JPH04216699A

JPH04216699A - 超電導磁気シールド筒体とその製造方法

Info

Publication number: JPH04216699A
Application number: JP2411179A
Authority: JP
Inventors: Hideki Shimizu; 秀樹清水; Shingo Watanabe; 渡邉　信悟; Makoto Tani; 信谷
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1990-12-17
Filing date: 1990-12-17
Publication date: 1992-08-06

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁気シールド特性の優
れた大型の超電導磁気シールド筒体とその製造方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、磁気シールドのためにパーマロイ
、フェライト等の強磁性体により囲まれた空間が利用さ
れている。また、近年、研究開発が盛んな超電導体の反
磁性を利用した磁気シールド装置等も多く提案されてい
る。例えば、特開平１−１３４９９８号公報では磁気シ
ールドする空間の最内側に超電導体を配置することが提
案されている。また、出願人は特願平１−９７１９７号
にて、遮蔽する磁気源に対し、磁気源側より基板−超電
導層の順で少なくとも２層を有する磁気シールド筒を提
案した。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実用的
な磁気シールド筒に関しては未だ開発段階であるのが現
状であり、従来報告されている酸化物超電導磁気シール
ド筒は、厚さ５ｍｍ以上の焼結体、あるいは厚さ１５０
μｍ以下の膜厚を有する超電導層被覆の磁気シールド筒
であった。しかし、厚さ５ｍｍ以上の焼結体からなる酸
化物超電導磁気シールド筒では、大型の構造体を作製す
ることが困難であり、また、厚さ１５０μｍ以下の膜厚
を有する磁気シールド筒では、大型の構造体を作製する
ことは容易であるが、膜厚が薄いために単位当りの臨界
電流値（Ｉｃ）が低くなり、磁気シールド能が低いとい
う問題があった。

【０００４】一方、磁気シールド能を向上させるため、
酸化物超電導層の膜厚を厚くすると、ホーロー等の技術
で知られているような釉ダレが生じ、その結果、得られ
る磁気シールド筒の超電導特性は均一性に欠けるという
ことが一般に云われていた。そこで、本発明者は上記し
た問題を解決するため種々検討を行った結果、酸化物超
電導層が特定範囲の膜厚を有する場合には単位当りの臨
界電流値（Ｉｃ）が一定となり、磁気シールド能が所定
以上となることを見出し、本発明に到達した。

【０００５】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明によれば、
筒状基板上に、酸化物超電導層を２００〜５００μｍの
範囲の厚さで形成したことを特徴とする超電導磁気シー
ルド筒体、および、筒状基板上に、酸化物超電導粉末を
焼成後２００〜５００μｍの範囲の膜厚となるよう成形
し、次いで酸化物超電導成膜を溶融あるいは部分溶融す
る温度にて焼成することを特徴とする超電導磁気シール
ド筒体の製造方法、が提供される。

【０００６】また、超電導磁気シールド筒体を製造する
に際しては、縦置き焼成が好都合であるが、本発明では
、このような筒状基板を縦置きして焼成する場合に特に
有効に用いることができる。

【０００７】

【作用】本発明者が種々実験及び検討を重ねたところ、
驚くべきことには、基板上に酸化物超電導体を溶融ある
いは部分溶融する場合、超電導層の超電導特性（臨界電
流密度（Ｊｃ））は、超電導層の膜厚が厚くなるほど低
下する。これは、超電導層の厚さ方向の温度分布及び焼
成中の表面からの酸素拡散に影響を受けるためである。しかし、超電導層の膜厚が２００μｍまでは、超電導層
の膜厚が厚くなるに従い、超電導特性（臨界電流密度（
Ｊｃ））は急激に低下するが、２００μｍ以上では、超
電導特性の膜厚に対する依存性が緩やかになる（図１参
照）。また、５００μｍ以上では、さらにその依存性が
緩和する。そのため、臨界電流密度と膜厚の積、すなわ
ち、単位幅当たりの臨界電流量は、２００μｍまでは膜
厚が厚くなるほど大きくなり、２００μｍ以上ではほぼ
一定となる。また、５００μｍを越えるとさらに膜厚が
厚くなるほど大きくなる。これは、超電導特性を低下さ
せるような反応が極めて少ない基板、ＹＳＺ，ＭｇＯ，
ＳｒＴｉＯ２　，貴金属において、超電導体の種類を問
わず見られる現象である。特に、　Ｂｉ２Ｓｒ２ＣａＣ
ｕ２Ｏｘ組成の多層ペロブスカイト構造を有するビスマ
ス系超電導体を銀基板上で溶融あるいは部分溶融させた
場合に顕著である。それは、ビスマス系超電導体が銀基
板上で溶融あるいは部分溶融する場合、銀基板側から溶
融あるいは部分溶融を開始するため、膜厚方向の不均一
性が大きく、上記傾向が大きく現れるためである。

【０００８】従って、超電導磁気シールドに酸化物超電
導体を応用する場合、単位幅当たりの臨界電流量が大き
い程、良好な磁気シールド特性が得られるため、酸化物
超電導体においては、膜厚が厚い程好ましい。しかし、
円筒等の筒状基板上に超電導層を焼成被覆する場合、特
に縦置きにして焼成する場合には、膜厚が厚いとホーロ
ー等の技術で知られているような釉ダレが生じ、その結
果、超電導層の厚さが不均一となり、超電導特性の均一
性も欠けることになる。酸化物超電導体は、種類を問わ
ず、高温、溶融時の粘性が、ガラスのように温度の上昇
に伴い徐々に粘性が低下するような傾向が見られず、一
般金属のように、融点以上になると急激に粘性が低下す
る。そのため、釉ダレによる超電導層の膜厚の不均一は
顕著である。ただし、超電導層の膜厚が約５００μｍま
では、溶融あるいは部分溶融する温度を制御することに
より、釉ダレが生じないことが判明した。

【０００９】従って、本発明はこのような従来全く知ら
れていない新規な知見に基づきなされたもので、溶融又
は部分溶融温度を制御して筒状基板上の超電導層膜厚を
所定範囲とすることにより、磁気シールド特性が優れ、
しかも大型の超電導磁気シールド筒体が作製可能となっ
たのである。

【００１０】本発明の超電導磁気シールド筒体では、酸
化物超電導層を２００〜５００μｍの範囲の厚さに形成
する。後述する実施例の図１から明らかなように、酸化
物超電導層を約２００μｍ以上の膜厚に形成すると、２
００〜５００μｍの範囲では単位当りの臨界電流値（Ｉ
ｃ）はほぼ一定となるが、膜厚が５００μｍを超えると
単位当りの臨界電流値（Ｉｃ）が更に増大する。しかし
ながら、膜厚が５００μｍを超えると、縦置き焼成の場
合に釉ダレが生じて超電導特性が不均一となり好ましく
ない。

【００１１】本発明の超電導磁気シールド筒体は、基板
−酸化物超電導層の順に配置されるものである。本発明
の超電導磁気シールド筒体に用いる筒状基板としては、
酸化物超電導層と反応するおそれがなく、磁気シールド
装置への適用において超電導特性発現のための液体窒素
等の極低温度と室温間を繰り返えす冷熱サイクルの際に
受ける熱衝撃に耐え、かつ酸化物超電導層の機械的強度
を保持できるものであればよく、例えば、ジルコニア、
マグネシア、チタン酸ストロンチウム、チタニア等の各
種セラミックスやガラス、さらに金、銀、白金等の貴金
属、ＳＵＳ４３０、ＳＵＳ３１０、ＳＵＳ３０４、イン
コネル、インコロイ、ハステロイ等の金属を用いること
ができる。また、それらの組合せ、積層体も使用可能で
ある。

【００１２】本発明における酸化物超電導層としては、
特に限定されるものでなく、例えば、Ｍ−Ｂａ−Ｃｕ−
Ｏ　系化合物で、Ｍ　が　Ｓｃ，Ｙ，及び　Ｌａ，　Ｅ
ｕ，　Ｇｄ，　Ｅｒ，Ｙｂ，Ｌｕ　等のランタニドから
選ばれる一種以上の希土類元素を含む多層ペロブスカイ
ト構造を有するＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｙ　等の組成の希
土類系酸化物超電導体、また例えば　Ｂｉ２Ｓｒ２Ｃａ
Ｃｕ２ＯｘやＢｉ２Ｓｒ２Ｃａ２Ｃｕ３Ｏｘに代表され
る組成を有するビスマス系（Ｂｉ系）超電導体等いずれ
の酸化物超電導体も好適に用いることができる。

【００１３】次に、本発明の超電導磁気シールド筒体の
製造方法の例を説明する。まず、Ｂｉ２Ｓｒ２ＣａＣｕ
２Ｏｘ　あるいは　ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｙの組成とな
るように、各原料酸化物を調合しこれを混合する。次に
、この混合物を所定の温度で大気中にて仮焼した後粉砕
する。次いでこの粉砕物を溶媒中でスラリー化し、得ら
れたスラリーを筒状基板上にスプレー塗布、ディップコ
ーティング、ハケ塗り等の方法で成形する。次に、筒状
基板と酸化物超電導原料からなる成形体を縦置し、酸素
雰囲気中において、ビスマス系の場合には８８０〜８９
５℃、イットリア系の場合には１０５０〜１１５０℃で
３０分〜２時間部分溶融あるいは溶融した後、徐冷し結
晶化することにより、本発明の超電導磁気シールド筒体
を製造することができる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説
明する。但し、本発明は下記実施例により制限されるも
のでない。（実施例１〜１５）Ｂｉ２Ｏ３　、ＳｒＣＯ３　、ＣａＣＯ３　、ＣｕＯ　
なる各原料酸化物を２：２：１：２のモル比で調合し、
これを混合した。混合後、７００〜８５０℃の温度で大
気中にて仮焼し、得られた仮焼体を粉砕した。次に、こ
の粉砕物をエタノール中でスラリーとした後、このスラ
リーを、表１に示す各種筒状基板上に、表１に示す成形
方法により種々の膜厚で成形した。

【００１５】次いで、これらの成形体を縦置し、酸素雰
囲気中、８８０〜８９５℃で３０分間焼成し、次に徐冷
してビスマス系酸化物超電導筒体（超電導組成：　Ｂｉ
２Ｓｒ２ＣａＣｕ２Ｏｘ　）を製造した。次に、得られ
た酸化物超電導体について、その外観を目視観察したほ
か、四端子法により臨界電流密度（Ｊｃ）、単位当りの
臨界電流値（Ｉｃ）および磁気シールド能を測定した。結果を表１に示す。

【００１６】

【表１】

【００１７】（実施例１６〜２０）Ｙ２Ｏ３、ＢａＣＯ３　、ＣｕＯ　なる各原料酸化物を
１〜１．５：２：３のモル比で調合し、これを混合した
。混合後、８００〜９５０℃の温度で大気中にて仮焼し
、得られた仮焼体を粉砕した。次に、この粉砕物をトル
エン／酢酸エチル＝１／１からなる混合溶媒中でスラリ
ー化した後、このスラリーを、表２に示す各種筒状基板
上に、表２に示す成形方法により種々の膜厚で成形した
。

【００１８】次いで、これらの成形体を縦置し、酸素雰
囲気中、１０５０〜１１５０℃で３０分間焼成し、次に
徐冷して酸化物超電導筒体（超電導組成：ＹＢａ２Ｃｕ
３Ｏ７−ｙ　）を製造した。次に、得られた酸化物超電
導体について、実施例１〜１５と同様にその外観を目視
観察したほか、四端子法により臨界電流密度（Ｊｃ）、
単位当りの臨界電流値（Ｉｃ）および磁気シールド能を
測定した。結果を表２に示す。

【００１９】

【表２】

【００２０】（比較例１〜２３）超電導材料としてＢｉ２Ｏ３　、ＳｒＣＯ３　、ＣａＣ
Ｏ３　、ＣｕＯ　なる各原料酸化物を用いたビスマス系
酸化物超電導筒体（超電導組成：Ｂｉ２Ｓｒ２ＣａＣｕ
２Ｏｘ　）の場合には、膜厚が異なるほかは実施例１〜
１５と同様にして、また超電導材料としてＹ２Ｏ３、Ｂ
ａＣＯ３　、ＣｕＯ　なる各原料酸化物を用いた酸化物
超電導筒体（超電導組成：ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｙ　）
の場合には膜厚が異なるほかは実施例１６〜２０と同様
にして、酸化物超電導筒体を製造した。

【００２１】得られた酸化物超電導体について、実施例
１〜１５と同様にその外観を目視観察したほか、四端子
法により臨界電流密度（Ｊｃ）、単位当りの臨界電流値
（Ｉｃ）および磁気シールド能を測定した。結果を表３
に示す。

【００２２】

【表３】

【００２３】表１、表２および表３の結果から、超電導
筒体の超電導層の厚さとＪｃ、Ｉｃの関係をグラフ化し
たところ、図１が得られた。図１および表１〜表３から
明らかな通り、超電導層の厚さが約２００μｍ以上の場
合には、Ｉｃが大きく磁気シールド特性が優れることが
わかる。さらに、超電導層の厚さが約５００μｍを超え
る場合には釉ダレが起き均一な超電導特性が得られない
ことが判明した。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
溶融又は部分溶融温度を制御して筒状基板上へ所定範囲
の膜厚の超電導層を形成したので、磁気シールド特性が
優れた大型の超電導磁気シールド筒体が作製できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】超電導層の厚さとＪｃ、Ｉｃ　の関係を示すグ
ラフである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　筒状基板上に、酸化物超電導層を２０
０〜５００μｍの範囲の厚さで形成したことを特徴とす
る超電導磁気シールド筒体。
【請求項２】　　筒状基板上に、酸化物超電導粉末を焼
成後２００〜５００μｍの範囲の膜厚となるよう成形し
、次いで酸化物超電導成膜を溶融あるいは部分溶融する
温度にて焼成することを特徴とする超電導磁気シールド
筒体の製造方法。
【請求項３】　　筒状基板を縦置きして焼成する請求項
２記載の超電導磁気シールド筒体の製造方法。