JPH01258753A - 超伝導粒子の選別方法および装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は超伝導物質、特に高温超伝導酸化物材料の高純
度化に利用する。

〔概　要〕

本発明は、粉末材料から超伝導粒子を分離する方法およ
び装置において、 マイスナー効果を用いることにより、 簡単かつ安価な方法および装置で高純度の超伝導物質を
得るものである。

〔従来の技術〕

１９８６年移行１液体窒素温度以上の温度に臨界点をも
つ高温超伝導酸化物、例えばバリウム・イツトリウム銅
ＢａＹＣｕ系酸化物、バリウム・ストロンチウム・イツ
トリウム銅Ｂａ５ｒＹＣｕ系酸化物およびバリウム・ガ
ドリニウム銅ＢａＧｄＣｕ系酸化物のような、アルカリ
土類元素と、イツトリウムＹおよびまたはランタノイド
元素と、銅との酸化物や、ビスマス・ストロンチウム・
カルシウム銅Ｂ１５ｒＣａＣｕ系酸化物およびタリウム
・バリウム・カルシウム銅ＴｌＢａＣａＣｕ系酸化物の
ような、ビスマスＢｉおよびまたはタリウムＴ１と、ア
ルカリ土類元素と、銅との酸化物その他が発見され注目
されている。

これらの超伝導酸化物材料の原材料としては、バリウム
Ｂａ１ストロンチウムＳｒ１カルシウムＣａその他のア
ルカリ土類元素の炭酸塩または酸化物、イツトリウムＹ
その他のランタノイド元素の酸化物、ビスマスＢ１１タ
リウムＴｌその他の酸化物、銅の酸化物やしゅう酸塩な
どが用いられている。通常、超伝導酸化物を製造するに
は、これらの原材料を所定の元素比となるように秤量し
て混合し、さらに均一化するため７００〜１０００℃程
度の温度で仮焼成した後に、粉砕および混合を繰り返す
。これにより超伝導酸化物の粉末が得られる。このよう
な粉末を使用するには、シート、線材その他の形状に成
形した後に焼成し、使用目的に応じた形状の緻密な多結
晶焼結体を形成する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、前述の酸化物には、いくつかの問題点がある。

例えば、ＢａＹＣｕ系酸化物のうち超伝導を示すのは、
バリウムＢａ、イツトリウムＹ１銅Ｃｕの各元素のモル
比が２：１：３の割合で形成される斜方晶Ｂａ２Ｙ　Ｃ
ｕ３０ｔ−Ｙ化合物であり、その固溶限は極めて小さい
。このため、組成比からのわずかなずれ、あるいは仮焼
や粉砕混合の不十分な場合に生じる組成の不均一性から
、絶縁体であるＢａＹ２ＣｕＯ，や、融点の低い３ａＣ
ｕ０２などの化合物が生成される。

また、粉砕混合時に用いるミルやボールその池から、酸
化ジルコニウムＺｒＯ□や酸化アルミニウムＡ　ｌ　ｚ
Ｏｙその他の不純物が混入する。これらの物質は非超伝
導物質として、超伝導酸化物の多結晶体の中で粒間ある
いは粒界に析出する。特に焼成時に融解する低融点物質
（８ａＣｕＯ７）は、液相として超伝導結晶粒を覆うよ
うに粒界に析出する。このため、超伝導多結晶体は、単
結晶または薄膜の臨界電流（約１０５〜’Ａ／ｃｍ”）
に比べて、たかだか１０〜１０’Ａ／ｃｍ’程度の臨界
電流しか得られない。

また、ビスマスＢｌ系またはタリウムＴｌ系の酸化物は
、材料中に二種の転移温度（例えばビスマスＢｌ系で８
０におよび１２０　Ｋ　）をもつ材料であるが、その合
成は困難であり、液体窒素温度において体積中に占める
超伝導体の体積割合は２０％程度であり、しかも高温の
転移温度を示す物質の割合は数％以下である。この原因
として、ビスマスＢｉ系物質の融点が８８０℃と低く、
超伝導体の製造条件が８００〜８８０℃の間の限られた
温度領域に限定されること、および、その構造が層状構
造であり、二つのビスマスＢｉ層の間にストロンチウム
Ｓｒ１カルシウムＣａ、銅Ｃｕの層が何層か挿入され、
この層数が熱処理条件により変化することがあげられる
。

本発明は、高純度の超伝導酸化物材料を得るため、超伝
導粒子を含む粉末をから超伝導粒子を選別する方法およ
びそのための装置を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の超伝導粒子の選別方法は、超伝導粒子を含む粉
末を前記超伝導粒子の超伝導臨界温度以下に冷却し、こ
の状態で前記粉末に磁場を印加し、磁場に反発して前記
粉末から分離された粒子を取り出すことを特徴とする。

この方法により選別された粒子を原料として、さらにこ
の方法を繰り返すことが望ましい。

また、本発明の超伝導粒子の選別装置は、超伝導粒子を
含む粉末を前記超伝導粒子の超伝導臨界温度以下に冷却
する手段と、この粉末に磁場を印加する磁石と、磁場に
反発して前記粉末から分離された粒子を取り出す手段と
を備えたことを特徴とする。

〔作　用〕

バリウム・イツトリウム銅ＢａＹＣｕ系超伝導焼結体の
臨界電流を増加させるためには、粒界および粒間に存在
する非超伝導体を除去する必要がある。

このためには、焼結前において非超伝導物質を除去する
ことにより純度を高めることが最も効果がある。

また、ビスマスＢｉ系物質に含まれる超伝導体の体積割
合を増加させるためには、仮焼粉末または一度焼結させ
たものを再度粉砕した粉体中に含まれる非超伝導物質を
除去し、これにより得られた起伝導粒子を用いて成形お
よび焼成することが望ましい。

そこで本発明では、超伝導体の特徴であるマイスナー効
果を用いて、粉末中の非超伝導体を磁気的に分離する。

すなわち、超伝導体は臨界温度以下において通常の反磁
性物質に比較してかなり大きな反磁性を示すことを利用
する。このような物質は、磁場を印加したときに、常磁
性体および強磁性体とは磁気的な引力を受けるのと反対
に、大きな磁気的反発力を受ける。これを利用すること
により、容易に超伝導粒子と非超伝導体を分離できる。

しかも、分離時の粉末の温度を変えることにより、異な
る臨界温度をもつ超伝導物質の分離も容易である。

〔実施例〕

第１図は本発明第一実施例の超伝導粒子の選別装置を示
す。

この装置は、超伝導粒子を含む粉末を前記超伝導粒子の
超伝導臨界温度以下に冷却する冷却容器１と、この冷却
容器１内の粉末に磁場を印加する磁石２と、磁場に反発
して粉末から分離された粒子を取り出す取り出し口３と
を備える。

冷却容器１は、ガラスその他の非磁性材料で形成され、
上方から超伝導粒子を含む粉末を導入できる。磁石２と
しては永久磁石または電磁石が用いられ、冷却容器ｌの
下部に配置される。取り出し口３は冷却容器１の上部に
設けられる。

冷却容器１に超伝導粒子を含む粉末と液体窒素その他の
冷媒とを入れ、この下側から磁石２により磁場を印加す
ると、粉末内の非超伝導物質は沈下するのに対し、冷媒
中の温度以上の臨界温度をもつ超伝導粒子は、マイスナ
ー効果による反発力のために浮上する。そこで、取り出
し口３を開くことにより、超伝導粒子を冷媒と共に分離
することができる。

第２図は本発明第二実施例の選別装置を示す。

この装置は、超伝導粒子を含む粉末を前記超伝導粒子の
超伝導臨界温度以下に冷却するための粉末容器４および
冷媒容器５と、粉末容器４内の粉末に磁場を印加する磁
石２とを備え、粉末容器４の上方には、磁場に反発して
粉末から分離された粒子を取り出す取り出し口３が設け
られている。

粉末容器４としてはガラスその他の非磁性材料製のビー
力を用い、これを冷媒容器５に入れて熱伝導により冷却
する。浮上した超伝導粒子については、取り出し口３か
らすくい取る。

第３図に本発明第三実施例の選別装置を示し、第４図は
その一部の拡大図を示す。

この装置は、超伝導粒子を含む粉末を前記超伝導粒子の
超伝導臨界温度以下に冷却するバイブロおよび冷媒容器
５と、バイブロ内の粉末に磁場を印加する磁石２とを備
え、バイブロには、磁場に反発して粉末から分離された
粒子を取り出す通路７および取り出し口３が設けられて
いる。

バイブロは、液体中に分散された粉末を磁場中に搬送す
る。このバイブロは、磁場が印加される領域が上下に二
つの通路７．８に分岐され、上側の通路７に取り出し口
３が設けられている。したがって、取り出し口３には超
伝導粒子が得られ、非超伝導体は通路８に導かれる。

さらにこの実施例では、通路７に分岐路９を設け、分離
された超伝導粒子を循環させ、分離処理を繰り返すこと
ができる。

この実施例において、バイブロの外側にヒータを取付け
て超伝導粒子を適当な温度に保持することにより、臨界
温度の異なる物質を分離することもできる。

この実施例では、粉末を液体に分散させて搬送している
が、粉末のまま、ヘリウム、窒素その他の圧縮気体によ
り搬送させても本発明を同様に実施できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の超伝導粒子の選別方法お
よび装置は、超伝導酸化物粉末と混在する非超伝導体を
効果的に除去できる。これにより分離された超伝導粒子
を用いることにより、臨界電流の向上に問題となる粒間
および粒界に析出する非超伝導物質を大幅に減らすこと
ができる。すなわち、大きな臨界電流を必要とする超伝
導磁石その他の超伝導材料の応用において、本発明は非
常に大きな実用上の効果がある。

さらに、物質中に含まれる超伝導物質の割合が少なく、
その合成が困難な場合、または異なる臨界温度をもつ物
質が含まれている場合でも、本発明により容易に高純度
で均質な超伝導物質を合成できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明第一実施例の超伝導粒子の選別装置を示
す図。 第２図は本発明第二実施例の超伝導粒子の選別装置を示
す図。 第３図は本発明第三実施例の超伝導粒子の選別装置を示
す図。 第４図は第三実施例の拡大図。 １・・・冷却容器、２・・・磁石、３・・・取り出し口
、４・・・粉末容器、５・・・冷媒容器、６・・・パイ
プ、７．８・・・通路、９・・・分岐路。 特許出願人　三菱鉱業セメント株式会社代理人　弁理士
　井　出　直　孝 非超１云４粉末 厘　２　図 笥禾 菖　４　圓

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、超伝導粒子を含む粉末を前記超伝導粒子の超伝導臨
   界温度以下に冷却し、 この状態で上記粉末に磁場を印加し、 マイスナー効果により前記粉末から分離された粒子を取
   り出す 超伝導粒子の選別方法。 ２、請求項１記載の方法により選別された粒子を原料と
   して請求項１記載の方法により再度選別を行う超伝導粒
   子の選別方法。 ３、超伝導粒子を含む粉末を前記超伝導粒子の超伝導臨
   界温度以下に冷却する手段と、 この粉末に磁場を印加する磁石と、 この磁石に反発して前記粉末から分離された粒子を取り
   出す手段と を備えた超伝導粒子の選別装置。