JPH03274805A - 超伝導高周波空洞 - Google Patents
超伝導高周波空洞Info
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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。
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、改良された超伝導高周波空洞の構造に関する
。
。
超伝導高周波空洞は、Ｃｕ等の常伝導体を用いたものに
比較して、内部に蓄える交番電界及び磁界を飛躍的に高
くすることができ、また、消費電力を小さくすることが
できるため、加速器等に使用されている。その理由は、
超伝導体はその転移温度以下で高周波抵抗がＣｕより数
桁低くなるからである。
比較して、内部に蓄える交番電界及び磁界を飛躍的に高
くすることができ、また、消費電力を小さくすることが
できるため、加速器等に使用されている。その理由は、
超伝導体はその転移温度以下で高周波抵抗がＣｕより数
桁低くなるからである。
超伝導高周波空洞の材料としては、臨界磁界の高さを考
慮して純Ｎｂが一般に用いられている。
慮して純Ｎｂが一般に用いられている。
しかしながら、Ｎｂ自体は極めて高価であり、また熱の
不良伝導体であり、その機械的強度は低い。
不良伝導体であり、その機械的強度は低い。
従って、全体をＮｂで構成した超伝導高周波空洞は、大
量のＮｂを使用し高価なものになる。また、このような
超伝導高周波空洞では、内面の高周波抵抗により高周波
損失が発生し、それにともなう発熱が迅速に除去されず
内面の温度が上昇して転移温度を越え、超伝導状態が破
壊する。このことは、超伝導高周波空洞内に貯える交番
電界及び磁界を制約することになる。
量のＮｂを使用し高価なものになる。また、このような
超伝導高周波空洞では、内面の高周波抵抗により高周波
損失が発生し、それにともなう発熱が迅速に除去されず
内面の温度が上昇して転移温度を越え、超伝導状態が破
壊する。このことは、超伝導高周波空洞内に貯える交番
電界及び磁界を制約することになる。
以上の点に鑑み、高周波性能が要求される表面層をＮｂ
等の超伝導体とし、その基体をＣｕ等の熱伝導の良い金
属にした複合構造を有する超伝導高周波空洞が開発され
ている。
等の超伝導体とし、その基体をＣｕ等の熱伝導の良い金
属にした複合構造を有する超伝導高周波空洞が開発され
ている。
従来、ＮｂとＣｕを複合化して超伝導高周波空洞を製作
する方法としては、次のような方法がある。即ち、 １）Ｃｕ基体の内面に薄＜Ｎｂ層をスパッタリングによ
り付着させる。
する方法としては、次のような方法がある。即ち、 １）Ｃｕ基体の内面に薄＜Ｎｂ層をスパッタリングによ
り付着させる。
２）Ｎｂ膜を構威し、真空中でその外面にＡｒイオンに
よりエツチング処理を行い、同一真空中でスパッタリン
グまたはイオンブレーティング等のＰＶＤ加工でＣｕま
たはＮｉを付着させ、次いで、Ｃｕ厚メツキを施して基
体を形成する。
よりエツチング処理を行い、同一真空中でスパッタリン
グまたはイオンブレーティング等のＰＶＤ加工でＣｕま
たはＮｉを付着させ、次いで、Ｃｕ厚メツキを施して基
体を形成する。
しかしながら、上述の方法には次のような問題点があっ
た。即ち、第１の方法では、スパッタリングしたＮｂ層
の再現性が良くなく、良好な超伝導特性を得ることが困
難である。第２の方法では、良好な超伝導特性は得られ
るが、空洞全体を真空環境下に置いてＰＶＤ加工を行う
装置が必要になり、この装置は高価であるため、大型の
空洞を製作することは困難である。
た。即ち、第１の方法では、スパッタリングしたＮｂ層
の再現性が良くなく、良好な超伝導特性を得ることが困
難である。第２の方法では、良好な超伝導特性は得られ
るが、空洞全体を真空環境下に置いてＰＶＤ加工を行う
装置が必要になり、この装置は高価であるため、大型の
空洞を製作することは困難である。
（１１１１を解決するための手段と作用〕本発明は上記
問題点を解決した超伝導高周波空洞を提供するもので、
内層はＮｂまたはＮｂ合金の薄板からなり、外層は基体
となる良熱伝導体の金属層からなり、内外層間にはＡｕ
薄膜が介在し、Ａｕの拡散層が内層に形成されているこ
とを特徴とするものである。
問題点を解決した超伝導高周波空洞を提供するもので、
内層はＮｂまたはＮｂ合金の薄板からなり、外層は基体
となる良熱伝導体の金属層からなり、内外層間にはＡｕ
薄膜が介在し、Ａｕの拡散層が内層に形成されているこ
とを特徴とするものである。
ＮｂまたはＮｂ合金材上にＡｕｌ膜を付着し、その後熱
処理によりＡｕをＮｂまたはＮｂ合金中に拡散させると
、Ａｕ薄膜は密着性良く強固に付着する。また、Ａｕは
他の金属に対して親和力が強いため、良熱伝導体である
金属をその上に強固に着けることができる。その結果、
ＮｂまたはＮｂ合金と良熱伝導体である金属は強固に複
合される０本発明は、このようにして形成される複合材
を超伝導高周波空洞に利用したもので、ＮｂまたはＮｂ
合金の薄板からなる内層と良熱伝導体の金属からなる外
層は強固に付着し、内外層間の熱伝導も良好である。
処理によりＡｕをＮｂまたはＮｂ合金中に拡散させると
、Ａｕ薄膜は密着性良く強固に付着する。また、Ａｕは
他の金属に対して親和力が強いため、良熱伝導体である
金属をその上に強固に着けることができる。その結果、
ＮｂまたはＮｂ合金と良熱伝導体である金属は強固に複
合される０本発明は、このようにして形成される複合材
を超伝導高周波空洞に利用したもので、ＮｂまたはＮｂ
合金の薄板からなる内層と良熱伝導体の金属からなる外
層は強固に付着し、内外層間の熱伝導も良好である。
以下１図面に示した実施例に基づいて本発明の詳細な説
明する。
明する。
第１図は本発明に係る超伝導高周波空洞の一実施例の断
面図であり、内層１は０．３〜１．０■程度の厚さのＮ
ｂｌ板を絞り加工やプレス加工で空洞形状に底形し、電
子ビーム溶接で組立られている。
面図であり、内層１は０．３〜１．０■程度の厚さのＮ
ｂｌ板を絞り加工やプレス加工で空洞形状に底形し、電
子ビーム溶接で組立られている。
内層１上にはＡｕ薄膜２が均一に被覆されている。
Ａｕ薄ＷＩ２は、厚さが０．２μであり、シアン化合カ
リウム浴で電気メツキにより形成されている。
リウム浴で電気メツキにより形成されている。
この状態で非酸化雰囲気中において３００℃、１時間の
熱処理を行うと、Ａｕは内層１に拡散するが、表面に純
粋なＡｕ薄膜が残った状態になった。Ａｕ１ｌｌ！上に
は基体となるＣｕからなる外層３が電気メツキにより厚
さ１〜３１１ｍに形成されている。
熱処理を行うと、Ａｕは内層１に拡散するが、表面に純
粋なＡｕ薄膜が残った状態になった。Ａｕ１ｌｌ！上に
は基体となるＣｕからなる外層３が電気メツキにより厚
さ１〜３１１ｍに形成されている。
Ｃｕの電気メツキには硫＃銅浴を用い、そのｇ戒は硫酸
銅（Ｃｕ Ｓ Ｏ，＝ ５ Ｈ，Ｏ） ６０〜２００ｇ
／ｌ、硫酸（Ｈ，ＳＯ，）７０〜２２０ｇ／ｌおよび塩
素イオン３０〜１００ｍ ｇ ／ １であった。電気メ
ツキ条件は、浴温か２０〜４０℃であり、電流密度が１
〜４Ａ／ｃｌ＋＋”であった、このようにして得られた
超伝導高周波空洞は、良好な超伝導特性および放熱特性
を示した。
銅（Ｃｕ Ｓ Ｏ，＝ ５ Ｈ，Ｏ） ６０〜２００ｇ
／ｌ、硫酸（Ｈ，ＳＯ，）７０〜２２０ｇ／ｌおよび塩
素イオン３０〜１００ｍ ｇ ／ １であった。電気メ
ツキ条件は、浴温か２０〜４０℃であり、電流密度が１
〜４Ａ／ｃｌ＋＋”であった、このようにして得られた
超伝導高周波空洞は、良好な超伝導特性および放熱特性
を示した。
なお、Ａｕ１１１！の厚さは０．１１１！１１１１！ハ
充分であり、メツキ浴は亜硫酸金塩を用いてもよい。
充分であり、メツキ浴は亜硫酸金塩を用いてもよい。
また、Ｃｕメツキ浴はピロリン酸鋼浴、ホウフッ化銅浴
、ケイフッ化銅浴なとでもよい。
、ケイフッ化銅浴なとでもよい。
第２図は他の実施例を示し、基体となる外層３を溶射に
より形成したものである。溶射の方法としては、熱伝導
の良い材料を成膜するのに適した低圧無酸素雰囲気中で
のプラズマ溶射を用いた。
より形成したものである。溶射の方法としては、熱伝導
の良い材料を成膜するのに適した低圧無酸素雰囲気中で
のプラズマ溶射を用いた。
この方法では、プラズマ溶射ガン４中で電気アークによ
りＡｒガス、窒素ガスなどの不活性ガスをイオン化して
プラズマに変換し、プラズマ火炎５を噴出する。この火
炎５中に細管６を通してＣｕ粉末を送り込み、溶かして
Ａｕ１ｉ膜２上に吹きつけ、堆積させることにより、Ｃ
ｕからなる外層３が形成される。この方法によると、Ｃ
ｕ以外のＡｌまたはＡ１合金のｒｆｃｌＩ！を形成する
ことができ、Ｃｕを基体とした超伝導高周波空洞と同様
の放熱特性を有し、それよりも軽量化を図ることができ
る。この場合は、溶射の際に基盤となるＡｕｆｉ膜２の
温度が上昇し、Ａｕが内層１のＮｂまたはＮｂ合金中に
拡散するため、前記実施例において行った非酸化雰囲気
中での熱処理を省略することもできる０本実施例におい
ても、内層ｌと外層３の間にＡｕ１１膜２を介在させる
ことにより、内層ｌと外層３の密着強度は飛躍的に向上
した。
りＡｒガス、窒素ガスなどの不活性ガスをイオン化して
プラズマに変換し、プラズマ火炎５を噴出する。この火
炎５中に細管６を通してＣｕ粉末を送り込み、溶かして
Ａｕ１ｉ膜２上に吹きつけ、堆積させることにより、Ｃ
ｕからなる外層３が形成される。この方法によると、Ｃ
ｕ以外のＡｌまたはＡ１合金のｒｆｃｌＩ！を形成する
ことができ、Ｃｕを基体とした超伝導高周波空洞と同様
の放熱特性を有し、それよりも軽量化を図ることができ
る。この場合は、溶射の際に基盤となるＡｕｆｉ膜２の
温度が上昇し、Ａｕが内層１のＮｂまたはＮｂ合金中に
拡散するため、前記実施例において行った非酸化雰囲気
中での熱処理を省略することもできる０本実施例におい
ても、内層ｌと外層３の間にＡｕ１１膜２を介在させる
ことにより、内層ｌと外層３の密着強度は飛躍的に向上
した。
以上説明したように本発明によれば、内層はＮｂまたは
Ｎｂ合金の薄板からなり、外層は基体となる良熱伝導体
の金属層からなり、内外層間にはＡ ｕ Ｗｉ膜が介在
し、Ａｕの拡散層が内層に形成されているため、従来技
術を用いて再現性良く、内外層の密着強度の高い超伝導
高周波空洞が得られるという優れた効果がある。
Ｎｂ合金の薄板からなり、外層は基体となる良熱伝導体
の金属層からなり、内外層間にはＡ ｕ Ｗｉ膜が介在
し、Ａｕの拡散層が内層に形成されているため、従来技
術を用いて再現性良く、内外層の密着強度の高い超伝導
高周波空洞が得られるという優れた効果がある。
第１図は本発明に係る超伝導高周波空洞の一実施例の断
面図、第２図は他の実施例の製作方法の説明図である。 ｌ・・・内層、 ２・・・Ａｕ薄膜、 ３・・・外
層、４・・・溶射ガン、 ５・・・火炎、 ６・・・細
管。
面図、第２図は他の実施例の製作方法の説明図である。 ｌ・・・内層、 ２・・・Ａｕ薄膜、 ３・・・外
層、４・・・溶射ガン、 ５・・・火炎、 ６・・・細
管。
Claims (1)
- 内層はＮｂまたはＮｂ合金の薄板からなり、外層は基体
となる良熱伝導体の金属層からなり、内外層間にはＡｕ
薄膜が介在し、Ａｕの拡散層が内層に形成されているこ
とを特徴とする超伝導高周波空洞。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7472590A JPH03274805A (ja) | 1990-03-23 | 1990-03-23 | 超伝導高周波空洞 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7472590A JPH03274805A (ja) | 1990-03-23 | 1990-03-23 | 超伝導高周波空洞 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03274805A true JPH03274805A (ja) | 1991-12-05 |
Family
ID=13555489
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7472590A Pending JPH03274805A (ja) | 1990-03-23 | 1990-03-23 | 超伝導高周波空洞 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03274805A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002100133A3 (en) * | 2001-06-06 | 2003-02-20 | Cornell Res Foundation Inc | Superconductor accelerator cavity with multiple layer metal films |
| EP1892322A1 (en) * | 2005-05-30 | 2008-02-27 | Nomura Plating Co., Ltd | Copper/niobium composite piping material produced by copper electroforming, process for producing the same and superconducting acceleration cavity produced from the composite piping material |
| JP2009135049A (ja) * | 2007-11-30 | 2009-06-18 | Toshiba Corp | 超電導高周波加速空洞の製造方法および超電導高周波加速空洞 |
-
1990
- 1990-03-23 JP JP7472590A patent/JPH03274805A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002100133A3 (en) * | 2001-06-06 | 2003-02-20 | Cornell Res Foundation Inc | Superconductor accelerator cavity with multiple layer metal films |
| EP1892322A1 (en) * | 2005-05-30 | 2008-02-27 | Nomura Plating Co., Ltd | Copper/niobium composite piping material produced by copper electroforming, process for producing the same and superconducting acceleration cavity produced from the composite piping material |
| EP1892322A4 (en) * | 2005-05-30 | 2012-01-11 | Nomura Plating Co Ltd | COPPER GALVANOPLASTY COPPER / NIOBIUM COMPOSITE CONNECTION MATERIAL, PROCESS FOR PRODUCING THE SAME, AND SUPERCONDUCTING ACCELERATION CAVITY PRODUCED FROM THE MATERIAL |
| US8470155B2 (en) | 2005-05-30 | 2013-06-25 | High Energy Accelerator Research Organization | Copper/niobium composite piping material produced by copper electroforming, process for producing the same and superconducting acceleration cavity produced from the composite piping material |
| JP2009135049A (ja) * | 2007-11-30 | 2009-06-18 | Toshiba Corp | 超電導高周波加速空洞の製造方法および超電導高周波加速空洞 |
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