JPH01289300A - 超電導磁気シールド材 - Google Patents

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、超電導磁気シールドに関し、より詳細には
、シールド材として超電導酸化物を用いタイル状小板に
形成された超電導磁気シールド材に関する。この超電導
磁気シールド材を組合わせて磁気シールド体を構成する
ことができる。

［従来の技術］ 超電導材料は、臨界温度Ｔｃ、臨界磁場Ｈｃ、臨界電流
密度Ｊｃの臨界値以下の条件で、電気抵抗がゼロになる
性質（超電導状態）を示す材料である。

９０に程度の温度で超電導性を示す酸化物セラミックス
として、Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−０系の酸化物が知られている
。さらに、最近では、８０〜１１０に前後のＴｃを示す
酸化物として、Ｂｉ−５ｒ−Ｃａ−Ｃｕ系超電導セラミ
ックスが発見されている。

これらの酸化物高温超電導材料は、種々の形状の超電導
体として、高磁界用超電導マグネット、超電４電力貯蔵
などの強電分野から、各種のクライオエレクトロニクス
素子などの弱電機器、さらに、磁気シールド用のシート
材料などの広範な分野での利用が期待されているもので
ある。

ここで、磁気シールドには、能動的遮蔽と受動的遮蔽と
があり、更に、受動的遮蔽には、強磁性遮蔽と超電導遮
蔽とがある。各々の磁気シールドの特性は、それぞれに
特徴を持っている（参照、小筒原著、「低温工学Ｊ　Ｖ
ｏｌ、８　、Ｎｏ、４．１９７３、Ｐ１３５〜Ｉ４７）
。

この強磁性遮蔽では、外部磁場として地磁気を測定する
とき、〜１０””Ｏｅまでの遮蔽が限界であるとされて
いる。また、強磁性体の磁化の強さの限界内にあるとし
ても、その強磁性体の厚みを大きくする必要があること
から、シールド体（遮蔽体）の重量が膨大となって、実
際上施工不能である。

こうした極微弱磁場の遮蔽には、超電導を応用した超電
導遮蔽が有効である。従って、種々の超電導磁気シール
ド材が提案されている（参考、特開昭６２−１０５４９
７号公報）。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、従来の超電導シールド材は、鉛やＮｂ系
の金属系超電導材料であり、これらの臨界温度（Ｔｃ）
が低いことから冷媒として液体ヘリウムを用いなくては
ならない。この液体ヘリウムの使用には、資源上、コス
ト面、取扱上などがら種々の問題を抱えている。

また、例えば、イツトリウム、バリウムおよび銅より構
成されたイツトリウム系酸化物などでは、液体ヘリウム
を必要としないが、焼結後に、例えば、酸素雰囲気中、
約９３０℃で１０時間熱処理する必要があり、大型の磁
気シールド体を形成しようとすると、大型の酸素雰囲気
炉を必要とする。

もし、大型の酸素雰囲気炉を設置できたとしても、極微
細な磁気の漏洩を無くすためには、均一な熱処理を行っ
て気孔の制御を必要とし、処理の際にソリが生じる。

この発明は上述の背最に基づきなされたものであり、そ
の目的とするところは、問題の多い液体ヘリウムを用い
ることなく磁気シールド材を使用することができ、性能
の良い磁気シールド体を構成することができると共に、
種々の寸法および形状の磁気シールド体を、特に大型の
磁気シールド体を、容易かつ確実に得られることができ
る磁気シールド材を提供することである。

［課題を解決するための手段］ 上記の課題は、この発明による超電導磁気シールド材に
より達成される。

すなわち、この発明の超電導磁気シールド材は、超電導
酸化物からなるタイル状小板であって、複数のこの小板
を組合わせて磁気シールド体を構成しうることを特徴と
するものである。

この発明の好ましい態様において、このタイル状小板の
端部断面を、階段状、凸状、凹状、Ｓ字状、楔状および
／または逆楔状とすることができる。

この発明の好ましい態様において、タイル状小板を、少
なくとも超電導酸化物層を含む積層体とすることができ
る。例えば、タイル状小板の外表面に、耐環境性を持つ
樹脂の被覆を設けることができる。また、タイル状小板
を、機械的強度を有する支持板を有する積層体とするこ
ともできる。

この発明の好ましい態様において、超電導酸化物は、焼
結体、またはスパッタによる薄膜である。

この発明による超電導磁気シールド体は、超電導酸化物
からなるタイル状小板を組合わせて形成された筒状体で
あって、この筒状体の壁の全面が超電導酸化物層で実質
的に覆われていることを特徴とするものである。

この発明の超電導磁気シールド体の好ましい態様におい
て、端部断面が階段状、凸状、凹状、Ｓ字状、楔状およ
び／または逆楔状のタイル状小板を、その端部で、隣接
するタイル状小板と嵌合させて、若しくは、隣接するタ
イル状小板と、各々の端部で、重畳させて、シールド体
を形成することができる。

以下、この発明をより詳細に説明する。

タイル状小板 この発明の磁気シールド材は、超電導酸化物からなり、
その形状は、タイル状小板である。

この発明において用いられる超電導酸化物としては、高
温で超電導特性を示す酸化物である。例えば、イツトリ
ウム、バリウムおよび銅より構成されたイツトリウム系
酸化物、ビスマス、ストロンチウム、カルシウムおよび
銅より構成されたビスマス系酸化物、その他、タリウム
、バリウム、カルシウムおよび銅より構成されたタリウ
ム系酸化物などがある。

この超電導酸化物は、種々の方法で得ることができ、タ
イル状小板の構造、種類、用途などに応じて、適宜選択
することができる。その様な方法として、例えば、固相
反応法や共沈法などより得られた粉末を成形し、その成
形体を焼結する方法、蒸若法、スパッタ法、ＣＶＤ法、
スクリーン印刷法、ドクターブレード法、溶液塗布法、
押出し法などにより酸化物のシート、厚膜または薄膜を
形成する方法などがある。

超電導酸化物のタイル状小板への好ましい製造法として
は、例えば、超電導酸化物粉末をアイソスタチックプレ
ス成形法で形成しこれを焼結する方法、大体の形状に成
形焼結し微細形状に研削する方法などがある。

この発明のタイル状小板は、超電導酸化物からなるが、
超電導酸化物の単味および超電導酸化物と他の材料との
複合材若しくは積層材からなるものとすることができる
。複合材若しくは積層材としては、基材上に超電導酸化
物層が形成されたものがある。その基材とては、超電導
層との反応性が小さくて超電導相を破壊することがなく
、その超電導層との密着性が高いものが好ましく、例え
ば、Ａ　Ｉ　２０　ａ　、Ｂ　ｅ　Ｏ−Ｍ　ｇ　Ｏ１Ｚ
　ｒ　Ｏ２、Ｙ　Ｏ１Ｔａ２０５などの酸化物セラミッ
クス、ＴｉＮ、ＺｒＮ、Ｔｉｃなどの非酸化物セラミッ
クス、銀、銅、金、白金などの貴金属、これらを主成分
とする合金などがある。基材表面は、必要に応じて、金
、白金、銀などの貴金属もしくは、チタン、ジルコニウ
ムなどの活性金属の１１′Ｌ体あるいは合金の薄膜を基
材表面に被覆するなどの処理に付すことができる。

また、タイル状小板の外表面に、耐環境性を持つ樹脂の
被覆を設けることができる。その様な樹脂として、絶縁
フェス、ポリ塩化ビニリデン、テフロンなどがある。

この発明のタイル状小板の寸法および形状は、磁気シー
ルド材の種類や用途に応じて適宜選択変更することがで
きる。

この発明の好ましい態様では、このタイル状小板の端部
断面を、第１図（ａ）〜（ｅ）の隣接するタイル状小板
の端部断面図に示すように、階段状、凸状、凹状、Ｓ字
状、楔状および／または逆楔状とすることができる。

この発明のタイル状小板の形状の例を、第２図（ａ）お
よび（ｂ）に示す。

磁気シールド体 この発明の磁気シールド体は、前述した超電導酸化物か
らなるタイル状小板を組合わせて形成された筒状体であ
る。この筒状体の外観形状は、円筒状、四角などの多角
筒状などが望ましい。なお、この発明における筒状体に
は、筒状体の壁に、センサーなどを挿入する測定用のサ
イドブランチ、突起孔、出窓などを備えるものも包含さ
れる。

この発明において、この筒状体の壁の全面が超電導酸化
物層で実質的に覆われているものである。

例えば、端部断面が階段状、凸状、凹状、Ｓ字状、楔状
および／または逆楔状のタイル状小板を、その端部で、
隣接するタイル状小板と嵌合させて、若しくは、隣接す
るタイル状小板と、各々の端部で、重畳させて、シール
ド体を形成することができる。

第３図に、端部断面が階段状のタイル状小板を、その端
部で、隣接するタイル状小板と嵌合させる態様を示す。

この発明により得られる酸化物高温超電導磁気シールド
体は、良好な磁気遮蔽特性を示し、種々の磁気（シール
ド）遮蔽体として利用することができる。

第４図に、この発明による階段状のタイル状小板を組合
わせて構築した磁場測定用容器を示す。

［作　用］ 上記のように構成されたこの発明の磁気シールド材およ
び磁気シールド体による磁気シールドのメカニズムを、
この発明のより良い理解のために説明する。従って、以
下は、この発明の範囲を限定するものではない。

超電導タイル小板の組合せで形成された筒状体の壁の全
面が、超電導酸化物層で実質的に覆われている。例えば
、端部断面が階段状などのタイル状小板を、その端部で
、隣接するタイル状小板と嵌合させて、若しくは、隣接
するタイル状小板と、各々の端部で、重畳させて、シー
ルド体を形成する。これは、磁気の漏洩を防止するため
である。

もし、磁気シールド壁体の超電導酸化物層に隙間がある
と、その隙間を通して外部からまたは外部へ磁気が漏洩
する。以下、詳細に説明する、磁気シールド体が円筒状
であり、両端が開放されているとする。開放端からの距
離をＺとして円筒中心軸上の内部磁場をＨｌ（Ｚ）とす
ると、次式の様に表される（参照、小筒原著、「低温工
学Ｊ　Ｖ。

１．８　、Ｎｏ、４．１９７３、ＰＩ３５〜＋４７　）
。

Ｈｌ（Ｚ）〜Ｈｅ　ｅｘｐ　　（−に−Ｚ／２Ｒｓ　）
ここで、Ｈｅは外部磁場の強さ、Ｒｓは円筒半径、Ｋは
定数である。

理論から、Ｋは次のように与えられる。

Ｋ−７，６（縦磁場）Ｋ−３，６（横磁場）この式から
磁気シールド体（厚さ１ｍｍ）に直径１ｍｍの貫通孔が
あったとすると、内部への磁場の漏洩は、概略で、ＨＩ
（Ｚ＝ＩＩｎａ＋）／　Ｈｃ　〜０　、　０２となり、
この貫通孔による磁場漏洩は大きいと予想される。

上述の知見より、この発明の磁気シールド体では、超電
導タイル小板の組合せからなる筒状体の壁の全面が、超
電導酸化物層で実質的に覆われている。

［発明の効果］ この発明により次の効果を得ることができる。

（イ）　この請求項１記載の磁気シールド材では、問題
の多い液体ヘリウムを必要とせず、性能の良い磁気シー
ルド体を構成することができると共に、種々の寸法およ
び形状の磁気シールド体を、容易かつ確実に得られるこ
とができる磁気シールド材を提供することができる。

（ロ）　この請求項１記載の磁気シールド材では、磁気
シールド体を構築する前に各タイル状磁気シールド材の
超電導特性を検査することができ、良好な製品のみを使
用することができ、欠陥の少ない磁気シールド体を構築
できる。

（ハ）　この請求項１記載の磁気シールド材では、タイ
ル状の小板であるので、構築すべき磁気シールド体の大
きさや形状に容易に対応することができる。

（ニ）　請求項１記載の磁気シールド材では、小型のも
のであるので、良好な特性を有する酸化物超電導体を容
易に製造することができる。

（ホ）　請求項２記載の磁気シールド材では、構築され
た磁気シールド体の壁における磁場の漏洩を確実に防止
することができる。

（へ）　２求項４記載の磁気シールド材では、このシー
ルド材に耐環境性を付与されるので、劣悪な環境でも使
用することができる。

（ト）　　請求項５記載の磁気シールド体では、内部空
間のノイズレベルを所望のレベルに容易に低減できる利
点がある。

［実施例］ この発明を実施例により具体的に説明するが、この発明
はこの例に限定されるものではない。

実施例１ 組成式Ｙ　１Ｂ　ａ　２　Ｃｕ　ａ　Ｏｙ−ｅの超電導
セラミックスを作製するために、出発原料として、Ｙ２
Ｏ３、ＢａＣＯ３、ＣｕＯを選択し、モル比で各々、１
／２：２：３となるように秤量して自動乳鉢で乾式混合
した。

続いて、この混合物を酸素雰囲気中で９３０℃で１０時
間仮焼して超電導粉末を得た。この仮焼物を粉砕し冷間
ブレスで８００ｋｇ／ｃ＋１の圧力で端部断面が階段状
であるタイル状小板を成形した。

成形体を酸素中９３０℃、１０時間焼成してこの発明の
タイル状超電導磁気シールド材を得た。

このタイル状超電導磁気シールド材を組合わせて、５Ｑ
ＵＩＤによる磁場測定容器を構築した。

製造した磁場測定容器の断面図を、第４図に示す。

この発明のタイル状超電導磁気シールド材を用いること
で、極微弱磁場の遮蔽（シールド）ができ、磁場測定を
良好に実施することができた。

実施例２ 端部断面が楔状であるタイル状小板を成形したこと以外
、実施例１と同様にして実施した。

実施例１と同様に極微弱磁場の遮蔽（シールド）ができ
、磁場測定を良好に実施することができた。

実施例３ 端部断面が階段状であるタイル状小板を、平面研削盤に
よって研削したこと以外、実施例１と同様にして実施し
た。

実施例１と同様に極微弱磁場の遮蔽（シールド）ができ
、磁場Ｍｊ定を良好に実施することができた。

実施例４ 端部断面が楔状であるタイル状小板を、平面研削盤によ
って研削したこと以外、実施例１と同様にして実施した
。

実施例１と同様に極微弱磁場の遮蔽（シールド）ができ
、磁場測定を良好に実施することができた。

実施例５ 実施例１のタイル状小板の表面を絶縁フェスで被覆した
こと以外、実施例１と同様にして実施した。

実施例１と同様に極微弱磁場の遮蔽（シールド）ができ
、磁場測定を良好に実施することができた。

実施例６ 実施例１の出発原料を用い、組成がＹ：Ｂａ：Ｃｕ−に
２：４に制御されたスパッタ用ターゲットを作製し、こ
のターゲットを用いてマグネトロンスパッタ法によって
成膜した。基板（厚さ２ｍｍ）として、ＭｇＯを選択し
た。

スパッタ条件は次の通りである。

スパッタ圧：　　　　　　０．　３ｔｏｒｒスパッタガ
ス：　　　　Ａ　ｒ　＋　０２基板温度＝　　　　　６
００℃ 成膜して得られた膜の厚さは、〜３μｍであった。寸法
５０Ｘ５０ａｍのシールド材を、重畳させて、実施例１
と同様にして磁場測定容器を構築した。

実施例１と同様に極微弱磁場の遮蔽（シールド）ができ
、磁場ａ１定を良好に実施することができた。

実施例７ 組成がＢｉ：Ｓｒ：Ｃａ二Ｃｕ−１：１：１：２になる
ように仕込んだＢｉ系酸化物の仮焼粉を、アクリル系樹
脂をバインダーとして、厚さＩＩＩＩＩｌｌの銀板上に
スクリーン印刷した。これを８７５℃で１時間焼成して
厚膜化した。

得られた膜の厚さは、〜２０μｍであった。寸法５０Ｘ
５０ｍＩｍのシールド材を、重畳させて、実施例１と同
様にして磁場測定容器を構築した。

実施例１と同様に極微弱磁場の遮蔽（シールド）ができ
、磁場測定を良好に実施することができた。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｅ）は、隣接するタイル状小板の端部
断面を示す一部断面図、第２図（ａ）および（ｂ）は、
この発明のタイル状小板の形状の例を示す平面図および
断面図、第３図（ａ）および（ｂ）は、端部断面が階段
状のタイル状小板を、その端部で、隣接するタイル状小
板と嵌合させる態様を示す平面図および断面図、第４図
は、この発明による階段状のタイル状小板を組合わせて
構築した磁場ｎＪ定定容容器示す断面図である。 出願人代理人　　佐　　藤　　−雄

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、超電導酸化物からなるタイル状小板であって、複数
   の該小板を組合わせて磁気シールド体を構成することを
   特徴とする超電導磁気シールド材。 ２、該タイル状小板の端部断面が、階段状、凸状、凹状
   、Ｓ字状、楔状および／または逆楔状である請求項１記
   載の超電導磁気シールド材。 ３、タイル状小板が、少なくとも超電導酸化物層を含む
   積層体である請求項１または２記載の超電導磁気シール
   ド材。 ４、タイル状小板の外表面に、耐環境性を持つ樹脂の被
   覆が設けられている請求項３記載の超電導磁気シールド
   材。 ５、超電導酸化物からなるタイル状小板を組合わせて形
   成された筒状体であって、該筒状体の壁の全面が超電導
   酸化物層で実質的に覆われている磁気シールド体。