JPH07221489A - 超電導磁気シールド体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 大型の焼成炉を用いず、充分な磁気シールド
効果を有する超電導磁気シールド体を提供する。 【構成】 筒状超電導体をその長手方向に二つ以上連結
し、連結部を前記筒状超電導体と同一組成の超電導体材
料で接合して第一の筒状体１４を形成し、さらに該第一
の筒状体１４の外側又は内側に、他の筒状超電導体をそ
の長手方向に二つ以上連結して挿入し、かつ連結部を前
記筒状超電導体と同一組成の超電導体材料で接合して第
二の筒状体１５を形成した多重構造の超電導磁気シール
ド体。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は超電動磁気シールド体に
関する。

【０００２】

【従来の技術】人体から発生する微小磁場を測定する生
体磁気計測の場合、地磁気などの外部磁場によるじょう
乱は、微小磁場の精度良い測定に悪影響を与える。これ
を避けるために、外部の磁気雑音を遮蔽するための磁気
シールド体が用いられる。超電導体を用いた磁気シール
ド体は高いシールド効果が得られるため微小磁場の測定
には好都合であり、特に液体窒素温度以上で超電導性を
有する高温超電導体を用いた磁気シールド体が注目され
ている。

【０００３】磁気シールド体の形状としては板状、筒
状、箱型、球状等があり、生体磁気測定の場合、筒状の
磁気シールド体の検討が進んでいる。このような目的で
用いられる磁気シールド体の性能としては、周囲の環境
雑音を１０^-12Ｔ程度の磁場にする必要がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】生体磁気計測に使用さ
れる磁気シールド体の形状は人体を囲む必要から直径が
１〜２ｍ及び長さが２ｍ以上となるため、高温超電導体
でこのような大型の磁気シールド体を製作するためには
高度な技術が必要とされる。そこで、金属などの大型化
しやすい材料を支持体とし、その上に膜状の高温超電導
体層を形成する方法が考えられる。この場合、層の厚い
高温超電導体を形成することは重量増加、価格及び製造
技術の面から不利となる。また金属の支持体上に高温超
電導体層を形成する場合でも直径が１〜２ｍ及び長さが
２ｍ以上の大型品の製造には長さ２ｍ以上にわたって温
度分布の均一な焼成炉が必要となるため、製作が困難と
なる。

【０００５】また、複数の超電導体を組み合わせて磁気
シールド体を作製した例（例えば第３９回応用物理学関
係連合講演会講演予稿集、２９ｐ−Ｖ−２、１９９２年
３月２８日〜３月３１日）も報告されているが、このも
のにおいても超電導体の隙間からの磁場の漏れによって
充分な磁気シールド効果が得られていなかった。本発明
は上記のような問題点の生じない超電導磁気シールド体
を提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の問
題点を解決するために種々検討を行った結果、長さの短
い筒状超電導体同士をそれと同一組成の超電導体材料を
用いて接合して長い第一の筒状体を製作し、さらにその
外側又は内側に長さの短い筒状超電導体同士を連結し、
かつ連結部を上記と同様に筒状超電導体と同一組成の超
電導材料を用いて接合することで高い磁気シールド効果
が得られることを見出した。

【０００７】本発明は筒状超電導体をその長手方向に二
つ以上連結し、かつ連結部を前記筒状超電導体と同一組
成の超電導体材料で接合して第一の筒状体を形成し、さ
らに該第一の筒状体の外側又は内側に、他の筒状超電導
体をその長手方向に二つ以上連結し、かつ連結部を前記
筒状超電導体と同一組成の超電導体材料で接合して第二
の筒状体を形成した多重構造の超電導磁気シールド体に
関する。

【０００８】本発明において第一の筒状体の連結部と第
二の筒状体の連結部とは互いに重なる位置にあっても本
発明の目的は達成できるが、異なる位置になるように組
み合わせると磁気シールド効果の磁場依存性がさらに改
善されるので好ましい。本発明における筒状体の筒状と
は円筒状、角筒、楕円筒等を意味するが、一般的には円
筒状のものが容易に製作できるので好ましい。

【０００９】筒状超電導体の接合は、例えば銀製円筒の
外周に超電導体用グリーンシートを加熱圧着したグリー
ンシート積層基材を焼成して筒状超電導体とし、該筒状
超電導体をその長手方向に二つ以上連結し、連結部に筒
状超電導体と同一組成のペーストを塗布又は塗布後焼成
して行なわれる。

【００１０】本発明に用いられている超電導体とは主に
高温超電導体を意味するが、この高温超電導体の組成に
ついては特に制限は無く、例えばＹ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ
系、Ｂｉ(Ｐｂ)−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系、Ｔｌ(Ｐｂ)
−Ｓｒ(Ｂａ)−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系等は臨界温度が液体窒
素の沸点以上であるので好ましい。さらに高温超電導体
は大型品の製作が難しいことから、貴金属、金属等の支
持体上に高温超電導体を形成することが好ましい。支持
体材料としては、Ａｇ、Ａｇ合金、Ａｕ等の貴金属、Ｆ
ｅ−Ｎｉ系合金等の耐熱性の高い金属を用いることが好
ましい。なおＦｅ−Ｎｉ系合金等の金属製支持体上に直
接高温超電導体を形成すると高温超電導体の剥離、超電
導性の劣化等が生じるため中間層を一層以上設け、その
上面に高温超電導体を形成すればよい。

【００１１】中間層としては、支持体と超電導体との熱
膨張差を緩和させ、さらに超電導性の劣化を防げる材質
であれば良く、例えばＭｇＯ、ＺｒＯ₂等のセラミック
ス又はＡｇ、Ａｕ等の貴金属あるいはこれらの合金の組
み合わせが用いられる。

【００１２】

【実施例】以下本発明の実施例を説明する。 実施例１ ビスマス、ストロンチウム、カルシウム及び銅の比率が
原子比で２：２：１：２となるように、Ｂｉ₂Ｏ₃（高純
度化学研究所製、純度９９．９％）２３３．０ｇ、Ｓｒ
ＣＯ₃（高純度化学研究所製、純度９９．９％）１４
７．６ｇ、ＣａＣＯ₃（高純度化学研究所製、純度９
９．９％）５０．１ｇ及びＣｕＯ（高純度化学研究所
製、純度９９．９％）７９．５ｇを秤量した後、合成樹
脂製ボールミルに合成樹脂製ボール及び蒸留水３００ｇ
と共に充てんし、７２時間混合した後、１００℃で１２
時間乾燥して、原料混合粉末を得た。この原料混合粉末
をアルミナ容器に入れ、８２０℃で２４時間仮焼し、次
いで乳鉢で粗粉砕した後、合成樹脂製ボールミルにジル
コニアボール及び酢酸エチル３００ｇと共に充てんし、
２４時間粉砕した後、１００℃で１０時間乾燥して、仮
焼粉末を得た。

【００１３】上記の仮焼粉末の一部をアルミナ容器にい
れ窒素気流中、７００℃で１５時間熱処理してＢｉ系酸
化物粉末とし、このＢｉ系酸化物粉末１００重量部に対
して、エチルセルロース（和光純薬製、４５ｃｐ）を５
重量部及びテルピネオール（和光純薬製、試薬一級）を
２０重量部添加し、均一に混合してＢｉ系酸化物ペース
トとした。

【００１４】一方上記の仮焼粉末１００重量部に対して
ポリビニルブチラール樹脂（和光純薬製、試薬一級）８
重量部、フタル酸エステル（和光純薬製、試薬一級）３
重量部及び１ブタノール５０重量部を添加して混合した
後、脱気を行い粘度１５Ｐａ・ｓのスラリーを得た。こ
のスラリーを厚さが１８０μｍのポリエステルフィルム
（東レ製）上に供給し、ドクターブレード法で厚さ０．
２mmの超電導体用グリーンシート（以下グリーンシート
とする）を得た。

【００１５】次に図１の（ａ）に示すように外径６０m
m、内径５９mm及び長さ９０mmの２本の銀製円筒５の外
面に上記のグリーンシートを６０℃で３０ＭＰａの条件
で加熱圧着し、グリーンシート積層基材１及びグリーン
シート積層基材２（いずれも外径６０．４mm、内径６０
mm及び長さ９０mm）を得た。一方図１の（ｂ）に示すよ
うに外径６５mm、内径６４mm及び長さ９０mmの２本の銀
製円筒６の外面に上記のグリーンシートを上記と同一の
条件で加熱圧着しグリーンシート積層基材３及びグリー
ンシート積層基材４（いずれも外径６５．４mm、内径６
５mm及び長さ９０mm）を得た。

【００１６】上記のグリーンシート積層基材１、２、３
及び４を大気中で５００℃までは３００℃／時間の速度
で昇温し、ついで１００℃／時間の速度で８８５℃まで
昇温し、８８５℃で１５分間保持した後、８５０℃まで
５℃／時間の速度で降温し、さらに１００℃／時間の速
度で室温まで冷却した後、再び加熱して、窒素気流中で
７００℃で１５時間熱処理して、図１の（ｃ）及び
（ｄ）に示す超電導円筒７（外径６０．１２mm、内径６
０mm及び長さ９０mm）、超電導円筒８（外径６０．１２
mm、内径６０mm及び長さ９０mm）、超電導円筒９（外径
６５．１２mm、内径６５mm及び長さ９０mm）及び超電導
円筒１０（外径６５．１２mm、内径６５mm及び長さ９０
mm）となる部材を得た。

【００１７】次に図１の（ｃ）に示すように上記の超電
導円筒７及び８を縦に連結して長さ１８０mmの円筒と
し、連結部に前記のＢｉ系酸化物ペースト１１を厚さ１
００μｍに塗布し、大気中で５００℃までは３００℃／
時間の速度で昇温し、ついで１００℃／時間の速度で８
８０℃まで昇温し、８８０℃で１５分間保持した後、８
５０℃まで５℃／時間の速度で降温し、さらに１００℃
／時間の速度で室温まで冷却して接合して複合円筒１２
を得た。

【００１８】また上記の超電導円筒９及び１０について
も上記と同様の方法で連結、接合して図１の（ｄ）に示
すような複合円筒１３を得た。この複合円筒１２及び１
３を窒素気流中で、７００℃で１５時間熱処理して第一
の筒状体及び第二の筒状体を得た。

【００１９】次に図２に示すように上記の第一の筒状体
１４の外側に上記の第二の筒状体１５を挿入して二重の
円筒とし、超電導磁気シールド体１６を得た。なお図２
において１７は接合部である。

【００２０】得られた超電導磁気シールド体１６の軸方
向に１７０Ｈｚの磁場を加え、該超電導磁気シールド体
１６の中心軸上の磁束密度を測定した。超電導磁気シー
ルド体内１６側の磁束密度の測定には、あらかじめ出力
を校正しておいた検知コイルを用いた。また、あらかじ
めホール素子を用いてコイル電流と印加磁場の強さとの
関係を求めておき、加えられた磁場の強さは、コイル電
流から計算して求めた。印加磁場と超電導磁気シールド
体中心点の磁束密度の比からシールド効果を求めた。印
加磁場１×１０^-5Ｔの場合の測定結果を図３に示す。図
３に示されるように中心軸上でのシールド効果は円筒の
開口端部から離れるにしたがって増加し、中央では７×
１０⁴であった。この値は、開口端からの距離をｚ、円
筒の直径をｄとすると、円筒の開口端からの磁場の漏れ
がｅｘｐ（７．６６ｚ／ｄ）に比例するという関係から
求められる値とほぼ一致する。

【００２１】実施例２ 実施例１の超電導円筒９及び１０に代えて図４に示すよ
うに、左右の超電導円筒の長さを４５mm及び中央部の超
電導円筒の長さを９０mmの３分割とし、連結部の位置を
超電導円筒７及び８の連結部と互いに異なる位置にする
ようにした以外は実施例１と同様の工程を経て超電導磁
気シールド体１８を得た。

【００２２】実施例３ 連結部に塗布したＢｉ系酸化ペーストの焼き付けを行わ
ない以外は実施例２と同様の工程を経て超電導磁気シー
ルド体を得た。

【００２３】次に各実施例で得られた超電導磁気シール
ド体の中心部における磁気シールド効果の印加磁場依存
性を調べた。その結果を図５に示す。その結果、印加磁
場が１×１０^-5Ｔの場合、シールド効果は５×１０⁴以
上であり、良好（通常は５×１０⁴以上が良好とされ
る）であった。

【００２４】

【発明の効果】本発明になる超電導磁気シールド体は、
大型の焼成炉を必要とせずに大型のものを得ることがで
き、また充分な磁気シールド効果が得られ、工業的に極
めて好適な超電導磁気シールド体である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例になる超電導磁気シールド体
の製造作業状態を示す断面図である。

【図２】本発明の一実施例になる超電導磁気シールド体
の断面図である。

【図３】図２に示す超電導磁気シールド体の開口端から
の距離とシールド効果との関係を示すグラフである。

【図４】本発明の他の一実施例になる超電導磁気シール
ド体の断面図である。

【図５】印加磁場とシールド効果との関係を示すグラフ
である。

【符号の説明】

１ グリーンシート積層基材 ２ グリーンシート積層基材 ３ グリーンシート積層基材 ４ グリーンシート積層基材 ５ 銀製円筒 ６ 銀製円筒 ７ 超電導円筒 ８ 超電導円筒 ９ 超電導円筒 １０ 超電導円筒 １１ Ｂｉ系酸化物ペースト １２ 複合円筒 １３ 複合円筒 １４ 第１の筒状体 １５ 第２の筒状体 １６ 超電導磁気シールド体 １７ 接合部 １８ 超電導磁気シールド体

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【手続補正書】

【提出日】平成６年２月４日

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】発明の名称

【補正方法】変更

【補正内容】

【発明の名称】 超電導磁気シールド体

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００１

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は超電導磁気シールド体に
関する。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 筒状超電導体をその長手方向に二つ以上
   連結し、かつ連結部を前記筒状超電導体と同一組成の超
   電導体材料で接合して第一の筒状体を形成し、さらに該
   第一の筒状体の外側又は内側に、他の筒状超電導体をそ
   の長手方向に二つ以上連結し、かつ連結部を前記筒状超
   電導体と同一組成の超電導体材料で接合して第二の筒状
   体を形成した多重構造の超電動磁気シールド体。
2. 【請求項２】 請求項１記載の第一の筒状体の連結部と
   第二の筒状体の連結部とが重なる位置にある超電動磁気
   シールド体。
3. 【請求項３】 請求項１記載の第一の筒状体の連結部と
   第二の筒状体の連結部とが互いに異なる位置にある超電
   動磁気シールド体。