JPH0648445Y2 - 磁気天秤装置 - Google Patents
磁気天秤装置Info
- Publication number
- JPH0648445Y2 JPH0648445Y2 JP1990069870U JP6987090U JPH0648445Y2 JP H0648445 Y2 JPH0648445 Y2 JP H0648445Y2 JP 1990069870 U JP1990069870 U JP 1990069870U JP 6987090 U JP6987090 U JP 6987090U JP H0648445 Y2 JPH0648445 Y2 JP H0648445Y2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sample
- cryostat
- magnetic field
- magnetic
- balance device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)
- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、超電導物質のマイスナー効果を測定するため
の磁気天秤と呼ばれる装置の改良に関する。
の磁気天秤と呼ばれる装置の改良に関する。
［従来の技術］ 超電導物質の確認には、マイスナー効果と呼ばれる現象
が利用される。この場合、例えば、絶対温度10〜20Kで
超電導特性が得られる超電導物質のマイスナー効果を測
定する方法として、従来から磁気天秤と呼ばれる装置が
多く用いられている。この装置は、例えば第６図に示す
様に、サンプルケース５に測定すべき超電導物質の試料
を入れ、上部チャンバ１の中央部に設けられた重量セン
サ２から封止管３の中に下ろした吊糸４に前記サンプル
ケース５を吊す。この封止管３は、その内部を真空に
し、さらに、前記の試料を冷却するための液体ヘリウム
用クライオスタット６の中に入れられている。すなわ
ち、前記クライオスタット６内の試料周辺に設けた密閉
系の中に液体ヘリウムを循環させて試料を冷却する。そ
して、クライオスタット６の外側に前記の試料に強い磁
場が及ぶよう大型の電磁石もしくは液体ヘリウムを冷媒
とする超電導マグネット７を設置して必要な強さの磁場
を与え、試料に現われるマイスナー効果を測定するもの
である。
が利用される。この場合、例えば、絶対温度10〜20Kで
超電導特性が得られる超電導物質のマイスナー効果を測
定する方法として、従来から磁気天秤と呼ばれる装置が
多く用いられている。この装置は、例えば第６図に示す
様に、サンプルケース５に測定すべき超電導物質の試料
を入れ、上部チャンバ１の中央部に設けられた重量セン
サ２から封止管３の中に下ろした吊糸４に前記サンプル
ケース５を吊す。この封止管３は、その内部を真空に
し、さらに、前記の試料を冷却するための液体ヘリウム
用クライオスタット６の中に入れられている。すなわ
ち、前記クライオスタット６内の試料周辺に設けた密閉
系の中に液体ヘリウムを循環させて試料を冷却する。そ
して、クライオスタット６の外側に前記の試料に強い磁
場が及ぶよう大型の電磁石もしくは液体ヘリウムを冷媒
とする超電導マグネット７を設置して必要な強さの磁場
を与え、試料に現われるマイスナー効果を測定するもの
である。
［考案が解決しようとする課題］ しかしながら、前記の従来技術による磁気天秤装置にお
いては、前述のように、その周辺に液体ヘリウムを冷媒
として循環させるクライオスタットを用いることや、こ
のクライオスタットの外部から測定に必要な強い磁場を
与える構造のため、装置が大型化してしまう。
いては、前述のように、その周辺に液体ヘリウムを冷媒
として循環させるクライオスタットを用いることや、こ
のクライオスタットの外部から測定に必要な強い磁場を
与える構造のため、装置が大型化してしまう。
近年、液体窒素の沸点（77K）よりも高い温度で超電導
特性の得られる酸化物系の超電導物質が知られる様にな
り、そのため、前記の装置のような高価な液体ヘリウム
を使用する大型の装置に代えて、液体窒素温度でマイス
ナー効果を測定出来る、比較的安価で小型な装置が強く
求められている。
特性の得られる酸化物系の超電導物質が知られる様にな
り、そのため、前記の装置のような高価な液体ヘリウム
を使用する大型の装置に代えて、液体窒素温度でマイス
ナー効果を測定出来る、比較的安価で小型な装置が強く
求められている。
そこで、本考案では、液体窒素を用いて簡易にマイスナ
ー効果を測定することが可能であり、かつ、比較的安価
で小型な磁気天秤装置を提供することをその目的とす
る。
ー効果を測定することが可能であり、かつ、比較的安価
で小型な磁気天秤装置を提供することをその目的とす
る。
［課題を解決するための手段］ すなわち前記の目的を達成するため、本考案では、真空
の封止管内に超電導物質の試料を吊下げ、前記試料を冷
却すると共に、磁場を与えてマイスナー効果を測定する
磁気天秤装置において、前記封止管の近傍に設けたクラ
イオスタットの中に磁場形成用の永久磁石を配置し、前
記クライオスタットの底部に冷媒が内部に浸入するため
の冷媒浸入口を設けた磁気天秤装置を提供する。
の封止管内に超電導物質の試料を吊下げ、前記試料を冷
却すると共に、磁場を与えてマイスナー効果を測定する
磁気天秤装置において、前記封止管の近傍に設けたクラ
イオスタットの中に磁場形成用の永久磁石を配置し、前
記クライオスタットの底部に冷媒が内部に浸入するため
の冷媒浸入口を設けた磁気天秤装置を提供する。
［作用］ 前記の本考案による磁気天秤装置によれば、磁場発生の
ための磁石を、封止管の近傍に設けられるクライオスタ
ットの中に設けることにより、測定すべき超電導物質に
近接して磁石を配置することが可能となる。このため、
小形の永久磁石でも必要な強さの磁場を得ることが可能
となる。また、前記クライオスタットの底部に冷媒侵入
口を設けたことにより、クライオスタットの下端を液体
窒素に浸漬することにより、試料の冷却を簡便に行うこ
とが出来、比較的小型で安価な磁気天秤装置を提供する
ことが可能になる。
ための磁石を、封止管の近傍に設けられるクライオスタ
ットの中に設けることにより、測定すべき超電導物質に
近接して磁石を配置することが可能となる。このため、
小形の永久磁石でも必要な強さの磁場を得ることが可能
となる。また、前記クライオスタットの底部に冷媒侵入
口を設けたことにより、クライオスタットの下端を液体
窒素に浸漬することにより、試料の冷却を簡便に行うこ
とが出来、比較的小型で安価な磁気天秤装置を提供する
ことが可能になる。
［実施例］ 以下、本考案の実施例について、図面を参照しながら説
明する。
明する。
第１図に本考案の実施例による磁気天秤装置の概略が示
されており、図において、例えば石英により形成された
上部チャンバ10の中央部に重量センサ12が設けられてい
る。また、この上部チャンバ10に排気用のダクト11が設
けられており、このダクト11は、外部の真空ポンプＰに
接続されている。この上部チャンバ10の底面に封止管13
が下方に向かって設けられており、その内部に吊糸14に
よってサンプルケース15が吊るされている。このサンプ
ルケース15は、例えばテフロンによって形成され、その
内部にマイスナー効果を測定すべき超電導物質の試料を
入れる。また、この封止管13は、前記の上部チャンバ11
と共に、測定時に内部を真空にする。さらに、前記サン
プルケース15の内部に収容された超電導物質の試料を冷
却するための液体窒素用クライオスタット16（例えばス
テンレス製）が、前記封止管13の先端部分の周囲に設け
られている。
されており、図において、例えば石英により形成された
上部チャンバ10の中央部に重量センサ12が設けられてい
る。また、この上部チャンバ10に排気用のダクト11が設
けられており、このダクト11は、外部の真空ポンプＰに
接続されている。この上部チャンバ10の底面に封止管13
が下方に向かって設けられており、その内部に吊糸14に
よってサンプルケース15が吊るされている。このサンプ
ルケース15は、例えばテフロンによって形成され、その
内部にマイスナー効果を測定すべき超電導物質の試料を
入れる。また、この封止管13は、前記の上部チャンバ11
と共に、測定時に内部を真空にする。さらに、前記サン
プルケース15の内部に収容された超電導物質の試料を冷
却するための液体窒素用クライオスタット16（例えばス
テンレス製）が、前記封止管13の先端部分の周囲に設け
られている。
前記のクライオスタット16の底部に冷媒浸入口が形成さ
れると共に、前記封止管13の外周表面に隣接して、磁石
部材20が設けられている。この磁石部材20の構造は、第
２図（ａ）及び（ｂ）に示される様に、略円環形の鉄ヨ
ーク21の中央部に一対の永久磁石22、22を突出して形成
されている。そして、これらの突出した永久磁石22、22
は、第２図（ｂ）に示す様に、その断面の略中央部が中
心部に向かって突出する様になっており、これら中央部
の突出した部分の間が最も狭くなっている。前記の測定
すべき試料を内部に収容したサンプルケース15は、この
永久磁石22、22の最狭部付近に配置され、同永久磁石2
2、22の発生する磁場にさらされる。図中において、符
号17は前記鉄ヨーク21と永久磁石22、22との間に形成さ
れた上述の冷媒浸入口であり、符号30、30は、前記の磁
気天秤装置を支持するために支持台である。
れると共に、前記封止管13の外周表面に隣接して、磁石
部材20が設けられている。この磁石部材20の構造は、第
２図（ａ）及び（ｂ）に示される様に、略円環形の鉄ヨ
ーク21の中央部に一対の永久磁石22、22を突出して形成
されている。そして、これらの突出した永久磁石22、22
は、第２図（ｂ）に示す様に、その断面の略中央部が中
心部に向かって突出する様になっており、これら中央部
の突出した部分の間が最も狭くなっている。前記の測定
すべき試料を内部に収容したサンプルケース15は、この
永久磁石22、22の最狭部付近に配置され、同永久磁石2
2、22の発生する磁場にさらされる。図中において、符
号17は前記鉄ヨーク21と永久磁石22、22との間に形成さ
れた上述の冷媒浸入口であり、符号30、30は、前記の磁
気天秤装置を支持するために支持台である。
次に、前記の様な磁気天秤装置を使用して、試料である
超伝導物質のマイスナー効果を測定する方法について説
明する。先ず、前記サンプルケース15の内部に測定すべ
き超電導物質である試料を収容し、封止管13の内部に吊
糸14で吊す。このとき、支持台30、30を水平に調節し、
クライオスタット16を垂直に保持することにより、サン
プルケース15が封止管13の壁に触れないで、その中心軸
上に位置するように設定する。次に、真空ポンプＰを作
動してダクト11から排気し、前記の上部チャンバ10の内
部、及び、封止管13の内部を真空にする。この状態で、
デュワー（断熱容器）18を上昇させ、前記の封止管13を
クライオスタット16と共に同デュワー18に満たした液体
窒素に浸漬し、液体窒素をクライオスタットの内部に浸
入させて、前記試料を必要な温度まで冷却する。
超伝導物質のマイスナー効果を測定する方法について説
明する。先ず、前記サンプルケース15の内部に測定すべ
き超電導物質である試料を収容し、封止管13の内部に吊
糸14で吊す。このとき、支持台30、30を水平に調節し、
クライオスタット16を垂直に保持することにより、サン
プルケース15が封止管13の壁に触れないで、その中心軸
上に位置するように設定する。次に、真空ポンプＰを作
動してダクト11から排気し、前記の上部チャンバ10の内
部、及び、封止管13の内部を真空にする。この状態で、
デュワー（断熱容器）18を上昇させ、前記の封止管13を
クライオスタット16と共に同デュワー18に満たした液体
窒素に浸漬し、液体窒素をクライオスタットの内部に浸
入させて、前記試料を必要な温度まで冷却する。
そして、物質を磁場中に置いた状態で冷却して超電導状
態になると、マイスナー効果によって物質中に外部磁場
が通らないので、物質に外部磁場とは逆向きの磁場が生
じたと考えることが出来る。そこで、マイスナー効果の
測定とは、この逆磁場を生じる磁化χを測定することに
相当する。
態になると、マイスナー効果によって物質中に外部磁場
が通らないので、物質に外部磁場とは逆向きの磁場が生
じたと考えることが出来る。そこで、マイスナー効果の
測定とは、この逆磁場を生じる磁化χを測定することに
相当する。
一方、磁気天秤の精度について考えると、磁場中に吊る
した試料の受ける力の変化をどの程度の精度で測定し得
るかにより決まる。試料の受ける力Ｆは、第３図におい
て鉛直方向をＺとすると、以下の式で与えられる。
した試料の受ける力の変化をどの程度の精度で測定し得
るかにより決まる。試料の受ける力Ｆは、第３図におい
て鉛直方向をＺとすると、以下の式で与えられる。
ここで、ｍは試料の質量、Ｈは試料の位置での磁場の強
さ、そして、dH/dZは試料位置に関する磁場の強さの変
化率を示す（第４図参照）。そして、試料が超電導状態
を示すと、第５図（ａ）に示される様に、試料の抵抗率
ρが急激に低下し、同時に、前記重量センサ12で測定さ
れる試料の重量も急激に減少する。
さ、そして、dH/dZは試料位置に関する磁場の強さの変
化率を示す（第４図参照）。そして、試料が超電導状態
を示すと、第５図（ａ）に示される様に、試料の抵抗率
ρが急激に低下し、同時に、前記重量センサ12で測定さ
れる試料の重量も急激に減少する。
そして、前記の式からも明かな様に、成分項Ｈ（dH/d
Z）を大きくすれば測定精度は向上する。すなわち、従
来の様に、クライオスタットの外側から試料に磁場をか
ける装置の場合、磁極間の距離から、どうしてもdH/dZ
が小さくなってしまい、外部磁場の強さＨを大きくする
必要がある。そのためには、電磁石を大型にしたり、あ
るいは、超電導電磁石等にする必要があった。
Z）を大きくすれば測定精度は向上する。すなわち、従
来の様に、クライオスタットの外側から試料に磁場をか
ける装置の場合、磁極間の距離から、どうしてもdH/dZ
が小さくなってしまい、外部磁場の強さＨを大きくする
必要がある。そのためには、電磁石を大型にしたり、あ
るいは、超電導電磁石等にする必要があった。
これに対し、本考案の磁気天秤装置では、試料に磁場を
与えるための磁場発生手段として永久磁石を用い、この
永久磁石により形成される磁場の磁束密度Ｈを十分大と
するため、これら永久磁石をクライオスタットの内部に
配置している。この様な構造により、磁石間の距離を出
来る限り最小限に抑えることが可能となり、dH/dZの値
を大きく設定することが出来、小型の永久磁石で必要な
強さの磁場が形成され、装置全体の小型化が可能であ
る。
与えるための磁場発生手段として永久磁石を用い、この
永久磁石により形成される磁場の磁束密度Ｈを十分大と
するため、これら永久磁石をクライオスタットの内部に
配置している。この様な構造により、磁石間の距離を出
来る限り最小限に抑えることが可能となり、dH/dZの値
を大きく設定することが出来、小型の永久磁石で必要な
強さの磁場が形成され、装置全体の小型化が可能であ
る。
［考案の効果］ 以上の説明からも明らかな様に、本考案による磁気天秤
装置によれば、磁場発生手段として永久磁石を使用する
ことを可能とし、小型で、かつ、比較的安価な磁気天秤
装置を実現し、提供することが出来るという優れた効果
を発揮することとなる。
装置によれば、磁場発生手段として永久磁石を使用する
ことを可能とし、小型で、かつ、比較的安価な磁気天秤
装置を実現し、提供することが出来るという優れた効果
を発揮することとなる。
第１図は本考案の実施例による磁気天秤装置の概略構成
を示す側面断面図、第２図（ａ）及び（ｂ）は前記磁気
天秤装置の要部のＡ−Ａ及びＢ−Ｂ拡大断面図、第３図
は前記磁気天秤装置の動作を説明するための概念図、第
４図は試料に与えられる磁場強度の変化を示すグラフ、
第５図（ａ）及び（ｂ）は試料が超電導を示した場合の
抵抗率及び重量減少率の変化を示すグラフ、そして、第
６図は従来技術による磁気天秤装置を示す図である。 10…上部チャンバ、11…ダクト、12…重量センサ、13…
封止管、14…吊糸、15…サンプルケース、16…クライオ
スタット、17…冷媒浸入口、18…デュワー、20…磁石部
材、21…鉄ヨーク、22…永久磁石、30…上下調節台
を示す側面断面図、第２図（ａ）及び（ｂ）は前記磁気
天秤装置の要部のＡ−Ａ及びＢ−Ｂ拡大断面図、第３図
は前記磁気天秤装置の動作を説明するための概念図、第
４図は試料に与えられる磁場強度の変化を示すグラフ、
第５図（ａ）及び（ｂ）は試料が超電導を示した場合の
抵抗率及び重量減少率の変化を示すグラフ、そして、第
６図は従来技術による磁気天秤装置を示す図である。 10…上部チャンバ、11…ダクト、12…重量センサ、13…
封止管、14…吊糸、15…サンプルケース、16…クライオ
スタット、17…冷媒浸入口、18…デュワー、20…磁石部
材、21…鉄ヨーク、22…永久磁石、30…上下調節台
Claims (1)
- 【請求項１】真空の封止管内に超電導物質の試料を吊下
げ、前記試料を冷却すると共に、磁場を与えてマイスナ
ー効果を測定する磁気天秤装置において、前記封止管の
近傍に設けたクライオスタットの中に磁場形成用の永久
磁石を配置し、前記クライオスタットの底部に冷媒が内
部に浸入するための冷媒浸入口を設けたことを特徴とす
る磁気天秤装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1990069870U JPH0648445Y2 (ja) | 1990-06-30 | 1990-06-30 | 磁気天秤装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1990069870U JPH0648445Y2 (ja) | 1990-06-30 | 1990-06-30 | 磁気天秤装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0429884U JPH0429884U (ja) | 1992-03-10 |
| JPH0648445Y2 true JPH0648445Y2 (ja) | 1994-12-12 |
Family
ID=31605548
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1990069870U Expired - Lifetime JPH0648445Y2 (ja) | 1990-06-30 | 1990-06-30 | 磁気天秤装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0648445Y2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6435927B2 (ja) * | 2015-03-04 | 2018-12-12 | 新日鐵住金株式会社 | 超電導バルク磁石及び超電導バルク磁石の着磁方法 |
-
1990
- 1990-06-30 JP JP1990069870U patent/JPH0648445Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 「実験物理学講座１５低温」ＰＰ．１１３−１４０共立出版１９７４年７月２０日発行 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0429884U (ja) | 1992-03-10 |
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