JPH01109222A - 液体ヘリウム用液面計 - Google Patents
液体ヘリウム用液面計Info
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- JPH01109222A JPH01109222A JP26584087A JP26584087A JPH01109222A JP H01109222 A JPH01109222 A JP H01109222A JP 26584087 A JP26584087 A JP 26584087A JP 26584087 A JP26584087 A JP 26584087A JP H01109222 A JPH01109222 A JP H01109222A
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Landscapes
- Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の目的〕
（産業上の利用分野）
極低温にして用いられる液体ヘリウム用の容器に設置さ
れ、液体ヘリウムの液深を液にほぼ鉛直に支持された超
伝導線材の超伝導遷移現象を用いて測定することのでき
る液体ヘリウム用液面計の改良に関するもので、液面計
のプローブとして利用されるものである。
れ、液体ヘリウムの液深を液にほぼ鉛直に支持された超
伝導線材の超伝導遷移現象を用いて測定することのでき
る液体ヘリウム用液面計の改良に関するもので、液面計
のプローブとして利用されるものである。
（従来の技術）
本発明に係る従来技術としては、第４図に示す高圧高磁
場型液体ヘリウム液面計がある。
場型液体ヘリウム液面計がある。
第４図（イ）は前記液面計の液体ヘリウム中に浸漬させ
るプローブ部で、（ロ）はプローブからの信号を処理し
表示する表示部であり、内部に電源を持ち交流１００Ｖ
で駆動する。
るプローブ部で、（ロ）はプローブからの信号を処理し
表示する表示部であり、内部に電源を持ち交流１００Ｖ
で駆動する。
前記プローブ（イ）は測定部ｌと支持部２より成り超伝
導線材は測定部１の中に張られている。
導線材は測定部１の中に張られている。
（ロ）は表示部でプローブからの信号をケーブル３を通
じて計算し、デジタルＬＥＤ４で液深を表示する。
じて計算し、デジタルＬＥＤ４で液深を表示する。
容器内に鉛直に設置されたプローブは第５図に示すよう
にその下端の穴５からヘリウムが内部に入るようになっ
ており、中央付近に張られた超伝導線材６を冷却する。
にその下端の穴５からヘリウムが内部に入るようになっ
ており、中央付近に張られた超伝導線材６を冷却する。
前部液体ヘリウムで超伝導遷移温度（以下Ｔｃという）
以下に冷却された液中の線材６は超伝導になり抵抗は零
になる。逆に液体ヘリウム液面以上の冷却されない線材
７は常伝導の状態にあり、体積固有抵抗をもつ。この常
伝導部の抵抗値を検出することによってプローブ内の液
体ヘリウムで冷却された領域即ち液深が検出できる。
以下に冷却された液中の線材６は超伝導になり抵抗は零
になる。逆に液体ヘリウム液面以上の冷却されない線材
７は常伝導の状態にあり、体積固有抵抗をもつ。この常
伝導部の抵抗値を検出することによってプローブ内の液
体ヘリウムで冷却された領域即ち液深が検出できる。
前記超伝導線材６はＭｏＲｕＢ系アモルファス合金で、
ＭｏＲｕＢ系アモルファス合金は例えばＭＯ＊ｓＲｕｘ
ｔＢｇ。なる組成比で製造された場合、そのＴｃは約６
．７にとなり液体ヘリウムの常圧での温度４．２Ｋに近
くなる。これが液面計としての機能上必要事項で、この
線材は急体急冷法なる成形法で作製される（特願昭６１
−１２０８３４号）。
ＭｏＲｕＢ系アモルファス合金は例えばＭＯ＊ｓＲｕｘ
ｔＢｇ。なる組成比で製造された場合、そのＴｃは約６
．７にとなり液体ヘリウムの常圧での温度４．２Ｋに近
くなる。これが液面計としての機能上必要事項で、この
線材は急体急冷法なる成形法で作製される（特願昭６１
−１２０８３４号）。
６．７にのＴｃを持つ線材は液体ヘリウムの温度４．２
にとわずかな温度差を持つが、この温度は液面直上の線
材も超伝導としてしまうために誤差を生むが、超伝導線
材に流す電流により熱伝達の悪い気相中の線材を加熱し
て液面で遷移するようにし高精度な測定を行うものであ
る。
にとわずかな温度差を持つが、この温度は液面直上の線
材も超伝導としてしまうために誤差を生むが、超伝導線
材に流す電流により熱伝達の悪い気相中の線材を加熱し
て液面で遷移するようにし高精度な測定を行うものであ
る。
前記プローブの上下端に設ける電極部については第６図
の（ロ）に示し、電極は双方共に圧着端子で、各々ポリ
アミドイミド、ポリイミド、エポキシ系充填剤の樹脂で
覆われ固定しており超伝導線の抵抗値を表示部へ送り出
している。
の（ロ）に示し、電極は双方共に圧着端子で、各々ポリ
アミドイミド、ポリイミド、エポキシ系充填剤の樹脂で
覆われ固定しており超伝導線の抵抗値を表示部へ送り出
している。
抵抗値は液体ヘリウムにプローブが触れないときに最大
で、プローブ上端の穴まで浸漬した時に最小となる。尚
上端の穴より液深が深くなってもプローブ内には液体ヘ
リウムが入っていかないために穴の位置での液深を表示
したままになる。
で、プローブ上端の穴まで浸漬した時に最小となる。尚
上端の穴より液深が深くなってもプローブ内には液体ヘ
リウムが入っていかないために穴の位置での液深を表示
したままになる。
第６図（ロ）に於いてプローブ上端電極は線材の張力調
整用のアジャスタ８と、それを固定するナツト９．１０
−プ下端はソケット１０に各々保持されておりエポキシ
系充填剤１１で充填固定されており、そのプローブ測定
部は（イ）に示す支持部１２とジャック１３で支持され
ている。
整用のアジャスタ８と、それを固定するナツト９．１０
−プ下端はソケット１０に各々保持されておりエポキシ
系充填剤１１で充填固定されており、そのプローブ測定
部は（イ）に示す支持部１２とジャック１３で支持され
ている。
（発明が解決しようとする問題点）
前記プローブは２端子法と呼ばれる方式により抵抗値が
測定されており、２端子法は構造が簡単であるが、測定
時にプローブ内のリード線１４の抵抗値を含んでおり測
定精度に欠けるという問題点がある。
測定されており、２端子法は構造が簡単であるが、測定
時にプローブ内のリード線１４の抵抗値を含んでおり測
定精度に欠けるという問題点がある。
液面計プローブに用いられる超伝導線の抵抗値は常温で
ほぼ１５０Ω／ｍであるが、例えば１ｍの測定長をもつ
プローブに使用されるＣｕのリード線は約３ｍでその抵
抗値は、はぼ０．５Ω／ｍであるから１本のプローブ（
３ｍ）では１．５Ω即ち全抵抗値の１％がリード線の抵
抗値となっている。
ほぼ１５０Ω／ｍであるが、例えば１ｍの測定長をもつ
プローブに使用されるＣｕのリード線は約３ｍでその抵
抗値は、はぼ０．５Ω／ｍであるから１本のプローブ（
３ｍ）では１．５Ω即ち全抵抗値の１％がリード線の抵
抗値となっている。
Ｍ ＯＲｕ Ｂ系の線材のＴＣＲ（抵抗値の温度係数）
は約２００ｐｐｍ／’Ｃ程度であり、常ｌから極低温ま
での温度変化によっても約６％程度しかその抵抗は変化
しない。然しリード線の抵抗は常温から極低温までのほ
ぼ３００Ｋ （ケルビン）の温度変化で極端に少なく変
わってしまい、プローブの温度分布によって最大１％程
度の誤差を計上しており測定精度を悪くしている。例え
ばプローブ全体がほぼ冷却されるような大型容器の場合
のプローブの全抵抗はリード線部分の抵抗がほぼ無視で
きるのに比べ、プローブの測定部のみが収まるような小
型容器の場合では支持部の内にあるほぼ常温に近いリー
ド線の抵抗値約ｌΩが加わって、前者の場合に比べて約
０．７％の誤差を生むことになる。
は約２００ｐｐｍ／’Ｃ程度であり、常ｌから極低温ま
での温度変化によっても約６％程度しかその抵抗は変化
しない。然しリード線の抵抗は常温から極低温までのほ
ぼ３００Ｋ （ケルビン）の温度変化で極端に少なく変
わってしまい、プローブの温度分布によって最大１％程
度の誤差を計上しており測定精度を悪くしている。例え
ばプローブ全体がほぼ冷却されるような大型容器の場合
のプローブの全抵抗はリード線部分の抵抗がほぼ無視で
きるのに比べ、プローブの測定部のみが収まるような小
型容器の場合では支持部の内にあるほぼ常温に近いリー
ド線の抵抗値約ｌΩが加わって、前者の場合に比べて約
０．７％の誤差を生むことになる。
本発明は液体ヘリウム液面計に於いて極めて高精度に測
定出来る液面計を技術的課題とするものである。
定出来る液面計を技術的課題とするものである。
（問題点を解決するための手段）
前記技術的課題を解決するために講じた技術的手段は次
のとおりである。すなわち、液体ヘリウム液面計に使用
する超伝導線材としてＭ ｏ Ｒｕ Ｂ系アモルファス
合金リボンを用い、ステンレスチューブ、ＦＲＰチュー
ブ、テフロンチューブ内に前記超伝導線材をチューブに
沿う方向に設置し、その超伝導遷移特性によって液体ヘ
リウムの液深を検知し測定する液体ヘリウム用液面計に
於いて、該超伝導線の両端に設置した四つの端子電極に
より直流四端子法にて測定するものである。
のとおりである。すなわち、液体ヘリウム液面計に使用
する超伝導線材としてＭ ｏ Ｒｕ Ｂ系アモルファス
合金リボンを用い、ステンレスチューブ、ＦＲＰチュー
ブ、テフロンチューブ内に前記超伝導線材をチューブに
沿う方向に設置し、その超伝導遷移特性によって液体ヘ
リウムの液深を検知し測定する液体ヘリウム用液面計に
於いて、該超伝導線の両端に設置した四つの端子電極に
より直流四端子法にて測定するものである。
（作用）
前記技術的手段は次のように作用する。すゎなち、直流
四端子法を用いたプローブの構成であり、超伝導線の両
端に電流を流し、この電流は定電流電源により供給され
超伝導線の抵抗値の変化によりその電流量が変化しない
ことが必要である。
四端子法を用いたプローブの構成であり、超伝導線の両
端に電流を流し、この電流は定電流電源により供給され
超伝導線の抵抗値の変化によりその電流量が変化しない
ことが必要である。
この２つの電極よりも内側の位置に電圧測定用の電極を
２ケ所設けて定電流によって作られる線内の電位を内側
の二極で測定する方法で、内側の電極の電位差測定では
殆ど電流の流れはないので、この部分の抵抗値を無視で
き、線材だけの抵抗値が測定できるものである。
２ケ所設けて定電流によって作られる線内の電位を内側
の二極で測定する方法で、内側の電極の電位差測定では
殆ど電流の流れはないので、この部分の抵抗値を無視で
き、線材だけの抵抗値が測定できるものである。
このようにして構成したプローブはその抵抗がリード線
の温度変化による抵抗値変化に無縁であるから極めて精
度の高い測定を可能にするものである。
の温度変化による抵抗値変化に無縁であるから極めて精
度の高い測定を可能にするものである。
従来の超伝導式液面計はＮｂ−Ｔｉなどの合金線材を用
いる場合が多く、そのＴｃは約１０にであった。この超
伝導線の抵抗値の温度変化は大きく、３００にの温度変
化に対して７０゛％程度もの抵抗値が減少し、極低温の
常伝導抵抗は常温でのそれの１／３近くになっており、
超伝導線材の１本の中の温度分布に対しても誤差が大き
いものであり、ＴＣＨの小さいＭ ｏ Ｒｕ Ｂ系を使
うことによって温度分布に強い液面計プローブができる
。
いる場合が多く、そのＴｃは約１０にであった。この超
伝導線の抵抗値の温度変化は大きく、３００にの温度変
化に対して７０゛％程度もの抵抗値が減少し、極低温の
常伝導抵抗は常温でのそれの１／３近くになっており、
超伝導線材の１本の中の温度分布に対しても誤差が大き
いものであり、ＴＣＨの小さいＭ ｏ Ｒｕ Ｂ系を使
うことによって温度分布に強い液面計プローブができる
。
これを更に四端子法によってリード線抵抗の温度変化に
よる誤差を無くすることにより更に高精度な液面計とな
るものである。
よる誤差を無くすることにより更に高精度な液面計とな
るものである。
（実施例）
以下実施例について説明する。
第１図は本実施例の液面計で番号１〜１４は従来例のも
のを援用し、１はプローブで、２は支持部である。
のを援用し、１はプローブで、２は支持部である。
プローブはステンレススチール、又はＦＲＰチューブ又
はテフロンチューブからできており、ステンレススチー
ルのチューブを使う場合には絶縁のためにパイプ内側に
ポリイミド、フッ素チューブ、テフロンチューブ等の樹
脂製の皮膜１９を設ける。
はテフロンチューブからできており、ステンレススチー
ルのチューブを使う場合には絶縁のためにパイプ内側に
ポリイミド、フッ素チューブ、テフロンチューブ等の樹
脂製の皮膜１９を設ける。
プローブ内部にはその中央にＭ ｕ Ｒｕ Ｂ系超伝導
線材２０が張られており、その両端は４ケの圧着端子で
電極が形成され、それぞれポリアミドイミドのアジャス
タ８とソケット１０に収められ、エポキシ系充填剤で密
封充填されている。またアジャスタ８は線材２０に張力
を与えるためにナツト９が嵌め込まれている。
線材２０が張られており、その両端は４ケの圧着端子で
電極が形成され、それぞれポリアミドイミドのアジャス
タ８とソケット１０に収められ、エポキシ系充填剤で密
封充填されている。またアジャスタ８は線材２０に張力
を与えるためにナツト９が嵌め込まれている。
線材２Ｇにはほぼ２５ｇの張力が加えられている。四ヶ
の電極は各々電流端子１５．１６．電圧端子１７．１８
からできており、電流端子１５゜１６間を流れる電流に
よる電圧端子１７．１８の間の電位差を測定することに
より全抵抗の１％にもなるリード線の抵抗をキャンセル
し、そのリード線抵抗の温度変化による測定誤差を無（
している。
の電極は各々電流端子１５．１６．電圧端子１７．１８
からできており、電流端子１５゜１６間を流れる電流に
よる電圧端子１７．１８の間の電位差を測定することに
より全抵抗の１％にもなるリード線の抵抗をキャンセル
し、そのリード線抵抗の温度変化による測定誤差を無（
している。
従来例の場合と同じように超伝導線材２０にはその誤差
を少なくするために気相中の線材の加熱が必要でその状
況を第２図に示す、１２０ｍＡから順次に測定電流を上
げてゆくと誤差は次第に小さくなり、約１２０ｍＡ以上
の電流ではほぼ正確な液面の測定ができたことが示され
ている。
を少なくするために気相中の線材の加熱が必要でその状
況を第２図に示す、１２０ｍＡから順次に測定電流を上
げてゆくと誤差は次第に小さくなり、約１２０ｍＡ以上
の電流ではほぼ正確な液面の測定ができたことが示され
ている。
第３図にタライオスタット中に設置した液面計の液面位
置（液深）を変化させた場合の１ｍの測定長のプローブ
の性能を示した。目視による実際の液面に対し、本発明
による液面計の指示した液深は極めて良い精度を示し、
その非直線性は１％以下で、ヒステリシスも０．３％以
下であった。
置（液深）を変化させた場合の１ｍの測定長のプローブ
の性能を示した。目視による実際の液面に対し、本発明
による液面計の指示した液深は極めて良い精度を示し、
その非直線性は１％以下で、ヒステリシスも０．３％以
下であった。
本発明は次の効果を有する。すなわち、高圧高磁場用液
体ヘリウム液面計の持つ高精度な測定性能を、直流四端
子法による精密な抵抗測定法を取り入れたために、より
更に高精度で、温度変化に対しても正しい表示が出来る
液体ヘリウム液面計である。
体ヘリウム液面計の持つ高精度な測定性能を、直流四端
子法による精密な抵抗測定法を取り入れたために、より
更に高精度で、温度変化に対しても正しい表示が出来る
液体ヘリウム液面計である。
第１図は本実施例で、（イ）は外観図、（ロ）は測定部
の断面図、第２図はプローブの誤差に対する測定電流の
値を示す図、第３図はプローブの性能図、第４図は従来
例の液面計の外観図で、（イ）はプローブで、（ロ）は
表示部、第５図は第１図の作動説明図、第６図は従来例
の液面計で、（イ）は外観図、（ロ）は測定部の断面図
である。 ｌ・・・プローブ。 ２・・・電極。 １５．１６．１７．１８・・・四つの端子電極。
の断面図、第２図はプローブの誤差に対する測定電流の
値を示す図、第３図はプローブの性能図、第４図は従来
例の液面計の外観図で、（イ）はプローブで、（ロ）は
表示部、第５図は第１図の作動説明図、第６図は従来例
の液面計で、（イ）は外観図、（ロ）は測定部の断面図
である。 ｌ・・・プローブ。 ２・・・電極。 １５．１６．１７．１８・・・四つの端子電極。
Claims (1)
- 超伝導線材としてＭｏＲｕＢ系アモルファス合金リボン
を用い、ステンレスチューブ、ＦＲＰチューブ或いはテ
フロンチューブ内に該超伝導線材をチューブに沿う方向
に設置し、その超伝導遷移特性によつて液体ヘリウムの
液深を検知し測定する液体ヘリウム用液面計に於いて、
該超伝導線材の両端に設置した四つの端子電極により直
流四端子法で測定する、液体ヘリウム用液面計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26584087A JPH01109222A (ja) | 1987-10-21 | 1987-10-21 | 液体ヘリウム用液面計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26584087A JPH01109222A (ja) | 1987-10-21 | 1987-10-21 | 液体ヘリウム用液面計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01109222A true JPH01109222A (ja) | 1989-04-26 |
Family
ID=17422795
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26584087A Pending JPH01109222A (ja) | 1987-10-21 | 1987-10-21 | 液体ヘリウム用液面計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01109222A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54112691A (en) * | 1978-02-23 | 1979-09-03 | Hitachi Chemical Co Ltd | Method of measuring electric resistance |
| JPS5616820A (en) * | 1979-07-20 | 1981-02-18 | Mitsubishi Electric Corp | Level indicator element |
-
1987
- 1987-10-21 JP JP26584087A patent/JPH01109222A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54112691A (en) * | 1978-02-23 | 1979-09-03 | Hitachi Chemical Co Ltd | Method of measuring electric resistance |
| JPS5616820A (en) * | 1979-07-20 | 1981-02-18 | Mitsubishi Electric Corp | Level indicator element |
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