[发明专利]磁场测量装置及磁通量量子计算方法

说明书

磁场测量装置包括，包括将SQUID根据磁场的变化所输出的周期性变化的电压转换为数字值的ADC的数字FLL电路、对ADC输出的数字值进行积分的数字积分器、将数字积分器输出的积分值转换为电压的DAC、将DAC输出的电压转换为电流的转换器、以及根据转换器输出的电流生成SQUID所接收的磁场的线圈。一种计算设备，当接收到通过转换电压生成器产生的电压而得到的电流所产生的磁场，ADC转换从SQUID输出的周期性变化的电压时，基于从ADC输出的数字值来计算指示磁通量量子的数字值。

技术领域

本发明涉及磁场测量装置和磁通量量子(或磁通量子)计算方法。

背景技术

在使用超导量子干涉设备(SQUID)(进行的生物磁场测量中，测量特性是非线性的，该超导量子干涉设备是具有约瑟夫森结的超导环。因此，使用磁通锁定环(FLL)电路进行线性化以测量磁场。在下面的描述中，超导量子干涉设备也可以简称为SQUID。

FLL电路有两种，一种是仅由模拟电路构成的模拟FLL型，另一种是由进行模数转换以及数模转换的电路构成的数字FLL型。由于生物磁场测量一般采用多通道，所以从容易减少通道间的变化、降低系统成本和数据处理的角度出发，同时也从半导体技术进步的角度出发，数字FLL型更广泛地被使用。

在包括SQUID和数字FLL电路的磁场测量装置中，例如在日本未审查专利申请公开第2005-345289号(现日本专利第4133934号)中描述了一种降低成本的方法，该方法使用对磁通量量子周期数进行计数的计数器以及对与被测磁通量有关的频率进行计数的另一个计数器。

为了使用数字FLL电路准确地测量磁通量的改变(以下也称为“变化”)量，需要准确地检测随着磁通量变化而周期性变化的磁通量量子。例如，磁通量量子的周期性变化由数字FLL电路中实现的模数转换器的输出值的变化量指示，该模数转换器将来自SQUID的电压转换为数字值。由于SQUID的电特性的变化以及从SQUID到模数转换器的电路的电特性的变化，模数转换器的输出值的这种变化量不是恒定的。因此，难以提高磁场测量装置的测量精度。

发明内容

因此，实施例的一个目的是提供一种能够精确地测量磁通量量子的磁场测量装置和磁通量量子计算方法。

根据本发明的一个方面，一种磁场测量装置，包括数字磁通锁定环电路，该数字磁通锁定环电路包括被配置为将根据磁场的变化从超导量子干涉设备输出的周期性变化的电压转换为数字值的第一模数转换器、被配置为对从第一模数转换器输出的数字值进行积分的数字积分器、被配置为将从数字积分器输出的积分值转换为电压的数模转换器、被配置为将从数模转换器输出的电压转换为电流的第一电压-电流转换器、以及被配置为根据第一电压-电流转换器输出的电流，产生由超导量子干涉设备接收的磁场的第一线圈；以及被配置为当接收到通过转换电压生成器产生的电压而得到的电流所产生的磁场，第一模数转换器转换从超导量子干涉设备输出的周期性变化的电压时，基于从第一模数转换器输出的数字值来计算指示磁通量量子的数字值的计算设备。

根据本发明的另一方面，一种用于使用包括数字磁通锁定环电路的磁场测量装置来计算磁通量量子的磁通量量子计算方法，包括，通过包括在数字磁通锁定环电路中的第一模数转换器，将根据磁场的变化从超导量子干涉设备输出的周期性变化的电压转换为数字值；通过包括在数字磁通锁定环电路中的数字积分器，将从第一模数转换器输出的数字值积分为积分值；通过包括在数字磁通锁定环电路中的第一电压-电流转换器，将从数字积分器输出的积分值转换为电流；由数字磁通锁相环电路中包括的第一线圈，基于从第一电压-电流转换器输出的电流，产生由超导量子干涉装置接收的磁场；通过包括在数字磁通锁定环电路中的第一电压-电流转换器，将从数字积分器输出的积分值转换为电流；通过包括在数字磁通锁定环电路中的第一线圈，基于从第一电压-电流转换器输出的电流，产生由超导量子干涉设备接收的磁场；以及，当接收到通过转换电压生成器产生的电压而得到的电流所产生的磁场，第一模数转换器转换从超导量子干涉设备输出的周期性变化的电压时，通过包括在磁场测量装置中的计算设备，基于从第一模数转换器输出的数字值来计算指示磁通量量子的数字值。