JPH0288924A - 液体ヘリウム連続液面計用素子 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、液体ヘリウムの液面を連続的に計ＩｐＩする
ための連続液面計用素子に関するものである。

（従来の技術） 従来より液体ヘリウムの液面の連続的な計測には、超電
導線の超電導状態で電気抵抗が零になることを利用した
ものが知られている。例えば、第２図に示すようにＮｂ
−Ｔｌ合金からなる超電導線ｌの両端に一対の電流リー
ド２と電圧リード３を接続し、かつ該超電導線ｌを外筒
４の両端に配置した端板５にバネ６を介して取付け、更
に該超電導線ｌの上端部に前記電流リード２の一方と接
続された絶縁被覆したニクロム線等からなるヒータ７を
巻回した構造の連続液面計用素子が知られている。かか
る構成の素子において、前記バネ６は前記超電導線ｌを
弛まないように伸直して外筒４に配置するために用いら
れ、前記ヒータ７は液体ヘリウムの液面上に露出した該
素子に対応する前記超電導線１部分を常電導状態にする
ために用いられ、前記外筒４は前記超電導線１の断線を
防止するために用いられている。

このような第２図に示す構成の連続液面計用素子による
液体ヘリウムの連続的な計測は、通常、電流リード２を
直流電源に接続し、電圧リード３を電圧記録計に接続し
た状態で該素子を液体ヘリウム中に垂直に挿入し、液体
ヘリウムの液面上に露出した該素子の超電導線１部分の
常電導状態での抵抗に比例した電圧を電圧記録計等で検
出する手法が採用されている。

しかしながら、従来の連続液面計用素子では使用するＮ
ｂ−Ｔｌ超電導線の超電導状態を維持する温度、つまり
臨界温度（Ｔｃ　）が約９．５にで液体ヘリウムの沸点
（４，２Ｋ）よりかなり高いために次のような問題があ
った。即ち、かかる臨界温度の超電導線では液体ヘリウ
ムの液面直上付近のヘリウムガス温度においても超電導
状態となり、常電導状態とならないため、液体ヘリウム
液面とヘリウムガスの境界が検出し難い。このため、ヒ
ータ７を用いて強制的に液体ヘリウムの液面上に露出し
た素子に対応する超電導線１部分の温度を上げて常電導
状態にする必要があった。この場合、ヒータ７の電力は
超電導線ｌの体積に比例し、臨界温度と液体ヘリウム温
度の差に比例する。従って、従来の素子では前記電力に
よる液体ヘリウムの蒸発を抑える目的から超電導線ｌを
可能な限り細くしている。細い超電導線は、弛み晶いた
めに両端をバネＢを介して外筒４の端板５に伸直して取
付けられている。また、細い超電導線ｌは断線し易いた
めに周囲を外筒４により保護されている。

このように従来の連続液面計用素子では使用するＮｂ−
Ｔｌ超電導線１の臨界温度（Ｔｃ　）が液体ヘリウム温
度より約５にとかなり高いために、細い超電導線１を用
いなければならず、これに伴って前述した第２図に示す
ように複雑な構成にしなければならないという問題があ
った。また、細い超電導線を用いているために素子の製
造等において細い超電導線が断線したり、ヒータ７によ
る電力で液体ヘリウムの不要な蒸発を招くという問題が
あった。

（発明が解決しようとする課２ｒｌ） 本発明は、上記従来の課題を解決するためになされたも
ので、ヒータを組込むことなく液体ヘリウムの液面とヘ
リウムガスとの境界を良好に検出でき、太い超電導線を
用いて液体ヘリウムの液面計測を可能とした液体ヘリウ
ム連続液面計用素子を提供しようとするものである。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、Ｔｉ　−Ｂ　、Ｉ’ｌ’−４Ｖ超電導線に一
対の電流リード及び一対の電圧リードを取付けたことを
特徴とする液体ヘリウム連続液面計用素子である。

（作用） 本発明に係わる液体ヘリウム連続液面計用素子に使用す
るＴｉ　−６Ａノー４ｖ合金からなる超電導線は、臨界
温度（Ｔｃ　）が４，４にで液体ヘリウム温度（４，２
Ｋ）に対して僅かに０．５にだけ高いため、該超電導線
に取付けられた電流リードを直流電源に接続し、電圧リ
ードを電圧記録計に接続した状態で該素子を液体ヘリウ
ム中に垂直に挿入した場合、液体ヘリウムの液面直上に
露出した該素子の超電導線部分はヘリウムガス中で容易
に常電導状態となり、液体ヘリウムの液面とヘリウムガ
スとの境界を精度よく検出できる。その結果、従来のよ
うに液体ヘリウム直上での超電導線を常電導状態にする
ためのヒータが不要となるため、計測中での液体ヘリウ
ムの不要な蒸発を解消でき、しかも比較的太い超電導線
を使用することができる。比較的太い超電導線の利用は
、外筒内に配置する際のバネによる伸直を不要化できる
ために素子構成を非常に簡素化でき、更に組立ての簡略
化、組立て時での超電導線の断線を解消できるという利
点を発揮できる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を第１図を参照して詳細に説明す
る。

図中の１１は、例えば断面寸法が１．７　ｒｔｍ　Ｘ　
１．７　ｍｍ、長さ１４０　ｕのＴｌ−６Ａノ一４ｖ合
金からなる超電導線である。この超電導線１１の両端か
ら１０ｍ贋の位置に一対の電流リード１２が夫々取付け
られており、かつ該超電導線１１の両端から２０ＪＯＩ
の位置に一対の電圧リード１３が夫々取付けられている
。そして、前記電流リード１２、電圧リード１３が取付
けられた超電導線１１は内径５ＪＩＩ、外径６ｍ、長さ
約１４０Ｍのガラス強化プラスチック製の外０１４に挿
入され、かつ該超電導線１１の両端は該外筒１４上下の
端板１５に取付けられている。

しかして、本実施例の液体ヘリウム連続液面計用素子の
性能を次のような手順より調べた。連続液面社用素子の
一対の電流リード１２を直流電源に接続して該電源から
１００ｍＡの一定電流を供給し、一対の電圧リード１３
を電圧記録計に接続した状態で該素子を容器内に収容さ
れた液体ヘリウムに１０朋の深さに挿入し、更に１ｏＷ
Ｉｉの添−さ挿入するという操作を間歇的に繰返し、各
深さでの電圧リード１３間の電圧を電圧記録計で記録し
た。その結果を、第３図に連続液面計用素子の液体ヘリ
ウム液面からの高さと電圧リード間の検出電圧の関係を
示す。

この第３図から明らかなように、液体ヘリウム液面から
の高さと検出電圧とは、良好な比例関係にあり、本実施
例の連続液面計用素子が極めて良好な性能を有している
ことが確認された。

［発明の効果］ 以上詳述した如く、本発明によれば液体ヘリウム温度に
対して僅かに高い臨界温度を有するＴｉ　−８Ａ、１７
−４　Ｖ合金からなる超電導線を使用することによって
、液体ヘリウ′ム、′直上の、ヘリウムガスに位置する
超電導線部分が容易に常電導状態となり、従来の連続液
面計用素子のようなヒータを用いることなく液体ヘリウ
ムの液面とヘリウムガスとの境界を精度よく検出でき、
しかもヒータの不要化により計ａ？１中での不必要な液
体ヘリウムの蒸発を防止でき、更に太い超電導線を利用
できることによる構成の簡素化、組立て工程の簡略化、
組立て工程での超電導線の断線の防止等を達成し得る顕
著な効果を有する液体ヘリウム連続液面計用素子を提供
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液体ヘリウム連続液面
社用素子の概略図、第２図は従来の液体ヘリウム連続液
面計用素子を示す概略図、第３図は本実施例の液体ヘリ
ウム連続液面社用素子における液体ヘリウム液面からの
高さと電圧リード間の検出電圧の関係を示す特性図であ
る。 １１・・・Ｔｉ　−８Ａ！−４Ｖ合金からなる超電導線
、１２・・・電流リード、１３・・・電圧リード、１４
・・・外筒。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ超電導線に一対の電流リード及び一
   対の電圧リードを取付けたことを特徴とする液体ヘリウ
   ム連続液面計用素子。