JPH02299295A - 超電導磁気シールド板 - 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］ 本発明は超電導磁気シールド板に係り、更に詳しくは、
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
することができる超電導磁気シールド板に関する。

［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
導マグネットを用い、核磁気共鳴コンピューター断層診
断装置（Ｍ　ＲＩ　：Ｍａｇｎｅｔｉｃ　Ｒｅ５ｏｎａ
ｎｃｃ　！ｗａｇｉｎｇ　）　、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グネットを用
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じ、外部に悪影響をもたらすこ
とがあり、問題となっている。

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。

［発明か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が利用されていたか、大きな磁界
を遮蔽する場合にはシールド能力が低すぎ、漏れ磁界を
生ずる恐れがあった。このため、シールド材料の体積を
大きくし、シールド効果を高めることは可ｔｅであるが
、シールド材料の重量が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
板か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、超電導層、基板を少なくとも有
する二層構造からなることを特徴とする超電導磁気シー
ルド板、が提供される。

また、本発明において、上記二層構造の超電導磁気シー
ルド板において、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が向上し、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Ｉ
・板の超電導層の外側にこの超電導層を保護するための
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
ルド板とすることは、耐熱衝撃性か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の磁気を
適切に遮蔽するための、ｔａ電導磁気シールド板で、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耐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・ベルト板において、基板の熱
膨張係数か超電導層の熱膨張係数と略同等となるように
、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か超電導層の熱膨張係
数と略同等となるように、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か、超
電導層の熱膨張係数と略同等となるように、基板、中間
層および超電導層の材質を選択するととか好ましい。

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が好ましいか、ここで、超
電導層の熱膨張係数と略同等とは、具体的には超電導層
の８１１張係数の値に対し。

約±５ｘｌＯ−６／”Ｃの範囲を云うものである。

本発明て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Ｂ１−５ｒ−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Ｂｉ２５ｒ２Ｃａ
Ｃｕ２Ｏｎの組成の結晶相を有するもの、Ｙ−Ｂａ−Ｃ
ｕ−０系の場合にはＹＢａ。

Ｃｕ：ＩＯ，イの！１ＪＪｋ、の結晶相を右するものが
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が悪化する。

超電導層の厚さとしては、具体的には約０．２ｍ層〜２
■程度か適当と考えられる。

基板としては５前記のように所定の熱膨張係数を有する
ものであればよく　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Ｓイ１いることかできる
。具体的には、金属材料としでは例えば、鉄、チタン、
ベリリウム、二・シケル、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１例えばス
ピネル、アＪＩｊミナ、イツトリア２　ジルコニア（部
分安定化ジルコニア及び安定化ジルコニア）、マグネシ
アτ、ガラス材料とし・ては、例えば各種の結糸化：ｆ
　’２ズ等を挙げることかできるゆ ａ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）に優れた材料であわばよく、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ができる。

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Ｃ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４具体的には、金属材料としては例え
ば、白金、ニッケル°、Ｖ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か好まし
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、反応性が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。

超電導層と基板を直接密着させることが難かしい場合に
、基板及び超電導層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板を作製
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ａ
Ｓ導層の外側に設ける保護層、更に好ましくは基板と超
電導層間に設ける中間層とから構成されるものであり、
平板状に形成した磁気シールド板である。

このような構造の磁気シールド板では、その面積は、大
面積の磁気シールドパネルを組合せる時の継ぎ目からの
磁気の漏れを小さくするために、磁気シールド板の周の
延べ長さＬ　（ｃｍ）と面積Ｓ（ａｍ”）の比Ｌ／Ｓが
０．４ｃｍ−”未満となることか望ましい。

さらにその形状は、大面積の磁気シールドパネルを組合
せる時に隙間を生じることなしに大面積化が可能な、正
六角形または正方形の形状が好ましい。特に、正六角形
や正方形は同一面積で比較した場合のＬ／Ｓ値も小さく
、磁気漏れを小さくできる。

なお、本発明の磁気シールド板は、その端部において、
超電導層は基板の端部まで全体に被覆することなく、基
板端部より超電導層の端部が約１−−以上短くして、基
板の面積が超電導層の面積より大きくなるように被覆す
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１本発明の磁気シールド板の製造方法の例を説明す
る。

正六角形または正方形の基板の表面上に、結晶相の主成
分かａ電導特性を有する、例えばＢ１−５ｒ−Ｃａ−Ｃ
ｕ　−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。次いで、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７例えば約８５
０”Ｃ〜９５０　’Ｃの範囲の温度で約０．５〜２０時
間程度焼成することにより、未発用の磁気シールド板が
製造される。

なお、以り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・−ルド板６ （ｈ）超電導層の外側の磁気源側に該超電導層を保護す
る保護層を設けたＨ１電導磁気シールド板。

（ｃ　）超電導層の外側の磁気源側に該超電導層を保護
する保護層を設け、辻つＢ主導層と基板の間に中間層を
設はフ、：超奄導磁気う・−ルド板。

（セ１）基板の悲）彫張係数か超電導層の８ＷＩ張係数
と略同１の超電導磁気シールド板。

（ｃ）中間層及び基板の熱膨張係数か、超電導層の熱（
７張４る−と略同′Ｖの超電導磁気シールド板。

（ｆ）　、！！板の面積かＭｉ電導層の面積よりも大き
い超電導磁気シールド板。

（ｇ）　ａ電導層の周の延べ長さＬ　（ｃ＋ｓ）と面Ｉ
Ｉｓ（０ｍ２）の比Ｌ／Ｓが０．４ｃｍ−”未満である
超電導磁気シールド板。

［実施例］ （実施例１〜６及び比較例１〜４） −辺の長さが１２０１で厚さが１ｍｍの正方形の各種金
属板の表面に結晶相の主成分が１ｌｉ２ｓｒ２ｃａｃｕ
＊０１１−Ｙの粉末をスプレー法にて乾燥後の厚さが約
０．１〜４　ｔａｙｓで、−辺の長さが１００〜１２０
ｍｍになるよう基板端部より０〜１（ｉｓ園短くして塗
布し、乾燥後温度９００℃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かＢｉ、５ｒ２Ｃ
ａＣｕ、０．−。

の超電導セラミックス層が形成された金属板を得た。

基板金属は熱度・警係数が４．７　Ｘｌ０−’／’Ｃの
コパールから１９．７Ｘ　１０−’／’Ｃの銅までの各
種材料とした。

その結果、表１に示ｒ様に、゛熱膨張係数か４．７ｘｌ
ｏ−６／’Ｃのコバールでは剥離か生じ、８，９Ｘ１０
−６Ｘ℃のチタンから１３．３Ｘ　１０−’／’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−’／’Ｃの５ＵＳ３０４ステンレスと１９．
７ｘ　１０−６／’Ｃの銅では、再び剥離か生じた。

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。

更に、シールド板の端部において、基板端部から超電導
層端部までの距離を１ｍｓ＋未満にすると、セラミック
ス層か基板から剥離することが確認された。

（以下、余白） （実施例７〜１１及び比較例５〜６） −辺の長さか１２０　ｉ＋＋ｓて厚さか５Ｉ１ｍの正方
形の各種セラミック板の表面に結晶相の主成分がＹＢａ
２Ｃ１１１０７−Ｙの粉末をスプレー法にて乾燥後の厚
さか約１ｍｍで、−辺の長さか１１０■になるよう基板
端部より５１−短くして塗布し、乾燥後温度９５０℃で
１０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：５０７−ｙの超′尼導セ
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か４．２　ｘ　１０−’／
”Ｃのジルコンからｌ：１．５ｘ　１０−’／　’Ｃの
マクネシアまでの各種材料とした。

その結果、表２に示す様に、熱膨張係数か４．２×ｌＯ
″６／℃のジルコンでは剥離が生じ８．８Ｘ　ｔｏ−’
／’Ｃのアルミナから１３．５Ｘ　１０−６／’Ｃノ”
？’グネー１／７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
。

（実施例１２〜１４） −・辺の長さか１２０　ｍｍで厚さか５■の正方形の各
種ガラス板の表面に結晶層の主成分か旧。Ｓｒ、ＣａＣ
ｕ２０ｏ−ｙの粉末をスプレー法にて乾燥後の厚さが約
ｆ■で、−辺の長さか１１０園鳳になるよう基板端部よ
り５■短くして塗布し、乾燥後９００℃で０．５時間の
焼成条件で焼成して、ガラス基板上に結晶相の主成分か
Ｂｉ２５ｒ２ＣａＣｕ２０．イ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−’／’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、ｔｆｌ
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１５〜１Ｂ） 実施例１て作成した超電導セラミ・ンクス層を形成した
金属板に於いて、更に超電導セラミ・ンクス層の表面に
保護層を設けて、液体窒素中に役−ｔ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ｌＩ層も液体窒
素中への投下試験ではセラミ・ン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１９〜２３） 一辺の長さか１２０　ａｍで厚さか１ｍｍの正方形の各
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Ｉ！ｇＯ・Ｂ２０ユ・Ｓｉｎ
。

ガラスを約２００　ｇｍ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が旧２Ｓｒ２
ＣａＣｕ２０６−ｙの粉末をスプレー法にて乾燥後の厚
さか約１腸層で、−辺の長さが１１０ｍ５になるよう基
板端部より５層−短くして塗布し、乾燥後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Ｂｉ２５ｒ２ＣａＣｕ２０ａ−ｙ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２３〜２７） 実施例１９〜２２で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２８〜３４、比較例７） 肉厚１ｍ−〜５ａｍの正方形または正六角形で各種火き
さを有する各種材料からなる基材の表面上に超電導セラ
ミックス層を形成して単位磁気シール１−板とし、その
単位磁気シールド板を組合せて、−辺の長さか１−膳の
正方形の磁気シールドパネルを作成し、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、磁気シールド板の周の延
べ長さＬ　（ｃ寵）と面１ｓ（ｃ鵬２）の比Ｌ／Ｓか０
．４ｃｍ−’未満の場合に、印加磁場か１／１０以下に
低減され、充分な磁気シールド能を有することか確認さ
れた。

（以下、余白） 磁気シールド板の周の延べ長さＬ　（ｃｍ）と面積Ｓ（
ａｍ２）の比Ｌ／Ｓと磁場比の関係をグラフに示すと、
第１図の如くとなり、Ｌ／Ｓが０．４ｃｍ−’未満の場
合に印加磁場が１７１０以下に低減され、充分な磁気シ
ールド能を有することがわかる。

［発明の効果］ 以上説明した通り、本発明の超電導磁気シールド板にお
いては、目的とする磁気源からの磁気を適切に遮蔽する
ことができるほか、機械的な強度か向上して耐久性に優
れ、堆扱いが容易となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は磁気シールド板の周の延べ長さＬ（ｃｍ）と面
積Ｓ　（ｃｍ”）の比Ｌ／Ｓと磁場比の関係を示すグラ
フである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）超電導層、基板を少なくとも有する二層構造から
   なることを特徴とする超電導磁気シールド板。