JPH04155712A - 超電導磁界発生装置 - Google Patents
超電導磁界発生装置Info
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- JPH04155712A JPH04155712A JP2280794A JP28079490A JPH04155712A JP H04155712 A JPH04155712 A JP H04155712A JP 2280794 A JP2280794 A JP 2280794A JP 28079490 A JP28079490 A JP 28079490A JP H04155712 A JPH04155712 A JP H04155712A
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- 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】
［発明の目的］
（産業上の利用分野）
本発明は、酸化物超電導体薄膜を利用した超電導磁界発
生装置に関する。
生装置に関する。
（従来の技術）
１９８８年に高臨界温度を有する酸化物系の超電導体が
発表されて以来、臨界温度が液体窒素温度を超える超電
導体がいくつか発見されてきている。
発表されて以来、臨界温度が液体窒素温度を超える超電
導体がいくつか発見されてきている。
このような酸化物超電導体は、その冷却に液体窒素を用
いることが可能で、これは液体ヘリウムに比べて安価で
あり、酸化物超電導体の実用化に大きな期待が寄せられ
ている。
いることが可能で、これは液体ヘリウムに比べて安価で
あり、酸化物超電導体の実用化に大きな期待が寄せられ
ている。
酸化物超電導体の実用化の一つに考えられるのが超電導
磁界発生装置への応用である。これは、外部磁場の印加
によって発生する電流を、超電導体を転移温度以下に保
っておくことによって残留させ、外部磁場を取り除いた
後にも所定の磁界を発生させるものである。このような
超電導磁界発生装置を作製する場合、高い臨界温度だけ
でなく、単位面積当りに流せる電流の値（臨界電流密度
）や、流せる電流値（臨界電流）そのものが大きいこと
が必要である。現在のところ、金属シース法による線材
や薄膜法によるテープ状線材を用いたコイル状マグネッ
トや、バルク材を用いた円筒状マグネットが試作されて
いる。また複数の酸化物超電導体リングを同心円状に配
置、積層したマグネットの作製も試みられている。
磁界発生装置への応用である。これは、外部磁場の印加
によって発生する電流を、超電導体を転移温度以下に保
っておくことによって残留させ、外部磁場を取り除いた
後にも所定の磁界を発生させるものである。このような
超電導磁界発生装置を作製する場合、高い臨界温度だけ
でなく、単位面積当りに流せる電流の値（臨界電流密度
）や、流せる電流値（臨界電流）そのものが大きいこと
が必要である。現在のところ、金属シース法による線材
や薄膜法によるテープ状線材を用いたコイル状マグネッ
トや、バルク材を用いた円筒状マグネットが試作されて
いる。また複数の酸化物超電導体リングを同心円状に配
置、積層したマグネットの作製も試みられている。
（発明が解決しようとする課題）
ところで、円筒状の超電導体を利用して磁界発生装置を
構成する場合、発生できる磁界は超電導体を流れる電流
に比例する。
構成する場合、発生できる磁界は超電導体を流れる電流
に比例する。
しかしながら、酸化物超電導体中に流せる電流は、臨界
電流密度によって制限されており、酸化物超電導体の断
面積を大きくしない限り電流値を上げることはできない
。また一方で、電流は酸化物超電導体の表面付近しか流
れていないという考え方もあり、酸化物超電導体層を厚
くして断面積を大きくするだけでは、臨界電流値はあま
り向上せず、さらに酸化物超電導体は配向していないと
臨界電流密度を大きくすることができず、上述したよう
なコイル状マグネットや円筒状マグネットでは、十分な
発生磁場が得られない等といった問題があった。
電流密度によって制限されており、酸化物超電導体の断
面積を大きくしない限り電流値を上げることはできない
。また一方で、電流は酸化物超電導体の表面付近しか流
れていないという考え方もあり、酸化物超電導体層を厚
くして断面積を大きくするだけでは、臨界電流値はあま
り向上せず、さらに酸化物超電導体は配向していないと
臨界電流密度を大きくすることができず、上述したよう
なコイル状マグネットや円筒状マグネットでは、十分な
発生磁場が得られない等といった問題があった。
一方、複数の酸化物超電導体リングを同心円上に配置、
積層したマグネットにおいては、構成が複雑で作製プロ
セスが繁雑であるといった問題があり、さらに構造上か
らみて、酸化物超電導体が配向していても、そのＣ軸が
磁場と平行になってしまい、超電導特性が低下する等の
問題があった本発明は、このような課題に対処するため
になされたもので、全体的にみれば高い臨界電流値がえ
られ、高い磁場を発生することができる超電導磁界発生
装置を提供することを目的とするものである。
積層したマグネットにおいては、構成が複雑で作製プロ
セスが繁雑であるといった問題があり、さらに構造上か
らみて、酸化物超電導体が配向していても、そのＣ軸が
磁場と平行になってしまい、超電導特性が低下する等の
問題があった本発明は、このような課題に対処するため
になされたもので、全体的にみれば高い臨界電流値がえ
られ、高い磁場を発生することができる超電導磁界発生
装置を提供することを目的とするものである。
［発明の構成］
（課題を解決するための手段）
すなわち本発明の超電導磁界発生装置は、同心円上に複
数配置された直径の異なる円筒状の基体部と、これら各
基体部の円筒面上に設けられた酸化物超電導体層とを有
することを特徴とするものである。
数配置された直径の異なる円筒状の基体部と、これら各
基体部の円筒面上に設けられた酸化物超電導体層とを有
することを特徴とするものである。
酸化物超電導体としては多数のものが知られているが、
本発明においては希土類元素含有のペロプスカイト型構
造を有する酸化物超電導体や、Ｂｊ−８ｒ−Ｃａ−Ｃｕ
−０系酸化物超電導体、Ｔ Ｉ −Ｂａ−Ｃａ−Ｃｕ−
０系酸化物超電導体等を使用することができる。
本発明においては希土類元素含有のペロプスカイト型構
造を有する酸化物超電導体や、Ｂｊ−８ｒ−Ｃａ−Ｃｕ
−０系酸化物超電導体、Ｔ Ｉ −Ｂａ−Ｃａ−Ｃｕ−
０系酸化物超電導体等を使用することができる。
ここでいう希土類元素を含有しペロブスカイト型構造を
有する酸化物超電導体は、超電導状態を。 実現でき
るものであればよく、例えばＲＥ ｙ１２ Ｃｕ。
有する酸化物超電導体は、超電導状態を。 実現でき
るものであればよく、例えばＲＥ ｙ１２ Ｃｕ。
０７−ｙ 系 （ＲＥは ＹＳＬａＳＳｃ、 Ｎｄ５Ｓ
ｌｌ、 Ｅｕ、 Ｇｄ、 Ｄｙ。
ｌｌ、 Ｅｕ、 Ｇｄ、 Ｄｙ。
ＨＯ％ Ｅｒ５Ｔ■、Ｙｂ、 Ｌｕ等の希土類元素から
選ばれた少なくとも一種の元素を、ＸはＢａｑ Ｓｒｓ
Ｃａから選ばれた少なくとも一種の元素を、ｙは酸素
欠陥を表し通常１以下の数。なお、Ｃｕの一部は７１％
ｖｌＣｒｓ Ｍｎｓ Ｆｅｓ Ｃｏｓ Ｎ１、Ｚｎ等
で置換可能）の酸化物等が例示される。
選ばれた少なくとも一種の元素を、ＸはＢａｑ Ｓｒｓ
Ｃａから選ばれた少なくとも一種の元素を、ｙは酸素
欠陥を表し通常１以下の数。なお、Ｃｕの一部は７１％
ｖｌＣｒｓ Ｍｎｓ Ｆｅｓ Ｃｏｓ Ｎ１、Ｚｎ等
で置換可能）の酸化物等が例示される。
本発明の超電導磁界発生装置の具体的な構造としては、
以下に示すようなものが例示される。
以下に示すようなものが例示される。
■ 直径の異なる円筒状基体を複数用意し、これら各円
筒状基体の円筒面上に酸化物超電導体層を設け、これら
を同心円上に組合せたもの。
筒状基体の円筒面上に酸化物超電導体層を設け、これら
を同心円上に組合せたもの。
■ 円筒状の基体を用意し、この円筒状基体の円筒面上
に酸化物超電導体層と基体層とを順に設けたもの。
に酸化物超電導体層と基体層とを順に設けたもの。
上記■および■における円筒状基体の素材としては、金
属、酸化物、炭化物、窒化物等の各種材料を使用するこ
とができ、特にこれらに限定されるものではなく、円筒
状に加工でき酸化物超電導体との反応が少ないものであ
ればよい。金属の中では、銀が酸化物超電導体との反応
が少なく基体として好ましい。
属、酸化物、炭化物、窒化物等の各種材料を使用するこ
とができ、特にこれらに限定されるものではなく、円筒
状に加工でき酸化物超電導体との反応が少ないものであ
ればよい。金属の中では、銀が酸化物超電導体との反応
が少なく基体として好ましい。
また、円筒状基体の円筒面への酸化物超電導体層の形成
方法としては、物理的蒸着法であるスパッタ法、反応性
蒸着法、レーザー蒸着法、あるいは化学的蒸着法である
ＣＶＤ法、ＭＯＣＶＤ法等各種の薄膜形成法を用いるこ
とが可能であり、特に薄膜形成法に限定されるものでは
ない。
方法としては、物理的蒸着法であるスパッタ法、反応性
蒸着法、レーザー蒸着法、あるいは化学的蒸着法である
ＣＶＤ法、ＭＯＣＶＤ法等各種の薄膜形成法を用いるこ
とが可能であり、特に薄膜形成法に限定されるものでは
ない。
（作 用）
本発明の超電導磁界発生装置においては、円筒状基体の
円筒面上に形成した酸化物超電導体層を同心円上に複数
個配置している。その結果、装置全体としての酸化物超
電導体層の断面積が大きくなったと見なすことができ、
よって一つの円筒状超電導体層に電流を流して磁場を発
生させるより、はるかに大きい磁場を発生することがで
きる。
円筒面上に形成した酸化物超電導体層を同心円上に複数
個配置している。その結果、装置全体としての酸化物超
電導体層の断面積が大きくなったと見なすことができ、
よって一つの円筒状超電導体層に電流を流して磁場を発
生させるより、はるかに大きい磁場を発生することがで
きる。
（実施例）
次に、本発明の実施例について説明する。
実施例１
まず、長さｇが１１００ａ、肉厚が０．５ｓｒｔ”、内
径ｄが異なる銀製の円筒状基体を複数用意した。この実
施例では、内径ｄが工０■■、１３■■、１６ａ園、１
９ｍ５２２ｍｍ、２５ｔｓ、２８ｍ５．３１ｓ自、３４
ｍ５．３７ｓｖＯ）１０個の円筒状基体を用意した。
径ｄが異なる銀製の円筒状基体を複数用意した。この実
施例では、内径ｄが工０■■、１３■■、１６ａ園、１
９ｍ５２２ｍｍ、２５ｔｓ、２８ｍ５．３１ｓ自、３４
ｍ５．３７ｓｖＯ）１０個の円筒状基体を用意した。
次に、上記各円筒状基体の円筒面すなわち外側表面に、
それぞれスパッタ法によってＹＢａｚ Ｃｕ１０７−７
で表される厚さ約ｌμｌの酸化物超電導体層を形成した
。
それぞれスパッタ法によってＹＢａｚ Ｃｕ１０７−７
で表される厚さ約ｌμｌの酸化物超電導体層を形成した
。
この後、第１図に示すように、酸化物超電導体層１がそ
れぞれの円筒面２ａ上に形成された銀製の円筒状基体２
を同心円状に配置して、多層構造の円筒状マグネット３
を作製した。
れぞれの円筒面２ａ上に形成された銀製の円筒状基体２
を同心円状に配置して、多層構造の円筒状マグネット３
を作製した。
このようにして得られた多層構造（この場合１０層）の
円筒状マグネット３を１テスラの外部磁場中で７７Ｋま
で冷却した後、外部磁場を除去したところ、中心軸上に
３０００ガウスの磁場を発生した。
円筒状マグネット３を１テスラの外部磁場中で７７Ｋま
で冷却した後、外部磁場を除去したところ、中心軸上に
３０００ガウスの磁場を発生した。
比較例１
実施例１で酸化物超電導体層を形成した銀製の円筒状基
体を、それぞれ単体で１テスラの外部磁場中で７７Ｋま
で冷却した後、外部磁場を除去したところ、各々 ５０
０ガウスはどの磁場しか発生して、 いなかった。
体を、それぞれ単体で１テスラの外部磁場中で７７Ｋま
で冷却した後、外部磁場を除去したところ、各々 ５０
０ガウスはどの磁場しか発生して、 いなかった。
実施例２
まず、実施例１で用いた内径の異なる複数の銀製円筒状
基体の外側表面に、反応性蒸着法によってＹＢａ２Ｃｕ
３０ｔ−ｙで表される厚さ約１μ−の酸化物超電導体層
を形成した。
基体の外側表面に、反応性蒸着法によってＹＢａ２Ｃｕ
３０ｔ−ｙで表される厚さ約１μ−の酸化物超電導体層
を形成した。
このようにして得られた酸化物超電導体層の結晶方向を
膜表面のＸ線回折法により調べたところ、銀製基体の円
筒面に対してＣ軸配向していることが確認された。
膜表面のＸ線回折法により調べたところ、銀製基体の円
筒面に対してＣ軸配向していることが確認された。
次に、上記酸化物超電導体を形成した複数の銀製円筒状
基体を実施例１と同様にして同心円状に配置し、多層構
造の円筒状マグネットを作製した。
基体を実施例１と同様にして同心円状に配置し、多層構
造の円筒状マグネットを作製した。
こうして得られた１０層の円筒状マグネットを１テラス
の外部磁場中で７７Ｋまで冷却した後、外部磁場を除去
したところ、マグネットの中心軸上に５０００ガウスの
磁場を発生した。
の外部磁場中で７７Ｋまで冷却した後、外部磁場を除去
したところ、マグネットの中心軸上に５０００ガウスの
磁場を発生した。
この実施例のマグネットにおいては、各銀製基体の円筒
面上に形成した酸化物超電導体層が円筒面に対してＣ軸
配向させているため、酸化物超電導体層の円周方向に対
する臨界電流密度が向上し、これにより発生磁場をさら
に向上させることができたものである。また、酸化物超
電導体層の配向方向を円筒面に対してＣ軸配向とし、酸
化物超電導体のＣ軸が磁場と直角に配向されているため
、磁場と平行な場合より有利な超電導特性を得ることが
できる。
面上に形成した酸化物超電導体層が円筒面に対してＣ軸
配向させているため、酸化物超電導体層の円周方向に対
する臨界電流密度が向上し、これにより発生磁場をさら
に向上させることができたものである。また、酸化物超
電導体層の配向方向を円筒面に対してＣ軸配向とし、酸
化物超電導体のＣ軸が磁場と直角に配向されているため
、磁場と平行な場合より有利な超電導特性を得ることが
できる。
比較例２
実施例２で酸化物超電導体層を形成した銀製の円筒状基
体を、それぞれ単体でＩテスラの外部磁場中で７７Ｋま
で冷却した後、外部磁場を除去したところ、各々 ７０
０ガウスはどの磁場しか発生していなかった。
体を、それぞれ単体でＩテスラの外部磁場中で７７Ｋま
で冷却した後、外部磁場を除去したところ、各々 ７０
０ガウスはどの磁場しか発生していなかった。
実施例３
実施例１で用いた内径の異なる複数の銀製円筒状基体の
内側表面にＣＶＤ法によってＹＢａ２Ｃｕ。
内側表面にＣＶＤ法によってＹＢａ２Ｃｕ。
０７−９で表される厚さ約１μ園の酸化物超電導体層を
形成した。この後、上記酸化物超電導体層を形成した複
数の銀製円筒状基体を実施例１と同様にして同心円状に
配置し、多層構造の円筒状マグネットを作製した。
形成した。この後、上記酸化物超電導体層を形成した複
数の銀製円筒状基体を実施例１と同様にして同心円状に
配置し、多層構造の円筒状マグネットを作製した。
このようにして得られた１ｏ層の円筒状マグネットを１
テスラの外部磁場中で７７Ｋまで冷却した後、外部磁場
を除去したところ、マグネットの中心軸上に３０００ガ
ウスの磁場を発生した。
テスラの外部磁場中で７７Ｋまで冷却した後、外部磁場
を除去したところ、マグネットの中心軸上に３０００ガ
ウスの磁場を発生した。
比較例３
実施例３で酸化物超電導体層を形成した銀製の円筒状基
体を、それぞれ単体でＩテスラの外部磁場中で７７Ｋま
で冷却した後、外部磁場を除去したところ、各々 ５０
０ガウスはどの磁場しか発生していなかった。
体を、それぞれ単体でＩテスラの外部磁場中で７７Ｋま
で冷却した後、外部磁場を除去したところ、各々 ５０
０ガウスはどの磁場しか発生していなかった。
実施例４
まず、実施例１で用いた内径の異なる複数の銀製円筒状
基体の外側表面に、それぞれスパッタ法によって厚さ５
０００人程度の５ｒＴｊＯｉ層を形成した。
基体の外側表面に、それぞれスパッタ法によって厚さ５
０００人程度の５ｒＴｊＯｉ層を形成した。
続いて、この５ｒＴｉＣｈ層上にＹＢａ２Ｃｕ、ｏ７−
ｔで表される厚さ約１μｍの酸化物超電導体層をそれぞ
れスパッタ法によって形成した。この後、上記酸化物超
電導体層を形成した複数の銀製円筒状基体を実施例１と
同様にして同心円状に配置し、多層構造の円筒状マグネ
ットを作製した。
ｔで表される厚さ約１μｍの酸化物超電導体層をそれぞ
れスパッタ法によって形成した。この後、上記酸化物超
電導体層を形成した複数の銀製円筒状基体を実施例１と
同様にして同心円状に配置し、多層構造の円筒状マグネ
ットを作製した。
このようにして得られた１０層の円筒状マグネットを１
テスラの外部磁場中で７７Ｋまで冷却した彷外部磁場を
除去したところ、マグネットの中心拳−上に６０００ガ
ウスの磁場を発生した。
テスラの外部磁場中で７７Ｋまで冷却した彷外部磁場を
除去したところ、マグネットの中心拳−上に６０００ガ
ウスの磁場を発生した。
この実施例のマグネットにおいては、酸化物起電導体層
の下地層として、各銀製円筒状基体上に５ｒＴｉ０３層
を形成しているため、酸化物超電導体層の配向性か向上
し、これにより発生磁場をさらに向上させることができ
たものである。
の下地層として、各銀製円筒状基体上に５ｒＴｉ０３層
を形成しているため、酸化物超電導体層の配向性か向上
し、これにより発生磁場をさらに向上させることができ
たものである。
比較例４
実施例４で酸化物超電導体層を形成した銀製の円筒状基
体を、それぞれ単体で１テスラの外部磁場中で７７Ｋま
で冷却した後、外部磁場を除去したところ、各々 ８０
０ガウスはどの磁場しか発生していなかった。
体を、それぞれ単体で１テスラの外部磁場中で７７Ｋま
で冷却した後、外部磁場を除去したところ、各々 ８０
０ガウスはどの磁場しか発生していなかった。
［発明の効果］
以上説明したように、本発明の超電導磁界発生装置によ
れば、酸化物超電導体層が形成された円筒状基体を複数
個同心円状に配置するという簡単なプロセスで、単層で
は得られなかった高磁場を発生するマグネットを提供す
ることが可能となり、：、 よって酸化物超電導体の
マグネット応用に大きく１ 貢献するものである。
れば、酸化物超電導体層が形成された円筒状基体を複数
個同心円状に配置するという簡単なプロセスで、単層で
は得られなかった高磁場を発生するマグネットを提供す
ることが可能となり、：、 よって酸化物超電導体の
マグネット応用に大きく１ 貢献するものである。
第１図は本発明の一実施例の超電導磁界発生装置の構成
を概略的に示す図である。 １・・・・・・酸化物超電導体層、２・・・・・・円筒
状基体、３・・・・・・多層構造の円筒状マグネット。 出願人 株式会社 東芝 代理人 弁理士 須 山 佐 −
を概略的に示す図である。 １・・・・・・酸化物超電導体層、２・・・・・・円筒
状基体、３・・・・・・多層構造の円筒状マグネット。 出願人 株式会社 東芝 代理人 弁理士 須 山 佐 −
Claims (1)
- 同心円上に複数配置された直径の異なる円筒状の基体
部と、これら各基体部の円筒面上に設けられた酸化物超
電導体層とを有することを特徴とする超電導磁界発生装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2280794A JPH04155712A (ja) | 1990-10-19 | 1990-10-19 | 超電導磁界発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2280794A JPH04155712A (ja) | 1990-10-19 | 1990-10-19 | 超電導磁界発生装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04155712A true JPH04155712A (ja) | 1992-05-28 |
Family
ID=17630059
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2280794A Pending JPH04155712A (ja) | 1990-10-19 | 1990-10-19 | 超電導磁界発生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04155712A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014189043A1 (ja) * | 2013-05-22 | 2014-11-27 | 新日鐵住金株式会社 | 酸化物超電導バルクマグネット |
-
1990
- 1990-10-19 JP JP2280794A patent/JPH04155712A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014189043A1 (ja) * | 2013-05-22 | 2014-11-27 | 新日鐵住金株式会社 | 酸化物超電導バルクマグネット |
| CN104956452A (zh) * | 2013-05-22 | 2015-09-30 | 新日铁住金株式会社 | 氧化物超导块状磁铁 |
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