとの間
の夫々の相互インダクタンスであり、SQUIDとコイ
ルを薄膜で形成する場合、10−4より高い精度で形成
可能である。
Β 1 = 9 1 / R 1 , β ′ 1 = Μ 2 / R 1 Micromax 1 is a mutual inductance between the feedback coil 11b and SQUID11a in the first magnetometer meter 11, 'the second feedback coil 12b of the second magnetometer 12' Micromax 2 and M the SQUID12a with and 12b " When the SQUID and the coil are formed of a thin film, they can be formed with an accuracy higher than 10 −4 .

【0047】第3および第4のマグネットメータ13お
よび14に関しても同様である。Μ は第3のマグネッ
トメータメータ13におけるフィードバックコイル13
bとSQUID13aとの間の相互インダクタンスであ
り、ΜおよびM′は第4のマグネットメータ14に
おけるフィードバックコイル14b′および14b"と
SQUID14aとの間の夫々の相互インダクタンスで
ある。従って、「1−21/2β′/β」を10程度
以下の大きさに設定できる。
The third and fourth magnet meters 13 and
The same applies to and. Μ 3Is the third magnet
Feedback coil 13 in tomometer 13
b and the SQUID 13a.
Μ4And M '4Is the fourth magnet meter 14
Feedback coils 14b 'and 14b "
With each mutual inductance with SQUID14a
is there. Therefore, “1-21/2β '/ β ”is 104degree
It can be set to the following sizes.

【0048】また、フィードバックゲインβおよび
β′は、夫々、
The feedback gains β 2 and β ′ 2 are respectively

【数10】 であり、Μ′とΜ′は10−2よりも高い精度で容
易に形成でき、RとR′も10−2より高い精度で
一致させることができるため、「1−β′/β 」に
関しても10−2程度以下の大きさにする設定すること
ができる。
(Equation 10)And Μ ′2And Μ ′4Is 10-2With higher accuracy than
Easily formed, R2And R '2Also 10-2With higher accuracy
Since they can be matched, "1-β '2/ Β 2To
About 10-2Set to a size less than
Can be.

【0049】2次微分型グラジオメータ1としての差分
値検出機能は第1の実施形態のものと同様である。すな
わち、第4のマグネットメータ14から出力される2次
微分の出力電圧Vは、
The difference value detecting function of the second-order differential gradiometer 1 is the same as that of the first embodiment. That is, the output voltage V 4 of the second derivative output from the fourth magnet meter 14 is

【数11】 である。[Equation 11] It is.

【0050】本実施形態では従来例のような差分演算器
を必要とせずに、2階微分グラジオメータが構成され
る。従って、従来例のように2つのマグネットメータ間
のゲインの違いや差分演算器の同相信号除去比によっ
て、2階微分出力の精度が制限されるということがな
く、環境磁場を高い精度で除去することができる。ま
た、補償電流を調整する調整抵抗無しに必要な高精度な
環境磁場の除去能を得ることができるため、補償電流の
調整を頻繁に行なう必要も無い。
In this embodiment, a second-order differential gradiometer is constructed without the need for a difference calculator as in the conventional example. Therefore, the accuracy of the second-order differential output is not limited by the difference in gain between the two magnet meters and the in-phase signal removal ratio of the difference calculator as in the conventional example, and the environmental magnetic field is removed with high accuracy. can do. In addition, since the required high-precision ability to remove the environmental magnetic field can be obtained without an adjusting resistor for adjusting the compensation current, it is not necessary to frequently adjust the compensation current.

【0051】(第3の実施形態)第3の実施形態を図3
および4に示す。
(Third Embodiment) A third embodiment is shown in FIG.
And 4.

【0052】この実施形態のSQUID磁束計も、4個
のマグネットメータ11〜14を用いて電気的2次微分
型グラジオメータ1として構成されている。
The SQUID magnetometer of this embodiment is also configured as an electric secondary differential gradiometer 1 using four magnetometers 11 to 14.

【0053】マグネットメータ11〜14の各フィード
バックループには、フィードバック電流を供給する回路
として定電流回路11e〜14e(ゲインα〜α
をそれぞれ採用している。図中、M1〜M4は、それぞ
れ、各SQUIDとフィードバックコイルとの間の相互
インダクタンスである。
In each feedback loop of the magnet meters 11 to 14, constant current circuits 11e to 14e (gains α 1 to α 4 ) are provided as circuits for supplying a feedback current.
Are adopted respectively. In the figure, M1 to M4 are mutual inductances between each SQUID and the feedback coil, respectively.

【0054】また、第1のマグネットメータ11のフィ
ードバックコイル11bと第2のマグネットメータ12
のフィードバックコイル12bとを直列に接続し、一
方、第3のマグネットメータ13のフィードバックコイ
ル13bと第4のマグネットメータ14のフィードバッ
クコィル14bとを直列に接続し、これにより、第2の
実施形態で説明したと同様に、フィードバックゲインβ
とβ′、および、β とβ′の一致度を向上させ
ている。
The field of the first magnetometer 11 is
Feedback coil 11b and second magnetometer 12
Is connected in series with the feedback coil 12b of
The feedback coil of the third magnetometer 13
Of the magnet 13b and the fourth magnet meter 14
And the cocole 14b are connected in series, whereby the second
As described in the embodiment, the feedback gain β
1And β ′1, And β 3And β ′3Improve the match of
ing.

【0055】さらに、第2のマグネットメータ12の出
力電圧Vを、別の定電流回路21(ゲインα′)を
介して第4のマグネットメータ14のフィードバックコ
イル14bに加えている。
Further, the output voltage V 2 of the second magnet meter 12 is applied to the feedback coil 14 b of the fourth magnet meter 14 via another constant current circuit 21 (gain α ′ 2 ).

【0056】本実施形態で使用している定電流回路11
e〜14eの一例を図4に示す。この定電流回路は電圧
−電流変換回路として構成されている。この回路におい
て、図示した各抵抗素子は以下の関係を保つ値のものを
用いている。
The constant current circuit 11 used in the present embodiment
One example of e to 14e is shown in FIG. This constant current circuit is configured as a voltage-current conversion circuit. In this circuit, each of the illustrated resistance elements has a value that maintains the following relationship.

【0057】[0057]

【数12】R/R=(R+R)/R これにより、この定電流回路の出力電流Iは、下記式
で表されるように、入力電圧Vに比例した値となる。
Equation 12] R f / R s = (R 2 + R 3) / R 1 Thus, the output current I L of the constant current circuit, as represented by the following formula, a value which is proportional to the input voltage V s Becomes

【0058】[0058]

【数13】I=(R/(R))V 本実施形態における2次微分型グラジオメータ1として
の差分値検出機能は第1の実施形態のものと同様であ
る。すなわち、第4のマグネットメータ14から出力さ
れる2次微分の出力電圧Vは、
## EQU13 ## I L = (R f / (R s R 3 )) V s The difference value detection function as the second-order differential gradiometer 1 in the present embodiment is the same as that in the first embodiment. That is, the output voltage V 4 of the second derivative output from the fourth magnet meter 14 is

【数14】 である。[Equation 14] It is.

【0059】このように、第1の実施形態と同様に差分
演算器を用いることなく、2次微分グラジオメータが構
成される。従来例のように、差分演算器の同相信号除去
比によって2階微分出力の精度が制限されることなく、
環境磁場を高い精度で除去できる2次微分グラジオメー
タを提供できる。さらに、補償電流を調整する調整抵抗
無しに必要な精度を得ることができるため、補償電流の
調整を頻繁に行なう必要のない2次微分グラジオメータ
を提供できる。さらにまた、第1の実施形態で示したよ
うな、第2、第4のマグネットメータそれぞれにフィー
ドバックコイルを2個設ける必要がないため、構成が簡
単化されると共に、それらのコイル間のクロストークに
よる歪みの発生も解消される。
As described above, a second-order differential gradiometer is configured without using a difference calculator as in the first embodiment. Unlike the conventional example, the accuracy of the second-order differential output is not limited by the in-phase signal rejection ratio of the difference calculator,
A second-order differential gradiometer capable of removing an environmental magnetic field with high accuracy can be provided. Furthermore, since the required accuracy can be obtained without an adjustment resistor for adjusting the compensation current, it is possible to provide a second-order differential gradiometer that does not require frequent adjustment of the compensation current. Furthermore, since it is not necessary to provide two feedback coils in each of the second and fourth magnet meters as shown in the first embodiment, the configuration is simplified and the crosstalk between the coils is reduced. Is also eliminated.

【0060】(第4の実施形態)第4の実施形態を図5
に基づき説明する。この実施形態のSQUID磁束計
も、4個のマグネットメータ11〜14を用いて電気的
2次微分型グラジオメータ1として構成されている。
(Fourth Embodiment) FIG.
It will be described based on. The SQUID magnetometer of this embodiment is also configured as an electric second-order differential gradiometer 1 using four magnetometers 11 to 14.

【0061】この2次微分型グラジオメータ1は、第3
の実施形態と同様に、フィードバック電流を供給する回
路として定電流回路11e〜14eを各マグネットメー
タに採用している。その一方で、第1のマグネットメー
タ11のフィードバックコイル11bと第2のマグネッ
トメータ12のフィードバックコイル12bとを直列に
接続し、同様に、第3のマグネットメータ13のフィー
ドバックコイル13bと第4のマグネットメータ14の
フィードバックコイル14bとを直列に接続し、これに
より、フィードバックゲインβとβ′、及び、β
とβ′の一致度を向上させている。
This second-order differential gradiometer 1 has a third
As in the first embodiment, constant current circuits 11e to 14e are used in each magnet meter as a circuit for supplying a feedback current. On the other hand, the feedback coil 11b of the first magnet meter 11 and the feedback coil 12b of the second magnet meter 12 are connected in series, and similarly, the feedback coil 13b of the third magnet meter 13 and the fourth magnet The feedback coil 14b of the meter 14 is connected in series, whereby the feedback gains β 1 and β ′ 1 and β 3
And β ′ 3 are improved.

【0062】とくに、第3の実施形態のグラジオメータ
と異なるのは、第1および第3のマグネットメータ11
および13の出力電圧に比例する電流を、新たに付加し
た定電流回路により第2および第4のマグネットメータ
12および14に夫々供給する回路が加えられた点であ
る。すなわち、第1のマグネットメータ11の出力電圧
は定電流回路22(ゲインγ)を介して第2のマ
グネットメータ12のフィードコイル12bに加えら
れ、また、第3のマグネットメータ13の出力電圧V
は定電流回路23(ゲインγ)を介して第4のマグネ
ットメータ14のフィードコイル14bに加えられてい
る。
In particular, the difference from the gradiometer of the third embodiment is that the first and third magnetometers 11 are different.
And 13 are provided with circuits for supplying currents proportional to the output voltages to the second and fourth magnet meters 12 and 14 by a newly added constant current circuit. That is, the output voltage V 1 of the first magnet meter 11 is applied to the feed coil 12 b of the second magnet meter 12 via the constant current circuit 22 (gain γ 1 ). Voltage V 3
Is supplied to the feed coil 14b of the fourth magnet meter 14 via the constant current circuit 23 (gain γ 3 ).

【0063】本実施形態における2次微分型グラジオメ
ータ1としての差分値検出機能は第1の実施形態のもの
と同様である。すなわち、第4のマグネットメータ14
から出力される2次微分の出力電圧Vは、
The difference value detecting function of the second-order differential gradiometer 1 in the present embodiment is the same as that of the first embodiment. That is, the fourth magnet meter 14
The output voltage V 4 of the second derivative output from,

【数15】 である。(Equation 15) It is.

【0064】上述した新たに加えられた定電流回路2
2,23は、第3の実施形態において相互インダクタン
スΜ,Μ間およびM,M間の値が僅かに異なっ
ていた場合、βとβ′、及び、βとβ′に要求
される高い一致度を確保できなくなる点を改善するため
のものである。具体的には、第1と第2(及び第3と第
4)のマグネットメータ11,12(及び13、14)
のフィードバックコイル11b,12b(及び13b,
14b)に共通に供給される電流Ι=α(及び
Ι=α)に比べて、小さい電流I′=γ
(及びΙ′=γ)を第2のマグネットメータ
12のフィードバックコイル12b(及び第4のマグネ
ットメータ14のフィードバックコイル14b)に供給
することにより、相互インダクタンスM,Μ(及び
,M)の値の僅かな違いを補正するものである。
The above-described newly added constant current circuit 2
In the third embodiment, when the values of the mutual inductances 1 1 and Μ 2 and the values of M 3 and M 4 are slightly different in the third embodiment, β 1 and β ′ 1 , and β 3 and β ′ This is for improving the point that the high degree of coincidence required for No. 3 cannot be secured. Specifically, the first and second (and third and fourth) magnet meters 11 and 12 (and 13, 14)
Feedback coils 11b, 12b (and 13b,
14b) to be compared with the current supplied Ι 1 = α 1 V 1 (and Ι 3 = α 3 V 3) in common, small current I '2 = γ 1 V
By supplying 1 (and Ι ′ 4 = γ 3 V 3 ) to the feedback coil 12 b of the second magnetometer 12 (and the feedback coil 14 b of the fourth magnetometer 14), the mutual inductances M 1 and Μ 2 ( And the slight difference in the values of M 3 and M 4 ).

【0065】この新たに加えられた定電流回路22,2
3はそのゲインが可変になっている。このため、各マグ
ネットメータに一様な磁場を与えたとき、第2及び第4
のマグネットメータ12、14の出力が最も小さくなる
ように調整される。この定電流回路22,23のゲイン
調整は、例えば、前述した図4の抵抗Rの値を調整す
ることで達成される。理想的に調整されたときのゲイン
は、
The newly added constant current circuits 22 and 2
No. 3 has a variable gain. For this reason, when a uniform magnetic field is applied to each magnet meter, the second and fourth
Are adjusted so that the outputs of the magnet meters 12 and 14 are minimized. The gain adjustment of the constant current circuits 22 and 23, for example, be achieved by adjusting the value of the resistor R 3 of Figure 4 described above. The gain when ideally adjusted is

【数16】γ=α(M/M−1) 及びΓ 1 = α 1 (M 1 / M 2 −1) and

【数17】γ=α(M/M−1) という値になる。これらのゲインは、相互インダクタン
スM,Mが互いに高精度に一致していればα、α
よりも相当小さな値となるため、これらの値が出力値
の精度に与える影響は小さく、従来の方法に比べて調整
が容易である。
Equation 17] gamma 3 = alpha a value of 3 (M 3 / M 4 -1 ). These gains are α 1 and α 1 if the mutual inductances M 1 and M 2 match each other with high precision.
Since these values are considerably smaller than 3 , these values have little effect on the accuracy of the output value, and adjustment is easier than in the conventional method.

【0066】また、相互インダクタンスM,Μ,Μ
,Μのばらつきは主に製造時に発生するものであっ
て、時問的な変化は極めて小さいため、一度調整を行な
った後は、長期間にわたって調整する必要は無い。
The mutual inductances M 1 , Μ 2 , Μ
3, the variation of Micromax 4 has been made to occur mainly during manufacture, since when Q change is very small, after once performing adjustment, need not be adjusted over a long period of time.

【0067】本実施形態によれば、第2の実施形態と同
様の効果に加え、SQUIDのフィードバックコイルと
超伝導リングとの間の相互インダクタンスの僅かなばら
つきに因る2階微分グラジオメータの出力精度の劣化
を、ゲイン調整可能な定電流回路によって補償すること
ができる。このため、2階微分の出力精度をさらに上げ
ることができる。また、そのための調整作業も頻繁に行
なう必要がないという利点がある。
According to the present embodiment, in addition to the same effects as in the second embodiment, the output of the second-order differential gradiometer due to a slight variation in the mutual inductance between the feedback coil of the SQUID and the superconducting ring. Deterioration in accuracy can be compensated for by a constant current circuit whose gain can be adjusted. Therefore, the output accuracy of the second derivative can be further improved. Further, there is an advantage that it is not necessary to frequently perform the adjustment work for that.

【0068】(第5の実施形態)第5の実施形態を図6
及び7に基づき説明する。この実施形態のSQUID磁
束計も、4個のマグネットメータ11〜14を用いて電
気的2次微分型グラジオメータ1として構成されてい
る。
(Fifth Embodiment) FIG.
A description will be given based on FIGS. The SQUID magnetometer of this embodiment is also configured as an electric second-order differential gradiometer 1 using four magnetometers 11 to 14.

【0069】この2次微分型グラジオメータ1は、第3
の実施形態と同様に、フィードバック電流を供給する回
路として定電流回路11e〜14eを採用している。第
1のマグネットメータ11のフィードバックコイル11
bと第2のマグネットメータ12のフィードバックコイ
ル12bとを直列に接続するとともに、第3のマグネッ
トメータ13のフィードバックコイル13bと第4のマ
グネットメータ14のフィードバックコイル14bとを
直列に接続することにより、フィードバックゲインβ
とβ′の一致度、及び、βとβ′の一致度を上げ
ている。
This second-order differential gradiometer 1 has a third
As in the first embodiment, constant current circuits 11e to 14e are employed as circuits for supplying a feedback current. Feedback coil 11 of first magnetometer 11
b and the feedback coil 12b of the second magnetometer 12 are connected in series, and the feedback coil 13b of the third magnetometer 13 and the feedback coil 14b of the fourth magnetometer 14 are connected in series. Feedback gain β 1
And β ′ 1 , and β 3 and β ′ 3 .

【0070】また、第3の実施形態の構成に加えて、第
2のマグネットメータ12の出力電圧Vを増幅回路3
2(ゲインγ)で増幅して加算回路33を介して第4
のマグネットメータ34の出力に加えるようになってい
る。
In addition to the configuration of the third embodiment, the output voltage V 2 of the second magnet meter 12 is
2 (gain γ 2 ) and the fourth
Is added to the output of the magnet meter 34.

【0071】さらに、第1のマグネットメータ11の出
力電圧Vに比例する電圧を、新たに加えた増幅回路3
0(ゲインγ)により生成し、この電圧を加算回路3
1により第2のマグネットメータ12の出力電圧に加算
する構成が新たに設けられている。第3のマグネットメ
ータ13の出力電圧Vに比例する電圧を、新たに加え
た増幅回路34(ゲインγ)により生成し、この電圧
を加算回路35により第4のマグネットメータ14の出
力電圧に加算する構成が新たに設けられている。
Further, a voltage proportional to the output voltage V 1 of the first magnetometer 11 is newly added to the amplifier circuit 3.
0 (gain γ 1 ), and this voltage is
1, a configuration for adding to the output voltage of the second magnetometer 12 is newly provided. A voltage proportional to the output voltage V 3 of the third magnet meter 13 is generated by the newly added amplifier circuit 34 (gain γ 3 ), and this voltage is added to the output voltage of the fourth magnet meter 14 by the addition circuit 35. A configuration for adding is newly provided.

【0072】本実施形態における2次微分型グラジオメ
ータ1としての差分値検出機能は上述した実施形態と同
様である。すなわち、第4のマグネットメータ14から
出力される2次微分の出力電圧Vは、
The function of detecting the difference value as the second-order differential gradiometer 1 in this embodiment is the same as in the above-described embodiment. That is, the output voltage V 4 of the second derivative output from the fourth magnet meter 14 is

【数18】 である。(Equation 18) It is.

【0073】この新たに加えられた増幅回路30、34
および加算回路31、35は、第3の実施形態において
相互インダクタンスM,M、Μ,Mおよびα
とα′が僅かに異なっていた場合、2次微分成分のみ
を出力すべき出力値に一様成分や1次勾配成分が混入す
る問題を改善することができる。
The newly added amplifier circuits 30 and 34
And the adders 31 and 35 are provided in the third embodiment as mutual inductances M 1 , M 2 , 3 3 , M 4 and α 2
When α and α ′ 2 are slightly different from each other, it is possible to improve a problem that a uniform component or a first-order gradient component is mixed in an output value to output only a second-order differential component.

【0074】増幅回路30、32、34はそのゲインを
変更可能に構成されており、各マグネットメータに一様
な磁場を加えたときに第2、第4のマグネットメータの
微分出力が0となるようにゲインγ、γを調整し、
各マグネットメータに一様な勾配磁場を加えたときに第
4のマグネットメータの出力が0になるようにγを調
整する。
The amplification circuits 30, 32, and 34 are configured so that their gains can be changed. When a uniform magnetic field is applied to each magnet meter, the differential outputs of the second and fourth magnet meters become zero. And adjust the gains γ 1 and γ 3
Γ 2 is adjusted so that the output of the fourth magnet meter becomes 0 when a uniform gradient magnetic field is applied to each magnet meter.

【0075】図7にゲインを調整するための具体的な回
路構成を示す。コンピュータ40内のゲイン制御部41
からゲイン値がデジタル信号として出力されると、この
ゲイン値はD/Α変換回路44によって対応するアナロ
グ電圧に変換される。各マグネットメータのから出力さ
れた出力電圧(入力信号1)とアナログ電圧に変換され
たゲイン信号とが乗算回路45に入力され、両者の積信
号が演算される。この積信号は、他のマグネットメータ
のFLL回路からの出力電圧(入力信号2)に加算回路
46で加算される。この加算信号は、信号処理回路47
により、ゲイン調整、フィルタ処理などの信号処理が施
された後、コンピュータ40の信号収集部43に送られ
る。この信号収集部43によってデジタル信号に変換さ
れ、ゲイン制御部41でのゲイン制御に供せられる。ま
た、コンピュータ40は磁場発生コイル制御部42を備
えており、この制御部がSQUIDセンサ付近に設置し
た参照用の磁場発生コイル48からの磁場発生を制御で
きるようになっている。本構成によれば、コンビュータ
40からの指令に応じて増幅回路30、32、34のゲ
インを任意に変更することができる。
FIG. 7 shows a specific circuit configuration for adjusting the gain. Gain control section 41 in computer 40
Is output as a digital signal, the gain value is converted by the D / Α conversion circuit 44 into a corresponding analog voltage. An output voltage (input signal 1) output from each magnet meter and a gain signal converted into an analog voltage are input to a multiplication circuit 45, and a product signal of the two is calculated. This product signal is added by the adding circuit 46 to the output voltage (input signal 2) from the FLL circuit of another magnet meter. This addition signal is supplied to the signal processing circuit 47.
After signal processing such as gain adjustment and filter processing is performed, the signal is sent to the signal collection unit 43 of the computer 40. The signal is converted into a digital signal by the signal collecting unit 43 and is provided for gain control in the gain control unit 41. The computer 40 includes a magnetic field generating coil control unit 42, which can control the generation of a magnetic field from a reference magnetic field generating coil 48 installed near the SQUID sensor. According to this configuration, the gains of the amplifier circuits 30, 32, and 34 can be arbitrarily changed according to a command from the computer 40.

【0076】なお、このコンピュータ40は、この2次
微分型グラジオメータ1の検出出力(少なくとも第4の
マグネットメータの出力電圧V)を受けて磁場源など
を解析する装置と兼用することができる。
The computer 40 can also be used as a device for receiving the detection output (at least the output voltage V 4 of the fourth magnet meter) of the second-order differential gradiometer 1 and analyzing the magnetic field source and the like. .

【0077】次にゲイン調整の手順を説明する。ゲイン
制御部41は全ての増幅回路30、32、34のゲイン
をまず一度、零に設定する。次いで、磁場発生コイル制
御部42は、SQUIDセンサ付近に設置された複数の
磁場発生コイル48に予め決められたパターンの磁場を
発生させる。信号収集部43ではその時の各磁束計の出
力を収集し、コンピュータ内のメモリに記憶する。次い
で、図示されてない演算部により、例えば特開平9−2
06626号に記載されている方法を用いて各増幅回路
のゲインを決定し、ゲイン制御部41はこの決定したゲ
イン値を元に各増幅回路のゲインを制御する。
Next, the procedure of gain adjustment will be described. The gain control unit 41 sets the gains of all the amplifier circuits 30, 32, and 34 to zero once. Next, the magnetic field generating coil control unit 42 generates a magnetic field of a predetermined pattern in the plurality of magnetic field generating coils 48 installed near the SQUID sensor. The signal collecting unit 43 collects the output of each magnetometer at that time and stores it in a memory in the computer. Next, an arithmetic unit (not shown), for example, disclosed in
The gain of each amplifier circuit is determined using the method described in Japanese Patent No. 06626, and the gain control unit 41 controls the gain of each amplifier circuit based on the determined gain value.

【0078】本実施形態によれば、Μ,Μ,Μ
のばらつきによる出力精度の劣化を防止することが
できる。相互インダクタンスΜ,M,M,M
ばらつきは主に製造時に発生するものであり、時問的な
変化は極めて小さいため、一度調整を行なうと、その
後、長期間にわたり再調整することは殆ど必要無くな
る。
According to the present embodiment, Μ 1 , Μ 2 , Μ 3 ,
It is possible to prevent the output accuracy of the deterioration due to the variation of M 4. Variations in the mutual inductances Μ 1 , M 2 , M 3 , and M 4 mainly occur during manufacturing, and the temporal changes are extremely small. Therefore, once the adjustment is performed, the adjustment is performed again for a long time thereafter. This is almost never necessary.

【0079】本実施形態によれば、第3の実施形態と同
様の効果に加え、SQUIDのフィードバックコイルと
超伝導リングとの間の相互インダクタンスのわずかなば
らつきに因って2階微分グラジオメータの出力精度が劣
化するような場合であっても、ゲイン調整可能な増幅回
路および加算回路により、これを補償することが可能に
なる。したがって、2階微分の出力精度をさらに高くす
ることができ、そのための調整作業も頻繁には行なう必
要が無いという特徴がある。
According to the present embodiment, in addition to the same effects as those of the third embodiment, due to the slight variation in the mutual inductance between the feedback coil of the SQUID and the superconducting ring, the second-order differential gradiometer can be used. Even in the case where the output accuracy is deteriorated, the gain can be compensated by the gain-adjustable amplifier circuit and the adder circuit. Therefore, the output accuracy of the second derivative can be further increased, and there is a characteristic that it is not necessary to frequently perform the adjustment work for that.

【0080】なお、本実施形態では、新たに追加した増
幅回路および加算回路が電気的に構成されている場合を
例示したが、必ずしもこれに限定されるものではない。
他の構成例として、ソフトウェア処理によるものであつ
てもよい。ソフトウェア処理により増幅及び加算を行な
うと、増幅のためのゲイン調整がソフトウェア処理によ
り容易に行なえるため、図7に示したような特別なゲイ
ン調整手段が不要になり、回路構成が大幅に簡単化でき
るという効果がある。
Although the present embodiment has exemplified the case where the newly added amplifier circuit and adder circuit are electrically configured, the invention is not necessarily limited to this.
As another configuration example, the configuration may be based on software processing. When amplification and addition are performed by software processing, gain adjustment for amplification can be easily performed by software processing, so that a special gain adjustment means as shown in FIG. 7 is not required, and the circuit configuration is greatly simplified. There is an effect that can be.

【0081】(第6の実施形態)第6の実施形態を図8
に基づき説明する。この実施形態のSQUID磁束計
は、3個のマグネットメータを用いて電気的2次微分型
グラジオメータ1として構成されている。このグラジオ
メータは、本発明に係る2次微分グラジオメータのほか
の基本的な構成を成す。
(Sixth Embodiment) A sixth embodiment will be described with reference to FIG.
It will be described based on. The SQUID magnetometer of this embodiment is configured as an electric second-order differential gradiometer 1 using three magnetometers. This gradiometer is another basic configuration of the second derivative gradiometer according to the present invention.

【0082】2次微分グラジオメータ1は3個のマグネ
ットメータ11〜13から成り、各マグネットメータは
3つのSQUID11a(〜13c)と駆動回路として
のFLL回路11c(〜13c)から成っている。ま
た、各マグネットメータにおいて、ゲインβ(〜
β)のフィードバックアンプ11c(〜13c)によ
り、出力電圧に比例した電流が夫々のフィードバックコ
イル11b(〜13b)に戻されるようになっている。
The secondary differential gradiometer 1 is composed of three magnetometers 11 to 13, each of which is composed of three SQUIDs 11a (to 13c) and a FLL circuit 11c (to 13c) as a driving circuit. In each magnet meter, the gain β 1 (~
The current proportional to the output voltage is returned to each feedback coil 11b (b13b) by the feedback amplifier 11c (〜13c) of β 3 ).

【0083】これに加えて、第1のマグネットメータ1
1の出力電圧Vがゲインβ′のフィードバックアン
プ51により増幅されて、第2のマグネットメータ12
のフィードバックループに挿入されている加算器52に
印加される。また、第3のマグネットメータ13の出力
電圧Vがゲインβ′のフィードバックアンプ53に
より増幅されて加算回路52に印加される。加算器52
で加算された第1〜第3のマグネットメータの出力電圧
は第2のマグネットメータ12のフィードバックコイル
12bに与えられる。
In addition to this, the first magnet meter 1
1 is amplified by the feedback amplifier 51 having the gain β ′ 1 and the second output voltage V 1 is supplied to the second magnet meter 12.
Is applied to the adder 52 inserted in the feedback loop. Further, the output voltage V 3 of the third magnet meter 13 is amplified by the feedback amplifier 53 having the gain β ′ 3 and applied to the addition circuit 52. Adder 52
The output voltages of the first to third magnet meters added in the above are supplied to the feedback coil 12b of the second magnet meter 12.

【0084】この結果、第1と第3のマグネットメータ
11、13は通常のマグネットメータとして動作し、そ
の一方で、それらの出力電圧V、Vを夫々β、β
倍した大きさの磁束が第2のマグネットメータ12の
SQUID12aに、第2のマグネットメータ自体の出
力に比例した磁束と共に印加される。このため、第2の
マグネットメータ12の出力電圧V
As a result, the first and third magnet meters 11 and 13 operate as ordinary magnet meters, while their output voltages V 1 and V 3 are changed to β 1 and β, respectively.
The tripled magnetic flux is applied to the SQUID 12a of the second magnet meter 12 together with a magnetic flux proportional to the output of the second magnet meter itself. For this reason, the output voltage V 2 of the second magnetometer 12 is

【数19】 のように表される。[Equation 19] It is represented as

【0085】そこで、β′/β、β′/βを夫
々1/2にすることにより、2次微分に相当する出力を
得ることができる。この回路構成の場合、1次微分の出
力を得るには、第1と第3のマグネットメータの出力電
圧の差分演算を行なう必要はあるが、その一方で、従来
5組必要であったSQUID及び駆動回路の組が3組で
済むため、構成が非常に簡素化されるという容易になる
という利点がある。
Therefore, an output corresponding to the second derivative can be obtained by reducing β ′ 1 / β 1 and β ′ 3 / β 3 to /. In the case of this circuit configuration, in order to obtain the output of the primary differentiation, it is necessary to perform a difference operation between the output voltages of the first and third magnetometers. Since only three sets of drive circuits are required, there is an advantage that the configuration is greatly simplified and facilitated.

【0086】上述した図8の原理的な2次微分グラジオ
メータ1を更に具体的に構成した例を図9に示す。この
構成は、上述した各実施形態と同様の手法を用いること
ができ、1次微分出力を直接得ることができない点を除
いて、上述のものと同等のの効果を得ることができる。
FIG. 9 shows an example in which the above-mentioned principle of the second derivative gradiometer 1 shown in FIG. This configuration can use the same method as in each of the above-described embodiments, and can provide the same effects as those described above, except that the primary differential output cannot be directly obtained.

【0087】具体的には、マグネットメータ11〜13
のフィードバックループには定電流回路11e〜13e
(ゲインα〜α)が夫々挿入されている。また、マ
グネットメータ11〜13の夫々において、SQUID
11a(〜13a)に対するフィードバックコイルは2
個ずつ備えられている。
Specifically, the magnet meters 11 to 13
Constant current circuits 11e to 13e
(Gains α 1 to α 3 ) are respectively inserted. In each of the magnet meters 11 to 13, the SQUID
The feedback coil for 11a (~ 13a) is 2
It is provided individually.

【0088】第1のマグネットメータ11のフィードバ
ックコイル11b'および11"(相互インダクタンスは
、M')は互いに直列に接続されて、自分の出力
のフィードバック電流を受けるとともに、その直列接続
のコイルは更に第2のマグネットメータ12の2個のフ
ィードバックコイル12b'および12"(相互インダク
タンスはM、M')の内の一方12b'に接続されて
いる。同様に、第3のマグネットメータ13のフィード
バックコイル13b'および13"(相互インダクタンス
はM、M')は互いに直列に接続されて、自分の出
力のフィードバック電流を受けるとともに、その直列接
続のコイルは更に第2のマグネットメータ12の一方の
フィードバックコイル12b'に接続されている。第2
のマグネットメータ12では、残りの一方のフィードバ
ックコイル12b"に自分の検出出力に比例した電流が
フィードバックされている。
The feedback coils 11 b ′ and 11 ″ (the mutual inductances are M 1 and M ′ 1 ) of the first magnetometer 11 are connected in series with each other, receive the feedback current of their own output, and coil is connected to a further two feedback coils 12b 'and 12 "(mutual inductance M 2, M' 2) one 12b of the second magnetometer 12 '. Similarly, the feedback coils 13b ′ and 13 ″ (the mutual inductances are M 3 and M ′ 3 ) of the third magnetometer 13 are connected in series with each other, receive the feedback current of their own output, and The coil is further connected to one feedback coil 12b 'of the second magnetometer 12.
In the magnet meter 12, a current proportional to its own detection output is fed back to the other feedback coil 12b ″.

【0089】このグラジオメータ1の出力は第2のマグ
ネットメータ12から与えられ、その値は、
The output of the gradiometer 1 is given from the second magnetometer 12 and its value is

【数20】 で表される。1個のSQUIDに対して2個備えられて
いるフィードバックコイルの超伝導リングヘの相互イン
ダクタンスMが全て同一になるように構成すると、2次
微分に相当する出力を得ることができる。
(Equation 20) It is represented by When two feedback coils provided for one SQUID are configured to have the same mutual inductance M to the superconducting ring, an output corresponding to the second derivative can be obtained.

【0090】第2の実施形態と同様に、2次微分出力を
得るために減算回路などを使用しないので、高精度に磁
場の2次勾配成分を計測することが可能になる。
As in the second embodiment, since a subtraction circuit or the like is not used to obtain the secondary differential output, it is possible to measure the secondary gradient component of the magnetic field with high accuracy.

【0091】(第7の実施形態)第7の実施形態を図1
0に基づき説明する。この実施形態のSQUID磁束計
は、3次以上のグラジオメータとして、電気的3次微分
型グラジオメータとし構成したものである。
(Seventh Embodiment) A seventh embodiment is shown in FIG.
0 will be described. The SQUID magnetometer of this embodiment is configured as an electric third-order differential gradiometer as a third- or higher-order gradiometer.

【0092】図10には、3次微分型グラジオメータ1
の1つの基本的な構成を示す。このグラジオメータ1
は、8個のマグネットメータ11〜14、61〜64を
備える。この内、図面左側に表した4個のマグネットメ
ータ11〜14は前述した第1の実施形態のものと同一
に構成されている。図面右側に記載した残り4個のマグ
ネットメータ61〜64も左側の4個のマグネットメー
タ11〜14と同様に構成されている。さらに、第4の
マグネットメータ14の検出出力Vがフィードバック
アンプ70を介して第8のマグネットメータ64のフィ
ードバックループに供給されている。
FIG. 10 shows a third-order differential gradiometer 1
Is shown below. This gradiometer 1
Is provided with eight magnetometers 11 to 14 and 61 to 64. Of these, the four magnetometers 11 to 14 shown on the left side of the drawing have the same configuration as that of the first embodiment described above. The remaining four magnet meters 61 to 64 shown on the right side of the drawing have the same configuration as the four magnet meters 11 to 14 on the left side. Further, the detection output V 4 of the fourth magnet meter 14 is supplied to the feedback loop of the eighth magnet meter 64 via the feedback amplifier 70.

【0093】したがって、第1、第3、第5及び第7の
マグネットメータ11,13,61及び63にマグネッ
トメータ出力V,V,V及びV、第2及び第6
のマグネットメータ12及び62に1次微分出力V
びV、第4のマグネットメータ14に2次微分出力V
、並びに第8のマグネットメータ64に3次微分出力
を得ることができる。
[0093] Therefore, first, third, magnetometer output V 1 in magnetometer 11,13,61 and 63 of the fifth and 7, V 3, V 5 and V 7, the second and sixth
The primary differential outputs V 2 and V 6 are output to the magnet meters 12 and 62, and the secondary differential output V is output to the fourth magnet meter 14.
4, and the magnetometer 64 of the eighth can be obtained cubic differential output V 8.

【0094】(第8の実施形態)第8の実施形態を図1
1に基づき説明する。この実施形態のSQUID磁束計
も、3次以上のグラジオメータとして、電気的3次微分
型グラジオメータとし構成したものである。
(Eighth Embodiment) An eighth embodiment is shown in FIG.
1 will be described. The SQUID magnetometer of this embodiment is also configured as an electric third-order differential gradiometer as a third- or higher-order gradiometer.

【0095】図11には、3次微分型グラジオメータ1
の別の基本的な構成を示す。このグラジオメータ1は、
4個のマグネットメータ11〜14を備える。このマグ
ネットメータ11〜14のSQUID、フィードバック
コイル、FLL回路及びフィードバックアンプによる基
本回路は今まで説明したものと同様である。
FIG. 11 shows a third-order differential gradiometer 1
3 shows another basic configuration. This gradiometer 1
It has four magnetometers 11 to 14. The basic circuit of the magnet meters 11 to 14 including the SQUID, the feedback coil, the FLL circuit, and the feedback amplifier is the same as that described above.

【0096】これに加えて、第3のマグネットメータ1
3のフィードバックループには、加算回路71が挿入さ
れており、この加算回路71には自前の検出出力V
加えて、第2のマグネットメータ12の検出出力V
フィードバックアンプ72(ゲインβ′)を介して、
また第4のマグネットメータ14の検出出力Vをフィ
ードバックアンプ73(ゲインβ′)を介して加える
ようになっている。さらに、第4のマグネットメータ1
4のフィードバックループには別の加算回路75が挿入
されて、自前の検出出力Vをゲイン倍した電流と第1
のマグネットメータ11の検出出力Vをフィードバッ
クアンプ(ゲインβ′)でゲイン倍した電流とを加算
してフィードバックコイル14bに与えるようになって
いる。
In addition to this, the third magnet meter 1
3 The feedback loop, the adder circuit 71 is inserted, this adder circuit 71 in addition to its own detection output V 3, the detection output V 2 of the feedback amplifier 72 (gain of the second magnetometer 12 beta ′ 2 )
Also so that the detection output V 4 of the fourth magnetometer 14 is added via a feedback amplifier 73 (gain beta '4). Further, the fourth magnet meter 1
In the feedback loop of No. 4 , another adding circuit 75 is inserted, and the current obtained by multiplying the own detection output V4 by a gain and the first
It adapted to provide a feedback coil 14b with the detection output V 1 of the feedback amplifier of magnetometer 11 (gain beta '1) by adding the gain-multiplied current.

【0097】したがって、ゲインに関して、β′/β
とβ′/βを1、β′/β を1/2や1/3
などのある定数に設定することで、第3のマグネットメ
ータ13から3次微分出力V
Therefore, regarding the gain, β ′1/ Β
1And β ′2/ Β2To 1, β '4/ Β 4To 1/2 or 1/3
By setting a certain constant such as
Third derivative output V from data 133But

【数21】 が得られる。このようにして、4組のマグネットメータ
だけで3次微分出力を得ることができる。
(Equation 21) Is obtained. In this way, a tertiary differential output can be obtained with only four magnetometers.

【0098】同様にして、本発明に係る4次以上の微分
型グラジオメータも構成することができる。
Similarly, a fourth or higher order differential gradiometer according to the present invention can be constructed.

【0099】(第9の実施形態)第9の実施形態を図1
2に基づき説明する。この実施形態のSQUID磁束計
は、フィードバック回路の改善に関する。
(Ninth Embodiment) A ninth embodiment is shown in FIG.
2 will be described. The SQUID magnetometer of this embodiment relates to the improvement of the feedback circuit.

【0100】高温超伝導SQUIDを用いたSQUID
磁束計では、低周波雑音を低減することを意図して、交
流バィアス回路を採用し、フィードバック電流に加えた
変調信号をフィードバックコイルに入力させる構成を採
ることが多い。このような回路の構成例は特公平6−3
8103に詳細に記述されている。
SQUID using high-temperature superconducting SQUID
In many cases, the magnetometer employs a configuration in which an AC bias circuit is adopted and a modulation signal added to a feedback current is input to a feedback coil with the intention of reducing low-frequency noise. A configuration example of such a circuit is disclosed in
8103 is described in detail.

【0101】図12は、かかる回路構成を用いたSQU
ID磁束計の好ましい実施形態を示す。SQUID磁束
計1は、複数のマグネットメータ91、92、…を有
し、各マグネットメータは高温超伝導リング91a(9
2a)、フィードバックコイル91b(92b)、駆動
回路91c(92c)、及びフィードバック系に挿入さ
れた電圧・電流変換用の定電流回路91d(92d)を
備える。駆動回路91c及び92cは夫々、増幅器D
a、復調器Db、積分器Dcを入力側からこの順に備え
る。超伝導リング91a,92aのフィードバックコイ
ル91b,92bは、自己のフィードバックループに夫
々、直列に接続されながらも、相互に直列に接続されて
いる。
FIG. 12 shows a SQUI using such a circuit configuration.
1 shows a preferred embodiment of an ID magnetometer. The SQUID magnetometer 1 has a plurality of magnetometers 91, 92,...
2a), a feedback coil 91b (92b), a drive circuit 91c (92c), and a constant current circuit 91d (92d) for voltage / current conversion inserted into the feedback system. Driving circuits 91c and 92c each include an amplifier D
a, a demodulator Db, and an integrator Dc in this order from the input side. The feedback coils 91b, 92b of the superconducting rings 91a, 92a are connected in series to each other while being connected in series to their own feedback loops.

【0102】複数のマグネットメータ91、92、…に
は共通の交流バイアス回路93が装備されている。この
交流バイアス回路93は、発信器94、分周器95、排
他的論理和回路96、および定電流回路97を備える。
A plurality of magnet meters 91, 92,... Are provided with a common AC bias circuit 93. The AC bias circuit 93 includes a transmitter 94, a frequency divider 95, an exclusive OR circuit 96, and a constant current circuit 97.

【0103】この交流バイアス回路93は、フィードバ
ックコイル91b、92b、…が直列に接続された複数
のマグネットメータ91、92、…に対して、変調信号
を発生する発振器94を1台だけ設け、その変調信号を
定電流回路97で電圧・電流変換し、変換した電流を直
列接続のフィードバックコイル91b、92b、…に共
通に供給するという特徴を有する。また、駆動回路91
c,92cの夫々は、SQUID91a,92a,…の
夫々の出力電圧を増幅器Daで増幅した後、共通の発振
器94を起源とする参照信号を用いて復調器Dbで復調
することを特徴とする。この回路構成は、前述した第1
〜第8の実施形態の各々に対して適用され、フィードバ
ック電流は第1〜第8の実施形態の各々に記されている
方法で生成される。
This AC bias circuit 93 is provided with only one oscillator 94 for generating a modulation signal for a plurality of magnet meters 91, 92,... Connected in series with feedback coils 91b, 92b,. The modulation signal is voltage-current converted by the constant current circuit 97, and the converted current is supplied to the serially connected feedback coils 91b, 92b,. Further, the driving circuit 91
Each of c and 92c is characterized in that after the output voltage of each of the SQUIDs 91a, 92a,. This circuit configuration is based on the first
Applying to each of the eighth to eighth embodiments, the feedback current is generated in the manner described in each of the first to eighth embodiments.

【0104】本実施形態によれば、高温超伝導SQUI
Dに顕著な低周波雑音を効果的に抑制することができる
ため、高温超伝導SQUIDに対して好適に適用できる
ようになる。さらに、駆動回路夫々に共通の発振器によ
り生成された変調信号が供給され、共通の発振器に基づ
く参照信号により復調されるので、チャンネル間の意図
しない相互作用に因って、出力電圧に歪みが発生して
も、その歪みはチャンネル間に常に一定に作用するの
で、この相互作用は各チャンネルのばらつきと同様の歪
みとして現れる。このため、第5の実施形態で説明した
手法によって測定及び、補正することが可能である。し
たがって、第5の実施形態と組み合わせて実施すること
によってチャンネル問の相互作用の影響を排除して、磁
場勾配をさらに高精度に計測できるという効果がある。
According to the present embodiment, the high-temperature superconducting SQUI
Since low-frequency noise remarkable in D can be effectively suppressed, it can be suitably applied to a high-temperature superconducting SQUID. Furthermore, since a modulation signal generated by a common oscillator is supplied to each drive circuit and demodulated by a reference signal based on the common oscillator, a distortion occurs in an output voltage due to an unintended interaction between channels. However, since the distortion always acts constantly between the channels, this interaction appears as a distortion similar to the variation of each channel. Therefore, measurement and correction can be performed by the method described in the fifth embodiment. Therefore, by implementing the present embodiment in combination with the fifth embodiment, the effect of the interaction between the channels can be eliminated, and the magnetic field gradient can be measured with higher accuracy.

【0105】上述した実施形態では、電気的な回路によ
るグラジオメータを例に説明したが、本発明の主要な構
成要素はソフトウェア的にも実行可能なものであり、そ
の場合にも電気的に構成されたのと同様の効果が得られ
る。
In the above-described embodiment, the gradiometer using an electric circuit has been described as an example. However, the main constituent elements of the present invention can be executed by software. The same effect as that obtained is obtained.

【0106】[0106]

【発明の効果】以上説明したように、本発明のSQUI
D磁束計によれば、参照用の余分なマグネットメータを
設ける必要がなく、2次以上のグラジオメータを電気的
に又はソフトウェア的に構成できる。このため、空間的
に立体的なピックアップコイルが構成困難な高温超伝導
SQUIDを用いて、補償電流の調整を頻繁に行なう必
要が無く、且つ環境磁場の高い除去率を実現する高次微
分グラジオメータを提供することができる。したがっ
て、安価で運用の容易な生体磁気計測装置を提供するこ
とができる。
As described above, the SQUID of the present invention is
According to the D magnetometer, it is not necessary to provide an extra magnet meter for reference, and a secondary or higher order gradiometer can be configured electrically or by software. Therefore, it is not necessary to frequently adjust the compensation current using a high-temperature superconducting SQUID in which a spatially three-dimensional pickup coil is difficult to configure, and a high-order differential gradiometer that realizes a high removal rate of an environmental magnetic field. Can be provided. Therefore, it is possible to provide an inexpensive and easy-to-operate biomagnetic measurement device.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】図1は、本発明の第1の実施形態に係るSQU
ID磁束計としての2次微分型グラジオメータの概略を
示す構成図。
FIG. 1 is a diagram illustrating an SKU according to a first embodiment of the present invention.
The block diagram which shows the outline of the 2nd derivative gradiometer as an ID magnetometer.

【図2】図2は、本発明の第2の実施形態に係るSQU
ID磁束計としての2次微分型グラジオメータの概略を
示す構成図。
FIG. 2 is a diagram illustrating an SKU according to a second embodiment of the present invention.
The block diagram which shows the outline of the 2nd derivative gradiometer as an ID magnetometer.

【図3】図3は、本発明の第3の実施形態に係るSQU
ID磁束計としての2次微分型グラジオメータの概略を
示す構成図。
FIG. 3 is a diagram showing an SKU according to a third embodiment of the present invention.
The block diagram which shows the outline of the 2nd derivative gradiometer as an ID magnetometer.

【図4】図4は、フィードバック回路に用いる定電流回
路の回路図。
FIG. 4 is a circuit diagram of a constant current circuit used for a feedback circuit.

【図5】図5は、本発明の第4の実施形態に係るSQU
ID磁束計としての2次微分型グラジオメータの概略を
示す構成図。
FIG. 5 is a diagram illustrating an SKU according to a fourth embodiment of the present invention.
The block diagram which shows the outline of the 2nd derivative gradiometer as an ID magnetometer.

【図6】図6は、本発明の第5の実施形態に係るSQU
ID磁束計としての2次微分型グラジオメータの概略を
示す構成図。
FIG. 6 is a diagram illustrating an SKU according to a fifth embodiment of the present invention.
The block diagram which shows the outline of the 2nd derivative gradiometer as an ID magnetometer.

【図7】ゲイン調整法を説明する回路図。FIG. 7 is a circuit diagram illustrating a gain adjustment method.

【図8】図8は、本発明の第6の実施形態に係るSQU
ID磁束計としての2次微分型グラジオメータの別の基
本形を示す構成図。
FIG. 8 is a diagram illustrating an SKU according to a sixth embodiment of the present invention.
The block diagram which shows another basic form of the 2nd-order differential gradiometer as an ID magnetometer.

【図9】図8の2次微分型グラジオメータを具体例を示
す構成図。
FIG. 9 is a configuration diagram showing a specific example of the second-order differential gradiometer of FIG. 8;

【図10】図10は、本発明の第7の実施形態に係るS
QUID磁束計としての3次微分型グラジオメータの一
例を示す構成図。
FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of an S according to a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram showing an example of a third-order differential gradiometer as a QUID magnetometer.

【図11】図11は、本発明の第8の実施形態に係るS
QUID磁束計としての3次微分型グラジオメータの別
の例を示す構成図。
FIG. 11 is a block diagram showing a configuration of an S according to an eighth embodiment of the present invention.
The block diagram which shows another example of the 3rd-order differentiation type gradiometer as a QUID magnetometer.

【図12】図12は、本発明の第9の実施形態に係るS
QUID磁束計の概略構成を示すブロック図。
FIG. 12 is a block diagram showing a configuration of a ninth embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of a QUID magnetometer.

【図13】従来技術を説明するために用いピックアップ
コイルおよびグラジオメータの構成図。
FIG. 13 is a configuration diagram of a pickup coil and a gradiometer used for explaining a conventional technique.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 2次微分型グラジオメータ(SQUID磁束計) 11〜14 マグネットメータ 11a〜14a SQUID(超伝導リング) 11b〜14b フィードバックコイル 11c〜14c FLL回路 11d〜14d フィードバックアンプ 11e〜14e 定電流回路 11′b,11"b,12′b,12"b,14′b,1
4"b フィードバックコイル 17〜19 フィードバックアンプ 21 定電流回路 22,23 定電流回路 30、32、34 増幅回路 31、33、35 加算回路 40 コンピュータ 44 D/A変換回路 45 乗算回路 46 加算回路 47 信号処理回路 48 磁場発生コイル 51,53 フィードバックアンプ 52 加算回路 61〜64 マグネットメータ 71,75 加算回路 72,73,74 フィードバックアンプ 91,92 マグネットメータ 91a,92b 高温超伝導リング 91a,92b フィードバック回路 93 交流バイアス回路
1 Secondary differential gradiometer (SQUID magnetometer) 11-14 Magnet meter 11a-14a SQUID (superconducting ring) 11b-14b Feedback coil 11c-14c FLL circuit 11d-14d Feedback amplifier 11e-14e Constant current circuit 11'b , 11 "b, 12'b, 12" b, 14'b, 1
4 "b Feedback coil 17 to 19 Feedback amplifier 21 Constant current circuit 22, 23 Constant current circuit 30, 32, 34 Amplification circuit 31, 33, 35 Addition circuit 40 Computer 44 D / A conversion circuit 45 Multiplication circuit 46 Addition circuit 47 Signal Processing circuit 48 Magnetic field generating coil 51, 53 Feedback amplifier 52 Addition circuit 61-64 Magnet meter 71, 75 Addition circuit 72, 73, 74 Feedback amplifier 91, 92 Magnet meter 91a, 92b High-temperature superconducting ring 91a, 92b Feedback circuit 93 AC Bias circuit

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 3個以上のSQUIDと、この3個以上
のSQUID夫々を独立して駆動する駆動回路と、前記
3個以上のSQUID夫々に対して取り付けられ且つ前
記駆動回路夫々の出力に比例した大きさの磁束をフィー
ドバックさせるフィードバックコイルとを備えたSQU
ID磁束計において、 前記3個以上のSQUIDの内の少なくとも1個のSQ
UIDに、他の1個のSQUIDの駆動回路の出力に比
例した大きさのフィードバック磁束を当該SQUIDの
フィードバックコイルを介して印加する手段と、これら
のSQUID以外の他のSQUIDの駆動回路の出力に
比例した大きさのフィードバック磁束を前記少なくとも
1個のSQUIDに当該SQUIDのフィードバックコ
イルを介して加法的に印加する手段とを備えたことを特
徴とするSQUID磁束計。
An SQUID having three or more SQUIDs, a drive circuit for independently driving each of the three or more SQUIDs, and a drive circuit attached to each of the three or more SQUIDs and being proportional to an output of each of the drive circuits. Provided with a feedback coil for feeding back a magnetic flux having a predetermined size
In the ID magnetometer, at least one SQ of the three or more SQUIDs
A means for applying a feedback magnetic flux having a magnitude proportional to the output of another drive circuit of one SQUID to the UID via the feedback coil of the SQUID, and applying a feedback magnetic flux to the output of the drive circuit of another SQUID other than these SQUIDs. Means for additively applying a feedback magnetic flux having a proportional magnitude to the at least one SQUID via a feedback coil of the SQUID.
【請求項2】 請求項1記載のSQUID磁束計におい
て、 前記少なくとも1個のSQUIDに対してフィードバッ
クコイルを複数個備え、その内の少なくとも1個のフィ
ードバックコイルは前記他のSQUIDのフィードバッ
クコイルと直列に接続したことを特徴とするSQUID
磁束計。
2. The SQUID magnetometer according to claim 1, further comprising a plurality of feedback coils for said at least one SQUID, wherein at least one feedback coil is in series with a feedback coil of said another SQUID. SQUID characterized by being connected to
Magnetometer.
【請求項3】 請求項1記載のSQUID磁束計におい
て、 前記3個以上のSQUIDのフィードバックコイルの夫
々には当該SQUID夫々の駆動回路の出力端を定電流
回路を介して接続するとともに、その複数のフィードバ
ックコイルの内、特定のフィードバックコイルを他の1
つのSQUIDのフィードバックコイルと直列に接続
し、この直列接続の接続点に、他の直列接続されたフィ
ードバックコイル対の内の一方のSQUIDに接続され
た駆動回路の出力端を別の定電流回路を介して接続した
ことを特徴とするSQUID磁束計。
3. The SQUID magnetometer according to claim 1, wherein an output terminal of each drive circuit of the SQUID is connected to each of the three or more SQUID feedback coils via a constant current circuit. Of the feedback coils of one, a specific feedback coil is
One of the SQUID feedback coils is connected in series, and the other end of the drive circuit connected to one SQUID of the other series-connected feedback coil pair is connected to another constant current circuit at this connection point. A SQUID magnetometer characterized by being connected via a wire.
【請求項4】 請求項3記載のSQUID磁束計におい
て、 前記接続点に接続した前記別の定電流回路は前記駆動回
路の出力電圧に比例した電流を供給する回路であること
を特徴とするSQUID磁束計。
4. The SQUID magnetometer according to claim 3, wherein said another constant current circuit connected to said connection point is a circuit for supplying a current proportional to an output voltage of said drive circuit. Magnetometer.
【請求項5】 請求項3記載のSQUID磁束計におい
て、 前記接続点には他のSQUIDのフィードバックコイル
を接続したことを特徴とするSQUID磁束計。
5. The SQUID magnetometer according to claim 3, wherein a feedback coil of another SQUID is connected to the connection point.
【請求項6】 請求項1記載のSQUID磁束計におい
て、 前記複数個の駆動回路の内、ある1つの駆動回路の出力
に他の複数個の駆動回路の出力値に比例した大きさの信
号を加える加算演算器を備え、前記変換係数はそれぞれ
個別に変更可能であることを特徴とするSQUID磁束
計。
6. The SQUID magnetometer according to claim 1, wherein a signal having a magnitude proportional to an output value of a plurality of driving circuits is output to an output of one of the plurality of driving circuits. An SQUID magnetometer comprising an addition arithmetic unit, wherein the conversion coefficients can be individually changed.
【請求項7】 請求項1記載のSQUID磁束計におい
て、 前記複数個の駆動回路の出力信号をデジタル値に変換す
る手段と、デジタル値に変換された各駆動回路の出力信
号を相互に重み付け加算する演算手段とを備え、その重
み係数が変更可能であることを特徴とするSQUID磁
束計。
7. The SQUID magnetometer according to claim 1, wherein means for converting output signals of the plurality of drive circuits into digital values, and weighted addition of the output signals of the respective drive circuits converted into digital values. SQUID magnetometer characterized by comprising an arithmetic means for performing the calculation, the weight coefficient of which can be changed.
【請求項8】 複数のSQUIDと、この複数のSQU
ID夫々を独立して駆動する駆動回路と、前記複数のS
QUID夫々に対して取り付けられたフィードバックコ
イルとを備えたSQUID磁束計において、 前記複数のSQUID夫々にそのSQUIDの駆動回路
の出力に比例した大きさのフィードバック磁束をそのS
QUIDのフィードバックコイルを介して印加する手段
と、前記複数のSQUIDの内の複数個のSQUID夫
々のフィードバックコイルに、他の1個のSQUIDに
供給されるフィードバック電流を加法的に印加する手段
と、前記フィードバック電流が加法的に印加される複数
個のSQUIDの内の少なくとも1個のSQUIDのフ
ィードバックコイルに、その複数個のSQUIDの内の
他のSQUIDの駆動回路の出力電圧に比例した大きさ
のフィードバック電流を更に加法的に印加する手段と、
前記出力電圧から電流への変換係数を変更可能な手段と
を備えたことを特徴とするSQUID磁束計。
8. The plurality of SQUIDs and the plurality of SQUIDs
A driving circuit for independently driving each of the IDs;
In the SQUID magnetometer having a feedback coil attached to each of the SQUIDs, a feedback magnetic flux having a magnitude proportional to the output of the drive circuit of the SQUID is given to each of the plurality of SQUIDs.
Means for applying a feedback current supplied to another one of the plurality of SQUIDs to each of the plurality of SQUIDs of the plurality of SQUIDs; The feedback coil of at least one SQUID of the plurality of SQUIDs to which the feedback current is applied additively has a magnitude proportional to the output voltage of the drive circuit of the other SQUID of the plurality of SQUIDs. Means for applying the feedback current further additively;
Means for changing a conversion coefficient from the output voltage to the current. A SQUID magnetometer.
【請求項9】 請求項6乃至8の何れか一項に記載のS
QUID磁束計において、 磁場発生コイルを備え、この磁場発生コイルが発生した
磁場の計測値に基づいて前記変更可能な変換係数を決定
する手段を備えたことを特徴とするSQUID磁束計。
9. S according to any one of claims 6 to 8,
A SQUID magnetometer comprising: a magnetic field generating coil; and means for determining the changeable conversion coefficient based on a measured value of a magnetic field generated by the magnetic field generating coil.
【請求項10】 複数のSQUIDと、この複数のSQ
UIDを個別に駆動する複数の駆動回路とを備えたSQ
UID磁束計において、 前記複数のSQUID夫々に正負に交番するバイアス電
流と正負に交番する変調磁束との内の少なくとも一方を
与える手段と、前記複数の駆動回路の内の少なくとも2
個の駆動回路には共通の発振器により生成された変調信
号及びバイアス信号の内の少なくとも一方を供給する手
段とを備え、前記少なくとも2個の駆動回路は前記共通
の発振器の発振出力に基づく参照信号を用いて前記SQ
UIDの出力を復調する手段を有することを特徴とする
SQUID磁束計。
10. A plurality of SQUIDs and a plurality of SQIDs
SQ having a plurality of drive circuits for individually driving UIDs
A means for supplying at least one of a bias current alternating between positive and negative and a modulation magnetic flux alternating between positive and negative to each of the plurality of SQUIDs; and at least two of the plurality of drive circuits.
Means for supplying at least one of a modulation signal and a bias signal generated by a common oscillator, wherein the at least two drive circuits each include a reference signal based on an oscillation output of the common oscillator. Using the SQ
A SQUID magnetometer comprising means for demodulating the output of a UID.
【請求項11】 請求項10記載のSQUID磁束計に
おいて、 前記複数のSQUIDの内の少なくとも2個のSQUI
Dのフィードバックコイルを相互に直列に接続する一方
で、前記共通の発振器の発振出力に基づく変調電流をそ
の直列接続したフィードバックコイルに共通に供給する
手段を備えたことを特徴とするSQUID磁束計。
11. The SQUID magnetometer according to claim 10, wherein at least two of the plurality of SQUIDs are SQUIDs.
A SQUID magnetometer comprising: means for connecting the feedback coils of D in series with each other, and supplying a modulation current based on the oscillation output of the common oscillator to the feedback coils connected in series.
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