JPH0621520A - クライオスタット - Google Patents

クライオスタット

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JPH0621520A
JPH0621520A JP4197484A JP19748492A JPH0621520A JP H0621520 A JPH0621520 A JP H0621520A JP 4197484 A JP4197484 A JP 4197484A JP 19748492 A JP19748492 A JP 19748492A JP H0621520 A JPH0621520 A JP H0621520A
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JP
Japan
Prior art keywords
radiation shield
inner container
cryostat
container
state
Prior art date
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Pending
Application number
JP4197484A
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English (en)
Inventor
Hisanao Ogata
久直 尾形
Shuji Fujimoto
修二 藤本
Hisashi Kako
久 賀戸
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CHODENDO SENSOR KENKYUSHO KK
Original Assignee
CHODENDO SENSOR KENKYUSHO KK
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 施工方法が容易で高性能な輻射シールドを備
えたクライオスタットを提供する。 【構成】 超伝導量子干渉素子2および液体ヘリウム3
を収納可能な内部容器4と、内部容器4を包囲する輻射
シールド5,6と、内部容器4および輻射シールド5,
6とを真空状態に保持しつつ包囲する外部容器8と、を
備えたクライオスタットにおいて、輻射シールド5,6
は、熱伝導率の高い複数の細条銅部材15が、相互に電気
的絶縁状態に保持されるとともに相互に密な状態で並設
され、かつ、電気絶縁性を有する基板16上に接着されて
構成される部分を含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、その内部を外部環境か
ら隔離して超低温環境に維持し超伝導素子等の超伝導装
置をその内部に格納等するための格納容器の一種である
クライオスタットに係り、特に、超伝導量子干渉素子
(以下「SQUID」という)を用いて微弱な磁場を計
測することに適したクライオスタットに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種のSQUID計測用クライ
オスタットは、磁気ノイズを低減するために非金属材料
で製作されていたが、クライオスタット内部に設けられ
る輻射シールドには高い熱伝導性が要求されるため銅な
どの金属材料を用いざるを得なかった。しかし、輻射シ
ールドが金属製であると、観測をすべき微弱な磁場変動
によっても輻射シールド内部に微弱な誘導電流が発生
し、これが計測値に少なからぬ誤差を与え、SQUID
による磁場計測の大きな障害となっていた。この障害に
対する対策としては、絶縁した金属製網線を用いた輻射
シールドや、特開平2−303077号公報に記載の発
明のようなスリットを入れた輻射シールドなどが知られ
ている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の輻
射シールドでは、例えば、絶縁金網の場合には、金網の
周縁部において熱接触を図るための方法に難点があり、
また、スリット入りの輻射シールドの場合には、その支
持固定方法に問題があるなど、いずれもその施工方法に
未解決の課題を残していた。本発明は、これらの問題点
を解決するためになされたものであり、施工方法が容易
で、かつ、高性能な輻射シールドを備えたクライオスタ
ットを提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明に係るクライオスタットは、超伝導装置およ
び冷却媒体を収納可能な内部容器と、当該内部容器を包
囲する輻射遮蔽手段と、前記内部容器および輻射遮蔽手
段とを真空状態に保持しつつ包囲する外部容器と、を備
えたクライオスタットにおいて、前記輻射遮蔽手段は、
熱伝導率の高い複数の細長部材が、相互に電気的絶縁状
態に保持されるとともに相互に密な状態で並設され、か
つ、電気絶縁性を有する基板上に接着されて構成される
部分を含むようにして構成される。
【0005】
【作用】上記構成を有する本発明によれば、電気絶縁性
を有する基板が熱伝導率の高い複数の細長部材を接着に
より支持固定している。したがって、支持固定の施工を
容易に行うことができる。また、熱伝導率の高い複数の
細長部材は、その長手方向には熱を伝えるが、相互に電
気的に絶縁されているので、磁場変化による誘導電流は
もし発生しても他の細長部材へ流れることはなくSQU
IDによる磁場計測に与える影響は小さい。そして、基
板の長手方向の一端を冷却すれば他端まで容易に冷却さ
れこれにより基板全体も容易に冷却されるので輻射シー
ルド周縁部における熱接触の問題も難なく解決できる。
したがって、施工方法が容易で、かつ、電磁波に対して
障害の少ない熱遮蔽板を提供することができる。
【0006】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面にもとづいて
説明する。このクライオスタット1は、図1に示すよう
に、超伝導装置である超伝導量子干渉素子(以下「SQ
UID」という)2およびその冷却媒体である液体ヘリ
ウム3を収納可能な内部容器4と、内部容器4を包囲す
るように配置された輻射遮蔽手段である第1輻射シール
ド5および第2輻射シールド6と、内部容器4、第1輻
射シールド5および第2輻射シールド6とを包囲すると
ともに内部容器4との間に真空層7を形成する外部容器
8と、真空層7内に挿入される断熱材9と、内部容器4
の首に相当する部分に挿入された断熱体10と、液体ヘ
リウム3とその蒸発ガスを外部空気と遮断する蓋11
と、蓋11および断熱体10とを貫通して外部から液体
ヘリウム3の給排を行うための液体ヘリウム給排口12
と、SQUID2を液体ヘリウム3中に支持するととも
にSQUID2からの計測電流をクライオスタット1の
外部に導く計測用導線(図示せず)を止着または内蔵可
能な支持機構14と、を備えて構成される。13は計測
用導線の引出口である。
【0007】また、断熱材9としては、例えば、アルミ
ニウムを蒸着させたポリエステル樹脂箔を多層に重ねた
ものなどを使用する。この場合、第1輻射シールド5お
よび第2輻射シールド6は断熱材9の層間に配置され、
第1輻射シールド5および第2輻射シールド6の一端
(図1における上端)は内部容器4の首に相当する部分
に熱的に接触している。
【0008】このように構成することにより、液体ヘリ
ウム3の蒸発ガスにより第1輻射シールド5および第2
輻射シールド6を冷却し、外部容器8からの輻射熱を奪
うことができる。第1輻射シールド5および第2輻射シ
ールド6としては、銅などの熱伝導性の良い金属材料等
を用いる必要があるが、SQUID2からの微弱な計測
電流を阻害する渦電流を低減させるため、上記の銅材等
は細い線状または細い条状に形成して使用する。
【0009】次に、上記の輻射シールドのさらに詳細な
構成を図に基づいて説明する。図2は、第1輻射シール
ド5について図示したものであり、第2輻射シールド6
も同一の構成を有している。図2に示すように、第1輻
射シールド5は、銅の細い条材である細条銅部材15が
複数個、電気絶縁性を有する絶縁基板16の表面上に接
着または貼付されて構成されている。ここに、細条銅部
材15は細長部材に相当している。
【0010】この場合、絶縁基板16としては厚さ0.1
〜1.0 mm程度のガラス繊維強化樹脂等から成る板材が用
いられ、この絶縁基板16上に厚さ0.03〜0.2 mm程度の
銅箔を全面に貼付し、エッチングなどの方法を用いて幅
0.1 mm程度の溝部17(銅箔の無い部分)を多数形成す
ると同時に多数の細条銅部材15を形成して得ることが
できる。そして、形成される細条銅部材15の幅は0.1
〜1.0 mm程度になるようにする。
【0011】上記のように構成すると、従来のこの種の
輻射シールドにおける銅箔材が幅10〜25mm程度であるの
に比べ、格段に小さな寸法とすることができ、SQUI
D2により計測しようとしている外部磁場変動の透過性
を向上させることができる。換言すれば、細条銅部材1
5に発生させる渦電流値を最小限に抑えることができ、
微弱な外部磁場変動が直接SQUID2に到達すること
になる。
【0012】上記の輻射シールド板材5または6を用い
て実際に施工する場合には、この板材を所要のシールド
形状になるように切断加工や折り曲げ加工を施せばよ
い。ただし、細条銅部材15の長手方向の長さは変えず
にそのまま用いなければならず、途中で切断等してはな
らない。熱伝導性能が低下するからである。上記の輻射
シールド板材5または6は、絶縁基板16の厚さを非常
に薄くして、別のガラス繊維強化樹脂等から成るシール
ド材支持体(図示せず)等に取り付けて使用してもかま
わない。
【0013】次に、上記クライオスタットに用いる輻射
シールドの他の実施例のさらに詳細な構成を図3に基づ
いて説明する。図3は、複数個使用することにより輻射
シールドを形成可能な帯状部材20を断面図によって示
したもので、この輻射シールド用帯状部材20は、銅の
細い条材である細条銅部材21が複数個、電気絶縁性を
有する絶縁基板24の表面上に接着または貼付され、細
条銅部材21の表面に絶縁膜22が接着または貼付され
て構成されている。ここに、細条銅部材21は細長部材
に相当している。
【0014】この場合、絶縁基板24としては厚さ0.1
mm、幅 5〜25mm程度のポリイミド箔が用いられ、この絶
縁基板24上に厚さ0.03〜0.1 mm程度の銅箔を全面に貼
付し、エッチングなどの方法を用いて幅0.01mm程度の空
隙部23(銅箔の無い部分)を多数形成すると同時に細
条銅部材21を多数形成し、絶縁膜として銅箔の表面に
厚さ0.01〜0.05mm程度のポリイミド箔を全面に貼付する
ことにより得ることができる。そして、形成される細条
銅部材21の幅は0.1 〜1.0 mm程度になるようにする。
【0015】このように構成しても、従来のこの種の輻
射シールドに比べ、SQUID2により計測しようとし
ている外部磁場変動の透過性を向上させることができ
る。上記の輻射シールド用帯状部材20を用いて実際に
施工する場合には、図1において、第1輻射シールド5
および第2輻射シールド6の首に相当する部分の近傍で
は比較的幅の広い図2に示すシールド材等を用い、容器
の底部付近にこの輻射シールド用帯状部材20を使用す
るとよい。この帯状部材20の基板24は薄く細長い帯
状をなしているので、単に折り曲げるだけで任意の形状
に容易に適合させることができ、円筒状容器の底部の屈
曲部等に用いるのに適しているからである。ここで、容
器の底部で複数の帯状部材が重複するような場合には、
重複部分を切除することで対処でき、従来の場合よりも
施工が格段に簡素化される。また、熱的な接続について
は、例えば、ハンダ付けなどで容易に行うことができ、
この面でも施工は非常に容易である。
【0016】なお、本発明は、上記実施例に限定される
ものではない。上記実施例は、例示であり、本発明の特
許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な
構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなる
ものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【0017】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によるクラ
イオスタットにおいては、輻射シールドの機能を有する
細い線材または細い条材等の細長部材とそれを支持する
絶縁基板とが一体化されているので、輻射シールドの施
工が極めて容易である。そして、この細長部材の幅員ま
たは径を非常に小さく形成することが可能なので、SQ
UID等により測定すべき微弱な磁場変動に対しても悪
影響を与えることが非常に少ない。さらに、本発明の輻
射シールド材には近時の電子回路製造技術が応用できる
ため量産性に富み、従来品よりも安価に供給可能であ
り、産業上の効果が非常に大きい、という利点を有す
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例であるクライオスタットの全
体構成を示す断面図である。
【図2】図1における輻射シールドのさらに詳細な構成
を示す部分斜視図である。
【図3】本発明の他の実施例における輻射シールドの一
部分である帯状部材のさらに詳細な構成を示す断面図で
ある。
【符号の説明】
1 クライオスタット 2 SQUID 3 液体ヘリウム 4 内部容器 5 第1輻射シールド 6 第2輻射シールド 7 真空層 8 外部容器 9 断熱材 10 断熱体 11 蓋 12 液体ヘリウム給排口 13 計測用導線引出口 14 支持機構 15 細条銅部材 16 絶縁基板 17 溝部 20 輻射シールド用帯状部材 21 細条銅部材 22 絶縁膜 23 空隙部 24 絶縁基板

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 超伝導装置および冷却媒体を収納可能な
    内部容器と、 当該内部容器を包囲する輻射遮蔽手段と、 前記内部容器および輻射遮蔽手段とを真空状態に保持し
    つつ包囲する外部容器と、 を備えたクライオスタットにおいて、 前記輻射遮蔽手段は、熱伝導率の高い複数の細長部材
    が、相互に電気的絶縁状態に保持されるとともに相互に
    密な状態で並設され、かつ、電気絶縁性を有する基板上
    に接着されて構成される部分を含むことを特徴とするク
    ライオスタット。
  2. 【請求項2】 前記輻射遮蔽手段は、 熱伝導率の高い複数の細長部材が、相互に電気的絶縁状
    態に保持されるとともに相互に密な状態で並設され、か
    つ、電気絶縁性を有する基板上に接着されて構成される
    帯状部材を複数個含むことを特徴とする請求項1に記載
    したクライオスタット。
  3. 【請求項3】 超伝導装置および冷却媒体を収納可能な
    内部容器と、 当該内部容器を包囲する輻射遮蔽手段と、 前記内部容器および輻射遮蔽手段とを真空状態に保持し
    つつ包囲する外部容器と、 を備えたクライオスタットにおいて、 前記輻射遮蔽手段は、熱伝導率の高い複数の細長部材
    が、相互に電気的絶縁状態に保持されるとともに相互に
    密な状態で並設され、かつ、電気絶縁性を有する基板上
    に接着されて構成される帯状部材を複数個含むことを特
    徴とするクライオスタット。
JP4197484A 1992-07-02 1992-07-02 クライオスタット Pending JPH0621520A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6563312B2 (en) * 2000-08-31 2003-05-13 Hitachi, Ltd. Minimal magnetic field-measurement dewar vessel
WO2015118957A1 (ja) * 2014-02-05 2015-08-13 住友重機械工業株式会社 冷却装置

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