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極微小トンネル接合高磁場SQUIDの開発と応用

超小型隧道结高场SQUID的研制与应用

基本信息

批准号：
19654049
负责人：
大塚洋一
金额：
$ 2.05万
依托单位：
University of Tsukuba
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2008
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は微小トンネル接合を利用したdc-SQUIDの基本的特性を調べ、センサー応用の適否を確認することにあり、実施計画に基づいて以下の研究を行った。1.前年度までは4(μm)^2のループ面積をもつ素子を中心に調べたが、今年度は接合部分は微小のままループ面積を400(μm)^2まで大きくした素子を作製し、センサー特性を調べた結果、面積の増加によって磁場変調が見られる最大磁場がやや減少するものの、低磁場ではほぼ同様な特性を持つことが確認された。2.マイクロSQUID素子の磁化測定への適用性を調べた。試料は代表的な常磁性塩であるクロムカリ明礬の微小結晶片(質量約0.3μg)とし、これをSQUID素子の直上に置き、19年度に作製したベクトル型超伝導マグネットを用い、SQUID面にほぼ水平方向で印加磁場を-3000〜+3000Gの間で掃引した。このときSQUID電圧の周期を解析し、こらから試料の微分帯磁率および磁化曲線を求めたところ、常磁性スビン系の磁化曲線とよい一致が見られた。さらに-5〜+5Gの微小磁場範囲で磁場を掃引することで帯磁率の温度変化を測ることができた。このように、希釈冷凍温度域において微小トンネル接合小型SQUIDが数千Gの磁場まで有効な磁気センサーとして働くことを確認し、これを用いて0.1μgオーダーの極微小試料の磁化測定が可能であることを実証した。今後実用レベルの計測装置とするには、外来磁気信号の低減、絶対値の評価方法の確立、高磁場でのフラックスジャンブの低減、測定可能磁場・温度領域の拡大などの検討が必要である。このうち、磁場・温度領域の拡大をめざし、AIではなくNbによる微小トンネル接合型SQUIDの作製についても一部研究をすすめた。

The purpose of this study is to adjust the basic characteristics of dc-SQUID, confirm the suitability of dc-SQUID, and carry out the following research on the basis of the implementation plan. 1. In the previous year, the area of each element was adjusted to 4(μm)^2. In this year, the area of the joint was adjusted to 400(μm)^2. The area of each element was adjusted to 400(μm)^2. The adjustment of the characteristics of each element was confirmed. The area was increased. The maximum magnetic field was decreased. The characteristics of the low magnetic field were increased. 2. Adjust the applicability of SQUID element magnetization measurement. The sample is a representative of the magnetic properties of alum microcrystals (mass: about 0.3μg). The SQUID element is placed directly above the SQUID element. The SQUID surface is horizontally oriented and the magnetic field is between-3000 and +3000G. The period of SQUID electric voltage is analyzed, and the differential magnetic susceptibility of the sample is calculated. The magnetization curve of the permanent magnetic field is consistent. The magnetic field of-5 ~+5 G is small, and the magnetic field is swept. The magnetic field of the small SQUID is thousands of G. The magnetization of the small SQUID can be determined by 0.1μg. In the future, it is necessary to study the measurement equipment for measuring the magnetic field, the reduction of the external magnetic signal, the establishment of the evaluation method for the insulation value, the reduction of the magnetic field in the high magnetic field, and the measurement of the possible magnetic field and temperature field. A Study on the Operation of Micro-junction SQUID in the Field of Magnetic Field and Temperature