JPH04276594A - 超電導磁気シールド装置 - Google Patents
超電導磁気シールド装置Info
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- JPH04276594A JPH04276594A JP6125291A JP6125291A JPH04276594A JP H04276594 A JPH04276594 A JP H04276594A JP 6125291 A JP6125291 A JP 6125291A JP 6125291 A JP6125291 A JP 6125291A JP H04276594 A JPH04276594 A JP H04276594A
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- Japan
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- liquid nitrogen
- vessel
- magnetic shielding
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、超電導現象の内、磁束
を排除する性質を利用した磁気シールド装置に関し、特
に超電導体の臨界温度Ｔｃが液体窒素温度７７Ｋを越え
る酸化物高温超電導体で構成された磁気シールド容器を
内含した超電導磁気シールド装置に係る。
を排除する性質を利用した磁気シールド装置に関し、特
に超電導体の臨界温度Ｔｃが液体窒素温度７７Ｋを越え
る酸化物高温超電導体で構成された磁気シールド容器を
内含した超電導磁気シールド装置に係る。
【０００２】
【従来の技術およびその問題点】従来、超電導体は電気
抵抗ゼロと完全反磁性の性質を利用すれば理想的な磁気
シールド材料となることが知られている。しかし、従来
のＮｂやＰｂのような金属系超電導体は高価な液体ヘリ
ウムを冷却媒体として必要とすることから実用に供され
てはいない。また、液体ヘリウム冷却容器は通常２層構
造で外層は液体窒素冷却をしなければならず、また内層
も液体窒素で予冷する必要があり、容器自体も大きくな
り、取扱いも面倒である。このような点から従来の金属
系超電導体は磁気シールドに応用されていない。
抵抗ゼロと完全反磁性の性質を利用すれば理想的な磁気
シールド材料となることが知られている。しかし、従来
のＮｂやＰｂのような金属系超電導体は高価な液体ヘリ
ウムを冷却媒体として必要とすることから実用に供され
てはいない。また、液体ヘリウム冷却容器は通常２層構
造で外層は液体窒素冷却をしなければならず、また内層
も液体窒素で予冷する必要があり、容器自体も大きくな
り、取扱いも面倒である。このような点から従来の金属
系超電導体は磁気シールドに応用されていない。
【０００３】最近発見された液体窒素温度で超電導にな
る高温酸化物超電導体を磁気シールドに応用することは
本件発明者らが系統的に研究中であり、種々の成果を得
てはいるが、実際に磁気シールド容器に応用できる大き
なゼロ磁場空間を得るだけの大きさの磁気シールド容器
例えば、直径３２ｃｍ以上、深さ６４ｃｍ以上で、重量
が７０Ｋｇ以上もある大きなセラミック体を作製しなけ
ればならず、その作製は非常に困難であり、このような
大型の磁気シールド容器を熱衝撃によるクラックの発生
無しに、しかも地磁気のトラップ無しに冷却することも
極めて困難なことである。
る高温酸化物超電導体を磁気シールドに応用することは
本件発明者らが系統的に研究中であり、種々の成果を得
てはいるが、実際に磁気シールド容器に応用できる大き
なゼロ磁場空間を得るだけの大きさの磁気シールド容器
例えば、直径３２ｃｍ以上、深さ６４ｃｍ以上で、重量
が７０Ｋｇ以上もある大きなセラミック体を作製しなけ
ればならず、その作製は非常に困難であり、このような
大型の磁気シールド容器を熱衝撃によるクラックの発生
無しに、しかも地磁気のトラップ無しに冷却することも
極めて困難なことである。
【０００４】本発明は実用に利用できる大きさのゼロ磁
場空間を持つ磁気シールド容器を用い、しかもこの磁気
シールド容器を安価に、クラックの発生及び地磁気のト
ラップ無しに冷却し得る磁気シールド装置を提供するこ
とを目的とするものである。
場空間を持つ磁気シールド容器を用い、しかもこの磁気
シールド容器を安価に、クラックの発生及び地磁気のト
ラップ無しに冷却し得る磁気シールド装置を提供するこ
とを目的とするものである。
【０００５】
【問題点を解決するための手段】本発明の超電導磁気シ
ールド装置は、一端閉口／一端開口の筒状の超電導磁気
シールド容器と、この磁気シールド容器を収納し内部に
セラミックス粉が充填された温度制御容器と、この温度
制御容器を収納し内部に液体窒素が充填された液体窒素
容器と、この液体窒素容器を収納する二重壁の真空断熱
容器とを具えて成り、真空断熱容器の外側にＸ，Ｙ，Ｚ
方向の地磁気をキャンセルする１対のヘルムホルツコイ
ルからなる地磁気補償コイルを３組設けてなる構成とす
ることにより、前記課題を解決したものである。本発明
において、磁気シールド容器はその閉口端面の中央部に
磁束計の嵌入口を有するものとしても良く、この場合に
は前記磁束計の嵌入口が最外層の真空断熱容器にも設け
られて成るものである。
ールド装置は、一端閉口／一端開口の筒状の超電導磁気
シールド容器と、この磁気シールド容器を収納し内部に
セラミックス粉が充填された温度制御容器と、この温度
制御容器を収納し内部に液体窒素が充填された液体窒素
容器と、この液体窒素容器を収納する二重壁の真空断熱
容器とを具えて成り、真空断熱容器の外側にＸ，Ｙ，Ｚ
方向の地磁気をキャンセルする１対のヘルムホルツコイ
ルからなる地磁気補償コイルを３組設けてなる構成とす
ることにより、前記課題を解決したものである。本発明
において、磁気シールド容器はその閉口端面の中央部に
磁束計の嵌入口を有するものとしても良く、この場合に
は前記磁束計の嵌入口が最外層の真空断熱容器にも設け
られて成るものである。
【０００６】本発明装置を図面を参照して以下に説明す
るが、本発明はこれに限定されるものではない。
るが、本発明はこれに限定されるものではない。
【０００７】図１において、１は酸化物超電導磁気シー
ルド容器であり、その形状は深さ／直径の比が１以上、
好ましくは２とするのがよい。これは開口端からの磁場
が漏れこんでくるために比が大きいほどシールド効果が
よくなる。また、容器底部は曲率を持たせてある。例え
ば、容器直径の１／２の半径の曲率を持たせる。これは
容器を作製する時の応力を緩和するためである。容器は
酸化物超電導体粉末を冷間静水圧プレス（ＣＩＰ）によ
り圧力をかけて成型体を形成し、これを焼結して磁気シ
ールド容器１とする。図２における磁気シールド容器１
はその閉塞端面の中央部に磁束計の嵌入口８が設けられ
たものを示し、この嵌入口８は最外層の真空断熱容器の
嵌入口が磁束計の挿入を可能とするように十分な大きさ
を持たせる必要がある。これにより、上部の嵌入口から
ＳＱＵＩＤ磁束計を挿入し、下部の開口端部から人間の
頭をいれられる構造となる。
ルド容器であり、その形状は深さ／直径の比が１以上、
好ましくは２とするのがよい。これは開口端からの磁場
が漏れこんでくるために比が大きいほどシールド効果が
よくなる。また、容器底部は曲率を持たせてある。例え
ば、容器直径の１／２の半径の曲率を持たせる。これは
容器を作製する時の応力を緩和するためである。容器は
酸化物超電導体粉末を冷間静水圧プレス（ＣＩＰ）によ
り圧力をかけて成型体を形成し、これを焼結して磁気シ
ールド容器１とする。図２における磁気シールド容器１
はその閉塞端面の中央部に磁束計の嵌入口８が設けられ
たものを示し、この嵌入口８は最外層の真空断熱容器の
嵌入口が磁束計の挿入を可能とするように十分な大きさ
を持たせる必要がある。これにより、上部の嵌入口から
ＳＱＵＩＤ磁束計を挿入し、下部の開口端部から人間の
頭をいれられる構造となる。
【０００８】磁気シールド容器１は内部にセラミックス
粉２、具体的にはアルミナ粉が充填された温度制御容器
３内に収納され、この温度制御容器３は内部に液体窒素
４が充填された液体窒素容器５内に収納され、さらにこ
の液体窒素容器５は二重壁の真空断熱容器６内に収納さ
れている。なお、二重壁の真空断熱容器６は適用する用
途によっては省略することができる。真空断熱容器の外
側にはＸ，Ｙ，Ｚ方向の地磁気をキャンセルする１対の
ヘルムホルツコイルからなる地磁気補償コイル９が３組
設けられている。温度制御容器３は銅やアルミニウム等
の熱伝導性の良いもので形成する。これにより、その外
側の液体窒素容器５に液体窒素供給孔７より液体窒素を
供給した場合、上部と下部との温度差を減らすことがで
きる。また、この温度制御容器３内に充填するアルミナ
粉は液体窒素供給口から供給される液体窒素に先に接触
する部分の粒径を大きくする。例えば図１の構成のもの
では、底部は２〜３ｍｍの粒子径、開口端側は０．１ｍ
ｍの粒子径にする。このようにすることにより、磁気シ
ールド容器１の冷却に際し、上下部の温度差を減少させ
ることができ、重畳で１００Ｋｇもある大きな磁気シー
ルド容器をクラックの発生無しにしかも地磁気補償コイ
ル９により冷却に際して地磁気の影響を排除することが
でき、磁気シールド容器１内に地磁気がトラップされる
のを防止しつつ臨界温度以下にまで冷却することができ
、これにより装置内を無磁場空間とすることができる。
粉２、具体的にはアルミナ粉が充填された温度制御容器
３内に収納され、この温度制御容器３は内部に液体窒素
４が充填された液体窒素容器５内に収納され、さらにこ
の液体窒素容器５は二重壁の真空断熱容器６内に収納さ
れている。なお、二重壁の真空断熱容器６は適用する用
途によっては省略することができる。真空断熱容器の外
側にはＸ，Ｙ，Ｚ方向の地磁気をキャンセルする１対の
ヘルムホルツコイルからなる地磁気補償コイル９が３組
設けられている。温度制御容器３は銅やアルミニウム等
の熱伝導性の良いもので形成する。これにより、その外
側の液体窒素容器５に液体窒素供給孔７より液体窒素を
供給した場合、上部と下部との温度差を減らすことがで
きる。また、この温度制御容器３内に充填するアルミナ
粉は液体窒素供給口から供給される液体窒素に先に接触
する部分の粒径を大きくする。例えば図１の構成のもの
では、底部は２〜３ｍｍの粒子径、開口端側は０．１ｍ
ｍの粒子径にする。このようにすることにより、磁気シ
ールド容器１の冷却に際し、上下部の温度差を減少させ
ることができ、重畳で１００Ｋｇもある大きな磁気シー
ルド容器をクラックの発生無しにしかも地磁気補償コイ
ル９により冷却に際して地磁気の影響を排除することが
でき、磁気シールド容器１内に地磁気がトラップされる
のを防止しつつ臨界温度以下にまで冷却することができ
、これにより装置内を無磁場空間とすることができる。
【０００９】地磁気補償コイル９は１対のヘルムホルツ
コイル、３組からなり、その直径は磁気シールド容器１
の長さの２倍以上必要である。超電導磁気シールド容器
１を冷却する場合に、ＸＹＺ方向の地磁気をキャンセル
するようにそれぞれのコイルに電流を流す。磁気シール
ド容器１が超電導状態になった後は、このコイルを取り
去ることができる。なお、超電導体に地磁気がトラップ
された状態にあると、装置内にＳＱＵＩＤ磁束計を挿入
して極微弱磁場を検出する際に、被検出体、ＳＱＵＩＤ
、シールド容器の相対的な位置のずれ（微少振動）が生
じた場合や、トラップした磁束が熱的に揺らいだ場合、
ＳＱＵＩＤはこれを磁束の変化として検出し、磁気ノイ
ズの原因となる。本発明では、地磁気補償コイルを設け
ることにより、地磁気のトラップは激減し、ノイズを大
幅に減少させることができる。
コイル、３組からなり、その直径は磁気シールド容器１
の長さの２倍以上必要である。超電導磁気シールド容器
１を冷却する場合に、ＸＹＺ方向の地磁気をキャンセル
するようにそれぞれのコイルに電流を流す。磁気シール
ド容器１が超電導状態になった後は、このコイルを取り
去ることができる。なお、超電導体に地磁気がトラップ
された状態にあると、装置内にＳＱＵＩＤ磁束計を挿入
して極微弱磁場を検出する際に、被検出体、ＳＱＵＩＤ
、シールド容器の相対的な位置のずれ（微少振動）が生
じた場合や、トラップした磁束が熱的に揺らいだ場合、
ＳＱＵＩＤはこれを磁束の変化として検出し、磁気ノイ
ズの原因となる。本発明では、地磁気補償コイルを設け
ることにより、地磁気のトラップは激減し、ノイズを大
幅に減少させることができる。
【００１０】
【実施例１】超電導磁気シールド容器はＢｉ系酸化物超
電導体の粉末（Ｂｉ−Ｐｂ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ）を
ＣＩＰ成型後、焼成して作製した。この磁気シールド容
器の大きさは直径３２ｃｍ、深さ６４ｃｍ、厚さ２．５
ｃｍであり、その重量は７０Ｋｇであった。また、磁束
計の嵌入口は直径１２ｃｍとした。
電導体の粉末（Ｂｉ−Ｐｂ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ）を
ＣＩＰ成型後、焼成して作製した。この磁気シールド容
器の大きさは直径３２ｃｍ、深さ６４ｃｍ、厚さ２．５
ｃｍであり、その重量は７０Ｋｇであった。また、磁束
計の嵌入口は直径１２ｃｍとした。
【００１１】図２に示される装置を用い、上記した大型
の磁気シールド容器を冷却した。冷却に要した液体窒素
の量は約５００リッターであり、室温から液体窒素温度
まで冷却するのに１２時間を要した。また、容器の上部
と開口端に熱電対を貼付て測温した。その結果、上部と
開口端との温度差は３０Ｋ以下であった。
の磁気シールド容器を冷却した。冷却に要した液体窒素
の量は約５００リッターであり、室温から液体窒素温度
まで冷却するのに１２時間を要した。また、容器の上部
と開口端に熱電対を貼付て測温した。その結果、上部と
開口端との温度差は３０Ｋ以下であった。
【００１２】このようにして冷却した超電導磁気シール
ド装置のシールド効果をＳＱＵＩＤ磁束計を用いて測定
した。その結果、外部磁界強度０．５ガウス、周波数０
．２Ｈｚの時、深さ／直径＝１の位置で外部磁界は千分
の１に減少した。
ド装置のシールド効果をＳＱＵＩＤ磁束計を用いて測定
した。その結果、外部磁界強度０．５ガウス、周波数０
．２Ｈｚの時、深さ／直径＝１の位置で外部磁界は千分
の１に減少した。
【００１３】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、人の脳
から発する微少磁気の検出、小動物等の発する生体磁気
の検出、極めて微弱な磁性体の磁化率等を計測するのに
極めて好適な超電導磁気シールド装置が得られ、しかも
簡単な構成により磁気シールド容器をクラック及び地磁
気のトラップ無しに臨界温度以下にまで容易に冷却する
ことができ、初めて実用に供し得る磁気シールド装置が
提供される。
から発する微少磁気の検出、小動物等の発する生体磁気
の検出、極めて微弱な磁性体の磁化率等を計測するのに
極めて好適な超電導磁気シールド装置が得られ、しかも
簡単な構成により磁気シールド容器をクラック及び地磁
気のトラップ無しに臨界温度以下にまで容易に冷却する
ことができ、初めて実用に供し得る磁気シールド装置が
提供される。
【図１】本発明に係る超電導磁気シールド装置の一例を
示す概略説明図である。
示す概略説明図である。
【図２】本発明に係る超電導磁気シールド装置の他の例
を示す概略説明図である。
を示す概略説明図である。
１ 磁気シールド容器
２ セラミックス粉
３ 温度制御容器
４ 液体窒素
５ 液体窒素容器
６ 真空断熱容器
７ 液体窒素供給孔
８ 磁束計の嵌入口
９ 地磁気補償コイル
Claims (2)
- 【請求項１】 一端閉口／一端開口の筒状の超電導磁
気シールド容器と、この磁気シールド容器を収納し内部
にセラミックス粉が充填された温度制御容器と、この温
度制御容器を収納し内部に液体窒素が充填された液体窒
素容器と、この液体窒素容器を収納する二重壁の真空断
熱容器とを具えて成り、真空断熱容器の外側にＸ，Ｙ，
Ｚ方向の地磁気をキャンセルする１対のヘルムホルツコ
イルからなる地磁気補償コイルを３組設けてなる超電導
磁気シールド装置。 - 【請求項２】 一端閉口／一端開口の筒状で且つ閉口
端面の中央部に磁束計の嵌入口を有する超電導磁気シー
ルド容器と、この磁気シールド容器を収納し内部にセラ
ミックス粉が充填された温度制御容器と、この温度制御
容器を収納し内部に液体窒素が充填された液体窒素容器
と、この液体窒素容器を収納する二重壁の真空断熱容器
とを具えて成り、前記磁束計の嵌入口が最外層の真空断
熱容器にも設けられ、真空断熱容器の外側にＸ，Ｙ，Ｚ
方向の地磁気をキャンセルする１対のヘルムホルツコイ
ルからなる地磁気補償コイルを３組設けてなる超電導磁
気シールド装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6125291A JPH04276594A (ja) | 1991-03-02 | 1991-03-02 | 超電導磁気シールド装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6125291A JPH04276594A (ja) | 1991-03-02 | 1991-03-02 | 超電導磁気シールド装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04276594A true JPH04276594A (ja) | 1992-10-01 |
Family
ID=13165861
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6125291A Pending JPH04276594A (ja) | 1991-03-02 | 1991-03-02 | 超電導磁気シールド装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04276594A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009052635A1 (en) * | 2007-10-22 | 2009-04-30 | D-Wave Systems Inc. | Systems, methods, and apparatus for superconducting magnetic shielding |
| JP2009216424A (ja) * | 2008-03-07 | 2009-09-24 | Kobe Steel Ltd | 磁石位置測定方法および磁場測定装置 |
| EP1829476A4 (en) * | 2004-12-20 | 2012-03-28 | Nat Inst Inf & Comm Tech | MEASURING CONSTRUCTION OF A SUPER-LEADING MAGNETIC SIGNAL BRAIN FIELD MEASURING DEVICE |
| US8228688B2 (en) | 2007-10-31 | 2012-07-24 | D-Wave Systems Inc. | Systems, methods, and apparatus for combined superconducting magnetic shielding and radiation shielding |
| US12598922B2 (en) | 2020-01-17 | 2026-04-07 | D-Wave Systems Inc. | Systems and methods for fabricating superconducting integrated circuits |
-
1991
- 1991-03-02 JP JP6125291A patent/JPH04276594A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1829476A4 (en) * | 2004-12-20 | 2012-03-28 | Nat Inst Inf & Comm Tech | MEASURING CONSTRUCTION OF A SUPER-LEADING MAGNETIC SIGNAL BRAIN FIELD MEASURING DEVICE |
| WO2009052635A1 (en) * | 2007-10-22 | 2009-04-30 | D-Wave Systems Inc. | Systems, methods, and apparatus for superconducting magnetic shielding |
| US7990662B2 (en) | 2007-10-22 | 2011-08-02 | D-Wave Systems Inc. | Systems, methods, and apparatus for superconducting magnetic shielding |
| US8228688B2 (en) | 2007-10-31 | 2012-07-24 | D-Wave Systems Inc. | Systems, methods, and apparatus for combined superconducting magnetic shielding and radiation shielding |
| JP2009216424A (ja) * | 2008-03-07 | 2009-09-24 | Kobe Steel Ltd | 磁石位置測定方法および磁場測定装置 |
| US12598922B2 (en) | 2020-01-17 | 2026-04-07 | D-Wave Systems Inc. | Systems and methods for fabricating superconducting integrated circuits |
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