JP2581260B2 - 超電導マグネット付のクライオスタット - Google Patents
超電導マグネット付のクライオスタットInfo
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- JP2581260B2 JP2581260B2 JP11202190A JP11202190A JP2581260B2 JP 2581260 B2 JP2581260 B2 JP 2581260B2 JP 11202190 A JP11202190 A JP 11202190A JP 11202190 A JP11202190 A JP 11202190A JP 2581260 B2 JP2581260 B2 JP 2581260B2
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- cryostat
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- superconducting magnet
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- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
- Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、クライオスタットの超電導マグネットに
関する。
関する。
［従来の技術］ 現在、定常磁場を得るための最も経済的な手法は、ニ
オブ合金系の超電導体を用いてマグネットを作ることで
ある。現在の技術で比較的容易に到達できる磁場は、Nb
3Sn導体を用いたマグネットで得られる15テスラ程度の
ものである。これ以上大きな磁場を得るには、第２図お
よび第３図に示すように、超電導マグネットを形成する
コイルを特性の異なる材料を用いて、多層化することが
行われ、これはハイブリッドマグネットと呼ばれてい
る。
オブ合金系の超電導体を用いてマグネットを作ることで
ある。現在の技術で比較的容易に到達できる磁場は、Nb
3Sn導体を用いたマグネットで得られる15テスラ程度の
ものである。これ以上大きな磁場を得るには、第２図お
よび第３図に示すように、超電導マグネットを形成する
コイルを特性の異なる材料を用いて、多層化することが
行われ、これはハイブリッドマグネットと呼ばれてい
る。
即ち、第２図に示すハイブリッド型超電導マグネット
は、液体ヘリウムデュワー２の中心にクライオスタット
１を設置し、この周りに二重に内側および外側超電導コ
イル3,4を設置して強磁場を生じさせて行うものであ
る。この場合、外側の超電導コイル４は液体ヘリウムを
含浸した超電導マグネットであり、内側の超電導コイル
３は外側の超電導マグネット４の強磁場下に置かれるの
で、超電導コイル４の超電導線材とは別のタイプの磁場
に強い超電導コイルを使用する場合である。この場合に
得られる磁場は18テスラ程度である。
は、液体ヘリウムデュワー２の中心にクライオスタット
１を設置し、この周りに二重に内側および外側超電導コ
イル3,4を設置して強磁場を生じさせて行うものであ
る。この場合、外側の超電導コイル４は液体ヘリウムを
含浸した超電導マグネットであり、内側の超電導コイル
３は外側の超電導マグネット４の強磁場下に置かれるの
で、超電導コイル４の超電導線材とは別のタイプの磁場
に強い超電導コイルを使用する場合である。この場合に
得られる磁場は18テスラ程度である。
さらに磁場を強くするため、第３図に示すように、内
側の超電導コイル3aを水冷できるように水冷パイプ６か
らの冷却水を循環させる液槽５中に置き、外側の超電導
コイル4aを液体ヘリウム注入口８を有する液体ヘリウム
デュワー７中に浸漬して行う水冷常電導マグネットと超
電導マグネットのハイブリット方式のものである。この
場合、磁場は20〜30テスラ程度になる。
側の超電導コイル3aを水冷できるように水冷パイプ６か
らの冷却水を循環させる液槽５中に置き、外側の超電導
コイル4aを液体ヘリウム注入口８を有する液体ヘリウム
デュワー７中に浸漬して行う水冷常電導マグネットと超
電導マグネットのハイブリット方式のものである。この
場合、磁場は20〜30テスラ程度になる。
この種のシステムの設計思想は、装置を最小にする
か、電源の皮相電力を最小にする等の基準のもとに、各
超電導コイルの運転負荷を決定しているが、コイルの一
部を使い捨てを前提とした設計にはなされていない。
か、電源の皮相電力を最小にする等の基準のもとに、各
超電導コイルの運転負荷を決定しているが、コイルの一
部を使い捨てを前提とした設計にはなされていない。
［発明が解決しようとする課題］ このような超電導マグネット付のクライオスタットを
酸化物超電導体を用いたマグネットコイルを作る場合、 電流密度が従来の超電導線材に比べると小さいので、
酸化物線材のみでは10テスラ以上の磁場を得ることがで
きない。
酸化物超電導体を用いたマグネットコイルを作る場合、 電流密度が従来の超電導線材に比べると小さいので、
酸化物線材のみでは10テスラ以上の磁場を得ることがで
きない。
現在得られる線材は、水分に弱く、経年劣化という問
題を抱えている。
題を抱えている。
液体窒素温度で超電導特性が落ちる。
等の問題点がある。
また、内側コイルを超電導化する場合には、 内側コイルが強磁場空間で使用されるので、内側コイ
ルの超電導特性によって得られる最大磁場が決定され
る。現在の技術では、18テスラの磁場が限界であり、装
置がかなり高価で大規模なものとなってしまう。
ルの超電導特性によって得られる最大磁場が決定され
る。現在の技術では、18テスラの磁場が限界であり、装
置がかなり高価で大規模なものとなってしまう。
等の問題点がある。
さらに、内側コイルを水冷超電導マグネットとする場
合、 外側の超電導コイルの内径が非常に大きくなる。
合、 外側の超電導コイルの内径が非常に大きくなる。
内側のコイルは非常に大きな電力を消費する。このた
め、特殊な電源装置も必要となる。
め、特殊な電源装置も必要となる。
等の問題点がある。
これらの点から、現在の技術では15テラス以上の磁場
を得るためには、極端に費用のかさむ上述した内側コイ
ルを超電導マグネット化する場合かあるいは内側コイル
を水冷超電導マグネットにする方法のハイブリッド型で
行う以外に方法がなかった。
を得るためには、極端に費用のかさむ上述した内側コイ
ルを超電導マグネット化する場合かあるいは内側コイル
を水冷超電導マグネットにする方法のハイブリッド型で
行う以外に方法がなかった。
この発明は、このような点に鑑みてなされたもので、
従来技術で問題となる経済的コスト，装置サイズ，電力
損失を低くおさえることが可能な定常強磁場発生装置用
クライオスタットの改良された装置を提供することを目
的とする。
従来技術で問題となる経済的コスト，装置サイズ，電力
損失を低くおさえることが可能な定常強磁場発生装置用
クライオスタットの改良された装置を提供することを目
的とする。
［課題を解決するための手段］ この発明では、液体ヘリウム冷却型超電導マグネット
を外側に使用するクライオスタットにおいて、この超電
導マグネットにより発生した12テスラ以上の強磁場下で
使用される内側の超電導マグネットを酸化物超電導体を
用いたマグネットで形成し、交換自在に構成したことを
特徴とする超電導マグネット付のクライオスタットであ
る。
を外側に使用するクライオスタットにおいて、この超電
導マグネットにより発生した12テスラ以上の強磁場下で
使用される内側の超電導マグネットを酸化物超電導体を
用いたマグネットで形成し、交換自在に構成したことを
特徴とする超電導マグネット付のクライオスタットであ
る。
［実 施 例］ 以下、図面に基づいてこの発明の実施例を説明する。
第１図は、一実施例を示す交換自在のクライオスタット
の構成を示す横断面図である。このクライオスタット10
は第２図に示すハイブリット型超電導マグネット方式の
ものと同様に図示しない液体ヘリウムデュワーの中の外
側超電導マグネットを形成する超電導コイル内に挿入さ
れ、クライオスタット装置が構成されるようになってい
る。即ち、試料ホルダー12の周りに配置される内側超電
導マグネットを構成する超電導コイル16も、試料ホルダ
ー12とともに液体ヘリウム中に浸漬される関係および図
示しない外側の超電導マグネットの定常磁場中で使用さ
れる関係から、内側の超電導コイル16は小型であること
が望ましい。そのため、この内側の超電導コイル16を形
成する材料としては、銅を含む酸化物超電導体を使用す
る。この酸化物超電導線材は、15テスラ〜20テスラの強
磁場内においても安定化材を含めた有効電流密度が10A/
mm2以上確保できる必要がある。
第１図は、一実施例を示す交換自在のクライオスタット
の構成を示す横断面図である。このクライオスタット10
は第２図に示すハイブリット型超電導マグネット方式の
ものと同様に図示しない液体ヘリウムデュワーの中の外
側超電導マグネットを形成する超電導コイル内に挿入さ
れ、クライオスタット装置が構成されるようになってい
る。即ち、試料ホルダー12の周りに配置される内側超電
導マグネットを構成する超電導コイル16も、試料ホルダ
ー12とともに液体ヘリウム中に浸漬される関係および図
示しない外側の超電導マグネットの定常磁場中で使用さ
れる関係から、内側の超電導コイル16は小型であること
が望ましい。そのため、この内側の超電導コイル16を形
成する材料としては、銅を含む酸化物超電導体を使用す
る。この酸化物超電導線材は、15テスラ〜20テスラの強
磁場内においても安定化材を含めた有効電流密度が10A/
mm2以上確保できる必要がある。
第１図において、図示しない液体ヘリウムデュワー内
に挿入されるクライオスタット11は、上部に円板状の蓋
体20,下部に円板状の支持板21が設けられ、この支持板2
1の上部に電流リード線の接続端子14が取付けられてい
る。そして、上記支持板21の底部には同じ大きさの円板
22が固定ねじ23により取外し自在に設けられている。こ
の円板22の中央の穴を通して試料ホルダー12が上記支持
板21から下に垂直に取付けられている。
に挿入されるクライオスタット11は、上部に円板状の蓋
体20,下部に円板状の支持板21が設けられ、この支持板2
1の上部に電流リード線の接続端子14が取付けられてい
る。そして、上記支持板21の底部には同じ大きさの円板
22が固定ねじ23により取外し自在に設けられている。こ
の円板22の中央の穴を通して試料ホルダー12が上記支持
板21から下に垂直に取付けられている。
上記円板22の底部には、試料ホルダー12を取り囲むよ
うに内径Φd3のコイル巻付用パイプ18が下に垂直に延び
出すように取付けられており、このコイル巻付用パイプ
18の周りに酸化物超電導線材を用いた積層パンケーキコ
イルからなる酸化物超電導コイル16を形成する。このと
き、コイル巻してから熱処理を行う（Ｗ＆Ｒ法）巻線方
法によってコイル16を形成する。コイル巻付用パイプ18
の直径Φd3は内側の超電導コイル16を容易に取付け、取
外しが可能となるように試料ホルダー12の外径よりも大
きく形成されている。そして、超電導コイル16の外周を
コイル補強層17によって外径がΦd2になるように被覆し
て図示しない外側超電導コイルの内側に挿入されるよう
に形成されている。したがって、円板22には中央に試料
ホルダー12を挿入する穴を有し酸化物超電導コイル16が
一体に設けられており、クライオスタット11の下部の支
持部材21とは複数の固定ねじ23により取外し自在に固定
することができ、クライオスタット部とマグネット部が
独立に構成されているので、超電導コイル16が劣化した
場合に簡単に固定ねじ23により交換することができる。
うに内径Φd3のコイル巻付用パイプ18が下に垂直に延び
出すように取付けられており、このコイル巻付用パイプ
18の周りに酸化物超電導線材を用いた積層パンケーキコ
イルからなる酸化物超電導コイル16を形成する。このと
き、コイル巻してから熱処理を行う（Ｗ＆Ｒ法）巻線方
法によってコイル16を形成する。コイル巻付用パイプ18
の直径Φd3は内側の超電導コイル16を容易に取付け、取
外しが可能となるように試料ホルダー12の外径よりも大
きく形成されている。そして、超電導コイル16の外周を
コイル補強層17によって外径がΦd2になるように被覆し
て図示しない外側超電導コイルの内側に挿入されるよう
に形成されている。したがって、円板22には中央に試料
ホルダー12を挿入する穴を有し酸化物超電導コイル16が
一体に設けられており、クライオスタット11の下部の支
持部材21とは複数の固定ねじ23により取外し自在に固定
することができ、クライオスタット部とマグネット部が
独立に構成されているので、超電導コイル16が劣化した
場合に簡単に固定ねじ23により交換することができる。
上記超電導コイル16には、接続端子14から支持部材21
の穴を通して電流リード線19が接続し、一方、この接続
端子14はマグネット励磁用電源24に電流リード線13が接
続して内側の酸化物超電導コイル16に電流を供給して内
側超電導マグネットとなる。なお、25は試料ホルダー12
にリード線15を介して接続する測定用計測器である。
の穴を通して電流リード線19が接続し、一方、この接続
端子14はマグネット励磁用電源24に電流リード線13が接
続して内側の酸化物超電導コイル16に電流を供給して内
側超電導マグネットとなる。なお、25は試料ホルダー12
にリード線15を介して接続する測定用計測器である。
内側の酸化物超電導マグネットの交換は、マグネット
を形成する酸化物超電導コイル16の両端に取付けられた
電圧端子の電圧を測定することにより容易に判定するこ
とができる。
を形成する酸化物超電導コイル16の両端に取付けられた
電圧端子の電圧を測定することにより容易に判定するこ
とができる。
このクライオスタット装置では、外側に設けた金属系
超電導マグネットによって発生した12テスラ〜18テスラ
の強磁場と、内側の酸化物超電導マグネットによって発
生する磁場との和が最終的に試料ホルダー12の試料に加
えられる磁場となる。
超電導マグネットによって発生した12テスラ〜18テスラ
の強磁場と、内側の酸化物超電導マグネットによって発
生する磁場との和が最終的に試料ホルダー12の試料に加
えられる磁場となる。
［発明の効果］ 以上説明したとおり、この発明の超電導マグネット付
のクライオスタット装置は、内側の超電導コイルを交換
自在に構成したので、水分による超電導導体の劣化した
超電導コイルを容易に交換して基本性能の磁場を確保す
るようにしている。また、従来の15テスラ級以上の超電
導マグネットが、線材の所用電流密度の制約を受けるの
で、装置が極端に大型化していたのを、内側の超電導コ
イルを酸化物超電導体コイルとすることで、強磁場での
特性が優れており、装置全体の小型化を図ることができ
る。
のクライオスタット装置は、内側の超電導コイルを交換
自在に構成したので、水分による超電導導体の劣化した
超電導コイルを容易に交換して基本性能の磁場を確保す
るようにしている。また、従来の15テスラ級以上の超電
導マグネットが、線材の所用電流密度の制約を受けるの
で、装置が極端に大型化していたのを、内側の超電導コ
イルを酸化物超電導体コイルとすることで、強磁場での
特性が優れており、装置全体の小型化を図ることができ
る。
第１図は、本発明の実施例の酸化物超電導マグネット付
クライオスタットの構成を示す横断面図、 第２図は、従来の超電導ハイブリッドマグネットのクラ
イオスタットを示す横断面図、 第３図は、従来の内側コイルに常電導マグネットを用い
た超電導ハイブリッドマグネットのクライオスタットを
示す横断面図である。 1,11……クライオスタット 12……試料ホルダー 14……電流リード線端子 16……酸化物超電導コイル 17……コイル補強層 18……コイル巻付用パイプ 21……支持板 22……円板 23……固定用ねじ
クライオスタットの構成を示す横断面図、 第２図は、従来の超電導ハイブリッドマグネットのクラ
イオスタットを示す横断面図、 第３図は、従来の内側コイルに常電導マグネットを用い
た超電導ハイブリッドマグネットのクライオスタットを
示す横断面図である。 1,11……クライオスタット 12……試料ホルダー 14……電流リード線端子 16……酸化物超電導コイル 17……コイル補強層 18……コイル巻付用パイプ 21……支持板 22……円板 23……固定用ねじ
Claims (1)
- 【請求項１】液体ヘリウム冷却型超電導マグネットを外
側に使用するクライオスタットにおいて、この超電導マ
グネットにより発生した12テスラ以上の強磁場下で使用
される内側の超電導マグネットを酸化物超電導体を用い
たマグネットで形成し、交換自在に構成したことを特徴
とする超電導マグネット付のクライオスタット。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11202190A JP2581260B2 (ja) | 1990-04-28 | 1990-04-28 | 超電導マグネット付のクライオスタット |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11202190A JP2581260B2 (ja) | 1990-04-28 | 1990-04-28 | 超電導マグネット付のクライオスタット |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0411705A JPH0411705A (ja) | 1992-01-16 |
| JP2581260B2 true JP2581260B2 (ja) | 1997-02-12 |
Family
ID=14576003
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11202190A Expired - Fee Related JP2581260B2 (ja) | 1990-04-28 | 1990-04-28 | 超電導マグネット付のクライオスタット |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2581260B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20040031992A (ko) * | 2002-10-08 | 2004-04-14 | 배인환 | 아이젠을 갖는 스노우 체인 |
| ATE482094T1 (de) * | 2002-10-29 | 2010-10-15 | Maggi Catene Spa | Schnell montierbares gleitschutzsystem für fahrzeugräder und zugehörige vorrichtung zur befestigung am rad |
-
1990
- 1990-04-28 JP JP11202190A patent/JP2581260B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0411705A (ja) | 1992-01-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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