JP2007087734A - 超電導テープ線材の製造方法、超電導テープ線材、および超電導機器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 超電導テープ線材10の製造方法は、テープ状基板11を準備する工程(S10)と、テープ状基板11上に中間薄膜層12を形成する工程(S20)と、中間薄膜層12上に超電導層13を形成する工程(S30)と、超電導層13は一方端部13cから他方端部13dまで伸び、超電導層13に一方端部13cから他方端部13dまで延在する少なくとも1つの分割領域13aを形成する加工工程とを備えている。分割領域13aは、超電導層13の臨界温度では超電導状態とならない領域であることを特徴とする。
【選択図】 図1
Description
図1は、本発明の実施の形態1における超電導テープ線材を示す概略斜視図である。図1を参照して、本発明の実施の形態1における超電導テープ線材を説明する。本発明の実施の形態1における超電導テープ線材10は、図1に示すように、テープ状基板11と、中間薄膜層12と、超電導層13とを備えている。
図5は、実施の形態2における超電導テープ線材を示す概略斜視図である。図5を参照して、本発明の実施の形態2における超電導テープ線材を説明する。本発明の実施の形態2における超電導テープ線材30は、図5に示すように、テープ状基板31と、中間薄膜層32と、超電導層33とを備えている。
図7は、本発明の実施の形態3における超電導機器を示す概略斜視図である。図7を参照して、本発明の実施の形態3における超電導機器を説明する。本発明の実施の形態3における超電導機器は超電導コイルとしている。実施の形態3における超電導コイル40は、実施の形態1における超電導テープ線材10を用いて製造されている。
本発明の実施の形態4は、超電導機器の一例である超電導コイルである。本発明の実施の形態4における超電導コイルは、基本的には図7に示す実施の形態3における超電導コイル40と同様の構成であるが、製造方法が異なる。そのため、実施の形態4における超電導コイルについてその説明は繰り返さない。
本発明の実施の形態5は、超電導機器の一例である超電導コイルである。本発明の実施の形態5における超電導コイルは、基本的には図7に示す実施の形態3における超電導コイル40と同様の構成であるが、中間薄膜層を備えている点および製造方法が異なる。
図15(A)は、実施の形態6における超電導コイルを示す概略上面図であり、図15(B)は、実施の形態6における超電導コイルを示す概略正面図である。図15(A)および図15(B)を参照して、本発明の実施の形態6における超電導機器を説明する。本発明の実施の形態6における超電導機器は超電導コイルとしている。実施の形態6における超電導コイル60は、実施の形態1における超電導テープ線材10を用いて巻き形状体が構成されている。
実施例1では、実施の形態1の製造方法にしたがって超電導コイルを製造した。具体的には、まず、テープ状基板を準備する工程(S10)を実施した。テープ状基板は、Ni合金系配向テープであるNi−W(タングステン)配向金属テープを用いた。次に、テープ状基板上に中間薄膜層を形成する工程(S20)を実施した。この工程(S20)では、中間薄膜層は、テープ状基板上にRFスパッタ法によりCeO2層を、PLD法によりYSZ層を形成させ、3層構造中間層(CeO/YSZ/CeO2)を形成させた。次に、中間薄膜層上に超電導層を形成する工程(S30)を実施した。この工程(S30)では、超電導層は、中間薄膜層上にPLD法により厚みが約1.0μmのHoBCO膜をエピタキシャル成長させた。
比較例1では、径が2.0mmのBi−2212丸線を用いて、14層の超電導コイルを製造した。ここで、Bi−2212とは、ビスマスと鉛とストロンチウムとカルシウムと銅と酸素とを含み、その原子比(酸素を除く)として(ビスマスと鉛):ストロンチウム:カルシウム:銅が2:2:1:2と近似して表わされるBi−Sr−Ca−Cu−O系の酸化物超電導のことである((Bi,Pb)2212と記すこともある)。より具体的には、(BiPb)2Sr2Ca1Cu2O8+Zという化学式で示されるものが含まれる。式中zは、酸素含有量を示し、zが変化することで臨界温度(Tc)や臨界電流(Ic)が変化することが知られている。
比較例2では、超電導テープ線材の幅が1cmのものを用いた点を除き、実施例1の製造方法における工程(S10〜S30)と同様の工程を実施した。
表1に示すように、実施例1における超電導コイルは、1層あたり10mという短い単長の超電導テープ線材により製造することができた。また、加工工程(S20)により1cmの幅に区分された領域の超電導層に、それぞれ160Aの電流を流して通電すると、5の領域それぞれの合計で800Aの通電電流となった。
実施例2では、実施の形態2の製造方法にしたがって超電導コイルを製造した。具体的には、実施例2における超電導コイルは、テープ状基板を準備する工程(S10)、テープ状基板上に中間薄膜層を形成する工程(S20)を実施した。この工程(S10,20)では、実施例1と同様のテープ状基板および中間薄膜層を用いた。
実施例3における超電導コイルは、実施例1で用いた超電導テープ線材を用いて、下記の表2に示す1層の超電導コイルを製造した。
実施例2における超電導コイルに用いている超電導テープ線材において、YAGレーザの照射により中間層分割領域は結晶性を乱れた状態とした。そのため、中間層分割領域上の超電導層は、アモルファス化、または面内の結晶性が不十分であるので、超電導状態とならなかった。そのため、実施例2における超電導コイルに通電させると、中間層分割領域以外の部分の中間薄膜層上の超電導層が超電導状態となるとき、中間薄膜層のうち中間層分割領域となるべき部分上の超電導層が超電導状態とならなかった。
Claims (5)
- テープ状基板を準備する工程と、
前記テープ状基板上に中間薄膜層を形成する工程と、
前記中間薄膜層上に超電導層を形成する工程と、
前記超電導層は一方端部から他方端部まで伸び、前記超電導層に前記一方端部から前記他方端部まで延在する少なくとも1つの分割領域を形成する加工工程とを備え、
前記分割領域は、前記超電導層の臨界温度では超電導状態とならない領域であることを特徴とする、超電導テープ線材の製造方法。 - テープ状基板を準備する工程と、
前記テープ状基板上に中間薄膜層を形成する工程と、
前記中間薄膜層は一方端部から他方端部まで伸び、前記中間薄膜層に前記一方端部から前記他方端部まで延在する少なくとも1つの中間層分割領域を形成する加工工程と、
前記中間薄膜層上に超電導層を形成する工程とを備え、
前記中間層分割領域上の超電導層領域は、前記超電導層の臨界温度では超電導状態とならない領域であることを特徴とする、超電導テープ線材の製造方法。 - テープ状基板と、
前記テープ状基板上に形成された中間薄膜層と、
前記中間薄膜層上に形成され、一方端部から他方端部まで伸び、前記一方端部から前記他方端部まで延在する少なくとも1つの分割領域を含む超電導層とを備え、
前記分割領域は、前記超電導層の臨界温度では超電導状態とならない領域であることを特徴とする、超電導テープ線材。 - テープ状基板と、
前記テープ状基板上に形成され、一方端部から他方端部まで伸び、前記一方端部から前記他方端部まで延在する少なくとも1つの中間層分割領域を含む中間薄膜層と、
前記中間薄膜層上に形成された超電導層とを備え、
前記中間層分割領域上の超電導層領域は、前記超電導層の臨界温度では超電導状態とならない領域であることを特徴とする、超電導テープ線材。 - 請求項3または4に記載の超電導テープ線材を用いた、超電導機器。
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