JP2008074686A - Ｂｉ系超電導体、超電導線材および超電導機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】超電導転移が急峻で臨界温度が１１０Ｋよりも高いＢｉ系超電導体、このＢｉ系超電導体を含む超電導線材および超電導機器を提供する。
【解決手段】本Ｂｉ系超電導体は、超電導相として（Ｂｉ，Ｐｂ）２２２３を含むＢｉ系超電導体であって、（Ｂｉ，Ｐｂ）２２２３のｃ軸に平行な方向に磁場が印加されている状態で測定され５０Ｋで規格化された磁化率が−０．５となる第１の臨界温度Ｔ1Cが１１０．０Ｋより高く、磁化率が−０．１となる第２の臨界温度Ｔ2Cと前記第１の臨界温度Ｔ1Cとの差｜Ｔ2C−Ｔ1C｜が１．０Ｋ以下である。さらに好ましくは、磁化率が−０．００１となる第３の臨界温度Ｔ3Cと前記第１の臨界温度Ｔ1Cとの差｜Ｔ3C−Ｔ1C｜が３．０Ｋ以下である。
【選択図】図１
【解決手段】本Ｂｉ系超電導体は、超電導相として（Ｂｉ，Ｐｂ）２２２３を含むＢｉ系超電導体であって、（Ｂｉ，Ｐｂ）２２２３のｃ軸に平行な方向に磁場が印加されている状態で測定され５０Ｋで規格化された磁化率が−０．５となる第１の臨界温度Ｔ1Cが１１０．０Ｋより高く、磁化率が−０．１となる第２の臨界温度Ｔ2Cと前記第１の臨界温度Ｔ1Cとの差｜Ｔ2C−Ｔ1C｜が１．０Ｋ以下である。さらに好ましくは、磁化率が−０．００１となる第３の臨界温度Ｔ3Cと前記第１の臨界温度Ｔ1Cとの差｜Ｔ3C−Ｔ1C｜が３．０Ｋ以下である。
【選択図】図１
Description
本発明は、Ｂｉ系超電導体、超電導線材および超電導機器に関し、特に、臨界温度が１１０Ｋよりも高いＢｉ系超電導体に関する。
超電導相としてＢｉ２２１２（Ｂｉ2Ｓｒ2Ｃａ1Ｃｕ2Ｏ8+δをいう、以下同じ）、Ｂｉ２２２３（Ｂｉ2Ｓｒ2Ｃａ2Ｃｕ3Ｏ10+δをいう、以下同じ）などを含むＢｉ系超電導体は、臨界温度が高く、高温酸化物超電導体の代表的なものとして、超電導線材などの用途に用いられている。
かかるＢｉ系超電導体の中でも、Ｂｉ２２２３は臨界温度が高いものとして知られている。しかし、Ｂｉ２２２３の単相を得ることが非常に難しい。一方、このＢｉ２２２３のＢｉサイト（超電導体結晶においてＢｉが配置される場所をいう、以下同じ）にＰｂを多量にドーピングすることによりＢｉサイトのＢｉ原子の一部がＰｂ原子により置換された（Ｂｉ，Ｐｂ）２２２３（（Ｂｉ1-pＰｂp）2Ｓｒ2Ｃａ2Ｃｕ3Ｏ10+δ、ここで０＜ｐ＜０．２５、以下同じ）は、容易に単相が得られることが確認され、かかる（Ｂｉ，Ｐｂ）２２２３について臨界温度を向上させるための検討が進められている。特に、原材料を焼結して得られた（Ｂｉ，Ｐｂ）２２２３をアニールすることにより、臨界温度を１１０Ｋより高くできることが報告されている（たとえば、非特許文献１を参照）。
しかし、（Ｂｉ，Ｐｂ）２２２３を含む臨界温度が１０８．２ＫのＢｉ系超電導体を７００℃で酸素分圧２１ｋＰａ（０．２気圧）の条件で１００時間のアニールを行なったところ、常電導体から超電導体に転移（以下、超電導転移という）し始める温度（以下、転移開始温度という）は、１１４．８Ｋにまで高められたが、臨界温度は１０６．４Ｋと低下してしまった。これは、アニールによって、超電導転移の急峻さが失われてしまったものと考えられる。
Jie Wang，他４名，"Enhancement of TC in (Bi,Pb)-2223 superconductor by vacuum encapsulation and post-annealing"，Physica C 208，(1993)，p323-327
Jie Wang，他４名，"Enhancement of TC in (Bi,Pb)-2223 superconductor by vacuum encapsulation and post-annealing"，Physica C 208，(1993)，p323-327
本発明は、超電導転移が急峻で臨界温度が１１０Ｋよりも高いＢｉ系超電導体、このＢｉ系超電導体を含む超電導線材および超電導機器を提供することを目的とする。
本発明は、超電導相として（Ｂｉ，Ｐｂ）２２２３を含むＢｉ系超電導体であって、（Ｂｉ，Ｐｂ）２２２３のｃ軸に平行な方向に磁場が印加されている状態で測定され５０Ｋで規格化された磁化率が−０．５となる第１の臨界温度Ｔ1Cが１１０．０Ｋより高く、磁化率が−０．１となる第２の臨界温度Ｔ2Cと第１の臨界温度Ｔ1Cとの差｜Ｔ2C−Ｔ1C｜が１．０Ｋ以下であるＢｉ系超電導体である。
本発明にかかるＢｉ系超電導体において、さらに、磁化率が−０．００１となる第３の臨界温度Ｔ3Cと前記第１の臨界温度Ｔ1Cとの差｜Ｔ3C−Ｔ1C｜が３．０Ｋ以下とすることができる。
また、本発明は、上記Ｂｉ系超電導体を含む超電導線材である。さらに、本発明は、この超電導線材を含む超電導機器である。
本発明によれば、超電導転移が急峻で臨界温度が１１０Ｋよりも高いＢｉ系超電導体、このＢｉ系超電導体を含む超電導線材および超電導機器が提供できる。
（実施形態１）
本発明にかかるＢｉ系超電導体の一実施形態は、図１を参照して、超電導相として（Ｂｉ，Ｐｂ）２２２３を含むＢｉ系超電導体であって、（Ｂｉ，Ｐｂ）２２２３のｃ軸に平行な方向に磁場が印加されている状態で測定され５０Ｋで規格化された磁化率（以下、−Ｍ／Ｍ（５０Ｋ）という）が−０．５となる第１の臨界温度Ｔ1Cが１１０．０Ｋより高く、−Ｍ／Ｍ（５０Ｋ）が−０．１となる第２の臨界温度Ｔ2Cと第１の臨界温度Ｔ1Cとの差｜Ｔ2C−Ｔ1C｜が１．０Ｋ以下である。好ましくは、さらに−Ｍ／Ｍ（５０Ｋ）が−０．００１となる第３の臨界温度Ｔ3Cと第１の臨界温度Ｔ1Cとの差｜Ｔ3C−Ｔ1C｜が３．０Ｋ以下である。ここで、５０Ｋで規格化するとは、その物質の任意の温度における磁化率の大きさを５０Ｋにおける磁化率に対する比で表すことをいう。
本発明にかかるＢｉ系超電導体の一実施形態は、図１を参照して、超電導相として（Ｂｉ，Ｐｂ）２２２３を含むＢｉ系超電導体であって、（Ｂｉ，Ｐｂ）２２２３のｃ軸に平行な方向に磁場が印加されている状態で測定され５０Ｋで規格化された磁化率（以下、−Ｍ／Ｍ（５０Ｋ）という）が−０．５となる第１の臨界温度Ｔ1Cが１１０．０Ｋより高く、−Ｍ／Ｍ（５０Ｋ）が−０．１となる第２の臨界温度Ｔ2Cと第１の臨界温度Ｔ1Cとの差｜Ｔ2C−Ｔ1C｜が１．０Ｋ以下である。好ましくは、さらに−Ｍ／Ｍ（５０Ｋ）が−０．００１となる第３の臨界温度Ｔ3Cと第１の臨界温度Ｔ1Cとの差｜Ｔ3C−Ｔ1C｜が３．０Ｋ以下である。ここで、５０Ｋで規格化するとは、その物質の任意の温度における磁化率の大きさを５０Ｋにおける磁化率に対する比で表すことをいう。
本実施形態のＢｉ系超電導体は、Ｔ1Cが１１０．０Ｋより高く｜Ｔ2C−Ｔ1C｜が１．０Ｋ以下であり、好ましくはさらに｜Ｔ3C−Ｔ1C｜が３．０Ｋ以下であることから、超電導転移が急峻で臨界温度が１１０Ｋを超える優れた超電導特性を有する。
（Ｂｉ，Ｐｂ）２２２３などの高温超電導物質においては、その物質の一部が常電導体から超電導体に転移（以下、超電導転移という）し始める温度（以下、転移開始温度という）と、その物質の全部が超電導体となる温度（以下、転移終了温度という）に差が生じる。したがって、臨界温度を高めるためには、転移開始温度を高くするのみではなく、急峻な超電導転移を実現することが必要である。
超電導体の臨界温度は、その物質の電気抵抗を測定する他に、その物質の磁化率を測定することによっても求めることができる。磁化率測定による臨界温度は、物質が常電導体から超電導体に変化する際に、その物質の磁化率が０からその物質固有の磁化率Ｍに変化する現象を利用して算出されるものである。電気抵抗測定による臨界温度は、抵抗が減少を開始する温度の判断が難しく、また抵抗が０になる温度が試料の状態に依存するという問題点がある。これに対して、磁化率測定による臨界温度には、電気抵抗測定による臨界温度の場合の上記問題点がなく、容易に正確な測定が行なえる。
ここで、（Ｂｉ，Ｐｂ）２２２３を含む超電導体の磁化率の測定においては、（Ｂｉ，Ｐｂ）２２２３のｃ軸に対して、平行な方向の磁場（以下、ｃ軸に平行な方向の磁場という）が印加されている状態で測定する方法と、垂直な方向の磁場（以下、ｃ軸に垂直な方向の磁場という）が印加されている状態で測定する方法とがある。（Ｂｉ，Ｐｂ）２２２３は、その結晶構造から、ｃ軸に平行な方向の量子化磁束のピニング力がｃ軸に垂直な方向の量子化磁束のピニング力に比べて弱い。このため、ｃ軸に平行な方向の磁場が印加されている状態で測定された超電導体の磁化率から算出された臨界温度は、ｃ軸に垂直な方向の磁場が印加されている状態で測定された超電導体の磁化率から算出された臨界温度より低くなる。すなわち、（Ｂｉ，Ｐｂ）２２２３を含む超電導体においては、ｃ軸に平行な方向に磁場が印加されている状態で測定された磁化率から算出された臨界温度は、より厳しい条件で測定された臨界温度といえる。
ここで、本発明においては、図１を参照して、−Ｍ／Ｍ（５０Ｋ）が−０．５となる第１の臨界温度Ｔ1Cをその超電導体の臨界温度とする。また、−Ｍ／Ｍ（５０Ｋ）が−０．１となる第２の臨界温度Ｔ2Cおよび−Ｍ／Ｍ（５０Ｋ）が−０．００１となる第３の臨界温度Ｔ3Cを定義して、Ｔ2CとＴ1Cとの差｜Ｔ2C−Ｔ1C｜およびＴ3CとＴ1Cとの差｜Ｔ3C−Ｔ1C｜を、超電導転移の急峻さの指標とする。すなわち、｜Ｔ2C−Ｔ1C｜および｜Ｔ3C−Ｔ1C｜が小さいほど超電導転移が急峻であることを示す。また、第３の臨界温度Ｔ3Cは、物質の一部が常電導体から超電導体に転移し始める転移開始温度に相当する。
Ｔ1Cが１１０．０Ｋより高く、｜Ｔ2C−Ｔ1C｜が１．０Ｋ以下であり、好ましくは｜Ｔ3C−Ｔ1C｜が３．０Ｋ以下であるＢｉ系超電導体は、たとえば、以下の方法により製造することができる。まず、Ｂｉ原子、Ｐｂ原子、Ｓｒ原子、Ｃａ原子、Ｃｕ原子およびＯ原子を含み、粉末全体として（Ｂｉ1-pＰｂp）2Ｓｒ2Ｃａ2Ｃｕ3Ｏ10+δ（０＜ｐ＜０．２５）の化学組成を有する原材料の粉末を熱処理して、（Ｂｉ，Ｐｂ）２２２３を形成する。
次に、この（Ｂｉ，Ｐｂ）２２２３を、以下の条件でアニールする。図２を参照して、このアニール条件は、酸素分圧ｘ（ｋＰａ）とアニール温度ｙ（℃）とが以下の式（１−１）〜式（１−６）の線分で囲まれる領域（各式の線分を含む）に存在し、
ｘ＝０．０１ （６２０≦ｙ≦６８０） ・・・（１−１）
ｙ＝３４．７４４×ｌｎ（ｘ）＋８４０ （０．０１≦ｘ≦０．１）
・・・（１−２）
ｙ＝０．０６６３ｘ5−１．３２９７ｘ4＋９．９６２８ｘ3−３５．１６６ｘ2＋６２．８６４ｘ＋７５４．６６ （０．１≦ｘ≦７) ・・・（１−３）
ｙ＝−４．３４２９×ｌｎ（ｘ）＋６００ （０．０１≦ｘ≦０．１）
・・・（１−４）
ｙ＝−０．０２９４ｘ5＋０．５１３６ｘ4−２．２５２９ｘ3−５．４３４１ｘ2＋６３．８２４ｘ＋６０２．４１ （０．１≦ｘ≦７） ・・・（１−５）
ｘ＝７ （７５０≦ｙ≦８１０） ・・・（１−６）
かつ、アニール時間を１時間以上とする。アニール時間は、２０時間以上であることが好ましい。
ｘ＝０．０１ （６２０≦ｙ≦６８０） ・・・（１−１）
ｙ＝３４．７４４×ｌｎ（ｘ）＋８４０ （０．０１≦ｘ≦０．１）
・・・（１−２）
ｙ＝０．０６６３ｘ5−１．３２９７ｘ4＋９．９６２８ｘ3−３５．１６６ｘ2＋６２．８６４ｘ＋７５４．６６ （０．１≦ｘ≦７) ・・・（１−３）
ｙ＝−４．３４２９×ｌｎ（ｘ）＋６００ （０．０１≦ｘ≦０．１）
・・・（１−４）
ｙ＝−０．０２９４ｘ5＋０．５１３６ｘ4−２．２５２９ｘ3−５．４３４１ｘ2＋６３．８２４ｘ＋６０２．４１ （０．１≦ｘ≦７） ・・・（１−５）
ｘ＝７ （７５０≦ｙ≦８１０） ・・・（１−６）
かつ、アニール時間を１時間以上とする。アニール時間は、２０時間以上であることが好ましい。
上記の条件のアニールを行うことにより、（Ｂｉ，Ｐｂ）２２２３の単位結晶格子におけるｃ軸長さ、ａ軸長さおよびｂ軸長さが伸び、（Ｂｉ，Ｐｂ）２２２３および（Ｂｉ，Ｐｂ）２２１２内のＣｕＯ2面の平坦性が増大するため、超電導転移が急峻となり臨界温度も高くなるものと考えられる。また、上記のアニールにより、（Ｂｉ，Ｐｂ）２２２３の結晶相の間に存在する非結晶相が低減することも、超電導転移が急峻となり臨界温度も高くなるひとつの原因と考えられる。
（実施形態２）
本発明にかかる超電導線材の一実施形態は、上記実施形態１のＢｉ系超電導体を含む線材である。実施形態１のＢｉ系超電導体は超電導転移が急峻で臨界温度が１１０Ｋを超えているため、超電導転移が急峻で臨界温度が１１０Ｋを超える超電導線材が得られる。
本発明にかかる超電導線材の一実施形態は、上記実施形態１のＢｉ系超電導体を含む線材である。実施形態１のＢｉ系超電導体は超電導転移が急峻で臨界温度が１１０Ｋを超えているため、超電導転移が急峻で臨界温度が１１０Ｋを超える超電導線材が得られる。
本実施形態の超電導線材の製造方法は、特に制限はなく、以下のようにして行なうことができる。まず、原料としてＢｉ2Ｏ3、ＳｒＣＯ3、ＣａＣＯ3、ＣｕＯおよびＰｂＯを、（Ｂｉ1-pＰｂp）2Ｓｒ2Ｃａ2Ｃｕ3Ｏ10+δ（０＜ｐ＜０．２５）の化学組成となるように配合、混合した後、７００℃〜８６０℃の温度で焼成し、得られた多結晶体を粉砕して原材料の粉末を得る。ここで、原材料の粉末は、粉末全体として、（Ｂｉ1-pＰｂp）2Ｓｒ2Ｃａ2Ｃｕ3Ｏ10+δ（０＜ｐ＜０．２５）の化学組成を有する。
次に、上記の方法により得られた原材料粉末をＡｇなどの金属管に充填し伸線する。伸線した線材を圧延（これを１次圧延という、以下同じ）した後、８００℃〜８５０℃の熱処理を加えて、（Ｂｉ，Ｐｂ）２２２３を形成させる（これを１次焼結という、以下同じ）。
次に、熱処理後の線材を圧延（これを２次圧延という、以下同じ）した後、８００℃〜８５０℃の熱処理を加えて、（Ｂｉ，Ｐｂ）２２２３の結晶を粒接合させる（これを２次焼結という、以下同じ）。さらに、酸素分圧ｘ（ｋＰａ）とアニール温度ｙ（℃）とが、上記の式（１−１）〜式（１−６）の線分で囲まれる領域（各式の線分を含む）に存在し、アニール温度が１時間以上の条件でアニールを行なう。
（実施形態３）
本発明にかかる超電導機器は、超電導転移が急峻で臨界温度が１１０．０Ｋより高い実施形態２の超電導線材を含んでいるため、優れた超電導特性を有する。ここで、超電導機器は、上記超電導線材を含むものであれば特に制限なく、超電導ケーブル、超電導コイル、超電導変圧器、超電導限流器、超電導電力貯蔵装置などが挙げられる。
本発明にかかる超電導機器は、超電導転移が急峻で臨界温度が１１０．０Ｋより高い実施形態２の超電導線材を含んでいるため、優れた超電導特性を有する。ここで、超電導機器は、上記超電導線材を含むものであれば特に制限なく、超電導ケーブル、超電導コイル、超電導変圧器、超電導限流器、超電導電力貯蔵装置などが挙げられる。
（比較例１）
原料として、Ｂｉ2Ｏ3、ＳｒＣＯ3、ＣａＣＯ3、ＣｕＯおよびＰｂＯを、Ｂｉ1.8Ｐｂ0.3Ｓｒ1.9Ｃａ2.0Ｃｕ3.0Ｏ10+δの組成となるような化学量論比で配合、混合した後、８３０℃で２４時間焼成して得られた多結晶体を粉砕して原材料粉末を調整した。この原材料粉末を直径４６ｍｍの銀管に充填した後、伸線加工して、直径４．４ｍｍのクラッド線を得た。このクラッド線６１本を束ねて再び直径４６ｍｍの銀管に挿入し、伸線加工して、原材料粉末がフィラメント状となった多芯線を得た。
原料として、Ｂｉ2Ｏ3、ＳｒＣＯ3、ＣａＣＯ3、ＣｕＯおよびＰｂＯを、Ｂｉ1.8Ｐｂ0.3Ｓｒ1.9Ｃａ2.0Ｃｕ3.0Ｏ10+δの組成となるような化学量論比で配合、混合した後、８３０℃で２４時間焼成して得られた多結晶体を粉砕して原材料粉末を調整した。この原材料粉末を直径４６ｍｍの銀管に充填した後、伸線加工して、直径４．４ｍｍのクラッド線を得た。このクラッド線６１本を束ねて再び直径４６ｍｍの銀管に挿入し、伸線加工して、原材料粉末がフィラメント状となった多芯線を得た。
次に、上記多芯線について１次圧延、１次焼結、２次圧延および２次焼結を行い、銀比１．５で６１芯のフィラメントで構成された幅４．２ｍｍ、厚さ０．２４ｍｍのテープ状の超電導線材を得た。ここで、１次および２次の焼結は、８２０℃〜８５０℃で行なった。これらの焼結により、上記フィラメント状の原材料粉末から（Ｂｉ，Ｐｂ）２２２３を含むＢｉ系超電導体が形成される。なお、銀比とは、線材の横断面（幅×厚さ方向の断面）におけるフィラメント部分の面積に対する銀部分の面積の比をいう。
得られた超電導線材をＺＦＣ（Zero Field Cooling Mode）で５０Ｋまで冷却し、超電導線材のテープ面（幅４．２ｍｍの面）に垂直な方向（これは、（Ｂｉ，Ｐｂ）２２２３のｃ軸に平行な方向である）に０．２Ｏｅ（１５．８Ａ／ｍ）の磁界を印加して、５０Ｋから昇温させながら、その磁化率をＳＱＵＩＤ（超電導量子干渉計）型磁束計（Quantum Design社製MPMS-XL5S）を用いて測定し、Ｔ1C、Ｔ2C、およびＴ3Cを算出した。Ｔ1Cは１０８．２Ｋ、Ｔ2Cは１０８．８Ｋ、Ｔ3Cは１１０．０Ｋであった。したがって、｜Ｔ2C−Ｔ1C｜は０．６Ｋ、｜Ｔ3C−Ｔ1C｜は１．８Ｋであった。ここで、超電導線材の昇温速度は、０．３Ｋ／ｍｉｎとしていたため、Ｔ1C、Ｔ2C、およびＴ3Cのいずれの精度も±０．１Ｋ以内と考えられる。結果を表１にまとめた。
（比較例２）
比較例１と同様にして、（Ｂｉ，Ｐｂ）２２２３を含むＢｉ系超電導体のフィラメントを有する超電導線材（以下、（Ｂｉ，Ｐｂ）２２２３を含む超電導線材という）を形成した後、この超電導線材を、酸素分圧２１ｋＰａ、７００℃で１００時間アニールをした後、比較例１と同様にして、アニール後の超電導線材の磁化率を測定した。Ｔ1Cは１０６．４Ｋ、Ｔ2Cは１１０．９Ｋ、Ｔ3Cは１１４．８Ｋであり、｜Ｔ2C−Ｔ1C｜は３．５Ｋ、｜Ｔ3C−Ｔ1C｜は８．４Ｋであった。本比較例のアニール条件においては、超電導転移は緩慢であり、比較例１に比べて、Ｔ2CおよびＴ3Cは高くなったが、Ｔ1Cは低くなった。結果を表１にまとめた。
比較例１と同様にして、（Ｂｉ，Ｐｂ）２２２３を含むＢｉ系超電導体のフィラメントを有する超電導線材（以下、（Ｂｉ，Ｐｂ）２２２３を含む超電導線材という）を形成した後、この超電導線材を、酸素分圧２１ｋＰａ、７００℃で１００時間アニールをした後、比較例１と同様にして、アニール後の超電導線材の磁化率を測定した。Ｔ1Cは１０６．４Ｋ、Ｔ2Cは１１０．９Ｋ、Ｔ3Cは１１４．８Ｋであり、｜Ｔ2C−Ｔ1C｜は３．５Ｋ、｜Ｔ3C−Ｔ1C｜は８．４Ｋであった。本比較例のアニール条件においては、超電導転移は緩慢であり、比較例１に比べて、Ｔ2CおよびＴ3Cは高くなったが、Ｔ1Cは低くなった。結果を表１にまとめた。
（実施例１）
アニール条件を、酸素分圧１ｋＰａ、アニール温度６６０℃、アニール時間を１００時間としたこと以外は、比較例２と同様にして、アニール後の超電導線材の磁化率を測定した。Ｔ1Cは１１０．２Ｋ、Ｔ2Cは１１０．０Ｋ、Ｔ3Cは１１３．２Ｋであり、｜Ｔ2C−Ｔ1C｜は０．８Ｋ、｜Ｔ3C−Ｔ1C｜は３．０Ｋであった。本実施例のアニール条件においては、超電導転移は急峻となり、比較例２に比べてＴ3Cは低くなったがＴ1CおよびＴ2Cを高くすることができた。また、比較例１に比べて、Ｔ1C、Ｔ2CおよびＴ3Cをいずれも高くすることができた。結果を表１にまとめた。
アニール条件を、酸素分圧１ｋＰａ、アニール温度６６０℃、アニール時間を１００時間としたこと以外は、比較例２と同様にして、アニール後の超電導線材の磁化率を測定した。Ｔ1Cは１１０．２Ｋ、Ｔ2Cは１１０．０Ｋ、Ｔ3Cは１１３．２Ｋであり、｜Ｔ2C−Ｔ1C｜は０．８Ｋ、｜Ｔ3C−Ｔ1C｜は３．０Ｋであった。本実施例のアニール条件においては、超電導転移は急峻となり、比較例２に比べてＴ3Cは低くなったがＴ1CおよびＴ2Cを高くすることができた。また、比較例１に比べて、Ｔ1C、Ｔ2CおよびＴ3Cをいずれも高くすることができた。結果を表１にまとめた。
（実施例２）
アニール条件を、酸素分圧１ｋＰａ、アニール温度６８０℃、アニール時間を１００時間としたこと以外は、比較例２と同様にして、アニール後の超電導線材の磁化率を測定した。Ｔ1Cは１１０．４Ｋ、Ｔ2Cは１１０．０Ｋ、Ｔ3Cは１１３．０Ｋであり、｜Ｔ2C−Ｔ1C｜は０．６Ｋ、｜Ｔ3C−Ｔ1C｜は２．６Ｋであった。本実施例のアニール条件においては、超電導転移は急峻となり、比較例２に比べてＴ3Cは低くなったがＴ1CおよびＴ2Cを高くすることができた。また、比較例１に比べて、Ｔ1C、Ｔ2CおよびＴ3Cをいずれも高くすることができた。結果を表１にまとめた。
アニール条件を、酸素分圧１ｋＰａ、アニール温度６８０℃、アニール時間を１００時間としたこと以外は、比較例２と同様にして、アニール後の超電導線材の磁化率を測定した。Ｔ1Cは１１０．４Ｋ、Ｔ2Cは１１０．０Ｋ、Ｔ3Cは１１３．０Ｋであり、｜Ｔ2C−Ｔ1C｜は０．６Ｋ、｜Ｔ3C−Ｔ1C｜は２．６Ｋであった。本実施例のアニール条件においては、超電導転移は急峻となり、比較例２に比べてＴ3Cは低くなったがＴ1CおよびＴ2Cを高くすることができた。また、比較例１に比べて、Ｔ1C、Ｔ2CおよびＴ3Cをいずれも高くすることができた。結果を表１にまとめた。
（実施例３）
アニール条件を、酸素分圧１ｋＰａ、アニール温度７００℃、アニール時間を１００時間としたこと以外は、比較例２と同様にして、アニール後の超電導線材の磁化率を測定した。Ｔ1Cは１１１．２Ｋ、Ｔ2Cは１１１．８Ｋ、Ｔ3Cは１１３．６Ｋであり、｜Ｔ2C−Ｔ1C｜は０．６Ｋ、｜Ｔ3C−Ｔ1C｜は２．４Ｋであった。本実施例のアニール条件においては、超電導転移は急峻となり、比較例２に比べてＴ3Cは低くなったがＴ1CおよびＴ2Cを高くすることができた。また、比較例１に比べて、Ｔ1C、Ｔ2CおよびＴ3Cをいずれも高くすることができた。結果を表１にまとめた。
アニール条件を、酸素分圧１ｋＰａ、アニール温度７００℃、アニール時間を１００時間としたこと以外は、比較例２と同様にして、アニール後の超電導線材の磁化率を測定した。Ｔ1Cは１１１．２Ｋ、Ｔ2Cは１１１．８Ｋ、Ｔ3Cは１１３．６Ｋであり、｜Ｔ2C−Ｔ1C｜は０．６Ｋ、｜Ｔ3C−Ｔ1C｜は２．４Ｋであった。本実施例のアニール条件においては、超電導転移は急峻となり、比較例２に比べてＴ3Cは低くなったがＴ1CおよびＴ2Cを高くすることができた。また、比較例１に比べて、Ｔ1C、Ｔ2CおよびＴ3Cをいずれも高くすることができた。結果を表１にまとめた。
（実施例４）
アニール条件を、酸素分圧１ｋＰａ、アニール温度７３０℃、アニール時間を２４時間としたこと以外は、比較例２と同様にして、アニール後の超電導線材の磁化率を測定した。Ｔ1Cは１１０．１Ｋ、Ｔ2Cは１１０．５Ｋ、Ｔ3Cは１１２．１Ｋであり、｜Ｔ2C−Ｔ1C｜は０．４Ｋ、｜Ｔ3C−Ｔ1C｜は２．０Ｋであった。本実施例のアニール条件においては、超電導転移は急峻となり、比較例２に比べてＴ2CおよびＴ3Cは低くなったがＴ1Cを高くすることができた。また、比較例１に比べて、Ｔ1C、Ｔ2CおよびＴ3Cをいずれも高くすることができた。結果を表１にまとめた。
アニール条件を、酸素分圧１ｋＰａ、アニール温度７３０℃、アニール時間を２４時間としたこと以外は、比較例２と同様にして、アニール後の超電導線材の磁化率を測定した。Ｔ1Cは１１０．１Ｋ、Ｔ2Cは１１０．５Ｋ、Ｔ3Cは１１２．１Ｋであり、｜Ｔ2C−Ｔ1C｜は０．４Ｋ、｜Ｔ3C−Ｔ1C｜は２．０Ｋであった。本実施例のアニール条件においては、超電導転移は急峻となり、比較例２に比べてＴ2CおよびＴ3Cは低くなったがＴ1Cを高くすることができた。また、比較例１に比べて、Ｔ1C、Ｔ2CおよびＴ3Cをいずれも高くすることができた。結果を表１にまとめた。
（実施例５）
アニール条件を、酸素分圧１ｋＰａ、アニール温度７３０℃、アニール時間を７０時間としたこと以外は、比較例２と同様にして、アニール後の超電導線材の磁化率を測定した。Ｔ1Cは１１０．６Ｋ、Ｔ2Cは１１１．１Ｋ、Ｔ3Cは１１２．６Ｋであり、｜Ｔ2C−Ｔ1C｜は０．５Ｋ、｜Ｔ3C−Ｔ1C｜は２．０Ｋであった。本実施例のアニール条件においては、超電導転移は急峻となり、比較例２に比べてＴ3Cは低くなったがＴ1CおよびＴ2Cを高くすることができた。また、比較例１に比べて、Ｔ1C、Ｔ2CおよびＴ3Cをいずれも高くすることができた。結果を表１にまとめた。
アニール条件を、酸素分圧１ｋＰａ、アニール温度７３０℃、アニール時間を７０時間としたこと以外は、比較例２と同様にして、アニール後の超電導線材の磁化率を測定した。Ｔ1Cは１１０．６Ｋ、Ｔ2Cは１１１．１Ｋ、Ｔ3Cは１１２．６Ｋであり、｜Ｔ2C−Ｔ1C｜は０．５Ｋ、｜Ｔ3C−Ｔ1C｜は２．０Ｋであった。本実施例のアニール条件においては、超電導転移は急峻となり、比較例２に比べてＴ3Cは低くなったがＴ1CおよびＴ2Cを高くすることができた。また、比較例１に比べて、Ｔ1C、Ｔ2CおよびＴ3Cをいずれも高くすることができた。結果を表１にまとめた。
（実施例６）
アニール条件を、酸素分圧１ｋＰａ、アニール温度７３０℃、アニール時間を１００時間としたこと以外は、比較例２と同様にして、アニール後の超電導線材の磁化率を測定した。Ｔ1Cは１１０．９Ｋ、Ｔ2Cは１１１．５Ｋ、Ｔ3Cは１１３．１Ｋであり、｜Ｔ2C−Ｔ1C｜は０．６Ｋ、｜Ｔ3C−Ｔ1C｜は２．２Ｋであった。本実施例のアニール条件においては、超電導転移は急峻となり、比較例２に比べてＴ3Cは低くなったがＴ1CおよびＴ2Cを高くすることができた。また、比較例１に比べて、Ｔ1C、Ｔ2CおよびＴ3Cをいずれも高くすることができた。結果を表１にまとめた。
アニール条件を、酸素分圧１ｋＰａ、アニール温度７３０℃、アニール時間を１００時間としたこと以外は、比較例２と同様にして、アニール後の超電導線材の磁化率を測定した。Ｔ1Cは１１０．９Ｋ、Ｔ2Cは１１１．５Ｋ、Ｔ3Cは１１３．１Ｋであり、｜Ｔ2C−Ｔ1C｜は０．６Ｋ、｜Ｔ3C−Ｔ1C｜は２．２Ｋであった。本実施例のアニール条件においては、超電導転移は急峻となり、比較例２に比べてＴ3Cは低くなったがＴ1CおよびＴ2Cを高くすることができた。また、比較例１に比べて、Ｔ1C、Ｔ2CおよびＴ3Cをいずれも高くすることができた。結果を表１にまとめた。
（実施例７）
アニール条件を、酸素分圧１ｋＰａ、アニール温度７３０℃、アニール時間を１７０時間としたこと以外は、比較例２と同様にして、アニール後の超電導線材の磁化率を測定した。Ｔ1Cは１１１．１Ｋ、Ｔ2Cは１１１．７Ｋ、Ｔ3Cは１１３．２Ｋであり、｜Ｔ2C−Ｔ1C｜は０．６Ｋ、｜Ｔ3C−Ｔ1C｜は２．１Ｋであった。本実施例のアニール条件においては、超電導転移は急峻となり、比較例２に比べてＴ3Cは低くなったがＴ1CおよびＴ2Cを高くすることができた。また、比較例１に比べて、Ｔ1C、Ｔ2CおよびＴ3Cをいずれも高くすることができた。結果を表１にまとめた。
アニール条件を、酸素分圧１ｋＰａ、アニール温度７３０℃、アニール時間を１７０時間としたこと以外は、比較例２と同様にして、アニール後の超電導線材の磁化率を測定した。Ｔ1Cは１１１．１Ｋ、Ｔ2Cは１１１．７Ｋ、Ｔ3Cは１１３．２Ｋであり、｜Ｔ2C−Ｔ1C｜は０．６Ｋ、｜Ｔ3C−Ｔ1C｜は２．１Ｋであった。本実施例のアニール条件においては、超電導転移は急峻となり、比較例２に比べてＴ3Cは低くなったがＴ1CおよびＴ2Cを高くすることができた。また、比較例１に比べて、Ｔ1C、Ｔ2CおよびＴ3Cをいずれも高くすることができた。結果を表１にまとめた。
（実施例８）
アニール条件を、酸素分圧０．０２ｋＰａ、アニール温度６３０℃、アニール時間を１００時間としたこと以外は、比較例２と同様にして、アニール後の超電導線材の磁化率を測定した。Ｔ1Cは１１１．２Ｋ、Ｔ2Cは１１１．５Ｋ、Ｔ3Cは１１３．２Ｋであり、｜Ｔ2C−Ｔ1C｜は０．３Ｋ、｜Ｔ3C−Ｔ1C｜は２．０Ｋであった。本実施例のアニール条件においては、超電導転移は急峻となり、比較例２に比べてＴ3Cは低くなったがＴ1CおよびＴ2Cを高くすることができた。また、比較例１に比べて、Ｔ1C、Ｔ2CおよびＴ3Cをいずれも高くすることができた。結果を表１にまとめた。
アニール条件を、酸素分圧０．０２ｋＰａ、アニール温度６３０℃、アニール時間を１００時間としたこと以外は、比較例２と同様にして、アニール後の超電導線材の磁化率を測定した。Ｔ1Cは１１１．２Ｋ、Ｔ2Cは１１１．５Ｋ、Ｔ3Cは１１３．２Ｋであり、｜Ｔ2C−Ｔ1C｜は０．３Ｋ、｜Ｔ3C−Ｔ1C｜は２．０Ｋであった。本実施例のアニール条件においては、超電導転移は急峻となり、比較例２に比べてＴ3Cは低くなったがＴ1CおよびＴ2Cを高くすることができた。また、比較例１に比べて、Ｔ1C、Ｔ2CおよびＴ3Cをいずれも高くすることができた。結果を表１にまとめた。
（実施例９）
アニール条件を、酸素分圧０．０２ｋＰａ、アニール温度７００℃、アニール時間を１００時間としたこと以外は、比較例２と同様にして、アニール後の超電導線材の磁化率を測定した。Ｔ1Cは１１１．２Ｋ、Ｔ2Cは１１１．７Ｋ、Ｔ3Cは１１３．３Ｋであり、｜Ｔ2C−Ｔ1C｜は０．５Ｋ、｜Ｔ3C−Ｔ1C｜は２．１Ｋであった。本実施例のアニール条件においては、超電導転移は急峻となり、比較例２に比べてＴ3Cは低くなったがＴ1CおよびＴ2Cを高くすることができた。また、比較例１に比べて、Ｔ1C、Ｔ2CおよびＴ3Cをいずれも高くすることができた。結果を表１にまとめた。
本実施例のアニール条件においては、超電導転移は急峻であり、比較例１に比べて、Ｔ1C、Ｔ2CおよびＴ3Cをいずれも高くすることができた。結果を表１にまとめた。
アニール条件を、酸素分圧０．０２ｋＰａ、アニール温度７００℃、アニール時間を１００時間としたこと以外は、比較例２と同様にして、アニール後の超電導線材の磁化率を測定した。Ｔ1Cは１１１．２Ｋ、Ｔ2Cは１１１．７Ｋ、Ｔ3Cは１１３．３Ｋであり、｜Ｔ2C−Ｔ1C｜は０．５Ｋ、｜Ｔ3C−Ｔ1C｜は２．１Ｋであった。本実施例のアニール条件においては、超電導転移は急峻となり、比較例２に比べてＴ3Cは低くなったがＴ1CおよびＴ2Cを高くすることができた。また、比較例１に比べて、Ｔ1C、Ｔ2CおよびＴ3Cをいずれも高くすることができた。結果を表１にまとめた。
本実施例のアニール条件においては、超電導転移は急峻であり、比較例１に比べて、Ｔ1C、Ｔ2CおよびＴ3Cをいずれも高くすることができた。結果を表１にまとめた。
（実施例１０）
アニール条件を、酸素分圧０．１ｋＰａ、アニール温度６３０℃、アニール時間を１００時間としたこと以外は、比較例２と同様にして、アニール後の超電導線材の磁化率を測定した。Ｔ1Cは１１０．５Ｋ、Ｔ2Cは１１１．１Ｋ、Ｔ3Cは１１２．８Ｋであり、｜Ｔ2C−Ｔ1C｜は０．６Ｋ、｜Ｔ3C−Ｔ1C｜は２．３Ｋであった。本実施例のアニール条件においては、超電導転移は急峻となり、比較例２に比べてＴ3Cは低くなったがＴ1CおよびＴ2Cを高くすることができた。また、比較例１に比べて、Ｔ1C、Ｔ2CおよびＴ3Cをいずれも高くすることができた。結果を表１にまとめた。
アニール条件を、酸素分圧０．１ｋＰａ、アニール温度６３０℃、アニール時間を１００時間としたこと以外は、比較例２と同様にして、アニール後の超電導線材の磁化率を測定した。Ｔ1Cは１１０．５Ｋ、Ｔ2Cは１１１．１Ｋ、Ｔ3Cは１１２．８Ｋであり、｜Ｔ2C−Ｔ1C｜は０．６Ｋ、｜Ｔ3C−Ｔ1C｜は２．３Ｋであった。本実施例のアニール条件においては、超電導転移は急峻となり、比較例２に比べてＴ3Cは低くなったがＴ1CおよびＴ2Cを高くすることができた。また、比較例１に比べて、Ｔ1C、Ｔ2CおよびＴ3Cをいずれも高くすることができた。結果を表１にまとめた。
（実施例１１）
アニール条件を、酸素分圧０．１ｋＰａ、アニール温度７５０℃、アニール時間を１００時間としたこと以外は、比較例２と同様にして、アニール後の超電導線材の磁化率を測定した。Ｔ1Cは１１０．６Ｋ、Ｔ2Cは１１１．１Ｋ、Ｔ3Cは１１２．９Ｋであり、｜Ｔ2C−Ｔ1C｜は０．５Ｋ、｜Ｔ3C−Ｔ1C｜は２．３Ｋであった。本実施例のアニール条件においては、超電導転移は急峻となり、比較例２に比べてＴ3Cは低くなったがＴ1CおよびＴ2Cを高くすることができた。また、比較例１に比べて、Ｔ1C、Ｔ2CおよびＴ3Cをいずれも高くすることができた。結果を表１にまとめた。
アニール条件を、酸素分圧０．１ｋＰａ、アニール温度７５０℃、アニール時間を１００時間としたこと以外は、比較例２と同様にして、アニール後の超電導線材の磁化率を測定した。Ｔ1Cは１１０．６Ｋ、Ｔ2Cは１１１．１Ｋ、Ｔ3Cは１１２．９Ｋであり、｜Ｔ2C−Ｔ1C｜は０．５Ｋ、｜Ｔ3C−Ｔ1C｜は２．３Ｋであった。本実施例のアニール条件においては、超電導転移は急峻となり、比較例２に比べてＴ3Cは低くなったがＴ1CおよびＴ2Cを高くすることができた。また、比較例１に比べて、Ｔ1C、Ｔ2CおよびＴ3Cをいずれも高くすることができた。結果を表１にまとめた。
（実施例１２）
アニール条件を、酸素分圧５ｋＰａ、アニール温度７５０℃、アニール時間を１００時間としたこと以外は、比較例２と同様にして、アニール後の超電導線材の磁化率を測定した。Ｔ1Cは１１０．２Ｋ、Ｔ2Cは１１０．６Ｋ、Ｔ3Cは１１２．４Ｋであり、｜Ｔ2C−Ｔ1C｜は０．４Ｋ、｜Ｔ3C−Ｔ1C｜は２．２Ｋであった。本実施例のアニール条件においては、超電導転移は急峻となり、比較例２に比べてＴ2CおよびＴ3Cは低くなったがＴ1Cを高くすることができた。また、比較例１に比べて、Ｔ1C、Ｔ2CおよびＴ3Cをいずれも高くすることができた。結果を表１にまとめた。
アニール条件を、酸素分圧５ｋＰａ、アニール温度７５０℃、アニール時間を１００時間としたこと以外は、比較例２と同様にして、アニール後の超電導線材の磁化率を測定した。Ｔ1Cは１１０．２Ｋ、Ｔ2Cは１１０．６Ｋ、Ｔ3Cは１１２．４Ｋであり、｜Ｔ2C−Ｔ1C｜は０．４Ｋ、｜Ｔ3C−Ｔ1C｜は２．２Ｋであった。本実施例のアニール条件においては、超電導転移は急峻となり、比較例２に比べてＴ2CおよびＴ3Cは低くなったがＴ1Cを高くすることができた。また、比較例１に比べて、Ｔ1C、Ｔ2CおよびＴ3Cをいずれも高くすることができた。結果を表１にまとめた。
（実施例１３）
アニール条件を、酸素分圧５ｋＰａ、アニール温度８００℃、アニール時間を１００時間としたこと以外は、比較例２と同様にして、アニール後の超電導線材の磁化率を測定した。Ｔ1Cは１１０．３Ｋ、Ｔ2Cは１１０．７Ｋ、Ｔ3Cは１１２．７Ｋであり、｜Ｔ2C−Ｔ1C｜は０．４Ｋ、｜Ｔ3C−Ｔ1C｜は２．４Ｋであった。本実施例のアニール条件においては、超電導転移は急峻となり、比較例２に比べてＴ2CおよびＴ3Cは低くなったがＴ1Cを高くすることができた。また、比較例１に比べて、Ｔ1C、Ｔ2CおよびＴ3Cをいずれも高くすることができた。結果を表１にまとめた。
アニール条件を、酸素分圧５ｋＰａ、アニール温度８００℃、アニール時間を１００時間としたこと以外は、比較例２と同様にして、アニール後の超電導線材の磁化率を測定した。Ｔ1Cは１１０．３Ｋ、Ｔ2Cは１１０．７Ｋ、Ｔ3Cは１１２．７Ｋであり、｜Ｔ2C−Ｔ1C｜は０．４Ｋ、｜Ｔ3C−Ｔ1C｜は２．４Ｋであった。本実施例のアニール条件においては、超電導転移は急峻となり、比較例２に比べてＴ2CおよびＴ3Cは低くなったがＴ1Cを高くすることができた。また、比較例１に比べて、Ｔ1C、Ｔ2CおよびＴ3Cをいずれも高くすることができた。結果を表１にまとめた。
また、実施例１〜１３におけるアニール条件の酸素分圧ｘ（ｋＰａ）とアニール温度ｙ（℃）との関係を示す点を、それぞれＳ１〜１３として図２中にプロットした。
表１および図２から明らかなように、酸素分圧ｘ（ｋＰａ）とアニール温度ｙ（℃）とが、上記の式（１−１）〜式（１−６）の線分で囲まれる領域（各式の線分を含む）に存在し、アニール温度が１時間以上の条件でアニールを行なうことにより、Ｔ1Cが１１０．０Ｋより大きく、｜Ｔ2C−Ｔ1C｜が１．０Ｋ以下で、｜Ｔ3C−Ｔ1C｜が３．０Ｋ以下である、（Ｂｉ，Ｐｂ）２２２３を含むＢｉ系超電導体が得られた。
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明でなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内のすべての変更が含まれることが意図される。
Claims (4)
- 超電導相として（Ｂｉ，Ｐｂ）２２２３を含むＢｉ系超電導体であって、
前記（Ｂｉ，Ｐｂ）２２２３のｃ軸に平行な方向に磁場が印加されている状態で測定され５０Ｋで規格化された磁化率が−０．５となる第１の臨界温度Ｔ1Cが１１０．０Ｋより高く、
前記磁化率が−０．１となる第２の臨界温度Ｔ2Cと前記第１の臨界温度Ｔ1Cとの差｜Ｔ2C−Ｔ1C｜が１．０Ｋ以下であるＢｉ系超電導体。 - さらに前記磁化率が−０．００１となる第３の臨界温度Ｔ3Cと前記第１の臨界温度Ｔ1Cとの差｜Ｔ3C−Ｔ1C｜が３．０Ｋ以下である請求項１に記載のＢｉ系超電導体。
- 請求項１または請求項２に記載のＢｉ系超電導体を含む超電導線材。
- 請求項３に記載の超電導線材を含む超電導機器。
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