JPH0129247B2 - - Google Patents
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- JPH0129247B2 JPH0129247B2 JP7186982A JP7186982A JPH0129247B2 JP H0129247 B2 JPH0129247 B2 JP H0129247B2 JP 7186982 A JP7186982 A JP 7186982A JP 7186982 A JP7186982 A JP 7186982A JP H0129247 B2 JPH0129247 B2 JP H0129247B2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
- G01K7/006—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using superconductive elements
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
Description
本発明は極低温を測定するための温度計に関す
るもので、更に詳述すれば絶体零度付近で超電導
状態に転移する非晶質合金を使用して、その電気
抵抗を測定することにより、極低温の温度を検出
するものである。 従来一般に使用されている極低温の温度計は
Ge半導体素子を使用した抵抗温度計であり、そ
の電気抵抗を四端子法で測定することにより温度
を間接的に検出するものであるが、このGe半導
体素子はカプセル内にヘリウムガスと共に封入し
てあるために、熱伝導率が小さくて正確な温度測
定が困難であり、また熱伝導率が小さい為に被測
定箇所に埋め込む必要があり、このために穴削方
法、充填剤の使用等の高度な技術を必要とし、更
にカプセル内の配線には熱の侵入を押える為に非
常に細いリード線を使用しているために、僅かな
過大電流でも切断し、機械的衝撃に非常に弱いと
いう欠点があつた。 本発明は前記欠点を解決するためのもので、温
度測定において、(1)測定精度の向上、(2)機構の簡
素化、(3)強度の向上、を計るためで極低温４〓〜
11〓の範囲内の特定の温度で超電導に転移する非
晶質合金の１種又は複数種を電気抵抗素子として
被測定箇所に設置し、前記素子上に設けた電極及
びリード線によりその電気抵抗値を測定するもの
である。被測定箇所が超電導転移温度に達した時
点で素子の電気抵抗は０となり、この変化を検出
することにより被測定箇所の温度が精密に検出で
きる。 前記非晶質合金について種々研究した結果、
Za―Mb―（Ｑ＋Al）ｃ系超電導合金が最適であ
る。但し式中ＺはZr、Hf、Tiのいずれか１種又
は２種以上で、ａ原子％、ＭはＶ、Nb、Taのい
ずれか１種又は２種以上でｂ原子％、ＱはSi、
Geのいずれか１種又は両種から成り、Ｑ及びAl
の合計をｃ原子％含有することを示し、ａは10〜
90、ｂは80以下、ｃは10〜25の範囲にあり、Ｑは
２原子％以上でAlは0.1〜15原子％でありａ＋ｂ
＋ｃは実質的に100であつて体積率で20％以上の
非晶質合金を含む合金、上記組成の（Ｑ＋Al）
の一部をＣ、Ｂ、Snのいずれか１種又は２種以
上で12原子％以下置換した体積率で20％以上の非
晶質合金を含む合金、及び前記合金を1273〓以
下、結晶化温度以上の温度範囲で熱処理を施した
やはり非晶質合金を体積率で20％以上を含む合金
を示す。尚この合金に関しては昭和57年３月26日
付、本発明者らの出願にかゝる特願昭57−049910
号、発明の名称「超急冷超電導合金」の明細書表
１〜表３に詳細に記載してある。前記Za―Mb―
（Ｑ＋Al）ｃ系合金をその溶融状態から急速凝固
させることにより得られる合金は４〓〜11〓の範
囲のTc、高い常電導抵抗、小さい超電導転移巾、
及び優れたテープ成形性、高い強度と靭性を示
す。その他本発明の極低温用温度計の素子として
スパツター法により作製したMoSi系やMoC系合
金を用いることができる。例えばMo72Si28合金
は7.63K、Mo60Si40は5.58K、Mo78C22は6.97K、
Mo62C38は7.77KのTcを持つ。 次に上記非晶質合金を用いた極低温用温度計に
ついては、 (1) 被測定部材に直接に接触させて測定できるた
めに、熱伝達が大で正確な測定が可能である。 (2) 固体の被測定箇所に埋め込む必要がなく、穴
明け、充填剤の技術が不必要となる。 (3) 半導体素子の場合に比較して、細いリード線
を使う必要がなく、電流の制御に精度が不要で
あり、又機械的衝撃に対して強い。 (4) 非晶質合金よりなる素子毎の特性のバラツキ
が非常に少く、較正表が不必要である。 (5) 非常に低コストの極低温用の温度計である。 以下本発明にもとづく実施例について説明す
る。 前記Za―Mb―（Ｑ＋Al）ｃ系合金をArガス
雰囲気中でレビテーシヨン炉を使用し溶融したの
ち、この溶湯を内径約0.5mmの石英管ノズル孔を
通して約4000r.p.mで回転する直径約200mmの銅製
ロールの表面に垂下供給して急速凝固させ、巾約
１mm、厚さ約20μｍのリボン状の試料を作製し、
これらについて四端子法により超電導転移温度
（Tc）、その転移巾（△Tc）、常電導抵抗（ρn）
を測定した。その結果を表１に示す。
るもので、更に詳述すれば絶体零度付近で超電導
状態に転移する非晶質合金を使用して、その電気
抵抗を測定することにより、極低温の温度を検出
するものである。 従来一般に使用されている極低温の温度計は
Ge半導体素子を使用した抵抗温度計であり、そ
の電気抵抗を四端子法で測定することにより温度
を間接的に検出するものであるが、このGe半導
体素子はカプセル内にヘリウムガスと共に封入し
てあるために、熱伝導率が小さくて正確な温度測
定が困難であり、また熱伝導率が小さい為に被測
定箇所に埋め込む必要があり、このために穴削方
法、充填剤の使用等の高度な技術を必要とし、更
にカプセル内の配線には熱の侵入を押える為に非
常に細いリード線を使用しているために、僅かな
過大電流でも切断し、機械的衝撃に非常に弱いと
いう欠点があつた。 本発明は前記欠点を解決するためのもので、温
度測定において、(1)測定精度の向上、(2)機構の簡
素化、(3)強度の向上、を計るためで極低温４〓〜
11〓の範囲内の特定の温度で超電導に転移する非
晶質合金の１種又は複数種を電気抵抗素子として
被測定箇所に設置し、前記素子上に設けた電極及
びリード線によりその電気抵抗値を測定するもの
である。被測定箇所が超電導転移温度に達した時
点で素子の電気抵抗は０となり、この変化を検出
することにより被測定箇所の温度が精密に検出で
きる。 前記非晶質合金について種々研究した結果、
Za―Mb―（Ｑ＋Al）ｃ系超電導合金が最適であ
る。但し式中ＺはZr、Hf、Tiのいずれか１種又
は２種以上で、ａ原子％、ＭはＶ、Nb、Taのい
ずれか１種又は２種以上でｂ原子％、ＱはSi、
Geのいずれか１種又は両種から成り、Ｑ及びAl
の合計をｃ原子％含有することを示し、ａは10〜
90、ｂは80以下、ｃは10〜25の範囲にあり、Ｑは
２原子％以上でAlは0.1〜15原子％でありａ＋ｂ
＋ｃは実質的に100であつて体積率で20％以上の
非晶質合金を含む合金、上記組成の（Ｑ＋Al）
の一部をＣ、Ｂ、Snのいずれか１種又は２種以
上で12原子％以下置換した体積率で20％以上の非
晶質合金を含む合金、及び前記合金を1273〓以
下、結晶化温度以上の温度範囲で熱処理を施した
やはり非晶質合金を体積率で20％以上を含む合金
を示す。尚この合金に関しては昭和57年３月26日
付、本発明者らの出願にかゝる特願昭57−049910
号、発明の名称「超急冷超電導合金」の明細書表
１〜表３に詳細に記載してある。前記Za―Mb―
（Ｑ＋Al）ｃ系合金をその溶融状態から急速凝固
させることにより得られる合金は４〓〜11〓の範
囲のTc、高い常電導抵抗、小さい超電導転移巾、
及び優れたテープ成形性、高い強度と靭性を示
す。その他本発明の極低温用温度計の素子として
スパツター法により作製したMoSi系やMoC系合
金を用いることができる。例えばMo72Si28合金
は7.63K、Mo60Si40は5.58K、Mo78C22は6.97K、
Mo62C38は7.77KのTcを持つ。 次に上記非晶質合金を用いた極低温用温度計に
ついては、 (1) 被測定部材に直接に接触させて測定できるた
めに、熱伝達が大で正確な測定が可能である。 (2) 固体の被測定箇所に埋め込む必要がなく、穴
明け、充填剤の技術が不必要となる。 (3) 半導体素子の場合に比較して、細いリード線
を使う必要がなく、電流の制御に精度が不要で
あり、又機械的衝撃に対して強い。 (4) 非晶質合金よりなる素子毎の特性のバラツキ
が非常に少く、較正表が不必要である。 (5) 非常に低コストの極低温用の温度計である。 以下本発明にもとづく実施例について説明す
る。 前記Za―Mb―（Ｑ＋Al）ｃ系合金をArガス
雰囲気中でレビテーシヨン炉を使用し溶融したの
ち、この溶湯を内径約0.5mmの石英管ノズル孔を
通して約4000r.p.mで回転する直径約200mmの銅製
ロールの表面に垂下供給して急速凝固させ、巾約
１mm、厚さ約20μｍのリボン状の試料を作製し、
これらについて四端子法により超電導転移温度
（Tc）、その転移巾（△Tc）、常電導抵抗（ρn）
を測定した。その結果を表１に示す。
【表】
次に具体的な温度計として１点検知式について
第１図〜第２図により説明すれば、１は被測定物
の極低温部材の一部で、２は非晶質超電導合金、
３はエポキシ系接着剤、４は低温ハンダ、５は充
填剤、６ａ，６ｂは銅よりなるリード線（直径約
0.2mm）であり、第２図は本実施例の電気抵抗―
温度のグラフを示す。この場合の超電導合金は表
―１のNo.1Zr80Nb5Al6Si9を使用しており、電気抵
抗値は4.21〓で０に転移する。 第３図〜第４図について多点検知式の実施例を
示す。１１は被測定物の極低温部材の一部で、１
２は非晶質超電導合金、１２ａは表１のNo.１に示
すZr80Nb5Al6Si9、１２ｂはNo.４のZr82.5Nb2.5
Al8Si7、１２ｃはNo.２のZr80Nb5Al8Si7、１２ｄ
はNo.３のZr80Nb5Al9Si6である。１３はエポキシ
系接着剤、１４は低温ハンダ、１５は充填剤、１
６ａ，１６ｂは銅よりなるリード線（直径約0.2
mm）、１７はポリイミド系樹脂である。尚１２ａ，
１２ｂ，１２ｃ，１２ｄは低温ハンダ１４にて直
列に結線された素子であり被測定部材１１に接着
剤１３で貼付されている。 第４図は、第３図に示す多点検知式の温度計に
おいて、非晶質超電導合金の形状をすべて巾1.0
mm、長さ5.0mm、厚さ0.03mmとした場合の電気抵
抗―温度の関係をグラフで示したもので、電気抵
抗は4.21〓、4.35〓、4.56〓、4.71〓で急激に変
化し、4.21〓以下では０であり、この範囲での極
低温の温度を正確に検知できるものである。 以上本発明は絶体温度４〓〜11〓にて超電導に
転移する非晶質合金を１種又は複数種電気抵抗材
の板状として使用して被測定材の温度を測定する
もので構造が簡単で信頼性が極めて高い極低温用
温度計を提供するものである。
第１図〜第２図により説明すれば、１は被測定物
の極低温部材の一部で、２は非晶質超電導合金、
３はエポキシ系接着剤、４は低温ハンダ、５は充
填剤、６ａ，６ｂは銅よりなるリード線（直径約
0.2mm）であり、第２図は本実施例の電気抵抗―
温度のグラフを示す。この場合の超電導合金は表
―１のNo.1Zr80Nb5Al6Si9を使用しており、電気抵
抗値は4.21〓で０に転移する。 第３図〜第４図について多点検知式の実施例を
示す。１１は被測定物の極低温部材の一部で、１
２は非晶質超電導合金、１２ａは表１のNo.１に示
すZr80Nb5Al6Si9、１２ｂはNo.４のZr82.5Nb2.5
Al8Si7、１２ｃはNo.２のZr80Nb5Al8Si7、１２ｄ
はNo.３のZr80Nb5Al9Si6である。１３はエポキシ
系接着剤、１４は低温ハンダ、１５は充填剤、１
６ａ，１６ｂは銅よりなるリード線（直径約0.2
mm）、１７はポリイミド系樹脂である。尚１２ａ，
１２ｂ，１２ｃ，１２ｄは低温ハンダ１４にて直
列に結線された素子であり被測定部材１１に接着
剤１３で貼付されている。 第４図は、第３図に示す多点検知式の温度計に
おいて、非晶質超電導合金の形状をすべて巾1.0
mm、長さ5.0mm、厚さ0.03mmとした場合の電気抵
抗―温度の関係をグラフで示したもので、電気抵
抗は4.21〓、4.35〓、4.56〓、4.71〓で急激に変
化し、4.21〓以下では０であり、この範囲での極
低温の温度を正確に検知できるものである。 以上本発明は絶体温度４〓〜11〓にて超電導に
転移する非晶質合金を１種又は複数種電気抵抗材
の板状として使用して被測定材の温度を測定する
もので構造が簡単で信頼性が極めて高い極低温用
温度計を提供するものである。
第１図のイは本発明にもとづく一点検知式の温
度計の概略図でロは断面拡大図であり、第２図は
温度と電気抵抗との関係を示すグラフである。第
３図のイは本発明にもとづく多点検知式の温度計
の概略図で、ロ，イのはＡ〜Ａ断面矢視図、ハは
非晶質金属とリード線との接着部の拡大図であ
る。第４図は多点検知式の温度計の温度と電気抵
抗との関係を示すグラフである。 １，１１……被測定部材、２，１２ａ〜１２ｄ
……非晶質超電導合金。
度計の概略図でロは断面拡大図であり、第２図は
温度と電気抵抗との関係を示すグラフである。第
３図のイは本発明にもとづく多点検知式の温度計
の概略図で、ロ，イのはＡ〜Ａ断面矢視図、ハは
非晶質金属とリード線との接着部の拡大図であ
る。第４図は多点検知式の温度計の温度と電気抵
抗との関係を示すグラフである。 １，１１……被測定部材、２，１２ａ〜１２ｄ
……非晶質超電導合金。
Claims (1)
- １ 絶対温度4゜〜11〓にて超電導に移転するZa―
Mb―（Ｑ＋Al）ｃ系超電導合金、但しここにＺ
はZr、Hf、Tiのいずれか１種又は２種以上でａ
原子％、ＭはＶ、Nb、Taのいずれか１種又は２
種以上でｂ原子％、ＱはSi、Geのいずれか１種
又は両種から成り、Ｑ及びAlの合計をｃ原子％
含有することを示し、ａは10〜90、ｂは80以下、
ｃは10〜25の範囲、Ｑは２原子％以上、Alは0.1
〜15原子％であつてａ＋ｂ＋ｃは実質的に100で
あつて、この超電導合金をその体積率で20％以上
含む合金、更に上記組成の（Ｑ＋Al）の一部を
Ｃ、Ｂ、Snのいずれか１種又は２種以上で12原
子％以下置換したやはり体積率で20％以上含む合
金、及び、前記合金を1273〓以下、結晶化温度以
上で熱処理を施したやはり体積率で20％以上を含
む合金を板状、薄膜状に形成し、１種又は複数種
を電気抵抗材料として被測定物に接着し、その電
気抵抗を測定することにより、温度を測定する極
低温用温度計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7186982A JPS58189528A (ja) | 1982-04-28 | 1982-04-28 | 極低温用温度計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7186982A JPS58189528A (ja) | 1982-04-28 | 1982-04-28 | 極低温用温度計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58189528A JPS58189528A (ja) | 1983-11-05 |
| JPH0129247B2 true JPH0129247B2 (ja) | 1989-06-08 |
Family
ID=13472948
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7186982A Granted JPS58189528A (ja) | 1982-04-28 | 1982-04-28 | 極低温用温度計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58189528A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2523130B2 (ja) * | 1987-06-04 | 1996-08-07 | 住友電気工業株式会社 | 超伝導体を用いた温度コントロ−ラ |
| JP5331649B2 (ja) * | 2009-10-22 | 2013-10-30 | ジャパンスーパーコンダクタテクノロジー株式会社 | 超電導マグネット装置およびその超電導コイルの初期冷却方法 |
-
1982
- 1982-04-28 JP JP7186982A patent/JPS58189528A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58189528A (ja) | 1983-11-05 |
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