| 講演名 | 2012-07-19 磁束フィードバックを用いた高感度ディジタルSQUID磁気センサにおける広ダイナミックレンジシステムの検討(信号処理基盤技術及びその応用,一般) 津賀 優斗, 山梨 裕希, 吉川 信行, |
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| 抄録(和) | SFQ回路を利用しているディジタルSQUID 磁気センサは,アナログSQUID 磁気センサに比べて高いスルーレートや広ダイナミックレンジ,多チャネル化しやすいと言った利点がある.しかし,出力されるSFQパルスを数えて磁場計測を行うため,磁束分解能が磁束量子Φ_0(=2.07×10^<-15>Wb)に制限される.さらに同期式動作の場合,スルーレートはクロック周波数に制限されてしまう.そこで我々は,相補出力をもつ非同期式ディジタルSQUIDを考案した.ISTEC-SRL2.5kA/cm^2Nbスタンダードプロセス(STP),10kA/cm^2Nbアドバンストプロセス(ADP)を用いて回路を作製した.入力磁束3000Φ_0まで出力の良好な線形性が確認しており,スルーレートはADPを仮定すると10^<11>Φ_0/sとなる.さらにオンチップ磁束フィードバックにより分解能を向上させる高感度ディジタルSQUIDの実証に成功した.しかし,フィードバックループに保持できる磁束量によりダイナミックレンジが制限されてしまう.本稿では高感度ディジタルSQUIDの広ダイナミックレンジシステムを提案し,評価をする.高感度モードとリセットモードをもつ広ダイナミックレンジシステムを用いればダイナミックレンジの制限をなくすことができる. |
| 抄録(英) | A digital superconducting quantum interference device (SQUID) magnetometer, which uses single flux quantum (SFQ) circuits, is superior to analog SQUID magnetometers in term of slew rate, dynamic range and ease of building multi-channel system. However, the magnetic flux resolution of the digital SQUID is limited to flux quantum Φ_0(=2.07×10^<-15>Wb) due to the intrinsic digital operation of the digital SQUID, counting the number of flux quanta output. In the case of synchronous systems, the slew rate is limited by the clock frequency. In this study, an asynchronous digital SQUID with complementary output has been devised. We have implemented the asynchronous digital SQUID magnetometer using the ISTEC-SRL 2.5 kA/cm^2 and 10 kA/cm^2 Nb process. We have confirmed the correct operation and good linearity of magnetic response up to 3000 Φ_0. The slew rate is estimated to be 10^<11>Φ_0/s. We have also investigated and experimentally demonstrated improvement of the magnetic field resolution of the asynchronous digital SQUID by utilizing on-chip magnetic feedback. A dynamic range of this SQUID is limited by the amount of magnetic flux which can be stored in the feedback loop. In this report, we demonstrated and discussed the wide dynamic range system with 'high sensitivity mode' and 'reset mode'. In this system, the dynamic range is not limited. We confirmed measurement result that the input waveform was reconstructed by output SFQ pulse in the wide dynamic range system. |
| キーワード(和) | 超伝導量子干渉素子 / 単一磁束量子回路 / 磁気センサ / ダイナミックレンジ |
| キーワード(英) | Superconducting quantum interference device / Single flux quantum / Magnetometer / Dynamic range |
| 資料番号 | SCE2012-15 |
| 発行日 |
| 研究会情報 | |
| 研究会 | SCE |
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| 開催期間 | 2012/7/12(から1日開催) |
| 開催地（和） | |
| 開催地（英） | |
| テーマ（和） | |
| テーマ（英） | |
| 委員長氏名（和） | |
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| 副委員長氏名（英） | |
| 幹事氏名（和） | |
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| 幹事補佐氏名（和） | |
| 幹事補佐氏名（英） | |
| 講演論文情報詳細 | |
| 申込み研究会 | Superconductive Electronics (SCE) |
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| 本文の言語 | JPN |
| タイトル（和） | 磁束フィードバックを用いた高感度ディジタルSQUID磁気センサにおける広ダイナミックレンジシステムの検討(信号処理基盤技術及びその応用,一般) |
| サブタイトル（和） | |
| タイトル（英） | Wide Dynamic Range System of High Sensitive Digital SQUID Magnetometer with Magnetic Feedback |
| サブタイトル（和） | |
| キーワード(1)（和/英） | 超伝導量子干渉素子 / Superconducting quantum interference device |
| キーワード(2)（和/英） | 単一磁束量子回路 / Single flux quantum |
| キーワード(3)（和/英） | 磁気センサ / Magnetometer |
| キーワード(4)（和/英） | ダイナミックレンジ / Dynamic range |
| 第 1 著者 氏名（和/英） | 津賀 優斗 / Yuto TSUGA |
| 第 1 著者 所属（和/英） | 横浜国立大学大学院工学府物理情報工学専攻 Yokohama National University |
| 第 2 著者 氏名（和/英） | 山梨 裕希 / Yuki YAMANASHI |
| 第 2 著者 所属（和/英） | 横浜国立大学工学研究院 Faculty of Engineering, Yokohama National University |
| 第 3 著者 氏名（和/英） | 吉川 信行 / Nobuyuki YOSHIKAWA |
| 第 3 著者 所属（和/英） | 横浜国立大学工学研究院 Faculty of Engineering, Yokohama National University |
| 発表年月日 | 2012-07-19 |
| 資料番号 | SCE2012-15 |
| 巻番号（vol） | vol.112 |
| 号番号（no） | 138 |
| ページ範囲 | pp.- |
| ページ数 | 5 |
| 発行日 | |