JPH04266094A - 超電導磁気シールド構造体 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、シールド特性に優れ且
つ製造が容易な超電導磁気シールド構造体に関する。

【従来の技術とその課題】人間から発する磁界を測定し
て診断する生体磁気測定装置等には環境磁場（交流分〜
１０−８Ｇ）中で１０−８Ｇ以下の磁気環境が必要なた
め、磁気シールド体としてマイスナー効果を利用した超
電導体製筒状体の使用が検討されている。ところで超電
導体製筒状体の開口端部から侵入する環境磁場は、内部
に向かって指数函数的に減衰するものの、前記の生体磁
気測定装置のように少なくとも中心点にて１０−８Ｇ以
下の磁気環境を必要とする場合は、図３にその縦断面図
を示したように上記筒状体の長さは、例えば筒状体の開
口端の直径を人間が入る為に８０ｃｍとすると少なくと
も５ｍは必要となる。

【０００２】ところで近年液体窒素温度で使用できる酸
化物超電導体が見出され、各分野でその応用研究が活発
に進められているが、この酸化物超電導体の成形体は、
酸化物超電導体となし得る原料物質を単独、或いは金属
材、或いは非金属材などの非超電導性材料を積層複合し
、これを所定の形状に成形加工し、しかるのちこれを高
温に加熱して焼結とともに超電導体への反応を行わしめ
て製造するものであり、従ってこのように酸化物超電導
体を用いて前述の生体磁気測定装置を一体ものとして製
造するような場合は、長さ５ｍにわたる均熱帯をもつ炉
が必要となり、設備費が膨大なものとなるばかりでなく
、そのような大型の超電導体製筒状体を均質に作製する
ことも非常に困難である。又、片端を閉塞した筒は、両
端を開口した筒の１／２の長さでよいが、そのようなも
のは構造的に熱歪が生じ易く、成形体の加熱処理時の熱
膨張や使用時の冷却による熱収縮などで割れる恐れがあ
る。又大型の磁気シールド体を、いくつかに分割して成
形し、これを加熱処理したのち、溶接して一体ものとな
す方法が提案されたが、この方法によると溶接の際の熱
により磁気シールド体が変形したり、組成変動を起こし
たりしてシールド特性が低下するという問題があった。 このようなことから、本発明者等は、長さの短い複数の
超電導体製筒状体同士をその端部が相互に所定長さ重合
するよう嵌合させて、磁気シールド構造体として必要な
長さと磁気シールド特性を持たせた嵌合型の磁気シール
ド構造体を提案した（特願平１−３３７３０３）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
嵌合型の磁気シールド構造体では、要求される磁気環境
によっては、重合部分からの磁気漏洩を無視し得ず、こ
の侵入を防止する為例えば筒状体同士の重合長さを長く
すると筒状体の数を増やすことになり、コスト的にも又
生産性の上からも不利であった。

【０００４】

【課題を解決する為の手段】本発明はかかる状況に鑑み
鋭意研究を行った結果、超電導体製筒状体又は超電導体
製筒状体と非超電導体製筒状体とを複合させた複合筒状
体の端部同士を所定の条件にて重合させた状態で嵌合さ
せた上、更に高透磁率材料製筒状体を所定位置に配置す
ることにより磁気の侵入をより確実に低減し得ることを
知見し、更に研究を重ねて本発明を完成させるに到った
ものである。即ち、請求項１の発明は、超電導体製筒状
体又は超電導体製筒状体を含む複合筒状体同士が、挿入
した側の筒状体の超電導体層の外面と挿入された側の筒
状体の超電導体層の内面との距離の少なくとも５倍の長
さをもって両者が重合する状態に嵌合せしめられており
、且つ前記重合する部分の外周又は重合した筒状体同士
間に高透磁率材料製筒状体が配置されていることを特徴
とする超電導磁気シールド構造体である。

【０００５】請求項２の発明は、超電導体製筒状体又は
超電導体製筒状体を含む複合筒状体の一方の開口端部、
又は超電導体製筒状体或いは超電導体製筒状体を含む複
合筒状体同士が、挿入した側の筒状体の超電導体層の外
面と挿入された側の筒状体の超電導体層の内面との距離
の少なくとも５倍の長さをもって両者が重合する状態に
嵌合させた筒状体群の一方の筒状体の開口端部に、超電
導体層と非超電導体層を積層させたものからなる栓状体
を、挿入した栓状体の超電導体層の外周面と挿入された
筒状体の超電導体層の内面間との距離の少なくとも５倍
の長さをもって両者が重合する状態に嵌合せしめられて
おり、且つ前記重合する部分の近傍の外周又は重合する
筒状体と栓状体の間に、高透磁率材料製筒状体がそれぞ
れ配置されていることを特徴とする超電導磁気シールド
構造体である。

【０００６】請求項１の発明の超電導磁気シールド構造
体は、相互に嵌合する長さの短い複数の超電導体製筒状
体又は超電導体製筒状体を含む複合筒状体を相互に端部
が所定長さ重合する状態に嵌合し、更にこの重合部分に
高透磁率材料製筒状体を配置して外部磁場を前記高透磁
率材料製筒状体に吸収せしめて、磁場が重合部分から侵
入するのをより確実に防止したものである。この請求項
１の発明の超電導磁気シールド構造体において、高透磁
率材料製筒状体には、透磁率の高い材料、特に比透磁率
が１０００以上の材料、例えば電気鉄板，けい素鋼板，
アルパーム（Ａｌ−Ｆｅ系），パーマロイ，センダスト
等を用いるのが好ましい。又高透磁率材料製筒状体を超
電導体製筒状体等の重合部分に配置する方法としては、
これを重合部分の外周部又は重合した超電導体製筒状体
間に配置する方法が適用される。

【０００７】以下に請求項１の発明を図を参照して具体
的に説明する。この発明の超電導磁気シールド構造体の
態様例を図１イ〜ハにその縦断面図をもって示した。図
において１，２はそれぞれ径が異なる複合筒状体で、こ
の複合筒状体は、円筒状の補強用金属層２１，２２上に
超電導体層３１，３２をそれぞれ形成したものである。 図イに示した超電導磁気シールド構造体は、径の異なる
２個の複合筒状体１，２の端部を相互に所定長さ重合さ
せ、この重合部分の間隙に高透磁率材料製筒状体３を配
置し嵌合して外部磁場の侵入を確実に防止したものであ
る。両者の嵌合されて重合した部分の長さＬ１　は、複
合筒状体１の超電導体層３１の外面と複合筒状体２の超
電導体層３２の内面との距離、即ち複合筒状体２の金属
層２２の厚さと高透磁率材料製筒状体３の厚さの和Ｄ１
　の５倍以上の長さに構成されている。而してこの発明
の超電導磁気シールド構造体は、長さの短い２本の複合
筒状体１，２を別々に作製することができ、従って加熱
処理炉等の製造設備は小型のもので済む。

【０００８】図ロに示した超電導磁気シールド構造体は
、３個の複合筒状体１，２，１の端部相互を所定長さ重
合しそれぞれの間隙に高透磁率材料製筒状体を配置した
状態で順次嵌合したもので、図イに示したものより複合
筒状体の１本当たりの長さが短く、従ってより小型の加
熱炉が使用できる。図ハに示した超電導磁気シールド構
造体は、重合した状態で嵌合させた２本の複合筒状体１
，２の外周部に高透磁率材料製筒状体３を配置したもの
である。この場合、磁場の侵入強さは、図ハに示したＬ
２　／Ｄ２　又はＬ３　／Ｄ３　の比の小さい方に律速
されるので、高透磁率材料製筒状体はＬ２　／Ｄ２　＝
Ｌ３　／Ｄ３　の関係が満足されるように配置するのが
侵入磁場を最小に抑えられて好ましい。以上、図１イ〜
ハにおいては、筒状体に超電導体製筒状体を補強用金属
層で複合した複合筒状体を用いた例について説明したが
、超電導体のみからなる超電導体製筒状体を用いた場合
も上記と同様の作用効果が得られる。

【０００９】次に請求項２の発明を図を参照して具体的
に説明する。図２イ〜ハは複合筒状体の一方の開放端部
に超電導体製栓状体（以下栓状体と略記）を重合する状
態に嵌合させた超電導磁気シールド構造体の態様例を示
すそれぞれ縦断面図である。図において４は栓状体で、
リング状の補強用金属層２４の内部に超電導体層３４を
積層複合したものである。図イに示したシールド構造体
は、複合筒状体１の開口端部の内側に栓状体４が高透磁
率材料製筒状体３を介在させて嵌合されており、栓状体
４の長さ、即ち複合筒状体１と栓状体４の嵌合部分の重
合長さＬ４　は、この栓状体４の超電導体層３４の外周
面と複合筒状体１の超電導体層３１の内面との距離、つ
まり複合筒状体１の金属層２１の厚さと栓状体４の金属
層２４の厚さと高透磁率材料製筒状体３の厚さの和Ｄ４
　の５倍以上の長さをもって構成されたものである。

【００１０】図ロに示したシールド構造体は、複合筒状
体１の栓状体４が嵌合された外周部分に高透磁率材料製
筒状体３を配置したもので、この高透磁率材料製筒状体
３は一端を内側に張出して、前記重合部分全体を外部磁
場から遮蔽したものである。図ハに示したシールド構造
体は、２個の複合筒状体１，２を所定長さ重合させ、双
方の間隙に高透磁率材料製筒状体３を介在させて嵌合し
た上、複合筒状体２の一方の開口端部に栓状体４を所定
長さ重合させ双方の間隙に高透磁率材料製筒状体３を介
在させて嵌合したものである。上記態様例では、超電導
体層に補強用金属層を１層複合した複合筒状体又は栓状
体を用いた場合について説明したが、本発明の磁気シー
ルド構造体では、超電導体層を非超電導体層でサンドイ
ッチした複合材からなる筒状体、更には何ら非超電導体
層を複合しない超電導体のみからなる筒状体等任意の構
成の筒状体又は栓状体も適用される。又複合筒状体又は
栓状体を構成する非超電導体層に、冷却媒体を流通させ
る等して冷却機能をもたせてもよい。又筒状体及び栓状
体には、横断面形状が円形を始めとして、楕円形、角形
等の任意の形状のものが用いられる。

【００１１】本発明において、超電導体層間の距離が場
所によって異なる場合、双方の重合長さは、超電導体層
間の最大距離の５倍以上にとればよい。又超電導筒状体
、複合筒状体、栓状体の各々の重合部分に介在させる高
透磁率材料製筒状体の長さは、重合長さ程度の長さがあ
ればよい。又複合筒状体又は栓状体の補強用金属層に、
高透磁率材料を用いて補強と磁気シールドを兼ねさせて
も差支えない。本発明において、超電導体層には液体窒
素温度で超電導体となるＹ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系、Ｂｉ−
Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系等の酸化物超電導体を用いるの
が経済的で有利であるが、ＮｂＴｉやＮｂ３　Ｓｎ等の
金属又は化合物超電導体を適用することも可能である。

【００１２】

【実施例】以下に本発明を実施例により詳細に説明する
。 実施例１ ＹＢａ２　Ｃｕ３　Ｏｘ　組成のＹ系酸化物超電導体の
仮焼成粉体をバインダーと混練してペースト状にして、
内径７２ｍｍ、外径７６ｍｍ、長さ　２６０ｍｍ及び内
径８２ｍｍ、外径８６ｍｍ、長さ　２６０ｍｍのＳＵＳ
製円筒上に２ｍｍ厚さに膜状に成形したのち、これを電
気炉にて大気中　９８０℃にて加熱処理して上記仮焼成
粉体の焼結並びに上記焼結体の酸化物超電導体への反応
を行わしめて複合Ｙ系酸化物超電導体製筒状体となした
。次に而して得た２本の複合超電導体製筒状体相互をそ
の端部で重合させ、重合部分の間隙に外径８２ｍｍ，　
内径８０ｍｍのパーマロイ製筒状体を配置して嵌合させ
て、図１イに示したのと同じ構造の超電導磁気シールド
構造体を形成した。尚、上記嵌合部分の超電導体間の距
離ｄは３ｍｍで一定であるが、嵌合部分の両者が重合す
る長さＬ１　は１５〜３０ｍｍの範囲で種々に変化させ
た。又パーマロイ製筒状体の長さは、前記の重合長さと
それぞれ同じ長さとした。

【００１３】実施例２ 実施例１において、径の細い方のＳＵＳ製円筒に、内径
７４ｍｍ、外径７８ｍｍ、長さ２６０　ｍｍのＳＵＳ製
円筒を用い、２本の複合超電導体製筒状体相互をその端
部で所定長さ重合させて直接嵌合し、この重合部分の外
周に内径９２ｍｍ，外径９４ｍｍ，長さ２５ｍｍのパー
マロイ製筒状体を同心状に配置した他は、実施例１と同
じ方法により超電導磁気シールド構造体を作製した。尚
、パーマロイ製筒状体の長手方向に対する配置位置は種
々に変えた。 実施例３ 補強用金属層にパーマロイ製円筒を用い、パーマロイ製
筒状体は配置しなかった他は、実施例２と同じ方法によ
り超電導磁気シールド構造体を作製した。

【００１４】比較例１ 実施例１において、複合筒状体の嵌合部分の重合長さを
１０ｍｍとした他は、実施例１と同じ方法により超電導
磁気シールド構造体を作製した。 比較例２ 実施例２において、複合筒状体の嵌合部分の重合長さを
８ｍｍとした他は、実施例２と同じ方法により超電導磁
気シールド構造体を作製した。 比較例３ 実施例２において、複合筒状体の嵌合部分の重合長さを
８〜２０ｍｍの範囲で種々に変化させ、外周にパーマロ
イ製筒状体を配置しなかった他は実施例２と同じ方法に
より超電導磁気シールド構造体を作製した。斯くの如く
して得られた各々の超電導磁気シールド構造体を液体窒
素温度に冷却し、外部から１０−３Ｇの磁場をかけ、上
記シールド構造体の中心点の磁場強度を測定した。結果
は表１に示した。

【００１５】

【表１】

【００１６】表１より明らかなように、本発明品（Ｎｏ
１〜９）は中心点の磁場強度が１０−８Ｇで、生体磁気
測定に必要な良好な磁気環境が得られるものであった。 磁気シールド性はＬ１　／Ｄ１　の比が大きい程、又パ
ーマロイ製筒状体を重合部分の外周に配置した場合（Ｎ
ｏ４〜８）は、Ｌ２　／Ｄ２　とＬ３　／Ｄ３　の比が
近い程磁気シールド性が優れていた。これに対し、比較
例品は、複合筒状体同士の重合長さと重合部分の超電導
体層の間隔の比Ｌ１　／Ｄ１が５未満だったか、又は前
記重合する部分にパーマロイ製筒状体を配置しなかった
為、いずれの場合も磁気を十分シールドすることができ
ず、筒状体内の磁場強度が高い値のものとなった。上記
実施例で示したシールド構造体は、筒状体を２本使用し
たものなので用いた炉の長さは１本ものの場合の約１／
２で済んだが、筒状体は多分割する程用いる炉長は短く
て済み、本発明の効果が一層発揮される。

【００１７】実施例４ 外径８０ｍｍ、内径７６ｍｍのＳＵＳ製リングの内側に
Ｙ系酸化物超電導体の仮焼成粉をバインダーと混練して
ペースト状にして充填し、これを実施例１と同じ方法で
加熱処理してＹ系酸化物超電導栓状体を作製した。次に
この栓状体を実施例１で用いた、径の大きい方の複合筒
状体の開口端部内に、外径８２ｍｍ，　内径８０ｍｍの
パーマロイ製筒状体を介在させて嵌合して、超電導磁気
シールド構造体を作製した。尚、複合筒状体と栓状体と
の嵌合長さＬ４　は、１５〜３０ｍｍの範囲で種々に変
化させた。 実施例５ 実施例４において、ＳＵＳ製リングに外径８２ｍｍ、内
径７８ｍｍの寸法のものを用いて栓状体を作製し、この
栓状体を複合筒状体の開口端部内に直接嵌合し、複合筒
状体の栓状体との重合部分の外周部に図２ロに示したの
と同じ一端が内側に張出した形状のパーマロイ製筒状体
を複合筒状体との間隔を１ｍｍにとって配置した他は、
実施例１と同じ方法により超電導磁気シールド構造体を
作製した。 実施例６ 実施例４において、ＳＵＳ製リングに代えて外径８２ｍ
ｍ、内径８０ｍｍのパーマロイ製筒状体を用いて栓状体
を作製し、パーマロイ製筒状体は用いなかった他は、実
施例１と同じ方法により超電導磁気シールド構造体を作
製した。

【００１８】比較例４ 実施例４において複合筒状体と栓状体との重合長さＬ４
　を１２ｍｍとした他は、実施例４と同じ方法により超
電導磁気シールド構造体を作製した。 比較例５ 実施例５において、複合筒状体と栓状体との重合長さＬ
４　を８ｍｍとした他は、実施例５と同じ方法により超
電導磁気シールド構造体を作製した。 比較例６ 実施例５において、重合長さを８〜２０ｍｍの範囲に変
化させ、パーマロイ製筒状体を配置しなかった他は、実
施例５と同じ方法により超電導磁気シールド構造体を作
製した。斯くの如くして得られた各々の有底型超電導磁
気シールド構造体を液体窒素温度に冷却し外部から１０
−３Ｇの磁場をかけ上記シールド構造体の有底部から３
０ｍｍ内側の磁場強度を測定した。結果は表２に示した
。

【００１９】

【表２】

【００２０】表２より明らかなように本発明品（Ｎｏ１
６〜２０）は、栓状体を嵌合させた有底部から３０ｍｍ
離れた筒状体の内側で磁場強度が１０−９Ｇオーダーの
低磁場強度が得られた。これに対し比較例品（Ｎｏ２１
〜２５）は、複合筒状体と栓状体との重合長さと重合部
分の超電導体層間距離との比Ｌ４　／Ｄ４　が５未満、
又は前記重合する部分に高透磁率材料製筒状体を配置し
なかった為、いずれの場合も磁気を十分にシールドする
ことができず、筒状体内の磁場強度は高い値のものとな
った。以上セラミックス超電導体層にＹ系のセラミック
ス超電導体を用いた場合について説明したが、本発明の
超電導磁気シールド構造体は、Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ
系等の他のセラミックス超電導体を用いた場合にも同様
の効果が得られる。

【００２１】

【効果】以上述べたように、本発明の超電導磁気シール
ド構造体は、磁気シールド特性に極めて優れ、且つ小型
の加熱炉にて製造することができ、工業上顕著な効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１〜図２】本発明の超電導磁気シールド構造体の態
様例を示すそれぞれ縦断面図である。

【図３】従来の一体ものの超電導磁気シールド構造体の
縦断面図である。

【符号の説明】

１，２　　複合筒状体 ３　　高透磁率材料製筒状体 ４　　栓状体 ２１，２２，２４　　補強用金属層 ３１，３２，３４　　超電導体層

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　超電導体製筒状体又は超電導体製筒状
   体を含む複合筒状体同士が、挿入した側の筒状体の超電
   導体層の外面と挿入された側の筒状体の超電導体層の内
   面との距離の少なくとも５倍の長さをもって両者が重合
   する状態に嵌合せしめられており、且つ前記重合する部
   分の外周又は重合した筒状体同士間に高透磁率材料製筒
   状体が配置されていることを特徴とする超電導磁気シー
   ルド構造体。
2. 【請求項２】　　超電導体製筒状体又は超電導体製筒状
   体を含む複合筒状体の一方の開口端部、又は超電導体製
   筒状体又は超電導体製筒状体を含む複合筒状体同士が、
   挿入した側の筒状体の超電導体層の外面と挿入された側
   の筒状体の超電導体層の内面との距離の少なくとも５倍
   の長さをもって両者が重合する状態に嵌合させた筒状体
   群の一方の筒状体の開口端部に、超電導体層と非超電導
   体層を積層複合させたものからなる栓状体を、挿入した
   栓状体の超電導体層の外周面と挿入された筒状体の超電
   導体層の内面間との距離の少なくとも５倍の長さをもっ
   て両者が重合する状態に嵌合せしめられており、且つ前
   記重合する部分の近傍の外周又は重合する筒状体と栓状
   体の間に、高透磁率材料製筒状体がそれぞれ配置されて
   いることを特徴とする超電導磁気シールド構造体。