JPH02213476A - 超電導体製造用ｃｖｄ原料の気化装置 - 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、超電導マグネットコイルや電力輸送用等に使
用される酸化物系超電導体に係わり、化学蒸着法によっ
て高品質の超電導体を作製するための原料の気化装置に
関するものである。、「従来の技術」 最近に至り、常電導状態から超電導状態へ遷移する臨界
温度（Ｔｃ）が液体窒素温度を超える値を示す酸化物系
超電導体が種々発見されている。この種の酸化物系超電
導体としては、Ｙ　−Ｂ　ａ−Ｃｕ−〇系、Ｂ　ｉ−Ｐ
　ｂ−９ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０系、Ｔ　ｉＢ　ａ−Ｃａ−
Ｃｕ−０系などが知られている。

また、このような酸化物系超電導体の製造方法の一つと
して、化学蒸着法（以下、ＣＶＤ法という）を用い、基
板上に酸化物系超電導体を成膜する方法が′知られてい
る。このＣＶＤ法による酸化物系超電導体の製造方法は
、基板選択性がなく、例えば可撓性のあるメタル等の薄
帯上に数十μＩオーダーの成膜が容易であり、その高速
成膜性によって長尺の超電導線材の製造を可能にするこ
とができる。

ＣＶＤ法によって酸化物系超電導体を製造するには、酸
化物系超電導体の構成元素の有機金属錯体（気相源）が
収納された複数のバブラー内に、Ａｒガスなどのキャリ
アガスを導入してバブリングを行い、各バブラーから取
り出された有機金属錯体のガスを含む原料ガスを混合し
てリアクター内に導入し、このリアクター内で混合ガス
に分解を起こさせて、リアクター内に配置された基板上
に酸化物系超電導体を成膜して超電導体を製造する。上
記リアクターの混合ガスは、熱、光、プラズマ、レーザ
光などによって分解される。

ところで、上記有機金属錯体を気化させるとともに、複
数の原料ガスを混合してリアクター内に輸送するための
気化装置としては、従来、第３図に示す気化装置が使用
されている。この気化装置は、液状の有機金属錯体を収
納する容器本体１とＡｒガスなどのキャリアガス導入口
２と原料ガスの取出口３とを備えた複数のバブラー４と
、各バブラー４の取出口３に接続され、各バブラー４か
ら取り出された原料ガスを混合してリアクターに輸送す
る輸送配管５とを具備して構成されている。

「発明が解決しようとする課題」 しかしながら、従来の気化装置には、次のような問題が
あった。　　　　　　　　　　　　　（、−■装置の形
が複雑で均一な保温が難しい。

■輸送配管が細いために少々の温度ムラでも目詰まりを
起こしてしまう。

■高温加熱により一度原料が溶けてバブリング時に固化
するとキャリアガス導入口が完全に塞がれてしまう。

■気相源の気化および輸送効率が悪いので、多量の気相
源を必要とする。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、酸化物系
超電導体のＣＶＤ原料の気化輸送をスムーズに行′うこ
とのできる気化装置の提供を目的としている。

「課題を解決するための手段」 上記課題解決の手段として、本発明は、酸化物系超電導
体を構成する各元素の化合物を用いて化学蒸着法によっ
て酸化物系超電導体を生成させる際の原料ガスの気化お
よび混合を行う気化装置であって、複数の原料ガス導入
孔と混合ガス取出口と輸送補助ガス導入口とを有するガ
ス混合筒と、該原料ガス導入孔に接続されるととも？こ
、内部に気相源が収納され、かつ該原料ガス導入孔の径
よりら大径の複数の気化筒とを具備したことを特徴とす
る超電導体製造用ＣＶＤ原料の気化装置である。

「作用　」 上記構成としたことにより、本発明の気化装置では、装
置の均一な加熱、保温ができるとともに、各原料ガスの
十分な混合を行うことができる。

また気化筒を原料ガス導入孔よりも大径とし、全体的気
化率および原料ガスの輸送率を高めることができる。

また気相源を加熱溶融した後、固化しても気化筒のキャ
リアガス導入口を塞ぐことがない。

また混合筒に輸送補助ガス導入口を設けたので、混合筒
内にキャリアガス以外のガス（Ｏ，ガスなど）を導入し
て各原料ガスと混合さけることができる。

また輸送補助ガスの流入量を適宜調節することによって
、気化装置の全圧コントロールを行うことができる。

「実施例Ｊ 第１図は、本発明の一実施例を示す図であって、図中符
号１１は混合筒、１２は気化筒である。

この混合筒１．１には、各気化筒１２から輸送される原
料ガスが導入される原料ガス導入孔１３と、各原料ガス
などの混合ガスＧを図示路のリアクターに輸送する混合
ガス取出口１４と、各気化筒１２から導入された原料ガ
スを混合させながら混合ガス取出口１４に輸送する輸送
補助ガス導入口１５とが設けられている。上記混合ガス
取出口１５は、混合ガスＧの輸送をスムーズに行うため
に比較的太径のバ′イブが用いられている。また混合筒
１１には、筒内温度を一定に保つための加熱手段が設け
られており、筒内温度は各原料ガス導入温度よりも若干
高い温度に保温されている。

上記気化筒１２は、原料ガス導入孔１３の径よりも大径
の円筒状をなし、一端が混合筒１１の原料ガス導入口１
３に接続され、他端にはＡｒガスなどのキャリアガス導
入口１６が設けられている。

この気化筒１２は、製造すべき酸化物系超電導体の気相
源の数に合わせて用意され、例えばＹ−Ｂ　ａ−Ｃｕ−
０系超電導体を製造するためにはＹソース、Ｂａソース
およびＣｕソースの３筒が必要である。また各気化筒１
２には、各個に加熱および保温が可能なように加熱装置
が取り付けられている。

また各気化筒Ｉ２内には、第２図に示す割り骨形のボー
ト１７が収容されており、各ボート１７内には、Ｙソー
ス、Ｂａソース、Ｃｕソースなどの気相源が入れられて
いる。

これらの気化筒１２内に導入されるキャリアガスとして
は、Ａｒガスなどの不活性ガスが好適に使用される。こ
のキャリアガスの流入量は、マスフローコントローラー
で調節されている。

また混合筒１１内に導入される輸送補助ガスとしては、
Ａｒガスの他、Ｏ，ガスやＡｒ−０ｐ混合ガスなどが使
用される。

原料ガスの気相源としては、製造すべき酸化物系超電導
体を構成する各元素の有機金属錯体が好適に使用され、
例えばＹ　−Ｂ　ａ−Ｃｕ−０系超電導体製造用のＹソ
ース、ＢａソースおよびＣｕソースとしては、これら各
元素のアセチルアセトオ化合物、ヘキサフルオロアセチ
ルアセトン化合物などのジケトン化合物、シクロペンタ
ジェニル化合物などが好適に使用される。

この気化装置では、各気化筒１２にキャリアガスを導入
するとともに、混合筒１１内に輸送補助ガスを導入する
ことにより、各気化筒１２から原料ガスが混合ｒＲＩＩ
内に流入し、混合筒１１内では各原料ガスが混合され、
更に輸送補助ガスによって混合ガス取出口１４方向に輸
送を促され、充分に混合された混合ガスＧが混合ガス取
出口！４からリアク′ターに供給されるようになってい
る。このとき、原料ガス導入孔１３の系が各気化筒１２
の径よりも小さくなっているために、各気化筒１２から
混合筒１１内に流入する原料ガスは逆流することなく混
合筒１１内に流入される。

この例による気化装置は、上記構成としたことにより、
気化装置の均一な加熱、保温ができるとともに、各原料
ガスの十分な混合を行うことができ、ＣＶＤ成膜時に均
質な超電導膜を成膜することができる。

また気化筒１２を原料ガス導入孔１３よりも大径とし、
全体的気化率および原料ガスの輸送率を高めることがで
きるので、気相源の無駄を減少させることができる。

また加熱溶融した気相源が固化しても、気化筒１２のキ
ャリアガス導入口！３が塞がれることがなく、気相源の
取り扱いを容易化することができる。

また混合筒１１に輸送補助ガスを導入することにより、
混合筒内にキャリアガス以外のガス（Ｏ。

ガスなど）を導入して各原料ガスと混合させることがで
きる。また輸送補助ガスの流入量を適宜調節することに
よって、気化装置の全圧コントロールを行うことができ
るなど、製造条件の設定の自由度を広げることができる
。

（製造例） 例−１ 第１図に示す気化装置と同等構成の装置を用い、Ｙ　−
Ｂ　ａ−Ｃｕ−０系超電導体の製造を実施した。

気化装置全体をガラスにて作製し、気化筒の本数を３本
とした。各部の寸法は、 気化ｍ−・内径２０ｍＩｎ、長さ１５Ｇ＋ｎ１１混合簡
・・・内径４０　ｍ　ｍ　ｓ長さ３００ｍＩ＋＋原料ガ
ス導入口・・・約１ｈｍ径 混合ガス取出口・・・内径１５ＩＩＩ１１とした。

また気相源としては、Ｂ　ａ（Ｄ　Ｐ　Ｍ）！（ただし
ＤＰＭはジピバロイルメタンを示す）、Ｙ（ＤＰＭ）３
、Ｃｕ（Ｄ　Ｐ　Ｍ）＝を用いた。またキャリアガスは
Ａｒガスを用い、各気化筒に各々約１００ｔａｌ／１ｈ
ｉｎで導入した。また輸送補助ガスはＯ，ガスを用い、
数Ｑ／ｓｉｎで混合筒に導入した。

これにより混合ガス取出口よりＢａ、Ｙ、Ｃｕ、Ｏ。

を含む混合ガスが得られた。

例−２ 気化装置全体をステンレスで作製し、気化筒は４本とし
た。各部の寸法は、 気化筒・・・内径３５　ｍ　ｍ　ｓ長さ１５０ａ＋ｉ混
合簡・・・内径５０ｍａ＋、長さ４ＱＱｉａ＋原料ガス
導入口・・・約１０ｍｍ径 混合ガスは１／２ｉｎ、のステンレスパイプにより導出
されるようにした。

また原料、キャリアガスは先の例−１と同様とし、輸送
補助ガスとしてはＡｒガスを用いた。ただし、輸送補助
ガス導入口には圧力計とフローコントローラーを接続し
、混合筒内圧力が一定値を保つようにした。（全圧コン
トロール）例＝！１例−２の双方とも６簡の温度は、Ｂ
ａ簡２４０〜２６０℃、Ｙ筒１４０〜１５０℃、Ｃｕ筒
１２０〜１４０℃、混合筒２８０〜３００℃に保温した
。そして混合ガスは２８０〜３００℃を保ったままりア
クタ−内に導入された。

例−１および例−２により、基板上にＹ　−Ｂ　ａ−Ｃ
ｕ−０系超電導膜を成膜した。このときの各気相源の消
費量を、第３図に示す従来の装置を用いた場合と比較す
ると、例−■、例−２ともに気相源の消費量が従来装置
の３０〜５０％程度であり、気相源のロスを減少させる
ことができた。

また製造されたＹ　−Ｂ　ａ−Ｃｕ−０系超電導体の臨
界温度（Ｔ　ｃ）を測定したところ、従来の装置で製造
された超電導体のＴｃが約２０にであったのに対し、例
−１と例−２によって製造された超電導体のＴｃは８５
にと良好な超電導特性を示した。

「発明の効果」 以上説明したように本発明による超電導体製造用ＣＶＤ
原料の気化装置は、上述のような構成としたことにより
、次のような効果を奏する。

気化装置の均一な加熱、保温ができると、とらに、各原
料ガスの十分な混合を行うことができ、ＣｖＤ成膜時に
均質な超電導膜を成膜することができる。

また気′化筒を原料ガス導入孔よりも大径とし、全体的
気化率および原料ガスの輸送率を高めることができるの
で、気相源の無駄を減少さけることができる。

また加熱溶融した気相源が固化しても、気化筒のキャリ
アガス導入口が塞がれることがなく、気相源の取り扱い
を容易化することができる。

また混合筒に輸送補助ガスを導入することにより、混合
筒内にキャリアガス以外のガス（０，ガスなど）を導入
して各原料ガスと混合させることができる。また輸送補
助ガスの流入量を適宜調節することによって、気化装置
の全圧コントロールを行うことができるなど、製造条件
の設定の自由度を広げることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す気化装置の斜視図、第
２図は気化筒内に収納されるボートの斜視図、第３図は
従来の気化装置の一例を示す斜視図である。 第２図 １１・・・混合筒、Ｉ２・・・気化筒、１３・・・原料
ガス導入孔、１４・・・混合ガス取出口、１５・・・輸
送補助ガス導入口。 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 酸化物系超電導体を構成する各元素の化合物を用いて化
   学蒸着法によって酸化物系超電導体を生成させる際の原
   料ガスの気化および混合を行う気化装置であって、複数
   の原料ガス導入孔と混合ガス取出口と輸送補助ガス導入
   口とを有するガス混合筒と、該原料ガス導入孔に接続さ
   れるとともに、内部に気相源が収納され、かつ該原料ガ
   ス導入孔の径よりも太径の複数の気化筒とを具備したこ
   とを特徴とする超電導体製造用ＣＶＤ原料の気化装置。