JPH09197955A - マイスナー効果確認装置 - Google Patents

マイスナー効果確認装置

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JPH09197955A
JPH09197955A JP697096A JP697096A JPH09197955A JP H09197955 A JPH09197955 A JP H09197955A JP 697096 A JP697096 A JP 697096A JP 697096 A JP697096 A JP 697096A JP H09197955 A JPH09197955 A JP H09197955A
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superconductor
heat insulating
low
cooling means
temperature cooling
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Masaatsu Ito
正篤 伊東
Masayuki Aoki
賢之 青木
Hironori Hoshizaki
博紀 星崎
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IDOUTAI TSUSHIN SENTAN GIJUTSU KENKYUSHO KK
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IDOUTAI TSUSHIN SENTAN GIJUTSU KENKYUSHO KK
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 安全にマイスナー効果を確認できる装置を提
供する。 【解決手段】 低温冷却手段と、該低温冷却手段によっ
て冷却される超伝導体と、該超伝導体を包囲して外気の
熱から遮断する断熱部とを備える。低温冷却手段がまっ
たく外部に露出しないため、きわめて高い安全性が得ら
れる。又は、前記断熱部は、略真空状態に保たれた真空
層を主たる断熱要素とし、かつ、外気との間の遮断壁
に、透明で硬く磁力線を透しやすい材料を用いるように
してもよい。超伝導体を外部から目視確認できるため、
特に、教育現場での実験や様々な場所でのデモンストレ
ーションに用いて好適なものとすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、超伝導体の研究開
発部門をはじめ、教育現場での実験や様々な場所でのデ
モンストレーションなどに幅広く利用できる、安全性の
高い新規なマイスナー効果確認装置に関する。
【0002】
【従来の技術】超伝導とは、ある物質(超伝導体)を超
低温に冷却したときに電気抵抗が完全になくなる現象で
あり、その発見は古く1911年に遡る。当時の臨界温
度(電気抵抗がゼロになる温度)は、絶対温度4度(以
下、単に「度」と言う)というきわめて低い温度であっ
たが、1987年、液体窒素の77度を上回る98度に
達したことを契機に実用化の目途が立ち、より臨界温度
の高い超伝導体(いわゆる高温超伝導体HTS;high t
emperature superconductor)の発見へと一気に競争が
加速された。
【0003】高温超伝導体を作ること自体は、至極簡単
である。いくつかの材料を擦りつぶして混ぜ合わせるた
めの器具と、それを焼き固めるための炉(オーブン)が
あればよい。中学校や高校程度の理科工作設備でも十分
に間に合う。これに対して、実験的に得られた臨界温度
の証明は容易でない。原理的には、電気抵抗がゼロとな
ったときの絶対温度を測ればよいが、通常の測定器の精
度では限りなくゼロに近い抵抗値しか測れないため、果
たしてそれが完全なゼロ抵抗であるか疑わしいからで、
「測定の範囲内で抵抗ゼロを検出した」と言う表現を使
うのもこの理由からである。
【0004】そこで、超伝導体特有の性質の一つである
「マイスナー効果(Meissner効果;マイスナー−オクセ
ンフェルト効果とも言う)」が利用される。マイスナー
効果とは、臨界温度に達した超伝導体に外部より磁場を
与えると、表面に反磁性電流が流れて磁場が超伝導体内
部に侵入するのを阻止するように働く現象のことで、こ
れを確認するには、超伝導体の上に永久磁石を乗せると
いうきわめて簡単な作業でよい。磁石が浮き上がればそ
の超伝導体は明らかに臨界温度に達している。
【0005】マイスナー効果をもっとも手軽に確認する
方法は、シャーレのような上面開放のガラス容器に液体
窒素を入れ、その中に浸した超伝導体の上に永久磁石を
近づけるというものである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来のマイスナー効果の確認方法は、特別な設備を必要
としないため、非常に安価に済むというメリットがある
反面、液体窒素に手を触れてしまうという危険性が常に
つきまとい、十分に訓練を積んだ者か若しくはその危険
性を熟知した人しか取り扱うことができないという問題
点があった。
【0007】そこで、本発明は、かかる問題点に鑑みて
なされたもので、安全にマイスナー効果を確認できる装
置の提供を目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的は、低温冷却手
段と、該低温冷却手段によって冷却される超伝導体と、
該超伝導体を包囲して外気の熱から遮断する断熱部と、
を備えることによって達成できる。これによれば、低温
冷却手段がまったく外部に露出しないため、きわめて高
い安全性が得られる。
【0009】又は、前記断熱部は、略真空状態に保たれ
た真空層を主たる断熱要素とし、かつ、外気との間の遮
断壁に、透明で硬く磁力線を透しやすい材料を用いるよ
うにしてもよい。このようにすれば、超伝導体を外部か
ら目視確認できるため、特に、教育現場での実験や様々
な場所でのデモンストレーションに用いて好適なものと
することができる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基
づいて説明する。図1は本発明に係るマイスナー効果確
認装置の一実施例を示すその概念的な外観図、図2はそ
の要部拡大図である。図1において、1は永久磁石、2
は真空チャンバ、3は超伝導体、4は接合層、5はコー
ルドヘッド、6は真空層、7は冷却機である。
【0011】これら各部の有すべき機能を説明すると、
まず、永久磁石1は、超伝導体3の完全反磁性の性質を
引き出すことが可能な、適度な強さの磁力を有してい
る。すなわち、永久磁石1は、超伝導体3から真空チャ
ンバ2の上面までの間隔(図2のL1参照)に永久磁石
1の浮遊間隔(図2のL2参照)を加えた距離(L1+
L2)だけ離れても、超伝導体3に有効な反磁性電流
(マイスナー電流とも言う)を流し得る程度の強さの磁
力を有している。なお、図2に示す間隔L1、L2は多
少誇張して描いてある。実際の間隔は超伝導体3の反磁
性電流によって生じる磁場の強さと永久磁石の重さにも
よるが、例えば、径10mm、厚さ3mmのNd−Fe
−B永久磁石と、1インチ角、厚さ1μm以上の超伝導
体との組み合せという条件下では、L1+L2=8mm
程度である。
【0012】次に、真空チャンバ2は、冷却機7で冷却
された極低温環境と外部環境(外気)との間を気密的に
遮断する遮断壁であり、要求される機能の第1は、磁力
線をよく透すことである。すなわち、磁力線を遮断した
り抑制したりしない材料を用いることである。なお、磁
力線は永久磁石1と超伝導体3との間にしか働かないか
ら、厳密に言えば、第1の機能は真空チャンバ2の上端
部以外には要求されない。また、要求される機能の第2
は、機械的な強度と気密性である。図示の例では、内部
に真空層6を有しているため、内外の気圧差が大きい。
したがって、この程度の気圧差で変形しないこと及び内
部の真空度を長時間維持できることが求められる。さら
に、要求される機能の第3は、内部を観察できることで
ある。この第3の機能は、特に、教育現場での実験や様
々な場所でのデモンストレーションに用いる場合に必須
である。超伝導体3を被験者等に見せることによって、
実験の動機付けやデモンストレーションの効果を上げる
ことができるからである。これらの要求機能を考慮する
と、真空チャンバ2の材料には、例えば、アクリルやソ
ーダ・ガラス又は石英ガラスを使用できる。なお、アク
リルは安価であるが、ガスを放出するという好ましくな
い作用があるため、長期間にわたる真空維持の観点では
ソーダ・ガラスや石英ガラスの使用が望ましい。
【0013】次に、超伝導体3に要求される機能は、与
えられた極低温環境下で再現性よく超伝導状態に遷移す
ること、永久磁石1の磁力に対して十分な反磁性力を発
生することである。これらの機能を満足する最適な超伝
導材料を使用すればよい。なお、超伝導体材料の形状に
ついては薄膜状でもバルク状でも構わない。例えば、環
境温度70度、永久磁石1の磁力の強さを12,000
ガウス、永久磁石1との間隔(図2のL1+L2)を8
mmとする条件下では、MgO基板上に形成した厚さ1
μmの「YBa2 Cu36.9 」という構造の超伝導体
材料を使用できる。
【0014】次に、接合層4は、超伝導体3とコールド
ヘッド5との間の密着性を高めて冷却効率を向上させる
ためのもので、低温でも熱伝導性が良好でかつ低温と室
温の繰り返しに対して組織の変化があまりなく、接合状
態を良好に保つことができる材料、例えば、銀を混ぜた
接着剤やインジウムを使用できる。次に、コールドヘッ
ド5は、冷却機7によって所定温度(少なくとも超伝導
体3の臨界温度以下の十分に低い温度)に冷やされる部
分であり、超伝導体3の熱を奪い去る部分である。
【0015】次に、真空層6は、冷却機7で冷却された
極低温環境と外部環境(外気)との間を断熱するための
主たる断熱要素であり、真空チャンバ2とともに断熱部
を構成する。なお、図示の例では、真空チャンバ2の内
部を見せるために「真空」を利用しているが、これに限
らない。内部を見せないのであれば、発泡ウレタン等の
断熱材を使用してもよい。しかし、例えば、真空1cm
と同等の断熱効果を得るには、およそ40cm厚の発泡
ウレタンを必要とするから、実際上は真空を断熱要素と
するのが望ましい。なお、真空度は対流を生じない程度
であればよく、例えば「魔法瓶」の真空度(一般に0.
1Pa程度)で十分である。また、真空度を維持するた
めに、ゲッタと呼ばれる活性物質を入れておくことは好
ましい。
【0016】最後に、冷却機7は、超伝導体3を臨界温
度以下に安定して冷却できるものであればよく、その種
類や構造を問わないが、保守管理の容易性、冷凍効率、
価格、装置サイズ等を勘案すると、例えば、スターリン
グ冷凍機やGM冷凍機又はパルス管冷凍機などの使用が
好ましい。なお、この種の冷凍機の公知技術としては、
本件出願人の提案した、 特願平7−163571号(平成7年06月29日出
願) 特願平7−168403号(平成7年07月04日出
願) 特願平7−174773号(平成7年07月11日出
願) 特願平7−179167号(平成7年07月14日出
願) 特願平7−239528号(平成7年09月19日出
願) 特願平7−239529号(平成7年09月19日出
願) 特願平7−271474号(平成7年10月09日出
願) 特願平7−264187号(平成7年10月12日出
願) 特願平7−270145号(平成7年10月18日出
願) 特願平7−278044号(平成7年10月25日出
願) 特願平7−281480号(平成7年10月30日出
願) 特願平7−285360号(平成7年11月01日出
願) 特願平7−290736号(平成7年11月09日出
願) などがある。又は、液体窒素や液体ヘリウムなどの蒸発
熱を直接利用するものであってもよい。
【0017】このような構成において、永久磁石1を真
空チャンバ2の上に乗せて超伝導体3を冷却すると、超
伝導体3が臨界温度に達したときに、永久磁石1が浮き
上がってマイスナー効果を確認できる。そして、超伝導
体3の温度を臨界温度以下に維持することにより、永久
磁石1の浮遊状態を継続することができ、例えば、デモ
ンストレーション効果を高めることができる。
【0018】ここで、本実施例の極低温部分(超伝導体
3やコールドヘッド5)は、真空層6と真空チャンバ1
に包囲され、外部に露出していない。したがって、真空
チャンバ1や永久磁石1の表面に手を触れても何ら危険
性はないから、特に、教育現場での実験や様々な場所で
の不特定多数の人を相手にしたデモンストレーションに
好適なマイスナー効果確認装置を実現できる。
【0019】
【発明の効果】本発明によれば、低温冷却手段がまった
く外部に露出しないため、きわめて高い安全性を得るこ
とができる。したがって、例えば、超伝導体の研究開発
部門はもとより、教育現場での実験や様々な場所でのデ
モンストレーションなどに幅広く利用できるという有益
な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】一実施例の概念的な外観図である。
【図2】一実施例の要部拡大図である。
【符号の説明】
2:真空チャンバ(遮断壁、断熱部) 3:超伝導体 6:真空層(断熱部) 7:冷却機(低温冷却手段)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】低温冷却手段と、該低温冷却手段によって
    冷却される超伝導体と、該超伝導体を包囲して外気の熱
    から遮断する断熱部と、を備えたことを特徴とするマイ
    スナー効果確認装置。
  2. 【請求項2】前記断熱部は、略真空状態に保たれた真空
    層を主たる断熱要素とし、かつ、外気との間の遮断壁
    に、透明で硬く磁力線を透しやすい材料を用いたことを
    特徴とする請求項1記載のマイスナー効果確認装置。
JP8006970A 1996-01-19 1996-01-19 マイスナー効果確認装置 Expired - Lifetime JP2788625B2 (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102723025A (zh) * 2012-05-04 2012-10-10 北京英纳超导技术有限公司 一种示范超导特性的教学仪器
CN104599562A (zh) * 2015-01-22 2015-05-06 杭州精科仪器有限公司 低温获得的实验装置
CN112083359A (zh) * 2020-09-27 2020-12-15 北京瑞尔腾普装备科技有限公司 迈斯纳效应试验装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63282774A (ja) * 1987-05-15 1988-11-18 Hitachi Ltd 超電導学習用教材
JPS6447454A (en) * 1987-08-18 1989-02-21 Matsushita Electric Industrial Co Ltd Heat insulating device
JPS6457700A (en) * 1987-08-28 1989-03-03 Hitachi Ltd Magnetic shielding device
JPH01101266U (ja) * 1987-12-25 1989-07-07

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63282774A (ja) * 1987-05-15 1988-11-18 Hitachi Ltd 超電導学習用教材
JPS6447454A (en) * 1987-08-18 1989-02-21 Matsushita Electric Industrial Co Ltd Heat insulating device
JPS6457700A (en) * 1987-08-28 1989-03-03 Hitachi Ltd Magnetic shielding device
JPH01101266U (ja) * 1987-12-25 1989-07-07

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102723025A (zh) * 2012-05-04 2012-10-10 北京英纳超导技术有限公司 一种示范超导特性的教学仪器
CN104599562A (zh) * 2015-01-22 2015-05-06 杭州精科仪器有限公司 低温获得的实验装置
CN112083359A (zh) * 2020-09-27 2020-12-15 北京瑞尔腾普装备科技有限公司 迈斯纳效应试验装置

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