JPH01153523A - 超電導材の製造方法 - Google Patents
超電導材の製造方法Info
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- JPH01153523A JPH01153523A JP62309485A JP30948587A JPH01153523A JP H01153523 A JPH01153523 A JP H01153523A JP 62309485 A JP62309485 A JP 62309485A JP 30948587 A JP30948587 A JP 30948587A JP H01153523 A JPH01153523 A JP H01153523A
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- Japan
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- superconducting
- superconducting material
- coating film
- oxygen
- film
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
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- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、基材の表面上に超電導物質からなる皮膜が
形成された超電導材の製造方法に関するものである。
形成された超電導材の製造方法に関するものである。
超電導材料は、既に高エネルギ粒子加速器、医療診断用
MHI−CTおよび物性研究装置などにおいて、超電導
マグネットの形で実用化されている。このような超電導
材料の応用分野は広く、今後、例えば、発電機、エネル
ギーの貯蔵や変換、リニアモーターカー、資源回収用磁
気骨M装置、核融合炉、送電ケーブルおよび磁気シール
ド材等に対する超電導材料の応用が期待されており、更
に、超高速度コンピューター、赤外線検出器、および、
低雑音の増幅器やミキサー等に対する、ジョセフソン効
果を利用した超電導素子の応用が期待されている。これ
らが本格的に実用化されたときの産業的および社会的イ
ンパクトの大きさは計り知れないものがある。
MHI−CTおよび物性研究装置などにおいて、超電導
マグネットの形で実用化されている。このような超電導
材料の応用分野は広く、今後、例えば、発電機、エネル
ギーの貯蔵や変換、リニアモーターカー、資源回収用磁
気骨M装置、核融合炉、送電ケーブルおよび磁気シール
ド材等に対する超電導材料の応用が期待されており、更
に、超高速度コンピューター、赤外線検出器、および、
低雑音の増幅器やミキサー等に対する、ジョセフソン効
果を利用した超電導素子の応用が期待されている。これ
らが本格的に実用化されたときの産業的および社会的イ
ンパクトの大きさは計り知れないものがある。
これまでに開発された代表的な超電導材料としてはNb
−Ti合金があり、これは、現在9Tまでの磁界発生用
線材として、広く使用されている。Nb−Ti合金のT
c (超電導状態が存在する臨界温度)は、9にである
。
−Ti合金があり、これは、現在9Tまでの磁界発生用
線材として、広く使用されている。Nb−Ti合金のT
c (超電導状態が存在する臨界温度)は、9にである
。
このNb −Ti合金よりも格段に高いTcを有する超
電導材料として、化合物系の超電導材料が開発され、現
在、Nb1Sn (Tc : 18K )およびV3G
a (Tc :15K)が線材化され、実用に供されて
いる。更に、Nb、Geによれば、23にのTcが得ら
れている。
電導材料として、化合物系の超電導材料が開発され、現
在、Nb1Sn (Tc : 18K )およびV3G
a (Tc :15K)が線材化され、実用に供されて
いる。更に、Nb、Geによれば、23にのTcが得ら
れている。
このように、長年にわたって高Tcの超電導材料を得る
ための努力がなされてきたが、従来の合金系および化合
物系の超電導材料においては、現状ではTc23Kが大
きな壁になっている。即ち、Tcが23に以下の超電導
材料の冷却には、高価な液体ヘリウムを必要とするため
、これが超電導材料の広範な応用を阻害している。
ための努力がなされてきたが、従来の合金系および化合
物系の超電導材料においては、現状ではTc23Kが大
きな壁になっている。即ち、Tcが23に以下の超電導
材料の冷却には、高価な液体ヘリウムを必要とするため
、これが超電導材料の広範な応用を阻害している。
このTCの壁を大幅に打破する超電導物質に関し、19
86年に18Mチューリッヒ研究所のMuller氏等
が、Ba−La−Cu−0系の複合酸化物で超電導の徴
候が認められたことを発表して以来、複合酸化物超電導
物質の開発競争に拍車がかかった。即ち、1986年代
の超電導物質のTcは40に級であったが、翌年(19
87年)の初めには、早くも液体窒素の温度である77
Kを超えるTcを有するY−Ba−Cu−0系のCu、
O,基を含む複合酸化物超電導物質が開発され、そのT
cは約93Kに達した。
86年に18Mチューリッヒ研究所のMuller氏等
が、Ba−La−Cu−0系の複合酸化物で超電導の徴
候が認められたことを発表して以来、複合酸化物超電導
物質の開発競争に拍車がかかった。即ち、1986年代
の超電導物質のTcは40に級であったが、翌年(19
87年)の初めには、早くも液体窒素の温度である77
Kを超えるTcを有するY−Ba−Cu−0系のCu、
O,基を含む複合酸化物超電導物質が開発され、そのT
cは約93Kに達した。
更に、その後も精力的に超電導物質の開発が続けられて
おり、最近、安定性等に問題はあるものの、室温で超電
導現象を示す超電導物質の開発も報告されている。
おり、最近、安定性等に問題はあるものの、室温で超電
導現象を示す超電導物質の開発も報告されている。
上述のように、液体窒素温度(77K)で使用可能な、
Cu、O,基を含む複合酸化物超電導物質が開発された
ことによって、超電導材料の前述した応用分野への実用
化の期待度が、−段と高められてきた。
Cu、O,基を含む複合酸化物超電導物質が開発された
ことによって、超電導材料の前述した応用分野への実用
化の期待度が、−段と高められてきた。
超電導材料の実用化に当らて必要なことは、超電導物質
の線材化、皮膜化等、その加工技術の開発である。
の線材化、皮膜化等、その加工技術の開発である。
このような加工技術のうち、超電導材料の皮膜化に関し
ては、スパッタリング法、電子ビーム蒸着法によって、
基材の表面上に複合酸化物超電導皮膜を形成する方法が
試みられており、最近ではレーザ蒸着法またはプラズマ
溶射法による皮膜の形成が研究されている。
ては、スパッタリング法、電子ビーム蒸着法によって、
基材の表面上に複合酸化物超電導皮膜を形成する方法が
試みられており、最近ではレーザ蒸着法またはプラズマ
溶射法による皮膜の形成が研究されている。
しかしながら、レーザ蒸着法またはプラズマ溶射法によ
って、基材の表面上にCuxOy基を含む複合酸化物超
電導物質の皮膜を形成した場合に、レーザ蒸着まま、ま
たは、プラズマ溶射ままでは、皮膜成分中の酸素量が不
足し、所望の超電導特性を有する皮膜を形成することが
できない問題がある。
って、基材の表面上にCuxOy基を含む複合酸化物超
電導物質の皮膜を形成した場合に、レーザ蒸着まま、ま
たは、プラズマ溶射ままでは、皮膜成分中の酸素量が不
足し、所望の超電導特性を有する皮膜を形成することが
できない問題がある。
そこで、レーザ蒸着法またはプラズマ溶射法によって、
基材の表面上にCuxOy基を含む複合酸化物超電導物
質の皮膜を形成し、このようにして得られたレーザ蒸着
まま、またはプラズマ溶射ままの超電導素材に対し、酸
素含有雰囲気中において、所定温度まで加熱した後、そ
の温度で所定時間保持し次いで所定速度で冷却すること
からなる熱処理を施し、これによって、前記皮膜に所望
の超電導特性を付与する試みがなされている。
基材の表面上にCuxOy基を含む複合酸化物超電導物
質の皮膜を形成し、このようにして得られたレーザ蒸着
まま、またはプラズマ溶射ままの超電導素材に対し、酸
素含有雰囲気中において、所定温度まで加熱した後、そ
の温度で所定時間保持し次いで所定速度で冷却すること
からなる熱処理を施し、これによって、前記皮膜に所望
の超電導特性を付与する試みがなされている。
しかしながら、超電導素材に、上述した加熱。
保持、冷却からなる熱処理を施すためには、長時間を要
し且つ大規模な設備が必要とされ、処理効果が悪い問題
がある。
し且つ大規模な設備が必要とされ、処理効果が悪い問題
がある。
従って、この発明の目的は、基材の表面上にCuヨO7
基を含む複合酸化物超電導物質の皮膜が形成された超電
導材を製造するに当り、皮膜成分中の不足する酸素を効
率的に補給し、かくして、超電導特性の優れた皮膜を有
する超電導材を製造するための方法を提供することにあ
る。
基を含む複合酸化物超電導物質の皮膜が形成された超電
導材を製造するに当り、皮膜成分中の不足する酸素を効
率的に補給し、かくして、超電導特性の優れた皮膜を有
する超電導材を製造するための方法を提供することにあ
る。
この発明は、基材の表面上に、Cu*Oy基を含む複合
酸化物超電導物質の皮膜を形成し、次いで、このように
して得られた超電導素材を、酸素含有雰囲気の減圧容器
内に収容し、前記減圧容器内に収容された前記超電導素
材の前記皮膜に向けて酸素イオンを放射することにより
皮膜成分中に酸素を補給し、かくして、前記皮膜に優れ
た超電導特性を付与することに特徴を有するものである
。
酸化物超電導物質の皮膜を形成し、次いで、このように
して得られた超電導素材を、酸素含有雰囲気の減圧容器
内に収容し、前記減圧容器内に収容された前記超電導素
材の前記皮膜に向けて酸素イオンを放射することにより
皮膜成分中に酸素を補給し、かくして、前記皮膜に優れ
た超電導特性を付与することに特徴を有するものである
。
この発明における超電導素材は、例えば、第2図に示す
レーザ蒸着装置または第3図に示すブラズマ溶射装置に
よって調製される。
レーザ蒸着装置または第3図に示すブラズマ溶射装置に
よって調製される。
第2図に示すレーザ蒸着装置は、真空容器4と、真空容
器4内に設けられた蒸着源5と、蒸着源5に向けてレー
ザaを発射させるためのレーザ発生袋W(図示せず)と
からなっている。6は基材2の加熱用ヒータである。蒸
着源5としてCu、O,基を含む複合酸化物焼結体を使
用し、蒸着源5の上方に基材2を配置する。次いで、真
空容器4内を所定の真空度に減圧し、そして、レーザa
を蒸着源5に照射して、蒸着源5から蒸発した粒子を、
ヒータ6で加熱されている基材2の表面上に付着させる
。かくして、基材2の表面上にCu、Oy基を含む複合
酸化物超電導物質の皮膜3が形成された超電導素材1が
調製される。
器4内に設けられた蒸着源5と、蒸着源5に向けてレー
ザaを発射させるためのレーザ発生袋W(図示せず)と
からなっている。6は基材2の加熱用ヒータである。蒸
着源5としてCu、O,基を含む複合酸化物焼結体を使
用し、蒸着源5の上方に基材2を配置する。次いで、真
空容器4内を所定の真空度に減圧し、そして、レーザa
を蒸着源5に照射して、蒸着源5から蒸発した粒子を、
ヒータ6で加熱されている基材2の表面上に付着させる
。かくして、基材2の表面上にCu、Oy基を含む複合
酸化物超電導物質の皮膜3が形成された超電導素材1が
調製される。
第3図に示すプラズマ溶射装置は、真空容器4と、真空
容器4内に設けられた溶射ノズル7と、溶射ノズル7に
設けられたタングステン電極8と、溶射ノズル7とタン
グステン電極8との間に接続された電源9とからなって
いる。真空容器4内に溶射ノズル7と対向して基材2を
配置する0次いで、真空容器4内を所定の真空度に減圧
し、溶射ノズル7内に、アルゴン、ヘリウム等の作動ガ
スおよびCu、O,基を含む複合酸化物超電導物質の粉
末をそれぞれ供給し、そして、電源9を作動させて、溶
射ノズル7からタングステン電極8に向けてプラズマジ
ェットを発生させる。かくして、基材2の表面上にCu
つOy基を含む複合酸化物超電導物質の皮膜3が形成さ
れた超電導素材1が調製される。
容器4内に設けられた溶射ノズル7と、溶射ノズル7に
設けられたタングステン電極8と、溶射ノズル7とタン
グステン電極8との間に接続された電源9とからなって
いる。真空容器4内に溶射ノズル7と対向して基材2を
配置する0次いで、真空容器4内を所定の真空度に減圧
し、溶射ノズル7内に、アルゴン、ヘリウム等の作動ガ
スおよびCu、O,基を含む複合酸化物超電導物質の粉
末をそれぞれ供給し、そして、電源9を作動させて、溶
射ノズル7からタングステン電極8に向けてプラズマジ
ェットを発生させる。かくして、基材2の表面上にCu
つOy基を含む複合酸化物超電導物質の皮膜3が形成さ
れた超電導素材1が調製される。
次いで、上述のようにして調製された超電導素材lを、
第1図に示す減圧容器10内に収容する。
第1図に示す減圧容器10内に収容する。
減圧容器10内は、例えば10−’Torrの圧力の酸
素含有雰囲気に保たれている。
素含有雰囲気に保たれている。
減圧容器10には、超電導素材1の皮v3に向けて酸素
イオンを放射するためのイオンガン11が設けられてい
る。イオンガン11は、その基端に取り付けられた酸素
供給管12を通じて吹き込まれる酸素をイオン化するた
めの機構と、イオン化された酸素を加速しそして集束す
るための機構とからなっている。従って、酸素供給管1
2を通じて吹き込まれた酸素は、酸素イオンビームとな
って、イオンガン11の先端から皮膜3に向は放射され
る。
イオンを放射するためのイオンガン11が設けられてい
る。イオンガン11は、その基端に取り付けられた酸素
供給管12を通じて吹き込まれる酸素をイオン化するた
めの機構と、イオン化された酸素を加速しそして集束す
るための機構とからなっている。従って、酸素供給管1
2を通じて吹き込まれた酸素は、酸素イオンビームとな
って、イオンガン11の先端から皮膜3に向は放射され
る。
このようにして、イオンガン11から放射された酸素は
、超電導素材1の皮膜3中に浸透する結果、皮膜3の成
分中に不足する酸素が補給され、基材2の表面上に超電
導特性の優れたCuxOy基を含む複合酸化物超電導物
質の皮膜3が形成された超電導材が製造される。
、超電導素材1の皮膜3中に浸透する結果、皮膜3の成
分中に不足する酸素が補給され、基材2の表面上に超電
導特性の優れたCuxOy基を含む複合酸化物超電導物
質の皮膜3が形成された超電導材が製造される。
超電導素材1がある程度以上の面積を存している場合に
は、イオンガン11を皮膜3に向は移動させながら酸素
イオンビームを放射する。かくすることにより、超電導
素材1の皮膜3の全面にわたり、均一に酸素の補給が行
なわれる。
は、イオンガン11を皮膜3に向は移動させながら酸素
イオンビームを放射する。かくすることにより、超電導
素材1の皮膜3の全面にわたり、均一に酸素の補給が行
なわれる。
次に、この発明を実施例により説明する。
蒸着源としての複合酸化物焼結体として、Y+、 Ja
o、 hcuozの成分組成を有する、直径200、厚
さ10nの円盤状の複合酸化物焼結体を使用し、被蒸着
体としての基材として、1辺の長さが15龍で厚さがI
Iflの、イツトリウム安定化ジルコニア(YSZ)か
らなる四角形状の板を使用し、第2図に示したレーザ蒸
着装置により下記条件で基材の表面上に超電導物質の皮
膜を形成した。
o、 hcuozの成分組成を有する、直径200、厚
さ10nの円盤状の複合酸化物焼結体を使用し、被蒸着
体としての基材として、1辺の長さが15龍で厚さがI
Iflの、イツトリウム安定化ジルコニア(YSZ)か
らなる四角形状の板を使用し、第2図に示したレーザ蒸
着装置により下記条件で基材の表面上に超電導物質の皮
膜を形成した。
(al 真空容器の真空度: 10−”Torr (
酸素雰囲気)中) 基材の加熱温度ニア00℃ (C1レーザビームの種類:炭酸ガスレーザ(dl
レーザビームの出カニ300Wtel レーザビーム
の照射時間:5分かくして、基材の表面上に、’lo−
Jaa、6CulO,からなる成分組成を有する厚さ2
μmの皮膜が形成された超電導素材を調製した。
酸素雰囲気)中) 基材の加熱温度ニア00℃ (C1レーザビームの種類:炭酸ガスレーザ(dl
レーザビームの出カニ300Wtel レーザビーム
の照射時間:5分かくして、基材の表面上に、’lo−
Jaa、6CulO,からなる成分組成を有する厚さ2
μmの皮膜が形成された超電導素材を調製した。
次いで、この超電導素材に対し、第1図に示した装置に
より、下記条件で酸素イオンを放射して、その皮膜成分
中に酸素を補給し、本発明超電導材を製造した。
より、下記条件で酸素イオンを放射して、その皮膜成分
中に酸素を補給し、本発明超電導材を製造した。
fat 減圧容器内の雰囲気:Ot:100%(bl
減圧容器内の圧カニ 10−’Torr(cl
イオンガンの加速電圧:4.ooov(dl イオン
ビームの電流:500mA[81イオンガンの出カニ2
KW 上記により製造された本発明超電導材、および、比較の
ための上述した蒸着ままの超電導素材について、各々の
Tc (超電導臨界温度)および77KにおけるJcC
Gn界電流密度)を、四端子抵抗測定法によって調べた
。
減圧容器内の圧カニ 10−’Torr(cl
イオンガンの加速電圧:4.ooov(dl イオン
ビームの電流:500mA[81イオンガンの出カニ2
KW 上記により製造された本発明超電導材、および、比較の
ための上述した蒸着ままの超電導素材について、各々の
Tc (超電導臨界温度)および77KにおけるJcC
Gn界電流密度)を、四端子抵抗測定法によって調べた
。
この結果を第1表に示す。
第 1 表
第1表から明らかなように、本発明超電導材は、超電導
素材に比べてTcに優れており、特に、77Kにおける
Jcは、超電導素材の場合には得られないのに対し、本
発明超電導材の場合には高い値を示した。また、本発明
超電導材の場合には、77にでマイスナー効果が確認さ
れた。
素材に比べてTcに優れており、特に、77Kにおける
Jcは、超電導素材の場合には得られないのに対し、本
発明超電導材の場合には高い値を示した。また、本発明
超電導材の場合には、77にでマイスナー効果が確認さ
れた。
以上述べたように、この発明によれば、基材の表面上に
Cu、O,基を含む複合酸化物超電導物質の皮膜が形成
された超電導材を製造するに当り、皮膜成分中に不足す
る酸素が、皮膜に割れや溶損が生ずることのない低温状
態において効率的に補給され、かくして、超電導特性の
優れた皮膜を有する超電導材を製造することができる工
業上有用な効果がもたらされる。
Cu、O,基を含む複合酸化物超電導物質の皮膜が形成
された超電導材を製造するに当り、皮膜成分中に不足す
る酸素が、皮膜に割れや溶損が生ずることのない低温状
態において効率的に補給され、かくして、超電導特性の
優れた皮膜を有する超電導材を製造することができる工
業上有用な効果がもたらされる。
第1図はこの発明の方法によって超電導素材の皮膜成分
中に酸素を補給する一実施Nilを示す概略断面図、第
2図はこの発明の方法に使用される超電導素材を製造す
るためのレーザ蒸着装置を示す概略断面図、第3図は同
じく超電導素材を製造するためのプラズマ溶射装置を示
す概略断面図である0図面において、 1・・・超電導素材、 2・・・基材、3・・・皮
膜、 4・・・真空容器、5・・・蒸着源、
6・・・ヒータ、7・・・溶射ノズル、
8・・・タングステン電極、9・・・電源、
10・・・容器、11・・・イオンガン、
12・・・酸素供給管。 出 願 人 日本綱管株式会社 代 理 人 潮 谷 奈 津 夫第1
図
中に酸素を補給する一実施Nilを示す概略断面図、第
2図はこの発明の方法に使用される超電導素材を製造す
るためのレーザ蒸着装置を示す概略断面図、第3図は同
じく超電導素材を製造するためのプラズマ溶射装置を示
す概略断面図である0図面において、 1・・・超電導素材、 2・・・基材、3・・・皮
膜、 4・・・真空容器、5・・・蒸着源、
6・・・ヒータ、7・・・溶射ノズル、
8・・・タングステン電極、9・・・電源、
10・・・容器、11・・・イオンガン、
12・・・酸素供給管。 出 願 人 日本綱管株式会社 代 理 人 潮 谷 奈 津 夫第1
図
Claims (1)
- 基材の表面上に、Cu_xO_y基を含む複合酸化物
超電導物質の皮膜を形成し、次いで、このようにして得
られた超電導素材を、酸素含有雰囲気の減圧容器内に収
容し、前記減圧容器内に収容された前記超電導素材の前
記皮膜に向けて酸素イオンを放射することにより皮膜成
分中に酸素を補給し、かくして、前記皮膜に優れた超電
導特性を付与することを特徴とする、超電導材の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62309485A JPH01153523A (ja) | 1987-12-09 | 1987-12-09 | 超電導材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62309485A JPH01153523A (ja) | 1987-12-09 | 1987-12-09 | 超電導材の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01153523A true JPH01153523A (ja) | 1989-06-15 |
Family
ID=17993554
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62309485A Pending JPH01153523A (ja) | 1987-12-09 | 1987-12-09 | 超電導材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01153523A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6428225A (en) * | 1987-04-28 | 1989-01-30 | Toray Industries | Production of superconducting material |
-
1987
- 1987-12-09 JP JP62309485A patent/JPH01153523A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6428225A (en) * | 1987-04-28 | 1989-01-30 | Toray Industries | Production of superconducting material |
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