JP2010003435A - Superconducting wire rod and method for manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a superconducting wire rod made by connecting superconducting wire rods with a superconductor, and to provide a method for manufacturing the same. <P>SOLUTION: The superconducting wire rod includes a first superconducting wire having a first superconducting layer with a main surface of a c-axis surface, a second superconducting wire which is juxtaposed to the first superconducting wire and has a second superconducting layer with a main surface of the c-axis surface, and a superconducting connector made of a superconductor which is connected to the main surface of the first superconducting layer and that of the second superconducting layer to electrically connect the first superconducting layer to the second superconducting layer. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、超電導線材に係わり、特に、超電導線どうしを接続した超電導線材及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a superconducting wire, and more particularly to a superconducting wire in which superconducting wires are connected to each other and a method for manufacturing the same.

超電導の、超電導コイル、超電導マグネット、MRI装置、磁気浮上式列車、超電導エネルギー貯蔵装置(SMES:Superconducting Magnetic Energy Storage)などへの応用の発展が大きく期待されている。
特に、最近実用化が進められている高臨界電流酸化物超電導材料は、核融合炉、磁気浮上列車、加速器、磁気診断装置(MRI)などへの有用な応用が期待され、一部は既に実用化がなされている。
The development of superconducting applications such as superconducting coils, superconducting magnets, MRI devices, magnetic levitation trains, superconducting energy storage devices (SMES) is highly expected.
In particular, high-critical current oxide superconducting materials that have recently been put into practical use are expected to be usefully applied to fusion reactors, magnetic levitation trains, accelerators, magnetic diagnostic equipment (MRI), and some of them are already in practical use. Has been made.

超電導をさらに発展させるためには、超電導接続技術の開発が重要である。すなわち、単に低抵抗の常電導体によって超電導体どうしを接続するのではなく、超電導の永久電流モードが実現できる超電導接続が必要とされている。   In order to further develop superconductivity, it is important to develop superconducting connection technology. That is, there is a need for a superconducting connection capable of realizing a superconducting permanent current mode, rather than simply connecting the superconductors with a low resistance normal conductor.

現在、超電導線材の製造における長尺化が進められているが、線材の製造においては線材が短い方が製造が容易であり、比較的短い超電導線材を製造した後、所望の長さに超電導接続できれば、安定的に長尺の超電導線材を得ることができる。   Currently, the length of the superconducting wire is being increased, but in the manufacture of the wire, the shorter the wire, the easier it is to manufacture. After manufacturing a relatively short superconducting wire, the superconducting connection is made to the desired length. If possible, a long superconducting wire can be stably obtained.

さらに、高特性NMRに必要な永久電流モードの実現には、1.0×10−12Ωの桁以下の抵抗値の超電導線材が必要とされているが、例えば超電導線を銀などの常電導体で接続する従来の超電導接続技術では、1.0×10−9Ωの桁の抵抗値となる(例えば非特許文献1)。 Furthermore, in order to realize the permanent current mode necessary for high-performance NMR, a superconducting wire having a resistance value of 1.0 × 10 −12 Ω or less is required. For example, the superconducting wire is a normal current such as silver. In the conventional superconducting connection technology that connects with a conductor, the resistance value is in the order of 1.0 × 10 −9 Ω (for example, Non-Patent Document 1).

なお、超電導材料どうしを接続する技術に関連して、超電導材料を用いた半導体素子に関する技術が挙げられる。この技術においては、2軸配向の超電導材料の上に2軸配向の超電導成膜を行い超電導接続を行うが、これは、同一の単結晶基板上で成膜を行った場合の技術であり、例えば異なる金属テープの上に設けられた超電導層を用いる超電導線材の接続には応用できない。また、超電導材料を用いた半導体素子においては、最大でも1A前後の電流を通電できる可能性はあるが、少なくとも5A以上の電流は通電できない。このように、超電導材料を用いた半導体素子等に関する従来の技術は、超電導コイル、超電導マグネット、MRI装置、磁気浮上式列車、SMES等に用いられる超電導線材には応用できない。
Journal of Physics: Conference Series VOL.43 (2006), ppp.166-169, 7th European Conference on Applied Superconductivity, “Low resistance of the YBCO coated conductor" by J.Kato-Yoshioka, N.Sakai, S.Tajima, S.Miyata, T.Watanabe, Y.Yamada, N.Chikumoto, K.Nakao, T.Izumi and Y.Shiohara.
In addition, the technique regarding the semiconductor element using a superconducting material is mentioned in connection with the technique which connects superconducting materials. In this technique, a superconducting film of biaxial orientation is formed on a superconducting material of biaxial orientation and superconducting connection is performed. This is a technique in the case where the film is formed on the same single crystal substrate. For example, it cannot be applied to connection of a superconducting wire using a superconducting layer provided on a different metal tape. Moreover, in a semiconductor element using a superconducting material, there is a possibility that a current of about 1 A at the maximum can be passed, but a current of at least 5 A cannot be passed. As described above, conventional techniques relating to semiconductor elements using a superconducting material cannot be applied to superconducting wires used in superconducting coils, superconducting magnets, MRI apparatuses, magnetic levitation trains, SMES, and the like.
Journal of Physics: Conference Series VOL.43 (2006), ppp.166-169, 7th European Conference on Applied Superconductivity, “Low resistance of the YBCO coated conductor” by J. Kato-Yoshioka, N. Sakai, S. Tajima, S.Miyata, T.Watanabe, Y.Yamada, N.Chikumoto, K.Nakao, T.Izumi and Y.Shiohara.

本発明は、超電導線材を超電導体で接続した超電導線材及びその製造方法を提供する。   The present invention provides a superconducting wire in which superconducting wires are connected by a superconductor, and a method for manufacturing the same.

本発明の一態様によれば、c軸面を主面とした第1超電導層を有する第1超電導線と、前記第1超電導体と並置され、c軸面を主面とした第2超電導層を有する第2超電導線と、前記第1超電導層の前記主面と、前記第2超電導層の前記主面と、にそれぞれ接続され、前記第1超電導層と前記2超電導層とを電気的に接続する超電導体からなる超電導接続体と、を備えたことを特徴とする超電導線材が提供される。   According to one aspect of the present invention, a first superconducting wire having a first superconducting layer having a c-axis surface as a main surface and a second superconducting layer juxtaposed with the first superconductor and having a c-axis surface as a main surface. Are connected to the second superconducting wire, the main surface of the first superconducting layer, and the main surface of the second superconducting layer, respectively, and electrically connecting the first superconducting layer and the second superconducting layer. There is provided a superconducting wire characterized by comprising a superconducting connection body made of a superconductor to be connected.

また、本発明の他の一態様によれば、c軸面を主面とした第1超電導層を有する第1超電導線の前記主面と、c軸面を主面とした第2超電導層を有する第2超電導線の前記主面と、の上に、前記第1超電導線と前記2超電導線とを電気的に接続する超電導体からなる超電導接続体を形成することを特徴とする超電導線材の製造方法が提供される。   According to another aspect of the present invention, the main surface of the first superconducting wire having the first superconducting layer having the c-axis surface as a main surface and the second superconducting layer having the c-axis surface as a main surface are provided. A superconducting connection body made of a superconductor that electrically connects the first superconducting wire and the second superconducting wire is formed on the main surface of the second superconducting wire. A manufacturing method is provided.

本発明によれば、超電導線材を超電導体で接続した超電導線材及びその製造方法が提供される。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the superconducting wire which connected the superconducting wire with the superconductor, and its manufacturing method are provided.

以下に、本発明の各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比係数などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比係数が異なって表される場合もある。
また、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
Note that the drawings are schematic or conceptual, and the relationship between the thickness and width of each part, the ratio coefficient of the size between the parts, and the like are not necessarily the same as actual ones. Further, even when the same part is represented, the dimensions and ratio coefficient may be represented differently depending on the drawing.
Further, in the present specification and each drawing, the same reference numerals are given to the same elements as those described above with reference to the previous drawings, and detailed description thereof will be omitted as appropriate.

(第1の実施の形態)
図1は、本発明の第1の実施形態に係る超電導線材の構成を例示する模式的図である。 図2は、本発明の第1の実施形態に係る超電導線材の構成を例示する模式的断面図である。
すなわち、同図(a)は模式的斜視図であり、同図(b)は同図(a)のV方向から見たときの平面図であり、同図(c)は同図(b)のA−A’線断面図である。
また、図2は、図1(c)に例示した断面図に相当する断面図であり、超電導線材の構造の1つの具体例をより詳細に例示している。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic view illustrating the configuration of a superconducting wire according to the first embodiment of the invention. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view illustrating the configuration of the superconducting wire according to the first embodiment of the invention.
1A is a schematic perspective view, FIG. 1B is a plan view when viewed from the V direction of FIG. 1A, and FIG. It is AA 'line sectional drawing of.
FIG. 2 is a cross-sectional view corresponding to the cross-sectional view illustrated in FIG. 1C and illustrates one specific example of the structure of the superconducting wire in more detail.

図1に表したように、本発明の第1の実施形態に係る超電導線材は、第1超電導線100と、第2超電導線200と、第1超電導線100の主面であるc軸面111と、第2超電導線200の主面であるc軸面211と、に対向して設けられ、第1超電導線100と2超電導線200とを電気的に接続する超電導接続体300と、を備える。   As shown in FIG. 1, the superconducting wire according to the first embodiment of the present invention includes a first superconducting wire 100, a second superconducting wire 200, and a c-axis surface 111 that is a main surface of the first superconducting wire 100. And a c-axis surface 211 that is the main surface of the second superconducting wire 200, and a superconducting connector 300 that electrically connects the first superconducting wire 100 and the second superconducting wire 200. .

第1超電導線100は、例えば第1基材120の上に設けられた第1超電導層140を有する。一方、第2超電導線200は、例えば第2基材220の上に設けられた第2超電導層240を有する。   The first superconducting wire 100 has a first superconducting layer 140 provided on the first base 120, for example. On the other hand, the second superconducting wire 200 has a second superconducting layer 240 provided on the second base material 220, for example.

第1基材120及び第2基材220には、例えば金属テープを用いることができ、その材料としては、例えば、Ni−Wを用いることができる。   For the first base material 120 and the second base material 220, for example, a metal tape can be used, and as the material, for example, Ni-W can be used.

第1超電導層140及び第2超電導層240には、例えば、イットリウム系超電導材料であるYBaCu7−x(以降、YBCOと言う。)を用いることができる。YBCOは、ペロブスカイト構造を持つ超電導体である。さらに、第1超電導層140及び第2超電導層240には、イットリウムにランタノイド系の希土類元素が替わった物や、その混合物も用いることができる。 For the first superconducting layer 140 and the second superconducting layer 240, for example, YBa 2 Cu 3 O 7-x (hereinafter referred to as YBCO) which is an yttrium-based superconducting material can be used. YBCO is a superconductor having a perovskite structure. Further, for the first superconducting layer 140 and the second superconducting layer 240, a material obtained by replacing a lanthanoid rare earth element with yttrium or a mixture thereof can be used.

また、図2に表したように、第1基材120及び第2基材220の上に、例えば、無配向のHastelloy-C層130、230を設けることができる。そして、その上に、配向性を有する配向層131、231として、例えばIon-beam-assisted deposition(IBAD)法によりY安定化ZrO層(以下、YSZ層と称する)が設けられる。さらにその上に、配向性を有する中間層132、232として、例えばパルスレーザー堆積(PLD:Pulse Laser Deposition)法によりCeO層が設けられる。さらにその上に、第1超電導層140及び第2超電導層240として、YBCO層が設けられている。 In addition, as illustrated in FIG. 2, for example, non-oriented Hastelloy-C layers 130 and 230 can be provided on the first substrate 120 and the second substrate 220. Further, Y-stabilized ZrO 2 layers (hereinafter referred to as YSZ layers) are provided thereon as the orientation layers 131 and 231 having orientation, for example, by Ion-beam-assisted deposition (IBAD). Further thereon, CeO 2 layers are provided as the intermediate layers 132 and 232 having orientation by, for example, a pulse laser deposition (PLD) method. Furthermore, a YBCO layer is provided thereon as the first superconducting layer 140 and the second superconducting layer 240.

なお、このように、第1基材120及び第2基材220は、配向層を持たず、その上に、配向層131、231及び中間層132、232のような配向性をもつ層を設け、その上にそれぞれ第1超電導層140、第2超電導層240を設ける構成とすることができる。また、第1基材120及び第2基材220の表面が配向性を有し、その上に中間層132、232を設け、その上にそれぞれ第1超電導層140、第2超電導層240を設ける構成とすることができる。   As described above, the first base material 120 and the second base material 220 do not have an alignment layer, and layers having orientation properties such as the alignment layers 131 and 231 and the intermediate layers 132 and 232 are provided thereon. The first superconducting layer 140 and the second superconducting layer 240 may be provided thereon. Moreover, the surface of the 1st base material 120 and the 2nd base material 220 has orientation, provides the intermediate | middle layers 132 and 232 on it, and provides the 1st superconducting layer 140 and the 2nd superconducting layer 240 on it, respectively. It can be configured.

なお、第1超電導層140及び第2超電導層240は、c軸配向を有する。すなわち、2軸配向性を有する層であり、a軸とb軸は、第1超電導層140及び第2超電導層240の層面に対して実質的に平行であり、c軸は層面に対して実質的に垂直に配向している。   The first superconducting layer 140 and the second superconducting layer 240 have c-axis orientation. That is, it is a layer having biaxial orientation, the a-axis and b-axis are substantially parallel to the layer surfaces of the first superconducting layer 140 and the second superconducting layer 240, and the c-axis is substantially to the layer surface. Vertically oriented.

これにより、第1超電導線100(すなわち第1超電導層140)と第2超電導線200(すなわち第2超電導層240)は、2軸性の配向性を持つ。そして、図1に表したように、第1超電導線100のc軸110と、第2超電導線200のc軸210と、は、それぞれ、第1超電導線100の主面、及び、第2超電導線200の主面に対して、それぞれ実質的に垂直となる。すなわち、第1超電導線100のc軸面111と、第2超電導線200のc軸面211と、は、それぞれ、第1超電導線100の主面、及び、第2超電導線200の主面に対して、それぞれ実質的に平行となる。   Thereby, the 1st superconducting wire 100 (namely, 1st superconducting layer 140) and the 2nd superconducting wire 200 (namely, 2nd superconducting layer 240) have biaxial orientation. As shown in FIG. 1, the c-axis 110 of the first superconducting wire 100 and the c-axis 210 of the second superconducting wire 200 are respectively the main surface of the first superconducting wire 100 and the second superconducting wire. Each is substantially perpendicular to the main surface of the line 200. That is, the c-axis surface 111 of the first superconducting wire 100 and the c-axis surface 211 of the second superconducting wire 200 are respectively on the main surface of the first superconducting wire 100 and the main surface of the second superconducting wire 200. On the other hand, they are substantially parallel to each other.

なお、第1超電導線100のa軸とb軸とは、第1超電導線100の主面に実質的に平行な平面内にある。ここで、第1超電導線100のa軸及びb軸は、第1超電導線100の延在方向に対しては任意の角度とすることができる。配向基板や中間層の製法上、45度や0度であることが多い。同様に、第2超電導線200のa軸とb軸とは、第2超電導線200の主面に実質的に平行な平面内にある。ここで、第2超電導線200のa軸及びb軸は、第2超電導線200の延在方向に対しては任意の角度とすることができる。配向基板や中間層の製法上、45度や0度であることが多い。   Note that the a-axis and b-axis of the first superconducting wire 100 are in a plane substantially parallel to the main surface of the first superconducting wire 100. Here, the a-axis and the b-axis of the first superconducting wire 100 can be set at an arbitrary angle with respect to the extending direction of the first superconducting wire 100. In many cases, it is 45 degrees or 0 degrees in the manufacturing method of the alignment substrate and the intermediate layer. Similarly, the a-axis and b-axis of the second superconducting wire 200 are in a plane substantially parallel to the main surface of the second superconducting wire 200. Here, the a-axis and the b-axis of the second superconducting wire 200 can be at an arbitrary angle with respect to the extending direction of the second superconducting wire 200. In many cases, it is 45 degrees or 0 degrees in the manufacturing method of the alignment substrate and the intermediate layer.

そして、第1超電導線100(すなわち第1超電導層140)のc軸面111と、第2超電導線200(すなわち第2超電導層240)のc軸面211と、に対向して超電導接続体300が設けられる。これにより、超電導接続体300は、第1超電導線100と第2超電導線200とを、超電導接続する。この時、超電導接続体300のc軸310は、第1超電導線100のc軸面111と、第2超電導線200のc軸面211と、に対して実質的に垂直である。すなわち、超電導接続体300のc軸310は、第1超電導線100のc軸110と、第2超電導線200のc軸210と、に対して実質的に平行である。   The superconducting connector 300 is opposed to the c-axis surface 111 of the first superconducting wire 100 (ie, the first superconducting layer 140) and the c-axis surface 211 of the second superconducting wire 200 (ie, the second superconducting layer 240). Is provided. As a result, the superconducting connector 300 superconductingly connects the first superconducting wire 100 and the second superconducting wire 200. At this time, the c-axis 310 of the superconducting connector 300 is substantially perpendicular to the c-axis surface 111 of the first superconducting wire 100 and the c-axis surface 211 of the second superconducting wire 200. That is, the c-axis 310 of the superconducting connector 300 is substantially parallel to the c-axis 110 of the first superconducting wire 100 and the c-axis 210 of the second superconducting wire 200.

そして、図1(c)に表したように、例えば、第1超電導線100から第2超電導線200に向けて電流を流す場合、第1超電導線100の部分においては、第1超電導線100の主面に平行な方向(矢印a1の方向)に電流が流れる。すなわち、第1超電導線100のc軸110に対して垂直な方向に電流が流れる。   As shown in FIG. 1C, for example, when a current flows from the first superconducting wire 100 toward the second superconducting wire 200, the first superconducting wire 100 has a portion of the first superconducting wire 100. A current flows in a direction parallel to the main surface (in the direction of arrow a1). That is, current flows in a direction perpendicular to the c-axis 110 of the first superconducting wire 100.

そして、第1超電導線100と超電導接続体300とが重なる接続領域においては、電流は、第1超電導線100の主面に垂直な方向(矢印a2の方向)に電流が流れる。すなわち、第1超電導線100のc軸110に対して平行な方向に流れる。   In the connection region where the first superconducting wire 100 and the superconducting connector 300 overlap, the current flows in the direction perpendicular to the main surface of the first superconducting wire 100 (the direction of the arrow a2). That is, it flows in a direction parallel to the c-axis 110 of the first superconducting wire 100.

そして、超電導接続体300においては、超電導接続体300の主面に平行な方向(矢印a3の方向)に電流が流れる。すなわち、超電導接続体300のc軸310に対して垂直な方向に流れる。   In superconducting connector 300, a current flows in a direction parallel to the main surface of superconducting connector 300 (in the direction of arrow a3). That is, it flows in a direction perpendicular to the c-axis 310 of the superconducting connection body 300.

そして、超電導接続体300と第2超電導線200とが重なる接続領域においては、電流は、第2超電導線200の主面に垂直な方向(矢印a4の方向)に電流が流れる。すなわち、第2超電導線200のc軸210に対して平行な方向に流れる。   In the connection region where superconducting connector 300 and second superconducting wire 200 overlap, current flows in a direction perpendicular to the main surface of second superconducting wire 200 (in the direction of arrow a4). That is, it flows in a direction parallel to the c-axis 210 of the second superconducting wire 200.

そして、第2超電導線200の部分においては、第2超電導線200の主面に平行な方向(矢印a5の方向)に電流が流れる。すなわち、第2超電導線200のc軸210に対して垂直な方向に電流が流れる。   In the portion of the second superconducting wire 200, a current flows in a direction parallel to the main surface of the second superconducting wire 200 (the direction of the arrow a5). That is, a current flows in a direction perpendicular to the c-axis 210 of the second superconducting wire 200.

なお、逆に、第1超電導線100から第2超電導線200に向けて電流を流す場合も上記と電流の向きが異なるだけで同様である。   On the contrary, the case where a current is passed from the first superconducting wire 100 to the second superconducting wire 200 is the same as the above except that the direction of the current is different.

このように、電流は、矢印a1〜a5の方向に流れる。この時、電流の方向が、超電導材料のc軸に対して垂直な方向に流れる場合、すなわち、矢印a1、a3、a5の方向に流れる場合、臨界電流密度(Jc)が大きく、3MA/cm程度のJc値で超電導電流が流れる。 Thus, current flows in the directions of arrows a1 to a5. At this time, when the direction of current flows in a direction perpendicular to the c-axis of the superconducting material, that is, in the direction of arrows a1, a3, and a5, the critical current density (Jc) is large and 3 MA / cm 2. A superconducting current flows with a Jc value of about.

一方、電流の方向が、超電導材料のc軸に対して平行な方向に流れる場合、すなわち、矢印a2、a4の方向に流れる場合は、抵抗値は、垂直な方向に流れる場合よりも上昇する。例えば、電流の方向がc軸に対して平行な方向である場合のJc値は、垂直な方向である場合に比べ、1/100〜1/1000程度に低下する。この時、超電導接続体300と、第1及び第2超電導線100、200とが重なる接続領域の面積を十分大きくすることによって、低いJc値の接続部も実質的に問題にはならない。   On the other hand, when the direction of current flows in a direction parallel to the c-axis of the superconducting material, that is, when flowing in the directions of arrows a2 and a4, the resistance value rises more than when flowing in the vertical direction. For example, the Jc value when the current direction is parallel to the c-axis is reduced to about 1/100 to 1/1000 compared to when the current direction is perpendicular. At this time, by sufficiently increasing the area of the connection region where the superconducting connection body 300 and the first and second superconducting wires 100 and 200 overlap, a connection portion having a low Jc value is not substantially a problem.

例えば、第1超電導線100の第1超電導層140、及び、第2超電導線200の第2超電導層240、の層厚は、例えば1μm程度とすることができる。一方、超電導接続体300と、第1及び第2超電導線100、200とが重なる接続領域の延在方向の長さは、例えば0.1mm〜1mm(すなわち、層厚1μmの100倍から1000倍)としておくことで、超電導接続体300と、第1及び第2超電導線100、200とが重なる接続領域における低いJc値での接続部分を十分解消して、超電導線100および200を流れる超電導電流は阻害されること無く流れることになる。この時の抵抗値は主に接続部により抵抗が発生するため、1.0×10−12Ωとなる。 For example, the layer thicknesses of the first superconducting layer 140 of the first superconducting wire 100 and the second superconducting layer 240 of the second superconducting wire 200 can be set to about 1 μm, for example. On the other hand, the length in the extending direction of the connection region where the superconducting connector 300 and the first and second superconducting wires 100 and 200 overlap is, for example, 0.1 mm to 1 mm (that is, 100 to 1000 times the layer thickness of 1 μm). ), The superconducting current flowing through the superconducting wires 100 and 200 is sufficiently eliminated by sufficiently eliminating the connection portion at a low Jc value in the connecting region where the superconducting connector 300 and the first and second superconducting wires 100 and 200 overlap. Will flow without being disturbed. The resistance value at this time is 1.0 × 10 −12 Ω because resistance is generated mainly by the connecting portion.

このように、第1超電導線100と超電導接続体300とが対向する面積は、第1超電導線100の延在方向に対して直交する平面における第1超電導線100の第1超電導層140の断面積の100倍以上とすることができる。
そして、第2超電導線200と超電導接続体300とが対向する面積は、第2超電導線200の延在方向に対して直交する平面における第1超電導線200の第2超電導層240の断面積の100倍以上とすることができる。
As described above, the area where the first superconducting wire 100 and the superconducting connector 300 are opposed to each other is the breakage of the first superconducting layer 140 of the first superconducting wire 100 in a plane orthogonal to the extending direction of the first superconducting wire 100. It can be 100 times or more of the area.
The area where the second superconducting wire 200 and the superconducting connector 300 face each other is the cross-sectional area of the second superconducting layer 240 of the first superconducting wire 200 in a plane orthogonal to the extending direction of the second superconducting wire 200. It can be 100 times or more.

このように、本実施形態に係る超電導線材10によれば、超電導線材を同等の臨界電流(Ic)を持つ超電導線で接続することにより接合部でも超電導電流が阻害されない超電導線材が得られる。   As described above, according to the superconducting wire 10 according to the present embodiment, a superconducting wire in which the superconducting current is not inhibited even at the joint portion can be obtained by connecting the superconducting wire with a superconducting wire having the same critical current (Ic).

なお、上記の具体例においては、超電導接続体300のc軸は、第1、第2超電導線100、200の第1、第2超電導層140、240のc軸に対して平行である例として説明したが、超電導接続体300のc軸の方向は任意である。ただし、超電導接続体300のc軸が、第1、第2超電導層140、240のc軸に対して平行である構成の場合は、超電導接続体300と、第1、第2超電導層140、240との界面において、構造の連続性が保たれるので、安定した超電導接続を得やすいので望ましい。   In the above specific example, the c-axis of the superconducting connector 300 is parallel to the c-axis of the first and second superconducting layers 140 and 240 of the first and second superconducting wires 100 and 200. As described above, the direction of the c-axis of the superconducting connector 300 is arbitrary. However, when the c-axis of the superconducting connector 300 is parallel to the c-axis of the first and second superconducting layers 140 and 240, the superconducting connector 300 and the first and second superconducting layers 140, Since the continuity of the structure is maintained at the interface with 240, it is desirable because stable superconducting connection can be easily obtained.

(比較例)
図3は、比較例の超電導線材の構成を例示する模式的断面図である。
すなわち、同図(a)〜(c)は、第1〜第3の比較例の超電導線材の構成を例示している。
図3(a)に表したように、第1の比較例の超電導材91では、第1、第2超電導線100、200の第1、第2超電導層140、240が同じ側になるように、第1、第2超電導線100、200を配置し、その上に、例えば、常電導のはんだからなる接続材510が設けられる。これによって、第1超電導線100と第2超電導線200とが接続される。この場合、接続材510は常電導体であり、抵抗値が零の超電導体と比べ物にならないほどの大きな抵抗値となる。このため、第1、第2超電導線100、200と接続材510との間の接続領域の面積を、現実的に可能な範囲でいくら大きくしても、超電導線材91のJc値を維持できる接続は出来ない。この時に接続部の抵抗値を測定すると、1.0×10−6Ω以上の値となる。
(Comparative example)
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view illustrating the configuration of a superconducting wire of a comparative example.
That is, FIGS. 9A to 9C illustrate the configuration of the superconducting wires of the first to third comparative examples.
As shown in FIG. 3A, in the superconducting material 91 of the first comparative example, the first and second superconducting layers 140 and 240 of the first and second superconducting wires 100 and 200 are on the same side. The first and second superconducting wires 100 and 200 are arranged, and a connecting material 510 made of, for example, normal conducting solder is provided thereon. Thereby, the first superconducting wire 100 and the second superconducting wire 200 are connected. In this case, the connecting material 510 is a normal conductor, and has a resistance value that is not comparable to a superconductor having a resistance value of zero. Therefore, even if the area of the connection region between the first and second superconducting wires 100 and 200 and the connecting material 510 is increased as much as practically possible, the connection can maintain the Jc value of the superconducting wire 91. I can't. At this time, when the resistance value of the connection portion is measured, the value is 1.0 × 10 −6 Ω or more.

また、図3(b)に表したように、第2の比較例の超電導材92では、第1、第2超電導線100、200の超電導層の面が互いに対向するように、第1、第2超電導線100、200を配置し、例えば、銀からなる接続材520でそれらを接続したものである。すなわち、2軸配向超電導体である第1、第2超電導線100、200が、銀薄膜を介して接合されている。この場合も、接続材520は常電導体であり、超電導体に比べて抵抗値が非常に大きい。この時の接続抵抗は、接続材520の長さが10cmの時に1.0×10−9Ωとなる。この構造は、例えば特許文献1に開示されている構造であり、例えば、1.0×10−9Ωの桁程度と、抵抗値が大きい。この構造で1.0×10−12Ωを実現しようとすれば、接続材520の長さは、上記10cmの1000倍の100mが必要であり、実用上は非現実的な長い接合部となってしまう。 As shown in FIG. 3B, in the superconducting material 92 of the second comparative example, the first and second superconducting layers of the first and second superconducting wires 100 and 200 face each other. Two superconducting wires 100 and 200 are arranged and connected by a connecting material 520 made of, for example, silver. That is, the first and second superconducting wires 100 and 200 which are biaxially oriented superconductors are joined via the silver thin film. Also in this case, the connecting material 520 is a normal conductor and has a very large resistance value as compared with the superconductor. The connection resistance at this time is 1.0 × 10 −9 Ω when the length of the connecting material 520 is 10 cm. This structure is a structure disclosed in Patent Document 1, for example, and has a large resistance value, for example, about 1.0 × 10 −9 Ω. If an attempt is made to realize at this structure 1.0 × 10- 12 Ω, the length of the connecting member 520 is required 1000 times 100m above 10 cm, practically become unrealistic long joint End up.

また、図3(c)に表したように、第3の比較例の超電導材93では、第1、第2超電導線100、200の超電導層の面が並置され、それぞれの端部の間、すなわち、第1、第2超電導線100、200の間の間隙において、第1超電導層140及び第2超電導層240との間に超電導材料からなる接続材530が設けられている。なお、第1、第2超電導線100、200の間の間隙において、第1超電導層140及び第2超電導層240との間以外の部分には、充填材531が充填され、第1、第2超電導線100、200及び接続材530を支持している。   Further, as shown in FIG. 3C, in the superconducting material 93 of the third comparative example, the surfaces of the superconducting layers of the first and second superconducting wires 100 and 200 are juxtaposed, and between the respective end portions, That is, a connecting material 530 made of a superconducting material is provided between the first superconducting layer 140 and the second superconducting layer 240 in the gap between the first and second superconducting wires 100 and 200. In the gap between the first and second superconducting wires 100 and 200, a portion other than between the first superconducting layer 140 and the second superconducting layer 240 is filled with a filler 531 and the first and second superconducting wires 100 and 200 are filled. Superconducting wires 100 and 200 and connecting material 530 are supported.

この構造の場合、第1、第2超電導線100、200において低抵抗を示すc軸に対して垂直な方向(すなわち、a軸及びb軸を含む面に平行な方向)において、接続材530は、第1超電導線100と第2超電導線100とを接続する。従って、この場合の電流の流れる方向は、c軸に対して垂直な方向であり、抵抗が零の超電導電流が期待できる。しかしながら、原子レベルの配向を特徴とする2軸配向の超電導体において、その端部では、原子レベルでは大半の部分で間隙が出来た構造となる。このため、第1、第2超電導線100、200と接続材530との間の界面では超電導電流が得られない。すなわち、第1、第2超電導線100、200の端面を加工して、再び端面に超電導層を形成しようとしても、その部分にダメージが加わるために超電導電流が遮断されてしまい、超電導レベルの低抵抗での接続は実現できない。
このように、比較例の超電導線材91〜93においては、十分低い抵抗値で超電導電流を流せる接続は実現できない。
In the case of this structure, the connecting member 530 is in a direction perpendicular to the c-axis showing low resistance in the first and second superconducting wires 100 and 200 (that is, a direction parallel to a plane including the a-axis and the b-axis). The first superconducting wire 100 and the second superconducting wire 100 are connected. Therefore, the direction of current flow in this case is a direction perpendicular to the c-axis, and a superconducting current having zero resistance can be expected. However, a biaxially oriented superconductor characterized by atomic level orientation has a structure in which gaps are formed at most of the ends at the end. For this reason, a superconducting current cannot be obtained at the interface between the first and second superconducting wires 100 and 200 and the connecting member 530. That is, even if the end surfaces of the first and second superconducting wires 100 and 200 are processed and a superconducting layer is formed on the end surfaces again, the superconducting current is interrupted due to damage to the portion, and the superconducting level is low. Connection with resistors cannot be realized.
As described above, in the superconducting wires 91 to 93 of the comparative example, it is not possible to realize a connection that allows a superconducting current to flow with a sufficiently low resistance value.

これに対し、本実施形態に係る超電導線材10では、第1超電導線100のc軸面111と、第2超電導線200のc軸面211とに対向して設けられた超電導接続体300を用いる。これにより、第1超電導線100及び第2超電導線200と、超電導接続体300と、の界面において、原子レベルでの配向性を維持させることができ、超電導性が失われることがない。   On the other hand, in the superconducting wire 10 according to the present embodiment, the superconducting connection body 300 provided to face the c-axis surface 111 of the first superconducting wire 100 and the c-axis surface 211 of the second superconducting wire 200 is used. . Thereby, the orientation at the atomic level can be maintained at the interface between the first superconducting wire 100 and the second superconducting wire 200 and the superconducting connector 300, and the superconductivity is not lost.

この時、第1超電導線100及び第2超電導線200と、超電導接続体300と、が重なる領域では、c軸に対して平行な方向に電流が流れるので、その領域においては、第1、第2超電導線100、200中を電流が流れる時に対して、Jc値が1/100〜1/1000になる事が発生し得るが、これに対しては、第1超電導線100及び第2超電導線200と、超電導接続体300と、が重なる領域の面積を拡大することによって容易に解消され、接続部を通る電流路の、低いJc値は問題とならない。   At this time, in the region where the first superconducting wire 100 and the second superconducting wire 200 overlap with the superconducting connector 300, current flows in a direction parallel to the c-axis. 2 When the current flows through the superconducting wires 100 and 200, the Jc value may be 1/100 to 1/1000. For this, the first superconducting wire 100 and the second superconducting wire 200 and the superconducting connector 300 are easily eliminated by enlarging the area of the overlapping region, and the low Jc value of the current path passing through the connecting portion is not a problem.

このように、本実施形態に係る超電導線材10によれば、超電導線材を高臨界電流密度で接続した超電導線材が得られる。   Thus, according to the superconducting wire 10 according to the present embodiment, a superconducting wire in which the superconducting wires are connected at a high critical current density can be obtained.

図4は、本発明の第1の実施形態に係る超電導線材の変形例の構成を例示する模式的平面図である。
図4(a)に表したように、本実施形態に係る超電導線材10aにおいては、第1超電導線100、第2超電導線200、及び、それらを接続する超電導接続体300の幅が略同一である。そして、これらの側面(延在方向に対して平行で主面に対して垂直な面)が略一致している。このようにすることで、第1超電導線100と第2超電導線200のは幅方向の全部の長さに渡って電流を流すことができるので効率が良い。
FIG. 4 is a schematic plan view illustrating the configuration of a modification of the superconducting wire according to the first embodiment of the invention.
As shown in FIG. 4A, in the superconducting wire 10a according to this embodiment, the widths of the first superconducting wire 100, the second superconducting wire 200, and the superconducting connector 300 connecting them are substantially the same. is there. These side surfaces (surfaces parallel to the extending direction and perpendicular to the main surface) are substantially coincident. By doing so, the first superconducting wire 100 and the second superconducting wire 200 can flow a current over the entire length in the width direction, so that the efficiency is high.

さらに、図4(b)に表したように、本実施形態に係る変形例の超電導線材10bにおいては、第1超電導線100及び第2超電導線200の幅が略同一であるが、それらを接続する超電導接続体300の幅は、第1超電導線100及び第2超電導線200の幅よりも長くなっている。この場合も、第1超電導線100と第2超電導線200とは幅方向の全部の長さに渡って電流を流すことができ、さらに、第1超電導線100及び第2超電導線200の側面付近における電流容量の低下を防止できる。
そして、第1超電導線100及び第2超電導線200の上に、超電導接続体300を設ける際に、第1超電導線100及び第2超電導線200を固定し支持する支持材(図示しない)を設けることがある。この時に、その支持材は第1、第2超電導線100、200の幅よりも幅を広くして、安定して支持するようにすることができる。この時、その支持材の形状に合わせて超電導接続体300を設けることができ、この時、超電導接続体300の幅は、第1、第2超電導線100、200の幅よりも広くなる。これにより、接続部の機械的強度をより高めることができる。
Furthermore, as shown in FIG. 4B, in the superconducting wire 10b of the modified example according to the present embodiment, the widths of the first superconducting wire 100 and the second superconducting wire 200 are substantially the same. The width of the superconducting connection body 300 is longer than the widths of the first superconducting wire 100 and the second superconducting wire 200. Also in this case, the first superconducting wire 100 and the second superconducting wire 200 can pass a current over the entire length in the width direction, and further, near the side surfaces of the first superconducting wire 100 and the second superconducting wire 200. It is possible to prevent a decrease in current capacity.
Then, when providing the superconducting connector 300 on the first superconducting wire 100 and the second superconducting wire 200, a support material (not shown) for fixing and supporting the first superconducting wire 100 and the second superconducting wire 200 is provided. Sometimes. At this time, the support material can be made wider than the widths of the first and second superconducting wires 100 and 200 and can be stably supported. At this time, the superconducting connector 300 can be provided in accordance with the shape of the support material. At this time, the width of the superconducting connector 300 is wider than the width of the first and second superconducting wires 100 and 200. Thereby, the mechanical strength of a connection part can be raised more.

また、図4(c)に表したように、本実施形態に係る変形例の超電導線材10cにおいては、第1超電導線100及び第2超電導線200の幅が略同一であるが、それらを接続する超電導接続体300の幅は、第1超電導線100及び第2超電導線200の幅よりも細くなっている。第1超電導線100と第2超電導線200とを並置して超電導接続体300で接続する際に、第1超電導線100、第2超電導線200、及び超電導接続体300の幅が同一の場合には、それらの位置がずれた場合に、超電導線材の延在方向に沿った凹凸が生じる。これに対し、この変形例のように、超電導接続体300の幅を、第1、第2超電導線100、200の幅よりも細くしておくことで、第1超電導線100と第2超電導線200とを精密に位置合わせしておけば、それらに対する超電導接続体300の位置が多少ずれていた場合においても、凹凸は生じない。このように、超電導接続体300の幅を、第1、第2超電導線100、200の幅よりも細くしておくことで、超電導接続体300の位置合わせの精度の許容は広くなる。これにより、製造マージンが広がり、作りやすい超電導線材が提供できる。
また、例えば、第1、第2超電導線100、200の上に超電導接続体300を形成する際に使用する治工具の設計を、超電導接続体300の幅が第1、第2超電導線100、200の幅よりも細くなるように設計することができる。これにれより、第1、第2超電導線100、200を治工具に設置する際の位置精度の許容が拡大する。これによっても、製造マージンが広がり、作りやすい超電導線材が提供できる。
なお、超電導接続体300の幅を狭くしたときに、Jc値が低下する懸念があるが、これに対しては、第1、第2超電導線100、200と超電導接続体300との接続長さを長くして接触面積を広くすることで対応でき、実用的には問題にはならない。
In addition, as shown in FIG. 4C, in the superconducting wire 10c of the modified example according to the present embodiment, the widths of the first superconducting wire 100 and the second superconducting wire 200 are substantially the same. The width of the superconducting connection body 300 is smaller than the width of the first superconducting wire 100 and the second superconducting wire 200. When the first superconducting wire 100 and the second superconducting wire 200 are juxtaposed and connected by the superconducting connector 300, the widths of the first superconducting wire 100, the second superconducting wire 200, and the superconducting connector 300 are the same. When these positions are shifted, irregularities along the extending direction of the superconducting wire are generated. On the other hand, the first superconducting wire 100 and the second superconducting wire are formed by making the width of the superconducting connector 300 narrower than the widths of the first and second superconducting wires 100 and 200 as in this modification. If the positions of the superconducting connector 300 are slightly deviated from each other, the unevenness does not occur. As described above, by allowing the width of the superconducting connection body 300 to be narrower than the widths of the first and second superconducting wires 100 and 200, the tolerance of the alignment accuracy of the superconducting connection body 300 is widened. Thereby, a manufacturing margin is widened and a superconducting wire that is easy to make can be provided.
In addition, for example, the design of the jig used when forming the superconducting connector 300 on the first and second superconducting wires 100, 200, the width of the superconducting connector 300 is the first, second superconducting wire 100, It can be designed to be thinner than 200 widths. As a result, the tolerance of positional accuracy when the first and second superconducting wires 100 and 200 are installed on the jig is expanded. This also widens the manufacturing margin and provides a superconducting wire that is easy to make.
In addition, when there is a concern that the Jc value decreases when the width of the superconducting connector 300 is narrowed, the connection length between the first and second superconducting wires 100 and 200 and the superconducting connector 300 is concerned. This can be dealt with by increasing the contact area and widening the contact area, and this is not a problem in practice.

また、図4(d)に表したように、本実施形態に係る変形例の超電導線材10dにおいては、第1、第2超電導線100、200の幅が略同一であるが、第1、第2超電導線100、200の端面は一致しない状態で接合されている。このように、第1、第2超電導線100、200の端面がずれていても、低抵抗の接続が得られる。   Further, as shown in FIG. 4D, in the superconducting wire 10d of the modification according to the present embodiment, the widths of the first and second superconducting wires 100 and 200 are substantially the same. The end faces of the two superconducting wires 100 and 200 are joined so as not to coincide with each other. Thus, even if the end surfaces of the first and second superconducting wires 100 and 200 are shifted, a low-resistance connection can be obtained.

また、図4(e)に表したように、本実施形態に係る変形例の超電導線材10eにおいては、第1、第2超電導線100、200の幅が略同一であるが、第1、第2超電導線100、200の側面は一致しない状態で接合されている。そして、超電導接続体300は、第1、第2超電導線100、200の幅よりも広い幅で設けられている。この場合も、低抵抗の接続が実現できる。さらに、超電導接続体300の端面が、第1、第2超電導線100、200の側面よりも突出した部分において、第1、第2超電導線100、200の接続における機械的強度を補強することができ、より強度の高い超電導線材が得られる。   Further, as shown in FIG. 4E, in the superconducting wire 10e of the modified example according to the present embodiment, the widths of the first and second superconducting wires 100 and 200 are substantially the same. The side surfaces of the two superconducting wires 100 and 200 are joined so as not to coincide with each other. The superconducting connection body 300 is provided with a width wider than the width of the first and second superconducting wires 100 and 200. Also in this case, a low resistance connection can be realized. Further, the mechanical strength of the connection between the first and second superconducting wires 100 and 200 can be reinforced at the portion where the end surface of the superconducting connector 300 protrudes from the side surfaces of the first and second superconducting wires 100 and 200. And a higher strength superconducting wire can be obtained.

また、図4(f)に表したように、本実施形態に係る変形例の超電導線材10fにおいては、第1超電導線100の幅と、第2超電導線200の幅と、が互いに異なっている。このように、第1超電導線100の幅と、第2超電導線200の幅と、が互いに異なっている場合においても、低抵抗の接続が可能である。   Further, as shown in FIG. 4F, in the superconducting wire 10f of the modification according to the present embodiment, the width of the first superconducting wire 100 and the width of the second superconducting wire 200 are different from each other. . Thus, even when the width of the first superconducting wire 100 and the width of the second superconducting wire 200 are different from each other, a low resistance connection is possible.

このように、本実施形態に係る接続技術は、例えば線幅が同じ超電導線の接続だけでなく、例えば、線幅が互いに異なる超電導線の接続にも応用できる。さらに、例えば厚みが互いに異なる超電導線の接続にも応用でき、また後述する実施例で説明するように、異なる材料を用いた超電導線どうしの接続にも応用できる。   As described above, the connection technique according to this embodiment can be applied not only to connection of superconducting wires having the same line width, but also to connection of superconducting wires having different line widths, for example. Furthermore, for example, the present invention can be applied to connection of superconducting wires having different thicknesses, and can also be applied to connection of superconducting wires using different materials, as will be described in Examples described later.

図5は、本発明の第1の実施形態に係る超電導線材の変形例の構成を例示する模式的平面図である。
図5(a)に表したように、本実施形態に係る変形例の超電導線材10gにおいては、第1超電導線100と第2超電導線200とが、延在方向に対して直交する方向に隣り合って配置され、それらの上に超電導接続体300が設けられている。すなわち、第1超電導線100の延在方向に対して平行な側面と、第2超電導線200の延在方向に対して平行な側面と、が対向するように、第1及び第2超電導線100、200が並置されている。このように、第1超電導線100と第2超電導線200とを、延在方向に対して直交する方向に並べることで、第1超電導線100と第2超電導線200とが互いに隣り合う長さが拡大できる。
FIG. 5 is a schematic plan view illustrating the configuration of a modified example of the superconducting wire according to the first embodiment of the invention.
As shown in FIG. 5A, in the superconducting wire 10g of the modification according to this embodiment, the first superconducting wire 100 and the second superconducting wire 200 are adjacent to each other in the direction orthogonal to the extending direction. The superconducting connection body 300 is provided on them. That is, the first and second superconducting wires 100 are arranged such that the side surface parallel to the extending direction of the first superconducting wire 100 and the side surface parallel to the extending direction of the second superconducting wire 200 face each other. , 200 are juxtaposed. Thus, by arranging the first superconducting wire 100 and the second superconducting wire 200 in a direction orthogonal to the extending direction, the first superconducting wire 100 and the second superconducting wire 200 are adjacent to each other. Can be expanded.

すなわち、例えば、図4(a)〜(f)に例示した超電導線材10a〜fの場合は、第1超電導線100と第2超電導線200とが互いに隣り合う長さは、第1超電導線100及び第2超電導線200の線幅に略等しい長さになるが、図5(a)に例示した超電導線材10gにおいては、第1超電導線100と第2超電導線200とを、延在方向に対して直交する方向に並べることで、第1超電導線100と第2超電導線200とが互いに隣り合う長さを任意に拡大できる。これにより、Jc値の低下をより補償しやすくなる。
例えば、第1超電導線100及び第2超電導線200が隣接する長さは、第1超電導線100及び第2超電導線200の線幅の10倍以上とすることができる。
That is, for example, in the case of the superconducting wires 10a to 10f illustrated in FIGS. 4A to 4F, the length of the first superconducting wire 100 and the second superconducting wire 200 adjacent to each other is the first superconducting wire 100. In the superconducting wire 10g illustrated in FIG. 5 (a), the first superconducting wire 100 and the second superconducting wire 200 are arranged in the extending direction. By arranging them in a direction perpendicular to each other, the length of the first superconducting wire 100 and the second superconducting wire 200 adjacent to each other can be arbitrarily increased. This makes it easier to compensate for the decrease in Jc value.
For example, the length of the first superconducting wire 100 and the second superconducting wire 200 adjacent to each other can be 10 times or more the line width of the first superconducting wire 100 and the second superconducting wire 200.

また、図5(b)に表したように、本実施形態に係る変形例の超電導線材10hにおいては、第1超電導線100と第2超電導線200とが、延在方向に対して直交する方向に隣り合って配置され、それらの上に超電導接続体300が2つ設けられている。これにより、より大きな電流を流せるようになる。このように、超電導接続体300は、複数設けることができる。   Further, as shown in FIG. 5B, in the superconducting wire 10h of the modification according to this embodiment, the first superconducting wire 100 and the second superconducting wire 200 are orthogonal to the extending direction. Two superconducting connectors 300 are provided adjacent to each other. This allows a larger current to flow. Thus, a plurality of superconducting connectors 300 can be provided.

超電導接続体300を複数設ける場合に、図4(a)〜(f)に例示した超電導線材10a〜fのように、第1超電導線100と第2超電導線200とが延在方向に直列して配置される場合は、第1、第2超電導線100、200が隣り合う長さが、それらの幅と略同一になるので、その幅が狭くなり、複数の超電導接続体300を設けることが困難になり易い。これに対し、図5(b)に例示した超電導線材10hのように、第1、第2超電導線100、200を延在方向に対して直交する方向に並べることで、第1、第2超電導線100、200が隣り合う長さが拡大でき、複数の超電導接続体300を設けやすくなる、これにより、接続部での電流値低下を防止し、安定した超電導接続が実現できる。   When a plurality of superconducting connectors 300 are provided, the first superconducting wire 100 and the second superconducting wire 200 are connected in series in the extending direction as in the superconducting wires 10a to 10f illustrated in FIGS. If the first and second superconducting wires 100 and 200 are adjacent to each other, the length of the adjacent first and second superconducting wires 100 and 200 is substantially the same as the width thereof, so that the width is reduced and a plurality of superconducting connectors 300 are provided. It is likely to be difficult. On the other hand, like the superconducting wire 10h illustrated in FIG. 5B, the first and second superconducting wires are arranged in the direction orthogonal to the extending direction by arranging the first and second superconducting wires 100 and 200. The length in which the wires 100 and 200 are adjacent to each other can be increased, and a plurality of superconducting connectors 300 can be easily provided. This prevents a decrease in the current value at the connecting portion and realizes a stable superconducting connection.

図5(c)に表したように、本実施形態に係る変形例の超電導線材10iにおいては、第1超電導線100の線幅と、第2超電導線200の線幅とが、互いに異なっている。すなわち、図5(c)の例では、第2超電導線200の線幅が、第1超電導線100に比べて細い。そして、第1超電導線100と、第2超電導線200とは、延在方向に対して直交する方向に隣り合って配置され、それらの上に超電導接続体300が設けられている。   As shown in FIG. 5C, in the superconducting wire 10i of the modification according to the present embodiment, the line width of the first superconducting wire 100 and the line width of the second superconducting wire 200 are different from each other. . That is, in the example of FIG. 5C, the line width of the second superconducting wire 200 is narrower than that of the first superconducting wire 100. And the 1st superconducting wire 100 and the 2nd superconducting wire 200 are arrange | positioned adjacent to the direction orthogonal to the extending direction, and the superconducting connection body 300 is provided on them.

この時、例えば、図4(f)に例示した超電導線材10fのように、第1、第2超電導線100、200を延在方向に沿って直列して並べた場合、第1超電導線100と第2超電導線とが互いに隣り合う長さは、細い方(この場合は第2超電導線200)の線幅で決まってしまい、線材が許容できる電流値を増大させることが難しい場合がある。この時、図5(c)に例示した超電導線材10iのように、第1、第2の超電導線100、200を延在方向に直交する方向に並置することで、第1超電導線100と第2超電導線200とが互いに隣り合う長さが拡大でき、電流容量を上げやすい利点がある。   At this time, for example, when the first and second superconducting wires 100 and 200 are arranged in series along the extending direction as in the superconducting wire 10f illustrated in FIG. 4F, the first superconducting wire 100 and The length of the second superconducting wire adjacent to each other is determined by the line width of the narrower one (in this case, the second superconducting wire 200), and it may be difficult to increase the current value that the wire can accept. At this time, like the superconducting wire 10i illustrated in FIG. 5C, the first and second superconducting wires 100 and 200 are juxtaposed in the direction orthogonal to the extending direction, so that the first superconducting wire 100 and the first superconducting wire 100 The length of the two superconducting wires 200 adjacent to each other can be increased, and the current capacity can be easily increased.

以上説明した各種の変形例の超電導線材10a〜10iにおいても、十分な超電導電流が得られる、超電導線材を超電導接続した超電導線材が得られる。   Also in the superconducting wires 10a to 10i of the various modifications described above, a superconducting wire obtained by superconducting connection of superconducting wires that can obtain a sufficient superconducting current can be obtained.

本実施形態に係る超電導線材10、10a〜10iにおいては、第1超電導線100の幅及び第2超電導線100の幅の1cmあたり5A以上とすることができる。すなわち、第1超電導線100、超電導接続体300及び第2超電導線200を流れる電流は、第1超電導線100の幅及び第2超電導線100の幅の1cmあたり5A以上とすることができる。
さらに、第1超電導線100の幅及び第2超電導線100の幅の1cmあたり30A以上とすることができる。すなわち、第1超電導線100、超電導接続体300及び第2超電導線200を流れる電流は、第1超電導線100の幅及び第2超電導線100の幅の1cmあたり30A以上とすることができる。
In the superconducting wires 10, 10a to 10i according to the present embodiment, the width of the first superconducting wire 100 and the width of the second superconducting wire 100 can be 5 A or more. That is, the current flowing through the first superconducting wire 100, the superconducting connector 300, and the second superconducting wire 200 can be 5 A or more per 1 cm of the width of the first superconducting wire 100 and the width of the second superconducting wire 100.
Furthermore, the width of the first superconducting wire 100 and the width of the second superconducting wire 100 can be 30 A or more per 1 cm. That is, the current flowing through the first superconducting wire 100, the superconducting connector 300, and the second superconducting wire 200 can be 30 A or more per 1 cm of the width of the first superconducting wire 100 and the width of the second superconducting wire 100.

これは、本実施形態に係る超電導線材10、10a〜10iにおいては、第1、第2超電導線100、200を超電導接続体300によって、超電導状態で接続することによって実現できるものである。   In the superconducting wire rods 10, 10 a to 10 i according to the present embodiment, this can be realized by connecting the first and second superconducting wires 100, 200 in a superconducting state by the superconducting connection body 300.

このように、例えば、異なる2本の線材の中間層の上に2軸配向組織を持つような超電導線材端部の接合において、従来技術では、超電導特性が劣化して超電導電流の許容量が低下してしまうが、本実施形態に係る超電導線材によれば、2軸配向組織の成長方向を概略合わせた状態で、c軸方向への接続を行うことにより、超電導接合を実現する。この際に、c軸方向に得られる超電導電流は、例えばa軸方向の1/100程度であると言われているため、接続面の面積を、超電導線の超電導層の厚みに対して100倍以上とすることで、超電導電流の許容量低下を実用的に解決し、超電導で接続された低抵抗の2軸配向組織による超電導接続が実現できる。   Thus, for example, in the joining of the ends of superconducting wires having a biaxially oriented structure on the intermediate layer of two different wires, the conventional technology deteriorates and the allowable amount of superconducting current is reduced in the prior art. However, according to the superconducting wire according to the present embodiment, the superconducting junction is realized by performing connection in the c-axis direction in a state where the growth directions of the biaxially oriented structures are roughly matched. At this time, since the superconducting current obtained in the c-axis direction is said to be about 1/100 of the a-axis direction, for example, the area of the connection surface is 100 times the thickness of the superconducting layer of the superconducting wire. By setting it as the above, the superconducting connection by the low resistance biaxial orientation structure | tissue connected by the superconductivity can be implement | achieved practically solving the allowable amount fall of a superconducting current.

なお、この時、超電導接続体300となる超電導層は、第1、第2超電導線100、200の超電導層140、240と同じ材料を用いることができる。
ただし、超電導接続体300となる超電導層には、第1、第2超電導線100、200の超電導層140、240とは異なる種類の材料を用いることが望ましい。超電導接続体300となる超電導層の材料には、例えばSmBaCuO7−x等を用いることができる。
At this time, the same material as the superconducting layers 140 and 240 of the first and second superconducting wires 100 and 200 can be used for the superconducting layer to be the superconducting connector 300.
However, it is desirable to use a material of a different type from the superconducting layers 140 and 240 of the first and second superconducting wires 100 and 200 for the superconducting layer that becomes the superconducting connector 300. For example, SmBa 2 CuO 7-x can be used as the material of the superconducting layer to be the superconducting connection body 300.

すなわち、超電導接続体300となる超電導層として、第1、第2超電導線100、200の第1、第2超電導層140、240とは異なる種類の材料を用いることで、格子定数が異なることによりピンニングセンターが入りやすくなり、また自己配向性も期待できるため、第1、第2超電導層140、240の表面との連続性を維持しやすくなり安定した超電導接続が得やすい。   That is, as a superconducting layer to be the superconducting connection body 300, by using a different kind of material from the first and second superconducting layers 140 and 240 of the first and second superconducting wires 100 and 200, the lattice constant is different. Since pinning centers can easily enter and self-orientation can be expected, continuity with the surfaces of the first and second superconducting layers 140 and 240 can be easily maintained, and stable superconducting connection can be easily obtained.

従って、超電導接続体300に用いる材料としては、接続される第1、第2超電導線100、200に含まれる材料とは異なる材料を用いることが望ましい。すなわち、超電導接続体300は、第1超電導線100の第1超電導層140に含まれる元素と異なる元素を含むことが望ましい。また、超電導接続体300は、第2超電導線200の第2超電導層240に含まれる元素と異なる元素を含むことが望ましい。   Therefore, it is desirable to use a material different from the material contained in the first and second superconducting wires 100 and 200 to be connected as the material used for the superconducting connector 300. That is, it is desirable that superconducting connector 300 includes an element different from the element included in first superconducting layer 140 of first superconducting wire 100. In addition, it is desirable that superconducting connector 300 includes an element different from the element included in second superconducting layer 240 of second superconducting wire 200.

例えば、超電導を発現するランタノイド属として、La、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Luが挙げられる。また超電導を発現する材料として、イットリウム(Y)を含む材料が挙げられる。従って、超電導接続体300は、第1、第2超電導層140、240に含まれる元素と異なる、La、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Yよりなるグループから選ばれた少なくとも1つを含むことができる。   For example, lanthanoids that express superconductivity include La, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, and Lu. In addition, as a material that develops superconductivity, a material containing yttrium (Y) can be given. Therefore, the superconducting connector 300 is different from the elements contained in the first and second superconducting layers 140 and 240, La, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Y. At least one selected from the group consisting of:

(第1の実施例)
以下、本実施形態にかかる第1の実施例について説明する。
図6は、本発明の第1の実施例に係る超電導線材の構成を例示する模式図である。
すなわち、同図(a)は模式的斜視図であり、同図(b)は同図(a)のV方向から見たときの平面図であり、同図(c)は同図(b)のA−A’線断面図である。
(First embodiment)
Hereinafter, a first example according to this embodiment will be described.
FIG. 6 is a schematic view illustrating the configuration of the superconducting wire according to the first embodiment of the invention.
1A is a schematic perspective view, FIG. 1B is a plan view when viewed from the V direction of FIG. 1A, and FIG. It is AA 'line sectional drawing of.

図6に表したように、第1の実施例にかかる超電導線材11は、第1超電導線100及び第2超電導線200を有する。
第1超電導線100と第1超電導線200の長さは、それぞれ約50cmである。そして、第1超電導線100の一端を1Aとし、第2超電導線200の一端を1Bとする。
As shown in FIG. 6, the superconducting wire 11 according to the first embodiment includes a first superconducting wire 100 and a second superconducting wire 200.
The lengths of the first superconducting wire 100 and the first superconducting wire 200 are about 50 cm, respectively. One end of the first superconducting wire 100 is 1A, and one end of the second superconducting wire 200 is 1B.

これら第1、第2超電導線100、200の一端1A、1Bに、これらを保持するガイドC、ガイドDが取り付けられている。これらのガイド1C、1Dには、Hastelloy-Cを用いることができる。   A guide C and a guide D are attached to one end 1A and 1B of the first and second superconducting wires 100 and 200, respectively. For these guides 1C and 1D, Hastelloy-C can be used.

そして、第1、第2超電導線100、200においては、金属テープ等の基材120、220の上に配向性のないHastelloy-C層130が設けられ、その上にIBAD法により成膜された8mol%でYを配合したZrO層(以下YSZ層)からなる配向層131、231が設けられ、その上に、さらに、PLD法により成膜されたCeOからなる中間層132、232が設けられている。そして、その上に、YBCO層からなる第1超電導層140、240が設けられている。 In the first and second superconducting wires 100 and 200, the Hastelloy-C layer 130 having no orientation was provided on the base material 120 or 220 such as a metal tape, and the film was formed thereon by the IBAD method. Alignment layers 131 and 231 composed of ZrO 2 layers (hereinafter referred to as YSZ layers) in which Y 2 O 3 is blended at 8 mol% are provided, and further an intermediate layer 132 composed of CeO 2 formed by the PLD method. 232 is provided. On top of this, first superconducting layers 140 and 240 made of a YBCO layer are provided.

第1超電導線100及び第2超電導線200の全体の厚みは、約0.1mmである。そして、配向層131、231、中間層132、232、及び、第1、第2超電導層140、240の厚さは、例えば、それぞれ、約1μm、約0.2μm、約1μmである。   The total thickness of the first superconducting wire 100 and the second superconducting wire 200 is about 0.1 mm. The thicknesses of the alignment layers 131 and 231, the intermediate layers 132 and 232, and the first and second superconducting layers 140 and 240 are, for example, about 1 μm, about 0.2 μm, and about 1 μm, respectively.

第1、第2超電導線100、200の一端1A、1Bは、それぞれ固定するガイド1C、1Dに取り付けられ、一端1A、1Bが動かないように固定されている。
以下、第1、第2超電導線100、200との接続部を、被加工部1Xと呼ぶことにする。
One ends 1A and 1B of the first and second superconducting wires 100 and 200 are respectively attached to guides 1C and 1D to be fixed, and the one ends 1A and 1B are fixed so as not to move.
Hereinafter, the connection portion with the first and second superconducting wires 100 and 200 will be referred to as a processed portion 1X.

被加工部1Xを、PLD法チャンバー内に入れ、Kr−Fレーザーを用いてYBCO膜の成膜を行う。被加工部1Xの温度は例えば775℃であり、酸素分圧は300mTorrとすることができる。そして、YBaCuのターゲットを用い、1.8J/cmのエネルギー密度で成膜を行う。YBaCu膜の膜厚は約1μmであり、チャンバー内ディテクターでモニターを行いながら成膜を行うことができる。 The workpiece 1X is placed in a PLD method chamber, and a YBCO film is formed using a Kr-F laser. The temperature of the part 1X to be processed is, for example, 775 ° C., and the oxygen partial pressure can be 300 mTorr. Then, using a YBa 2 Cu 3 O 6 target, film formation is performed at an energy density of 1.8 J / cm 2 . The film thickness of the YBa 2 Cu 3 O 6 film is about 1 μm, and the film can be formed while monitoring with a detector in the chamber.

さらに、被加工部1Xを、別の電気炉内にて100%酸素ガス中で、450℃で1時間の酸素アニールを行い、YBCO膜からなる超電導膜が得られる。   Furthermore, the workpiece 1X is subjected to oxygen annealing in a separate electric furnace in 100% oxygen gas at 450 ° C. for 1 hour to obtain a superconducting film made of a YBCO film.

電気炉の冷却後、被加工部1Xを電気炉から取り出し、本実施例の超電導線材11が得られる。   After cooling the electric furnace, the workpiece 1X is taken out from the electric furnace, and the superconducting wire 11 of this embodiment is obtained.

超電導線材11を磁気シールド内部の液体窒素中にて冷却し、磁場を印加し、永久電流モードで電流を保持し、一定時間後にホール素子で接続された超電導線材の磁束を測定する。これにより、初期の電流値は6Aであり、この時の超電導接続部(被加工部1X)の抵抗は、3.2×10−13Ωである。 The superconducting wire 11 is cooled in liquid nitrogen inside the magnetic shield, a magnetic field is applied, the current is maintained in the permanent current mode, and the magnetic flux of the superconducting wire connected by the Hall element is measured after a certain time. As a result, the initial current value is 6 A, and the resistance of the superconducting connection part (processed part 1X) at this time is 3.2 × 10 −13 Ω.

なお、第1、第2超電導線100、200の幅は4mm幅であるため、本実施例の超電導線材1においては、幅1cmあたり15Aの臨界電流値が得られたことに相当する。   In addition, since the width | variety of the 1st, 2nd superconducting wire 100,200 is 4 mm width, in the superconducting wire 1 of a present Example, it is equivalent to having obtained the critical current value of 15 A per 1 cm width.

このように第1の実施例に係る超電導線材11により、超電導線材を超電導体で接続した超電導線材が提供できる。   Thus, the superconducting wire 11 which connected the superconducting wire with the superconductor can be provided by the superconducting wire 11 which concerns on a 1st Example.

(第2の実施の形態)
本発明の第2の実施形態に係る超電導線材においては、第1の実施形態において、第1、第2超電導線どうしの間の隙間に、埋め込み材が設けられるものである。それ以外は、第1の実施形態と同様である。従って、この埋め込み材に関して説明する。
(Second Embodiment)
In the superconducting wire according to the second embodiment of the present invention, in the first embodiment, an embedding material is provided in the gap between the first and second superconducting wires. The rest is the same as the first embodiment. Therefore, this embedding material will be described.

図7は、本発明の第2の実施形態に係る超電導線材の構成を例示する模式的断面図である。
すなわち、同図は、図1(b)のA−A’線断面に相当する模式的断面図である。
図7に表したように、本発明の第2の実施形態に係る超電導線材20では、第1超電導線100と第2超電導線200との間の間隙に埋め込み材410が設けられる。
この埋め込み材410には、例えば各種の金属を用いることができる。
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view illustrating the configuration of a superconducting wire according to the second embodiment of the invention.
That is, this figure is a schematic cross-sectional view corresponding to the cross section along line AA ′ of FIG.
As shown in FIG. 7, in the superconducting wire 20 according to the second embodiment of the present invention, the embedding material 410 is provided in the gap between the first superconducting wire 100 and the second superconducting wire 200.
For the filling material 410, for example, various metals can be used.

このよう、第1、第2超電導線100、200の間の間隙を埋め込み材410で埋め込むことにより、第1、第2超電導線100、200の間の間隙部分の機械的強度が向上する。   As described above, by filling the gap between the first and second superconducting wires 100 and 200 with the filling material 410, the mechanical strength of the gap portion between the first and second superconducting wires 100 and 200 is improved.

このように、第2の実施形態に係る超電導線材20により、超電導線材を高臨界電流密度で接続しつつ接続部の機械的強度が高い超電導線材が提供できる。   As described above, the superconducting wire 20 according to the second embodiment can provide a superconducting wire having a high mechanical strength at the connection portion while connecting the superconducting wire with a high critical current density.

なお、上記において、第1、第2超電導線100、200の配置は、例えば、図4及び図5に例示したように、第1、第2超電導線100、200が延在方向に沿って直列した配置でも良く、第1、第2超電導線100、200が延在方向に直交する方向に並べられる配置でも良い。これらの配置において、第1、第2超電導線100、200の間の間隙に埋め込み材を設けることができる。   In the above description, the first and second superconducting wires 100 and 200 are arranged in series along the extending direction as illustrated in FIGS. 4 and 5, for example. Alternatively, the first and second superconducting wires 100 and 200 may be arranged in a direction orthogonal to the extending direction. In these arrangements, a filling material can be provided in the gap between the first and second superconducting wires 100 and 200.

(第3の実施の形態)
本発明の第3の実施形態に係る超電導線材においては、第1、第2超電導線の厚みが異なる際に用いられる段差調節材がさらに設けられる。これ以外は、第1、第2の実施形態と同様とすることができる。以下では、第2の実施形態に係る超電導線材20において、段差調節材がさらに設けられる場合として説明する。
(Third embodiment)
In the superconducting wire according to the third embodiment of the present invention, a step adjusting material used when the thicknesses of the first and second superconducting wires are different is further provided. Other than this, it can be the same as the first and second embodiments. Below, in the superconducting wire 20 which concerns on 2nd Embodiment, it demonstrates as a case where a level | step difference adjustment material is further provided.

図8は、本発明の第3の実施形態に係る超電導線材の構成を例示する模式的断面図である。
すなわち、同図は、図1(b)7のA−A’線断面に相当する模式的断面図である。
図8に表したように、本発明の第3の実施形態に係る超電導線材30では、第1超電導線100及び第2超電導線200の少なくともいずれかの、超電導接続体300と対向する面と反対の側の面に設けられ、第1超電導線100及び第2超電導線200の前記面の段差を調節する段差調節材420をさらに備える。
すなわち、段差調節材420は、第1超電導線100及び第2超電導線200の超電導接続体300と対向す面の段差を小さくする。
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view illustrating the configuration of a superconducting wire according to the third embodiment of the invention.
That is, this figure is a schematic cross-sectional view corresponding to the cross section along line AA ′ of FIG.
As shown in FIG. 8, in the superconducting wire 30 according to the third embodiment of the present invention, at least one of the first superconducting wire 100 and the second superconducting wire 200 is opposite to the surface facing the superconducting connector 300. The step adjusting member 420 is further provided for adjusting the step of the surface of the first superconducting wire 100 and the second superconducting wire 200.
That is, the level difference adjusting material 420 reduces the level difference between the surfaces of the first superconducting wire 100 and the second superconducting wire 200 facing the superconducting connector 300.

すなわち、例えば、第1の実施例で説明したように、第1、第2超電導線100、200の一端1A、1Bを、それぞれ固定用のガイド1C、1D(Hastellloy-C層)に取り付け、一端1A、1Bが動かないように固定する。   That is, for example, as described in the first embodiment, the one ends 1A and 1B of the first and second superconducting wires 100 and 200 are attached to the fixing guides 1C and 1D (Hastellloy-C layer), respectively. Fix 1A and 1B so that they do not move.

そして、一端1A、1Bが、それぞれ固定用のガイド1C、1Dに固定された状態において、第1、第2超電導線100、200の第1、第2超電導層140、240側の面(超電導接続体300と対向する面)の段差の測定を行い、その結果に基づいて、第1、第2超電導線100、200の第1、第2超電導層140、240側の面の段差を小さくなるような段差を有する段差調節材420を、ガイド1C、ガイド1D側に配置することができる。これにより、第1、第2超電導線100、200の第1、第2超電導層140、240側の面の段差を均一にすることができる。例えば、第1、第2超電導線100、200の超電導層側の面の段差を0.05μm以下とすることができる。   The surfaces of the first and second superconducting wires 100 and 200 on the first and second superconducting layers 140 and 240 side (superconducting connection) in a state where the ends 1A and 1B are fixed to the fixing guides 1C and 1D, respectively. The surface of the first and second superconducting wires 100 and 200 on the first and second superconducting layers 140 and 240 side is reduced based on the measurement result. A step adjusting member 420 having a large step can be arranged on the guide 1C and guide 1D side. Thereby, the level | step difference of the surface by the side of the 1st, 2nd superconducting layer 140,240 of the 1st, 2nd superconducting wire 100,200 can be made uniform. For example, the step on the superconducting layer side of the first and second superconducting wires 100 and 200 can be set to 0.05 μm or less.

これにより、第1、第2超電導線100、200の段差に起因した超電導接続体300における配向の乱れが抑制でき、良質な配向性を有する超電導接続体300が得られる。   Thereby, disorder of the orientation in the superconducting connector 300 caused by the step between the first and second superconducting wires 100 and 200 can be suppressed, and the superconducting connector 300 having a good orientation can be obtained.

このように、第3の実施形態に係る超電導線材30により、超電導接続体の配向性を高め、超電導線材を電流許容量の大きな超電導体で接続することにより十分な低抵抗で接続された超電導線材が提供できる。   As described above, the superconducting wire 30 according to the third embodiment improves the orientation of the superconducting connection body and connects the superconducting wire with a superconductor having a large allowable current, thereby connecting the superconducting wire with a sufficiently low resistance. Can be provided.

なお、第1、第2超電導線100、200の厚さの差異が既知であれば上記の段差の測定は不要である。また、第1、第2超電導線100、200の厚さが実質的に同じであれば、段差調節材420は省略することができる。   If the difference in thickness between the first and second superconducting wires 100 and 200 is known, the above step measurement is not necessary. If the thicknesses of the first and second superconducting wires 100 and 200 are substantially the same, the step adjusting member 420 can be omitted.

(第4の実施の形態)
図9は、本発明の第4の実施形態に係る超電導線材の構成を例示する模式的図である。 すなわち、同図(a)は模式的斜視図であり、同図(b)は同図(a)のV方向から見たときの平面図であり、同図(c)は同図(b)のA−A’線断面図である。
図9に表したように、本発明の第4の実施形態に係る超電導線材40は、第1超電導線100と、第2超電導線200と、第1超電導線100のc軸面111と、第2超電導線200のc軸面211と、に対向して設けられ、第1超電導線100と2超電導線200とを電気的に接続する超電導接続体300と、を備える。
(Fourth embodiment)
FIG. 9 is a schematic view illustrating the configuration of a superconducting wire according to the fourth embodiment of the invention. 1A is a schematic perspective view, FIG. 1B is a plan view when viewed from the V direction of FIG. 1A, and FIG. It is AA 'line sectional drawing of.
As shown in FIG. 9, the superconducting wire 40 according to the fourth embodiment of the present invention includes a first superconducting wire 100, a second superconducting wire 200, a c-axis surface 111 of the first superconducting wire 100, And a superconducting connector 300 that is provided opposite to the c-axis surface 211 of the two superconducting wires 200 and electrically connects the first superconducting wire 100 and the two superconducting wires 200.

第1超電導線100は、第1超電導線100の超電導接続体300の側に設けられた第1超電導層140を有し、第2超電導線200は、第2超電導線200の超電導接続体300の側に設けられた第2超電導層240を有する。   The first superconducting wire 100 has a first superconducting layer 140 provided on the superconducting connector 300 side of the first superconducting wire 100, and the second superconducting wire 200 is the superconducting connector 300 of the second superconducting wire 200. The second superconducting layer 240 is provided on the side.

そして、第1超電導層140と、第2超電導層240と、は、第1超電導線100と第2超電導線200とが対向する面よりも後退している。すなわち、第1超電導線100の一端1A及び第2超電導線200の一端1Bよりも、第1超電導層140と第2超電導層240とがそれぞれ後退している。   The first superconducting layer 140 and the second superconducting layer 240 are set back from the surface where the first superconducting wire 100 and the second superconducting wire 200 face each other. That is, the first superconducting layer 140 and the second superconducting layer 240 are set back from the one end 1A of the first superconducting wire 100 and the one end 1B of the second superconducting wire 200, respectively.

この第1超電導層140の後退した部分、及び、第2超電導層240が後退した部分は、例えばエッチングにより形成することができる。   The recessed part of the first superconducting layer 140 and the recessed part of the second superconducting layer 240 can be formed by etching, for example.

そして、第1超電導層140が後退した部分の第1超電導線100の上、及び、第2超電導層240が後退した部分の第2超電導線200の上に、配向層(接続配向層435)が設けられる。そして、接続配向層435の上に、超電導接続体300が設けられる。
すなわち、超電導線材40は、第1超電導層140が後退した部分の第1超電導線100及び第2超電導層240が後退した部分の第2超電導線200と、超電導接続体300と、の間に設けられた接続配向層435をさらに有する。
An alignment layer (connection alignment layer 435) is formed on the first superconducting wire 100 where the first superconducting layer 140 has receded and on the second superconducting wire 200 where the second superconducting layer 240 has receded. Provided. Then, the superconducting connection body 300 is provided on the connection orientation layer 435.
That is, the superconducting wire 40 is provided between the first superconducting wire 100 where the first superconducting layer 140 has receded and the second superconducting wire 200 where the second superconducting layer 240 has receded, and the superconducting connector 300. The connection orientation layer 435 is further provided.

接続配向層435は、接続部配向層431及びその上に設けられた接続部中間層432を含むことができる。例えば、接続部配向層431として、例えばIBAD法により形成されたY安定化ZrO層を用いることができる。そして、接続部中間層432としては、例えばPLD法により形成されたCeO層を用いることができる。 The connection alignment layer 435 may include a connection portion alignment layer 431 and a connection portion intermediate layer 432 provided thereon. For example, as the connection portion alignment layer 431, for example, a Y-stabilized ZrO 2 layer formed by the IBAD method can be used. Then, as the connecting portion intermediate layer 432, it can be used CeO 2 layer formed by, for example, a PLD method.

そして、接続配向層435(接続部配向層431及び接続部中間層432)の上に、超電導接続体300となる、例えばYBCO層が形成される。   Then, on the connection orientation layer 435 (the connection part orientation layer 431 and the connection part intermediate layer 432), for example, a YBCO layer that becomes the superconducting connection body 300 is formed.

すなわち、第1〜第3の実施形態においては、超電導接続体300は、第1、第2超電導線100、200の第1、第2超電導層140、240の上に設けられるが、超電導接続体300と、第1、第2超電導層140、240のとの間の界面で配向性の乱れが生じて超電導接続が得られにくい場合がある。この時、本実施形態に係る超電導線材40のように、接続部において、第1、第2超電導層140、240を部分的に取り除き、その部分に新たに配向層(接続配向層435)を設けることで、超電導接続体300の配向性を向上させ、良好な超電導接続を実現し、大きな電流を流すことができる。
このように、本実施形態にかかる超電導線材40によれば、超電導接続体の配向性をさらに高め、超電導線材を超電導線材を電流許容量の大きな超電導体で接続することにより十分な低抵抗で接続された超電導線材が提供できる。
That is, in the first to third embodiments, the superconducting connector 300 is provided on the first and second superconducting layers 140 and 240 of the first and second superconducting wires 100 and 200. In some cases, the disorder of orientation occurs at the interface between 300 and the first and second superconducting layers 140 and 240, making it difficult to obtain a superconducting connection. At this time, like the superconducting wire 40 according to the present embodiment, the first and second superconducting layers 140 and 240 are partially removed from the connection portion, and a new alignment layer (connection alignment layer 435) is provided at that portion. Thus, the orientation of the superconducting connector 300 can be improved, a good superconducting connection can be realized, and a large current can flow.
As described above, according to the superconducting wire 40 according to the present embodiment, the orientation of the superconducting connection body is further improved, and the superconducting wire is connected with the superconducting wire with a superconductor having a large current allowance. The superconducting wire made can be provided.

なお、この場合も、第1超電導線100と第2超電導線200との間の間隙に埋め込み材410を設けることができる。   In this case as well, the filling material 410 can be provided in the gap between the first superconducting wire 100 and the second superconducting wire 200.

すなわち、本実施形態に係る超電導線材40においては、超電導接続における、下地の2軸配向組織が途切れる部分を、より良質に接続させるものである。すなわち、超電導線どうしの間に間隙が多少開いた状態を許容すべく、新たに配向層(接続配向層435)を設ける。   That is, in the superconducting wire 40 according to the present embodiment, the portion where the underlying biaxially oriented structure is interrupted in the superconducting connection is connected with higher quality. That is, a new alignment layer (connection alignment layer 435) is provided to allow a state where a gap is slightly opened between the superconducting wires.

図10は、本発明の第4の実施形態に係る超電導線材の製造方法を例示する工程順模式的断面図である。
図10に表したように、接続する第1、第2超電導線100、200の間隙が極小となるように、第1、第2超電導線100、200の端部の形状を、例えばレーザーカットにより、揃える。
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view in order of the processes, illustrating a method for manufacturing a superconducting wire according to the fourth embodiment of the invention.
As shown in FIG. 10, the end portions of the first and second superconducting wires 100 and 200 are shaped by, for example, laser cutting so that the gap between the first and second superconducting wires 100 and 200 to be connected is minimized. Align.

第1、第2超電導線100、200をそれぞれガイド1C、1Dに取り付ける。そして、第1、第2超電導線100、200の第1、第2超電導層140、240の表面の高さを測定し、それに応じた段差を設けた段差調節材420を取り付ける。   First and second superconducting wires 100 and 200 are attached to guides 1C and 1D, respectively. Then, the heights of the surfaces of the first and second superconducting layers 140 and 240 of the first and second superconducting wires 100 and 200 are measured, and a step adjusting material 420 provided with a step corresponding thereto is attached.

そして、図10(b)に表したように、第1、第2超電導線100、200の間の隙間を埋め込み材410で充填する。   Then, as illustrated in FIG. 10B, the gap between the first and second superconducting wires 100 and 200 is filled with the filling material 410.

そして、図10(c)に表したように、第1、第2超電導線100、200の接続部を露出し、その他の部分を覆うように、例えばスリットなどのマスク450を設置して、エッチングやミリングなどによって、一定深さまで削り出しを行う。削り出しの深さはどの位置でもよく、後に配向層を形成する際に十分な深さであればよい。
例えば、間隙が埋められた2本の超電導線に対して、例えばイオンミリングにより、深さ方向へ例えば1μm程度のエッチングを行う。このエッチングにより、例えば、第1、第2超電導層140、240(YBCO層)から、その下地である、例えば、中間層132、232(CeO層)及び配向層131、2331(IBAD層)が露出する。なお、エッチングの深さを深くして、その下の例えば、Hastelloy-C層130、230や、第1基材120、220となるNi−W層を露出させても良い。
このような表面は、配向性にダメージを受けた層であるので、その上にYBCO成膜を行っても超電導特性を示し難いことがある。このため、削りだした部分に、以下に説明するように接続配向層435を設ける。
Then, as shown in FIG. 10C, a mask 450 such as a slit is provided to expose the connecting portions of the first and second superconducting wires 100 and 200 and cover other portions, and etching is performed. Machined to a certain depth by milling or milling. The depth of cutting may be any position as long as it is sufficient to form the alignment layer later.
For example, two superconducting wires in which the gap is filled are etched in the depth direction by, for example, about 1 μm by, for example, ion milling. By this etching, for example, the intermediate layers 132 and 232 (CeO 2 layer) and the alignment layers 131 and 2331 (IBAD layer) which are the base layers from the first and second superconducting layers 140 and 240 (YBCO layer) are formed. Exposed. Note that the depth of etching may be increased to expose, for example, the Hastelloy-C layers 130 and 230 and the Ni—W layer serving as the first base materials 120 and 220 under the etching.
Since such a surface is a layer damaged in the orientation, even if YBCO film formation is performed thereon, it may be difficult to exhibit superconducting characteristics. For this reason, a connection orientation layer 435 is provided in the shaved portion as described below.

すなわち、図10(d)に表したように、削り出されて露出した部分の上に、例えばGdZrからなる接続部配向層431を例えばIBAD法などで成膜する。IBAD法は無配向性の表面の上であっても配向層が得られる手法である。さらに、その上に、例えばIBAD法によりCeO層などの接続部中間層432を成膜する。これらの接続部配向層431及び接続部中間層432が接続配向層435となる。 That is, as shown in FIG. 10D, a connection portion alignment layer 431 made of, for example, Gd 2 Zr 2 O 7 is formed on the exposed portion exposed by cutting, for example, by the IBAD method. The IBAD method is a method for obtaining an alignment layer even on a non-oriented surface. Further, a connection intermediate layer 432 such as a CeO 2 layer is formed thereon by IBAD, for example. The connection portion alignment layer 431 and the connection portion intermediate layer 432 become the connection alignment layer 435.

この際、第1、第2超電導層140、240の表面の高さと、接続配向層435の表面(例えば接続部中間層432の表面)の高さと、が実質的に同一になるように、接続配向層435の成膜を行う。高さが著しく異なると、超電導接続部の電流値が低下することがある。 例えば、超電導接続体300の厚みが1μm程度であるため、超電導接続体300が設けられる表面の段差は、例えば、0.1μm程度以下とすることが効果的である。   At this time, the height of the surfaces of the first and second superconducting layers 140 and 240 and the height of the surface of the connection orientation layer 435 (for example, the surface of the connection portion intermediate layer 432) are substantially the same. An alignment layer 435 is formed. If the heights are significantly different, the current value of the superconducting connection may decrease. For example, since the thickness of the superconducting connector 300 is about 1 μm, it is effective that the step on the surface on which the superconducting connector 300 is provided is, for example, about 0.1 μm or less.

そして、マスク450を取り除き、第1、第2超電導線100、200と、接続配向層435との上に、超電導接続体300となる超電導層を成膜する。
このようにして本実施形態に係る超電導線材40が得られる。
Then, the mask 450 is removed, and a superconducting layer to be the superconducting connection body 300 is formed on the first and second superconducting wires 100 and 200 and the connection orientation layer 435.
In this way, the superconducting wire 40 according to the present embodiment is obtained.

こうして接続された本実施形態に係る超電導線材40は、従来技術による最低抵抗である1.0×10−9Ωの接続抵抗値よりもはるかに小さい1.0×10−12Ωの接続抵抗を実現できる。 The superconducting wire 40 according to the present embodiment thus connected has a connection resistance of 1.0 × 10 −12 Ω which is much smaller than the connection resistance value of 1.0 × 10 −9 Ω, which is the lowest resistance according to the prior art. realizable.

なお、この時、超電導接続体300となる超電導層は、第1、第2超電導線100、200の超電導層140、240と同じ材料を用いることができる。
ただし、本実施形態に係る超電導線材40においても、第1の実施形態の超電導線材10と同様に、超電導接続体300となる超電導層には、第1、第2超電導線100、200の超電導層140、240とは異なる種類の材料を用いることが望ましい。
At this time, the same material as the superconducting layers 140 and 240 of the first and second superconducting wires 100 and 200 can be used for the superconducting layer to be the superconducting connector 300.
However, also in the superconducting wire 40 according to the present embodiment, the superconducting layer of the first and second superconducting wires 100 and 200 is included in the superconducting layer to be the superconducting connector 300, as in the superconducting wire 10 of the first embodiment. It is desirable to use a different type of material than 140 and 240.

すなわち、超電導接続体300は、第1超電導線100の第1超電導層140に含まれる元素と異なる元素を含むことが望ましい。また、超電導接続体300は、第2超電導線200の第2超電導層240に含まれる元素と異なる元素を含むことが望ましい。   That is, it is desirable that superconducting connector 300 includes an element different from the element included in first superconducting layer 140 of first superconducting wire 100. In addition, it is desirable that superconducting connector 300 includes an element different from the element included in second superconducting layer 240 of second superconducting wire 200.

例えば、超電導を発現するランタノイド属として、La、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Luが挙げられる。また超電導を発現する材料として、イットリウム(Y)を含む材料が挙げられる。従って、超電導接続体300は、第1、第2超電導層140、240に含まれる元素と異なる、La、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Yよりなるグループから選ばれた少なくとも1つを含むことができる。   For example, lanthanoids that express superconductivity include La, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, and Lu. In addition, as a material that develops superconductivity, a material containing yttrium (Y) can be given. Therefore, the superconducting connector 300 is different from the elements contained in the first and second superconducting layers 140 and 240, La, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Y. At least one selected from the group consisting of:

なお、第1、第2超電導層140、240においては、超電導電流は、主に第1、第2超電導層140、240の層面に対して平行な方向に得られる状態で成膜してあるため、超電導接続体300に向かって流れる超電導電流の臨界電流密度は、層面に対して平行な方向に得られる超電導電流の1/100〜1/1000程度の低いものであると考えられる。しかし、超電導接続体300の接続面積を広くすることでこの超電導電流の低下は回避できる。   Note that, in the first and second superconducting layers 140 and 240, the superconducting current is formed in a state obtained mainly in a direction parallel to the layer surfaces of the first and second superconducting layers 140 and 240. The critical current density of the superconducting current flowing toward the superconducting connector 300 is considered to be as low as about 1/100 to 1/1000 of the superconducting current obtained in the direction parallel to the layer surface. However, this decrease in superconducting current can be avoided by widening the connection area of the superconducting connector 300.

例えば、第1、第2超電導層140、240の層厚は、例えば0.3μm〜10μmである。このとき、第1、第2超電導線100、200の幅と超電導接続体の幅が同じ場合に、超電導接続体300の延在方向の長さを、この膜厚の100〜1000倍以上、すなわち、超電導接続体300の長さを0.3mm〜10mm以上とすれば、超電導電流許容量低下の問題が解決できる。   For example, the layer thickness of the first and second superconducting layers 140 and 240 is, for example, 0.3 μm to 10 μm. At this time, when the widths of the first and second superconducting wires 100 and 200 are the same as the width of the superconducting connection body, the length of the superconducting connection body 300 in the extending direction is 100 to 1000 times or more of this film thickness, that is, If the length of the superconducting connector 300 is 0.3 mm to 10 mm or more, the problem of a decrease in the allowable amount of superconducting current can be solved.

現在用いられている超電導層の厚さは1μm程度が多く、超電導層の層面に対して垂直方向への電流は、平行方向への電流の1/100程度の超電導電流が得られると考えられていることから、この場合には、超電導接続体300が第1、第2超電導線100、200と重複する領域の長さは、100μmでも十分と言うことになる。しかし、超電導層の表面には異物なども存在するため、微視的に見たときの接触面積は、超電導接続体300が第1、第2超電導線100、200と重複する領域の面積の1/2〜1/10程度になってしまうことが予想される。そのため、超電導接続体300が第1、第2超電導線100、200と重複する領域の長さは、0.2mm〜1mm以上とすることができる。すなわち、超電導接続体300が第1、第2超電導線100、200と重複する領域の長さは、1mm以上が望ましい。   The thickness of the superconducting layer currently used is about 1 μm, and it is considered that a current in the direction perpendicular to the layer surface of the superconducting layer can obtain a superconducting current about 1/100 of the current in the parallel direction. Therefore, in this case, the length of the region where the superconducting connector 300 overlaps with the first and second superconducting wires 100 and 200 is 100 μm. However, since foreign matter and the like are also present on the surface of the superconducting layer, the contact area when viewed microscopically is 1 of the area of the region where the superconducting connector 300 overlaps the first and second superconducting wires 100 and 200. It is expected to be about / 2 to 1/10. Therefore, the length of the region where the superconducting connector 300 overlaps the first and second superconducting wires 100 and 200 can be 0.2 mm to 1 mm or more. That is, the length of the region where the superconducting connector 300 overlaps the first and second superconducting wires 100 and 200 is desirably 1 mm or more.

そして、例えば、超電導接続体300が第1、第2超電導線100、200と重複する領域の長さが1mmのときに、質の低い接続(例えば接続面の凹凸が大きい、接続面に汚れがある等)の場合に、第1、第2超電導線100、200及び超電導接続体300を流れる電流は、第1、第2超電導線100、200の幅の1cmあたり5A以上とすることができる。   For example, when the length of the region where the superconducting connector 300 overlaps the first and second superconducting wires 100 and 200 is 1 mm, the connection is poor (for example, the concavity and convexity of the connecting surface is large, and the connecting surface is soiled). In other cases, the current flowing through the first and second superconducting wires 100 and 200 and the superconducting connector 300 can be 5 A or more per 1 cm of the width of the first and second superconducting wires 100 and 200.

また、例えば、超電導接続体300が第1、第2超電導線100、200と重複する領域の長さが1mmのときに、質の高い接続(例えば接続面の凹凸が小さい、接続面に汚れがない等)の場合に、第1、第2超電導線100、200及び超電導接続体300を流れる電流は、第1、第2超電導線100、200の幅の1cmあたり30A以上とすることができる。   In addition, for example, when the length of the region where the superconducting connection body 300 overlaps the first and second superconducting wires 100 and 200 is 1 mm, a high-quality connection (for example, the unevenness of the connection surface is small, the connection surface is soiled) The current flowing through the first and second superconducting wires 100 and 200 and the superconducting connector 300 can be 30 A or more per 1 cm of the width of the first and second superconducting wires 100 and 200.

(第2の実施例)
長さが約50cmの第1、第2超電導線100、200の、それぞれの一端2A、2Bに、Hastelloy-Cからなるガイド2C、2Dをとりつける。
第1、第2超電導線100、200においては、金属テープなどの基材120、220の上に、配向性を持たないHastelloy-C層130、230が設けられ、その上にIBAD法により成膜された8mol%Y配合のZrO層からなる配向層131、231が設けられ、その上にPLD法により成膜されたCeO層からなる中間層132、232が設けられ、さらにその上にYBCO層からなる超電導層140、240が設けられている。
(Second embodiment)
Guides 2C and 2D made of Hastelloy-C are attached to the respective ends 2A and 2B of the first and second superconducting wires 100 and 200 having a length of about 50 cm.
In the first and second superconducting wires 100 and 200, Hastelloy-C layers 130 and 230 having no orientation are provided on a base material 120 and 220 such as a metal tape, and a film is formed thereon by an IBAD method. Orientation layers 131 and 231 composed of ZrO 2 layers containing 8 mol% Y 2 O 3 are provided, and intermediate layers 132 and 232 composed of CeO 2 layers formed by the PLD method are provided thereon. Superconducting layers 140 and 240 made of a YBCO layer are provided thereon.

第1、第2超電導線100、200の厚みは0.1mmであり、Hastelloy-C層(130、230)の厚みは約0.1〜0.5mmであり、配向層131、231の厚みは約1μmであり、中間層132、232の厚みは約0.2μmであり、超電導層140、240の厚みは約1μmである。     The thickness of the first and second superconducting wires 100 and 200 is 0.1 mm, the thickness of the Hastelloy-C layer (130, 230) is about 0.1 to 0.5 mm, and the thickness of the alignment layers 131 and 231 is The thickness of the intermediate layers 132 and 232 is about 0.2 μm, and the thickness of the superconducting layers 140 and 240 is about 1 μm.

そして、一端2A、2Bが動かないように固定するHastellloy-Cで出来たガイド2C、2Dに一端2A、2Bが取り付けられた状態で、段差の測定を行う。その結果に基づき、一端1A、1Bの段差が0.1μm以下となるような段差が設けられた段差調節材420を選び、これを一端1A、1Bの裏面(第1、第2超電導層140、240とは逆の面)に取り付ける。この接続部を以下では被加工部2Xと呼ぶことにする。   Then, the steps are measured with the ends 2A, 2B attached to the guides 2C, 2D made of Hastelloy-C that fixes the ends 2A, 2B so as not to move. Based on the result, the step adjusting material 420 provided with a step so that the step at one end 1A, 1B is 0.1 μm or less is selected, and this is used as the back surface of the one end 1A, 1B (first and second superconducting layers 140, It is attached to the surface opposite to 240). Hereinafter, this connection portion is referred to as a processed portion 2X.

被加工部2Xの表面にイオンミリング時に全てが削られない十分な厚みを持つスリット(マスク450)を設置し、イオンミリングのチャンバー内に入れる。チャンバー内のガスをArとして、1.0×10−3Paに減圧する。そして、まず、300Vの加速電圧で入射角(加工面の法線からの角度)50度の方向から、20分のイオンミリングを行い、その後は、200Vの加速電圧で入射角0度の方向から60分のイオンミリングを行う。なお、上記のイオンミリングにおいて、初期段階の条件では、ミリング速度は20nm/分であり、その後の段階の条件では10nm/分であることが別の実験からわかっている。従って、上記のイオンミリングにより掘り出された部分の合計深さは、ほぼ1,000nmである。 A slit (mask 450) having a sufficient thickness that is not completely cut off during ion milling is provided on the surface of the workpiece 2X, and is placed in an ion milling chamber. The gas in the chamber is reduced to 1.0 × 10 −3 Pa using Ar as the gas. First, ion milling is performed for 20 minutes from the direction of an incident angle (angle from the normal of the processed surface) with an acceleration voltage of 300 V, and then from the direction of an incident angle of 0 degree with an acceleration voltage of 200 V. Perform ion milling for 60 minutes. In the above ion milling, it is known from another experiment that the milling speed is 20 nm / min under the initial stage conditions and 10 nm / min under the subsequent stage conditions. Therefore, the total depth of the portion dug by the above ion milling is approximately 1,000 nm.

次に、被加工部2Xをスリットを付けたままIBAD成膜チャンバー内に入れる。そして、Arイオンの入射角を一般的に用いられている角度である35度とし、200eVの加速電圧により、YSZ層の成膜を行う。なお、被加工部2Xは冷却していない。被加工部2Xの温度は、アルゴンイオン照射による過熱により、70℃〜100℃であると推定される。成膜時は、全圧を4.0×10−2Paに減圧している。そして、YSZ膜の膜厚は0.50μmとする。 Next, the processed part 2X is placed in the IBAD film forming chamber with a slit. Then, the incidence angle of Ar + ions is set to 35 degrees, which is a commonly used angle, and the YSZ layer is formed with an acceleration voltage of 200 eV. In addition, the to-be-processed part 2X is not cooled. The temperature of the workpiece 2X is estimated to be 70 ° C. to 100 ° C. due to overheating by argon ion irradiation. During film formation, the total pressure is reduced to 4.0 × 10 −2 Pa. The film thickness of the YSZ film is 0.50 μm.

この後、被加工部2Xの上に、PLD法によりCeO層を成膜する。この際、被加工部2Xの温度を765℃とし、酸素分圧を20mTorrとし、Kr−Fのエキシマレーザーで、膜厚が0.50μmとなるよう成膜を行う。これにより、一端2A、2Bにおける第1、第2超電導層140、240の表面と、CeO層の表面とがほぼ同等の高さとなる。なお、この高さは、段差計により確認することができる。 Thereafter, a CeO 2 layer is formed on the workpiece 2X by the PLD method. At this time, the temperature of the processed part 2X is set to 765 ° C., the oxygen partial pressure is set to 20 mTorr, and film formation is performed with a Kr—F excimer laser so that the film thickness becomes 0.50 μm. Thus, first at one end 2A, 2B, the surface of the second superconducting layer 140 and 240, and the surface of the CeO 2 layer is approximately equal height. This height can be confirmed by a step gauge.

この後、被加工部2Xを別のPLD法チャンバー内に入れ、同じくKr−Fレーザーを用いて超電導接続体300となる膜を形成する。このとき、被加工部2Xの温度を775℃とし、酸素分圧を300mTorrとし、YBaCuからなるターゲットを用い、1.8J/cm−2のエネルギー密度で成膜を行う。そして、超電導膜の膜厚が約1μmとなるように、チャンバー内ディテクターで膜厚をモニターしながら成膜を行う。 Thereafter, the part 2X to be processed is placed in another PLD method chamber, and a film to be the superconducting connection body 300 is formed using the Kr-F laser. At this time, the temperature of the processed part 2X is set to 775 ° C., the oxygen partial pressure is set to 300 mTorr, and a target made of YBa 2 Cu 3 O 6 is used to form a film at an energy density of 1.8 J / cm −2 . Then, film formation is performed while monitoring the film thickness with a detector in the chamber so that the film thickness of the superconducting film becomes about 1 μm.

この後、被加工部1Xを、電気炉内にて、100%酸素ガス中、450℃で1時間の酸素アニールを行い、超電導膜であるYBCO層が得られる。
電気炉の冷却後、被加工部2Xを電気炉から取り出し、本実施例の超電導線材42(図示しない)が得られる。
Thereafter, the part to be processed 1X is subjected to oxygen annealing in a 100% oxygen gas at 450 ° C. for 1 hour in an electric furnace to obtain a YBCO layer which is a superconducting film.
After cooling the electric furnace, the workpiece 2X is taken out from the electric furnace, and the superconducting wire 42 (not shown) of this embodiment is obtained.

そして、超電導線材42を磁気シールド内部の液体窒素中にて冷却し、超電導線材42に磁場を印加し、永久電流モードで電流を保持し、一定時間後にホール素子で接続された超電導線材42の磁束を測定することにより接続抵抗値を求める。初期の電流値は12Aであり、超電導接続部の抵抗は1.6×10−13Ωである。なお、超電導線材42の幅は、4mmであるため、本実施例に係る超電導線材41においては、幅1cmあたり30Aの臨界電流値が得られたことに相当する。 Then, the superconducting wire 42 is cooled in liquid nitrogen inside the magnetic shield, a magnetic field is applied to the superconducting wire 42, the current is maintained in the permanent current mode, and the magnetic flux of the superconducting wire 42 connected by the Hall element after a certain time. To determine the connection resistance value. The initial current value is 12 A, and the resistance of the superconducting connection is 1.6 × 10 −13 Ω. In addition, since the width of the superconducting wire 42 is 4 mm, the superconducting wire 41 according to the present embodiment corresponds to obtaining a critical current value of 30 A per 1 cm width.

(第3の実施例)
長さが約50cmの第1、第2超電導線100、200の、それぞれの一端3A、3Bに、Hastelloy-Cからなるガイド3Cおよびガイド3Dをそれぞれとりつける。
第1、第2超電導線100、200においては、金属テープなどの基材120、220の上に、配向性を持たないHastelloy-C層130、131が設けられ、その上にIBAD法により成膜されたGaZrからなる配向層131、231が設けられ、その上にPLD法により成膜されたCeOからなる中間層132、232が設けられ、さらにその上にYBCO膜からなる第1、第2超電導層140、240が設けられている。
(Third embodiment)
A guide 3C and a guide 3D made of Hastelloy-C are respectively attached to one ends 3A and 3B of the first and second superconducting wires 100 and 200 having a length of about 50 cm.
In the first and second superconducting wires 100 and 200, Hastelloy-C layers 130 and 131 having no orientation are provided on a base material 120 and 220 such as a metal tape, and a film is formed thereon by the IBAD method. The alignment layers 131 and 231 made of Ga 2 Zr 2 O 7 are provided, the intermediate layers 132 and 232 made of CeO 2 formed by the PLD method are provided thereon, and the YBCO film is further provided thereon. First and second superconducting layers 140 and 240 are provided.

第1、第2超電導線100、200の全体の厚みは、0.1mm程度であり、配向層131、231の厚さは約1μm、中間層132、232の厚さは約0.2μm、第1、第2超電導層140、240の厚さは約1μmである。   The total thickness of the first and second superconducting wires 100 and 200 is about 0.1 mm, the thickness of the alignment layers 131 and 231 is about 1 μm, the thickness of the intermediate layers 132 and 232 is about 0.2 μm, The thicknesses of the first and second superconducting layers 140 and 240 are about 1 μm.

そして、一端3A、3Bが動かないように固定するHastellloy-Cで出来たガイド3C、3Dに一端3A、3Bが取り付けられた状態で、段差の測定を行う。その結果に基づき、一端3A、3Bの段差が0.1μm以下となるような段差が設けられた段差調節材420を選び、これを一端3A、3Bの裏面(第1、第2超電導層140、240とは逆の面)に取り付ける。この接続部を以下では被加工部3Xと呼ぶことにする。   Then, the steps are measured with the ends 3A, 3B attached to the guides 3C, 3D made of Hastelloy-C that fixes the ends 3A, 3B so as not to move. Based on the result, a step adjusting material 420 provided with a step so that the step at one end 3A, 3B is 0.1 μm or less is selected, and this is used as the back surface of the one end 3A, 3B (first and second superconducting layers 140, It is attached to the surface opposite to 240). Hereinafter, this connection portion is referred to as a processed portion 3X.

被加工部3Xの表面にイオンミリング時に全てが削られない十分な厚みを持つスリットを設置し、イオンミリングのチャンバー内に入れる。チャンバー内のガスをArとして、1.0×10−3Paに減圧する。そして、まず、300Vの加速電圧で入射角50度の方向から、20分のイオンミリングを行い、その後は、200Vの加速電圧で入射角0度の方向から60分のイオンミリングを行う。なお、上記のイオンミリングにおいて、初期段階の条件では、ミリング速度は20nm/分であり、その後の段階の条件では10nm/分であることが別の実験からわかっている。従って、上記のイオンミリングにより掘り出された部分の合計深さは、ほぼ1,000nmである。 A slit having a sufficient thickness that is not cut off at the time of ion milling is provided on the surface of the workpiece 3X, and is placed in an ion milling chamber. The gas in the chamber is reduced to 1.0 × 10 −3 Pa using Ar as the gas. First, ion milling is performed for 20 minutes from the direction of an incident angle of 50 degrees with an acceleration voltage of 300 V, and then ion milling is performed for 60 minutes from the direction of an incident angle of 0 degrees with an acceleration voltage of 200 V. In the above ion milling, it is known from another experiment that the milling speed is 20 nm / min under the initial stage conditions and 10 nm / min under the subsequent stage conditions. Therefore, the total depth of the portion dug by the ion milling is approximately 1,000 nm.

次に、被加工部3Xをスリットを付けたままIBAD成膜チャンバー内に入れる。そして、Arイオンの入射角を一般的に用いられている角度である35度とし、200eVの加速電圧により、GaZr層の成膜を行う。なお、被加工部3Xは冷却していない。被加工部3Xの温度は、アルゴンイオン照射による過熱により、150℃〜200℃であると推定される。成膜時は、全圧を4.0×10−2Paに減圧している。そして、GaZr層の膜厚は0.50μmとする。 Next, the processed portion 3X is placed in the IBAD film forming chamber with a slit. Then, the incident angle of Ar + ions is set to 35 degrees, which is a commonly used angle, and a Ga 2 Zr 2 O 7 layer is formed with an acceleration voltage of 200 eV. The processed part 3X is not cooled. The temperature of the part to be processed 3X is estimated to be 150 ° C. to 200 ° C. due to overheating by argon ion irradiation. During film formation, the total pressure is reduced to 4.0 × 10 −2 Pa. The film thickness of the Ga 2 Zr 2 O 7 layer is 0.50 μm.

この後、被加工部3Xの上に、PLD法によりCeO層を成膜する。この際、被加工部3Xの温度を765℃とし、酸素分圧を20mTorrとし、Kr−Fのエキシマレーザーで、膜厚が0.50μmとなるよう成膜を行う。これにより、一端3A、3Bにおける第1、第2超電導層140、240の表面と、CeO層の表面とがほぼ同等の高さとなる。なお、この高さは、段差計により確認することができる。 Thereafter, a CeO 2 layer is formed on the processed part 3X by the PLD method. At this time, the temperature of the processed part 3X is set to 765 ° C., the oxygen partial pressure is set to 20 mTorr, and the film is formed with a Kr—F excimer laser so that the film thickness becomes 0.50 μm. Thus, first at one end 3A, 3B, the surface of the second superconducting layer 140 and 240, and the surface of the CeO 2 layer is approximately equal height. This height can be confirmed by a step gauge.

この後、被加工部3Xを別のPLD法チャンバー内に入れ、同じくKr−Fレーザーを用いて超電導接続体300となる膜を形成する。このとき、被加工部3Xの温度を775℃とし、酸素分圧を300mTorrとし、YBaCuからなるターゲットを用い、1.8J/cm−2のエネルギー密度で成膜を行う。そして、超電導膜の膜厚が約1μmとなるように、チャンバー内ディテクターで膜厚をモニターしながら成膜を行う。 Thereafter, the processed part 3X is placed in another PLD method chamber, and a film to be the superconducting connection body 300 is formed using the Kr-F laser. At this time, the temperature of the processed part 3X is set to 775 ° C., the oxygen partial pressure is set to 300 mTorr, and a target made of YBa 2 Cu 3 O 6 is used to form a film at an energy density of 1.8 J / cm −2 . Then, film formation is performed while monitoring the film thickness with a detector in the chamber so that the film thickness of the superconducting film becomes about 1 μm.

この後、被加工部3Xを、電気炉内にて、100%酸素ガス中、450℃で1時間の酸素アニールを行い、超電導膜であるYBCO層が得られる。
電気炉の冷却後、被加工部3Xを電気炉から取り出し、本実施例の超電導線材43が得られる。
Thereafter, the part to be processed 3X is subjected to oxygen annealing in a 100% oxygen gas at 450 ° C. for 1 hour in an electric furnace to obtain a YBCO layer which is a superconducting film.
After cooling the electric furnace, the part to be processed 3X is taken out from the electric furnace, and the superconducting wire 43 of this embodiment is obtained.

そして、超電導線材43を磁気シールド内部の液体窒素中にて冷却し、超電導線材43に磁場を印加し、永久電流モードで電流を保持し、一定時間後にホール素子で接続された超電導線材43の磁束を測定することにより接続抵抗値を求める。初期の電流値は9Aであり、超電導接続部の抵抗は1.0×10−13Ωである。 Then, the superconducting wire 43 is cooled in liquid nitrogen inside the magnetic shield, a magnetic field is applied to the superconducting wire 43, the current is maintained in the permanent current mode, and the magnetic flux of the superconducting wire 43 connected by the Hall element after a certain time. To determine the connection resistance value. The initial current value is 9 A, and the resistance of the superconducting connection is 1.0 × 10 −13 Ω.

(第4の実施例)
長さが約50cmの第1、第2超電導線100、200の、それぞれの一端4A、4Bに、Hastelloy-Cからなるガイド3Cおよびガイド3Dをそれぞれとりつける。
第1、第2超電導線100、200においては、配向層を持つNi−Wからなる基材120、220の上にYからなるシード層が設けられ、その上にYSZからなるバリア層が設けられ、その上にCeOからなる中間層132、232が設けられている。これらのシード層、バリア層、中間層132、232は全てPLD法によって形成されている。そして、中間層の上にYBCO膜からなる第1、第2超電導層140、240が設けられている。
(Fourth embodiment)
A guide 3C and a guide 3D made of Hastelloy-C are attached to the respective ends 4A and 4B of the first and second superconducting wires 100 and 200 having a length of about 50 cm.
In the first and second superconducting wires 100 and 200, a seed layer made of Y 2 O 3 is provided on a base material 120, 220 made of Ni—W having an alignment layer, and a barrier layer made of YSZ is formed thereon. And the intermediate layers 132 and 232 made of CeO 2 are provided thereon. These seed layer, barrier layer, and intermediate layers 132 and 232 are all formed by the PLD method. Then, first and second superconducting layers 140 and 240 made of a YBCO film are provided on the intermediate layer.

第1、第2超電導線100、200の全体の厚みは、0.1mm程度であり、中間層132、232の厚さは約1μm、第1、第2超電導層140、240の厚さは約1μmである。   The total thickness of the first and second superconducting wires 100 and 200 is about 0.1 mm, the thickness of the intermediate layers 132 and 232 is about 1 μm, and the thickness of the first and second superconducting layers 140 and 240 is about 1 μm.

そして、一端4A、4Bが動かないように固定するHastellloy-Cで出来たガイド3C、3Dに一端4A、4Bが取り付けられた状態で、段差の測定を行う。その結果に基づき、一端4A、4Bの段差が0.1μm以下となるような段差が設けられた段差調節材420を選び、これを一端4A、4Bの裏面(第1、第2超電導層140、240とは逆の面)に取り付ける。この接続部を以下では被加工部4Xと呼ぶことにする。   Then, the steps are measured with the ends 4A, 4B attached to the guides 3C, 3D made of Hastelloy-C that fixes the ends 4A, 4B so as not to move. Based on the result, a step adjusting material 420 provided with a step so that the step at one end 4A, 4B is 0.1 μm or less is selected, and this is used as the back surface of the one end 4A, 4B (first and second superconducting layers 140, It is attached to the surface opposite to 240). Hereinafter, this connection portion is referred to as a processed portion 4X.

被加工部4Xの表面にイオンミリング時に全てが削られない十分な厚みを持つスリットを設置し、イオンミリングのチャンバー内に入れる。チャンバー内のガスをArとして、1.0×10−3Paに減圧する。そして、まず、300Vの加速電圧で入射角50度の方向から、20分のイオンミリングを行い、その後は、200Vの加速電圧で入射角0度の方向から60分のイオンミリングを行う。なお、上記のイオンミリングにおいて、初期段階の条件では、ミリング速度は20nm/分であり、その後の段階の条件では10nm/分であることが別の実験からわかっている。従って、上記のイオンミリングにより掘り出された部分の合計深さは、ほぼ1,000nmである。 A slit having a sufficient thickness that is not cut off at the time of ion milling is provided on the surface of the workpiece 4X, and is placed in an ion milling chamber. The gas in the chamber is reduced to 1.0 × 10 −3 Pa using Ar as the gas. First, ion milling is performed for 20 minutes from the direction of an incident angle of 50 degrees with an acceleration voltage of 300 V, and then ion milling is performed for 60 minutes from the direction of an incident angle of 0 degrees with an acceleration voltage of 200 V. In the above ion milling, it is known from another experiment that the milling speed is 20 nm / min under the initial stage conditions and 10 nm / min under the subsequent stage conditions. Therefore, the total depth of the portion dug by the above ion milling is approximately 1,000 nm.

次に、被加工部4Xをスリットを付けたままIBAD成膜チャンバー内に入れる。そして、Arイオンの入射角を一般的に用いられている角度である35度とし、200eVの加速電圧により、YSZの成膜を行う。なお、被加工部4Xは冷却していない。被加工部4Xの温度は、アルゴンイオン照射による過熱により、150℃〜200℃であると推定される。成膜時は、全圧を4.0×10−2Paに減圧している。そして、YSZ層の膜厚は0.50μmとする。 Next, the processed portion 4X is placed in the IBAD film forming chamber with a slit. Then, the incident angle of Ar + ions is set to 35 degrees, which is a commonly used angle, and YSZ film formation is performed with an acceleration voltage of 200 eV. The processed part 4X is not cooled. The temperature of the workpiece 4X is estimated to be 150 ° C. to 200 ° C. due to overheating by argon ion irradiation. During film formation, the total pressure is reduced to 4.0 × 10 −2 Pa. The film thickness of the YSZ layer is 0.50 μm.

この後、被加工部4Xの上に、PLD法によりCeO層を成膜する。この際、被加工部4Xの温度を765℃とし、酸素分圧を20mTorrとし、Kr−Fのエキシマレーザーで、膜厚が0.50μmとなるよう成膜を行う。これにより、一端4A、4Bにおける第1、第2超電導層140、240の表面と、CeO層の表面とがほぼ同等の高さとなる。なお、この高さは、段差計により確認することができる。 Thereafter, a CeO 2 layer is formed on the processed part 4X by the PLD method. At this time, the temperature of the processed part 4X is set to 765 ° C., the oxygen partial pressure is set to 20 mTorr, and the film is formed with a Kr—F excimer laser so that the film thickness becomes 0.50 μm. Thus, first at one end 4A, 4B, and the surface of the second superconducting layer 140 and 240, and the surface of the CeO 2 layer is approximately equal height. This height can be confirmed by a step gauge.

この後、被加工部4Xを別のPLD法チャンバー内に入れ、同じくKr−Fレーザーを用いて超電導接続体300となる膜を形成する。このとき、被加工部3Xの温度を775℃とし、酸素分圧を300mTorrとし、YBaCuからなるターゲットを用い、1.8J/cm−2のエネルギー密度で成膜を行う。そして、超電導膜の膜厚が約1μmとなるように、チャンバー内ディテクターで膜厚をモニターしながら成膜を行う。 Thereafter, the part to be processed 4X is put in another PLD method chamber, and a film to be the superconducting connection body 300 is formed using the Kr-F laser. At this time, the temperature of the processed part 3X is set to 775 ° C., the oxygen partial pressure is set to 300 mTorr, and a target made of YBa 2 Cu 3 O 6 is used to form a film at an energy density of 1.8 J / cm −2 . Then, film formation is performed while monitoring the film thickness with a detector in the chamber so that the film thickness of the superconducting film becomes about 1 μm.

この後、被加工部4Xを、電気炉内にて、100%酸素ガス中、450℃で1時間の酸素アニールを行い、超電導膜であるYBCO層が得られる。
電気炉の冷却後、被加工部4Xを電気炉から取り出し、本実施例の超電導線材44(図示しない)が得られる。
Thereafter, the part to be processed 4X is subjected to oxygen annealing in a 100% oxygen gas at 450 ° C. for 1 hour in an electric furnace to obtain a YBCO layer which is a superconducting film.
After cooling the electric furnace, the part to be processed 4X is taken out of the electric furnace, and the superconducting wire 44 (not shown) of this embodiment is obtained.

そして、超電導線材44を磁気シールド内部の液体窒素中にて冷却し、超電導線材44に磁場を印加し、永久電流モードで電流を保持し、一定時間後にホール素子で接続された超電導線材44の磁束を測定することにより接続抵抗値を求める。初期の電流値は9Aであり、超電導接続部の抵抗は8.6×10−13Ωである。
この接続抵抗値は、高特性NMRに要求される1.0×10−12Ω以下を満たしている。このように、RABiTS層の上に形成された超電導線層を有する超電導線においても、永久電流モードに必要な抵抗値の超電導接続が行える。
Then, the superconducting wire 44 is cooled in liquid nitrogen inside the magnetic shield, a magnetic field is applied to the superconducting wire 44, the current is maintained in the permanent current mode, and the magnetic flux of the superconducting wire 44 connected by the Hall element after a certain time. To determine the connection resistance value. The initial current value is 9 A, and the resistance of the superconducting connection is 8.6 × 10 −13 Ω.
This connection resistance value satisfies 1.0 × 10 −12 Ω or less required for high-characteristic NMR. Thus, even in a superconducting wire having a superconducting wire layer formed on the RABiTS layer, superconducting connection having a resistance value necessary for the permanent current mode can be performed.

(第5の実施例)
長さが約50cmの第1、第2超電導線100、200の、それぞれの一端5A、5Bに、Hastelloy-Cからなるガイド5Cおよびガイド5Dをそれぞれとりつける。
(Fifth embodiment)
A guide 5C and a guide 5D made of Hastelloy-C are respectively attached to one ends 5A and 5B of the first and second superconducting wires 100 and 200 having a length of about 50 cm.

第1超電導線100においては、金属テープ等の基材120の上に配向性を持たないHastelloy-C層130が設けられ、その上にIBAD法により成膜されたGaZrからなる配向層131が設けられ、その上にPLD法により成膜されたCeOからなる中間層132が設けられおり、その上にPLD法で成膜されたYBCO膜からなる第1超電導層140が設けられている。 In the first superconducting wire 100, a Hastelloy-C layer 130 having no orientation is provided on a base material 120 such as a metal tape, and is formed of Ga 2 Zr 2 O 7 formed thereon by the IBAD method. An alignment layer 131 is provided, an intermediate layer 132 made of CeO 2 formed by the PLD method is provided thereon, and a first superconducting layer 140 made of a YBCO film formed by the PLD method is provided thereon. It has been.

第1超電導線100の全体の厚みは、0.1mm程度であり、配向層231の厚さは約1μmであり、中間層132の厚さは約0.2μmであり、第1超電導層140の厚さは約1μmである。   The total thickness of the first superconducting wire 100 is about 0.1 mm, the thickness of the alignment layer 231 is about 1 μm, the thickness of the intermediate layer 132 is about 0.2 μm, and the thickness of the first superconducting layer 140 is The thickness is about 1 μm.

一方、第2超電導線200においては、配向層を持つNi−Wからなる基材220の上にYからなるシード層が設けられ、その上にYSZからなるバリア層が設けられ、その上にCeOからなる中間層232が設けられている。これらのシード層、バリア層、中間層232は全てPLD法によって形成されている。そして、中間層232の上にYBCO膜からなる第2超電導層240が設けられている。 On the other hand, in the second superconducting wire 200, a seed layer made of Y 2 O 3 is provided on a base material 220 made of Ni—W having an alignment layer, and a barrier layer made of YSZ is provided thereon, and An intermediate layer 232 made of CeO 2 is provided thereon. These seed layer, barrier layer, and intermediate layer 232 are all formed by the PLD method. A second superconducting layer 240 made of a YBCO film is provided on the intermediate layer 232.

第2超電導線200の全体の厚みは0.1mm程度であり、中間層232の厚さは約1μmであり、第2超電導層240の厚さは約1μmである。   The entire thickness of the second superconducting wire 200 is about 0.1 mm, the thickness of the intermediate layer 232 is about 1 μm, and the thickness of the second superconducting layer 240 is about 1 μm.

そして、一端5A、5Bが動かないように固定するHastellloy-Cで出来たガイド5C、5Dに一端5A、5Bが取り付けられた状態で、段差の測定を行う。その結果に基づき、一端5A、5Bの段差が0.1μm以下となるような段差が設けられた段差調節材420を選び、これを一端5A、5Bの裏面(第1、第2超電導層140、240とは逆の面)に取り付ける。この接続部を以下では被加工部5Xと呼ぶことにする。   Then, the steps are measured with the ends 5A, 5B attached to the guides 5C, 5D made of Hastelloy-C that fixes the ends 5A, 5B so as not to move. Based on the result, a step adjusting material 420 provided with a step so that the step at one end 5A, 5B is 0.1 μm or less is selected, and this is used as the back surface of the one end 5A, 5B (first and second superconducting layers 140, It is attached to the surface opposite to 240). Hereinafter, this connecting portion will be referred to as a processed portion 5X.

被加工部5Xの表面にイオンミリング時に全てが削られない十分な厚みを持つスリットを設置し、イオンミリングのチャンバー内に入れる。チャンバー内のガスをArとして、1.0×10−3Paに減圧する。そして、まず、300Vの加速電圧で入射角50度の方向から、20分のイオンミリングを行い、その後は、200Vの加速電圧で入射角0度の方向から60分のイオンミリングを行う。なお、上記のイオンミリングにおいて、初期段階の条件では、ミリング速度は20nm/分であり、その後の段階の条件では10nm/分であることが別の実験からわかっている。従って、上記のイオンミリングにより掘り出された部分の合計深さは、ほぼ1,000nmである。 A slit having a sufficient thickness that is not cut off at the time of ion milling is provided on the surface of the workpiece 5X, and is placed in an ion milling chamber. The gas in the chamber is reduced to 1.0 × 10 −3 Pa using Ar as the gas. First, ion milling is performed for 20 minutes from the direction of an incident angle of 50 degrees with an acceleration voltage of 300 V, and then ion milling is performed for 60 minutes from the direction of an incident angle of 0 degrees with an acceleration voltage of 200 V. In the above ion milling, it is known from another experiment that the milling speed is 20 nm / min under the initial stage conditions and 10 nm / min under the subsequent stage conditions. Therefore, the total depth of the portion dug by the above ion milling is approximately 1,000 nm.

次に、被加工部5Xをスリットを付けたままIBAD成膜チャンバー内に入れる。そして、Arイオンの入射角を一般的に用いられている角度である35度とし、200eVの加速電圧により、GaZrの成膜を行う。なお、被加工部5Xは冷却していない。被加工部5Xの温度は、アルゴンイオン照射による過熱により、150℃〜200℃であると推定される。成膜時は、全圧を4.0×10−2Paに減圧している。そして、GaZr層の膜厚は0.50μmとする。 Next, the processed part 5X is placed in the IBAD film forming chamber with a slit. Then, the incident angle of Ar + ions is set to 35 degrees, which is a commonly used angle, and a film of Ga 2 Zr 2 O 7 is formed with an acceleration voltage of 200 eV. In addition, the to-be-processed part 5X is not cooled. The temperature of the processed part 5X is estimated to be 150 ° C. to 200 ° C. due to overheating by argon ion irradiation. During film formation, the total pressure is reduced to 4.0 × 10 −2 Pa. The film thickness of the Ga 2 Zr 2 O 7 layer is 0.50 μm.

この後、被加工部5Xの上に、PLD法によりCeO層を成膜する。この際、被加工部5Xの温度を765℃とし、酸素分圧を20mTorrとし、Kr−Fのエキシマレーザーで、膜厚が0.50μmとなるよう成膜を行う。これにより、一端5A、5Bにおける第1、第2超電導層140、240の表面と、CeO層の表面とがほぼ同等の高さとなる。なお、この高さは、段差計により確認することができる。 Thereafter, a CeO 2 layer is formed on the workpiece 5X by the PLD method. At this time, the temperature of the processed part 5X is set to 765 ° C., the oxygen partial pressure is set to 20 mTorr, and the film is formed with a Kr—F excimer laser so that the film thickness becomes 0.50 μm. Thus, first at one end 5A, 5B, the surface of the second superconducting layer 140 and 240, and the surface of the CeO 2 layer is approximately equal height. This height can be confirmed by a step gauge.

この後、被加工部5Xを別のPLD法チャンバー内に入れ、同じくKr−Fレーザーを用いて超電導接続体300となる膜を形成する。このとき、被加工部3Xの温度を775℃とし、酸素分圧を300mTorrとし、YBaCuからなるターゲットを用い、1.8J/cm−2のエネルギー密度で成膜を行う。そして、超電導膜の膜厚が約1μmとなるように、チャンバー内ディテクターで膜厚をモニターしながら成膜を行う。 Thereafter, the part to be processed 5X is placed in another PLD method chamber, and a film to be the superconducting connection body 300 is formed using the Kr-F laser. At this time, the temperature of the processed part 3X is set to 775 ° C., the oxygen partial pressure is set to 300 mTorr, and a target made of YBa 2 Cu 3 O 6 is used to form a film at an energy density of 1.8 J / cm −2 . Then, film formation is performed while monitoring the film thickness with a detector in the chamber so that the film thickness of the superconducting film becomes about 1 μm.

この後、被加工部5Xを、電気炉内にて、100%酸素ガス中、450℃で1時間の酸素アニールを行い、超電導膜であるYBCO層が得られる。
電気炉の冷却後、被加工部5Xを電気炉から取り出し、本実施例の超電導線材45(図示しない)が得られる。
Thereafter, the part to be processed 5X is subjected to oxygen annealing in a 100% oxygen gas at 450 ° C. for 1 hour in an electric furnace to obtain a YBCO layer which is a superconducting film.
After the electric furnace is cooled, the workpiece 5X is taken out from the electric furnace, and the superconducting wire 45 (not shown) of this embodiment is obtained.

そして、超電導線材45を磁気シールド内部の液体窒素中にて冷却し、超電導線材45に磁場を印加し、永久電流モードで電流を保持し、一定時間後にホール素子で接続された超電導線材45の磁束を測定することにより接続抵抗値を求める。初期の電流値は11Aであり、超電導接続部の抵抗は4.2×10−13Ωである。 Then, the superconducting wire 45 is cooled in liquid nitrogen inside the magnetic shield, a magnetic field is applied to the superconducting wire 45, the current is maintained in the permanent current mode, and the magnetic flux of the superconducting wire 45 connected by the Hall element after a certain time. To determine the connection resistance value. The initial current value is 11 A, and the resistance of the superconducting connection is 4.2 × 10 −13 Ω.

このように、超電導層の下地に異なる層を有する超電導線どうしを接続する際にも、本実施形態の構造と手法を適用でき、この場合にも、永久電流モードに必要な抵抗値の超電導接続が実現できる。   Thus, the structure and method of this embodiment can also be applied when connecting superconducting wires having different layers on the base of the superconducting layer, and in this case also, the superconducting connection having the resistance value necessary for the permanent current mode is applicable. Can be realized.

(第6の実施例)
長さが約50cmの超電導線を10本(すなわち2本ずつの組みを5組)の、それぞれの一端のそれぞれに、Hastelloy-Cからなるガイド6Cおよびガイド6Dをとりつける。 10本の超電導線においては、金属テープ等の基材120の上に配向性を持たないHastelloy-C層130が設けられ、その上にIBAD法により成膜された8mol%Y配合のZrO(YSZ)からなる配向層が設けられ、その上にPLD法により成膜されたCeOからなる中間層が設けられおり、その上にPLD法で成膜されたYBCO膜からなる超電導層が設けられている。
(Sixth embodiment)
A guide 6C and a guide 6D made of Hastelloy-C are attached to each of one end of each of ten superconducting wires having a length of about 50 cm (that is, two sets of two). In 10 superconducting wires, a Hastelloy-C layer 130 having no orientation is provided on a base material 120 such as a metal tape, and an 8 mol% Y 2 O 3 compound film formed thereon by the IBAD method is provided thereon. An alignment layer made of ZrO 2 (YSZ) is provided, an intermediate layer made of CeO 2 formed by the PLD method is provided thereon, and a superconducting layer made of a YBCO film formed by the PLD method thereon Is provided.

超電導線の全体の厚みは、0.1mm程度であり、配向層の厚さは約1μmであり、中間層の厚さは約0.2μmであり、超電導層の厚さは約1μmである。   The total thickness of the superconducting wire is about 0.1 mm, the thickness of the alignment layer is about 1 μm, the thickness of the intermediate layer is about 0.2 μm, and the thickness of the superconducting layer is about 1 μm.

そして、超電導線の一端が動かないように固定するHastellloy-Cで出来たガイド6C、6Dに一端が取り付けられた状態で、段差の測定を行う。その結果に基づき、一端どうしの段差が0.1μm、0.2μm、0.4μm、0.7μm、1.0μmとなるような段差調節材420を選び、これを超電導線の接続端の裏面(超電導層とは逆の面)に取り付ける。この5つの接続部を以下では、被加工部6X1、6X2、6X3、6X4、6X5と呼ぶことにする。   Then, the level difference is measured with one end attached to guides 6C and 6D made of Hastelloy-C that fixes one end of the superconducting wire so that it does not move. Based on the result, the step adjusting material 420 is selected such that the step between the ends is 0.1 μm, 0.2 μm, 0.4 μm, 0.7 μm, and 1.0 μm, and this is used as the back surface of the connection end of the superconducting wire ( Attached to the surface opposite to the superconducting layer). Hereinafter, these five connection portions will be referred to as processed portions 6X1, 6X2, 6X3, 6X4, and 6X5.

被加工部6X1、6X2、6X3、6X4、6X5の表面にイオンミリング時に全てが削られない十分な厚みを持つスリットを設置し、イオンミリングのチャンバー内に入れる。チャンバー内のガスをArとして、1.0×10−3Paに減圧する。そして、まず、300Vの加速電圧で入射角50度の方向から、20分のイオンミリングを行い、その後は、200Vの加速電圧で入射角0度の方向から60分のイオンミリングを行う。なお、上記のイオンミリングにおいて、初期段階の条件では、ミリング速度は20nm/分であり、その後の段階の条件では10nm/分であることが別の実験からわかっている。従って、上記のイオンミリングにより掘り出された部分の合計深さは、ほぼ1,000nmである。 A slit having a sufficient thickness not to be cut off at the time of ion milling is provided on the surface of the workpieces 6X1, 6X2, 6X3, 6X4, and 6X5, and placed in an ion milling chamber. The gas in the chamber is reduced to 1.0 × 10 −3 Pa using Ar as the gas. First, ion milling is performed for 20 minutes from the direction of an incident angle of 50 degrees with an acceleration voltage of 300 V, and then ion milling is performed for 60 minutes from the direction of an incident angle of 0 degrees with an acceleration voltage of 200 V. In the above ion milling, it is known from another experiment that the milling speed is 20 nm / min under the initial stage conditions and 10 nm / min under the subsequent stage conditions. Therefore, the total depth of the portion dug by the above ion milling is approximately 1,000 nm.

次に、被加工部6X1、6X2、6X3、6X4、6X5を、スリットを付けたままIBAD成膜チャンバー内に入れる。そして、Arイオンの入射角を一般的に用いられている角度である35度とし、200eVの加速電圧により、YSZ層の成膜を行う。なお、被加工部6X1、6X2、6X3、6X4、6X5の表面は冷却していない。被加工部6X1、6X2、6X3、6X4、6X5の温度は、アルゴンイオン照射による過熱により、150℃〜200℃であると推定される。成膜時は、全圧を4.0×10−2Paに減圧している。そして、YSZ層の膜厚は0.50μmとする。 Next, the processed parts 6X1, 6X2, 6X3, 6X4, and 6X5 are placed in the IBAD film forming chamber with the slits. Then, the incidence angle of Ar + ions is set to 35 degrees, which is a commonly used angle, and the YSZ layer is formed with an acceleration voltage of 200 eV. Note that the surfaces of the processed parts 6X1, 6X2, 6X3, 6X4, and 6X5 are not cooled. The temperatures of the parts 6X1, 6X2, 6X3, 6X4, and 6X5 are estimated to be 150 ° C. to 200 ° C. due to overheating by argon ion irradiation. During film formation, the total pressure is reduced to 4.0 × 10 −2 Pa. The film thickness of the YSZ layer is 0.50 μm.

この後、被加工部6X1、6X2、6X3、6X4、6X5の上に、PLD法によりCeO層を成膜する。この際、被加工部6X1、6X2、6X3、6X4、6X5の温度を765℃とし、酸素分圧を20mTorrとし、Kr−Fのエキシマレーザーで、膜厚が0.50μmとなるよう成膜を行う。これにより、接続端における超電導層の表面と、CeO層の表面とがほぼ同等の高さとなる。なお、この高さは、段差計により確認することができる。 Thereafter, a CeO 2 layer is formed on the processed parts 6X1, 6X2, 6X3, 6X4, and 6X5 by the PLD method. At this time, the temperature of the processed parts 6X1, 6X2, 6X3, 6X4, and 6X5 is set to 765 ° C., the oxygen partial pressure is set to 20 mTorr, and the film is formed with a Kr—F excimer laser so that the film thickness becomes 0.50 μm. . Thereby, the surface of the superconducting layer at the connection end and the surface of the CeO 2 layer have substantially the same height. This height can be confirmed by a step gauge.

この後、被加工部6X1、6X2、6X3、6X4、6X5を別のPLD法チャンバー内に入れ、同じくKr−Fレーザーを用いて超電導接続体300となる膜を形成する。このとき、被加工部6X1、6X2、6X3、6X4、6X5の温度を775℃とし、酸素分圧を300mTorrとし、YBaCuからなるターゲットを用い、1.8J/cm−2のエネルギー密度で成膜を行う。そして、超電導膜の膜厚が約1μmとなるように、チャンバー内ディテクターで膜厚をモニターしながら成膜を行う。 Thereafter, the processed parts 6X1, 6X2, 6X3, 6X4, and 6X5 are placed in another PLD method chamber, and a film that becomes the superconducting connection body 300 is formed using the Kr-F laser. At this time, the temperature of the processed parts 6X1, 6X2, 6X3, 6X4, and 6X5 is set to 775 ° C., the oxygen partial pressure is set to 300 mTorr, and a target made of YBa 2 Cu 3 O 6 is used and the energy is 1.8 J / cm −2 . Films are formed at a density. Then, film formation is performed while monitoring the film thickness with a detector in the chamber so that the film thickness of the superconducting film becomes about 1 μm.

この後、被加工部6X1、6X2、6X3、6X4、6X5を、電気炉内にて、100%酸素ガス中、450℃で1時間の酸素アニールを行い、超電導膜であるYBCO層が得られる。
電気炉の冷却後、被加工部6X1、6X2、6X3、6X4、6X5を電気炉から取り出し、本実施例の超電導線材46a、46b、46c、46d、46e(図示しない)が得られる。
Thereafter, the parts to be processed 6X1, 6X2, 6X3, 6X4, and 6X5 are subjected to oxygen annealing in a 100% oxygen gas at 450 ° C. for 1 hour in an electric furnace to obtain a YBCO layer that is a superconducting film.
After the electric furnace is cooled, the processed parts 6X1, 6X2, 6X3, 6X4, and 6X5 are taken out of the electric furnace to obtain superconducting wires 46a, 46b, 46c, 46d, and 46e (not shown) of this embodiment.

そして、超電導線材46a、46b、46c、46d、46eを磁気シールド内部の液体窒素中にて冷却し、超電導線材46a、46b、46c、46d、46eに磁場を印加し、永久電流モードで電流を保持し、一定時間後にホール素子で接続された超電導線材の磁束を測定することにより接続抵抗値を求める。超電導線材46a、46b、46c、46d、46eの初期の電流値は最大で14Aであり、超電導線材46a、46b、46c、46d、46eの超電導接続部の抵抗は、それぞれ、1.8×10−13Ω、2.8×10−13Ω、7.0×10−13Ω、1.3×10−12Ω、8.8×10−12Ωである。 Then, the superconducting wires 46a, 46b, 46c, 46d, 46e are cooled in liquid nitrogen inside the magnetic shield, a magnetic field is applied to the superconducting wires 46a, 46b, 46c, 46d, 46e, and the current is maintained in the permanent current mode. Then, the connection resistance value is obtained by measuring the magnetic flux of the superconducting wire connected by the Hall element after a certain time. The initial current value of the superconducting wires 46a, 46b, 46c, 46d, and 46e is 14A at the maximum, and the resistance of the superconducting connection portions of the superconducting wires 46a, 46b, 46c, 46d, and 46e is 1.8 × 10 − 13 Ω, 2.8 × 10 −13 Ω, 7.0 × 10 −13 Ω, 1.3 × 10 −12 Ω, and 8.8 × 10 −12 Ω.

このように、接続端どうしの段差を小さくするほど、超電導接続部の許容電流値が大きくなる。従って、段差は小さい方が望ましく、例えば、0.5μm以下とすることが望ましい。また、接続される超電導線の超電導層の層厚の50%以下とすることが望ましい。   Thus, the allowable current value of the superconducting connection portion increases as the level difference between the connection ends decreases. Accordingly, it is desirable that the level difference is small, for example, 0.5 μm or less. Moreover, it is desirable to make it 50% or less of the thickness of the superconducting layer of the superconducting wire to be connected.

ただし、段差が一番大きい1.0μmである超電導線材46eにおいても、抵抗値は、8.8×10−12Ωと、従来に比べて極めて低い抵抗値を実現できる。 However, even in the superconducting wire 46e having the largest step of 1.0 μm, the resistance value is 8.8 × 10 −12 Ω, which is an extremely low resistance value compared to the conventional one.

(第5の実施の形態)
図11は、本発明の第5の実施形態に係る超電導線材の製造方法を例示するフローチャート図である。
図11に表したように、本発明の第5の実施形態に係る超電導線材の製造方法においては、第1超電導線100のc軸面111と、第2超電導線200のc軸面211と、の上に、第1超電導線100と第2超電導線200とを電気的に接続する超電導接続体300を形成する(ステップS10)。
これにより、超電導線材を許容電流値が大きく出来る超電導体で接続する、超電導線材の製造方法が提供できる。
(Fifth embodiment)
FIG. 11 is a flowchart illustrating the method for manufacturing a superconducting wire according to the fifth embodiment of the invention.
As shown in FIG. 11, in the method for manufacturing a superconducting wire according to the fifth embodiment of the present invention, the c-axis surface 111 of the first superconducting wire 100, the c-axis surface 211 of the second superconducting wire 200, A superconducting connection body 300 that electrically connects the first superconducting wire 100 and the second superconducting wire 200 is formed on the substrate (step S10).
Thereby, the manufacturing method of a superconducting wire which connects a superconducting wire with the superconductor which can make an allowable current value large can be provided.

図12は、本発明の第5の実施形態に係る別の超電導線材の製造方法を例示するフローチャート図である。
図12に表したように、本発明の第5の実施形態に係る別の超電導線材の製造方法においては、超電導接続体の形成(ステップS10)の前に、まず、第1超電導線100の第1超電導層140と、第2超電導線200の第2超電導層240と、を第1超電導線100と第2超電導線200とが対向する面よりも後退させる(ステップS8)。
FIG. 12 is a flowchart illustrating another method for manufacturing a superconducting wire according to the fifth embodiment of the invention.
As shown in FIG. 12, in another superconducting wire manufacturing method according to the fifth embodiment of the present invention, before the formation of the superconducting connection body (step S <b> 10), first, the first superconducting wire 100 of the first superconducting wire 100. The first superconducting layer 140 and the second superconducting layer 240 of the second superconducting wire 200 are retracted from the surface where the first superconducting wire 100 and the second superconducting wire 200 face each other (step S8).

そして、第1超電導層240が後退した部分の第1超電導線100と、第2超電導層240が後退した部分の第2超電導線200と、の上に配向層(接続配向層435)を形成する(ステップS9)。   Then, an alignment layer (connection alignment layer 435) is formed on the first superconducting wire 100 where the first superconducting layer 240 has receded and the second superconducting wire 200 where the second superconducting layer 240 has receded. (Step S9).

これにより、超電導接続体300の配向性を高めることができ、接続抵抗をさらに低下させることができる。   Thereby, the orientation of the superconducting connector 300 can be increased, and the connection resistance can be further reduced.

図13は、本発明の第5の実施形態に係る別の超電導線材の製造方法を例示するフローチャート図である。
図13に表したように、本発明の第5の実施形態に係る別の超電導線材の製造方法においては、超電導接続体の形成(ステップS10)の前に、第1超電導線100の第1超電導層140の側の第1主面と、第2超電導線200の第2超電導層240の側の第2主面と、の段差を調節する段差調節材420を、前記第1主面と反対の側の第1超電導線100の面、及び、前記第2主面と反対の側の第2超電導線200の面、の少なくともいずれかに設ける(ステップS7)。
FIG. 13 is a flowchart illustrating another superconducting wire manufacturing method according to the fifth embodiment of the invention.
As shown in FIG. 13, in another method of manufacturing a superconducting wire according to the fifth embodiment of the present invention, the first superconducting wire 100 is formed before the formation of the superconducting connection (step S <b> 10). A step adjusting material 420 for adjusting a step between the first main surface on the layer 140 side and the second main surface on the second superconducting layer 240 side of the second superconducting wire 200 is opposite to the first main surface. It is provided on at least one of the surface of the first superconducting wire 100 on the side and the surface of the second superconducting wire 200 on the side opposite to the second main surface (step S7).

このとき、段差調節材420は、第1超電導線100の第1超電導層140の側の第1主面と、第2超電導線200の第2超電導層240の側の第2主面と、の段差を縮小するように調整することができる。
これにより、第1超電導線100の第1超電導層140の側の第1主面と、第2超電導線200の第2超電導層240の側の第2主面と、の段差を小さくすることができ、接続部の超電導電流許容量ををさらに高めることができる。
At this time, the step adjusting member 420 includes a first main surface of the first superconducting wire 100 on the first superconducting layer 140 side and a second main surface of the second superconducting wire 200 on the second superconducting layer 240 side. The level difference can be adjusted to be reduced.
Thereby, the step difference between the first main surface of the first superconducting wire 100 on the first superconducting layer 140 side and the second main surface of the second superconducting wire 200 on the second superconducting layer 240 side can be reduced. It is possible to further increase the allowable amount of superconducting current in the connection portion.

なお上記において、第1超電導線100の第1超電導層140の側の第1主面と、第2超電導線200の第2超電導層240の側の第2主面と、は厳密に同一平面内に配置される必要はなく、第1超電導線100の第1超電導層140の側の第1主面と、第2超電導線200の第2超電導層240の側の第2主面と、の段差が縮小されれば良い。この段差は、例えば、1μm以下とすることができる。   In the above description, the first main surface of the first superconducting wire 100 on the first superconducting layer 140 side and the second main surface of the second superconducting wire 200 on the second superconducting layer 240 side are strictly in the same plane. The first main surface of the first superconducting wire 100 on the first superconducting layer 140 side and the step difference between the second main surface of the second superconducting wire 200 on the second superconducting layer 240 side. Should be reduced. This step can be, for example, 1 μm or less.

また、本実施形態に係る超電導線材の製造方法において、図5に例示したように、超電導接続体300の形成の前に、第1超電導線100の一端を、第2超電導線200の延在方向に対して直交する方向に、第2超電導線200の一端と隣り合って配置することができる。これにより、接続抵抗の低下がより容易となる。   Further, in the method of manufacturing a superconducting wire according to the present embodiment, as illustrated in FIG. 5, one end of the first superconducting wire 100 is connected to the extending direction of the second superconducting wire 200 before the superconducting connector 300 is formed. Can be arranged adjacent to one end of the second superconducting wire 200 in a direction perpendicular to the first superconducting wire 200. This makes it easier to reduce the connection resistance.

なお、本発明の実施形態に係る超電導線材及びその製造方法は、例えば、酸化物超電導体である、イットリウム系、及びイットリウム系超電導体など各種の材料系の超電導線に応用できる。   The superconducting wire according to the embodiment of the present invention and the manufacturing method thereof can be applied to superconducting wires of various materials such as yttrium-based and yttrium-based superconductors, which are oxide superconductors.

また、本発明の実施形態に係る超電導線材及びその製造方法は、例えば、PLD法、金属有機物化学蒸着堆積法(MOCVD:Metal Organic Chemical Vapor Deposition)法、電子ビーム(EB:Electron Beam)法、トリフルオロ酢酸塩を用いる金属有機物堆積(TFA−MOD:metal organic deposition using trifluoroacetates)法など、各種の方法で作製された超電導線に応用できる。   In addition, the superconducting wire and the manufacturing method thereof according to the embodiment of the present invention include, for example, a PLD method, a metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) method, an electron beam (EB) method, a trinization method, and the like. It can be applied to superconducting wires produced by various methods such as metal organic deposition using trifluoroacetates (TFA-MOD) using fluoroacetate.

また、本発明の実施形態に係る超電導線材及びその製造方法において、超電導接続体300の形成は、例えば、PLD法、MOCVD法、EB法、TFA−MOD法など、各種の方法を用いることができる。   In the superconducting wire and the manufacturing method thereof according to the embodiment of the present invention, various methods such as a PLD method, an MOCVD method, an EB method, and a TFA-MOD method can be used to form the superconducting connection body 300. .

以上のように本発明の実施形態によれば、2軸配向組織を持つ超電導線材において、従来電流が得られにくいと考えられているc軸方向に大面積で接合を行うことにより超電導電流がえられ、NMRに必要な10−12Ω以下の低抵抗値が実現し、永久電流モードを実現しうる。1GHzのNMR実現は、バイオテクノロジー技術の発展を通じて創薬分野への貢献を含め、未来社会へ寄与することが期待される。 As described above, according to the embodiment of the present invention, in a superconducting wire having a biaxially oriented structure, a superconducting current flow can be obtained by bonding a large area in the c-axis direction, which is conventionally considered difficult to obtain current. Therefore, a low resistance value of 10 −12 Ω or less necessary for NMR can be realized, and a permanent current mode can be realized. Realization of 1 GHz NMR is expected to contribute to the future society, including contribution to the field of drug discovery through the development of biotechnology.

また、この接続技術は比較的短く安定的に特性が得られる超電導線材どうしを接合し、長尺線材を作るあげることができる技術でもある。化石燃料枯渇時には太陽光発電が重要な地位を占めると考えられ、晴天率が95%と高く、太陽電池を設置しても気候変動への影響が少ないと考えられる砂漠地帯への太陽電池の大量設置と大電力送電により、エネルギー不足の解消に重要な役割を果たすと考えられる。   In addition, this connection technique is a technique that enables superconducting wires that are relatively short and have stable characteristics to be joined together to make a long wire. Solar power generation is considered to occupy an important position when fossil fuels are depleted, and the clear sky rate is as high as 95%. Installation and large power transmission will play an important role in resolving energy shortages.

以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、超電導線材及びその製造方法を構成する各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。
また、各具体例のいずれか2つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
The embodiments of the present invention have been described above with reference to specific examples. However, the present invention is not limited to these specific examples. For example, regarding the specific configuration of each element constituting the superconducting wire and the manufacturing method thereof, as long as a person skilled in the art can implement the present invention in a similar manner by appropriately selecting from a known range, the same effect can be obtained. Are included within the scope of the present invention.
Moreover, what combined any two or more elements of each specific example in the technically possible range is also included in the scope of the present invention as long as the gist of the present invention is included.

その他、本発明の実施の形態として上述した超電導線材及びその製造方法を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての超電導線材及びその製造方法も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。   In addition, based on the superconducting wire and the manufacturing method thereof described above as the embodiment of the present invention, all superconducting wires and methods of manufacturing the superconducting wire that can be implemented by those skilled in the art appropriately include the gist of the present invention. As long as it belongs to the scope of the present invention.

その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。   In addition, in the category of the idea of the present invention, those skilled in the art can conceive of various changes and modifications, and it is understood that these changes and modifications also belong to the scope of the present invention. .

本発明の第1の実施形態に係る超電導線材の構成を例示する模式的図である。It is a schematic diagram which illustrates the composition of the superconducting wire concerning the 1st embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施形態に係る超電導線材の構成を例示する模式的断面図である。It is a typical sectional view which illustrates the composition of the superconducting wire concerning the 1st embodiment of the present invention. 比較例の超電導線材の構成を例示する模式的断面図である。It is typical sectional drawing which illustrates the structure of the superconducting wire of a comparative example. 本発明の第1の実施形態に係る超電導線材の変形例の構成を例示する模式的平面図である。FIG. 5 is a schematic plan view illustrating the configuration of a modification example of the superconducting wire according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施形態に係る超電導線材の変形例の構成を例示する模式的平面図である。FIG. 5 is a schematic plan view illustrating the configuration of a modification example of the superconducting wire according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施例に係る超電導線材の構成を例示する模式図である。It is a schematic diagram which illustrates the structure of the superconducting wire which concerns on the 1st Example of this invention. 本発明の第2の実施形態に係る超電導線材の構成を例示する模式的断面図である。It is a typical sectional view which illustrates the composition of the superconducting wire concerning the 2nd embodiment of the present invention. 本発明の第3の実施形態に係る超電導線材の構成を例示する模式的断面図である。It is typical sectional drawing which illustrates the structure of the superconducting wire which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施形態に係る超電導線材の構成を例示する模式的図である。It is a schematic diagram which illustrates the structure of the superconducting wire which concerns on the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施形態に係る超電導線材の製造方法を例示する工程順模式的断面図である。It is process order typical sectional drawing which illustrates the manufacturing method of the superconducting wire which concerns on the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5の実施形態に係る超電導線材の製造方法を例示するフローチャート図である。It is a flowchart figure which illustrates the manufacturing method of the superconducting wire which concerns on the 5th Embodiment of this invention. 本発明の第5の実施形態に係る別の超電導線材の製造方法を例示するフローチャート図である。It is a flowchart figure which illustrates the manufacturing method of another superconducting wire which concerns on the 5th Embodiment of this invention. 本発明の第5の実施形態に係る別の超電導線材の製造方法を例示するフローチャート図である。It is a flowchart figure which illustrates the manufacturing method of another superconducting wire which concerns on the 5th Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10、10a〜10i、11、20、30、40、42、43、44、45、46a〜e、91〜93 超電導線材
100 第1超電導線
110 c軸
111 c軸面
120 第1基材
130 Hastelloy-C層
131 配向層
132 中間層
140 第1超電導層
200 第2超電導線
210 c軸
211 c軸面
220 第2基材
230 Hastelloy-C層
231 配向層
232 中間層
240 第2超電導層
300 超電導接続体
310 c軸
410 埋め込み材
420 段差調節材
431 接続部配向層
432 接続部中間層
435 接続配向層
450 マスク
510、520、530 接続材
531 充填材
a1〜a5 矢印
10, 10a to 10i, 11, 20, 30, 40, 42, 43, 44, 45, 46a to e, 91 to 93 Superconducting wire 100 First superconducting wire 110 c-axis 111 c-axis surface 120 First base material 130 Hastelloy -C layer 131 orientation layer 132 intermediate layer 140 first superconducting layer 200 second superconducting wire 210 c-axis 211 c-axis surface 220 second base material 230 Hastelloy-C layer 231 orientation layer 232 intermediate layer 240 second superconducting layer 300 superconducting connection Body 310 c-axis 410 Embedding material 420 Step adjusting material 431 Connection portion alignment layer 432 Connection portion intermediate layer 435 Connection alignment layer 450 Mask 510, 520, 530 Connection material 531 Filler a1 to a5 Arrow

Claims (18)

c軸面を主面とした第1超電導層を有する第1超電導線と、
前記第1超電導体と並置され、c軸面を主面とした第2超電導層を有する第2超電導線と、
前記第1超電導層の前記主面と、前記第2超電導層の前記主面と、にそれぞれ接続され、前記第1超電導層と前記2超電導層とを電気的に接続する超電導体からなる超電導接続体と、
を備えたことを特徴とする超電導線材。
a first superconducting wire having a first superconducting layer having a c-axis plane as a main surface;
A second superconducting wire juxtaposed with the first superconductor and having a second superconducting layer having a c-axis plane as a main surface;
A superconducting connection comprising a superconductor connected to the main surface of the first superconducting layer and the main surface of the second superconducting layer, and electrically connecting the first superconducting layer and the second superconducting layer. Body,
A superconducting wire characterized by comprising
前記第1超電導層と前記超電導接続体とが接続された部分の面積は、前記第1超電導線の延在方向に対して直交する平面における前記第1超電導層の断面積の100倍以上であり、
前記第2超電導層と前記超電導接続体とが接続された部分の面積は、前記第2超電導線の延在方向に対して直交する平面における前記第2超電導層の断面積の100倍以上であることを特徴とする請求項1記載の超電導線材。
The area of the portion where the first superconducting layer and the superconducting connector are connected is at least 100 times the cross-sectional area of the first superconducting layer in a plane perpendicular to the extending direction of the first superconducting wire. ,
The area of the portion where the second superconducting layer and the superconducting connector are connected is at least 100 times the cross-sectional area of the second superconducting layer in a plane perpendicular to the extending direction of the second superconducting wire. The superconducting wire according to claim 1.
前記第1及び第2超電導線は、前記第1超電導線の延在方向に対して平行な側面と、前記第2超電導線の延在方向に対して平行な側面と、が対向するように並置されことを特徴とする請求項1または2に記載の超電導線材。   The first and second superconducting wires are juxtaposed such that a side surface parallel to the extending direction of the first superconducting wire and a side surface parallel to the extending direction of the second superconducting wire face each other. The superconducting wire according to claim 1 or 2, wherein: 前記第1超電導線及び前記第2超電導線が対向する長さは、前記第1超電導線及び前記第2超電導線の線幅の10倍以上であることを特徴とする請求項3記載の超電導線材。   4. The superconducting wire according to claim 3, wherein the length of the first superconducting wire and the second superconducting wire facing each other is 10 times or more the line width of the first superconducting wire and the second superconducting wire. . 前記第1超電導線、前記超電導接続体及び前記第2超電導線を流れる電流は、前記第1超電導線の幅及び前記第2超電導線の幅の1cmあたり5A以上であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載の超電導線材。   The current flowing through the first superconducting wire, the superconducting connector, and the second superconducting wire is 5 A or more per 1 cm of the width of the first superconducting wire and the width of the second superconducting wire. The superconducting wire according to any one of 1 to 4. 前記第1超電導線、前記超電導接続体及び前記第2超電導線を流れる電流は、前記第1超電導線の幅及び前記第2超電導線の幅の1cmあたり30A以上であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載の超電導線材。   The current flowing through the first superconducting wire, the superconducting connector, and the second superconducting wire is 30 A or more per 1 cm of the width of the first superconducting wire and the width of the second superconducting wire. The superconducting wire according to any one of 1 to 4. 前記第1超電導線と前記第2超電導線との間の間隙に埋め込まれた埋め込み材をさらに備えたことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1つに記載の超電導線材。   The superconducting wire according to claim 1, further comprising an embedding material embedded in a gap between the first superconducting wire and the second superconducting wire. 前記第1超電導線及び前記第2超電導線の少なくともいずれかの、前記超電導接続体と対向する面と反対の側の面に設けられ、前記第1超電導線及び前記第2超電導線の前記主面の段差を調節する段差調節材をさらに備えたことを特徴とする請求項1〜7のいずれか1つに記載の超電導線材。   At least one of the first superconducting wire and the second superconducting wire is provided on a surface opposite to the surface facing the superconducting connector, and the main surface of the first superconducting wire and the second superconducting wire. The superconducting wire according to any one of claims 1 to 7, further comprising a step-adjusting material for adjusting the step. 前記第1超電導層と、前記第2超電導層と、は、前記第1超電導線と前記第2超電導線とが対向する面よりも後退しており、前記第1超電導層が後退した部分の第1超電導線及び前記第2超電導層が後退した部分の第2超電導線と、前記超電導接続体との間に設けられた配向層をさらに有することを特徴とする請求項1〜8のいずれか1つに記載の超電導線材。   The first superconducting layer and the second superconducting layer are receded from a surface where the first superconducting wire and the second superconducting wire are opposed to each other, and the first superconducting layer is a part of the receding portion of the first superconducting layer. 9. The semiconductor device according to claim 1, further comprising an alignment layer provided between the first superconducting wire and the second superconducting wire in a portion where the second superconducting layer has receded, and the superconducting connector. The superconducting wire described in 1. 前記第1超電導層の後退した前記部分、及び、前記第2超電導層が後退した前記部分は、エッチングにより形成されてなることを特徴とする請求項9記載の超電導線材。   The superconducting wire according to claim 9, wherein the portion where the first superconducting layer is retreated and the portion where the second superconducting layer is retreated are formed by etching. 前記第1超電導線と、前記第2超電導線と、は、配向した非超電導酸化物を含むことを特徴とする請求項1〜10のいずれか1つに記載の超電導線材。   The superconducting wire according to any one of claims 1 to 10, wherein the first superconducting wire and the second superconducting wire contain an oriented non-superconducting oxide. 前記超電導接続体は、前記第1超電導層に含まれる元素と異なる元素を含むことを特徴とする請求項1〜11のいずれか1つに記載の超電導線材。   The superconducting wire according to any one of claims 1 to 11, wherein the superconducting connector includes an element different from the element included in the first superconducting layer. 前記超電導接続体は、前記第2超電導層に含まれる元素と異なる元素を含むことを特徴とする請求項1〜12のいずれか1つに記載の超電導線材。   The superconducting wire according to any one of claims 1 to 12, wherein the superconducting connector includes an element different from the element included in the second superconducting layer. 前記超電導接続体の厚さは、0.5μm以上であることを特徴とする請求項1〜13のいずれか1つに記載の超電導線材。   The superconducting wire according to any one of claims 1 to 13, wherein a thickness of the superconducting connection body is 0.5 µm or more. c軸面を主面とした第1超電導層を有する第1超電導線の前記主面と、c軸面を主面とした第2超電導層を有する第2超電導線の前記主面と、の上に、前記第1超電導線と前記2超電導線とを電気的に接続する超電導体からなる超電導接続体を形成することを特徴とする超電導線材の製造方法。   The main surface of the first superconducting wire having the first superconducting layer having the c-axis surface as the main surface, and the main surface of the second superconducting wire having the second superconducting layer having the c-axis surface as the main surface. And forming a superconducting connection body made of a superconductor that electrically connects the first superconducting wire and the second superconducting wire. 前記超電導接続体を形成する前に、
前記第1超電導層と、前記第2超電導層と、を前記第1超電導線と前記第2超電導線とが対向する面よりも後退させ、
前記第1超電導層が後退した部分の第1超電導線と、前記第2超電導層が後退した部分の第2超電導線と、の上に配向層を形成することを特徴とする請求項15記載の超電導線材の製造方法。
Before forming the superconducting connection,
Retreating the first superconducting layer and the second superconducting layer from the surface where the first superconducting wire and the second superconducting wire face each other;
16. The alignment layer according to claim 15, wherein an alignment layer is formed on the first superconducting wire where the first superconducting layer has receded and the second superconducting wire where the second superconducting layer has receded. Manufacturing method of superconducting wire.
前記超電導接続体を形成する前に、
前記第1超電導層の前記主面と、前記第2超電導層の前記主面と、の段差を調節する段差調節材を、前記主面と反対の側の第1超電導線の面、及び、前記主面と反対の側の前記第2超電導線の面面、の少なくともいずれかに設けることを特徴とする請求項15または16に記載の超電導線材の製造方法。
Before forming the superconducting connection,
A step adjusting material for adjusting a step between the main surface of the first superconducting layer and the main surface of the second superconducting layer; a surface of the first superconducting wire on the side opposite to the main surface; and 17. The method of manufacturing a superconducting wire according to claim 15, wherein the superconducting wire is provided on at least one of the surface surfaces of the second superconducting wire opposite to the main surface.
前記超電導接続体を形成する前に、
前記第1超電導線の延在方向に対して平行な側面と、前記第2超電導線の延在方向に対して平行な側面と、が対向するように前記第1及び第2超電導線を並置することを特徴とする請求項15〜17のいずれか1つに記載の超電導線材の製造方法。
Before forming the superconducting connection,
The first and second superconducting wires are juxtaposed such that a side surface parallel to the extending direction of the first superconducting wire and a side surface parallel to the extending direction of the second superconducting wire face each other. The method for producing a superconducting wire according to any one of claims 15 to 17, characterized in that:
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