JP2023019936A - 導電層の接続構造、導電線材、コイル、及び機器 - Google Patents
導電層の接続構造、導電線材、コイル、及び機器 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2023019936A JP2023019936A JP2021125021A JP2021125021A JP2023019936A JP 2023019936 A JP2023019936 A JP 2023019936A JP 2021125021 A JP2021125021 A JP 2021125021A JP 2021125021 A JP2021125021 A JP 2021125021A JP 2023019936 A JP2023019936 A JP 2023019936A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- superconducting
- conductive
- conductive layer
- connection
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 56
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 claims description 51
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 47
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 30
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 30
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 30
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 22
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 claims description 16
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium atom Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 9
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 claims description 6
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 546
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 36
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 34
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 31
- 238000000034 method Methods 0.000 description 26
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 25
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 24
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 24
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 20
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 17
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 16
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 15
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 12
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 11
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 11
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 9
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000001959 radiotherapy Methods 0.000 description 8
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 8
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 7
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 6
- 229910001404 rare earth metal oxide Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 6
- 229910001233 yttria-stabilized zirconia Inorganic materials 0.000 description 6
- IXPNQXFRVYWDDI-UHFFFAOYSA-N 1-methyl-2,4-dioxo-1,3-diazinane-5-carboximidamide Chemical compound CN1CC(C(N)=N)C(=O)NC1=O IXPNQXFRVYWDDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052692 Dysprosium Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052691 Erbium Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052693 Europium Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052688 Gadolinium Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052689 Holmium Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052765 Lutetium Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000005481 NMR spectroscopy Methods 0.000 description 5
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052772 Samarium Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052771 Terbium Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052775 Thulium Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052769 Ytterbium Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 5
- KBQHZAAAGSGFKK-UHFFFAOYSA-N dysprosium atom Chemical compound [Dy] KBQHZAAAGSGFKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- UYAHIZSMUZPPFV-UHFFFAOYSA-N erbium Chemical compound [Er] UYAHIZSMUZPPFV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- OGPBJKLSAFTDLK-UHFFFAOYSA-N europium atom Chemical compound [Eu] OGPBJKLSAFTDLK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- UIWYJDYFSGRHKR-UHFFFAOYSA-N gadolinium atom Chemical compound [Gd] UIWYJDYFSGRHKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- KJZYNXUDTRRSPN-UHFFFAOYSA-N holmium atom Chemical compound [Ho] KJZYNXUDTRRSPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 5
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 5
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 5
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- OHSVLFRHMCKCQY-UHFFFAOYSA-N lutetium atom Chemical compound [Lu] OHSVLFRHMCKCQY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N neodymium atom Chemical compound [Nd] QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- KZUNJOHGWZRPMI-UHFFFAOYSA-N samarium atom Chemical compound [Sm] KZUNJOHGWZRPMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 235000010413 sodium alginate Nutrition 0.000 description 5
- 229940005550 sodium alginate Drugs 0.000 description 5
- 239000000661 sodium alginate Substances 0.000 description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 5
- GZCRRIHWUXGPOV-UHFFFAOYSA-N terbium atom Chemical compound [Tb] GZCRRIHWUXGPOV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- FRNOGLGSGLTDKL-UHFFFAOYSA-N thulium atom Chemical compound [Tm] FRNOGLGSGLTDKL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- NAWDYIZEMPQZHO-UHFFFAOYSA-N ytterbium Chemical compound [Yb] NAWDYIZEMPQZHO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 5
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910000856 hastalloy Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 description 4
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 description 4
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 4
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 4
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910001080 W alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910000420 cerium oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000002595 magnetic resonance imaging Methods 0.000 description 3
- 238000002488 metal-organic chemical vapour deposition Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- MOWMLACGTDMJRV-UHFFFAOYSA-N nickel tungsten Chemical compound [Ni].[W] MOWMLACGTDMJRV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoceriooxy)cerium Chemical compound [Ce]=O.O=[Ce]=O BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoyttriooxy)yttrium Chemical compound O=[Y]O[Y]=O SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 3
- 239000012779 reinforcing material Substances 0.000 description 3
- 239000002887 superconductor Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920002430 Fibre-reinforced plastic Polymers 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 238000002149 energy-dispersive X-ray emission spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 2
- 239000011151 fibre-reinforced plastic Substances 0.000 description 2
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 2
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000177 wavelength dispersive X-ray spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- -1 carbon ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 238000005339 levitation Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 1
- 235000012771 pancakes Nutrition 0.000 description 1
- 238000000634 powder X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 1
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 1
- 238000003303 reheating Methods 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 239000002562 thickening agent Substances 0.000 description 1
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F6/00—Superconducting magnets; Superconducting coils
- H01F6/06—Coils, e.g. winding, insulating, terminating or casing arrangements therefor
- H01F6/065—Feed-through bushings, terminals and joints
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F6/00—Superconducting magnets; Superconducting coils
- H01F6/06—Coils, e.g. winding, insulating, terminating or casing arrangements therefor
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N60/00—Superconducting devices
- H10N60/01—Manufacture or treatment
- H10N60/0268—Manufacture or treatment of devices comprising copper oxide
- H10N60/0296—Processes for depositing or forming copper oxide superconductor layers
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N60/00—Superconducting devices
- H10N60/80—Constructional details
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N60/00—Superconducting devices
- H10N60/80—Constructional details
- H10N60/85—Superconducting active materials
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N60/00—Superconducting devices
- H10N60/80—Constructional details
- H10N60/85—Superconducting active materials
- H10N60/855—Ceramic superconductors
- H10N60/857—Ceramic superconductors comprising copper oxide
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
- H01R4/00—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation
- H01R4/58—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation characterised by the form or material of the contacting members
- H01R4/68—Connections to or between superconductive connectors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Abstract
【課題】低い電気抵抗を実現できる導電層の接続構造を提供する。【解決手段】実施形態の導電層の接続構造は、第１の導電層と、第１の基板と、を含み、第１の方向に延び、第１の導電層の側が凸となるように第１の方向に湾曲した第１の導電部材と、第２の導電層と、第２の基板と、を含み、第１の方向に延び、第２の導電層の側が凸となるように第１の方向に湾曲した第２の導電部材と、第１の導電層の凸側及び第２の導電層の凸側に対向する第１の面と第１の面と対向する第２の面を有する第３の導電層と、第２の面と対向する第３の基板と、を含み、第１の方向に延びる第３の導電部材と、第１の導電層の凸側と第３の導電層との間に存在し、第１の位置の厚さが第１の位置よりも第２の導電層からの距離が遠い第２の位置の厚さよりも薄い第１の接続層と、第２の導電層の凸側と第３の導電層との間に存在し、第３の位置の厚さが第３の位置よりも第１の導電層からの距離が遠い第４の位置の厚さよりも薄い第２の接続層と、を備える。【選択図】図１
Description
本発明の実施形態は、導電層の接続構造、導電線材、コイル、及び機器に関する。
例えば、核磁気共鳴装置（ＮＭＲ）や磁気共鳴画像診断装置（ＭＲＩ）では、強い磁場を発生させるために超電導コイルが用いられる。超電導コイルは、巻枠に超電導線材を巻き回すことにより形成されている。
超電導線材を長尺化するために、例えば、複数の超電導線材を接続する。例えば、２本の超電導線材の端部を接続構造を用いて接続する。超電導線材を接続する接続構造には、低い電気抵抗が求められる。
本発明が解決しようとする課題は、低い電気抵抗を実現できる導電層の接続構造を提供することにある。
実施形態の導電層の接続構造は、第１の導電層と、前記第１の導電層を支持する第１の基板と、を含み、第１の方向に延び、前記第１の導電層の側が凸となるように前記第１の方向に湾曲した第１の導電部材と、第２の導電層と、前記第２の導電層を支持する第２の基板と、を含み、前記第１の方向に延び、前記第２の導電層の側が凸となるように前記第１の方向に湾曲した第２の導電部材と、前記第１の導電層の凸側及び前記第２の導電層の凸側に対向する第１の面と前記第１の面と対向する第２の面を有する第３の導電層と、前記第２の面と対向し前記第３の導電層を支持する第３の基板と、を含み、前記第１の方向に延びる第３の導電部材と、前記第１の導電層の凸側と前記第３の導電層との間に存在し、第１の位置の厚さが前記第１の位置よりも前記第２の導電層からの距離が遠い第２の位置の厚さよりも薄い第１の接続層と、前記第２の導電層の凸側と前記第３の導電層との間に存在し、第３の位置の厚さが前記第３の位置よりも前記第１の導電層からの距離が遠い第４の位置の厚さよりも薄い第２の接続層と、を備える。
以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。なお、以下の説明では、同一又は類似の部材などには同一の符号を付し、一度説明した部材などについては適宜その説明を省略する場合がある。
本明細書中、結晶等に含まれる元素の検出及び元素の原子濃度の測定は、例えば、エネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤＸ）又は波長分散型Ｘ線分析法（ＷＤＸ）を用いて行うことが可能である。また、粒子等に含まれる物質の同定は、例えば、粉末Ｘ線回折法を用いて行うことが可能である。
（第１の実施形態）
第１の実施形態の導電層の接続構造は、第１の導電層と、第１の導電層を支持する第１の基板と、を含み、第１の方向に延び、第１の導電層の側が凸となるように第１の方向に湾曲した第１の導電部材と、第２の導電層と、第２の導電層を支持する第２の基板と、を含み、第１の方向に延び、第２の導電層の側が凸となるように第１の方向に湾曲した第２の導電部材と、第１の導電層の凸側及び第２の導電層の凸側に対向する第１の面と第１の面と対向する第２の面を有する第３の導電層と、第２の面と対向し第３の導電層を支持する第３の基板と、を含み、第１の方向に延びる第３の導電部材と、第１の導電層の凸側と第３の導電層との間に存在し、第１の位置の厚さが第１の位置よりも第２の導電層からの距離が遠い第２の位置の厚さよりも薄い第１の接続層と、第２の導電層の凸側と第３の導電層との間に存在し、第３の位置の厚さが第３の位置よりも第１の導電層からの距離が遠い第４の位置の厚さよりも薄い第２の接続層と、を備える。
第１の実施形態の導電層の接続構造は、第１の導電層と、第１の導電層を支持する第１の基板と、を含み、第１の方向に延び、第１の導電層の側が凸となるように第１の方向に湾曲した第１の導電部材と、第２の導電層と、第２の導電層を支持する第２の基板と、を含み、第１の方向に延び、第２の導電層の側が凸となるように第１の方向に湾曲した第２の導電部材と、第１の導電層の凸側及び第２の導電層の凸側に対向する第１の面と第１の面と対向する第２の面を有する第３の導電層と、第２の面と対向し第３の導電層を支持する第３の基板と、を含み、第１の方向に延びる第３の導電部材と、第１の導電層の凸側と第３の導電層との間に存在し、第１の位置の厚さが第１の位置よりも第２の導電層からの距離が遠い第２の位置の厚さよりも薄い第１の接続層と、第２の導電層の凸側と第３の導電層との間に存在し、第３の位置の厚さが第３の位置よりも第１の導電層からの距離が遠い第４の位置の厚さよりも薄い第２の接続層と、を備える。
また、第１の実施形態の導電線材は、第１の実施形態の導電層の接続構造を備える。第１の実施形態の導電線材は、超電導線材１００である。第１の実施形態の導電層の接続構造は、超電導層の接続構造５０である。超電導線材１００は、導電線材の一例である。超電導層の接続構造５０は、導電層の接続構造の一例である。
図１は、第１の実施形態の超電導線材の模式断面図である。図２は、第１の実施形態の超電導線材の模式平面図である。図２は、第１の実施形態の超電導線材を第３の導電部材側から見た平面図である。
超電導線材１００は、第１の超電導線材１０、第２の超電導線材２０、及び、第３の超電導線材３０を備える。超電導層の接続構造５０は、第３の超電導線材３０を用いて、第１の超電導線材１０と第２の超電導線材２０を接続する。
第１の超電導線材１０は、第１の導電部材の一例である。第２の超電導線材２０は、第２の導電部材の一例である。第３の超電導線材３０は、第３の導電部材の一例である。
第１の超電導線材１０は、第１の方向に延びる。第２の超電導線材２０は、第１の方向に延びる。第３の超電導線材３０は、第１の方向に延びる。超電導線材１００は、第１の超電導線材１０と第２の超電導線材２０が、第３の超電導線材３０を用いて接続されることで、第１の方向に長尺化されている。
第３の超電導線材３０の長手方向の長さは、例えば、第１の超電導線材１０の長手方向の長さよりも短い。また、第３の超電導線材３０の長手方向の長さは、例えば、第２の超電導線材２０の長手方向の長さよりも短い。第３の超電導線材３０は、第１の超電導線材１０と第２の超電導線材２０を接続する接続部材として機能する。
第１の超電導線材１０の長手方向の長さは、例えば、１０ｃｍ以上５００ｍ以下である。また、第１の超電導線材１０の第２の方向の幅は、例えば、３ｍｍ以上２０ｍｍ以下である。第２の方向は、第１の方向に直交する方向である。第２の方向は、第１の超電導線材１０の長手方向に直交する方向である。
第２の超電導線材２０の長手方向の長さは、例えば、１０ｃｍ以上５００ｍ以下である。また、第２の超電導線材２０の第２の方向の幅は、例えば、３ｍｍ以上２０ｍｍ以下である。第２の方向は、第２の超電導線材２０の長手方向に直交する方向である。
第３の超電導線材３０の長手方向の長さは、例えば、１ｃｍ以上５ｃｍ以下である。また、第３の超電導線材３０の第２の方向の幅は、例えば、３ｍｍ以上２０ｍｍ以下である。第２の方向は、第３の超電導線材３０の長手方向に直交する方向である。
第１の実施形態の超電導線材１００は、接続構造５０を備える。接続構造５０において、第１の超電導線材１０と第３の超電導線材３０が接続される。接続構造５０において、第２の超電導線材２０と第３の超電導線材３０が接続される。
第１の超電導線材１０は、第１の基板１１、第１の中間層１２、第１の超電導層１３、第１の保護層１４を備える。第２の超電導線材２０は、第２の基板２１、第２の中間層２２、第２の超電導層２３、第２の保護層２４を備える。第３の超電導線材３０は、第３の基板３１、第３の中間層３２、第３の超電導層３３を備える。
第１の超電導層１３は、第１の導電層の一例である。第２の超電導層２３は、第２の導電層の一例である。第３の超電導層３３は、第３の導電層の一例である。
第１の基板１１は、例えば、金属である。第１の基板１１は、例えば、ニッケル合金又は銅合金である。第１の基板１１は、例えば、ニッケルタングステン合金である。
第１の超電導層１３は、第３の超電導層３３に対向する。第１の超電導層１３は、例えば、酸化物超電導層である。第１の超電導層１３は、例えば、希土類元素（ＲＥ）、バリウム（Ｂａ）、銅（Ｃｕ）、及び酸素（Ｏ）を含む。第１の超電導層１３は、例えば、酸化物超電導層である。第１の超電導層１３は、例えば、希土類元素（ＲＥ）、バリウム（Ｂａ）、銅（Ｃｕ）、及び酸素（Ｏ）を含む結晶を含む。第１の超電導層１３は、例えば、イットリウム（Ｙ）、ランタン（Ｌａ）、ネオジム（Ｎｄ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホロミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、及びルテチウム（Ｌｕ）から成る群から選ばれる少なくとも１つの希土類元素（ＲＥ）を含む。
第１の超電導層１３は、例えば、ペロブスカイト構造を有する単結晶を含む。
第１の超電導層１３は、例えば、第１の中間層１２の上に、Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ法（ＭＯＤ法）、Ｐｕｌｓｅ Ｌａｓｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｏｐｎ法（ＰＬＤ法）、又は、Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ法（ＭＯＣＶＤ法）を用いて形成される。
第１の中間層１２は、第１の基板１１と第１の超電導層１３との間に設けられる。第１の中間層１２は、例えば、第１の超電導層１３に接する。第１の中間層１２は、第１の中間層１２の上に形成される第１の超電導層１３の結晶配向性を向上させる機能を有する。
第１の中間層１２は、例えば、希土類酸化物を含む。第１の中間層１２は、例えば、複数の膜の積層構造を備える。第１の中間層１２は、例えば、第１の基板１１側から、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）、酸化セリウム（ＣｅＯ２）が積層された構造を有する。
第１の保護層１４は、第１の超電導層１３の上に設けられる。第１の保護層１４は、例えば、第１の超電導層１３に接する。第１の保護層１４は、第１の超電導層１３を保護する機能を有する。
第１の保護層１４は、例えば、金属である、第１の保護層１４は、例えば、銀（Ａｇ）又は銅（Ｃｕ）を含む。
第１の超電導線材１０は、第１の方向に湾曲する。第１の超電導線材１０は、長手方向に湾曲する。第１の超電導線材１０は、第１の基板１１に対して第１の超電導層１３の側が凸となるように湾曲する。第１の超電導線材１０は、第３の超電導線材３０に対向する側が凸となるように湾曲する。
第２の基板２１は、例えば、金属である。第２の基板２１は、例えば、ニッケル合金又は銅合金である。第２の基板２１は、例えば、ニッケルタングステン合金である。
第２の超電導層２３は、第３の超電導層３３に対向する。第２の超電導層２３は、例えば、酸化物超電導層である。第２の超電導層２３は、例えば、希土類元素（ＲＥ）、バリウム（Ｂａ）、銅（Ｃｕ）、及び酸素（Ｏ）を含む。第２の超電導層２３は、例えば、希土類元素（ＲＥ）、バリウム（Ｂａ）、銅（Ｃｕ）、及び酸素（Ｏ）を含む結晶を含む。第２の超電導層２３は、例えば、イットリウム（Ｙ）、ランタン（Ｌａ）、ネオジム（Ｎｄ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホロミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、及びルテチウム（Ｌｕ）から成る群から選ばれる少なくとも１つの希土類元素（ＲＥ）を含む。
第２の超電導層２３は、例えば、ペロブスカイト構造を有する単結晶を含む。
第２の超電導層２３は、例えば、第２の中間層２２の上に、金属有機物堆積法ＭＯＤ法、ＰＬＤ法、又は、ＭＯＣＶＤ法を用いて形成される。
第２の中間層２２は、第２の基板２１と第２の超電導層２３との間に設けられる。第２の中間層２２は、例えば、第２の超電導層２３に接する。第２の中間層２２は、第２の中間層２２の上に形成される第２の超電導層２３の結晶配向性を向上させる機能を有する。
第２の中間層２２は、例えば、希土類酸化物を含む。第２の中間層２２は、例えば、複数の膜の積層構造を備える。第２の中間層２２は、例えば、第２の基板２１側から、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）、酸化セリウム（ＣｅＯ２）が積層された構造を有する。
第２の保護層２４は、第２の超電導層２３の上に設けられる。第２の保護層２４は、例えば、第２の超電導層２３に接する。第２の保護層２４は、第２の超電導層２３を保護する機能を有する。
第２の保護層２４は、例えば、金属である、第２の保護層２４は、例えば、銀（Ａｇ）又は銅（Ｃｕ）を含む。
第２の超電導線材２０は、第１の方向に湾曲する。第２の超電導線材２０は、長手方向に湾曲する。第２の超電導線材２０は、第２の基板２１に対して第２の超電導層２３の側が凸となるように湾曲する。第２の超電導線材２０は、第３の超電導線材３０に対向する側が凸となるように湾曲する。
第３の基板３１は、例えば、金属である。第３の基板３１は、例えば、ニッケル合金又は銅合金である。第３の基板３１は、例えば、ニッケルタングステン合金である。
第３の超電導層３３は、第１の面及び第２の面を有する。第２の面は第１の面と対向する。
第１の超電導層１３の凸側及び第２の超電導層２３の凸側は、第３の超電導層３３の第１の面に対向する。第１の超電導層１３の凸側及び第２の超電導層２３の凸側は、第３の超電導層３３の第１の面の側に位置する。図１において、第１の面は第３の超電導層３３の下面、第２の面は第３の超電導層３３の上面である。第２の面は、第３の基板３１に対向する。第１の超電導層１３及び第２の超電導層２３は、第３の超電導層３３の下面側に位置する。第３の超電導層３３は、第１の超電導層１３及び第２の超電導層２３に対向する。
第３の超電導層３３は、例えば、酸化物超電導層である。第３の超電導層３３は、例えば、希土類元素（ＲＥ）、バリウム（Ｂａ）、銅（Ｃｕ）、及び酸素（Ｏ）を含む。第３の超電導層３３は、例えば、希土類元素（ＲＥ）、バリウム（Ｂａ）、銅（Ｃｕ）、及び酸素（Ｏ）を含む結晶を含む。第３の超電導層３３は、例えば、イットリウム（Ｙ）、ランタン（Ｌａ）、ネオジム（Ｎｄ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホロミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、及びルテチウム（Ｌｕ）から成る群から選ばれる少なくとも１つの希土類元素（ＲＥ）を含む。
第３の超電導層３３は、例えば、ペロブスカイト構造を有する単結晶を含む。
第３の超電導層３３は、例えば、第３の中間層３２の上に、ＭＯＤ法、ＰＬＤ法、又は、ＭＯＣＶＤ法を用いて形成される。
第３の中間層３２は、第３の基板３１と第３の超電導層３３との間に設けられる。第３の中間層３２は、例えば、第３の超電導層３３に接する。第３の中間層３２は、第３の中間層３２の上に形成される第３の超電導層３３の結晶配向性を向上させる機能を有する。
第３の中間層３２は、例えば、希土類酸化物を含む。第３の中間層３２は、例えば、複数の膜の積層構造を備える。第３の中間層３２は、例えば、第３の基板３１側から、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）、酸化セリウム（ＣｅＯ２）が積層された構造を有する。
第３の超電導線材３０は、第１の方向に湾曲していない。第３の超電導線材３０は、長手方向に湾曲していない。
第１の接続層４１は、第１の超電導層１３の凸側と第３の超電導層３３との間に存在する。第１の接続層４１は、第１の超電導層１３に接する。第１の接続層４１は、第３の超電導層３３に接する。
第１の接続層４１は、第１の超電導層１３と第３の超電導層３３を接続する。第１の接続層４１は、第１の超電導層１３と第３の超電導層３３を電気的に接続する。
第１の接続層４１は、導電層である。第１の接続層４１は、例えば、超電導層である。第１の接続層４１は、例えば、酸化物超電導層である。第１の接続層４１は、例えば、超電導体を含む。
第１の接続層４１は、例えば、希土類元素（ＲＥ）、バリウム（Ｂａ）、銅（Ｃｕ）、及び酸素（Ｏ）を含む。第１の接続層４１は、例えば、希土類元素（ＲＥ）、バリウム（Ｂａ）、銅（Ｃｕ）、及び酸素（Ｏ）を含む結晶を含む。結晶は、希土類酸化物である。結晶は、例えば、ペロブスカイト構造を有する単結晶又は多結晶である。結晶は、例えば、（ＲＥ）Ｂａ２Ｃｕ３Ｏδ（ＲＥは希土類元素、６≦δ≦７）で表記される化学組成を有する。
第１の接続層４１は、例えば、イットリウム（Ｙ）、ランタン（Ｌａ）、ネオジム（Ｎｄ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホロミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、及びルテチウム（Ｌｕ）から成る群から選ばれる少なくとも１つの希土類元素（ＲＥ）を含む。
第２の接続層４２は、第２の超電導層２３の凸側と第３の超電導層３３との間に存在する。第２の接続層４２は、第２の超電導層２３に接する。第２の接続層４２は、第３の超電導層３３に接する。
第２の接続層４２は、第２の超電導層２３と第３の超電導層３３を接続する。第２の接続層４２は、第２の超電導層２３と第３の超電導層３３を電気的に接続する。
第２の接続層４２は、導電層である。第２の接続層４２は、例えば、超電導層である。第２の接続層４２は、例えば、酸化物超電導層である。第２の接続層４２は、例えば、超電導体を含む。
第２の接続層４２は、例えば、希土類元素（ＲＥ）、バリウム（Ｂａ）、銅（Ｃｕ）、及び酸素（Ｏ）を含む。第２の接続層４２は、例えば、希土類元素（ＲＥ）、バリウム（Ｂａ）、銅（Ｃｕ）、及び酸素（Ｏ）を含む結晶を含む。結晶は、希土類酸化物である。結晶は、例えば、ペロブスカイト構造を有する単結晶又は多結晶である。結晶は、例えば、（ＲＥ）Ｂａ２Ｃｕ３Ｏδ（ＲＥは希土類元素、６≦δ≦７）で表記される化学組成を有する。
第２の接続層４２は、例えば、イットリウム（Ｙ）、ランタン（Ｌａ）、ネオジム（Ｎｄ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホロミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、及びルテチウム（Ｌｕ）から成る群のうちの少なくとも１つの希土類元素（ＲＥ）を含む。
図３は、第１の実施形態の超電導層の接続構造の模式断面図である。図３は、接続構造５０の中の、第１の超電導層１３、第２の超電導層２３、第３の超電導層３３、第１の接続層４１、及び第２の接続層４２のみを図示する。
第１の接続層４１の第１の位置の厚さは、第１の位置よりも第２の超電導層２３からの距離が遠い第２の位置の厚さよりも薄い。また、第２の接続層４２の第３の位置の厚さは、第３の位置よりも第１の超電導層１３からの距離が遠い第４の位置の厚さよりも薄い。
例えば、第１の超電導層１３の第２の超電導層２３に対向する側の端部と第３の超電導層３３との間の位置（図１、図３中のＰ１）は、第１の位置の一例である。また、第３の超電導層３３の第１の超電導層１３と対向する側の端部と第１の超電導層１３との間の位置（図１、図３中のＰ２）は、第２の位置の一例である。
例えば、第２の超電導層２３の第１の超電導層１３に対向する側の端部と第３の超電導層３３との間の位置（図１、図３中のＰ３）は、第３の位置の一例である。また、第３の超電導層３３の第２の超電導層２３と対向する側の端部と第２の超電導層２３との間の位置（図１、図３中のＰ４）は、第４の位置の一例である。
例えば、第１の接続層４１の位置Ｐ１の厚さ（図３中のｄ１）は、第１の接続層４１の位置Ｐ２の厚さ（図３中のｄ２）よりも薄い。また、例えば、第２の接続層４２の位置Ｐ３の厚さ（図３中のｄ３）は、第２の接続層４２の位置Ｐ４の厚さ（図３中のｄ４）よりも薄い。
第１の接続層４１の第２の位置の厚さは、例えば、第１の接続層４１の第１の位置の厚さの２倍以上である。また、第２の接続層４２の第４の位置の厚さは、例えば、第２の接続層４２の第３の位置の厚さの２倍以上である。
例えば、第１の接続層４１の位置Ｐ２の厚さｄ２は、第１の接続層４１の位置Ｐ１の厚さｄ１の２倍以上である。また、例えば、第２の接続層４２の位置Ｐ４の厚さｄ４は、第２の接続層４２の位置Ｐ３の厚さｄ３の２倍以上である。
例えば、第１の接続層４１の厚さは、第１の位置から第２の位置に向けて単調増加する。また、例えば、第２の接続層４２の厚さは、第３の位置から第４の位置に向けて単調増加する。
例えば、第１の接続層４１の厚さは、位置Ｐ１から位置Ｐ２に向けて単調増加する。また、例えば、第２の接続層４２の厚さは、位置Ｐ３から位置Ｐ４に向けて単調増加する。
次に、第１の実施形態の超電導層の接続方法の一例について説明する。
図４、図５、図６、図７、図８、及び、図９は、第１の実施形態の超電導層の接続方法の説明図である。図４は、第１の実施形態の超電導層の接続方法の第１の超電導線材、第２の超電導線材、及び第３の超電導線材の準備の説明図である。図５は、第１の実施形態の超電導層の接続方法の第１の保護層、第２の保護層、及び第３の保護層の除去の説明図である。図６は、第１の実施形態の超電導層の接続方法の第３の超電導層の上へのスラリーの塗布の説明図である。図７は、第１の実施形態の超電導層の接続方法の第１の超電導層と第３の超電導層、及び、第２の超電導層と第３の超電導層を向き合わせた状態の説明図である。図８は、第１の実施形態の超電導層の接続方法の第１の超電導層と第３の超電導層、及び、第２の超電導層と第３の超電導層を重ね合わせた状態の説明図である。図９は、第１の実施形態の超電導層の接続方法の第１の超電導層と第３の超電導層、及び、第２の超電導層と第３の超電導層を加圧した状態の説明図である。
最初に、第１の超電導線材１０、第２の超電導線材２０、及び、第３の超電導線材３０を準備する（図４）。
第１の超電導線材１０は、第１の基板１１、第１の中間層１２、第１の超電導層１３、及び第１の保護層１４を備える。第２の超電導線材２０は、第２の基板２１、第２の中間層２２、第２の超電導層２３、及び第２の保護層２４を備える。第３の超電導線材３０は、第３の基板３１、第３の中間層３２、第３の超電導層３３、及び第３の保護層３４を備える。
第１の超電導線材１０は、例えば、長手方向に湾曲している。また、第２の超電導線材２０は、例えば、長手方向に湾曲している。第３の超電導線材３０は、例えば、湾曲していない平板形状である。
次に、第１の超電導層１３の上の第１の保護層１４を一部除去する。また、第２の超電導層２３の上の第２の保護層２４を一部除去する。さらに、第３の超電導層３３の上の第３の保護層３４を除去する（図５）。第１の保護層１４、第２の保護層２４、及び第３の保護層３４は、例えば、ウェットエッチング法を用いて除去する。
次に、スラリー３９を作製する。スラリー３９は、希土類元素（ＲＥ）、バリウム（Ｂａ）、銅（Ｃｕ）、及び酸素（Ｏ）を含む。
スラリー３９は、例えば、希土類元素（ＲＥ）、バリウム（Ｂａ）、銅（Ｃｕ）、及び酸素（Ｏ）を含む粒子を含む。また、スラリー３９は、例えば、希土類元素（ＲＥ）と酸素（Ｏ）を含む第１の粒子、バリウム（Ｂａ）と酸素（Ｏ）を含む第２の粒子、及び、銅（Ｃｕ）と酸素（Ｏ）を含む第３の粒子を含む。
スラリー３９は、例えば、焼結助剤及び増粘剤を含む。焼結助剤は、例えば、アルギン酸ナトリウムである。
次に、第３の超電導層３３の上に、スラリー３９を塗布する（図６）。
次に、例えば、第３の超電導線材３０を反転し、スラリー３９を間に挟んで、第１の超電導層１３と第３の超電導層３３、及び、第２の超電導層２３と第３の超電導層３３を向き合わせる（図７）。そして、第１の超電導層１３と第３の超電導層３３、及び、第２の超電導層２３と第３の超電導層３３を重ね合わせる（図８）。
次に、重ね合わせた第１の超電導層１３と第３の超電導層３３、及び、第２の超電導層２３と第３の超電導層３３を、加圧する（図９）。例えば、重ね合わせた部分に錘を乗せることで加圧する。例えば、プレス機を用いて加圧する。例えば、加圧のための冶具を作製し、挟み込むことで加圧することもできる。冶具を用いた場合には、接続の後に冶具を取り外しても良いし、冶具を取り付けたままでも良い。冶具を取り外すとコイルを巻回しやすくなるため、取り外すことが好ましい。
第１の超電導層１３と第３の超電導層３３、及び、第２の超電導層２３と第３の超電導層３３を、加圧する際、第３の超電導線材３０が長手方向に湾曲しないようにする。
次に、第１の温度で第１の熱処理を行う。第１の熱処理は、第１の超電導層１３と第３の超電導層３３、及び、第２の超電導層２３と第３の超電導層３３が加圧された状態で行う。
第１の温度は、例えば、５００℃以上８５０℃以下である。第１の温度は、例えば、６００℃以上８００℃以下が好ましい。第１の熱処理は、例えば、大気圧で行う。第１の熱処理は、例えば大気雰囲気中、Ａｒ雰囲気中、窒素雰囲気中、酸素雰囲気中、Ａｒと酸素の混合雰囲気中、又は窒素と酸素の混合雰囲気中で行う。
第１の熱処理により、スラリー３９中の粒子が反応又は焼結する。
第１の熱処理により、例えば、スラリー３９中に含まれていた有機物が脱離する。第１の熱処理により、例えば、スラリー３９中に含まれていた炭素（Ｃ）が脱離する。
次に、第２の温度で第２の熱処理を行う。第２の熱処理は酸素を含む雰囲気中で行われる。第２の熱処理は、第１の熱処理と同じ酸素分圧、又は、第１の熱処理よりも高い酸素分圧を有する雰囲気中で行われる。第２の熱処理は酸素アニールである。
第２の温度は、例えば、第１の温度よりも低い。第２の温度は、例えば、４００℃以上６００℃以下である。第２の熱処理は、第１の熱処理の後に第２の温度よりも低い温度まで冷却してから、第２の温度に再加熱して行っても良い。また、第２の熱処理は、第１の熱処理の後に第２の温度まで連続的に降温させて行っても良い。
第２の熱処理は、例えば、大気圧中で行われる。第２の熱処理の雰囲気の酸素分圧は、例えば、３０％以上である。
第１の熱処理及び第２の熱処理により、第１の接続層４１及び第２の接続層４２が形成される。第１の接続層４１及び第２の接続層４２に酸化物超電導体の結晶が形成される。
第１の接続層４１及び第２の接続層４２に形成される結晶は、希土類元素（ＲＥ）、バリウム（Ｂａ）、銅（Ｃｕ）、及び酸素（Ｏ）を含む。結晶は、希土類酸化物である。結晶は、例えば、ペロブスカイト構造を有する単結晶又は多結晶である。結晶は、例えば、（ＲＥ）Ｂａ２Ｃｕ３Ｏδ（ＲＥは希土類元素、６≦δ≦７）で表記される化学組成を有する。
以上の方法により、第１の超電導層１３と第３の超電導層３３とが接続される。また、第２の超電導層２３と第３の超電導層３３とが接続される。以上の方法により、第１の実施形態の接続構造５０が製造される。
なお、スラリー３９に替えて、例えば、楔形状をした酸化物超電導層のバルク体を用いて第１の接続層４１及び第２の接続層４２を形成することも可能である。
次に、第１の実施形態の超電導層の接続構造５０、及び、第１の実施形態の超電導線材１００の作用及び効果について説明する。
例えば、核磁気共鳴装置（ＮＭＲ）や磁気共鳴画像診断装置（ＭＲＩ）では、強い磁場を発生させるために超電導コイルが用いられる。超電導コイルは、巻枠に超電導線材を巻き回すことにより形成されている。
超電導線材を長尺化するために、例えば、複数の超電導線材を接続する。例えば、２本の超電導線材の端部を、接続構造を用いて接続する。超電導線材を接続する接続構造には、低い電気抵抗が求められる。
図１０は、比較例の超電導線材の模式断面図である。図１０は、図１に対応する図である。
図１１は、比較例の超電導層の接続構造の模式断面図である。図１１は、図３に対応する図である。
比較例の超電導線材９００は、第１の実施形態の超電導線材１００に対し、超電導層の接続構造５９の構造が異なる。比較例の超電導層の接続構造５９は、第１の実施形態の超電導層の接続構造５０に対し、第１の接続層４１及び第２の接続層４２の厚さが一定である点で、異なる。
比較例の接続構造５９では、第１の接続層４１の第１の位置の厚さは、第１の位置よりも第２の超電導層２３からの距離が遠い第２の位置の厚さと等しい。また、第２の接続層４２の第３の位置の厚さは、第３の位置よりも第１の超電導層１３からの距離が遠い第４の位置の厚さと等しい。
例えば、第１の接続層４１の位置Ｐ１の厚さ（図１１中のｄ１）は、第１の接続層４１の位置Ｐ２の厚さ（図１１中のｄ２）と等しい。また、例えば、第２の接続層４２の位置Ｐ３の厚さ（図１１中のｄ３）は、第２の接続層４２の位置Ｐ４の厚さ（図１１中のｄ４）と等しい。
以下、比較例の超電導層の接続構造５９の製造について説明する。
比較例の超電導層の接続構造５９を製造する際、例えば、準備する第３の超電導線材３０の形状が、第１の実施形態の場合と同様、湾曲していない平板形状であると仮定する（図４参照）。
第１の実施形態の接続構造５０の製造方法で述べたように、接続構造５９を製造する際、重ね合わせた第１の超電導層１３と第３の超電導層３３、及び、第２の超電導層２３と第３の超電導層３３を、加圧した状態で加熱する（図９参照）。比較例の接続構造５９の製造方法では、重ね合わせた第１の超電導層１３と第３の超電導層３３を加圧する際、第３の超電導層３３の形状が、第１の超電導層１３の湾曲形状に沿うように加圧する。同様に、重ね合わせた第２の超電導層２３と第３の超電導層３３を加圧する際、第３の超電導層３３の形状が、第２の超電導層２３の湾曲形状に沿うように、加圧する。
第３の超電導層３３を湾曲させるように加圧し、その状態で加熱することで、第３の超電導層３３に加わる曲げ応力が大きくなる。第３の超電導層３３に加わる曲げ応力が大きくなることで、第３の超電導層３３の中で結晶の歪や結晶欠陥が生じるおそれがある。第３の超電導層３３に結晶の歪や結晶欠陥が生じると、第３の超電導層３３の電気抵抗が増加するおそれがある。また、第３の超電導層３３の臨界電流が低下するおそれがある。
接続構造５９の電気抵抗が増加したり、臨界電流が低下したりすると、例えば、超電導線材９００に流せる電流量が低下するおそれがあり問題となる。また、超電導線材９００を用いた超電導コイルのクエンチが生じたりするおそれがあり問題となる。
第１の実施形態の接続構造５０を製造する際は、重ね合わせた第１の超電導層１３と第３の超電導層３３を加圧する際、第３の超電導層３３を湾曲させない。同様に、重ね合わせた第２の超電導層２３と第３の超電導層３３を加圧する際、第３の超電導層３３を湾曲させない。
したがって、第３の超電導層３３に加わる曲げ応力は小さく、第３の超電導層３３の中で結晶の歪や結晶欠陥が生じることが抑制される。したがって、第３の超電導層３３の電気抵抗の増加が抑制される。また、第３の超電導層３３の臨界電流の低下が抑制される。よって、低い電気抵抗を実現できる超電導層の接続構造５０が実現できる。また、高い臨界電流を実現できる超電導層の接続構造５０が実現できる。
超電導層の接続構造５０において、第３の超電導層３３は、酸化物半導体層であることが好ましい。比較的、曲げ応力に対する耐性が弱い酸化物半導体層において、第１の実施形態の超電導層の接続構造５０は特に効果がある。
超電導層の接続構造５０において、第１の接続層４１の第２の位置の厚さは、第１の接続層４１の第１の位置の厚さの２倍以上であることが好ましく、５倍以上であることがより好ましく、１０倍以上であることが更に好ましい。また、超電導層の接続構造５０において、第２の接続層４２の第４の位置の厚さは、第２の接続層４２の第３の位置の厚さの２倍以上であることが好ましく、５倍以上であることがより好ましく、１０倍以上であることが更に好ましい。
第２の位置の厚さを厚くすることで、第３の超電導層３３に加わる曲げ応力を小さくすることができる。また、第４の位置の厚さを厚くすることで、第３の超電導層３３に加わる曲げ応力を小さくすることができる。
第１の位置の厚さ薄くすることで、第１の接続層４１の電気抵抗を小さくすることができる。また、第３の位置の厚さを薄くすることで、第２の接続層４２の電気抵抗を小さくすることができる。
超電導層の接続構造５０において、第１の接続層４１の位置Ｐ２の厚さｄ２は、第１の接続層４１の位置Ｐ１の厚さｄ１の２倍以上であることが好ましく、５倍以上であることがより好ましく、１０倍以上であることが更に好ましい。また、超電導層の接続構造５０において、第２の接続層４２の位置Ｐ４の厚さｄ４は、第２の接続層４２の位置Ｐ３の厚さｄ３の２倍以上であることが好ましく、５倍以上であることがより好ましく、１０倍以上であることが更に好ましい。
厚さｄ２を厚くすることで、第３の超電導層３３に加わる曲げ応力を小さくすることができる。また、厚さｄ４を厚くすることで、第３の超電導層３３に加わる曲げ応力を小さくすることができる。
厚さｄ１を薄くすることで、第１の接続層４１の電気抵抗を小さくすることができる。また、厚さｄ３を薄くすることで、第２の接続層４２の電気抵抗を小さくすることができる。
図１２は、第１の実施形態の超電導線材の変形例の模式断面図である。図１２は、図１に対応する図である。第１の実施形態の超電導線材の変形例は、超電導線材１０１である。第１の実施形態の超電導層の接続構造の変形例は、超電導層の接続構造５１である。
（変形例）
変形例の超電導線材１０１は、第１の接続層４１と第２の接続層４２は連続する点で、第１の実施形態の１００と異なる。変形例の接続構造５１は、第１の接続層４１と第２の接続層４２は連続する点で、第１の実施形態の接続構造５０と異なる。
変形例の超電導線材１０１は、第１の接続層４１と第２の接続層４２は連続する点で、第１の実施形態の１００と異なる。変形例の接続構造５１は、第１の接続層４１と第２の接続層４２は連続する点で、第１の実施形態の接続構造５０と異なる。
以上、第１の実施形態の導電層の接続構造、及び導電線材、及びそれらの変形例によれば、低い電気抵抗を実現できる。
（第２の実施形態）
第２の実施形態の導電層の接続構造は、第３の導電部材は、第１の方向に第３の導電層の側が凹となるように湾曲する点で、第１の実施形態の導電層の接続構造と異なる。以下、第１の実施形態と重複する内容については、一部記述を省略する場合がある。
第２の実施形態の導電層の接続構造は、第３の導電部材は、第１の方向に第３の導電層の側が凹となるように湾曲する点で、第１の実施形態の導電層の接続構造と異なる。以下、第１の実施形態と重複する内容については、一部記述を省略する場合がある。
第２の実施形態の導電線材は、超電導線材２００である。第２の実施形態の導電層の接続構造は、超電導層の接続構造５２である。超電導線材２００は、導電線材の一例である。超電導層の接続構造５２は、導電層の接続構造の一例である。
図１３は、第２の実施形態の超電導線材の模式断面図である。
超電導線材２００は、第１の超電導線材１０、第２の超電導線材２０、及び、第３の超電導線材３０を備える。超電導層の接続構造５２は、第３の超電導線材３０を用いて、第１の超電導線材１０と第２の超電導線材２０を接続する。
第１の接続層４１の第１の位置の厚さは、第１の位置よりも第２の超電導層２３からの距離が遠い第２の位置の厚さよりも薄い。また、第２の接続層４２の第３の位置の厚さは、第３の位置よりも第１の超電導層１３からの距離が遠い第４の位置の厚さよりも薄い。
例えば、第１の超電導層１３の第２の超電導層２３に対向する側の端部と第３の超電導層３３との間の位置（図１３中のＰ１）は、第１の位置の一例である。また、第３の超電導層３３の第１の超電導層１３と対向する側の端部と第１の超電導層１３との間の位置（図１３中のＰ２）は、第２の位置の一例である。
例えば、第２の超電導層２３の第１の超電導層１３に対向する側の端部と第３の超電導層３３との間の位置（図１３中のＰ３）は、第３の位置の一例である。また、第３の超電導層３３の第２の超電導層２３と対向する側の端部と第２の超電導層２３との間の位置（図１３中のＰ４）は、第４の位置の一例である。
例えば、第１の接続層４１の位置Ｐ１の厚さは、第１の接続層４１の位置Ｐ２の厚さよりも薄い。また、例えば、第２の接続層４２の位置Ｐ３の厚さは、第２の接続層４２の位置Ｐ４の厚さよりも薄い。
第１の超電導線材１０は、第１の方向に湾曲する。第１の超電導線材１０は、長手方向に湾曲する。第１の超電導線材１０は、第１の基板１１に対して第１の超電導層１３の側が凸となるように湾曲する。第１の超電導線材１０は、第３の超電導線材３０に対向する側が凸となるように湾曲する。
第２の超電導線材２０は、第１の方向に湾曲する。第２の超電導線材２０は、長手方向に湾曲する。第２の超電導線材２０は、第２の基板２１に対して第２の超電導層２３の側が凸となるように湾曲する。第２の超電導線材２０は、第３の超電導線材３０に対向する側が凸となるように湾曲する。
第３の超電導線材３０は、第１の方向に湾曲する。第３の超電導線材３０は、長手方向に湾曲する。第３の超電導線材３０は、第３の基板３１に対して第３の超電導層３３の側が凹となるように湾曲する。第３の超電導線材３０は、第３の基板３１の側が凸となるように湾曲する。第３の超電導線材３０は、第１の超電導線材１０に対向する側が凹となるように湾曲する。第３の超電導線材３０は、第２の超電導線材２０に対向する側が凹となるように湾曲する。
第３の超電導線材３０の曲率半径は、例えば、第１の超電導線材１０の曲率半径よりも大きい。また、第３の超電導線材３０の曲率半径は、例えば、第２の超電導線材２０の曲率半径よりも大きい。
第２の実施形態の接続構造５１を製造する際、例えば、準備する第３の超電導線材３０の形状が、第１の実施形態の場合と同様、湾曲していない平板形状であると仮定する（図４参照）。
第２の実施形態の接続構造５１を製造する際は、重ね合わせた第１の超電導層１３と第３の超電導層３３を加圧する際、第３の超電導層３３を湾曲させる程度を、比較例の接続構造５９に比べ小さくできる。同様に、重ね合わせた第２の超電導層２３と第３の超電導層３３を加圧する際、第３の超電導層３３を湾曲させる程度を比較例の接続構造５９に比べ小さくできる。
したがって、第３の超電導層３３に加わる曲げ応力を小さくでき、第３の超電導層３３の中で結晶の歪や結晶欠陥が生じることが抑制される。したがって、第３の超電導層３３の電気抵抗が抑制される。また、第３の超電導層３３の臨界電流の低下が抑制される。よって、低い電気抵抗を実現できる超電導層の接続構造５２が実現できる。また、高い臨界電流を実現できる超電導層の接続構造５２が実現できる。
以上、第２の実施形態の導電層の接続構造、及び導電線材によれば、低い電気抵抗を実現できる。
（第３の実施形態）
第３の実施形態の導電層の接続構造は、第３の導電部材は、第１の方向に第３の導電層の側が凸となるように湾曲する点で、第１の実施形態の導電層の接続構造と異なる。以下、第１の実施形態と重複する内容については、一部記述を省略する場合がある。
第３の実施形態の導電層の接続構造は、第３の導電部材は、第１の方向に第３の導電層の側が凸となるように湾曲する点で、第１の実施形態の導電層の接続構造と異なる。以下、第１の実施形態と重複する内容については、一部記述を省略する場合がある。
第３の実施形態の導電線材は、超電導線材３００である。第３の実施形態の導電層の接続構造は、超電導層の接続構造５３である。超電導線材３００は、導電線材の一例である。超電導層の接続構造５３は、導電層の接続構造の一例である。
図１４は、第３の実施形態の超電導線材の模式断面図である。
超電導線材３００は、第１の超電導線材１０、第２の超電導線材２０、及び、第３の超電導線材３０を備える。超電導層の接続構造５３は、第３の超電導線材３０を用いて、第１の超電導線材１０と第２の超電導線材２０を接続する。
第１の接続層４１の第１の位置の厚さは、第１の位置よりも第２の超電導層２３からの距離が遠い第２の位置の厚さよりも薄い。また、第２の接続層４２の第３の位置の厚さは、第３の位置よりも第１の超電導層１３からの距離が遠い第４の位置の厚さよりも薄い。
例えば、第１の超電導層１３の第２の超電導層２３に対向する側の端部と第３の超電導層３３との間の位置（図１４中のＰ１）は、第１の位置の一例である。また、第３の超電導層３３の第１の超電導層１３と対向する側の端部と第１の超電導層１３との間の位置（図１４中のＰ２）は、第２の位置の一例である。
例えば、第２の超電導層２３の第１の超電導層１３に対向する側の端部と第３の超電導層３３との間の位置（図１４中のＰ３）は、第３の位置の一例である。また、第３の超電導層３３の第２の超電導層２３と対向する側の端部と第２の超電導層２３との間の位置（図１４中のＰ４）は、第４の位置の一例である。
例えば、第１の接続層４１の位置Ｐ１の厚さは、第１の接続層４１の位置Ｐ２の厚さよりも薄い。また、例えば、第２の接続層４２の位置Ｐ３の厚さは、第２の接続層４２の位置Ｐ４の厚さよりも薄い。
第１の超電導線材１０は、第１の方向に湾曲する。第１の超電導線材１０は、長手方向に湾曲する。第１の超電導線材１０は、第１の基板１１に対して第１の超電導層１３の側が凸となるように湾曲する。第１の超電導線材１０は、第３の超電導線材３０に対向する側が凸となるように湾曲する。
第２の超電導線材２０は、第１の方向に湾曲する。第２の超電導線材２０は、長手方向に湾曲する。第２の超電導線材２０は、第２の基板２１に対して第２の超電導層２３の側が凸となるように湾曲する。第２の超電導線材２０は、第３の超電導線材３０に対向する側が凸となるように湾曲する。
第３の超電導線材３０は、第１の方向に湾曲する。第３の超電導線材３０は、長手方向に湾曲する。第３の超電導線材３０は、第３の基板３１に対して第３の超電導層３３の側が凸となるように湾曲する。第３の超電導線材３０は、第３の基板３１の側が凹となるように湾曲する。第３の超電導線材３０は、第１の超電導線材１０に対向する側が凸となるように湾曲する。第３の超電導線材３０は、第２の超電導線材２０に対向する側が凸となるように湾曲する。
第３の実施形態の接続構造５３を製造する際、例えば、準備する第３の超電導線材３０の形状が、第１の超電導線材１０及び第２の超電導線材２０と同様に、第３の基板３１に対して第３の超電導層３３の側が凸となるように湾曲した形状であると仮定する。すなわち、例えば、第３の超電導線材３０が、第１の超電導線材１０及び第２の超電導線材２０と同様の湾曲方向となるような製造方法で製造された場合を仮定する。
第３の実施形態の接続構造５３を製造する際は、重ね合わせた第１の超電導層１３と第３の超電導層３３を加圧する際、第３の超電導層３３を湾曲させる程度を、比較例の接続構造５９に比べ小さくできる。同様に、重ね合わせた第２の超電導層２３と第３の超電導層３３を加圧する際、第３の超電導層３３を湾曲させる程度を比較例の接続構造５９に比べ小さくできる。
したがって、第３の超電導層３３に加わる曲げ応力を小さくでき、第３の超電導層３３の中で結晶の歪や結晶欠陥が生じることが抑制される。したがって、第３の超電導層３３の電気抵抗が抑制される。また、第３の超電導層３３の臨界電流の低下が抑制される。よって、低い電気抵抗を実現できる超電導層の接続構造５３が実現できる。また、高い臨界電流を実現できる超電導層の接続構造５３が実現できる。
以上、第３の実施形態の導電層の接続構造、及び導電線材によれば、低い電気抵抗を実現できる。
（第４の実施形態）
第４の実施形態の導電層の接続構造は、第１の導電部材と第２の導電部材との間に存在する補強材を備える点で、第１の実施形態の導電層の接続構造と異なる。以下、第１の実施形態と重複する内容については、一部記述を省略する場合がある。
第４の実施形態の導電層の接続構造は、第１の導電部材と第２の導電部材との間に存在する補強材を備える点で、第１の実施形態の導電層の接続構造と異なる。以下、第１の実施形態と重複する内容については、一部記述を省略する場合がある。
第４の実施形態の導電線材は、超電導線材４００である。第４の実施形態の導電層の接続構造は、超電導層の接続構造５４である。超電導線材４００は、導電線材の一例である。超電導層の接続構造５４は、導電層の接続構造の一例である。
図１５は、第４の実施形態の超電導線材の第１の方向に平行な模式断面図である。図１６は、第４の実施形態の超電導線材の第１の方向に垂直な模式断面図である。図１６は、図１５のＡＡ’断面である。
超電導線材４００は、第１の超電導線材１０、第２の超電導線材２０、及び、第３の超電導線材３０を備える。超電導層の接続構造５４は、第３の超電導線材３０を用いて、第１の超電導線材１０と第２の超電導線材２０を接続する。
第３の超電導線材３０は、第１の方向に湾曲していない。第３の超電導線材３０は、長手方向に湾曲していない。
接続構造５４の外周部に、接続構造５４を囲むように、補強材７０が設けられる。補強材７０は、接続構造５４の機械的強度を向上する機能を有する。
補強材７０は、第１の超電導線材１０と第２の超電導線材２０との間に設けられる。補強材７０は、第１の超電導線材１０、第２の超電導線材２０、及び、第３の超電導線材３０を囲む。
補強材７０は、例えば、金属又は樹脂である。補強材７０は、例えば、はんだである。補強材７０は、例えば、エポキシ樹脂である。
（第１の変形例）
第４の実施形態の超電導線材の第１の変形例は、超電導線材４０１である。第４の実施形態の超電導層の接続構造の第１の変形例は、超電導層の接続構造５５である。
第４の実施形態の超電導線材の第１の変形例は、超電導線材４０１である。第４の実施形態の超電導層の接続構造の第１の変形例は、超電導層の接続構造５５である。
図１７は、第４の実施形態の超電導線材の第１の変形例の模式断面図である。図１７は、図１５に対応する図である。
第１の変形例の超電導線材４０１は、第３の超電導線材３０は、第３の基板３１に対して第３の超電導層３３の側が凹となるように湾曲する点で、第４の実施形態の超電導線材４００と異なる。第１の変形例の接続構造５５は、第３の超電導線材３０は、第３の基板３１に対して第３の超電導層３３の側が凹となるように湾曲する点で、第４の実施形態の接続構造５４と異なる。
（第２の変形例）
第４の実施形態の超電導線材の第２の変形例は、超電導線材４０２である。第４の実施形態の超電導層の接続構造の第２の変形例は、超電導層の接続構造５６である。
第４の実施形態の超電導線材の第２の変形例は、超電導線材４０２である。第４の実施形態の超電導層の接続構造の第２の変形例は、超電導層の接続構造５６である。
図１８は、第４の実施形態の超電導線材の第２の変形例の模式断面図である。図１８は、図１５に対応する図である。
第２の変形例の超電導線材４０２は、第３の超電導線材３０は、第３の基板３１に対して第３の超電導層３３の側が凸となるように湾曲する点で、第４の実施形態の超電導線材４００と異なる。第２の変形例の接続構造５６は、第３の超電導線材３０は、第３の基板３１に対して第３の超電導層３３の側が凸となるように湾曲する点で、第４の実施形態の接続構造５４と異なる。
以上、第４の実施形態の導電層の接続構造、及び導電線材、及びそれらの変形例によれば、低い電気抵抗を実現できる。
（第５の実施形態）
第５の実施形態のコイルは、第１ないし第４の実施形態の導電線材を備える。以下、第１ないし第４の実施形態と重複する内容については、一部記述を省略する場合がある。
第５の実施形態のコイルは、第１ないし第４の実施形態の導電線材を備える。以下、第１ないし第４の実施形態と重複する内容については、一部記述を省略する場合がある。
第５の実施形態のコイルは、超電導コイル７００である。超電導コイル７００は、コイルの一例である。
図１９は、第５の実施形態の超電導コイルの模式斜視図である。図２０は、第５の実施形態の超電導コイルの模式断面図である。
超電導コイル７００は、例えば、ＮＭＲ、ＭＲＩ、重粒子線治療器、又は、超電導磁気浮上式鉄道車両などの超電導機器の磁場発生用のコイルとして用いられる。
超電導コイル７００は、巻枠１１０、第１の絶縁板１１１ａ、第２の絶縁板１１１ｂ、及び巻線部１１２を備える。巻線部１１２は、超電導線材１２０と、線材間層１３０を有する。
図１９は、第１の絶縁板１１１ａ、及び第２の絶縁板１１１ｂを除いた状態を示す。
巻枠１１０は、例えば、繊維強化プラスチックで形成される。超電導線材１２０は、例えば、テープ形状である。超電導線材１２０は、図１９に示すように、巻回中心Ｃを中心に、同心円状のいわゆるパンケーキ形状に巻枠１１０に巻き回される。
線材間層１３０は、超電導線材１２０を固定する機能を有する。線材間層１３０は、超電導線材１２０が、超電導機器の使用中の振動や、互いの摩擦により破壊されることを抑制する機能を有する。
第１の絶縁板１１１ａ及び第２の絶縁板１１１ｂは、例えば、繊維強化プラスチックで形成される。第１の絶縁板１１１ａ及び第２の絶縁板１１１ｂは、巻線部１１２を外部に対して絶縁する機能を有する。巻線部１１２は、第１の絶縁板１１１ａと第２の絶縁板１１１ｂとの間に位置する。
超電導線材１２０には、第１ないし第４の実施形態の超電導線材が用いられる。
以上、第５の実施形態によれば、低い電気抵抗を備える超電導線材を備えることで、特性の向上した超電導コイルが実現できる。
（第６の実施形態）
第６の実施形態の機器は、第５の実施形態のコイルを備えた機器である。以下、第６の実施形態と重複する内容については、一部記述を省略する。
第６の実施形態の機器は、第５の実施形態のコイルを備えた機器である。以下、第６の実施形態と重複する内容については、一部記述を省略する。
第６の実施形態の機器は、超電導機器である。第６の実施形態の超電導機器は、重粒子線治療器８００である。重粒子線治療器８００は、機器の一例である。
図２１は、第６の実施形態の超電導機器のブロック図である。図２１は、第６の実施形態の超電導機器のブロック図である。
重粒子線治療器８００は、入射系８０、シンクロトロン加速器８２、ビーム輸送系８４、照射系８６、制御系８８を備える。
入射系８０は、例えば、治療に用いる炭素イオンを生成し、シンクロトロン加速器８２に入射するための予備加速を行う機能を有する。入射系８０は、例えば、イオン発生源と線形加速器を有する。
シンクロトロン加速器８２は、入射系８０から入射された炭素イオンビームを治療に適合したエネルギーまで加速する機能を有する。シンクロトロン加速器８２に、第５の実施形態の超電導コイル７００が用いられる。
ビーム輸送系８４は、シンクロトロン加速器８２から入射された炭素イオンビームを照射系８６まで輸送する機能を有する。ビーム輸送系８４は、例えば、偏向電磁石を有する。
照射系８６は、ビーム輸送系８４から入射された炭素イオンビームを照射対象である患者に照射する機能を備える。照射系８６は、例えば、炭素イオンビームを任意の方向から照射可能にする回転ガントリーを有する。回転ガントリーに、第５の実施形態の超電導コイル７００が用いられる。
制御系８８は、入射系８０、シンクロトロン加速器８２、ビーム輸送系８４、及び照射系８６の制御を行う。制御系８８は、例えば、コンピュータである。
第６の実施形態の重粒子線治療器８００は、シンクロトロン加速器８２及び回転ガントリーに、第５の実施形態の超電導コイル７００が用いられる。したがって、特性の優れた重粒子線治療器８００が実現される。
第６の実施形態では、超電導機器の一例として、重粒子線治療器８００の場合を説明したが、超電導機器は、核磁気共鳴装置（ＮＭＲ）、磁気共鳴画像診断装置（ＭＲＩ）、超電導磁気浮上式鉄道車両、超電導航空機、又は、その他の超電導機器であっても構わない。
（実施例１）
ハステロイ基材上に中間層とＧｄＢａ２Ｃｕ３Ｏ７－δ層（酸化物超電導層）が形成され、銀及び銅の保護層で覆われた、酸化物超電導線材を３本用意した。それぞれの長さは１本を１．０ｃｍ、残りの２本を１０ｃｍとした。１．６ｃｍの線は両端部間を、１０ｃｍの２本は片方の端部から０．８ｃｍの部分を、硝酸及びアンモニアと過酸化水素の混合溶液を用いてウェットエッチングし、酸化物超電導層を露出させた。
ハステロイ基材上に中間層とＧｄＢａ２Ｃｕ３Ｏ７－δ層（酸化物超電導層）が形成され、銀及び銅の保護層で覆われた、酸化物超電導線材を３本用意した。それぞれの長さは１本を１．０ｃｍ、残りの２本を１０ｃｍとした。１．６ｃｍの線は両端部間を、１０ｃｍの２本は片方の端部から０．８ｃｍの部分を、硝酸及びアンモニアと過酸化水素の混合溶液を用いてウェットエッチングし、酸化物超電導層を露出させた。
粒径がサブミクロン程度のＧｄ２Ｏ３とＢａＣＯ３とＣｕＯの粉末を用意し、適宜秤量したのちに、乳鉢を用いて十分混合した。得られた混合粉に水とアルギン酸ナトリウムを加え、スラリーとした。
得られたスラリーを、上記１．０ｃｍの超電導線材の、露出させた酸化物超電導層に塗布した後、１．０ｃｍの超電導線材のスラリーを塗布した部分と、１０ｃｍの超電導線材の超電導層を露出させた部分とを向かい合わせて重ね合わせた。
１．０ｃｍの超電導線材に接する面は平面で、１０ｃｍの超電導線材に接する面は長軸方向に２５０Ｒ(１／ｍｍ)の曲率を持つ治具で、重ね合わせた線材を上下から挟み込み、加圧した。
治具に挟み込んだまま、大気雰囲気中で７８０℃に加熱し、第１の熱処理を行った。その後、室温付近まで冷却し、炉に酸素ガスを導入して、酸素雰囲気中で５００℃に加熱し、第２の熱処理を行い、超電導線材の接続構造を形成した。
実施例１の接続構造は、図１に示す第１の実施形態の接続構造と同様の構造を備える。接続構造の接続層の位置Ｐ１と位置Ｐ２の厚さの差、及び、接続層の位置Ｐ３と位置Ｐ４の厚さの差は約５０μｍであった。
接続後の超電導線材を２５０Ｒ(１／ｍｍ)の曲率のコイルに曲げて固定したのち、両端に端子をつけ、電気抵抗の温度依存性を測定した。９３Ｋ付近、転移幅約１Ｋで明確な超電導転移を確認した。実施例１の接続構造の、超電導転移後の臨界電流値を基準値１．０として、以下、実施例、比較例において相対臨界電流値を示す。
（実施例２）
ハステロイ基材上に中間層とＧｄＢａ２Ｃｕ３Ｏ７－δ層（酸化物超電導層）が形成され、銀及び銅の保護層で覆われた、酸化物超電導線材を３本用意した。それぞれの長さは１本を１．０ｃｍ、残りの２本を１０ｃｍとした。１．６ｃｍの線は両端部間を、１０ｃｍの２本は片方の端部から０．８ｃｍの部分を、硝酸及びアンモニアと過酸化水素の混合溶液を用いてウェットエッチングし、酸化物超電導層を露出させた。
ハステロイ基材上に中間層とＧｄＢａ２Ｃｕ３Ｏ７－δ層（酸化物超電導層）が形成され、銀及び銅の保護層で覆われた、酸化物超電導線材を３本用意した。それぞれの長さは１本を１．０ｃｍ、残りの２本を１０ｃｍとした。１．６ｃｍの線は両端部間を、１０ｃｍの２本は片方の端部から０．８ｃｍの部分を、硝酸及びアンモニアと過酸化水素の混合溶液を用いてウェットエッチングし、酸化物超電導層を露出させた。
粒径がサブミクロン程度のＧｄ２Ｏ３とＢａＣＯ３とＣｕＯの粉末を用意し、適宜秤量したのちに、乳鉢を用いて十分混合した。得られた混合粉に水とアルギン酸ナトリウムを加え、スラリーとした。
得られたスラリーを、上記１．０ｃｍの超電導線材の、露出させた酸化物超電導層に塗布した後、１．０ｃｍの超電導線材のスラリーを塗布した部分と、１０ｃｍの超電導線材の超電導層を露出させた部分とを向かい合わせて重ね合わせた。
１．０ｃｍの超電導線材に接する面は平面で、１０ｃｍの超電導線材に接する面は長軸方向に５００Ｒ(１／ｍｍ)の曲率を持つ治具で、重ね合わせた線材を上下から挟み込み、加圧した。
治具に挟み込んだまま、大気雰囲気中で７８０℃に加熱し、第１の熱処理を行った。その後、室温付近まで冷却し、炉に酸素ガスを導入して、酸素雰囲気中で５００℃に加熱し、第２の熱処理を行い、超電導線材の接続構造を形成した。
実施例２の接続構造は、図１に示す第１の実施形態の接続構造と同様の構造を備える。接続構造の接続層の位置Ｐ１と位置Ｐ２の厚さ、及び、接続層の位置Ｐ３と位置Ｐ４の厚さの差は約２５μｍであった。
治具の曲率が異なる以外は、実施例１と同様にして接続構造を形成し、接続後の超電導線材を径２５０Ｒ(１／ｍｍ)の曲率のコイルに曲げて固定したのち、測定をおこなった。実施例２の接続構造では、９３Ｋ付近、転移幅約１Ｋで明確な超電導転移を確認した。相対臨界電流値は１．０であった。
（実施例３）
ハステロイ基材上に中間層とＧｄＢａ２Ｃｕ３Ｏ７－δ層（酸化物超電導層）が形成され、銀及び銅の保護層で覆われた、酸化物超電導線材を３本用意した。それぞれの長さは１本を１．０ｃｍ、残りの２本を１０ｃｍとした。１．６ｃｍの線は両端部間を、１０ｃｍの２本は片方の端部から０．８ｃｍの部分を、硝酸及びアンモニアと過酸化水素の混合溶液を用いてウェットエッチングし、酸化物超電導層を露出させた。
ハステロイ基材上に中間層とＧｄＢａ２Ｃｕ３Ｏ７－δ層（酸化物超電導層）が形成され、銀及び銅の保護層で覆われた、酸化物超電導線材を３本用意した。それぞれの長さは１本を１．０ｃｍ、残りの２本を１０ｃｍとした。１．６ｃｍの線は両端部間を、１０ｃｍの２本は片方の端部から０．８ｃｍの部分を、硝酸及びアンモニアと過酸化水素の混合溶液を用いてウェットエッチングし、酸化物超電導層を露出させた。
粒径がサブミクロン程度のＧｄ２Ｏ３とＢａＣＯ３とＣｕＯの粉末を用意し、適宜秤量したのちに、乳鉢を用いて十分混合した。得られた混合粉に水とアルギン酸ナトリウムを加え、スラリーとした。
得られたスラリーを、上記１．０ｃｍの超電導線材の、露出させた酸化物超電導層に塗布した後、１．０ｃｍの超電導線材のスラリーを塗布した部分と、１０ｃｍの超電導線材の超電導層を露出させた部分とを向かい合わせて重ね合わせた。
１．０ｃｍの超電導線材に接する面、１０ｃｍの超電導線材に接する面ともに長軸方向に２５０Ｒ(１／ｍｍ)の曲率を持つ治具で、重ね合わせた線材を上下から挟み込み、加圧した。治具の湾曲する方向は、１．０ｃｍの超電導線材に接する面と、１０ｃｍの超電導線材に接する面とで反対方向となるようにした。
治具に挟み込んだまま、大気雰囲気中で７８０℃に加熱し、第１の熱処理を行った。その後、室温付近まで冷却し、炉に酸素ガスを導入して、酸素雰囲気中で５００℃に加熱し、第２の熱処理を行い、超電導線材の接続構造を形成した。
実施例３の接続構造は、図１４に示す第３の実施形態の接続構造と同様の構造を備える。接続構造の接続層の位置Ｐ１と位置Ｐ２の厚さの差は約１００μｍであった。
治具の曲率が異なる以外は、実施例１と同様にして接続構造を形成し、接続後の超電導線材を２５０Ｒ(１／ｍｍ)の曲率のコイルに曲げて固定したのち、測定をおこなった。実施例３の接続構造では、９３Ｋ付近、転移幅約１Ｋで明確な超電導転移を確認した。相対臨界電流値は１．０であった。
（比較例１）
ハステロイ基材上に中間層とＧｄＢａ２Ｃｕ３Ｏ７－δ層（酸化物超電導層）が形成され、銀及び銅の保護層で覆われた、酸化物超電導線材を３本用意した。それぞれの長さは１本を１．６ｃｍ、残りの２本を１０ｃｍとした。１．６ｃｍの線は両端部間を、１０ｃｍの２本は片方の端部から０．８ｃｍの部分を、硝酸及びアンモニアと過酸化水素の混合溶液を用いてウェットエッチングし、酸化物超電導層を露出させた。
ハステロイ基材上に中間層とＧｄＢａ２Ｃｕ３Ｏ７－δ層（酸化物超電導層）が形成され、銀及び銅の保護層で覆われた、酸化物超電導線材を３本用意した。それぞれの長さは１本を１．６ｃｍ、残りの２本を１０ｃｍとした。１．６ｃｍの線は両端部間を、１０ｃｍの２本は片方の端部から０．８ｃｍの部分を、硝酸及びアンモニアと過酸化水素の混合溶液を用いてウェットエッチングし、酸化物超電導層を露出させた。
粒径がサブミクロン程度のＧｄ２Ｏ３とＢａＣＯ３とＣｕＯの粉末を用意し、適宜秤量したのちに、乳鉢を用いて十分混合した。得られた混合粉に水とアルギン酸ナトリウムを加え、スラリーとした。
得られたスラリーを、上記１．０ｃｍの超電導線材の、露出させた酸化物超電導層に塗布した後、１．０ｃｍの超電導線材のスラリーを塗布した部分と、１０ｃｍの超電導線材の超電導層を露出させた部分とを向かい合わせて重ね合わせ、上下から板で挟み込んだ。板で挟み込んだまま炉に入れ、板の上面に錘を乗せて接続部分に加重を印加した。
錘を乗せたまま、大気雰囲気中で７８０℃に加熱し、第１の熱処理を行った。その後、室温付近まで冷却し、炉に酸素ガスを導入して、酸素雰囲気中で５００℃に加熱し、第２の熱処理を行い、超電導線材の接続構造を形成した。
接続後の超電導線材を、２５０Ｒ(１／ｍｍ)の曲率のコイルに曲げて固定したのち、両端に端子をつけ、電気抵抗の温度依存性を測定した。９３Ｋ以下で超電導転移を確認した。実施例１よりも温度変化に対して電気抵抗の変化が緩やかになり転移幅は約３Ｋに広がった。相対臨界電流値は０．８に低下した。
比較例の接続構造は、少なくともコイルに固定した状態では、図１０に示す接続構造と同様の構造を備える。接続構造の接続層の位置Ｐ１と位置Ｐ２の厚さは等しく、接続層の位置Ｐ３と位置Ｐ４の厚さは等しかった。
（実施例４）
実施例１の手順に従い接続構造を形成した後、接続後の超電導線材を２５０Ｒ(１／ｍｍ)の曲率のコイルに曲げた状態で、接続構造を含む長さ２．０ｃｍをエポキシ樹脂に埋め込んだ。
実施例１の手順に従い接続構造を形成した後、接続後の超電導線材を２５０Ｒ(１／ｍｍ)の曲率のコイルに曲げた状態で、接続構造を含む長さ２．０ｃｍをエポキシ樹脂に埋め込んだ。
補強を施した超電導線材の両端に端子をつけ、電気抵抗の温度依存性を測定した。９３Ｋ付近、転移幅約１Ｋで明確な超電導転移を確認した。相対臨界電流値は１．０であった。
実施例４の接続構造は、図１５に示す第４の実施形態の接続構造と同様の構造を備える。
第１ないし第４の実施形態では、導電層が超電導層である場合を例に説明したが、導電層は、例えば、常電導層であっても構わない。例えば、酸化物の常電導層のように曲げ応力に対する耐性が低い導電層の場合に、第１ないし第４の実施形態と同様の接続構造は効果的である。
第１ないし第４の実施形態では、第１の接続層４１及び第２の接続層４２が超電導層である場合を例に説明したが、導電層は、例えば、常電導層であっても構わない。第１の接続層４１及び第２の接続層４２は、例えば、はんだ等の金属層であっても構わない。
第５の実施形態では、超電導コイルを例に説明したが、超電導コイルに替えて、超電導を用いないコイルとすることも可能である。
第６の実施形態では、超電導機器を例に説明したが、超電導機器に替えて、超電導を用いない機器とすることも可能である。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。例えば、一実施形態の構成要素を他の実施形態の構成要素と置き換え又は変更してもよい。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
１０ 第１の超電導線材
１１ 第１の基板
１３ 第１の超電導層
２０ 第２の超電導線材
２１ 第２の基板
２３ 第２の超電導層
３０ 第３の超電導線材
３１ 第３の基板
３３ 第３の超電導層
４１ 第１の接続層
４２ 第２の接続層
５０ 接続構造
７０ 補強材
１００ 超電導線材
７００ 超電導コイル
８００ 重粒子線治療器
１１ 第１の基板
１３ 第１の超電導層
２０ 第２の超電導線材
２１ 第２の基板
２３ 第２の超電導層
３０ 第３の超電導線材
３１ 第３の基板
３３ 第３の超電導層
４１ 第１の接続層
４２ 第２の接続層
５０ 接続構造
７０ 補強材
１００ 超電導線材
７００ 超電導コイル
８００ 重粒子線治療器
Claims (16)
- 第１の導電層と、前記第１の導電層を支持する第１の基板と、を含み、第１の方向に延び、前記第１の導電層の側が凸となるように前記第１の方向に湾曲した第１の導電部材と、
第２の導電層と、前記第２の導電層を支持する第２の基板と、を含み、前記第１の方向に延び、前記第２の導電層の側が凸となるように前記第１の方向に湾曲した第２の導電部材と、
前記第１の導電層の凸側及び前記第２の導電層の凸側に対向する第１の面と前記第１の面と対向する第２の面を有する第３の導電層と、前記第２の面と対向し前記第３の導電層を支持する第３の基板と、を含み、前記第１の方向に延びる第３の導電部材と、
前記第１の導電層の凸側と前記第３の導電層との間に存在し、第１の位置の厚さが前記第１の位置よりも前記第２の導電層からの距離が遠い第２の位置の厚さよりも薄い第１の接続層と、
前記第２の導電層の凸側と前記第３の導電層との間に存在し、第３の位置の厚さが前記第３の位置よりも前記第１の導電層からの距離が遠い第４の位置の厚さよりも薄い第２の接続層と、
を備える導電層の接続構造。 - 前記第１の導電層、前記第２の導電層、及び前記第３の導電層は、超電導層である請求項１記載の導電層の接続構造。
- 前記第１の導電層、前記第２の導電層、及び前記第３の導電層は、希土類元素（ＲＥ）、バリウム（Ｂａ）、銅（Ｃｕ）、及び酸素（Ｏ）を含む酸化物超電導層である請求項１又は請求項２記載の導電層の接続構造。
- 前記第１の接続層及び前記第２の接続層は、希土類元素（ＲＥ）、バリウム（Ｂａ）、銅（Ｃｕ）、及び酸素（Ｏ）を含む請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の導電層の接続構造。
- 前記第１の位置は前記第１の導電層の前記第２の導電層に対向する側の端部と前記第３の導電層との間の位置であり、前記第２の位置は前記第３の導電層の前記第１の導電層と対向する側の端部と前記第１の導電層との間の位置であり、
前記第３の位置は前記第２の導電層の前記第１の導電層に対向する側の端部と前記第３の導電層との間の位置であり、前記第４の位置は前記第３の導電層の前記第２の導電層と対向する側の端部と前記第２の導電層との間の位置である請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の導電層の接続構造。 - 前記第１の接続層の厚さは前記第１の位置から前記第２の位置に向けて単調増加し、
前記第２の接続層の厚さは前記第３の位置から前記第４の位置に向けて単調増加する請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の導電層の接続構造。 - 前記第３の導電部材は、前記第３の導電層の側が凹となるように前記第１の方向に湾曲する請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の導電層の接続構造。
- 前記第３の導電部材の曲率半径は、前記第１の導電部材の曲率半径及び前記第２の導電部材の曲率半径よりも大きい請求項７記載の導電層の接続構造。
- 前記第３の導電部材は、前記第３の導電層の側が凸となるように前記第１の方向に湾曲する請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の導電層の接続構造。
- 前記第２の位置の前記第１の接続層の厚さは、前記第１の位置の前記第１の接続層の厚さの２倍以上であり、
前記第４の位置の前記第２の接続層の厚さは、前記第３の位置の前記第２の接続層の厚さの２倍以上である請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の導電層の接続構造。 - 前記第１の接続層と前記第２の接続層は連続する請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の導電層の接続構造。
- 前記第１の導電部材と前記第２の導電部材との間に存在する補強材を、更に備える請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の導電層の接続構造。
- 前記補強材は、前記第１の導電部材、前記第２の導電部材、及び前記第３の導電部材を囲む請求項１２記載の導電層の接続構造。
- 請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載の導電層の接続構造を備える導電線材。
- 請求項１４記載の導電線材を備えるコイル。
- 請求項１５記載のコイルを備える機器。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021125021A JP2023019936A (ja) | 2021-07-30 | 2021-07-30 | 導電層の接続構造、導電線材、コイル、及び機器 |
| US17/653,952 US20230030881A1 (en) | 2021-07-30 | 2022-03-08 | Connection structure of conductive layers, conductive wire, coil and apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021125021A JP2023019936A (ja) | 2021-07-30 | 2021-07-30 | 導電層の接続構造、導電線材、コイル、及び機器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2023019936A true JP2023019936A (ja) | 2023-02-09 |
Family
ID=85039352
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2021125021A Pending JP2023019936A (ja) | 2021-07-30 | 2021-07-30 | 導電層の接続構造、導電線材、コイル、及び機器 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20230030881A1 (ja) |
| JP (1) | JP2023019936A (ja) |
-
2021
- 2021-07-30 JP JP2021125021A patent/JP2023019936A/ja active Pending
-
2022
- 2022-03-08 US US17/653,952 patent/US20230030881A1/en active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20230030881A1 (en) | 2023-02-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8655423B2 (en) | Superconducting coil | |
| US8993485B2 (en) | Methods of splicing 2G rebco high temperature superconductors using partial micro-melting diffusion pressurized splicing by direct face-to-face contact of high temperature superconducting layers and recovering superconductivity by oxygenation annealing | |
| JP5259487B2 (ja) | 超電導コイル | |
| US20200028061A1 (en) | Connection structure | |
| KR102562414B1 (ko) | 초전도 선재 및 초전도 코일 | |
| US20230008754A1 (en) | Superconducting wire, method for manufacturing superconducting wire, and mri device | |
| US20220199887A1 (en) | Connection structure for superconducting layer, superconducting wire, superconducting coil, superconducting device, and connection method for superconducting layer | |
| EP2056305A1 (en) | Superconducting coil and superconducting conductor for use therein | |
| JP2011211110A (ja) | 超電導電流リード | |
| JP5771751B2 (ja) | 高温超電導コイルおよび超電導機器 | |
| US10541073B2 (en) | Superconducting coil and superconducting device | |
| JP2023019936A (ja) | 導電層の接続構造、導電線材、コイル、及び機器 | |
| JP7123828B2 (ja) | 超電導コイル導体および超電導コイル導体の製造方法 | |
| US10714238B2 (en) | Joint for superconducting wire | |
| JP7472067B2 (ja) | 超電導層の接続構造、超電導線材、超電導コイル、及び超電導機器 | |
| JP2012064495A (ja) | 被覆超電導線材の製造方法、超電導線材被覆の電着方法、及び、被覆超電導線材 | |
| US11961631B2 (en) | Connection structure of superconducting layer, superconducting wire, superconducting coil, superconducting devce, and connection method of superconducting layer | |
| US20240107898A1 (en) | Superconducting layer joint structure, superconducting wire, superconducting coil, and superconducting device | |
| US20230268099A1 (en) | Connection structure for superconducting layer, superconducting wire, superconducting coil, and superconducting device | |
| JP2002198214A (ja) | 超電導磁石用パワ−リ−ド | |
| JP2024043984A (ja) | 超電導層の接続構造、超電導線材、超電導コイル、超電導機器 | |
| JP2023122796A (ja) | 超電導層の接続構造、超電導線材、超電導コイル、超電導機器、及び超電導層の接続方法 | |
| EP0710993A1 (en) | Oxide system superconducting tape-shaped wire and method of manufacturing the same | |
| JP2014179526A (ja) | 電流リード | |
| EP0698930A1 (en) | Oxide superconductor and fabrication method of the same |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20231023 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20240327 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20240402 |