JPH02275395A - 超電導磁気シールド円筒 - Google Patents

超電導磁気シールド円筒

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JPH02275395A
JPH02275395A JP1097197A JP9719789A JPH02275395A JP H02275395 A JPH02275395 A JP H02275395A JP 1097197 A JP1097197 A JP 1097197A JP 9719789 A JP9719789 A JP 9719789A JP H02275395 A JPH02275395 A JP H02275395A
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敬一郎 渡邊
Hitoshi Yoshida
均 吉田
Hitoshi Sakai
均 酒井
Shuichiro Oki
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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】 [産業上の利用分野コ 本発明は超電導磁気シールド筒に係り、更に詳しくは、
地磁気の如き微小磁気やリニアモーター等の強磁気を遮
蔽するために好適に使用することかできる超電導磁気シ
ールド筒に関する。
[従来の技術] 近年、超電導特性を有する超電導材料で作製された超電
導マクネットを用い、核磁気共鳴コンピューター断層診
断装設(M RI :Magnetic Re5ona
nce Imaging ) 、磁気浮上列車などが実
用化されつつある。また、将来的にも核融合などの新エ
ネルギー開発、MHD発電などの新しいエネルギー変換
技術にも超電導マグネットの強磁界の適用が検討されて
いる。
このようにMRI診断装置などの超電導マクネットを用
いた装置が利用された場合には、それに伴ない、これら
の装置から漏れ磁界が生し、外部に悪影響をもたらすこ
とかあり、問題となっている。一方、脳磁波(α波)等
の微小磁気を測定するに際しては、地磁気などの外部磁
界か影響すると、その正確な検出か困難になるという問
題も発生する。
そこで、上記のような問題を解決するため、磁気源から
の磁気を遮蔽するための磁気シールド材料が要請されて
いる。
[発明が解決しようとする課題] 従来、磁気シールド材料として、高透磁率、低保磁力を
有する軟質の磁性材料か利用されていたか、大きな磁界
を遮蔽する場合にはシールド能力が低すぎ、一方低い磁
界の遮蔽の場合においても漏れ磁界を生ずる恐れかあっ
た。このため、シールト材料の体積を大きくし、シール
ド効果を高めることは可能であるが、シールド材料の重
量か増加することが避けられない、という問題かある。
[課題を解決するための手段] そこで、本発明者は上記従来の磁気シールド材料の問題
を解決するため鋭意検討を行なった結果、超電導層と基
板とを少なくとも有する二層構造から成る磁気シールド
筒が有効であることを見出し、本発明に到達した。
即ち、本発明によれば、遮蔽する磁気源に対して、該磁
気源側より基板、超電導層を少なくとも有する二層構造
からなり、該超電導層を内側とする円筒であることを特
徴とする超電導磁気シールド筒、か提供される。
また、本発明において、上記二層構造の超電導磁気シー
ルド筒において、超電導層と基板の間に中間層を設けて
三層構造とすると、中間層を設けない場合に比し、超電
導特性である臨界電流密度か向上し、好ましい。
さらに、上記二層または三層構造の超電導磁気シールド
筒の超電導層の内側の磁気源側にこの超電導層を保5〜
するための保護層を設けた三層構造又は四層構造の超電
導磁気シールド筒とすることは、耐熱衝撃性が向上する
ことから好ましい。
[作用] 本発明は漏れ磁気や地磁気などの磁気源から適切に遮蔽
するための超電導磁気シールド筒で、超電導特性を有す
る超電導層とそれを支持する基板の二層構造により基本
的に構成されているものである。
また、超電導特性あるいは#熱衝撃性の向上の観点から
、中間層または保護層を有する三層構造、保護層および
中間層を有する四層構造とすることも、好ましいもので
ある。
本発明の超電導磁気シールド筒において、基板の熱膨張
係数が超電導層の熱膨張係数と略凹等となるように、基
板および超電導層の材質を選択することか好ましい。同
様に、中間層または保護層を有する三層構造の場合も、
中間層及び基板の熱膨張係数が超電導層の熱膨張係数と
略凹等となるように、基板、中間層および超電導層の材
質を選択し、さらに保護層および中間層を有する四層構
造の場合には、中間層及び基板の熱膨張係数が、超電導
層の熱膨張係数と略凹等となるように、基板、中間層お
よび超電導層の材質を選択することか好ましい。
このように用いる基板および各層の熱膨張係数を上記し
た所定の関係に保持することか好ましいか、ここて、超
電導層の熱膨張係数と略凹等とは具体的には超電導層の
熱膨張係数の値に対し、約±5810−’/’Cの範囲
を云うものである。
本発明で用いる超電導層としては特にその種類を限定す
るものではなく、例えばB j、 −S r −Ca−
Cu−0系、あるいはY−Ba−Cu−0系などが挙げ
られ、B1−5r−Ca−Cu−0系の場合にはBiz
SrzCaCu20Bの組成の結晶相を有するもの、Y
 −B a −Cu −0系の場合にはYBa。
Cu、0.−Yの組成の結晶相を有するものが用いられ
る。
また、超電導層の厚さは、余り薄すぎると超電導電流か
小さくなって磁気シールド能が低くなり、厚くなりすぎ
ると基板との密着性か悪化する。
超電導層の厚さとしては、具体的には約0.2 I1m
〜2mm程度か適当である。
基板としては、前記のように所定の熱膨張係数を有する
ものてあればよく、金属材料、セラミックス材料あるい
はガラス材料など各種の材料を用いることかできる。具
体的には、金属材料としては例えば、鉄、チタン、ベリ
リウム、ニッケル、ステンレス鋼等を挙げることができ
る。また、セラミックス材料としては、例えばスピネル
、アルミナ、イツトリア、ジルコニア、マクネシア等。
ガラス材料としては、例えば各種の結晶化ガラス等を挙
げることかできる。
超電導層を保護するための保護層としては、耐熱衝撃性
(あるいは耐寒性)に優れた材料てあればよく、金属材
料、セラミックス材料、ガラス材料あるいは有機材料な
どの各種の材料を用いることかできる。
次に、三層または四層構造とした場合において、基板と
超電導層の間に設ける中間層としては、金属材料、セラ
ミックス材料あるいはガラス材料など各種の材料を用い
ることかできる。具体的には、金属材料としては例えば
、白金、ニッケル等を挙げることができる。また、セラ
ミックス材料としては、例えばジルコニア等、ガラス材
料としては、例えば各種の結晶化ガラス等を挙げること
かできる。
この中間層は、超電導層との反応性がないことが好まし
く、超電導層との反応性がある中間層を用いる場合には
二層構造とし、反応性かある中間層を基板側、反応性の
ない中間層を超電導層側とする。
中間層は、超電導層と基板を直接密着させることか難か
しい場合に用いられ、この場合超電導層及び基板の両方
に密着性の良好な中間層を選定することにより、より高
性能の磁気シールド筒を作製することかできる。
本発明は、上記のような基板、超電導層、好ましくは超
電導層の内側に設ける保護層、更に好ましくは基板と超
′1[導層間に設ける中間層とから構成されるものてあ
り、それを磁気源に対し、基板を外側、超電導層あるい
は保護層を内側とする円筒状に形成した磁気シールド筒
である。
このような形状の磁気シールド筒では、円筒の長さと内
径の比を1.5以上とすることが円筒中央部ての磁気シ
ールド能を高め望ましい。
なお1本発明の磁気シールド筒は、その端部において、
超電導層は基板円筒の内面を端部まで全体に被覆するこ
となく、基板円筒の端部より超電導層の端部が約5■以
上、好ましくは10+ui〜50II11の範囲短くし
て被覆すると、超電導層端部の剥離およびクラックの生
成が抑制され、望ましい。
次に、本発明の磁気シールド筒の製造方法の例を説明す
る。
円筒状の基板の内表面上に、結晶相の主成分か、例えば
B1−5r−Ca−Cu−0系からなる超電導層をスプ
レー法によって塗布した後乾燥する。次いて、基板の種
類あるいは各層の種類によりそれぞれ異なる焼成条件に
より、例えば約8500C〜950℃の範囲の温度で約
0.5〜20時間程度焼成することにより、本発明の磁
気シールド筒が製造される。
なお、以上に説明した本発明の好ましい態様をまとめて
示せば、次の通りである。
(a) 超電導層と基板の間に中間層を設けた超電導磁
気シールド筒。
(b)超電導層の内側に該超電導層を保護する保護層を
設けた超電導磁気シールド筒。
(C)基板の熱膨張係数かmW導層の熱膨張係数と略凹
等の超電導磁気シールド筒。
(d)中間層及び基板の熱膨張係数が、超電導層の熱膨
張係数と略凹等の超電導磁気シールド筒。
(e)基板の円筒長さが超電導層の軸方向長さよりも長
い超電導磁気シールド筒。
(f)円筒長さと円筒内径の比が1.5以上である超電
導磁気シールド筒。
[実施例] (実施例1〜6及び比較例1〜4) −辺の長さか100 +u+て厚さかlIn1の各種金
属板の表面に結晶相の主成分かBi2Sr、(:acu
zoa−yの粉末をスプレー法にて乾燥後の厚さが約0
.1〜4oI11になるよう塗布し、乾燥後温度900
°Cで0.5時間の焼成条件で焼成して、金属基板上に
結晶相の主成分がBi25r2CaCu20゜7の超電
導セラミックス層が形成された金属板を得た。
基板金属は熱膨張係数が4j X to−6/’Cのコ
バールから19.7X 10−’/’Cの銅までの各種
材料とした。
その結果、表1に示す様に、熱膨張係数が4.7xlO
−6/’Cのコバールては剥離が生じ、8.9xlO−
6/−cのチタンから13.:IX 10−6/”Cの
ニッケルでは基板と良好な密着状態が達成され18.7
 X 10−6/℃のSO3:104ステンレスと19
.7X 10−6/’Cの銅では、再び剥離が生じた。
又、超電導セラミックス層の良好な密着状態が達成され
た金属板では、表1に示す通り、5ガウス以上の磁気シ
ールド能を有することが確認された。
(実施例7〜12及び比較例5〜6) −辺の長さか100 nIlで厚さか5mmの各種セラ
ミック板の表面に結晶相の主成分がYBa2C:u、0
フイの粉末をスプレー法にて乾燥後の厚さか約1〜2.
5I1mになるよう塗布し、乾燥後温度950°Cで1
0時間の焼成条件で焼成して、セラミック基板上に結晶
相の主成分がYBa2Cu、0フイの超電導セラミック
ス層か形成されたセラミック板を得た。
基板セラミックは熱膨張係数が4.2 X 10−’/
’Cのジルコンから1:]、5x 10−6/ ’Cの
マグネシアまての各種材料とした。
その結果、表2に示す様に、熱膨張係数が4.2XIO
−’/’Cのジルコンでは剥離が生じa、ax io−
’/’Cのアルミナから13.5x 10−6/ ’C
のマグネシアでは基板と良好な密着状態が達成され、所
定以上の磁気シールド能を有することが確認された。
更に、超電導セラミックス層の残留カーボン量を測定し
たところ、第3図に示すように、残留カーボン量が0.
5wt%未満の時に高い臨界電流密度を有し、磁気シー
ルド能か高いことが分った。また同時に、超電導セラミ
ックス層の密度を測定したところ、相対密度80%以上
の高密度にすることが臨界電流密度を高め、磁気シール
ド能も高め得ることか分った。
(以下、余白) (実施例13〜15) 一辺の長さか100■で厚さが51の各種ガラス板の表
面に結晶層の主成分がBi25r2CaCu20.イの
粉末をスプレー法にて乾燥後の厚さが約1mmになるよ
う塗布し、乾燥後900°Cて0.5時間の焼成条件て
焼成して、ガラス基板上に結晶相の主成分が11i2s
r2cacu206−Yの超電導セラミックスの層が形
成されたガラス板を得た。
基板ガラスは熱膨張係数が13.5x 10−’/ ’
Cから17.5X 10−6/’Cの結晶化ガラスとし
た。
その結果、表3に示す様に、すべてのガラスで超電導セ
ラミックス層と良好な密着状態が達成され、また5ガウ
ス以上の磁気シールド能を有することか確認された。
(以下、余白) (実施例16〜19) 実施例1て作成した超電導セラミックス層を形成した金
属板に於いて、更に超電導セラミックス層の表面に保護
層を設けて、液体窒素中に投下したときの耐熱衝撃性を
評価した。
保護層としては、アルミニウム金属と耐寒性の合成樹脂
を選定した。
その結果、表4に示す様に、どちらの保護層も液体窒素
中への投下試験ではセラミックスの耐熱衝撃性に比較し
て良好な効果を示した。
(以下、余白) 表4 (実施例20〜24) −・辺の長さか100■て厚さか1mmの各種金属板の
表面に、中間層としてカルシア安定化ジルコニア、白金
、ニッケル及びMgO・B2O3・SiO□ガラスを約
200 p−m形成し、更にその中間層の上に超電導セ
ラミックスとして結晶相の主成分かBi、5r2CaC
u20Q−Yの粉末をスプレー法にて乾燥後の厚さか約
10111になるよう塗布し、乾燥後9006Cで0.
5時間の焼成条件て焼成して、金属基板上に結晶相の主
成分かB !zsr2(:acuzo□7の超電導セラ
ミックス層が形成された金属板を得た。
基板金属はチタン及びニッケルとした。
その結果、表5に示す様に、どの中間層についても良好
な密着状態が達成され、さらに液体窒素中ての超電導特
性である臨界電流密度が中間層のない実施例1の場合に
比較して向上した。
(実施例24〜28) 実施例20〜23て作成した超電導セラミックス層を形
成した金属板に於いて、更に超電導セラミックス層の表
面に保護層を設けて、液体窒素中に投下したときの耐熱
衝撃性を評価した。
保護層としては、アルミニウム金属、耐寒性の合成樹脂
を選定した。
その結果、表6に示す様に、どちらの保護層も液体窒素
中への投下試験で、保護層のない場合に比べて良好な耐
熱衝撃性を示した。
(以下、余白) (実施例29〜33、比較例7〜8) 肉厚1mm〜5mmの円筒状の各種基材の内表面上に超
電導セラミックス層を形成し、円筒状の磁気シールド体
を作成して、その磁気シールド効果を確認した。
その結果、表7に示すように、円筒の長さと内径の比か
1.5以上の場合に、円筒中央部ての磁場の値か印加磁
場の1/100以下に低減され、充分な磁気シールド能
を有することが確認された。
また、基板円筒の端部から、超電導セラミックス層端部
までの距離か10mm以上の場合に、超電導セラミック
ス層端部の剥離およびクラック生成か抑止され、磁気漏
れか防止されることか分かった。
(以下、余白) L記の各実施例について、基板とa電導セラミックス層
の8膨張係数の差に対して、基板と超電導セラミックス
層の接合性をグラフに表わしてみれば、第1図に示す如
くとなる。第1図に示すように、基板と超電導セラミッ
クス層の熱膨張係数か略等しい、すなわち、約±5 X
 10−6/’Cの範囲の差であれば両者の接合性か良
好であることがわかる。
また、基板とa電導セラミックス層の熱膨張係数の差に
対する臨界電流密度を示すと、第2図の如くなり、やは
り、両者の差か約±5 X 10−’/”Cの範囲にあ
れば、臨界電流密度か高いことかわかる。
【図面の簡単な説明】
第1図は基板と超電導セラミックス層の熱膨張係数の差
に対する基板と超電導セラミックス層の接合性を示すグ
ラフ、第2図は基板と超電導セラミックス層の熱膨張係
数の差に対する臨界電流密度を示すグラフ、第3図は残
留カーボン量に対する臨界電流密度を示すグラフである

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)遮蔽する磁気源に対して、該磁気源側より基板、
    超電導層を少なくとも有する二層構造からなり、該超電
    導層を内側とする円筒であることを特徴とする超電導磁
    気シールド筒。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH04206695A (ja) * 1990-11-30 1992-07-28 Ngk Insulators Ltd 酸化物超電導磁気シールド筒状体及びその製造方法

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JPS61231778A (ja) * 1985-04-05 1986-10-16 Shimadzu Corp 超伝導シ−ルド体

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