CN101069248A - 制造带状超导线的方法，带状超导线，以及超导装置 - Google Patents

制造带状超导线的方法，带状超导线，以及超导装置 Download PDF

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Abstract

提供一种具有与长导线类似的效果的带状超导线，一种用于制造这样的带状超导线的方法，以及一种利用这样的超导线的超导装置。该方法包括：制备带基板的步骤；在带基板上形成中间薄层12的步骤；在中间薄层上形成从一个端部延伸到另一个端部的超导层的步骤；以及在超导层中形成从一个端部延伸到另一个端部的至少一个分割区域的机械加工步骤，其中所述至少一个分割区域是在超导层的临界温度处不会达到超导状态的区域。

Description

制造带状超导线的方法，带状超导线，以及超导装置
技术领域
本发明涉及一种带状超导线，超导装置，以及制造带状超导线的方法。
背景技术
因此，基于Bi的高温超导线已经用于强磁线圈。此外，近年来，薄的基于Y的高温带状超导线已经用于一些情况中。此外，已经利用超导金属线形成了900至920MHz频率的核磁共振(NMR)线圈。长的均匀的线是制造诸如上述的NMR线圈所必需的。
对于制造具有均匀性质的长导线的方法，日本专利申请公开No.H6-120025(专利文献1)公开了一种制造氧化物超导线圈的方法。根据在专利文献1中公开的方法，氧化物超导材料膜形成在非超导基板上，其具有螺旋状连续的表面，以致于当相对于由基板组成的线圈的中心轴直线连接内径和外形的线围绕线圈的中心轴旋转时，在直线和中心轴之间的交叉在中心轴的上下方向上移动。
专利文献1：日本专利申请公开No.H6-120025
发明内容
本发明要解决的技术问题
然而，例如，为了形成1GHz频率的NMR线圈，在具有Bi-2212成分的基于B(铋)的导线的情况下，当在温度是4.2K，磁通密度是25T以及Ic(临界电流)是300A的状态下使用具有1mm内径的圆导线时，需要具有1600m单位长度的长导线。同样，在基于Y的细线的情况下，当在与上述相同的状态下使用具有1cm宽度的带线时，需要具有500m单位长度的导线。因此，当线圈利用超导线形成时，需要具有均匀性质的长导线。具体地，当形成强磁线圈时，需要如上所述的导线。
然而，关于上述的超导线，难以形成如上所述的这样的长导线。此外，即使实现了如上所述的这样的长导线，生产成本也将很高，因此问题在于生产这样的长导线作为商业产品非常困难。
采用在专利文献1中公开的用于制造氧化物超导线圈的方法，由于由氧化物超导材料形成的膜形成在具有螺旋状连续表面的非超导基板上，所以可能可以生产长导线。然而，同样在这种情况下，还存在如上所述的很难大规模生产的问题。
因此，为了解决上述问题而构思的本发明的目的是，提供一种制造可以表现出与长导线基本类似的效果的带状超导线，以及还提供由此制造的带状超导线和超导装置。
解决技术问题的方案
本发明的第一方面是提供一种制造带状超导线的方法，该方法包括：制备带基板的步骤；在带基板上形成中间薄层的步骤；在中间薄层上形成超导层的步骤；以及形成至少一个分割区域的机械加工步骤，所述的分割区域在超导层中从一个端部延伸到另一个端部，而所述超导层从一个端部延伸到另一个端部。该分割区域是在超导层的临界温度处不会达到超导状态的区域。
本发明的另一方面是提供一种用于制造带状超导线的方法，该方法包括：制备带基板的步骤；在带基板上形成中间薄层的步骤；以及形成至少一个中间层分割区域的机械加工步骤，所述的中间层分割区域在中间薄层中从一个端部延伸到另一个端部，而中间薄层从一个端部延伸到另一个端部；以及在中间薄层上形成超导层的步骤。在中间层分割区域上的超导层区域是在超导层的临界温度处不会达到超导状态的区域。
本发明的又一方面是提供一种带状超导线，包括：带基板；在带基板上形成的中间薄层；以及被形成为在中间薄层上从一个端部延伸到另一个端部的超导层，且该超导层包括从一个端部延伸到另一个端部的至少一个分割区域。该分割区域是在超导层的临界温度处不会达到超导状态的区域。
本发明的再一方面是提供一种带状超导线，包括：带基板；在带基板上形成为从一个端部延伸到另一个端部的中间薄层，并且该中间薄层包括从一个端部延伸到另一个端部的至少一个中间层分割区域；以及形成在中间薄层上的超导层，而在中间层分割区域上的超导层区域是在超导层的临界温度处不会达到超导状态的区域。
本发明的超导装置采用上述的带状超导线。
优点
根据本发明的用于制造带状超导线的方法，在机械加工步骤中形成分割区域或中间层分割区域。因此，宽的带状超导线可以处理为并行设置的多个相对窄的带状超导线或串联设置的一个带状超导线。如果利用如上所述的并行设置的带状超导线或串联设置的带状超导线形成诸如线圈的装置，则可以容易地生产线圈，以使得它具有与由利用长带线形成的线圈的圈数相等的圈数，例如该长带线是通过连接串联的多个上述带状超导线形成的。也就是说，可以容易地制造具有与长导线类似的效果的带状超导线。
根据本发明的带状超导线，提供分割区域或中间层分割区域。因此，宽的带状超导线可以被形成为具有与多个导线以并行结构组装的情况相同的效果。
根据本发明的超导装置，形成分割区域或中间层分割区域。因此，可以采用具有相对短的长度的宽带状超导线制造具有与利用长导线的超导装置类似的效果的超导装置。因此，与使用长导线的情况相比，可以减小生产成本。
附图说明
图1是示出根据实施例1的带状超导线的示意性透视图。
图2是根据实施例1的带状超导线的制造方法的流程图。
图3是示出根据实施例1的机械加工步骤的示意图。
图4是示出根据实施例1的修改例子的带状超导线的示意性透视图。
图5是示出根据实施例2的带状超导线的示意性透视图。
图6是根据实施例2的带状超导线的制造方法的流程图。
图7是示出根据实施例3的超导装置的示意性透视图。
图8是根据实施例3的超导线圈的制造方法的流程图。
图9是具有利用一个带状超导线而形成的单层线圈的示意图。
图10是示出了利用分别由三个带状超导线形成的缠绕件而制造具有三层的线圈的工艺的示意图。
图11是示出根据实施例3的修改例子的超导线圈的制造方法的流程图。
图12是示出根据实施例4的超导线圈的制造方法的流程图。
图13是示出根据实施例4的机械加工步骤的示意性透视图。
图14是示出根据实施例5的超导线圈的制造方法的流程图。
图15A是示出根据实施例6的超导线圈的示意性顶视图。
图15B是示出根据实施例6的超导线圈的示意性正视图。
附图标记
10、20、30带状超导线；11、31带基板；13、13b、33、33b、52、52b超导层；13a、53a分割区域；13c、32c一个端部；13d、32d其他端部；13B区域；22、32、32b中间薄层；30、40、60超导线圈；32a中间层分割区域；33a超导层区域；41a界线；41、42、43缠绕件
具体实施方式
在下文中，将参考附图描述本发明的实施例。在附图中，相同的附图标记表示相同的或对应的元件，并且不重复该说明。在附图中示出的尺寸比率不总是与本发明的说明中所描述的一致。
(实施例1)
图1是示出根据本发明实施例1的带状超导线的示意性透视图。参考图1，将描述实施例1的带状超导线。根据本发明实施例1的带状超导线10包括带基板11，中间薄层12，和超导层13，如图1所示。
中间薄层12形成在带基板11上。超导层13形成在中间薄层12上，从而从一个端部13c延伸到另一个端部13d，并且包括从一个端部13c延伸到另一个端部13d的至少一个分割区域13a。该分割区域13a是在超导层13b的临界温度处不会达到超导状态的区域。
具体地，一个或多个分割区域13a并行地形成在超导层13的纵向方向(在图1中，从一个端部13c到另一个端部13d的方向)上。在实施例1中，一个端部13c和另一个端部13d相互面对。
术语“端部”表示末端和没有到达末端的附近。在实施例1中，如图1所示，一个端部13c和另一个端部13d都表示该端部。
根据下面将描述的制造方法可以显而易见的，分割区域13a是通过诸如由激光照射超导层13的工艺而制造为具有下列状态的部分：结晶度是无序的(即，用于获得超导状态的临界温度比超导层13b的临界温度低，或晶体结构不易于获得超导状态)；或者同样地在对应于分割区域13a的部分不存在超导层；或者提供的材料在带基板11的深度方向不连续(包括在分割区域13a的下面不存在一部分或整个中间薄层的状态，或者除了将切割执行到带基板11的底面的情况之外，在分割区域13a的下面不存在中间薄层和一部分带基板的状态)。也就是说，分割区域13a是当存在超导层13时其结晶度无序的部分；是不存在对应于分割区域13a的超导层的部分；是不存在对应于分割区域13a的超导层和其下的一部分中间薄层12的部分(存在中间薄层12的其他部分和基板11)；是不存在对应于分割区域13a的超导层和其下的整个中间薄层12的部分(存在基板11)或者是不存在对应于分割区域13a的超导层、其下的整个中间薄层12和其下的一部分基板11的部分(基板11的另一部分存在)。
在实施例1中，形成四行分割区域13a，并且除了分割区域13a之外，还形成五行超导层13b。因此，上述结构相当于并行设置不包括分割区域13a的五条带状超导线(在垂直于纵向的方向上具有与超导层13b相同的宽度)。因此，带状超导线10具有允许形成这样的分割区域13a的宽度。然而，分割区域13a不特定地限于这种结构。例如，可以在宽度方向(在图1中垂直于纵向的方向，即，与一个端部13c和另一个端部13d的端面相平行的方向)并行形成多个分割区域13a。
带基板11利用由Ni(镍)或基于Ni的合金而制成的织构带形成。中间薄层12利用包含CeO2(二氧化铈)和YsZ(稳定的氧化钇氧化锆)中的至少一个的材料而形成。超导层13利用HoBCO(基于钬的高温超导材料：HoBa2Cu3Ox)而形成。
此外，作为用于带基板11的材料，除了上述的Ni和基于Ni的合金之外，还可以使用其他材料(例如其他金属材料或其他挠性材料)。中间薄层12不限于上述材料，可以使用任何材料，只要可以在其上形成超导层13。不限于单层的结构，中间薄层12可以由两个或多个层形成。除了上述的HoBCO或传统的基于金属的超导材料或其他基于氧化物的超导材料之外，超导层12可以由基于稀土的超导材料形成。
为了超导层13的表面保护，诸如Ag(银)稳定层或Cu(铜)稳定层的表面保护层或稳定层(未示出)设置在超导层13上。在分割区域13a上的表面保护层可以与超导层13b上的表面保护层或分割区域13a类似，该超导层是不同于分割区域13a的部分。
接下来，将参考图2和图3描述用于制造带状超导线10的方法。图2是示出根据实施例1的超导带材料10的制造方法的流程图。图3是示出实施例1的机械加工步骤的示意图。
首先，执行制备带基板11的步骤(S10)。在此步骤(S10)，制备上述的带基板11。
在步骤(S20)中，利用上述材料通过物理汽相淀积法、有机金属淀积法等将中间薄层12形成在带基板11上。
接下来，进行形成超导层13的步骤(S30)。在此步骤(S30)中，超导层13通过如下方法形成在中间薄层12上，该方法包括有机金属淀积法(MOD法)和物理汽相淀积法中的至少一种，例如PLD(脉冲激光器淀积)法或溅射法。
接下来，在从一个端部13c延伸到另一个端部13d的超导层13中，执行形成至少一个分割区域13a的机械加工步骤(S40)，其中所述分割区域从一个端部13c延伸到另一个端部13d。在此步骤(S40)中，分割区域13a被形成为在超导层13b的临界温度处不会达到超导状态的区域。
在实施例1中，由激光器进行步骤(S40)。具体地，如图3所示，在超导层13的纵向上并行(在图3中的四条线)照射激光束(图3中的箭头)。由激光束照射的部分成为分割区域13a。也就是说，在由激光束照射的部分，超导层13局部地熔化并且固化以致于照射部分的结晶度变得无序(即与其他部分相比，晶体结构无序的状态)。在与其他部分(超导层13b)相比结晶度无序的部分中，超导性质退化地以致于达到超导状态的临界温度更低或者不可能实现超导状态。或者，超导层的超导材料本身被激光照射所消散，因此该材料消失。因此，如上所述的由激光束照射的部分成为分割区域13a。
只要可以形成分割区域13a，在步骤(S40)中的方法不特定限于使用激光器的方法。例如，可以通过将机械应力施加到给定位置(例如通过压迫与分割区域13a的平面形状相对应的刃状工具)从而改变超导层13的结晶度，从而形成分割区域13a。可替换地，步骤(S20)可以以如下方式执行，即，在将形成分割区域13a的部分处局部地切割并且移除或者粉磨切割超导层12(同时不切割带基板11并且允许其保留)。
最后，执行在超导层13上形成表面保护层的步骤。在此步骤中，在形成分割区域13a之后，形成表面保护层。在这种情况下，分割区域13a上的表面保护层与超导层13b上的表面保护层类似，该超导层是不同于分割区域13a的部分。
形成表面保护层的步骤可以在形成超导层13的步骤(S30)执行之后执行。在这种情况下，在形成表面保护层之后，执行机械加工步骤(S40)。在这种情况下，在分割区域13a上的表面保护层的状态与分割区域13a的类似。
接下来，将描述实施例1的带状超导线10的功能。当通过在一个端部13c和另一个端部13d之间施加电压而使电流流入带状超导线10时，在预定状态(例如，当带状超导线10冷却到超导层13b达到超导状态的温度时)下，该电流可以在超导状态下通过不同于分割区域13a的超导层13b。在此阶段，因为超导层13b可以被看作是互相电独立的导电线，因此该状态等价于实现了并行设置超导线的状态。
带状超导线10的功能不限于上述的那些。例如，不同于分割区域13a的超导层13b可以串联连接。具体地，邻近的超导层13b在其端部彼此电连接。在此情况下，因为这样连接的超导层13b可以被看作是一根导线，所以该状态等价于当流过电流时所实现的一根长导线所给出的状态。
如上所述，根据本发明实施例1的用于制造带状超导线10的方法包括，制备带基板11的步骤(S10)，在带基板11上形成中间薄层12的步骤(S20)，在中间薄层12上形成超导层13的步骤(S30)，以及在从一个端部13c延伸到另一个端部13d的超导层13中形成至少一个分割区域13a的步骤(S40)，其中该分割区域从一个端部13c延伸到另一个端部13d。该分割区域13的特征是在超导层13b的临界温度处不会达到超导状态。因此，通过形成这样的分割区域13a，可以容易地将带状超导线10制造，以致于带状超导线10具有与通过聚集与不同于分割区域13a的超导层13b区域的数量相同的带状超导线所获得的效果类似的效果。此外，当使用宽带状超导线20时，即使它不是长导线，也可以将带状超导线10形成为使其具有与通过聚集与带状超导线10区域的数量相同数量的带状超导线(其具有与带状超导线10相同的长度)所获得的效果类似的效果(也就是说，可以制造相当于带状超导线并行设置的结构，该带线的总长度等于(宽带状超导线10的纵向长度)×(超导层13b的区域数))。因此，等价于并行设置的窄带状超导线的结构可以通过分隔宽带状超导线10而形成，而不是利用长导线。根据上述的结构，当分隔部分的数量增加时，带状超导线的总长度可以增加，由此能够大规模生产制造带状超导线10，该带状超导线可以以与长带状超导线类似的方式使用。
在上述用于制造带状超导线10的方法中，优选地通过激光束执行机械加工步骤(S40)。因此，可以容易地形成分割区域13a。此外，可以容易地通过改变激光束照射的区域的宽度、位置和深度而改变分割区域13a的宽度、位置和深度。因此，可以被看作并行设置的带状超导线的超导层13的宽度和数量可以容易地改变。
在上述用于制造带状超导线10的方法中，优选地执行机械加工步骤(S40)以形成并行设置在超导层13的纵向上的一个分割区域13a或多个分割区域13a。因此，可以通过不同于分割区域13a的超导层13b来保证多个电流路径。或者，可以通过串联连接超导层13以使得电流从其中通过而实现相当于一根长导线的导线。因此，可以以合理的成本制造高质量的带状超导线10，并且因此可以对其进行大规模生产。
在上述用于制造带状超导线10的方法中，优选通过物理汽相淀积法形成中间薄层12。因为可以使用能够形成优良薄膜的物理汽相淀积法(诸如PLD法或溅射法)，所以可以形成具有优质膜品质的中间薄层12。
在上述用于制造带状超导线10的方法中，优选地通过包括物理汽相淀积法和有机金属淀积法中的至少一种的方法来形成超导层13。物理汽相淀积法(例如PLD法)相对于超导层的性质是优良的，MOD法在成本方面是优良的。因此，可以使带状超导线10的制造工业化。
根据本发明的实施例1的带状超导线10包括带基板11，形成在其上的中间薄层12，以及从一个侧部13c延伸到另一个侧部13d的至少一个分割区域13a，该分割区域13a的特征在于在超导层13b的临界温度处它不会达到超导状态。因此，通过形成上述的分割区域13a，带状超导线10被制造为具有如下效果，所述效果与通过聚集与超导层13b的区域数量相同数量的带状超导线的效果相类似，其中所述超导层不同于上述分割区域13a。
同样，当使用宽的带状超导线10时，即使它不是长的导线，也可以获得与通过聚集与带状超导线10区域的数量相同数量的带状超导线(其具有与带状超导线10相同的长度)所获得的效果类似的效果。因此，带状超导线10无需是长的。相应地，带状超导线10的工业化将变得更容易。
对于上述的带状超导线10，优选地带基板11是由Ni或Ni合金形成的织构化金属带，中间薄层包括CeO2和氧化钇稳定的氧化锆中的至少一种，且超导层12包括HoBCO。这有助于获得利用带基板11的取向的结构。因此，由于带状超导线10，可以实现如实际应用所需的这样大的临界电流(Ic)和临界电流密度(Jc)。此外，可以增加用于带基板11的材料的选择自由度。因此，可以实现带状超导线10的大规模生产。
接下来，参考图4，将描述实施例1的带状超导线10的修改例子。图4是实施例1的修改例子的带状超导线的示意性透视图。除了分割区域13a的形状不同于图1中示出的带状超导线10的分割区域的形状之外，修改例子的带状超导线20的结构基本上与根据本发明实施例1的带状超导线10类似。
更具体地，分割区域13a从一个端部13c延伸到另一个端部13d而不到达端部，那些端部在各自的末端附近。在该修改的例子中，从分割区域13a的尖端到层13末端的边缘W设定在5至20cm的范围内，其中所述的末端位于该尖端附近。与将形成的带状超导线20的长度和分割区域13a的长度无关地，边缘W优选地设定在5至20cm的范围内。
除了应用于实施例1的带状超导线10的分割区域13a的情况之外，由于通过利用激光器或机械装置的技术形成的裂缝，修改例子的带状超导线20的分割区域13a包括如下状态，所述状态是：不存在对应于分割区域13a的超导层、在其下的中间薄层12和在其下的基板11的状态。也就是说，没有到达两端部的分割区域13a是适用下列的任何一种部分：超导层13的结晶度无序的部分；对应于分割区域13a的超导层不存在的部分；对应于分割区域13a的超导层和其下的一部分中间薄层12不存在的部分(中间薄层12的其他部分和基板11存在)；对应于分割区域13a的超导层和其下的整个中间薄层12不存在的部分(基板11存在)；对应于分割区域13a的超导层、其下的整个中间薄层12和其下的一部分基板11不存在的部分(基板11的其他部分存在)；或者对应于分割区域13a的超导层，其下的中间薄层12和其下的基板11不存在的部分(设置切割裂缝)。
此外，除了机械加工步骤(S40)与在图2中示出的带状超导线10的制造方法不同之外，带状超导线20的制造方法的组成基本上与根据本发明实施例1的带状超导线10的制造方法类似。
更具体地，在实施例1的带状超导线10的制造方法的机械加工步骤(S40)中，分割区域13a形成为延伸到端部的附近(来自每个终端的边缘W)，如图4所示。通过执行上述的步骤，可以形成实施例1的修改例子的带状超导线20。
当带状超导线20操作时，对应于边缘W的部分从带基板11、中间薄层12和超导层13切除。因此，带状超导线20的功能变得与实施例1的带状超导线10的功能类似。对应于边缘W的部分不特定限于从带基板11、中间薄层12和超导层13切除。例如，如果由分割区域13a限定的两个区域的端部连接在一起而不将一个端部或两个端部切除，则可以产生一根长的带状超导线。
如上所述，在实施例1的修改例子的带状超导线20的情况下，分割区域13a形成为保留边缘W。因此，可以提高实用性。
(实施例2)
图5是示出的实施例2的带状超导线的示意性透视图。参考图5，将描述根据本发明实施例2的带状超导线。根据本发明实施例2的带状超导线30包括带基板31，中间薄层32，和超导层33，如图5所示。
中间薄层32形成在带基板31上以致于从一个端部32c延伸到另一个端部32d，并且包括从一个端部32c延伸到另一个端部32d的至少一个中间层分割区域32a。中间薄层32包括至少一个层。超导层33形成在中间薄层32上。
中间层分割区域32a上的超导层区域33a是设计为在超导层33b的临界温度处不会达到超导状态的区域。也就是说，中间层分割区域32a被构造为，当在不同于中间层分割区域32a的中间薄层32b上的超导层33b达到超导状态时，中间层分割区域32a上的超导层区域33a不会达到超导状态。
更具体地，在超导层33的纵向上并行形成多个中间层分割区域32a。在实施例2中，形成四个中间层分割区域32a，以及形成五个中间薄层32b，该中间薄层是不同于中间层分割区域32a的部分。
在中间层分割区域32a上沿着其纵向并行地形成超导层区域33a。在实施例2中，四个超导层区域33a形成在中间层分割区域32a上，以及五个超导层33b形成在不同于中间层分割区域32a的区域上。因此，带状超导线30变得相当于如下情况，所述情况是，并行设置具有与带线30相同长度的五个带状超导线而没有中间层分割区域32a。
在实施例2中，利用与实施例1的带基板11、中间薄层12和超导层13分别类似的材料形成带基板31、中间薄层32和超导层33；然而，与实施例1的情况一样，该结构不仅限于此。同样地，虽然未在图中示出，但是带状超导线30同样具有与实施例1类似的表面保护层。
接下来，参考图6，将描述用于制造带状超导线30的方法。图6是示出实施例2的带状超导线30的制造方法的流程图。
首先，执行制备带基板31的步骤(S10)。接下来，执行在带基板31上形成中间薄层32的步骤(S20)。步骤(S10，S20)与实施例1的制造方法的步骤(S10，S20)类似，因此不重复该说明。
接下来，执行机械加工步骤(S50)，从而在从一个端部32c延伸到另一个端部32d的中间薄层32中形成从一个端部32c延伸到另一个端部32d的至少一个中间层分割区域32a。执行步骤(S50)，以使得在中间层分割区域32a上的超导层区域33a变成如下所述的区域，即，在超导层33b的临界温度处不会获得超导状态的区域。
在实施例2中，与实施例1中的步骤(S40)的情况相同，通过激光器执行步骤(S50)；然而它不限于由激光器加工。可以任意使用替代的方法，例如在实施例1的步骤(S40)中描述的机械加工方法。
当中间薄层32由两个或多个层形成时，中间层分割区域32a可以形成在最高层(在最远离带基板31的位置形成的层)中。假设超导层区域33a可以以如下方式形成在中间层分割区域32a上，所述方式是与形成在中间薄层32b上的超导层33b相比该区域33a具有较差的结晶度(即，晶体结构在超导性质方面较逊色或没有表现出超导性质)，则中间层分割区域32a可以具有任何的结构。例如，中间层分割区域32a的上表面(在超导层33侧的表面)的质量可以不同于中间薄层32b的上表面的质量。在中间薄层32由多个层形成的情况下，中间层分割区域32a可以形成在与超导层33接触的最高层中，或者可以形成在最高层的位于超导层33侧的表面上，或者可以形成为穿透上述多个层。
接下来，执行在中间薄层32上形成超导层33的步骤(S30)。当执行此步骤(S30)时，在中间层分割区域32a上的超导层区域33a的结晶度与中间薄层32b上的超导层33b的不同，该中间薄层是不同于中间层分割区域32a的部分。
接下来，执行形成表面保护层的步骤。通过上述步骤(S10，S20，S50，和S30)，可以制造实施例2的带状超导线30。
因为带状超导线30的功能与实施例1的带状超导线10的类似，所以不重复该说明。
如上所述，用于制造根据本发明实施例2的带状超导线30的方法包括：制备带基板31的步骤(S10)；在带基板31上形成中间薄层32的步骤(S20)；形成至少一个在中间薄层32中从一个端部延伸到另一个端部的中间层分割区域32a的机械加工步骤(S50)，其中该中间薄层从一个端部延伸到另一个端部；以及在中间薄层32上形成超导层33的步骤(S30)，以致于在中间层分割区域32a上的超导层区域33a是在超导层33b的临界温度处没有达到超导状态的区域。通过在带状超导线30中形成中间层分割区域32a，可以容易地生产带状超导线30，以使得一个带状超导线具有与通过聚集如下数量的超导线(串联设置)所获得的效果类似的效果，其中该数量与设置在中间薄层32b上的超导层33b区域的数量相同，所述中间薄层不同于中间层分割区域32a。因此，可以使用这样的宽带状超导线30代替长的导线，并且因此带状超导线30的工业化将变得可能。
根据本发明实施例2的带状超导线30包括：带基板31；中间薄层32，在带基板31上从一个端部延伸到另一个端部地形成，并且具有至少一个从一个端部延伸到另一个端部的中间层分割区域32a；以及在中间薄层32上形成的超导层33，而在中间层分割区域32a上形成的超导层33是在超导层33b的临界温度处不会达到超导状态的区域。通过形成中间层分割区域32a，带状超导线30被形成为一个带线具有与聚集如下数量的带状超导线的效果类似的效果，其中该数量与形成在由中间层分割区域32a限定的中间薄层32b上的超导层33b区域的数量相同。
(实施例3)
图7是示出根据本发明实施例3的超导装置的示意性透视图。参考图7，将描述根据本发明实施例3的超导装置。根据本发明实施例3的超导装置是一种超导线圈。实施例3的超导线圈40是利用实施例1的带状超导线10形成的。
如图7所示，超导线圈40由缠绕件41、42和43组成，每个缠绕件通过缠绕带状超导线10(见图1)而形成，该带状超导线包括带基板11和超导层13，在该超导层中，分割区域13a被形成为：分割区域13a被构造成当不同于分割区域13a的超导层13b达到超导状态时不会达到超导状态。
上述“缠绕件”是管状的或固体圆柱体，其截面可以是随意选择的形状，例如圆的，多边形的，或者局部凹陷的形状。
在实施例3中，超导线圈40具有由三个带状超导线10形成的缠绕件41至43。带状超导线10成螺旋形缠绕，以致于形成了其每一个都具有圆柱形状的缠绕件41至43。从超导线圈40的内部以列举的顺序设置缠绕件41、42和43，以致于由带状超导线10形成的缠绕件43被设置为最外层，并且由此形成三层线圈。设置在超导线圈40中的缠绕件41至43内部的一个具有比设置在外侧的另一个更小的外径。
带状超导线10每个都包括带基板11和其中形成有分割区域13a的超导层12，并且分别以圆柱的形式卷绕以致于由分割区域13a限定的两个或多个区域以螺旋的方式设置。因此，形成缠绕件41至43。
在实施例3中，如图7所示，应该特别注意从五个超导层13b区域中随意挑选出来的区域13B，这五个超导层区域通过在由带状超导线10形成的最外面的缠绕件43中的四个分割区域13a的限定而形成。缠绕件43的任意区域13B通过焊接等连接到缠绕件42的与区域13B对应的区域。同样地，与缠绕件42的区域13B对应的区域通过焊接等连接到与缠绕件41的区域13B对应的区域。如上所述，缠绕件41至43的各相应区域彼此连接。
线圈的结构不限于上述的那些，并且它可以由一个层构成(可以由一个缠绕件形成)。分割区域13a可以是分隔的，以致于如果数量大于二则可以形成尽可能多的区域。同样，代替仅利用一个带状超导线10，构成线圈的缠绕件41至43的每一个可以利用两个或多个(例如三个)带状超导线10组合地形成。例如，在三个带状超导线10的一个端部13c中的每一个经受预定处理(例如，为了执行螺旋式卷绕而倾斜地切除端部的工序等)之后，这样处理过的端部的边缘相互连接，以致于在缠绕件的端部处形成环形的开口部分。接着，三个带状超导线螺旋形地缠绕，同时它们相互连接以形成一个线圈(也就是说，一个线圈的外围侧面由多个(例如三个)带状超导线10形成)。因此，具有大直径的线圈可以利用多个带状超导线10形成。
在超导线圈40中，虽然未在图中示出，表面保护层设置在超导层13上。
接下来，参考图8至10，将描述用于制造超导线圈40的方法。图8是示出实施例3的用于制造超导线圈40的方法的流程图。图9是示出通过利用一个带状超导线10制造的单层线圈的示意图。图10是示出了通过利用分别由三个带状超导线形成的缠绕件41至43制造三层线圈的工艺的示意图。
首先，通过带状超导线10的制造方法执行形成作为最内部的缠绕件41的超导线圈的步骤。在实施例3中，超导线圈40是利用实施例1的带状超导线10形成的。因此，具体地如图8所示，首先执行制备带基板11的步骤(S10)。接下来，执行在带基板11上形成中间薄层的步骤(S20)。接着，执行形成超导层13的步骤(S30)。然后，执行机械加工步骤(S40)，其中从一个端部13c延伸到另一个端部13d的至少一个分割区域13a形成在从一个端部13c延伸到另一个端部13d的超导层13中。因为步骤(S10至S40)与实施例1的类似，所以不重复该说明。
接下来，执行缠绕带状超导线10的步骤(S60)。在此步骤(S60)中，形成缠绕件41。
在实施例3中，如图9所示，具有分割区域13a的带状超导线10缠绕成圆柱形状，以致于由分割区域13a限定的至少两个区域的每一个都形成螺旋形状。在此步骤中，带状超导线10螺旋形地缠绕，以致于在与带状超导线10的纵向边缘相对应的边界线41a处既不产生重叠又不产生间隙。
接着，如图10所示，对三个带状超导线10执行步骤(S60)，从而形成缠绕件41、42和43。接下来，如图10所示，以重叠方式按所列举的次序顺序地设置缠绕件41、42和43(它们同心地设置，或者缠绕件42设置为使得包裹缠绕件41的外围，以及缠绕件43设置为使得包裹缠绕件42的外围)。缠绕件41、42和43的圆柱形内径顺序地增加，以致于它们可以以重叠的方式设置。
通过执行步骤(S10至S60)，可以制造实施例3的超导线圈40。接着，缠绕件41至43的相应区域(超导层13b)如上所述地相互电连接。
接下来，参考图7，将描述超导线圈40的功能。为了使电流通过超导线圈40，它被连接到电源。在超导线圈40中，形成缠绕件41、42和43的连接，从而使由所形成的分割区域12a限定的各个区域相互连接。在这样经由各个区域连接的缠绕件41、42和43中，连接的端部连接到电源。
在实施例3中，在缠绕件43中由形成的四个分割区域13a限定的五个超导层13b的任意选择的区域13B的端部(例如在图7中的下端)连接到缠绕件42的区域13B的一个端部(例如在图7的下端)。同样地，缠绕件42的区域13B的另一个端部(例如，在图7中的上端)连接到缠绕件41的区域13B的一个端部(例如，在图7中的上端)。因此，缠绕件相互电连接。
这样，当电源接通时，在由上述连接形成的超导线圈40中，电流通过缠绕件41的区域13B(例如在图7中的上方)，缠绕件42的区域13B(例如在图7中的下方)，以及缠绕件43的区域13B(例如在图7中的上方)。在这样的方式中，电流可以通过五个区域中的每一个，并且可以在预定的条件下实现超导状态。
具体地，该结构不限于上面所描述的。例如，在缠绕件41、42和43的各个带状超导线10中，不同于分割区域13a的五个超导层13b的端部可以连接在一起，以使得邻近的超导层13b串联连接。接着，缠绕件41、42和43相互连接。然后，它们可以被看成一根导线。也就是说，它们相当于一根长的导线。这样，当电源连接到超导层的末端和这样连接的缠绕件时，仅需要一个电源。因此，电源的数量可以减少，并且因此可以制造廉价的超导线圈。当电流通过此超导线圈时，在预定的条件下，可以在一个流动路径中实现超导状态。
如已经做出的描述，作为根据本发明实施例3的超导装置的一个例子，超导线圈40是一种利用实施例1的带状超导线10的超导装置。因此，通过形成分割区域13a，一根带状超导线10可以处理为具有与聚集如下数量的超导线所获得的效果类似的效果的带状超导线，其中该数量与构成不同于上述分割区域13a的超导层13b的区域的数量相同；因此，利用上述带状超导线可以容易地制造超导线圈40。
用于制造作为根据本发明实施例3的超导装置的一个例子的超导线圈40的方法，包括根据实施例1中的带状超导线10的制造方法制造带状超导线10的步骤(S10至S40)，以及缠绕带状超导线10的步骤(S60)。因此，可以利用带状超导线10容易地制造超导线圈40，由于形成了分割区域13a，每个带状超导线10具有与聚集如下数量的超导线所获得的效果类似的效果，其中该数量与构成不同于分割区域13a的超导层13b的区域的数量相同。因此，因为可以使用宽的带状超导线10而不使用长的导线，所以可以实现超导线圈40的大规模生产。
接下来，将描述实施例3的超导线圈40的一个修改例子。作为修改例子的超导装置的一个例子，超导线圈的结构基本上与根据本发明实施例3的超导线圈40的结构相类似；然而，中间层分割区域形成在中间薄层中，这是与图7中示出的超导线圈40不同的一点。
具体地，使用实施例2的带状超导线30。如图5所示，具体地，带状超导线30具有带基板31，中间薄层32，和超导层33。修改例子的超导线圈由缠绕件形成，每个缠绕件通过缠绕带状超导线30形成为圆柱形状，在其中形成有中间层分割区域32a，从而使由中间层分割区域32a上的超导层33a限定的两个或多个区域形成螺旋形状。
接下来，参考图11，将描述用于制造实施例3的修改例子的超导线圈的方法。图11是示出该修改例子的超导线圈的制造方法的流程图。
除了实施例2的带状超导线是用于制造以外，实施例3的修改例子的超导线圈的制造方法的结构基本上与根据本发明实施例3的超导线圈40的制造方法的类似，并且这是与图8中所示的超导线圈40的制造方法不同的一点。
首先，通过实施例2的带状超导线30的制造方法执行制造带状超导线30的步骤。具体地，如图11所示，执行制备带基板31的步骤(S10)。接下来，执行在带基板31上形成中间薄层32的步骤(S20)。接下来，执行机械加工步骤(S50)，以致于在从一个端部延伸到另一个端部的中间薄层32中，至少一个中间层分割区域32a被形成为从一个端部延伸到另一个端部。接着，执行在中间薄层32上形成超导层33的步骤(S30)。该步骤(S10、S20、S50和S30)与实施例2中的制造方法的步骤(S10、S20、S50和S30)类似，因此不重复该说明。
接下来，执行缠绕带状超导线30的步骤(S60)。因为步骤(S60)与实施例3的制造方法的步骤(S60)类似，所以不重复该说明。
缠绕件41至43通过执行步骤(S10、S20、S50、S30和S60)而形成，然后装配在一起，从而可以制造实施例3的修改例子的超导线圈。
如已经做出的描述，根据作为实施例3的修改例子的超导装置的一个例子的超导线圈，使用了实施例2的带状超导线30。因此，得到超导线圈，其包括具有中间层分割区域32a的中间薄层32。
如上所述，作为实施例3的修改例子的超导装置的一个例子的超导线圈的制造方法，具有通过实施例3的带状超导线30的制造方法制造带状超导线30的步骤(S10、S20、S50和S30)，以及缠绕由制造步骤(S10、S20、S50和S30)形成的带状超导线30的步骤(S60)。因此，可以容易地制造超导线圈，其包括具有中间层分割区域32a的中间薄层32。
(实施例4)
本发明的实施例4是作为超导装置的一个例子的超导线圈。除了制造方法之外，根据本发明实施例4的超导线圈的结构基本上与图7中所示的实施例3的超导线圈40的类似。因此，对于实施例4的超导线圈，不重复该说明。
接下来，参考图12和图13，将描述根据本发明实施例4的用于制造超导线圈的方法。图12是示出根据本发明实施例4的超导线圈的制造方法的流程图。图13是示出实施例4的机械加工步骤的示意性透视图。
首先，执行制备带基板的步骤(S10)。接下来，执行在带基板上形成中间薄层的步骤(S20)。接着，执行在中间薄层32上形成超导层33的步骤(S30)。因为步骤(S10至S30)与实施例1的制造方法的步骤(S10至S30)类似，因此不重复该说明。
接下来，执行缠绕带状超导线的步骤(S60)。因为步骤(S60)与实施例3的制造方法的步骤(S60)类似，所以不重复该说明。
接下来，在缠绕的带状超导线的超导层中，执行机械加工步骤(S40)以致于至少一个分割区域被形成为从位于末端的一个端部延伸到位于另一个末端的另一个端部，由此超导层被分成从一个端部延伸到另一个端部的至少两个区域。执行此步骤(S40)以使得分割区域可以变成在超导层的临界温度处没有达到超导状态的区域。
在实施例4的步骤(S40)中，例如，将由步骤(S60)形成的缠绕件的两个末端进行固定。为了固定，可以使用固定元件。通过使用该固定元件，可以容易地保持超导线圈的形状。具体地，只要在缠绕件中可以形成分割区域，则步骤(S20)不特定限于上面描述的那些。例如，只要缠绕的带状超导线保持在缠绕状态，就可以形成分割区域。
接着，例如，如图13所示，通过由激光束照射带状超导线的超导层53而形成分割区域53a。具体地，缠绕件的超导层53由激光束螺旋形地照射，从而形成分割区域53a。在实施例4中，并行形成四个分割区域53a。因此，可以形成具有圆柱形状的缠绕件，其中由分割区域53a限定的五个超导层52b区域中的每一个都形成螺旋形状。
通过上述步骤(S10、S20、S30、S60和S40)以及通过将缠绕件组合在一起而制造缠绕件，从而可以产生实施例4的超导线圈。
因为实施例4的超导线圈的功能与实施例3的超导线圈的功能相类似，所以不重复该说明。
如上所述，作为实施例4的超导装置的一个例子，超导线圈的制造方法包括，制备带基板的步骤(S10)，在带基板上形成中间薄层的步骤(S20)，在中间薄层32上形成超导层33的步骤(S30)，缠绕带状超导线的步骤(S60)，以及机械加工步骤(S40)，其中在缠绕的带状超导线的超导层53中，一个或多个分割区域53a形成为从位于一个末端的一个端部延伸到位于另一个末端的另一个端部，由此超导层53被分成从一个端部延伸到另一个端部的两个或多个区域，而该机械加工步骤(S40)还包括如下步骤：即，对将被形成为超导层53的分割区域53a的部分进行处理，以使得当不同于分割区域的超导层53b达到超导状态时不会达到超导状态。因此，在带状超导线形成为缠绕件之后，可以执行机械加工步骤(S40)。这样，超导线圈可以利用带状超导线容易地制造，由于形成了分割区域53a，该带状超导线具有与聚集如下数量的带状超导线所获得的效果类似的效果，其中该数量与构成不同于分割区域53a的超导层53b的区域的数量相同。因此，可以工业生产超导线圈。
(实施例5)
本发明的实施例5是作为超导装置的一个例子的超导线圈。根据本发明实施例5的超导线圈的结构基本上与图7中所示的实施例3的超导线圈的类似，除了中间薄层形成在该超导线圈中以及其制造方法与实施例3不同之外。
实施例5的超导线圈具有带基板，中间薄层，以及超导层。在带基板上，中间薄层被形成为从一个端部延伸到另一个端部，并且包括至少一个从一个端部延伸到另一个端部的中间层分割区域。超导层形成在中间薄层上。缠绕件通过缠绕带状超导线而形成，该带状超导线包括带基板，具有中间层分割区域的中间薄层，以及超导层。在中间层分割区域上的超导层区域是在超导层的临界温度处不会达到超导状态的区域。
这样，具有圆柱形状的缠绕件通过缠绕带状超导线构造，该带状超导线包括带基板、超导层和中间薄层，在该中间薄层中，中间层分割区域形成为由其限定的至少两个区域的每一个形成螺旋形状。
接下来，将描述根据本发明实施例5的超导线圈的制造方法。图14是示出根据本发明实施例5的超导线圈的制造方法的流程图。
如图14所示，首先执行制备带基板的步骤(S10)。接下来，执行在带基板上形成中间薄层的步骤(S20)。因为步骤(S10，S20)与实施例2的制造方法的步骤(S10，S20)类似，所以不重复该说明。
接下来，执行缠绕带状件的步骤(S70)。在此步骤(S70)中，包括带基板和中间薄层的带状件以螺旋形式缠绕，以致于形成为圆柱形状。
接下来，在缠绕的带状件的中间薄层中，执行形成至少一个从位于一端的一个端部延伸到位于另一端的另一个端部的中间层分割区域的机械加工步骤(S50)，以致于中间薄层可以具有至少两个从一个端部延伸到另一个端部的区域。在基本上与实施例4的步骤(S50)类似的此步骤(S50)中，中间层分割区域形成在已经形成为缠绕件的带状件的中间薄层中。具体地，如在实施例4的步骤(S40)的情况下，缠绕件的两端固定，并且中间层分割区域通过激光束的照射形成在中间薄层中。
接着，执行在中间薄层上形成超导层的步骤(S30)。在此步骤(S30)中，可以使用与实施例2的制造方法的步骤(S30)类似的方法。然后，通过结合包括多个这样形成的超导层的缠绕件而制造了超导线圈。
通过执行上述步骤(S10，S20，S70，S50和S30)，可以制造实施例5的超导线圈。
因为实施例5的超导线圈的功能与实施例3的超导线圈40的类似，所以不重复该说明。
如上所述，作为实施例5的超导装置的一个例子，超导线圈的制造方法包括，制备带基板11的步骤(S10)，在带基板上形成中间薄层的步骤(S20)，缠绕带状件的步骤(S70)，机械加工步骤(S50)，其中在缠绕的带状件的中间薄层中，至少一个中间层分割区域被形成为从位于一个末端的一个端部延伸到位于另一个末端的另一个端部，从而使得中间薄层可以分成从一个端部延伸到另一个端部的至少两个区域，以及在中间薄层上形成超导层的步骤(S30)，而在中间层分割区域上的超导层区域是在超导层的临界温度处不会达到超导状态的区域。因此，在带基板形成为缠绕件之后，可以执行机械加工步骤(S50)。因此，可以容易地制造包括带状超导线的超导线圈，由于形成这样的中间层分割区域，该带状超导线具有与聚集如下数量的带状超导线所获得的效果类似的效果，其中该数量与不同于中间层分割区域的超导层区域的数量相同。因此，可以实现超导线圈的大规模生产。
(实施例6)
图15A是示出实施例6的超导线圈的示意性顶视图，以及图15B是示出实施例6的超导线圈的示意性正视图。参考图15A和15B，将描述根据本发明实施例6的超导装置。根据本发明实施例6的超导装置是一种超导线圈。实施例6的超导线圈60是通过利用实施例1的带状超导线10形成的缠绕件。
具体地，如图15A和图15B所示，超导线圈60包括带基板11，中间薄层12，以及超导层13。超导层13包括并行形成的四个分割区域12a，从而将该超导层13分为五个超导层区域13b。
这样，缠绕件以这样的方式形成，即带状超导线10包括带基板11和具有分割区域13a的超导层13，该利用带状超导线10的宽度方向上的一侧的轴、围绕通过缠绕而在中间产生的空腔来将带状超导线10缠绕成圆柱形。在图15A和15B中，超导线圈由一个缠绕件形成。
接下来，将描述实施例6的用于制造超导线圈的方法。超导线圈的制造方法包括实施例1的制造带状超导线10的步骤(S10至S40)，和实施例3的缠绕带状超导线的步骤(S60)。
具体地，首先，执行实施例1的制造带状超导线10的步骤(S10至S40)。
接下来，执行缠绕步骤(S60)。在此步骤(S60)中，具有形成在其中的分割区域13a的带状超导线10缠绕成圆柱形状，以致于由分割区域13a限定的至少两个区域的每一个都形成螺旋形状。在实施例6中，带状超导线10以如下方式缠绕成圆柱形状，即，通过螺旋形缠绕带状超导线10致使每个分割区域13a都形成螺旋形状。
通过执行步骤(S10，S20，S30，S40和S60)，可以制造实施例6的超导线圈。
实施例6的超导线圈的功能与实施例3的超导线圈40的功能类似，所以不重复该说明。
如上所述，根据作为实施例6的超导装置的一个例子的超导线圈的制造方法，在缠绕步骤(S60)中使用螺旋式卷绕法。因此，可以容易地制造具有期望形状的线圈。
此外，在作为实施例6的超导装置的一个例子的超导线圈的情况，因为该结构为可以通过回旋地对缠绕件进行缠绕而形成线圈，因此线圈可以形成为要求的形状。
在上述的实施例3至6中，超导线圈被描述为超导装置的例子；然而，超导装置不限于线圈。例如，超导装置也可以描述为超导电缆或功率存储系统。并且，以举例的方式描述的缠绕件和超导线圈的截面是环形。然而，该横截面形状不限于环形，以及例如也可以描述为其他形状(例如包括三角形和四边形的多边形，或包含曲线部分和直线部分组合的形状)。
例子1
为了确定根据本发明的用于制造超导装置的方法的效果，在例子1以及下述的比较例子1和2中，在表格1的顶行中示出的超导线圈利用在表格1的底行中示出的带状超导线形成。例子1以及比较例子1和2的超导线圈形成为用作1GHz频率的NMR线圈。
(在例子1中超导线圈的形成)
在例子1中，根据在实施例1中描述的制造方法形成超导线圈。具体地，首先，执行制备带基板的步骤(S10)。基于Ni合金的织构带的Ni-W(钨)织构金属带被用作带基板。接下来，执行在带基板上形成中间薄层的步骤(S20)。在此步骤(S20)中，三层中问层(CeO/YSZ/CeO2)以如下方式形成为中间薄层，即CeO2层通过RF溅射法形成在带基板上而YSZ层通过PLD法形成在其上。接下来，执行在中间薄层上形成超导层的步骤(S30)。在此步骤(S30)中，形成了超导层，从而具有接近1.0μm厚度的HoBCO膜通过PLD法外延地生长在中间薄层上。
在此带状超导线中，当膜厚为1μm时假定Jc(临界电流密度)为1MA/cm2(77K，0T)时，满足Ic(77K，0T)＝100A，并且在温度是4.2K和磁通量密度是25T的磁场条件下符合Ic(4.2K，25T)＝1000A，其中该磁场条件是在1GHz频率处的NMR线圈的条件。
通过在超导层上形成具有5μm厚度的银膜和具有20μm厚度的镀铜而制造的带状超导线具有大的宽度尺寸，具有0.1mm的厚度和5cm的宽度。
在此步骤(S40)中，通过YAG激光器的连续照射，在超导层的纵向上并行形成四个分割区域，以致于将超导层分为其每个都具有1cm宽度的五个区域。
接着，执行缠绕步骤(S60)。在此步骤(S60)中，带状超导线缠绕成圆柱形状，以致于由分割区域限定的四个区域的每一个都形成螺旋形状。当20层相互层叠并且连接时，获得1GHz频率的NMR线圈。因此，形成例子1的超导线圈。
(在比较例子1中超导线圈的形成)
在比较例子1中，利用具有2.0mm直径的Bi-2212圆导线形成了包括14层的超导线圈。在这种情况下，Bi-2212表示基于Bi-Sr-Ca-Cu-O的超导氧化物，其中包含铋、铅、锶、钙、铜和氧，并且其中(铋+铅)、锶、钙和铜的原子比(除了氧)分别表示为大约2、2、1和2(在一些情况中Bi-2212由(Bi，Pb)2212)表示)。更具体地，包含由化学式(BiPb)2Sr2Ca1Cu2O8+z表示的化合物。在该化学式中，z表示氧含量，并且众所周知临界温度(Tc)和临界电流(Ic)的改变取决于z的改变。
(在比较例子2中超导线圈的形成)
在比较例子2中，除了使用具有1cm宽度的带状超导线之外，执行与例子1的制造方法的步骤(S10至S30)类似的步骤。
接下来，不执行机械加工步骤(S40)，执行缠绕步骤(S60)。因此，在比较例子2中形成包括20层的超导线圈。
表格1
  例子1   比较例子1   比较例子2
  线圈
  内径(mm)   75   75   75
  外径(mm)   126   126   126
  长度(mm)   600   600   600
  圈数   1260   4095   1260
  层数   20   14   20
  电流(A)   160×5线串联连接   300   1000
  自激磁场(Self-MagneticField)(T)   2.5   2.5   2.5
  备用磁场(T)   21.0   21.0   21.0
  线圈电流密度(A/mm2)   ＞100   ＞100   ＞100
  导线
  结构   HoBCO带线   基于Bi的导线(Bi-2212导线)   HoBCO带线
  尺寸   0.1mm×5cm宽度   2.0mm直径   0.1mm×1cm宽度
  单位长度(m)   10(20单位长度)   1600(1单位长度)   500(1单位长度)
  Ic(A)(4.2K，25T)   ＞800   ＞300   ＞800
(评估结果)
如表格1中所示，例子1的超导线圈可以由具有10m/层的小单元长度的带状超导线组成。当在机械加工步骤(S20)中160A的电流施加在形成在超导层中的具有1cm宽度的每个分隔区域时，在所有的五个区域中通过的电流达到800A。
此外，超导层需要的规格降低，因此例子1的超导线圈的生产成本可以减小。
除了在分别由五个电源将电流并联施加到每个具有1cm宽度的五个分隔区域的情况之外，通过利用一个电源串联连接地执行串联电流施加。因此，经过验证在两种情况下通过的电流都是800A。
另一方面，在比较例子1的超导线圈的情况下，因为线圈是利用圆形的基于Bi的导线形成的，所以必须使用具有1600m单位长度的非常长的导线。
在比较例子2的情况下，虽然因为该导线由具有1cm宽度的带状HoBCO膜构成，所需导线的长度与比较例子1相比小，但也需要具有500m单位长度的长导线。
例子2
(在例子2中超导线圈的形成)
在例子2中，根据在实施例2中描述的制造方法形成超导线圈。具体地，对于例子2的超导线圈，执行制备带基板的步骤(S10)和在带基板上形成中间薄层的步骤(S20)。在步骤(S10和S20)中使用的带基板和中间薄层与在例子1中描述的类似。
接下来，执行机械加工步骤(S50)，其中在从一个端部延伸到另一个端部的中间薄层中，将形成从一个端部延伸到另一个端部的至少一个中间层分割区域。在此步骤(S50)中，中间薄层由YAG激光器照射，从而形成中间层分割区域。
接下来，执行形成超导层的步骤(S30)。在此步骤(S50)中，中间薄层由YAG器照射，从而形成中间层分割区域。
接下来，执行缠绕带状超导线的步骤(S60)。因此，形成如在下面的表格2的例子2中所示的具有一个层的超导线圈。
(在例子3中超导线圈的形成)
对于例子3的超导线圈，如下面的表格2中所示的具有一个层的超导线圈是利用例子1的带状超导线而形成的。
表格2
  例子2  例子3
  线圈
  内径(mm)   75  75
  外径(mm)   80  80
  长度(mm)   600  600
  圈数   60  60
  层数   1  1
  电流(A)   200×5线串联连接  200×5线串联连接
  自激磁场(T)   0.15  0.15
  导线
  结构   (实施例2的)HoBCO带线  (实施例1的)基于Bi的导线
  尺寸   0.1mm×5cm宽度  0.1mm×5cm宽度
  单位长度   10  10
  Ic(A)(4.2K，25T)   ＞1200  ＞1200
(评估结果)
在用于例子2的超导线圈的带状超导线中，通过YAG激光器照射产生了在中间层分割区域中的结晶度无序的状态。因此，导致中间层分割区域上的超导层具有非晶状态或不充足的面内结晶度，因此没有获得超导状态。因此，当电流施加到例子2的超导线圈时，虽然不同于中间薄层中的中间层分割区域的部分上的超导层达到超导状态，但是中间薄层的中间层分割区域的部分上的超导层没有达到超导状态。
如表格2所示，在例子2(其中使用了在实施例2中形成的带状超导线)中形成的超导线圈的性能与在例子3(其中使用了在实施例1中形成的带状超导线)中形成的超导线圈的性能相当。因此，确定了根据本发明实施例2的超导线圈及其制造方法的效果。
这样公开的实施例和例子都是以举例的方式进行的描述，应该理解本发明不限制于此。因此，与上述的实施例无关，本发明包括在所附权利要求的范围和精神内的任何不同的变形。
工业实用性
根据本发明的用于制造带状超导线的方法，形成至少一个分割区域或中间层分割区域。因此，可以容易地制造具有相对小的长度的宽带状超导线，以致于该带状超导线具有与长的导线类似的效果。此外，由于这样的宽的带状超导线具有与长导线基本上相同的效果的，所以可以以合理的成本制造如下的超导装置，其具有与利用长导线的超导装置基本相同的效果。

Claims (5)

1.一种用于制造带状超导线的方法，包括：
制备带基板的步骤；
在带基板上形成中间薄层的步骤；
在中间薄层上形成从一个端部延伸到另一个端部的超导层的步骤；
在超导层中形成从一个端部延伸到另一个端部的至少一个分割区域的机械加工步骤，
其中所述至少一个分割区域是在超导层的临界温度处不会达到超导状态的区域。
2.一种用于制造带状超导线的方法，包括：
制备带基板的步骤；
在带基板上形成从一个端部延伸到另一个端部的中间薄层的步骤；
在中间薄层中形成从一个端部延伸到另一个端部的至少一个中间层分割区域的机械加工步骤；以及
在中间薄层上形成超导层的步骤，
其中在所述至少一个中间层分割区域上的超导层区域是在超导层的临界温度处没有达到超导状态的区域。
3.一种带状超导线，包括：
带基板；
在带基板上形成的中间薄层；以及
在中间薄层上形成的从一个端部延伸到另一个端部的超导层，该超导层包括从该一个端部延伸到该另一个端部的至少一个分割区域，
其中所述至少一个分割区域是在超导层的临界温度处没有达到超导状态的区域。
4.一种带状超导线，包括：
带基板；
在带基板上形成的从一个端部延伸到另一个端部的中间薄层，并且该中间薄层包括从该一个端部延伸到该另一个端部的至少一个中间层分割区域；以及
形成在中间薄层上的超导层，
其中在所述至少一个中间层分割区域上的超导层区域是在超导层的临界温度处没有达到超导状态的区域。
5.一种包括根据权利要求3或4的带状超导线的超导装置。
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