JPH03197897A - 超電導磁気シールド構造体 - 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、シールド特性に優れ且つ製造が容易な超電導
磁気シールド構造体に関する。

〔従来の技術〕

人間から発する磁界を測定して診断する生体磁気測定装
置等には環境磁場（交流分〜１０−’Ｇ）中で１０−　
”　Ｇ以下の磁気環境が必要なため、磁気シールド体と
してマイスナー効果を利用した超電導体製筒状体の使用
が検討されている。

ところで超電導体製筒状体の開口端部から侵入する環境
磁場は、内部に向かって指数函数的にσ友衰するものの
、前記の生体磁気測定装置のように少なくとも中心点に
て１０−＠Ｃ以下の磁気環境を必要とする場合は、第８
図にその縦断面図を示したように上記筒状体の長さは、
例えば筒状体１４の開口端の直径を人間が入る為に８０
ｃｍとすると少なくとも５ｍは必要となる。

ところで近年液体窒素温度で使用できる酸化物超電導体
が見出され、各分野でその応用研究が活発に進められて
いるが、この酸化物超電導体の成形体は、酸化物超電導
体となし得る原料物質を単独、或いは金属材、或いは非
金属材などの非超電導性材料を積層複合し、これを所定
の形状に成形加工し、しかるのちこれを高温に加熱して
焼結とともに超電導体への反応を行わしめて製造するも
のであり、従ってこのように酸化物８Ｉ電導体を用いて
前述の生体磁気測定装置を一体ものとして製造するよう
な場合は、長さ５ｍにわたる均熱帯をもつ炉が必要とな
り、設備費が膨大なものとなるばかりでなく、そのよう
な大型の超電導体製筒状体を均質に製作することも非常
に困難である。

また、片端を閉塞した筒は、両端を開口した筒の１／２
の長さでよいが、そのようなものは構造的に熱歪が生じ
易く、成形体の加熱処理時の熱膨張や使用時の冷却によ
る熱収縮などで割れが生じる可能性が高い。

このようなことから大型の磁気シールド体は、いくつか
に分割して成形し、これを加熱処理したのち、溶接して
一体ものとなす方法が提案されたが、この方法によると
溶接の際の熱により磁気シールド体が変形したり、組成
変動を起こしたりしてシールド特性が低下するという問
題があった。

（課題を解決するための手段及び作用］本発明はかかる
状況に鑑み鋭意研究を行った結果、超電導体製筒状体又
は超電導体製筒状体と非超電導体製筒状体とを複合させ
た複合筒状体の端部同士を所定の条件にて嵌合すること
により環境磁場の侵入を一体ものと同程度に防止できる
ことを知見し、更に研究を重ねて本発明を完成させるに
到ったものである。

部ち、請求項１の発明は、超電導体製筒状体又は超電導
体製筒状体を含む複合筒状体同士を、挿入した側の筒状
体の超電導体層の外面と挿入された側の筒状体の超電導
体層の内面との距に１の少なくとも５倍の長さをもって
両者が重合する状態に嵌合せしめられていることを特徴
とする超電導磁気シールド構造体である。

以下に請求項１の発明を図を参照して具体的に説明する
。

第１図は、超電導体製筒状体を含む複合筒状体（以下複
合筒状体と略記）同士を嵌合してなる本発明の超電導磁
気シールド構造体の一態様例を示す縦断面図である０図
において１．２は複合筒状体で、この複合筒状体は、円
筒状の補強用金属層２１、２２上に超電導体層３１．３
２をそれぞれ形成したものである。

２個の複合筒状体１．２の端部が相互に嵌合されており
、両者の嵌合されて重合した部分の長さＬ　は、複合筒
状体ｌの超電導体層３１の外面と複合筒状体２の超電導
体層３２の内面との距離、即ち複合筒状体２の金属層２
２の厚さｄ、の５倍以上に構成されている。

而して本発明の超電導磁気シールド構造体は、長さＬｌ
とＬ２０２木の複合筒状体１．　２を嵌合して、長さが
Ｌｌ　＋Ｌ、−１＋の超電導磁気シールド構造体となし
たもので、上記の２木の複合筒状体１．２は別々に作製
し得るものであり、従って加熱処理炉等の製造設備は小
型のもので済む。

第２図は長さＬ２　、Ｌ４　、Ｌｓの３個の複合筒状体
３，４．５の端部相互を順次嵌合したもので、それぞれ
の嵌合部分の複合筒状体が重合する長さ１、．１．、は
、それぞれの超電導体層間の距Ｈｄｚ。

ｄ、ｌの５倍以上の長さをもって構成されている。

而して環境磁場を十分シールドした長さり、＋Ｌ４＋Ｌ
Ｓ　　ｌｘ　　ｉｓの超電導磁気シールド構造体が形成
される。

第３図イに示した超電導磁気シールド構造体は、開口端
部を嵌合して磁気シールドした２本の複合筒状体６．７
のうちの一方の複合筒状体７の開口端部を小径化し、こ
の小径化部分ａを曲設させたもの、又第３図口に示した
シールド構造体は、小径化部分６を凹設させたもので、
いずれも複合筒状体７の長さを短縮することができる。

以上、第１〜第３図においては筒状体１．２として、円
筒状の補強用金属層２１．２２を有する超電導体製筒状
体を含む複合筒状体を用いた例にて説明したが、超電導
体のみからなる筒状体を用いた場合も上記と同様の作用
効果が得られることは云うまでもないことである。

請求項２の発明は、超電導体製筒状体又は超電導体製筒
状体を含む複合筒状体の一方の開口端部、又は超電導体
製筒状体或いは超電導体製筒状体を含む複合筒状体同士
を、挿入した側の筒状体の超電導体層の外面と挿入され
た側の筒状体の超電導体層の内面との距離の少なくとも
５倍の長さをもって両者が重合する状態に嵌合させた筒
状体群の一方の筒状体の開口端部に、超電導体層と非超
電導体層を積層させたものからなる栓状体を、挿入した
栓状体の超電導体層の外周面と挿入された筒状体の超電
導体層の内面間との距離の少なくとも５倍の長さをもっ
て両者が重合する状態に嵌合したことを特徴とする超電
導磁気シールド構造体である。

以下に請求項２の発明を図を参照して具体的に説明する
。

第４図は複合筒状体の一方の開放端部に超電導体製栓状
体（以下栓状体と略記）を嵌合させた超電導磁気シール
ド構造体の一態様例を示す縦断面図である。図において
ｒｌは、栓状体でリング状の金属Ｎ２３の内部に超電導
体層３３を積層複合したものである。

複合筒状体７の開口端部の内に厚さＬｌの栓状体ｆ１が
上記開口端部と面一に挿入、嵌合されており、栓状体の
厚さｔｌ、即ち複合筒状体７と栓状体ｆ１の嵌合部分の
重合長さは、この栓状体ｒの超電導体層３３の外周面と
複合筒状体７の超電導体層３，４の内面との距離、つま
り複合筒状体７の金属層２４の厚さｄ４と栓状体ｆ１の
金属層の厚さｄＳの和の５倍以上の長さをもって構成さ
れている。

第５図イ１口に示した超電導磁気シールド構造体は、複
合筒状体８に嵌合した栓状体ｆｚ、ｒ３に小径化した開
口端部をそれぞれ５設又は凹設したもので、この５設又
は凹設した小径の開口端部ｃ、ｅは、生体磁気測定装置
において監視窓等として使用される。

第６図に示したシールド構造体は、２個の複合筒状体９
．１０の端部同士を嵌合して構成した磁気シールド体の
一方の筒状体ｌＯの開口端部に厚さＬ２の栓状体ｆ４を
開口端部と面一に挿入嵌合したものである。

上記において複合筒状体１０と栓状体ｆ４との重合長さ
ｈは、複合筒状体１０の超電導体層３５の内面と栓状体
「４の超電導体層３６の外周面との距離ｄ６＋ｄ、の５
倍以上の長さになっている。

第７図に示したシールド構造体は、３個の複合筒状体１
１．１２．１３からなるもので、複合筒状体１３の開口
端部に栓状体ｆ、が嵌合され、複合筒状体１３と栓状体
ｒ、の重合長さも、は、複合筒状体１３の超電導体層３
７の内面と栓状体ｆ、の超電導体層３８の外周面との距
離ｄｓ＋ｄｑの５倍以上の長さになっている。

上記第６，７図に示した超電導磁気シールド構造体にお
いても、複合筒状体の開口端部内側に挿入嵌合した栓状
体ｆ＝、ｆｓに第５図に示したような小径化した開口端
部を５設又は凹設することができる。

上記態様例では、超電導体層に金属層を１１複合した複
合筒状体又は栓状体を用いた場合について説明したが、
本発明の磁気シールド構造体では超電導体層を非超電導
体層でサンドインチした複合材からなる筒状体、更には
何ら非超電導体層が複合されていない超電導体のみから
なる筒状体等任意の構成の筒状体又は栓状体が適用され
る。又筒状体の横断面形状は円形の他、楕円形、角形等
、又栓状体にも縦断面コの字型のもの等任意の形状のも
のが用いられる。

又上記態様例では、栓状体は、超電導体層を金［１１で
複合したものについて説明したが、超電導体のみからな
るものを用いるようにしてもよい。

本発明において、複合筒状体を構成する非超電導体層に
、冷却媒体を流通させる等して冷却機能をもたせるよう
にしてもよい。

本発明において超電導体層間の距離が場所によ１て異な
る場合は、その最大距離の５倍以上の長さに嵌合部分の
重合長さをとればよい。

本発明において、超電導体には液体Ｎ２温度で超電導体
となるＹ−Ｂａ−Ｃｕ−０系、Ｂ１−３ｒ−Ｃａ−Ｃｕ
−０系等の酸化物超電導体を用いるのが経済的で有利で
あるが、ＮｂＴｉやＮｂ、＋Ｓｎ等の金属又は化合物超
電導体を適用しても差支えない。

［実施例］ 以下に本発明を実施例により詳細に説明する。

実施例１ ＹＢａｚＣｕ＋０８組成のＹ系酸化物超電導体の仮焼成
粉体をバインダーと？Ｒ棟してペースト状にして、内径
７８飾、外径８０間、長さ２６０Ｉ及び内径８４画、外
径８６ｍ、長さ２６０ｍ１のＳＵＳ製円筒上に２帥厚さ
に膜状に成形したのち、これを電気炉にて大気中９８０
°Ｃにて加熱処理して上記仮焼成粉体の焼結並びに上記
焼結体の酸化物超電導体への反応を行わしめて複合Ｙ系
酸化物超電導体製筒状体となした。次に而して得た２本
の複合超電導体製筒状体相互をその端部で嵌合させて超
電導磁気シールド構造体を形成した。

尚、上記嵌合部分の超電導体間の距離ｄは２ｍｍで一定
であるが、嵌合部分の両者が重合する長さｌは１０〜２
０ｎｍの範囲で種々に変化させた。

比較例１ 実施例１において、複合筒状体の嵌合部分の重合長さｆ
は４〜８胴の範囲で種々に変化させた。

比較例２ Ｙ　Ｂ　ａ　ｔ　Ｃｕ　３０、組成のＹ系酸化物超電導
体を層状に形成する金属製円筒として内径７８ｍｍ、外
径８０間、長さ５１０薗の一体もののＳＵＳ製円筒を用
いた他は実施例１と同じ方法によりＹ系酸化物超電導体
製磁気シールド構造体を作製した。

斯くの如くして得られた各々の超電導磁気シールド構造
体を液体窒素温度に冷却し、外部から１０３Ｇの磁場を
かけ、上記シールド構造体の中心点の磁場強度を測定し
た。結果は第１表に示した。

第　　１　　表 第１表より明らかなように、本発明品（Ｎα１゜２）は
中心点の磁場強度が１０−　＠Ｇで、従来の一体成形も
の（Ｎα５）の磁場強度と同等で、生体磁気測定に必要
な良好な磁気環境が得られるものであった。これに対し
比較品（Ｎα３，４）は、磁気を十分シールドすること
ができず、筒状体内の磁場強度が高い値のものとなった
。

上記実施例で示したシールド構造体は、筒状体を２本使
用したものなので用いた炉の長さは１本ものの場合の約
１／２であったが、筒状体は多分割する程用いる炉長は
短くて済み、本発明の効果は一層発揮される。

実施例２ 外径７８ｍｍ、内径７６画のＳＵＳ製リングの内側にＹ
系酸化物超電導体の仮焼成粉をバインダーと混練してペ
ースト状にして充填し、これを実施例１と同じ方法で加
熱処理してＹ系酸化物超電導栓状体を作製した。次にこ
の栓状体を実施例１で用いた超電導磁気シールド構造体
の径の大きい複合筒状体の開口端部内に嵌合した。

上記において栓状体の嵌合深さｔは、１５〜２４鴫の範
囲で種々に変化させた。

比較例３ 実施例２において栓状体の嵌合深さＬを６〜１２鵡の範
囲で種り変化させた他は実施例２と同じ方法にて複合筒
状体に栓状体を嵌合した。

斯くの如くして得られた各々の有底型超電導磁気シール
ド構造体を液体窒素温度に冷却し外部から１Ｏ−３Ｇの
磁場をかけ上記シールド構造体の有底部から３０ｍｍ内
側の磁場強度を測定した。結果は第２表に示した。

第２表 第２表より明らかなように本発明品（Ｎｏ、６．７）は
、栓状体を嵌合させた有底部から３０ｍｍ離れた筒状体
の内側で磁場強度が３ＸｌＯ−Ｉｌ（１；と生体発生磁
場を測定し得る良好な磁気環境が得られた。これに対し
比較品（Ｎｏ、８．９）は栓状体の嵌合深さが浅かった
為、つまり嵌合部分の筒状体の超電導体層と栓状体の超
電導体層の重合深さが短かった為、嵌合部分から環境磁
場が侵入して筒状体内の磁場強度が高い値のものとなっ
た。

〔効果〕

以上述べたように、本発明のＭｉ電導磁気シールド構造
体は、磁気シールド特性に優れ且つ小型の加熱炉にて製
造することができ、工業上顕著な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１〜７図は本発明の超電導磁気シールド構造の実施例
を示すそれぞれ縦断面図、第８図は一体ものの超電導磁
気シールド構造を示す縦断面図である。 １〜１３・・・複合超電導体製筒状体、　２１〜２４・
・・金属層、　３１〜３８・・・超電導体層、　　ｆ＋
””ｆｓ・・・超電導体製筒状体、　ａ、ｂ・・・筒状
体開口端の小径化部分、　ｃ、ｄ・・・栓状体に設けた
小径の開口端。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）超電導体製筒状体又は超電導体製筒状体を含む複
   合筒状体同士を、挿入した側の筒状体の超電導体層の外
   面と挿入された側の筒状体の超電導体層の内面との距離
   の少なくとも５倍の長さをもって両者が重合する状態に
   嵌合せしめられていることを特徴とする超電導磁気シー
   ルド構造体。
2. （２）超電導体製筒状体又は超電導体製筒状体を含む複
   合筒状体の一方の開口端部、又は超電導体製筒状体或い
   は超電導体製筒状体を含む複合筒状体同士を、挿入した
   側の筒状体の超電導体層の外面と挿入された側の筒状体
   の超電導体層の内面との距離の少なくとも５倍の長さを
   もって両者が重合する状態に嵌合させた筒状体群の一方
   の筒状体の開口端部に、超電導体層と非超電導体層を積
   層複合させたものからなる栓状体を、挿入した栓状体の
   超電導体層の外周面と挿入された筒状体の超電導体層の
   内面間との距離の少なくとも５倍の長さをもって両者が
   重合する状態に嵌合したことを特徴とする超電導磁気シ
   ールド構造体。