JPH0256815A - 超電導体の製造方法 - 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、高い超電導転移温度を有する超電導膜を形成
する超電導体の製造方法に関するものである。

従来の技術 従来、超電導材料の最高転移温度はＮ　ｂ　Ｂ　Ｇ　ｅ
の２３にであった。また実用の材料としては、Ｎｂ３Ｓ
ｎの１７Ｋが最高とされ、デバイスやシステムに上記の
材料を用いるには液体ヘリウム（沸点４．２Ｋ）による
冷却を必要とするため、非常に高価であった。

一方、最近セラミック系超電導材料が高い超電導転移温
度を有することの可能性が示唆され、Ｌａ−Ｂａ−Ｃｕ
−０系で４０に、Ｂａ−ＹＣｕ−０系で９０に級の転移
温度が得られている。

これらの酸化物系超電導材料は、冷却に液体ネオン（沸
点２７Ｋ）や液体窒素（沸点７７Ｋ）が使用できること
から、超電導を応用するデバイス。

システムへの影響が期待されている。特にこれらの超電
導体材料のコイルや、線材化が実現できればより応用の
範囲が広がるものと期待されている。

発明が解決しようとする課題 Ｂａ−Ｙ−Ｃｕ−０系あるいは、Ｂ１−３ｒ−Ｃｕ−０
系の酸化物超電導体は、一般に窯業的手法によって作成
されるセラミックスであり、硬いものの、もろいという
セラミックス特有の性質を有しており、線材化や複雑な
形状のものを得ることが困難である。また上記材料で薄
膜を作成する場合スパッタ法、真空蒸着法、スプレー法
等があるが、これらの方法では成膜そのものは比較的低
温でできるが、成膜後、空気中又は酸素中で約８００〜
９００°Ｃで熱処理しなければ超電導物質にならず、し
たがって耐熱性を有する無機質の基板上でなければなら
ず、また基板も大きさに限度があり、平面状のものし・
か使えないという問題がある。又基板状に形成した場合
その加工を行うことができないものである。

課題を解決するための手段 本発明は、前記問題点を解決するため、従来のスパッタ
法や、真空蒸着法、あるいはスプレー法を用いず、まず
金属銅管内を酸化処理して、酸化銅層を形成し、その管
内にガス化した所望の元素を搬送し、熱処理により管内
の酸化ｗ４層との反応から、超電導層を形成するもので
ある。この時の搬送ガスソースは、例えばＢａ、Ｓｒ、
Ｙ、Ｌａ等の元素を含有する金属キレートを加熱しなが
ら同時に酸素ガスを管内に導入して管の外部から加熱処
理により銅管内に超電導層を形成する。また搬送ガスソ
ースとして例えばＢｉ、Ｂａ、Ｓｒ。

Ｙ、Ｌａ等の元素からなるハロゲン化合物をそれぞれの
蒸気圧に加熱してその蒸気をＨｅもしくは０２、などの
ガスによって管内に導入して鋼管内部に超電導層を形成
する方法による。

作用 本発明の超電導体の製造方法は、加工性に富む金属鋼管
もしくは、金属銅構造物の内部に超電導層を簡便に、形
成し得ることを見出したものである。まず最初に金属銅
を酸化させＣｕＯ層を形成しておき、このＣｕＯ層を利
用し、金属銅表面にＳｒあるいはＢａ−Ｙ−Ｃｕ−０系
やＢ１−Ｃａ−３ｒ−Ｃｕ−０系などの酸化物系の超電
導層を形成するものである。この方法により、超電導コ
イルなどに利用する線状の超電導体が容易に得られるも
のである。これはＣｕ以外のＢａ、Ｓｒ。

Ｌａ、Ｙ、Ｂｉ等の元素をガス状成分にして銅管内に導
入し、ＣｕＯとの反応により超電導層を形成することが
できるので、どのような複雑な構造であってもガス化し
た元素が接解できる構造を有しておれば内部に超電導層
が得られる。また超電導層の外部は金属銅よりなるため
超電導状態からオフセットした場合でも金属銅に電流が
流れシステムの保護を兼ることも可能である。

実施例 以下、本発明の一実施例について図面にもとづいて説明
する。

実施例１ 図は本発明の一実施例における気相成長法による超電導
体の作製装置の概略図を示すものである。

図において２は銅管１を窒素雰囲気中に保持するための
炉芯管でアルミナ磁器管よりなる。３はこの炉芯管を加
熱するためのヒータで、各ゾーンで個別に加熱温度が設
定し得るようになっている。

まず始めに、銅管１（直径１２．５　ｍφ、内径８．０
■φ）を約８００°Ｃとなるように加熱する。

この時、炉芯管内は窒素中に保持し、銅管内はチャンバ
ー４を通して酸素を供給する。その結果、銅管内は酸化
されＣｕＯ１ｉが形成される０次に鋼管を同様に加熱し
た状態でチャンバー内にハロゲン化合物５ｒ１２．Ｃａ
Ｉ２．ＢｉＦ３の蒸発皿５．７．９をそれぞれ置き、０
２雰囲気をＨｅ雰囲気に切換えそれぞれの蒸気圧に応じ
た温度までヒータ６．８．１０で加熱しそれぞれの蒸気
を銅管内に導入し、所望の膜を形成する。しかる後雰囲
気を再度０□雰囲気に切換え銅管内の内壁に超電導体を
反応により得られた。このようにして得られた超電導体
膜の組成を分析したところＢ　ｉ＠、ｑ　Ｃａａ、＊ｓ
Ｓ　ｒ＊、ｓ　Ｃｕｚ、＊　Ｏｘなる組成であった０本
発明によって得られた鋼管を液体窒素温度まで冷却して
超電導転移温度を求めたところ約８５Ｋから急激な抵抗
減少が見られ７９にで臨界温度Ｔｃに達した。なお本実
施例では銅パイプを用いたが銅で内部がガスなどで処理
し得る構造のものであれば良いことはいうまでもない。

実施例２ 実施例１と同様にして酸化銅層を形成した鋼管を用いて
、Ｓｒ、Ｙのアセチルアセトン（Ｓ　ｒ（Ｃ５Ｈ，０２
）２　、Ｙ（Ｃ５Ｈ７０２）３　］をそれぞれ加熱蒸発
チャンバー４に入れ、真空ポンプにてチャンバー４内の
圧力が１×ｌＯ°２Ｔｏｒｒとし、加熱ヒータにて所定
の温度になるまで前記材料を加熱する。このようにして
得られた茎発ガスは銅管内に導入され、銅管内に５ｒ−
Ｙ−ＣｕＯ系の膜が形成された。この時の銅管の加熱温
度は６５０°Ｃである。この膜についてＸ線による結晶
構造の解析および４端子法による超電導転移温度の測定
を行なった結果、Ｓ　ｒ　２　Ｙ　１Ｃｕ　ａ　Ｏｘな
る斜方晶系の単結晶膜が得られ転移温度は９３にであっ
た。

発明の効果 本発明の超電導体の製造方法によれば、銅管内における
酸化銅層とガス状ソースによって任意の組成の超電導体
が得られる。そのため銅管内に超電導体が得られること
から、所望の形状の鋼管を用いることで、コイル状など
の超電導体が極めて容易に作製できる。また銅管内に超
電導層が存在する構造を有しているため臨界温度を越え
た時のオフセント状態でも金属銅の存在でシステムを保
護できる。さらに銅管内を密閉することにより経時的変
化の無い信頼性の高い超電導体が得られる等、産業上極
めて有益な発明である。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例における超電導体の作製装置の概
略図である。 １・・・・・・銅管、２・・・・・・炉芯管、３・・・
・・・加熱ヒータ、４・・・・・・蒸発源用チャンバー
、５．７．８・・・・・・蒸発源、６，８．ｔｏ・・・
・・・加熱ヒータ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）中空状構造を有する金属鋼管の内部を酸化処理し
   て酸化銅層を形成し、前記酸化銅層を有する銅管を外部
   より加熱しながら管内に所望の元素のガス状ソースを輸
   送原料として送り、前記銅管内壁部に気相成長させかつ
   、酸化銅層との反応により酸化物系超電導体層を形成す
   ることを特徴とする超電導体の製造方法。
2. （２）元素のガス状ソースがハロゲン化合物よりなるこ
   とを特徴とする請求項（１）記載の超電導体の製造方法
   。
3. （３）元素のガス状ソースが、金属キレートを用いてな
   ることを特徴とする請求項（１）記載の超電導体の製造
   方法。