JPH0719688B2 - 超電導体の接合構造 - Google Patents
超電導体の接合構造Info
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- JPH0719688B2 JPH0719688B2 JP9788487A JP9788487A JPH0719688B2 JP H0719688 B2 JPH0719688 B2 JP H0719688B2 JP 9788487 A JP9788487 A JP 9788487A JP 9788487 A JP9788487 A JP 9788487A JP H0719688 B2 JPH0719688 B2 JP H0719688B2
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- superconducting
- layer
- superconductor
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- oxide
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Description
【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は、基体上に酸化物系超電導体からなる超電導
を形成する超電導体の接合構造に関する。
を形成する超電導体の接合構造に関する。
「従来の技術」 従来より、超電導マグネットコイル等の超電導体の接合
構造として、例えばNb-Ti合金などの合金系超電導材料
からなる細線を常電導体からなる基体上に巻き付けた構
造や、あるいはNb3Snなどの化合物系超電導材を基体上
に半田付けした後、この化合物系超電導材を機械的に切
削してコイル状に加工する構造が知られている。
構造として、例えばNb-Ti合金などの合金系超電導材料
からなる細線を常電導体からなる基体上に巻き付けた構
造や、あるいはNb3Snなどの化合物系超電導材を基体上
に半田付けした後、この化合物系超電導材を機械的に切
削してコイル状に加工する構造が知られている。
ところで近時、臨界温度が50°Ｋ以上のLa-Ba-Cu-O系、
Y-Ba-Cu-O系などの一般に化学式AxByCuzO3（A:Sc,Y,La
…の周期律表第IIIA族金属元素、B:Ba,Sr,Be…のアルカ
リ土類金属）で表されるペロブスガイト型の酸化物系超
電導体が次々と見い出されつつある。これら酸化物系超
電導体は、上記の合金系あるいは化合物系超電導体に比
べて臨界温度が高く、液体窒素温度以上で超電導材料と
されるなどの優れた特性を有することから、超電導マグ
ネットコイルなどへの適用、実用化が期待されている。
Y-Ba-Cu-O系などの一般に化学式AxByCuzO3（A:Sc,Y,La
…の周期律表第IIIA族金属元素、B:Ba,Sr,Be…のアルカ
リ土類金属）で表されるペロブスガイト型の酸化物系超
電導体が次々と見い出されつつある。これら酸化物系超
電導体は、上記の合金系あるいは化合物系超電導体に比
べて臨界温度が高く、液体窒素温度以上で超電導材料と
されるなどの優れた特性を有することから、超電導マグ
ネットコイルなどへの適用、実用化が期待されている。
「発明が解決しようとする問題点」 しかしながら、上記の酸化物系超電導体では、該酸化物
系超電導体が酸化物であることから銅などの金属からな
る常電導体との接合が悪いなどの問題がある。
系超電導体が酸化物であることから銅などの金属からな
る常電導体との接合が悪いなどの問題がある。
「問題点を解決するための手段」 そこでこの発明の超電導体の接合構造では、常電導体か
らなる基体と酸化物系超電導体からなる超電導層との間
に、上記基体の構成元素と上記酸化物系超電導体の構成
元素からなるグレーディング層を形成し、このグレーデ
ィング層中における上記基体の構成元素濃度を基体側で
高く、超電導層側で低くしたことにより上記問題点を解
決した。
らなる基体と酸化物系超電導体からなる超電導層との間
に、上記基体の構成元素と上記酸化物系超電導体の構成
元素からなるグレーディング層を形成し、このグレーデ
ィング層中における上記基体の構成元素濃度を基体側で
高く、超電導層側で低くしたことにより上記問題点を解
決した。
「実施例」 第１図はこの発明の超電導体の接合構造を超電導体マグ
ネットコイルに適用した場合の一実施例を示す図であっ
て、図中符号１は超電導マグネットコイルである。この
超電導マグネットコイル１は、円管状の基管２と、この
基管２の上に形成された螺旋状の超電導回路３と、これ
ら基管２および超電導回路３の間に形成されたグレーデ
ィング層４とからなっている。
ネットコイルに適用した場合の一実施例を示す図であっ
て、図中符号１は超電導マグネットコイルである。この
超電導マグネットコイル１は、円管状の基管２と、この
基管２の上に形成された螺旋状の超電導回路３と、これ
ら基管２および超電導回路３の間に形成されたグレーデ
ィング層４とからなっている。
基管２は常電導体からなるものであり、常電導体として
は銅が好適に用いられる。超電導回路３は、基管２の外
周面上に後述するグレーディング層４を介して形成され
た酸化物系超電導体からなるものである。ここで、酸化
物系超電導体としては化学式AxByCuzO3で表されるペロ
ブスガイト型のものが用いられる。このペロブスガイト
型のものは、周期律表第IIIA族金属元素（上記化学式中
Ａ）の酸化物粉末とアルカリ土類金属（上記化学式中
Ｂ）の炭酸塩粉末と酸化銅粉末とが適宜な比率で配合さ
れ、焼成されて形成されたものであり、これらの粉末の
混合比は、求める酸化物系超電導体によって異なるが、
例えば上記化学式中において（ｘ＋ｙ＝1,z＝１）、
（ｘ＋ｙ＝2,z＝１）、（ｘ＋ｙ＝2,z＝1.25）、を満足
するような配合とされる。
は銅が好適に用いられる。超電導回路３は、基管２の外
周面上に後述するグレーディング層４を介して形成され
た酸化物系超電導体からなるものである。ここで、酸化
物系超電導体としては化学式AxByCuzO3で表されるペロ
ブスガイト型のものが用いられる。このペロブスガイト
型のものは、周期律表第IIIA族金属元素（上記化学式中
Ａ）の酸化物粉末とアルカリ土類金属（上記化学式中
Ｂ）の炭酸塩粉末と酸化銅粉末とが適宜な比率で配合さ
れ、焼成されて形成されたものであり、これらの粉末の
混合比は、求める酸化物系超電導体によって異なるが、
例えば上記化学式中において（ｘ＋ｙ＝1,z＝１）、
（ｘ＋ｙ＝2,z＝１）、（ｘ＋ｙ＝2,z＝1.25）、を満足
するような配合とされる。
グレーディング層４は、基管２の外周面と超電導回路３
との間に形成された螺旋状のもので、第２図に示すよう
に複数の薄厚の単層4a、4b…が積層されてなるものであ
る。単層4a、4b…は、上記超電導回路３となる酸化物系
超電導体を構成する元素（すなわちスカンジウム（S
c），イットリウム（Ｙ），ランタン（La）などのラン
タニドを包含する周期律表第IIIA族金属元素とバリウム
（Ba），ストロンチウム（Sr），カルシウム（Ca），ベ
リリウム（Be）などのアルカリ土類金属と銅と酸素）に
基管２を構成する元素、すなわち本実施例では銅元素を
加えた組成を有すもので、それぞれこの銅元素の濃度が
異なって形成されたものである。基管２に接する単層4a
は、銅元素の占める割合が大きく、上述の酸化物系超電
導体を構成する元素と銅元素との重量比が1:4程度とさ
れる。また、単層4aの上に形成された単層4bはその重量
比が2:3程度、この上に形成された単層4cは3:2程度、そ
して単層4cの上に形成された超電導回路３に接する単層
4dは酸化物系超電導体を構成する元素からなる材料の割
合が大きく、その重量比が4:1程度とされる。このよう
な単層4a、4b…の配列により、グレーディング層４はそ
の銅元素の濃度を基管２側で高く、また超電導回路３側
で低くした濃度勾配を有したものとされる。
との間に形成された螺旋状のもので、第２図に示すよう
に複数の薄厚の単層4a、4b…が積層されてなるものであ
る。単層4a、4b…は、上記超電導回路３となる酸化物系
超電導体を構成する元素（すなわちスカンジウム（S
c），イットリウム（Ｙ），ランタン（La）などのラン
タニドを包含する周期律表第IIIA族金属元素とバリウム
（Ba），ストロンチウム（Sr），カルシウム（Ca），ベ
リリウム（Be）などのアルカリ土類金属と銅と酸素）に
基管２を構成する元素、すなわち本実施例では銅元素を
加えた組成を有すもので、それぞれこの銅元素の濃度が
異なって形成されたものである。基管２に接する単層4a
は、銅元素の占める割合が大きく、上述の酸化物系超電
導体を構成する元素と銅元素との重量比が1:4程度とさ
れる。また、単層4aの上に形成された単層4bはその重量
比が2:3程度、この上に形成された単層4cは3:2程度、そ
して単層4cの上に形成された超電導回路３に接する単層
4dは酸化物系超電導体を構成する元素からなる材料の割
合が大きく、その重量比が4:1程度とされる。このよう
な単層4a、4b…の配列により、グレーディング層４はそ
の銅元素の濃度を基管２側で高く、また超電導回路３側
で低くした濃度勾配を有したものとされる。
このような構造の超電導マグネットコイル１を作成する
には、第３図に示すようにまず基管２外周面上に焼成、
スパッタリング、真空蒸着などの手段によって単層4aに
対応する円筒状の単層体5aを形成し、さらに単層体5b、
5c、5dを順次形成する。ここで、単層体5aを形成する場
合に例えば焼成で行うには、上記単層4aを構成する材料
の粉末、すなわち周期律表第IIIA族金属元素の酸化物粉
末とアルカリ土類金属の炭酸塩粉末と酸化銅粉末と金属
銅の粉末などを、焼成されて成形された際に化学式AxBy
CuzO3で表される酸化物系超電導体と銅との重量比が1:4
となるように配合し、これに水、バインダー等を適宜加
えてペースト状とし、このペースト状のものを基管２上
に固着して加熱焼成する。この場合、単層体5aは基管２
を構成する銅元素の割合が上述したように高く、よって
基管２に近い性状を有するため、基管２に強固に接合さ
れる。また、単層体5b、5c、5dを形成するにも、同様に
して各単層体に対応する単層に応じて配合されかつペー
スト状に調整されたものを順次積層し焼成する。この場
合にも、それぞれの単層体5b、5c、5dはその下層となる
単層体に近い組成を有することから、これら下層の単層
体に強固に接合される。また、焼成する場合、焼成は各
単層体毎に行ってもよく、また予めそれぞれの単層体に
対応したペースト状の材料を順次積層して一度に焼成を
行ってもよい。
には、第３図に示すようにまず基管２外周面上に焼成、
スパッタリング、真空蒸着などの手段によって単層4aに
対応する円筒状の単層体5aを形成し、さらに単層体5b、
5c、5dを順次形成する。ここで、単層体5aを形成する場
合に例えば焼成で行うには、上記単層4aを構成する材料
の粉末、すなわち周期律表第IIIA族金属元素の酸化物粉
末とアルカリ土類金属の炭酸塩粉末と酸化銅粉末と金属
銅の粉末などを、焼成されて成形された際に化学式AxBy
CuzO3で表される酸化物系超電導体と銅との重量比が1:4
となるように配合し、これに水、バインダー等を適宜加
えてペースト状とし、このペースト状のものを基管２上
に固着して加熱焼成する。この場合、単層体5aは基管２
を構成する銅元素の割合が上述したように高く、よって
基管２に近い性状を有するため、基管２に強固に接合さ
れる。また、単層体5b、5c、5dを形成するにも、同様に
して各単層体に対応する単層に応じて配合されかつペー
スト状に調整されたものを順次積層し焼成する。この場
合にも、それぞれの単層体5b、5c、5dはその下層となる
単層体に近い組成を有することから、これら下層の単層
体に強固に接合される。また、焼成する場合、焼成は各
単層体毎に行ってもよく、また予めそれぞれの単層体に
対応したペースト状の材料を順次積層して一度に焼成を
行ってもよい。
次いで、最外周側に形成された単層体5dの上に、超電導
回路３に対応する酸化物系超電導体の材料のペースト状
に調整したものを固着し、焼成して円筒状の超電導体６
とする。この場合にも、超電導体６はその下層の単層体
5dに近い組成を有することから、該単層体5dに強固に接
合される。また、焼成する場合、上記単層体となるペー
スト状の材料と同時に焼成して単層体と同時に超電導体
６を形成してもよい。
回路３に対応する酸化物系超電導体の材料のペースト状
に調整したものを固着し、焼成して円筒状の超電導体６
とする。この場合にも、超電導体６はその下層の単層体
5dに近い組成を有することから、該単層体5dに強固に接
合される。また、焼成する場合、上記単層体となるペー
スト状の材料と同時に焼成して単層体と同時に超電導体
６を形成してもよい。
この後、この超電導６および上記単層体5a、5b、5c、5d
に切削加工等の周知の機械的手段、あるいはエッチング
等の周知の化学的手段などを施してその一部を除去し、
第１図に示すように螺旋状の超電導回路３を形成しかつ
この超電導回路３と基管２との間に単層4a、4b、4c、4d
からなるグレーディング層４を形成し、これにより超電
導マグネットコイル１を得る。
に切削加工等の周知の機械的手段、あるいはエッチング
等の周知の化学的手段などを施してその一部を除去し、
第１図に示すように螺旋状の超電導回路３を形成しかつ
この超電導回路３と基管２との間に単層4a、4b、4c、4d
からなるグレーディング層４を形成し、これにより超電
導マグネットコイル１を得る。
このような構造の超電導マグネットコイル１にあって
は、基管２と超電導回路３との間にグレーディング層４
を形成したので、このグレーディング層４が基管２側で
は該基管２にまた超電導回路３側では該超電導回路に近
い組成を有していることから、例えば、膨張係数などの
特性が基管２と超電導回路３との間で急激に変化するこ
となくグレーディング層４によってこれらの特性の差が
段階的に変化し、したがって上記膨張係数などの特性の
差に起因するヒートショックなどの不都合が防止され
る。また、超電導回路３と基管２との接合を直接でなく
それぞれに組成の近いグレーディング層４を介して間接
的に行うため、性状の異なる超電導回路３と基管２との
接合が容易に行える。
は、基管２と超電導回路３との間にグレーディング層４
を形成したので、このグレーディング層４が基管２側で
は該基管２にまた超電導回路３側では該超電導回路に近
い組成を有していることから、例えば、膨張係数などの
特性が基管２と超電導回路３との間で急激に変化するこ
となくグレーディング層４によってこれらの特性の差が
段階的に変化し、したがって上記膨張係数などの特性の
差に起因するヒートショックなどの不都合が防止され
る。また、超電導回路３と基管２との接合を直接でなく
それぞれに組成の近いグレーディング層４を介して間接
的に行うため、性状の異なる超電導回路３と基管２との
接合が容易に行える。
なお、上記実施例においては、グレーディング層４を複
数の単層により形成したが、銅元素の濃度勾配を有した
単一の層により形成してもよく、その場合にこの単一の
層を形成するには、例えば酸化物系超電導体からなる管
体を形成し、次にこの管体の内部孔に円柱状の銅を挿入
し、次いでこれら管体および銅を適宜な手段により加熱
溶融して銅を管体中に拡散せしめ、その後円柱状の銅を
除いて銅の濃度勾配を有する管状の単一層を得る。
数の単層により形成したが、銅元素の濃度勾配を有した
単一の層により形成してもよく、その場合にこの単一の
層を形成するには、例えば酸化物系超電導体からなる管
体を形成し、次にこの管体の内部孔に円柱状の銅を挿入
し、次いでこれら管体および銅を適宜な手段により加熱
溶融して銅を管体中に拡散せしめ、その後円柱状の銅を
除いて銅の濃度勾配を有する管状の単一層を得る。
また、上記実施例では円管状の超電導マグネットコイル
を示したが、他に例えば第４図に示すように円板状の基
体７の上に螺旋状の超電導回路８を形成し、これら基体
７と超電導回路８との間にグレーディング層９を形成し
た超電導マグネットコイルでもよい。
を示したが、他に例えば第４図に示すように円板状の基
体７の上に螺旋状の超電導回路８を形成し、これら基体
７と超電導回路８との間にグレーディング層９を形成し
た超電導マグネットコイルでもよい。
さらに、本発明を第５図に示すような超電導線10に適用
してもよい。この超電導線10は、銅、アルミニウム、硫
化スズなどの常電導体からなる基線11上にグレーディン
グ層12を介して酸化物系超電導体からなる超電導層13を
形成したものである。ここで、グレーディング層12は、
超電導層13を構成する元素に基線11を構成する元素を加
えた組成を有すもので、基線11を構成する元素の濃度が
基線11側で高く、超電導層13側で低くなるように構成さ
れたものである。
してもよい。この超電導線10は、銅、アルミニウム、硫
化スズなどの常電導体からなる基線11上にグレーディン
グ層12を介して酸化物系超電導体からなる超電導層13を
形成したものである。ここで、グレーディング層12は、
超電導層13を構成する元素に基線11を構成する元素を加
えた組成を有すもので、基線11を構成する元素の濃度が
基線11側で高く、超電導層13側で低くなるように構成さ
れたものである。
「発明の効果」 以上説明したように、この発明の超電導体の接合構造
は、常電導体からなる基体と酸化物系超電導体からなる
超電導層との間に、上記基体の構成元素と上記酸化物系
超電導体の構成元素からなるグレーディング層を形成
し、このグレーディング層中における上記基体の構成元
素濃度を基体側で高く、超電導層側で低くしたものであ
るから、例えば膨張係数などの特性が基体と超電導層と
の間で急激に変化することなくグレーディング層によっ
てこれらの特性の性が徐々に変化し、したがって上記膨
張係数などの特性の差に起因するヒートショックなどを
防止することができ、よって温度変化による熱歪み等の
不都合を防止することができる。また、超電導層と基体
との接合を直接でなくそれぞれに組成の近いグレーディ
ング層を介して間接的に行うため、性状の異なる超電導
層と基体との接合を容易に行うことができる。
は、常電導体からなる基体と酸化物系超電導体からなる
超電導層との間に、上記基体の構成元素と上記酸化物系
超電導体の構成元素からなるグレーディング層を形成
し、このグレーディング層中における上記基体の構成元
素濃度を基体側で高く、超電導層側で低くしたものであ
るから、例えば膨張係数などの特性が基体と超電導層と
の間で急激に変化することなくグレーディング層によっ
てこれらの特性の性が徐々に変化し、したがって上記膨
張係数などの特性の差に起因するヒートショックなどを
防止することができ、よって温度変化による熱歪み等の
不都合を防止することができる。また、超電導層と基体
との接合を直接でなくそれぞれに組成の近いグレーディ
ング層を介して間接的に行うため、性状の異なる超電導
層と基体との接合を容易に行うことができる。
第１図ないし第３図はこの発明の超電導体の接合構造を
超電導マグネットコイルに適用した場合の一実施例を示
す図であって、第１図は超電導マグネットコイルを示す
部分断面図、第２図は要部拡大断面図、第３図はこの超
電導マグネットコイルの製造方法を説明するための要部
拡大断面図、第４図はこの発明を超電導マグネットコイ
ルに適用した場合の他の実施例を示す図であって、超電
導マグネットコイルの該略構成図、第５図はこの発明を
超電導線に適用した場合の一実施例を示す図であって、
超電導線の概略構成図である。 １……超電導マグネットコイル、２……基管、３、８…
…超電導回路、４、９、12……グレーディング層、７…
…基体、10……超電導線、11……基線、13……超電導
層。
超電導マグネットコイルに適用した場合の一実施例を示
す図であって、第１図は超電導マグネットコイルを示す
部分断面図、第２図は要部拡大断面図、第３図はこの超
電導マグネットコイルの製造方法を説明するための要部
拡大断面図、第４図はこの発明を超電導マグネットコイ
ルに適用した場合の他の実施例を示す図であって、超電
導マグネットコイルの該略構成図、第５図はこの発明を
超電導線に適用した場合の一実施例を示す図であって、
超電導線の概略構成図である。 １……超電導マグネットコイル、２……基管、３、８…
…超電導回路、４、９、12……グレーディング層、７…
…基体、10……超電導線、11……基線、13……超電導
層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 昭太郎 東京都江東区木場１丁目５番１号 藤倉電 線株式会社内 (72)発明者 長谷川 正一 東京都江東区木場１丁目５番１号 藤倉電 線株式会社内 (72)発明者 山之内 宏 東京都江東区木場１丁目５番１号 藤倉電 線株式会社内 (72)発明者 横山 繁嘉寿 東京都江東区木場１丁目５番１号 藤倉電 線株式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】常電導体からなる基体上に酸化物系超電導
体からなる超電導層を形成する超電導体の接合構造であ
って、 上記基体と超電導層との間に、上記基体の構成元素と上
記酸化物系超電導体の構成元素からなるグレーディング
層を形成し、このグレーディング層中における上記基体
の構成元素濃度を基体側で高く、超電導層側で低くした
ことを特徴とする超電導体の接合構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9788487A JPH0719688B2 (ja) | 1987-04-21 | 1987-04-21 | 超電導体の接合構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9788487A JPH0719688B2 (ja) | 1987-04-21 | 1987-04-21 | 超電導体の接合構造 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63262808A JPS63262808A (ja) | 1988-10-31 |
| JPH0719688B2 true JPH0719688B2 (ja) | 1995-03-06 |
Family
ID=14204176
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9788487A Expired - Lifetime JPH0719688B2 (ja) | 1987-04-21 | 1987-04-21 | 超電導体の接合構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0719688B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5168259A (en) * | 1989-09-19 | 1992-12-01 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Superconducting coil |
| JP2540655B2 (ja) * | 1989-12-11 | 1996-10-09 | 日本碍子株式会社 | ビスマス系超電導―金属複合体 |
| JPH04220966A (ja) * | 1990-12-21 | 1992-08-11 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 接続線及びその製造装置 |
-
1987
- 1987-04-21 JP JP9788487A patent/JPH0719688B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63262808A (ja) | 1988-10-31 |
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