JPH01191777A - 長尺酸化物系超電導体の製造装置 - Google Patents

長尺酸化物系超電導体の製造装置

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JPH01191777A
JPH01191777A JP63016306A JP1630688A JPH01191777A JP H01191777 A JPH01191777 A JP H01191777A JP 63016306 A JP63016306 A JP 63016306A JP 1630688 A JP1630688 A JP 1630688A JP H01191777 A JPH01191777 A JP H01191777A
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JP
Japan
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chamber
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tape
laser
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Application number
JP63016306A
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English (en)
Inventor
Toshio Usui
俊雄 臼井
Tsukasa Kono
河野 宰
Yoshimitsu Ikeno
池野 義光
Nobuyuki Sadakata
伸行 定方
Shinya Aoki
青木 伸哉
Masaru Sugimoto
優 杉本
Taichi Yamaguchi
太一 山口
Mikio Nakagawa
中川 三紀夫
Atsushi Kume
篤 久米
Kenji Goto
謙次 後藤
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Fujikura Ltd
Original Assignee
Fujikura Ltd
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

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  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (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。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は、酸化物系超電導体の製造装置に係わり、詳
しくはテープ状あるいは線状などの長尺体の製造に適用
される製造装置に関する。
「従来の技術」 近年、常電導状態から超電導状態に遷移する臨界温度(
Tc)が極めて高い値を示す酸化物系超電導材料が種々
発見されつつある。
この種の酸化物系超電導材料は、一般式A−B−Cu−
0(ただし、AはY、La、Ce、Yb、Sc、Er等
の周期律表第ma族元素の1種以上を示し、BはBa、
Sr等の周期律表第■a族元素の1種以上を示す)で示
されるものである。
ところで、このような酸化物系超電導材料からなる超電
導体を製造する装置として、近時レーザPVD法(物理
的蒸着法)を用いた装置が注目されている。
レーザPVD法は、レーザ光を集光照射して被照射試料
を加熱蒸発させる方法であり、特に炭酸ガスレーザ光は
、一般にセラミック材料に吸収されやすいので、大出力
光を集光することにより瞬間的に極めそ高い蒸発温度に
到達させることができる。したがって、大きな飛行速度
で蒸発粒子を基材表面に衝突させて、緻密・強固なセラ
ミック膜か高能率に作製でき、よって酸化物系超電導体
の作製に好適に使用し得るものと期待されている。
そして、このようなレーザPVD法を用いた酸化物系超
電導体の製造装置としては、レーザPVD処理室を有し
、この処理室内に処理物となる母材を配し、処理室の外
方にレーザ装置を配してこのレーザ装置より母材にレー
ザビームを集光照射し、母材を蒸発させて基材に蒸着仕
しめるものが一般に知られている。
ところで、酸化物系超電導体としては、種々の形状のも
のが所望され作製されているが、中でもテープ状あるい
は線状などの長尺体は、電力輸送用として、あるいは超
電導コイルの材料としてなど広範囲な用途があるため、
種々の製造法により作製されており、例えば上記レーザ
PVD法を用いた装置による作製も試みられている。
「発明か解決しようとする課題」 しかしながら、上記レーザPVD法を用いた装置にあっ
ては、テープ状等の長尺体を作製ず′る場。
合、長尺体の送出装置あるいは巻取装置をどこに配置す
るかという問題かある。すなわち、レーザPVD装置は
、通常処理室が狭く、よって処理室内に送出装置や巻取
装置を配置するのは不適当である。また、処理室を広く
し、その中に送出装置あるいは巻取装置を配置するよう
にしても、蒸発した母材によって送出装置や巻取装置、
さらには蒸着前のテープや巻取装置に巻き取られた製品
が汚染されるという新たな問題を生ずる。
この発明は上記事情に鑑みてなされた乙ので、その目的
とするところは、テープ状等の長尺な酸化物系超電導体
の作製に好適な製造装置を提供することにある。
「課題を解決するための手段」 この発明の長尺酸化物系超電導体の製造装置では、レー
ザPVD処理室に隣接させて長尺体送出室と長尺体巻取
室を配し、該長尺体送出室内に送出装置を、長尺体巻取
室内に巻取装置を各々配し、上記レーザーP V D処
理室と長尺体送出室との境界壁と、レーザPVD処理室
と長尺体巻取室との境界壁とに、長尺体を通過せしめる
ための通過孔を設けたことを上記問題点の解決手段とし
た。
「作用 」 この発明によれば、レーザPVD処理室に隣接させて長
尺体送出室と長尺体巻取室を配したので、テープ状等の
長尺な基材を連続して処理室内に移送することができる
。また、送出装置および巻取装置を処理室外に配置した
ので、母材の蒸発物による送出装置および巻取装置の汚
染を抑制することができる。さらに、送出室内にて、長
尺基材に前処理を施したり、巻取室内にて蒸着後の基材
に熱処理等の後処理を施すことが可能となる。
「実施例」 以下、この発明の製造装置を詳しく説明する。
第1図はこの発明の長尺酸化物系超電導体の製造装置の
一実施例を示す図であって、第1図中符号1は蒸着処理
室である。この蒸着処理室!は、図示しない真空ポンプ
に連結された排気孔2を備えたものであり、上記真空ポ
ンプにより真空引きされて10−M〜I O”Torr
程度の真空雰囲気に保持されるものである。また、この
蒸着処理室1内には、図示しない母材固定部材に着脱可
能に固定された母材3とこの母材3を加熱するためのヒ
ーター4と後述するレーザビームを集光するための凹面
鏡5が配置されており、さらに質量分析計6の測定部6
aが配置されている。蒸着処理室の側方には、レーザ装
置7が配置されている。このレーザ装置7は、炭酸ガス
レーザなどのレーザビームを照射する装置であり、蒸着
処理室lに設けられたZn5eなどからなる透明窓8を
介して上述した凹面#IL5にレーザビームを照射する
ものである。ここで、このレーザ装置7としては、例え
ば炭酸カスレーザとした場合、出力画〜数千W程度のも
のが用いられる。
母材3は、酸化物系超電導体あるいはこの酸化物系超電
導体を構成する材料からなるもので、板状、ペレット状
または粉末状などのものである。
ここで、酸化物系超電導体とは、一般式A −B −C
−D(ただし、AはY、Sc、La、Ce、Pr、Nd
、Pm。
Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tll1
.Yb、Luの周期律表第ma族元素のうち1種あるい
は2種以上を表し、BはS r、Ba、Ca、Be、M
g、Raの周期律表第11a族元素のうち1種あるいは
2種以上を表し、CはCu、Ag、Auの周期律表第1
b族元素およびNbのうちCuあるいはCuを含む2種
以上を表し、DはO,S、Se、Te、Po等の周期律
表第vrb族元素およびF、CI、Br、I 、At等
の周期律表第■b族元素のうちOあるいはOを含む2種
以上を表す。)として示されるものである。また、この
酸化物系超電導体の各構成元素の組成は、例えばY −
B a−Cu−0系の場合、Y :B a:Cu:o 
= 1:2:3:(7−δ )とされ、δは0≦δ≦5
の範囲とされる。また、酸化物系超電導体を構成する材
料とは、上記式中のA 、B 、Cの元素またはこれら
の合金、さらに上記A、B、Cの元素または合金の酸化
物などが用いられる。
質潰分析計6は、スリットと組み合わせた固定イオンコ
レクター電極を使用し、イオンを電気的に検出する、周
知の構成からなる分析計であり、処理時において、レー
ザビームを照射して母材3を蒸発させ、被処理体に蒸着
せしめる際、蒸発成分の組成を検出して蒸着物の組成を
検知するものである。また、この質潰分析計6は、その
測定部6aが後述する被処理体の近傍でかつこの被処理
体に覆われることのないように配置されたものであり、
上記母材3からの蒸発成分を十分捕集可能に構成された
ものである。
このような構成のもとに蒸着処理室1においては、被処
理体表面に母材3の蒸発粒子が衝突せしめられ、緻密・
強固な蒸着膜が形成されるようになっている。
また、この蒸着処理室lの両側には、該蒸着処理室!に
接して送出室9および巻取室10がそれぞれ配置されて
いる。これら送出室9および巻取室IOは、いずれも図
示しない真空ポンプに連結された排気孔11,11を備
えたものであり、蒸着処理室1と同様に真空引きされる
ものである。
また、送出室9内には送出装置12が、巻取室lOには
巻取装置13がそれぞれ配置されている。
送出装置12および巻取装置13は、いずれもドラム等
からなるもので、テープ状あるいは線状の長尺体を送り
出し、または巻き取るものである。
さらに、送出室9および巻取室lOは、いずれも蒸着処
理室!との境界壁に形成された通過孔14.14を介し
て通じており、これによって被処理体となる長尺体は、
送出室9から巻取室!0に移送される際、蒸着処理室l
を通過する。
このような構成の製造装置により、例えばテープ状の超
電導体を作製するには、まず基材となる長尺のテープT
を用意し、このテープTを送出室9の送出装置12に巻
回した後、その先端を蒸着処理室1を介して他方の巻取
室!0の巻取装置13に係止仕しめる。ここで、テープ
Tとしては、蒸着時に加わる高熱に耐え得る耐熱材料が
選択され、具体的には銅、銀、アルミニウム等の金属、
あるいはこれらの合金やステンレス鋼などからなるもの
が用いられる。
次に、母材3を所定の位置にセットし、さらにヒーター
4に通電して母材3を加熱する。次いで、真空ポンプに
より蒸着処理室1および送出室9、巻取室IOを真空引
きし、蒸着処理室lを所望する真空雰囲気にする。
次いで、レーザ装置7を駆動せしめ、レーザビームを凹
面鏡5に照射し、この凹面鏡5により集光して母材3に
レーザビームを照射する。すると母材3は、照射された
部分が極めて高い蒸発温度に到達し、蒸発粒子が大きな
飛行速度で飛散し、チー1T表面に蒸着する。そしてこ
の時、質虫分析計6を作動させ、蒸発粒子を捕集しこれ
の組成を測定することにより、テープTに生成される蒸
着膜の組成を検知する。ここで、蒸発粒子の組成が所望
する組成にならない場合には、レーザ装置7による加熱
条件を変え、あるいは母材3を違う組成のものに代える
などして所望する組成となるまで調整する。
その後、母材3からの蒸発粒子が所望する組成となった
ら、送出装置12および巻取装置13を回転させ、テー
プTに連続的に蒸着処理を施してその表面に母材3の蒸
発粒子からなる蒸着膜を形成する。
さらに、後処理としてこの蒸着膜を形成したテ−プTに
、母材3の成分に応じて適宜な熱処理を施し、テープT
上に酸化物系超電導物質を生成して超電導テープとする
なお、母材3として、例えば酸化物系超電導体を構成す
る上記式中のA 、B 、Cの元素金属のうちAを用い
た場合には、上記処理によりテープT上にへ元素を蒸着
した後、その上にB元素およびC元素を適宜な比で蒸着
し、さらにその後、酸素雰囲気中でテープTを850〜
950℃で熱処理し、テープT上に超電導物質を生成す
る。
また、蒸着処理中においても、質潰分析計6により連続
的あるいは断続的に蒸着膜の組成を測定し、所望する組
成に維持できるようレーザ装置7の出力などをコントロ
ールするようにしてもよい。
このような構造の超電導体の製造装置にあっては、レー
ザPVD法による蒸着処理室lに隣接させて送出室9と
巻取室IOを配したので、テープ状等の長尺な基材を連
続して蒸着処理室l内に移送し、その表面に酸化物系超
電導体あるいはその材料などを蒸着することができる。
また、送出装置12および巻取装置!3を蒸着処理室l
外に配置したので、母材3の蒸発物による送出装置12
および巻取装置13の汚染を抑制することができる。さ
らに、送出室9内にて、長尺基材に前処理を施したり、
巻取室lO内にて蒸着後の基材に熱処理等の後処理を施
すことが可能となり、製造装置としての自由度が高まる
なお、上記実施例においては、送出室9と巻取室10と
をそれぞれ蒸着処理室1の両側に配置したが、他に例え
ば、第2図に示すように蒸着処理室lを介して直角方向
に送出室9および巻取室10を配置したり、第3図に示
すように蒸着処理室1の同一側に配置してもよく、その
場合には長尺体の移送方向をローラー15等で適宜変更
して送り出しおよび巻き取りを行う。
また、上記実施例では、その使用例においてテープ状の
基材に蒸着処理する例を示したが、これに限ることなく
、他に例えば線状のものに処理することもでき、その場
合にはレーザ装置、母材等を2組用意し、これらを適宜
配置して線状基材の両側に蒸発粒子が衝突し蒸着し得る
ように製造装置を構成し、処理を行う。
「発明の効果」 以上説明したように、この発明の長尺酸化物系超電導体
の製造装置は、酸化物系超電導体またはその構成材料を
母材とするレーザPVD装置であり、レーザPVD処理
室に隣接させ・て長尺体送出室と長尺体巻取室を配し、
該長尺体送出室内に送出装置を、長尺体巻取室内に巻取
装置を各々配し、上記レーザPVD処理室と長尺体送出
室との境界壁と、レーザPVD処理室と長尺体巻取室と
の境界壁とに、長尺体を通過せしめるための通過孔を設
けたものであるから、テープ状等の長尺な基材を連続的
に処理室内に移送してその表面に酸化物系超電導体ある
いはその材料などを蒸着することかでき、また送出装置
および巻取装置を処理室外に配置したので、母材の蒸発
物による送出装置および巻取装置の汚染を抑制すること
ができ、さらに送出室内にて、長尺基材に前処理を施し
たり、巻取室内にて蒸着後の基材に熱処理等の後処理を
施すことができることにより、製造装置としての自由度
が高まり、種々の用途への応用が可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の長尺酸化物系超電導体の製造装置の
一実施例を示す図であって、製造装置の概略構成図、第
2図および第3図はいずれもこの発明の製造装置の変形
例を示す平面図である。 !・・・・・・蒸着処理室、3・・・・・・母材、7・
・・・・・レーザ装置、9・・・・・・送出室、lO・
・・・・・巻取室、12・・・・・・送出装置、13・
・・送出装置、14・・・・・・通過孔。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】  酸化物系超電導体またはその構成材料を母材とするレ
    ーザPVD装置であって、 レーザPVD処理室に隣接させて長尺体送出室と長尺体
    巻取室を配し、該長尺体送出室内に送出装置を、長尺体
    巻取室内に巻取装置を各々配し、上記レーザPVD処理
    室と長尺体送出室との境界壁と、レーザPVD処理室と
    長尺体巻取室との境界壁とに、長尺体を通過せしめるた
    めの通過孔を設けたことを特徴とする長尺酸化物系超電
    導体の製造装置。
JP63016306A 1988-01-27 1988-01-27 長尺酸化物系超電導体の製造装置 Pending JPH01191777A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108022856A (zh) * 2016-10-31 2018-05-11 日新离子机器株式会社 加热装置、半导体制造装置
JP2018078265A (ja) * 2016-10-31 2018-05-17 日新イオン機器株式会社 加熱装置、半導体製造装置

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CN108022856A (zh) * 2016-10-31 2018-05-11 日新离子机器株式会社 加热装置、半导体制造装置
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