JPH06350145A - 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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- JPH06350145A JPH06350145A JP5160438A JP16043893A JPH06350145A JP H06350145 A JPH06350145 A JP H06350145A JP 5160438 A JP5160438 A JP 5160438A JP 16043893 A JP16043893 A JP 16043893A JP H06350145 A JPH06350145 A JP H06350145A
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- Shielding Devices Or Components To Electric Or Magnetic Fields (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 極微弱磁場空間を創出するための超電導磁気
シールド装置を提供する。 【構成】 酸化物高温超電導体で作製した円筒状若しく
は角筒状の超電導磁気シールド容器１と、容器１を底部
で支え液体窒素を充填するための液体窒素容器２と、そ
れら容器を収納し内部を真空断熱した真空断熱容器４と
を備えた超電導磁気シールド装置において、容器１を前
記真空断熱容器内の真空断熱空間６内に収納するととも
に容器１と容器２との間に固体伝熱材３を充填して構成
される。固体伝熱材３としては、非磁性で、液体窒素温
度でも熱伝達率の良好な金属であるアルミニウムもしく
は銅の粉体か箔を用いることができ、容器４の構成材料
のうち、少なくとも容器１の内側の空間にくる部品はエ
ポキシ系もしくはポリエステル系のガラス繊維強化プラ
スチック（ＧＦＲＰ）で構成し、その他の部品は非磁性
のアルミニウム合金か銅合金もしくはオーステナイト系
ステンレス鋼で構成することができる。
シールド装置を提供する。 【構成】 酸化物高温超電導体で作製した円筒状若しく
は角筒状の超電導磁気シールド容器１と、容器１を底部
で支え液体窒素を充填するための液体窒素容器２と、そ
れら容器を収納し内部を真空断熱した真空断熱容器４と
を備えた超電導磁気シールド装置において、容器１を前
記真空断熱容器内の真空断熱空間６内に収納するととも
に容器１と容器２との間に固体伝熱材３を充填して構成
される。固体伝熱材３としては、非磁性で、液体窒素温
度でも熱伝達率の良好な金属であるアルミニウムもしく
は銅の粉体か箔を用いることができ、容器４の構成材料
のうち、少なくとも容器１の内側の空間にくる部品はエ
ポキシ系もしくはポリエステル系のガラス繊維強化プラ
スチック（ＧＦＲＰ）で構成し、その他の部品は非磁性
のアルミニウム合金か銅合金もしくはオーステナイト系
ステンレス鋼で構成することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は超電導現象（磁束を排除
する）を利用して極微弱磁場空間を創出するための超電
導磁気シールド装置に関し、特に超電導体の臨界温度Ｔ
ｃが液体窒素温度を越える酸化物高温超電導体で構成さ
れた超電導磁気シールド容器を含む超電導磁気シールド
装置に係る。
する）を利用して極微弱磁場空間を創出するための超電
導磁気シールド装置に関し、特に超電導体の臨界温度Ｔ
ｃが液体窒素温度を越える酸化物高温超電導体で構成さ
れた超電導磁気シールド容器を含む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】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。最近発見された酸化
物高温超電導体、例えばＹ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系、Ｂｉ−
Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系、Ｔｌ−Ｂａ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ
系等は取扱いが容易で安価な液体窒素による冷却で超電
導状態となるため、磁気シールド材料として応用する研
究が盛んに行なわれている。しかし、数ｃｍ程度の小さ
い棒状もしくは円板状の酸化物高温超電導体を冷却する
には直接液体窒素中に浸漬する方法が簡便であるため一
般的に使用されているが、実用に適した大きさと形状を
もつ、例えば生体磁気計測用等の釣鐘状の内径１５ｃ
ｍ、深さ３０ｃｍ、厚さ１ｃｍの酸化物高温超電導体と
なると、直接液体窒素で冷却する方法の他に本発明者ら
が先に提案した液体窒素でセラミック粉（特願平１−２
６９８４７）もしくは従来例として第２図（特願平３−
３３１３７２）に示すような熱伝達気体をまず冷却し、
これらを介して間接的にゆっくりと冷却する方法が取ら
れることが多い。
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。最近発見された酸化
物高温超電導体、例えばＹ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系、Ｂｉ−
Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系、Ｔｌ−Ｂａ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ
系等は取扱いが容易で安価な液体窒素による冷却で超電
導状態となるため、磁気シールド材料として応用する研
究が盛んに行なわれている。しかし、数ｃｍ程度の小さ
い棒状もしくは円板状の酸化物高温超電導体を冷却する
には直接液体窒素中に浸漬する方法が簡便であるため一
般的に使用されているが、実用に適した大きさと形状を
もつ、例えば生体磁気計測用等の釣鐘状の内径１５ｃ
ｍ、深さ３０ｃｍ、厚さ１ｃｍの酸化物高温超電導体と
なると、直接液体窒素で冷却する方法の他に本発明者ら
が先に提案した液体窒素でセラミック粉（特願平１−２
６９８４７）もしくは従来例として第２図（特願平３−
３３１３７２）に示すような熱伝達気体をまず冷却し、
これらを介して間接的にゆっくりと冷却する方法が取ら
れることが多い。
【０００３】また、酸化物高温超電導体を収納し液体窒
素を入れて、これを冷却するための容器であるクライオ
スタットは、実用に適した形となると容器全体をさらに
真空断熱容器で覆い、冷却中に水や氷が付着しないよう
にしたクライオスタットとする必要がある。さらに、強
度的な問題から金属製の材料を使って製作することが多
く、特に磁性を嫌う部分には非磁性のＡｌ合金かＣｕ合
金を用いて製作し、その他はオーステナイト系ステンレ
ス鋼を用いて製作するのが一般的である。
素を入れて、これを冷却するための容器であるクライオ
スタットは、実用に適した形となると容器全体をさらに
真空断熱容器で覆い、冷却中に水や氷が付着しないよう
にしたクライオスタットとする必要がある。さらに、強
度的な問題から金属製の材料を使って製作することが多
く、特に磁性を嫌う部分には非磁性のＡｌ合金かＣｕ合
金を用いて製作し、その他はオーステナイト系ステンレ
ス鋼を用いて製作するのが一般的である。
【０００４】従来は以上のように実用に適した大きさと
形状をもつ酸化物高温超電導体からなる超電導磁気シー
ルド容器の冷却には液体窒素による直接冷却か、セラミ
ック粉もしくは熱伝達気体を介した間接冷却の方法がと
られてきた。しかし、直接冷却の場合、酸化物高温超電
導体の熱伝達率が低いため、形状が複雑で大きくなる
と、液体窒素注入開始時の部分的な急冷により超電導磁
気シールド容器各部における熱収縮歪の割合が一様でな
くなり、熱衝撃が発生する。このため、酸化物高温超電
導体に亀裂の入ることが多く、実使用においては繰返し
冷却する場合が多いため、この点が大きな問題となって
いる。また、間接冷却の場合は、液体窒素を入れる容器
とは別にセラミック粉もしくは熱伝達気体を封入する容
器も必要となり、超電導磁気シールド装置全体の外形寸
法が大きく複雑となるという欠点と、セラミック粉の場
合は脆いため、超電導磁気シールド装置の組立分解時に
微粉化、飛散して装置のシール部を汚す等の取扱い上の
不便さや、超電導磁気シールド容器が大形化するのに伴
い使用量が嵩み、装置全体の重量が重くなるといった問
題があった。さらに、熱伝達気体の場合にも、液体窒素
温度（約７７Ｋ＝−１９６℃）における気密性の保持や
冷却前後での熱伝達気体の出し入れの必要性とそのため
の付属機器の接続といった製作上及び取扱い上での問題
があった。
形状をもつ酸化物高温超電導体からなる超電導磁気シー
ルド容器の冷却には液体窒素による直接冷却か、セラミ
ック粉もしくは熱伝達気体を介した間接冷却の方法がと
られてきた。しかし、直接冷却の場合、酸化物高温超電
導体の熱伝達率が低いため、形状が複雑で大きくなる
と、液体窒素注入開始時の部分的な急冷により超電導磁
気シールド容器各部における熱収縮歪の割合が一様でな
くなり、熱衝撃が発生する。このため、酸化物高温超電
導体に亀裂の入ることが多く、実使用においては繰返し
冷却する場合が多いため、この点が大きな問題となって
いる。また、間接冷却の場合は、液体窒素を入れる容器
とは別にセラミック粉もしくは熱伝達気体を封入する容
器も必要となり、超電導磁気シールド装置全体の外形寸
法が大きく複雑となるという欠点と、セラミック粉の場
合は脆いため、超電導磁気シールド装置の組立分解時に
微粉化、飛散して装置のシール部を汚す等の取扱い上の
不便さや、超電導磁気シールド容器が大形化するのに伴
い使用量が嵩み、装置全体の重量が重くなるといった問
題があった。さらに、熱伝達気体の場合にも、液体窒素
温度（約７７Ｋ＝−１９６℃）における気密性の保持や
冷却前後での熱伝達気体の出し入れの必要性とそのため
の付属機器の接続といった製作上及び取扱い上での問題
があった。
【０００５】また、極微弱磁場空間となる超電導磁気シ
ールド容器の内側の空間にクライオスタットの構成材料
として金属が存在すると、熱雑音（Ｂｎ）が発生する。
この値が極微弱磁場の検出器として一般に用いられる磁
束計（ＳＱＵＩＤ）のノイズレベルである数〜十数ｆＴ
／√Ｈｚ以上、（ｆＴ＝１０マイナス１５乗テスラ）あ
るとノイズ源となり問題となる。例えばT.Varpulaら
（J.Appl.Phys.,Vol.55,P4015)によれば熱雑音は、 Ｂｎ≒（μ／２）・√（σＫＴｔ／２π）・（１／Ｚ） と示され、ここで、 μ：透磁率〔Ｈ／ｍ〕 σ：構成材料の導電率＝（１／〔比抵抗or抵抗率〕）
〔１／Ωｍ〕 Ｋ：ボルツマン定数〔Ｊ／Ｋ〕 Ｔ：構成材料の温度〔Ｋ〕 ｔ：構成材料の厚さ〔ｍ〕 Ｚ：ＳＱＵＩＤセンサー部と構成材料との距離〔ｍ〕 である。従って、厚さ８ｍｍのＡｌ合金製クライオスタ
ットを考えた場合、超電導磁気シールド容器を収納し液
体窒素を入れ冷却するための液体窒素容器の一部が液体
窒素温度状態で磁気シールドされた空間、すなわち、超
電導磁気シールド容器内側の空間のＳＱＵＩＤセンサー
部を中心とした半径２００ｍｍの空間に存在すると約２
３ｆＴ／√Ｈｚ、さらにその内側にくる真空断熱容器の
一部が同じく室温状態で半径１４０ｍｍの空間に存在す
ると約６６ｆＴ／√Ｈｚのそれぞれノイズ源となりＳＱ
ＵＩＤを用いて検出できる磁場の値が高くなってしま
う。これを防ぐには超電導磁気シールド容器内側の空間
にくるクライオスタットの構成材料をＧＦＲＰのような
導電率の非常に小さい非金属にして製作すれば良い。し
かし、実際には、例えば従来例を示した図２の場合のよ
うに実用に適した大きさの超電導磁気シールド容器が６
０ｋｇ、液体窒素容器に入れる液体窒素が約３５ｋｇと
非常に重く、かつ構造上局部的にその重量を支える必要
が有り、ＧＦＲＰのみでクライオスタットを作ることは
難しい。また重量が加わる部分を金属とし、その他をＧ
ＦＲＰとして使いわけても、ＧＦＲＰの剛性が弱いため
高い締め付け力を必要とする極低温用の金属製シールが
使用できず、接着シールするしかない。ところが金属と
ＧＦＲＰの熱収縮率が大きく異なるため、液体窒素と室
温放置の繰返し使用でシール部にクラックが入りリーク
し、真空断熱部の真空度を悪くするといった耐久性能上
の問題がある。もちろん接着シールでは故障が発生した
時や実使用で当然要求されるメンテナンス時に超電導磁
気シールド容器の着脱ができないといった問題もある。
ールド容器の内側の空間にクライオスタットの構成材料
として金属が存在すると、熱雑音（Ｂｎ）が発生する。
この値が極微弱磁場の検出器として一般に用いられる磁
束計（ＳＱＵＩＤ）のノイズレベルである数〜十数ｆＴ
／√Ｈｚ以上、（ｆＴ＝１０マイナス１５乗テスラ）あ
るとノイズ源となり問題となる。例えばT.Varpulaら
（J.Appl.Phys.,Vol.55,P4015)によれば熱雑音は、 Ｂｎ≒（μ／２）・√（σＫＴｔ／２π）・（１／Ｚ） と示され、ここで、 μ：透磁率〔Ｈ／ｍ〕 σ：構成材料の導電率＝（１／〔比抵抗or抵抗率〕）
〔１／Ωｍ〕 Ｋ：ボルツマン定数〔Ｊ／Ｋ〕 Ｔ：構成材料の温度〔Ｋ〕 ｔ：構成材料の厚さ〔ｍ〕 Ｚ：ＳＱＵＩＤセンサー部と構成材料との距離〔ｍ〕 である。従って、厚さ８ｍｍのＡｌ合金製クライオスタ
ットを考えた場合、超電導磁気シールド容器を収納し液
体窒素を入れ冷却するための液体窒素容器の一部が液体
窒素温度状態で磁気シールドされた空間、すなわち、超
電導磁気シールド容器内側の空間のＳＱＵＩＤセンサー
部を中心とした半径２００ｍｍの空間に存在すると約２
３ｆＴ／√Ｈｚ、さらにその内側にくる真空断熱容器の
一部が同じく室温状態で半径１４０ｍｍの空間に存在す
ると約６６ｆＴ／√Ｈｚのそれぞれノイズ源となりＳＱ
ＵＩＤを用いて検出できる磁場の値が高くなってしま
う。これを防ぐには超電導磁気シールド容器内側の空間
にくるクライオスタットの構成材料をＧＦＲＰのような
導電率の非常に小さい非金属にして製作すれば良い。し
かし、実際には、例えば従来例を示した図２の場合のよ
うに実用に適した大きさの超電導磁気シールド容器が６
０ｋｇ、液体窒素容器に入れる液体窒素が約３５ｋｇと
非常に重く、かつ構造上局部的にその重量を支える必要
が有り、ＧＦＲＰのみでクライオスタットを作ることは
難しい。また重量が加わる部分を金属とし、その他をＧ
ＦＲＰとして使いわけても、ＧＦＲＰの剛性が弱いため
高い締め付け力を必要とする極低温用の金属製シールが
使用できず、接着シールするしかない。ところが金属と
ＧＦＲＰの熱収縮率が大きく異なるため、液体窒素と室
温放置の繰返し使用でシール部にクラックが入りリーク
し、真空断熱部の真空度を悪くするといった耐久性能上
の問題がある。もちろん接着シールでは故障が発生した
時や実使用で当然要求されるメンテナンス時に超電導磁
気シールド容器の着脱ができないといった問題もある。
【０００６】本発明は、これらの問題点を解決するた
め、間接冷却ではあるが、従来この方法を取った場合必
然的に生じる装置の大型化や重量の増加及び製作上並び
に取扱い上の不便さを防ぐとともに、極微弱磁場空間の
熱雑音を低く抑えた超電導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。
め、間接冷却ではあるが、従来この方法を取った場合必
然的に生じる装置の大型化や重量の増加及び製作上並び
に取扱い上の不便さを防ぐとともに、極微弱磁場空間の
熱雑音を低く抑えた超電導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。
【０００７】
【問題点を解決するための手段】本発明に係る超電導磁
気シールド装置は、酸化物高温超電導体で作製した円筒
状若しくは角筒状の超電導磁気シールド容器と、該超電
導磁気シールド容器を底部で支え液体窒素を充填するた
めの液体窒素容器と、該超電導磁気シールド容器及び該
液体窒素容器を収納し内部を真空断熱した真空断熱容器
とを備えた超電導磁気シールド装置において、前記超電
導磁気シールド容器を前記真空断熱容器内の真空断熱空
間内に収納するとともに前記超電導磁気シールド容器と
前記液体窒素容器との間に固体伝熱材を充填して構成さ
れ、これにより前記問題点を解決したものである。本発
明における固体伝熱材としては、非磁性で、液体窒素温
度でも熱伝達率の良好な金属であるアルミニウムもしく
は銅の粉体か箔を用いることができ、また、真空断熱容
器の構成材料のうち、少なくとも前記超電導磁気シール
ド容器の内側の空間にくる部品はエポキシ系もしくはポ
リエステル系のガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲ
Ｐ）で構成し、その他の部品は非磁性のアルミニウム合
金か銅合金もしくはオーステナイト系ステンレス鋼で構
成することができる。
気シールド装置は、酸化物高温超電導体で作製した円筒
状若しくは角筒状の超電導磁気シールド容器と、該超電
導磁気シールド容器を底部で支え液体窒素を充填するた
めの液体窒素容器と、該超電導磁気シールド容器及び該
液体窒素容器を収納し内部を真空断熱した真空断熱容器
とを備えた超電導磁気シールド装置において、前記超電
導磁気シールド容器を前記真空断熱容器内の真空断熱空
間内に収納するとともに前記超電導磁気シールド容器と
前記液体窒素容器との間に固体伝熱材を充填して構成さ
れ、これにより前記問題点を解決したものである。本発
明における固体伝熱材としては、非磁性で、液体窒素温
度でも熱伝達率の良好な金属であるアルミニウムもしく
は銅の粉体か箔を用いることができ、また、真空断熱容
器の構成材料のうち、少なくとも前記超電導磁気シール
ド容器の内側の空間にくる部品はエポキシ系もしくはポ
リエステル系のガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲ
Ｐ）で構成し、その他の部品は非磁性のアルミニウム合
金か銅合金もしくはオーステナイト系ステンレス鋼で構
成することができる。
【０００８】本発明の作用について図１を参照して説明
する。図１に示すように超電導磁気シールド容器１は液
体窒素容器２の底部２ａの内側に突起したフランジ部分
で液体窒素容器２に保持され、かつ液体窒素容器２内壁
面２ｂと超電導磁気シールド容器１の外周面との間に充
填された固体伝熱材３、例えば粒径１００μｍのＡｌ粉
体により液体窒素容器２との間に熱的に良好な接触が保
たれている。さらに、超電導磁気シールド容器１と液体
窒素容器２と固体伝熱材３は真空断熱容器４内に収納さ
れており、この真空断熱容器４の構成材料は極微弱磁場
空間５に面し、超電導磁気シールド容器１の内側の空間
に存在する内壁材４ａをＧＦＲＰとし、その他の部分を
例えばＡｌ合金としてある。また真空断熱容器４内の真
空断熱空間６は真空排気弁７に接合された図示していな
い超高真空ポンプ、例えばターボ分子ポンプがクライオ
ポンプにより予め１×１０マイナス５乗Ｔｏｒｒ以下に
高真空排気された真空断熱状態となっている。なお、従
来のクライオスタットと異なり、超高真空ポンプにより
高真空排気して真空断熱状態を維持しているのは真空断
熱空間６を構成する材料に真空度を低下させるガス放出
の大きいプラスチックからなる内壁部４ａのＧＦＲＰと
同一空間内に同じくガス放出の大きい多孔質の酸化物高
温超電導体からなる超電導磁気シールド容器１があるた
めである。なお、本発明において、真空断熱容器４の極
微弱磁場空間５に面した４ａ部分の下方は極微弱磁場空
間５を拡大させるようにすれば例えば生体磁気計測等に
好都合である。
する。図１に示すように超電導磁気シールド容器１は液
体窒素容器２の底部２ａの内側に突起したフランジ部分
で液体窒素容器２に保持され、かつ液体窒素容器２内壁
面２ｂと超電導磁気シールド容器１の外周面との間に充
填された固体伝熱材３、例えば粒径１００μｍのＡｌ粉
体により液体窒素容器２との間に熱的に良好な接触が保
たれている。さらに、超電導磁気シールド容器１と液体
窒素容器２と固体伝熱材３は真空断熱容器４内に収納さ
れており、この真空断熱容器４の構成材料は極微弱磁場
空間５に面し、超電導磁気シールド容器１の内側の空間
に存在する内壁材４ａをＧＦＲＰとし、その他の部分を
例えばＡｌ合金としてある。また真空断熱容器４内の真
空断熱空間６は真空排気弁７に接合された図示していな
い超高真空ポンプ、例えばターボ分子ポンプがクライオ
ポンプにより予め１×１０マイナス５乗Ｔｏｒｒ以下に
高真空排気された真空断熱状態となっている。なお、従
来のクライオスタットと異なり、超高真空ポンプにより
高真空排気して真空断熱状態を維持しているのは真空断
熱空間６を構成する材料に真空度を低下させるガス放出
の大きいプラスチックからなる内壁部４ａのＧＦＲＰと
同一空間内に同じくガス放出の大きい多孔質の酸化物高
温超電導体からなる超電導磁気シールド容器１があるた
めである。なお、本発明において、真空断熱容器４の極
微弱磁場空間５に面した４ａ部分の下方は極微弱磁場空
間５を拡大させるようにすれば例えば生体磁気計測等に
好都合である。
【０００９】超電導磁気シールド容器１の冷却は液体窒
素注入口パイプ８から液体窒素容器２の内部に入った液
体窒素により液体窒素容器２の内壁面２ｂから固体伝熱
材３を経て超電導磁気シールド容器１の外周面を冷却す
る固体伝熱と、液体窒素容器２の底部２ａから超電導磁
気シールド容器１の底部を冷却する固体伝熱の二通りの
経路で冷却されていく間接冷却方法である。従って、液
体窒素の直接冷却による急冷のような熱衝撃による酸化
物高温超電導体に亀裂の入るようなことなく液体窒素温
度付近まで超電導磁気シールド容器１を冷却して超電導
状態を発現させられる。
素注入口パイプ８から液体窒素容器２の内部に入った液
体窒素により液体窒素容器２の内壁面２ｂから固体伝熱
材３を経て超電導磁気シールド容器１の外周面を冷却す
る固体伝熱と、液体窒素容器２の底部２ａから超電導磁
気シールド容器１の底部を冷却する固体伝熱の二通りの
経路で冷却されていく間接冷却方法である。従って、液
体窒素の直接冷却による急冷のような熱衝撃による酸化
物高温超電導体に亀裂の入るようなことなく液体窒素温
度付近まで超電導磁気シールド容器１を冷却して超電導
状態を発現させられる。
【００１０】また、真空断熱容器４と液体窒素容器２と
の間は上述のように大部分が真空断熱となっているが、
構造上一部、それぞれの上面でパイプ及び円筒容器とに
より熱的な接触部分が生じる。しかしそれぞれ薄肉の金
属製構造として、しかも十分に間隔を離しているため、
冷却時においても真空断熱容器４の温度はほぼ室温状態
となりゴム製シール９、例えばバイトン製オーリングと
ボルト締結により真空シール可能とできる。これにより
上述のＧＦＲＰを内壁材４ａとして用いることが可能と
なり、かつ真空断熱容器４の上面もゴム製シール９とボ
ルト締結により取外し可能とし、超電導磁気シールド容
器１の取外しが可能となる。
の間は上述のように大部分が真空断熱となっているが、
構造上一部、それぞれの上面でパイプ及び円筒容器とに
より熱的な接触部分が生じる。しかしそれぞれ薄肉の金
属製構造として、しかも十分に間隔を離しているため、
冷却時においても真空断熱容器４の温度はほぼ室温状態
となりゴム製シール９、例えばバイトン製オーリングと
ボルト締結により真空シール可能とできる。これにより
上述のＧＦＲＰを内壁材４ａとして用いることが可能と
なり、かつ真空断熱容器４の上面もゴム製シール９とボ
ルト締結により取外し可能とし、超電導磁気シールド容
器１の取外しが可能となる。
【００１１】
【実施例】以下に本発明の実施例を説明するが、本発明
はこれらに限定されるものではない。酸化物高温超電導
体からなる超電導磁気シールド容器はビスマス系酸化物
高温超電導体の粉末（Ｂｉ−Ｐｂ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−
Ｏ）を冷間静水圧プレス（ＣＩＰ）により成型体とした
のち、焼成して製作した。この超電導磁気シールド容器
の大きさは内径３２ｃｍ、高さ６０ｃｍ、厚さ約２．５
ｃｍであり、その重量は約６０ｋｇであった。この超電
導磁気シールド容器を図１に示すＡｌ合金で構成された
超電導磁気シールド装置に組み込み冷却した。この装置
の寸法は外径４８ｃｍ、高さ７５ｃｍの円筒状で極微弱
磁場空間となる部分は最大で内径２４ｃｍとなり、重量
は超電導磁気シールド容器込みで１９０ｋｇであった。
同じ目的で今回と同じ超電導磁気シールド容器を冷却す
るため、すべてＡｌ合金で製作したが、Ｈｅガスを熱伝
達気体とした間接冷却方法を採用した超電導磁気シール
ド装置（図２に示す従来例として前述の特願平３−３３
１３７２）と比較して気体容器１０が不要となり、外径
で１０ｃｍ、重量で２０ｋｇの小形、軽量化が図れ、超
電導磁気シールド容器の円筒軸方法の熱雑音も１０Ｈｚ
以下の低周波領域で約４００ｆＴ／√Ｈｚから５０ｆＴ
／√Ｈｚレベルまで低減でき、かつ極低温用の金属製シ
ール１１及び熱伝達気体用パイプ１２と冷却前後の熱伝
達気体の充填と放出の作業が不要となり、操作性が向上
した。また、繰返し使用しても酸化物高温超電導体に熱
衝撃による割れは発生せず、しかも超電導磁気シールド
容器表面等に水の付着あとも見られず、実使用に十分に
耐えられるものであった。なお、冷却を開始してから定
常状態に冷却されるまで必要とした液体窒素の量は約５
００リットルであり、時間にして約１３時間かかった。
はこれらに限定されるものではない。酸化物高温超電導
体からなる超電導磁気シールド容器はビスマス系酸化物
高温超電導体の粉末（Ｂｉ−Ｐｂ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−
Ｏ）を冷間静水圧プレス（ＣＩＰ）により成型体とした
のち、焼成して製作した。この超電導磁気シールド容器
の大きさは内径３２ｃｍ、高さ６０ｃｍ、厚さ約２．５
ｃｍであり、その重量は約６０ｋｇであった。この超電
導磁気シールド容器を図１に示すＡｌ合金で構成された
超電導磁気シールド装置に組み込み冷却した。この装置
の寸法は外径４８ｃｍ、高さ７５ｃｍの円筒状で極微弱
磁場空間となる部分は最大で内径２４ｃｍとなり、重量
は超電導磁気シールド容器込みで１９０ｋｇであった。
同じ目的で今回と同じ超電導磁気シールド容器を冷却す
るため、すべてＡｌ合金で製作したが、Ｈｅガスを熱伝
達気体とした間接冷却方法を採用した超電導磁気シール
ド装置（図２に示す従来例として前述の特願平３−３３
１３７２）と比較して気体容器１０が不要となり、外径
で１０ｃｍ、重量で２０ｋｇの小形、軽量化が図れ、超
電導磁気シールド容器の円筒軸方法の熱雑音も１０Ｈｚ
以下の低周波領域で約４００ｆＴ／√Ｈｚから５０ｆＴ
／√Ｈｚレベルまで低減でき、かつ極低温用の金属製シ
ール１１及び熱伝達気体用パイプ１２と冷却前後の熱伝
達気体の充填と放出の作業が不要となり、操作性が向上
した。また、繰返し使用しても酸化物高温超電導体に熱
衝撃による割れは発生せず、しかも超電導磁気シールド
容器表面等に水の付着あとも見られず、実使用に十分に
耐えられるものであった。なお、冷却を開始してから定
常状態に冷却されるまで必要とした液体窒素の量は約５
００リットルであり、時間にして約１３時間かかった。
【００１２】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、簡単な
構造で、従来のセラミック粉もしくは熱伝達気体を利用
した間接冷却方式と同じように、冷却時の熱衝撃による
亀裂の発生を防ぎつつ超電導磁気シールド容器を臨界温
度以下に冷却する間接冷却方式が実現でき、長時間の繰
返し使用や着脱をしても耐久性や冷却性能に何ら問題な
く、かつ間接冷却方式の装置と比較して小形、軽量で操
作性も容易となるとともにクライオスタットの構成材料
による熱雑音の影響の少ない極微弱磁場空間を創出でき
る超電導磁気シールド装置が得られる。
構造で、従来のセラミック粉もしくは熱伝達気体を利用
した間接冷却方式と同じように、冷却時の熱衝撃による
亀裂の発生を防ぎつつ超電導磁気シールド容器を臨界温
度以下に冷却する間接冷却方式が実現でき、長時間の繰
返し使用や着脱をしても耐久性や冷却性能に何ら問題な
く、かつ間接冷却方式の装置と比較して小形、軽量で操
作性も容易となるとともにクライオスタットの構成材料
による熱雑音の影響の少ない極微弱磁場空間を創出でき
る超電導磁気シールド装置が得られる。
【図１】本発明に係る超電導磁気シールド容器の一実施
例を示す断面説明図である。
例を示す断面説明図である。
【図２】従来の超電導磁気シールド容器の断面説明図で
ある。
ある。
１ 超電導磁気シールド容器 ２ 液体窒素容器 ２ａ 底部 ２ｂ 内壁面 ３ 固体伝熱材 ４ 真空断熱容器 ４ａ 内壁材 ５ 極微弱磁場空間 ６ 真空断熱空間 ７ 真空排気弁 ８ 液体窒素注入口パイプ ９ａ〜ｇ ゴム製シール １０ 気体容器 １１ａ〜ｂ 金属製シール １２ 熱伝達気体用パイプ
Claims (3)
- 【請求項１】 酸化物高温超電導体で作製した円筒状若
しくは角筒状の超電導磁気シールド容器と、該超電導磁
気シールド容器を底部で支え液体窒素を充填するための
液体窒素容器と、該超電導磁気シールド容器及び該液体
窒素容器を収納し内部を真空断熱した真空断熱容器とを
備えた超電導磁気シールド装置において、前記超電導磁
気シールド容器を前記真空断熱容器内の真空断熱空間内
に収納するとともに前記超電導磁気シールド容器と前記
液体窒素容器との間に固体伝熱材を充填したことを特徴
とする超電導磁気シールド装置。 - 【請求項２】 前記固体伝熱材として、非磁性で、液体
窒素温度でも熱伝達率の良好な金属であるアルミニウム
もしくは銅の粉体か箔を用いた請求項１記載の超電導磁
気シールド装置。 - 【請求項３】 前記真空断熱容器の構成材料のうち、少
なくとも前記超電導磁気シールド容器の内側の空間にく
る部品はエポキシ系もしくはポリエステル系のガラス繊
維強化プラスチック（ＧＦＲＰ）で構成し、その他の部
品は非磁性のアルミニウム合金か銅合金もしくはオース
テナイト系ステンレス鋼で構成してなる請求項１又は２
記載の超電導磁気シールド装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5160438A JPH06350145A (ja) | 1993-06-04 | 1993-06-04 | 超電導磁気シールド装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5160438A JPH06350145A (ja) | 1993-06-04 | 1993-06-04 | 超電導磁気シールド装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06350145A true JPH06350145A (ja) | 1994-12-22 |
Family
ID=15714943
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5160438A Pending JPH06350145A (ja) | 1993-06-04 | 1993-06-04 | 超電導磁気シールド装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06350145A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002353528A (ja) * | 2001-05-25 | 2002-12-06 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 磁気シールドおよびその製造方法 |
| CN104943162A (zh) * | 2015-05-05 | 2015-09-30 | 上海和鸣变压器有限公司 | 一种超导变压器用玻璃钢筒制造工艺 |
-
1993
- 1993-06-04 JP JP5160438A patent/JPH06350145A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002353528A (ja) * | 2001-05-25 | 2002-12-06 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 磁気シールドおよびその製造方法 |
| CN104943162A (zh) * | 2015-05-05 | 2015-09-30 | 上海和鸣变压器有限公司 | 一种超导变压器用玻璃钢筒制造工艺 |
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