JPH05291631A - 磁場下物性測定装置 - Google Patents

磁場下物性測定装置

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JPH05291631A
JPH05291631A JP4112335A JP11233592A JPH05291631A JP H05291631 A JPH05291631 A JP H05291631A JP 4112335 A JP4112335 A JP 4112335A JP 11233592 A JP11233592 A JP 11233592A JP H05291631 A JPH05291631 A JP H05291631A
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Fumiaki Hata
文昭 端
Junji Sakuraba
順二 桜庭
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  • Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
  • Control Of Vehicles With Linear Motors And Vehicles That Are Magnetically Levitated (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 超電導コイルをコンパクト化でき、その結果
装置全体を小型化して体積・重量の低減、材料費の大幅
低減を可能とし、かつHe 消費量の少い磁場下物性測定
装置を提供することを目的とする。 【構成】 磁場源としての超電導コイル用クライオスタ
ットと試料冷却用温度可変型クライオスタットとを独立
させ、磁場発生部の空間を真空フランジ板11とサンプ
ル側クライオスタットの真空フランジ管9とによって真
空空間としてサンプル側クライオスタットのサンプル部
外側真空容器を不要とした。又、真空空間は真空弁,リ
−ク弁7を用いて任意に真空及び大気と変換可能とし
た。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、超電導コイルをコンパ
クト化でき、その結果装置全体を小型化し、体積・重量
の低減並びに材料費の大幅低減を図り、かつHe 消費量
の低減を可能とする磁場下物性測定装置に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】磁場と温度をパラメ−タとして物性測定
を行う装置として、図1に示す如き磁場源としての超電
導コイル・クライオスタットaと、図2に示す試料冷却
用温度可変型クライオスタットbの組合せによる磁場下
物性測定装置が製品化されている。これは磁場源用クラ
イオスタットの磁場発生部に室温空間cをもち、ここへ
試料冷却用温度可変型クライオスタットbを挿入し、試
料の温度と磁場をパラメ−タとして物性測定できるもの
である。しかし、この構成では試料の寸法に比して磁場
源としての超電導コイルdが大きく、それに比例して装
置全体が大きくなるという欠点がある。
【0003】図1の磁場下物性測定装置では、超電導コ
イル・クライオスタットaからなる磁場源と図2に示す
試料冷却用温度可変型クライオスタットbで構成され、
磁場発生部の室温空間cへ試料冷却用温度可変型クライ
オスタットbの試料部eを挿入する構造である。この構
成によれば超電導コイルdを液体ヘリウムfで冷却した
まま、任意に測定用試料を交換し、測定効率を高くとる
ことができるという利点がある。そのために、試料冷却
用温度可変型クライオスタットbは磁場源用クライオス
タットと真空容器が全く独立している。このため試料部
eにおいては、それぞれのクライオスタットの真空容
器、熱シ−ルド板が2重になり、それらの設置空間を確
保するために超電導コイルdは大きくならざるを得ない
(理想的には試料部分のみに磁場が発生すれば良い)。
その結果装置全体が大きくなる傾向にある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、超電導コイ
ルをコンパクト化でき、その結果装置全体を小型化して
体積・重量の低減、材料費の大幅低減を可能とし、かつ
He 消費量の少い磁場下物性測定装置を提供することを
目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】磁場源としての超電導コ
イル用クライオスタットと試料冷却用温度可変型クライ
オスタットとを独立させ、磁場発生部の空間を真空フラ
ンジ板11とサンプル側クライオスタットの真空フラン
ジ管9とによって真空空間としてサンプル側クライオス
タットのサンプル部外側真空容器を不要とした。又、真
空空間は真空弁,リ−ク弁7を用いて任意に真空及び大
気と変換可能とした。さらに超電導コイルの内側に真空
空間をもち、クライオスタットの真空容器と熱シ−ルド
板の側面に開口部をもち、ベロ−ズ付真空フランジとゲ
−ト弁によって真空空間を一体又は分離可能に形成し、
超電導コイル26は液体ヘリウムで冷却でき、熱シ−ル
ド板,真空容器,電流リ−ド等で構成するクライオスタ
ット内で冷却、励磁可能で、試料は冷凍機とヒ−タ−に
よって任意に温度設定でき、物性測定時は一体化可能に
し、サンプル交換時は分離した真空容器構造となり、コ
イル側の真空断熱が保持され、コイル冷却状態に何ら影
響しない構成とした。
【0006】
【実施例1】図3に本発明による磁場下物性測定装置の
一実施例を示す。磁場源用超電導コイル6のクライオス
タット真空容器2に磁場発生部室温空間cが設けられて
いる点は図1の場合と同じである。しかし本発明では空
間cの一端が真空フランジ板11によって真空シ−ルさ
れる構造となっている。試料冷却用温度可変型クライオ
スタットbの熱シ−ルド板12の外側には真空容器を設
けず、磁場源用クライオスタットの真空容器2との間で
真空シ−ルできる真空フランジ管9を設ける。このフラ
ンジ管9には真空弁やリ−ク弁7がついている。試料の
温度可変はGM型冷凍機8による冷却とサンプルホルダ
−10の付近に設置するヒ−タ−で行う点は図2と同じ
である。磁場源用クライオスタットは超電導コイル6の
他、液体ヘリウム容器5、熱シ−ルド板3,4、電流リ
−ド13等により構成し、外部の励磁用電源1から超電
導コイル6へ通電して磁場をサンプルホルダ10の部位
に発生できる構成となっている。
【0007】さて本実施例では図2の如くサンプルホル
ダ−10を囲繞する真空容器がない。このように真空容
器を不要とすることによって、真空容器分のスペ−スを
減少でき、その分超電導コイル6の内径を小さくでき
る。また、サンプル交換のためにサンプル部を大気開放
する場合に、図1の従来装置と同様に超電導コイル側ク
ライオスタットに何ら影響させずにでき、物性測定の効
率は変らない。
【0008】このような構成であって、物性測定の手順
は次のとおりである。 1)超電導コイル6を液体ヘリウムで冷却し、磁場発生
できる状態とする。 2)サンプルホルダ−10にサンプルを置き、磁場発生
部に挿入し、真空シ−ルする。 3)真空弁7から排気し、サンプル部を真空に保つ。 4)GM冷凍機8を起動してサンプルを冷却し、サンプ
ルホルダ−10付近に設けたヒ−タ−入力の調整によっ
てサンプルを所定の温度に保持する。 5)超電導コイル6を励磁して所定の磁場を発生させ所
定の物性を測定する。
【0009】サンプル交換は次の手順による。 1)GM冷凍機8を停止し、サンプルを昇温させ室温ま
で戻す。 2)リ−ク弁7を開けサンプル部を大気圧とする。 3)真空フランジ管9部のシ−ルをはずし、GM冷凍機
8を抜き出し、サンプルを交換する。
【0010】
【実施例2】図4に本発明による磁場下物性測定装置の
第2実施例を示す。磁場源用超電導コイル26のクライ
オスタット33の真空容器22と熱シ−ルド板23のサ
ンプルホルダ−32のついた冷凍機28を挿入するため
の開口部が設けられている。ただし熱シ−ルド板24は
コイルを入れた液体ヘリウム容器25を囲む形で配置さ
れる。上記の真空容器22の側面開口部にはゲ−ト弁3
1を介して真空フランジ30のついたベロ−ズ29が取
り付けられている。
【0011】この構成により、コイル用クライオスタッ
トの真空容器22とゲ−ト弁31、ベロ−ズ29、真空
フランジ30及び冷凍機側真空フランジ35によって真
空空間が形成できる。この真空空間は、図5に示すよう
にベロ−ズ29を伸ばしてサンプルホルダ−32がコイ
ル側真空容器22の開口部より外側へ出た状態でゲ−ト
弁31を閉じて、真空空間AとBに分離できる。したが
って、サンプル交換の場合、真空空間Aは真空を保持し
たまま、真空空間Bをリ−ク弁27によって大気と通ず
ることができる。
【0012】コイル側クライオスタット33は、磁場用
の超電導コイル26の他、ヘリウム容器25、シ−ルド
板23,24、真空容器22、電流リ−ド34等で構成
され、励磁用電源21によりコイルに通電して磁場を発
生できる。
【0013】コイル側真空空間A(図5)とサンプル側
真空空間Bをゲ−ト弁31の開閉とベロ−ズ29の伸縮
によって一体にでき、又分離にもできる構造としたこと
により、図1の従来型にあるコイル内側の真空容器2つ
分と熱シ−ルド板2つ分を不要とでき、超電導コイルを
大巾に小型化できる。その結果、クライオスタットも大
巾に小型化し、材料費,消費He量の大巾な低減が可能
になる。
【0014】本実施例2による物性測定の手順は以下の
とおりである。 1)ゲ−ト弁31を閉じ(図5)、超電導コイル側クラ
イオスタット33を真空引きし、液体ヘリウム冷却によ
り励磁できる状態とする。 2)ベロ−ズ付真空フランジ30をサンプル取付後にゲ
−ト弁31の部位に真空シ−ルして取り付ける。このと
きベロ−ズ29は伸びた状態とする。 3)真空弁27から排気し、所定の真空に達した後、ゲ
−ト弁31を開として、ベロ−ズ29を縮め、サンプル
が磁場中心になるように固定する。 4)冷凍機28を起動して、サンプルホルダ−32付近
に設けたヒ−タ−との調整で、サンプルを所定の温度と
した後、コイル26を励磁し、所定磁場で所定の物性を
測定する。
【0015】次にサンプル交換の手順を示す。 1)ベロ−ズ29を伸ばしてゲ−ト弁31を閉じる。 2)冷凍機8を停め、サンプルを昇温させ室温まで戻
す。 3)リ−ク弁27を開け、サンプル室(真空空間B)を
大気圧とする。このとき真空空間Aは真空に保持され、
超電導コイル26の冷却状態に何ら影響はない。 4)ゲ−ト弁31とベロ−ズ付真空フランジ30間で切
り離し、サンプルを交換する。
【0016】
【効果】磁場源としての超電導コイル用クライオスタッ
トと試料冷却用温度可変型クライオスタットとを独立さ
せ、磁場発生部の空間を真空フランジ板11とサンプル
側クライオスタットの真空フランジ管9とによって真空
空間とし、サンプル側クライオスタットの試料部外側の
真空容器を不要とした。
【0017】又超電導コイルの内側に真空空間を、クラ
イオスタットの真空容器と熱シ−ルド板の側面に開口部
をもち、ベロ−ズ付真空フランジ30とゲ−ト弁31と
によって真空空間を一体又は分離可能に形成し、超電導
コイル26は液体ヘリウムで冷却でき、熱シ−ルド板,
真空容器,電流リ−ド等で構成するクライオスタット内
で冷却、励磁可能で、試料は冷凍機28とヒ−タ−によ
って任意に温度設定可能で、物性測定時は一体化した真
空容器構造とすることを可能とした。
【0018】かくしてサンプル交換の容易さ、磁場源と
の独立性、温度可変設定の容易さをもつ従来型の磁場下
測定装置の利点を生かしつつ、コイルの小型化、さらに
クライオスタットの小型化が図れ、体積・重量の減少に
より材料費を大幅に低減し、かつコイル小型化に伴うH
e消費量も低減することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】公知磁場下物性測定装置を示す。
【図2】同じく公知試料冷却用温度可変型クライオスタ
ットを示す。
【図3】試料冷却用クライオスタットの真空容器を不要
とする本発明装置の第1実施例を示す。
【図4】同じく本発明の第2実施例を示す。
【図5】図4でベロ−ズを伸した状態を示す。
【符号の説明】
1 励磁用電源 2 真空容器 3,4 熱シ−ルド板 5 液体ヘリウム容
器 6 超電導コイル 7 真空弁,リ−ク
弁 8 GM型冷凍機 9 真空フランジ管 10 サンプルホルダ− 11 真空フランジ板 12 熱シ−ルド板 13 電流リ−ド 21 励磁用電源 22 真空容器 23,24 熱シ−ルド板 25 液体ヘリウム容
器 26 超電導コイル 27 真空弁,リ−ク
弁 28 冷凍機 29 ベロ−ズ 30 真空フランジ 31 ゲ−ト弁 32 サンプルホルダ− 33 クライオスタッ
ト 34 電流リ−ド 35 冷凍機側真空フ
ランジ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 磁場源としての超電導コイル用クライオ
    スタットと試料冷却用温度可変型クライオスタットとを
    独立させ、磁場発生部の空間を真空フランジ板(11)とサ
    ンプル側クライオスタットの真空フランジ管(9)とによ
    って真空空間とし、サンプル側クライオスタットの試料
    部外側の真空容器を不要としたことを特徴とする磁場下
    物性測定装置。
  2. 【請求項2】 真空空間は真空弁,リ−ク弁(7)を用い
    て任意に真空及び大気圧とに変換可能とした請求項1の
    磁場下物性測定装置。
  3. 【請求項3】 超電導コイルの内側に真空空間を、クラ
    イオスタットの真空容器と熱シ−ルド板の側面に開口部
    を、ベロ−ズ付真空フランジ(30)とゲ−ト弁(31)とによ
    って真空空間を一体又は分離可能に形成し、超電導コイ
    ル(26)は液体ヘリウムで冷却でき、熱シ−ルド板,真空
    容器,電流リ−ド等で構成するクライオスタット内で冷
    却、励磁可能で、試料は冷凍機(28)とヒ−タ−によって
    任意に温度設定可能で、物性測定時は一体化した真空容
    器構造とすることを可能とした磁場下物性測定装置。
  4. 【請求項4】 サンプル交換時は分離した真空容器構造
    となり、コイル側の真空断熱が保持され、コイル冷却状
    態に何ら影響しない構成とした請求項3の磁場下物性測
    定装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008091928A (ja) * 2006-10-04 2008-04-17 Oxford Instruments Superconductivity Ltd 流れ冷却磁石システム
JP2015149344A (ja) * 2014-02-05 2015-08-20 住友重機械工業株式会社 冷却装置
CN111983533A (zh) * 2020-08-02 2020-11-24 南京大学 一种应用于多种低温平台的超导测试装置
CN118362951A (zh) * 2024-04-29 2024-07-19 西安聚能超导磁体科技有限公司 一种超导线临界电流测试装置及测试方法

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