[發明專利]磁場測量裝置及磁通量量子計算方法

在審

• 申請號: 202011073353.6
• 申請日: 2020-10-09
• 公開（公告）號: CN112617793A
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發明（設計）人: 安井隆;小山大介
• 申請（專利權）人: 株式會社理光;金沢工業大學
• 主分類號: A61B5/05
• 分類號: A61B5/05
• 代理公司: 上海華誠知識產權代理有限公司 31300
• 代理人: 肖華

磁場測量裝置包括，包括將SQUID根據磁場的變化所輸出的周期性變化的電壓轉換為數字值的ADC的數字FLL電路、對ADC輸出的數字值進行積分的數字積分器、將數字積分器輸出的積分值轉換為電壓的DAC、將DAC輸出的電壓轉換為電流的轉換器、以及根據轉換器輸出的電流生成SQUID所接收的磁場的線圈。一種計算設備，當接收到通過轉換電壓生成器產生的電壓而得到的電流所產生的磁場，ADC轉換從SQUID輸出的周期性變化的電壓時，基于從ADC輸出的數字值來計算指示磁通量量子的數字值。

技術領域

本發明涉及磁場測量裝置和磁通量量子(或磁通量子)計算方法。

背景技術

在使用超導量子干涉設備(SQUID)(進行的生物磁場測量中，測量特性是非線性的，該超導量子干涉設備是具有約瑟夫森結的超導環。因此，使用磁通鎖定環(FLL)電路進行線性化以測量磁場。在下面的描述中，超導量子干涉設備也可以簡稱為SQUID。

FLL電路有兩種，一種是僅由模擬電路構成的模擬FLL型，另一種是由進行模數轉換以及數模轉換的電路構成的數字FLL型。由于生物磁場測量一般采用多通道，所以從容易減少通道間的變化、降低系統成本和數據處理的角度出發，同時也從半導體技術進步的角度出發，數字FLL型更廣泛地被使用。

在包括SQUID和數字FLL電路的磁場測量裝置中，例如在日本未審查專利申請公開第2005-345289號(現日本專利第4133934號)中描述了一種降低成本的方法，該方法使用對磁通量量子周期數進行計數的計數器以及對與被測磁通量有關的頻率進行計數的另一個計數器。

為了使用數字FLL電路準確地測量磁通量的改變(以下也稱為“變化”)量，需要準確地檢測隨著磁通量變化而周期性變化的磁通量量子。例如，磁通量量子的周期性變化由數字FLL電路中實現的模數轉換器的輸出值的變化量指示，該模數轉換器將來自SQUID的電壓轉換為數字值。由于SQUID的電特性的變化以及從SQUID到模數轉換器的電路的電特性的變化，模數轉換器的輸出值的這種變化量不是恒定的。因此，難以提高磁場測量裝置的測量精度。

發明內容

因此，實施例的一個目的是提供一種能夠精確地測量磁通量量子的磁場測量裝置和磁通量量子計算方法。

根據本發明的一個方面，一種磁場測量裝置，包括數字磁通鎖定環電路，該數字磁通鎖定環電路包括被配置為將根據磁場的變化從超導量子干涉設備輸出的周期性變化的電壓轉換為數字值的第一模數轉換器、被配置為對從第一模數轉換器輸出的數字值進行積分的數字積分器、被配置為將從數字積分器輸出的積分值轉換為電壓的數模轉換器、被配置為將從數模轉換器輸出的電壓轉換為電流的第一電壓-電流轉換器、以及被配置為根據第一電壓-電流轉換器輸出的電流，產生由超導量子干涉設備接收的磁場的第一線圈；以及被配置為當接收到通過轉換電壓生成器產生的電壓而得到的電流所產生的磁場，第一模數轉換器轉換從超導量子干涉設備輸出的周期性變化的電壓時，基于從第一模數轉換器輸出的數字值來計算指示磁通量量子的數字值的計算設備。

根據本發明的另一方面，一種用于使用包括數字磁通鎖定環電路的磁場測量裝置來計算磁通量量子的磁通量量子計算方法，包括，通過包括在數字磁通鎖定環電路中的第一模數轉換器，將根據磁場的變化從超導量子干涉設備輸出的周期性變化的電壓轉換為數字值；通過包括在數字磁通鎖定環電路中的數字積分器，將從第一模數轉換器輸出的數字值積分為積分值；通過包括在數字磁通鎖定環電路中的第一電壓-電流轉換器，將從數字積分器輸出的積分值轉換為電流；由數字磁通鎖相環電路中包括的第一線圈，基于從第一電壓-電流轉換器輸出的電流，產生由超導量子干涉裝置接收的磁場；通過包括在數字磁通鎖定環電路中的第一電壓-電流轉換器，將從數字積分器輸出的積分值轉換為電流；通過包括在數字磁通鎖定環電路中的第一線圈，基于從第一電壓-電流轉換器輸出的電流，產生由超導量子干涉設備接收的磁場；以及，當接收到通過轉換電壓生成器產生的電壓而得到的電流所產生的磁場，第一模數轉換器轉換從超導量子干涉設備輸出的周期性變化的電壓時，通過包括在磁場測量裝置中的計算設備，基于從第一模數轉換器輸出的數字值來計算指示磁通量量子的數字值。