JPH02257529A - 酸化物超電導体の製造方法 - Google Patents
酸化物超電導体の製造方法Info
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- 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
Landscapes
- Laser Beam Processing (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (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。
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］
本発明は、酸化物超電導体の製造方法に係り、特に結晶
の配向性、すなわち超電導特性に優れた線状の酸化物超
電導体の製造方法に関する。
の配向性、すなわち超電導特性に優れた線状の酸化物超
電導体の製造方法に関する。
［従来の技術］
近年、酸化物超電導物質の開発が著しい速度で進められ
ており、Ｌａ系、Ｙ系、Ｂｌ系、Ｔｌ系等の超電導物質
の利用が有力視されている。
ており、Ｌａ系、Ｙ系、Ｂｌ系、Ｔｌ系等の超電導物質
の利用が有力視されている。
しかしながら、これらの物質はその超電導特性に異方性
、すなわち結晶方位による特性が著しく、通常の合成法
によって得られた原料粉末を成型後、焼結しただけでは
ランダムな結晶方位のものしか得られないため、実用的
レベルに達する電気的、磁気的特性が得られないという
問題がある。
、すなわち結晶方位による特性が著しく、通常の合成法
によって得られた原料粉末を成型後、焼結しただけでは
ランダムな結晶方位のものしか得られないため、実用的
レベルに達する電気的、磁気的特性が得られないという
問題がある。
上記の問題を解決する方法として、酸化物超電導物質を
溶融し、この融体を温度勾配を有する電気炉内で相対的
に移動させて結晶成長させることにより結晶の配向性を
高めることが試みられている。
溶融し、この融体を温度勾配を有する電気炉内で相対的
に移動させて結晶成長させることにより結晶の配向性を
高めることが試みられている。
また、超電導体、たとえば線状の超電導体中にフローテ
ィングゾーンを形成して溶融、凝固させることにより結
晶の配向性を高めることも試みられている。
ィングゾーンを形成して溶融、凝固させることにより結
晶の配向性を高めることも試みられている。
［発明が解決しようとする課題］
しかしながら、前者の溶融温度勾配結晶化法では温度勾
配の設定に限界があり、熱伝導により大きな勾配を炉内
に形成することが不可能なため、結晶配向の制御が困難
であるという難点を有する。
配の設定に限界があり、熱伝導により大きな勾配を炉内
に形成することが不可能なため、結晶配向の制御が困難
であるという難点を有する。
一方、後者のフローティングゾーンによる方法において
は、液相から安定に結晶化する相しか得られない上、そ
の成長速度は数ｃ〜数ｍｓ／ｈｒと極めて遅いという難
点を有する。特に、この方法においては、Ｙ−Ｂａ−Ｃ
ｕ−０系酸化物の場合、溶融→再結晶によって絶縁物質
であるＹ ２ ＢａＣｕ０ｘ相が生成され、超電導物質
であるＹＢａ２Ｃｕ３０ｘ相が生成されないという致命
的な欠点を有する。
は、液相から安定に結晶化する相しか得られない上、そ
の成長速度は数ｃ〜数ｍｓ／ｈｒと極めて遅いという難
点を有する。特に、この方法においては、Ｙ−Ｂａ−Ｃ
ｕ−０系酸化物の場合、溶融→再結晶によって絶縁物質
であるＹ ２ ＢａＣｕ０ｘ相が生成され、超電導物質
であるＹＢａ２Ｃｕ３０ｘ相が生成されないという致命
的な欠点を有する。
本発明は上記の難点を解決するためになされたもので、
レーザビームを用いて結晶の配向性、すなわち超電導特
性に優れた線状の酸化物超電導体を製造する方法を提供
することをその目的とする。
レーザビームを用いて結晶の配向性、すなわち超電導特
性に優れた線状の酸化物超電導体を製造する方法を提供
することをその目的とする。
［課題を解決するための手段］
上記目的を達成するために、本発明の酸化物超電導体の
製造方法は、酸化物超電導物質あるいは酸化物超電導物
質を構成する元素を含む原料物質の外側に、前記物質よ
り高い溶融点を有し、かつ使用するレーザビームに対し
て透光性を有する材料からなる被覆層を配置した後、こ
れを溶融紡糸して線状体を形成し、次いでレーザビーム
を照射して再結晶化または結晶化させるものである。
製造方法は、酸化物超電導物質あるいは酸化物超電導物
質を構成する元素を含む原料物質の外側に、前記物質よ
り高い溶融点を有し、かつ使用するレーザビームに対し
て透光性を有する材料からなる被覆層を配置した後、こ
れを溶融紡糸して線状体を形成し、次いでレーザビーム
を照射して再結晶化または結晶化させるものである。
本発明における酸化物超電導物質としては、特に限定さ
れず、たとえばＬａ−Ｂａ−Ｃｕ−０系、Ｌａ−３ｒ−
Ｃａ−Ｃｕ−０系、Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−０系、Ｂ１−９ｒ
−Ｃａ−Ｃｕ−０系、Ｔｌ−Ｂａ−Ｃａ−Ｃｕ−０系等
の酸化物を挙げることができる。
れず、たとえばＬａ−Ｂａ−Ｃｕ−０系、Ｌａ−３ｒ−
Ｃａ−Ｃｕ−０系、Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−０系、Ｂ１−９ｒ
−Ｃａ−Ｃｕ−０系、Ｔｌ−Ｂａ−Ｃａ−Ｃｕ−０系等
の酸化物を挙げることができる。
また、酸化物超電導物質を構成する元素を含む原料物質
としては、これ等の元素を含む酸化物、炭酸塩、硝酸塩
、金属石けん等が用いられ、−例を挙げればＹ−Ｄａ−
Ｃｕ−０系の場合、Ｙ２０５ 、ＢａＣＯ３、ＣｕＯが
使用される。
としては、これ等の元素を含む酸化物、炭酸塩、硝酸塩
、金属石けん等が用いられ、−例を挙げればＹ−Ｄａ−
Ｃｕ−０系の場合、Ｙ２０５ 、ＢａＣＯ３、ＣｕＯが
使用される。
さらに、超電導物質より高い溶融点を有し、かつレーザ
ビームに対して透光性を有する材料としては、Ｔ１０２
（融点１８４０℃、光の透過域０．４５〜Ｂａｍ ）
、５ｒＴｉ０２ （融点２０８０℃、光の透過域０．
４〜７μｍ）、＾１２０３（融点２０５０℃、光の透過
域０．１７〜６．５ ｐ ｍ ） 、ＭｇＯ５Ｓｉ０２
、Ｚｒ０２ 、ＹＳＺ（イツトリウム安定化ジルコニ
ウム）等の酸化物等を用いることができる。これらの物
質はＹＡＧ発振波長１．０６μ−に対して透光性を有す
る。特に、Ｚｒ０２およびＹＳＺは電圧の印加により酸
素イオン電導度が大きくなるため、アニールに伴う酸素
の出入を制御しやすい利点を有する。
ビームに対して透光性を有する材料としては、Ｔ１０２
（融点１８４０℃、光の透過域０．４５〜Ｂａｍ ）
、５ｒＴｉ０２ （融点２０８０℃、光の透過域０．
４〜７μｍ）、＾１２０３（融点２０５０℃、光の透過
域０．１７〜６．５ ｐ ｍ ） 、ＭｇＯ５Ｓｉ０２
、Ｚｒ０２ 、ＹＳＺ（イツトリウム安定化ジルコニ
ウム）等の酸化物等を用いることができる。これらの物
質はＹＡＧ発振波長１．０６μ−に対して透光性を有す
る。特に、Ｚｒ０２およびＹＳＺは電圧の印加により酸
素イオン電導度が大きくなるため、アニールに伴う酸素
の出入を制御しやすい利点を有する。
本発明におけるレーザビームは、Ａ「、ＹＡＧ 。
ＣＯ２等のＣＷ（連続）レーザによって形成され、特に
線状体の軸方向に垂直な断面において対称的な温度分布
が形成されるように複数本照射し、かつビーム径が相互
に重なり合うように照射することが好ましい。このため
、断面円形のファイバに対して同心円状、の温度分布を
形成するように、等角度で多数本のレーザビームをファ
イバ中心へ向かって照射することが行われる。レーザビ
ームとしては、たとえばビーム径′２０μｍφ程度のも
のを使用して、５０μｍ程度の長さの溶融帯域を形成し
、線状体（あるいはビーム）を１−１０ｃｍ ／ ｓｅ
ｅ程度の速度で移動させる。
線状体の軸方向に垂直な断面において対称的な温度分布
が形成されるように複数本照射し、かつビーム径が相互
に重なり合うように照射することが好ましい。このため
、断面円形のファイバに対して同心円状、の温度分布を
形成するように、等角度で多数本のレーザビームをファ
イバ中心へ向かって照射することが行われる。レーザビ
ームとしては、たとえばビーム径′２０μｍφ程度のも
のを使用して、５０μｍ程度の長さの溶融帯域を形成し
、線状体（あるいはビーム）を１−１０ｃｍ ／ ｓｅ
ｅ程度の速度で移動させる。
〔作用１
本発明においては、超電導酸化物より高融点を有し、か
つ透光性を有する材料で被覆されているため、レーザビ
ームの照射により非常に狭い帯域で内部の酸化物のみを
急速に溶融、凝固させることができるとともに、非常に
大きな温度勾配を達成することができ、これにより非常
に高い配向性を有する結晶が得られ、超電導特性に優れ
た線状体を得ることができる。さらに長尺化も容易に達
成される。
つ透光性を有する材料で被覆されているため、レーザビ
ームの照射により非常に狭い帯域で内部の酸化物のみを
急速に溶融、凝固させることができるとともに、非常に
大きな温度勾配を達成することができ、これにより非常
に高い配向性を有する結晶が得られ、超電導特性に優れ
た線状体を得ることができる。さらに長尺化も容易に達
成される。
【実施例］
以下、本発明の一実施例について説明する。
図は本発明の方法に用いられる装置の一例を示す概略図
である。
である。
粒径５μｌφの酸化イツトリウム、炭酸バリウムおよび
酸化銅の粉末をＹ：Ｂａ：Ｃｕ ＝ｌ：２：３となるよ
うに所定量を秤量し、ゴムバイブ内に充填して２〜３ｔ
／ｃ−でＣＩＰ処理を施して外径２關φ、長さ３０ｃｍ
のロッドを形成した。一方、同様の方法により５ｒＴＩ
Ｏ１からなる内径２．１ ｔａ−φ、外径４．１關φ、
長さ３０ｃｍの円筒体２を形成し、この円筒体の内部に
仮焼結した上記のロッド１を収容した。このようにして
得られた複合体３を垂直に保持し、その下部をヒータ４
により加熱して１０ｃｍ／ｓｅｅの速度で紡糸して、線
状体５を引出し、直ちに冷却器６内でガス冷却を施した
後、レーザビーム７を外周より照射した。レーザビーム
（ＹＡＧレーザ；波長１．０８μｔｓ ） ハ出力５０
０１ｗ、ビーム径２０μｍφの３０本を用い、外径２０
０μ−φの線状体５の外周より等角度で照射した。この
ようにして得られた超電導線の軸方向の結晶の配向性は
、非常に良好であり、その臨界電流密度（Ｊ ｃ）の値
は１Ｇ’＾ｌＣ−であった。なお、紡糸後の線状体に赤
外線を照射してフローティングゾーン法（小楕円赤外線
加熱、１．５ｋｖ ）により製造した超電導線のＪｃは
１Ｇ”〜１０’ Ａ／ｃ−であり、軸方向のａ−ｂ配向
性は若干認められた。
酸化銅の粉末をＹ：Ｂａ：Ｃｕ ＝ｌ：２：３となるよ
うに所定量を秤量し、ゴムバイブ内に充填して２〜３ｔ
／ｃ−でＣＩＰ処理を施して外径２關φ、長さ３０ｃｍ
のロッドを形成した。一方、同様の方法により５ｒＴＩ
Ｏ１からなる内径２．１ ｔａ−φ、外径４．１關φ、
長さ３０ｃｍの円筒体２を形成し、この円筒体の内部に
仮焼結した上記のロッド１を収容した。このようにして
得られた複合体３を垂直に保持し、その下部をヒータ４
により加熱して１０ｃｍ／ｓｅｅの速度で紡糸して、線
状体５を引出し、直ちに冷却器６内でガス冷却を施した
後、レーザビーム７を外周より照射した。レーザビーム
（ＹＡＧレーザ；波長１．０８μｔｓ ） ハ出力５０
０１ｗ、ビーム径２０μｍφの３０本を用い、外径２０
０μ−φの線状体５の外周より等角度で照射した。この
ようにして得られた超電導線の軸方向の結晶の配向性は
、非常に良好であり、その臨界電流密度（Ｊ ｃ）の値
は１Ｇ’＾ｌＣ−であった。なお、紡糸後の線状体に赤
外線を照射してフローティングゾーン法（小楕円赤外線
加熱、１．５ｋｖ ）により製造した超電導線のＪｃは
１Ｇ”〜１０’ Ａ／ｃ−であり、軸方向のａ−ｂ配向
性は若干認められた。
［発明の効果］
以上述べたように本発明の酸化物超電導体の製造方法に
よれば、内部の酸化物のみをレーザビームの照射により
再結晶化または結晶化させることができるため、高い結
晶の配向性を有し、これにより臨界電流密度の高い線状
体が容品に得られる上、その制御も容易であり、かつ製
造速度も大きいため、実用的な方法として極めて大きな
価値を有する。
よれば、内部の酸化物のみをレーザビームの照射により
再結晶化または結晶化させることができるため、高い結
晶の配向性を有し、これにより臨界電流密度の高い線状
体が容品に得られる上、その制御も容易であり、かつ製
造速度も大きいため、実用的な方法として極めて大きな
価値を有する。
図は本発明の方法の一実施例を示す概略図である。
１・・・・・・・・・ロッド
２・・・・・・・・・円筒体
５・・・・・・・・・線状体
７・・・・・・・・・レーザビーム
代理人弁理士 須 山 佐 −
（ほか１名）
Claims (1)
- （１）酸化物超電導物質あるいは酸化物超電導物質を構
成する元素を含む原料物質の外側に、前記物質より高い
溶融点を有し、かつ使用するレーザビームに対して透光
性を有する材料からなる被覆層を配置した後、これを溶
融紡糸して線状体を形成し、次いでレーザビームを照射
して再結晶化または結晶化させることを特徴とする酸化
物超電導体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1080054A JPH02257529A (ja) | 1989-03-30 | 1989-03-30 | 酸化物超電導体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1080054A JPH02257529A (ja) | 1989-03-30 | 1989-03-30 | 酸化物超電導体の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02257529A true JPH02257529A (ja) | 1990-10-18 |
Family
ID=13707524
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1080054A Pending JPH02257529A (ja) | 1989-03-30 | 1989-03-30 | 酸化物超電導体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02257529A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05109329A (ja) * | 1991-04-01 | 1993-04-30 | General Electric Co <Ge> | 金属基体上の配向誘電体薄膜形成方法およびそれによる製品 |
-
1989
- 1989-03-30 JP JP1080054A patent/JPH02257529A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05109329A (ja) * | 1991-04-01 | 1993-04-30 | General Electric Co <Ge> | 金属基体上の配向誘電体薄膜形成方法およびそれによる製品 |
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