JPH05267889A

JPH05267889A - センサー用磁気シールド体

Info

Publication number: JPH05267889A
Application number: JP4096979A
Authority: JP
Inventors: Takao Sugioka; 孝雄杉岡; Hiroaki Toda; 博章戸田; Yoshiro Saji; 吉郎佐治; Tetsuo Takagi; 鉄雄高木; Masaru Inoue; 勝井上; Kohei Otani; 光平大谷; Manabu Sato; 学佐藤
Original assignee: Koatsu Gas Kogyo Co Ltd
Current assignee: Koatsu Gas Kogyo Co Ltd
Priority date: 1992-03-23
Filing date: 1992-03-23
Publication date: 1993-10-15

Abstract

(57)【要約】【目的】超低温域での温度測定において、強磁界中で
の温度センサーには、磁場により測定誤差が生じるの
で、磁界を遮蔽する必要がある。超伝導体の反磁性を利
用して、外部磁界を完全に遮蔽し且つ被測定外部流体か
らの伝熱を確保した磁気シールド体を構成することを目
的とする。【構成】超伝導体層と常電導金属層との積層体からな
る中空体として、中空体を貫通して開口した中空部を有
しており、この中空部に温度センサーを内装して、中空
体外側の外部磁場を遮蔽し且つ当該中空部を流体の流通
空間とした磁気シールド体とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、強磁場中で使用される
温度計等計測用センサーに及ぼす周辺磁界の影響を除く
ための磁気シールド体に関する。

【０００２】

【従来の技術】超低温領域での計測には、研究用として
も、また、工業用としても、温度計測、歪・応力測定が
重要で、強磁界中で実施される場合が多々あるが、これ
らの測定素子は周辺の磁場の影響を多少とも受けるもの
がある。

【０００３】超低温測温用の温度素子として、抵抗温度
計、半導体温度計や熱電対温度計があり、これらは温度
変化による電気抵抗変化や異種合金間の熱起電力の変化
を利用するので、外部磁界の印加によって直接又は間接
に影響を受けて測定誤差の原因となる。また歪測定用の
抵抗薄膜によるストレインゲージは、磁場依存性が大き
くて、磁場中では使用できない。

【０００４】もっとも、Ａｕ・Ｆｅ−Ａｇ熱電対やスト
レインゲージの中には温度依存性の少ないものもある
が、１〜３Ｔの強磁場中では、数％の測定誤差を生じる
のが普通である。比較的磁場依存性の小さいストレイン
ゲージ等の測定センサーでは、磁場による測定誤差を無
視して、使用されているのが現状であった。

【０００５】超低温用温度センサーに関して、既に、温
度センサーの周囲の一部又は全部を超電導体で覆った強
磁界用温度センサーが提案されており（特開平３−２７
３１２２号）、超電導体は、臨界温度以下に冷却されて
超電導状態となって、マイスナー効果により反磁性を示
し、超電体の内部空間には、外部磁束は侵入できないの
で、超電導体で被覆された温度センサーは外部磁場の影
響が除去できるとされている。

【０００６】本出願人は、既に超電導体を利用した磁気
遮蔽体について、超電導体薄層と常電導金属薄層とを多
層に積重ねた積層体とすることにより、磁気遮蔽能力を
著しく改善した磁気遮蔽体を提案した（特開昭６３−２
３３５７７号、特開平１−２９５４９８号）。また、こ
のような積層体が巻回されて形成された円筒体や、円環
状の積層体を多数積重ねて形成された円筒体も提案し、
外部磁界を遮蔽して円筒体の中空部をほぼ零磁界になし
得ることも知られている（特開平１−３０２７９９号、
特開平２−９７０９８号）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】超低温で使用される測
温センサーは、測温しようとする液体または気体と接触
して、流体の測温センサーへの熱伝導性が良好である必
要がある。超低温用センサーは測温範囲が比較的狭くゲ
ルマニウム抵抗温度計を例に挙げれば０．０５〜５Ｋ用
や０．５〜２０Ｋ用などが利用されており、温度計の精
度も１ｍＫ程度が要求さるものもある。

【０００８】従って、磁場環境中での測温においては、
温度センサーは、完全零磁界になるような磁気遮蔽の状
態で上記温度精度が満たされるような流体との良好な熱
伝導性が要求されるのである。

【０００９】上記の従来の強磁界用温度センサーは、一
端封じの超電導体管の端部内側に温度センサーを収容固
定して密封して、磁気を完全に遮蔽したものである。し
かしながら、超電導体は、超電導電子が結晶格子と有効
にエネルギー交換するような相互作用がないので熱を伝
導することができない。即ち、超電導体は熱絶縁体であ
るので、超電導体にその周囲を囲繞された温度センサー
は、熱的に孤立しており、測温しようとする流体の温度
を測定することができず、或いは、応答速度が著しく低
下し、測温誤差は極めて大きくなる。

【００１０】さらに、強磁界中で液体ヘリウム等の流体
に浸漬冷却された構造物の表面の貼設するストレインゲ
ージでは、構造物の表面が流体により所定温度に冷却さ
れ、かつ、ストレインゲージの周辺磁気の影響を遮蔽す
るために、単にストレインゲージを超電導体で完全囲繞
するのは構造上困難であった。超電導体で完全に覆うと
すると、流体が構造物表面を冷却できないから、ストレ
インゲージや構造物の冷却が事実上不可能であるからで
ある。

【００１１】また、温度素子の超電導体の封入管は、磁
気冷凍機などの超電導マグネット近傍での１０００Ｇ〜
数Ｔの強磁場中で使用される場合には、磁気は超電導体
の管壁を透過してしまう。強磁界を遮蔽するには、本出
願人が提案したような、超電導体層と熱伝導性の常電導
体層との積層体を利用するが、温度計としての機能精度
を害することなく、その遮蔽体の構造を検討する必要が
ある。特に変動磁場における磁気遮蔽を完全にする必要
があった。

【００１２】また、上記温度センサーや歪センサーが、
強力な変動磁界あるいは交番磁界中で使用する場合に
は、超電導体が不安定となって常電導体に転位し、磁気
遮蔽能力が完全に消失し、局部的な不安定過程で超電導
体が発熱する結果、測定温度誤差を生ずるので、従来
は、特に変動磁場中では、温度測定は不可能であった。

【００１３】本発明は、上記問題に鑑み、超低温領域で
測定に供される温度センサーや歪センサーの周辺強磁場
による誤差を少なくして、かつ、変動磁場であっても、
精度よく測定可能なセンサー用磁気シールド体を提供し
ようとするものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明のセンサー用磁気
シールド体は、超電導体層と常電導金属層との積層体か
ら成る中空体であって、その中空体に貫通して開口した
中空部を有するものであって、当該中空体の中空部に計
測用センサーを、当該中空部の内壁面との間に流体流通
空間を設けて内装し、環境磁界の当該センサーへの浸透
を遮蔽するようにしたセンサー用磁気シールド体であ
る。

【００１５】本発明のシールド体は、超電導体層と常電
導金属層とが積層されて巻回されて、又は、環状若しく
は筒状の超電導体層と常電導金属層とが同軸状に積層さ
れて、成る中空体が採用される。このような中空体は、
超電導体及び常電導性金属の環状の板若しくは箔を交互
に積層して成る中空体や、超電導体及び常電導性金属の
板若しくは箔を巻回して、又は超電導体及び常電導性金
属の同心状管体を交互に挿入して成る中空体が含まれ
る。上記積層体から形成された中空体は、中空体には中
空部に通ずる複数の、特に多数の、開口部が設けられて
いる。

【００１６】また、本発明のシールド体は、両端部が開
口した筒体が好ましく採用され、特に筒体自体に１若し
くは２以上の開口部が設けられているのが好ましい。さ
らに、当該筒体が外筒と内筒から成り、その一方が環状
の板・箔の積層体で、かつ他方が板・箔の巻回体である
二筒構造のものが好適に採用される。

【００１７】以上の磁気シールド体を形成する超電導体
としては、ＮｂＴｉ、Ｎｂ₃Ｓｎ、Ｎｂ₃Ａｌ、Ｎｂ₃
（Ａｌ，Ｇｅ）およびＶ₃Ｇａ等の金属系超電導体、Ｎ
ｂＮ、ＮｂＣおよびＮｂＮ、ＴｉＮ等の化合物超電導
体、およびＹ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系、Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−
Ｃｕ−Ｏ系、Ｂｉ−Ｐｂ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系、Ｔ
ｌ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系およびＳｒ−Ｘ−Ｃｕ−Ｏ
系（Ｘ＝Ｂｅ又はランタニド金属）等の酸化物超電導体
が使用される。また、シールド体を形成する常電導性金
属には、Ｃｕ、Ａｌ、非磁性ステンレス鋼など熱伝導度
と電気伝導度の高い金属又は合金が選ばれる。

【００１８】本発明の磁気シールド体は、超電導体層と
常電導金属層との間に、特に、常電導金属層相互間に、
常電導金属より使用温度下で電導率の小さい抵抗層又は
絶縁層を介在させたものが、適宜採用される。抵抗層又
は絶縁層としては、ＣｕＮｉ合金、ＡｌＮ、銅酸化物、
アルミナ、低温用真空グリース、エポキシ系やポリイミ
ド系等の合成樹脂接着剤硬化体、マイラ、ナイロン或い
はテフロン等の合成樹脂フィルム・薄板、その他マイカ
板などがある。絶縁層超電導体層と常電導金属層とを接
着させる絶縁性接着剤の硬化層であってもよい。

【００１９】

【作用】本発明のセンサー用磁気シールド体は、超電導
体層と常電導性金属層とから成る積層体で、中空状に形
成されている。超電導体層は、臨界温度以下の低温に冷
却されて、超電導状態になり、外部磁場の浸透に対して
は浸透磁界を相殺するような超電導電流が層内に流れ
て、その外部磁場の中空部への透過を阻止する。

【００２０】超電導体層が厚い程、磁気遮蔽量は大きく
なり、大きな外部磁界を完全に遮蔽できるが、他方、超
電導体は不安定になって超電導性を失う現象が発生しや
すくなる。この不安定現象は、磁束が超電導体層の周縁
部に浸透し易く、浸透した磁束は、更に内側に流動しな
がら、局部的に熱を発生させ、超電導体層の面域に磁束
流動が頻発して、この磁束が超電導体層の面域中央部に
急速かつ連鎖的に移行する現象である。この現象はフラ
ックスジャンプと称されるが、このフラックスジャンプ
が発生すると多量の発熱によって超電導体は常電導体に
転移して、外部磁気を容易に透過してしまう。

【００２１】温度センサー等を囲繞して磁気侵入を遮蔽
する超電導体にフラックスジャンプが発生すれば、磁気
透過による誤差とともに、フラックスジャンプの発熱に
よるセンサーの加温によっても誤差を生じる。

【００２２】本発明においては、超電導体層を、常電導
体金属層を介在させて積層体とするので、超電導体層を
薄層として超伝導体の熱容量を小さくし、磁束流動時の
発熱を常電導体の良伝熱性金属層に伝熱冷却し、シール
ド体外に放熱するので、フラックスジャンプにまで発展
する虞れは極めて少ない。また超電導体薄層一層当たり
の磁気遮蔽量が小さくても、超電導体層の多層から成る
積層体とするので、積層体の磁気遮蔽量は超電導体の層
数につき概ね加算則が成立し、所望の外部強磁場を完全
に遮蔽するように層数及び層厚を定めることができる。

【００２３】本発明の磁気シールド体は、このような積
層体によって中空体に成形されているから、中空体の中
空部は、外部磁界が浸透せず、完全零磁界に安定に維持
されており、中空部を測定空間として利用される。

【００２４】本発明の積層体の中空体は、センサーを収
容する中空部を有しており、中空体には中空部と外部と
を連通する開口部あるいは連通孔が設けられているの
で、外部の流体、例えば液体ヘリウムや気体ヘリウム
は、その開口部や連通孔を流通し、中空部内のセンサー
周りの流体温度は、外部流体温度と等しくなり、温度セ
ンサーである場合は、外部流体の温度を測定でき、歪セ
ンサーであるときは、歪センサーを貼設した試験部材や
構造部材を中空部に貫通して、歪センサー部を完全零磁
界中で測定することができる。

【００２５】積層体に開口部が設けられていても、外部
磁界は、中空部内には浸透しない。開口部周縁の超電導
体に、開口部を貫通すべき磁束を打消すような超電導電
流が流れるからである。もっとも、開口面積が大きい場
合には、開口部の超電導体層厚み総和を大きくすること
によって、容易に磁束浸透の遮蔽を行うことができる。

【００２６】以上のように、本発明は、超電導体層と常
電導性金属層とを積層した中空状積層体であって、この
積層体には中空部に連通する開口部が設けられているか
ら、中空部を完全零磁界に保持してかつ外部流体の流入
が容易となり、センサーに温度センサーを使用して測温
誤差を極めて小さくすることができるのである。また、
積層体の開口部から中空部に、歪応力測定用の歪センサ
ーを貼設した試験材や構造部材を貫通して、歪センサー
部を完全零磁界の下で所望の温度に調整した状態で歪測
定をすることができる。

【００２７】超電導体層と常電導性金属層との間に、又
は常電導層の相互間に、特に絶縁層または当該常電導性
金属の電導率より低い電算率を有する抵抗体層を介在さ
せたときは、抵抗体層は、近接する超電導体層間に流れ
る電流を遮断して、超電導体層で発生したフラックスジ
ャンプが他の超電導体層に進展するのを防止する。ま
た、超電導体間に介在された常電導性金属層に過大な電
流が流れるのを阻止するので、金属層自体の僅かな発熱
を阻止し、磁気シールド体の温度上昇を阻止する。

【００２８】

【実施例】本発明の実施例を、図面に基づき、以下に説
明する。

【００２９】図１（Ａ）は、温度センサー用に供される
円筒状の磁気シールド体の断面図を示すが、磁気シール
ド体１は、超電導体層４１、例えばＮｂ−Ｔｉ合金の箔
と、常電導性金属層４２、例えばＡｌ箔との積層体で両
端を開口した筒体が形成されている。磁気シールド体１
の中空部１０内には、温度センサー２が挿入され、当該
センサー２のリード線２３が非磁性のシース管６により
保護され、その外周には、同様の積層体からなる磁気シ
ールド管１’によって被覆されている。

【００３０】磁気シールド体１の中空部１０と温度セン
サー２との間の適当な空間を設け、外部流体の流通路８
が形成されている。この状態で、外部磁界９は、磁気シ
ールド体１に遮蔽されており、積層体４の磁気遮蔽量以
下の磁界に対しては、開口部７，７があっても、中空部
１０内は零磁界となる。

【００３１】図１（Ｃ）は、同心管状の超伝導体４１と
常電導性金属４２とから成る積層体を示し、また同
（Ｄ）は、超伝導体層４１と常電導性金属層４２との２
層シートを巻回してなる積層体を示している。いずれ
も、筒体軸芯に垂直方向からの磁界に対しては、優れた
磁気遮蔽量を表すが、同図（Ｃ）の同心管状の積層体４
は軸心方向からの磁界に対して開口部７の超伝導体４１
が超伝導電流の閉回路を形成するので磁気遮蔽量が大き
く、他方、同図（Ｄ）の巻回状の積層体４は筒体軸心方
向の磁界の磁気遮蔽量が小さい。

【００３２】図２（Ａ）に示す磁気シールド体１は、円
筒状であるが、積層体４は、同図（Ｃ）に示すように、
薄肉円環状の超伝導体層４１と常電導体層４２と交互に
多層に積層して構成されたもので、このような円環状の
積層体は特に、円筒軸心方向の磁界に対して、優れた磁
気遮蔽を発現する。

【００３３】図３（Ａ）に示す磁気シールド体１は、上
述の、円環状の積層体を内筒４ａとし、その外側に、巻
回状の積層体を外筒４ｂとして、円筒体を構成したもの
で、筒体軸心に垂直な磁界９１も平行な磁界９２にも優
れた遮蔽能力を示す。

【００３４】図４（Ａ）は、固定式の具体的な磁気シー
ルド体の実施例の断面図を示す。磁気シールド体１は、
円環状板を多数積層して成る筒体を形成しているが、当
該シールド体は、その中空部の一端にフランジ３２が固
定された支持管３１が挿通されており、支持管３１の他
端の外周面に他のフランジ３３の中空部が装入され、両
フランジ３３、３２がボルト４により、シールド体の両
端面を挟着して、磁気シールド体１が固定されている。

【００３５】支持管３１内には、中空部を有するセンサ
ー固定具５、５が内装固定されて、センサー２１のリー
ド線２３のシース管６が当該センサー固定具の中空部に
挿通固定され、センサー２１は支持管３１内に、即ち、
磁気シールド体１の中空部に固定されている。

【００３６】当該磁気シールド体１は、Ｎｂ−Ｔｉ合金
の円環板と金属Ｃｕの円環板とを交互に積層したもの
や、円環状Ｃｕ基板上にＮｂ−Ｔｉ合金をスパッタリン
グその他蒸着法により薄層に形成したものを多数積層し
た積層体が利用される。

【００３７】このような中空状の円環状積層体は、その
積層面に垂直な方向の強力な磁界に対して、すぐれた磁
気遮蔽を発揮するから、磁力線方向に開口部７を向けて
装置の適当部位に固定される。磁気シールド体を装置に
固定するのは、磁気シールド体１の設置位置に磁界勾配
があるようなときには、磁気シールド体には強力な磁気
力が作用するからである。

【００３８】支持管３１、フランジ３１、３２、ボルト
３４は、非磁性のステンレス鋼その他Ａｌ合金などが使
用できるが、外部磁界が静止せず変動磁界であるとき
は、誘導渦電流による発熱を防止するためこれらの部材
は合成樹脂（例えば繊維強化樹脂）が使用される。

【００３９】センサー固定具５、５は、前後に貫通する
開口部が設けられ、支持管３１内は、一端から他端に貫
通する流通路が設けられているから、測温雰囲気又は液
体例えば液体ヘリウムの流通が可能でセンサー２１周囲
の流体温度は、外部流体の温度と実質的に等しくなって
いる。

【００４０】図４（Ｂ）には、図４（Ａ）の磁気シール
ド体１と同様構造ではあるが、円筒状の磁気シールド体
１を短縮し、かつ、温度センサー２１のリード線２３を
被覆保護するシース管６の外周に、リード線磁気遮蔽用
の磁気シールド管１´が被着され、センサー２１及び当
該磁気シールド管１´が固定部材５、５によって磁気シ
ールド体１の中空部内に着脱可能に係止固定されてい
る。

【００４１】フランジ部３２、３３を含む構成部材は、
磁気シールド体１、磁気シールド管１´を除き、アルミ
ニウム又は硬質合成樹脂、例えば繊維強化樹脂で形成さ
れ、フランジ３３と支持管３１とは、その接合部で溶
接、ろう接または接着されて、磁気シールド体１が簡便
に固定されるので、全体として軽量化・小型化されてい
る。このような、磁気シールド体付き温度センサーは、
磁気シールド管１´をもって垂下固定することが容易と
なる。

【００４２】上記リード線２３用の磁気シールド管１´
は、前述のような同軸状又は巻回状の超電導性磁気遮蔽
体によって形成されるので、センサー２とともに、リー
ド線２３も同時に磁気の侵入が防止できる。

【００４３】図４は、測定位置の移動調整可能な小型・
軽量の磁気シールド体１に、温度センサーを固定した実
施例を図示している。

【００４４】図５（Ａ）には、磁気シールド体は、円環
板状の積層体を内筒１２とし、その外側に、巻回状の積
層体を外筒１１として、嵌め合わせて、単一の円筒とな
し、外筒の両端部１１ａを加圧縮径して、その変形部が
内筒１２の両端面を挟圧保持している。

【００４５】本例では、当該磁気遮蔽体の筒周壁に、小
孔を周壁外面から中空部に貫通する小孔をせん孔し、当
該小孔に、センサー２からのリード線２３が挿通された
磁気シールド管１´を挿通して、当該センサー２を中空
部内に固定するように、磁気シールド管１´と当該外筒
１１の接合部１８がろう接もしくは接着されている。

【００４６】磁気シールド体１の中空部を磁気シールド
管１´が占有しないので、中空部を貫通する流体の流れ
８を阻害せず、温度センサー２の周囲温度は、磁気シー
ルド体外側の温度と均一とすることが容易である。

【００４７】図５（Ｂ）は、有底の中空円筒状の磁気シ
ールド体１に温度センサー２を組み込んだ磁気シールド
体の斜視図を示すが、本図において、磁気シールド体１
の下底１１ｂには、開口部７を有し、側部１１ｃにも開
口部７ｂを有し、また上底１１ａには、リード線２３に
対する磁気遮蔽用の磁気シールド管１´が貫通して、そ
の接合部１８は、かしめ固定あるいはろう接されてい
る。

【００４８】このような磁気シールド体１は、超電導体
層として例えばＮｂ−Ｔｉ合金と、常電導性金属として
例えば金属アルミニウムとを積層した積層板を圧延によ
り形成し、その積層板をプレス加工による深絞りによっ
て筒状に成形、次いで所望の開口部７、７ａが設けられ
る。

【００４９】積層板からの成形であるから、筒体の積層
面は筒表面と平行で、かつ、開口部周縁の超電導体層に
は、超電導電流の閉回路を構成するから、あらゆる方向
の磁場を遮蔽し、かつ、開口部から外部流体が中空部内
に容易に流入することができる。

【００５０】そこで、磁気シールド管１´内にシース管
６が挿通されて中空部内に固定された温度センサー２
は、外部磁場が遮蔽された状態で外部流体温度を正確に
測定することができる。

【００５１】図６は、図４に示したのと同様の磁気シー
ルド体１を使用して、試験用柱状の構造部材６１に貼設
した抵抗式ストレインゲージ２２を磁気遮蔽する磁気シ
ールド体１の断面図である。

【００５２】磁気シールド体１の中空部１０をもって柱
状部材６１及び当該ストレインゲージ２２を囲繞して、
本図ではボルトにより締付固定されたフランジ３５によ
って垂下固定されている。ただし、磁気シールド体１
は、図４（Ａ）の如く、試験部材とは別個に固定される
のが好ましい。

【００５３】次に円筒状の磁気シールド体による磁気遮
蔽能力を試験した。

【００５４】センサーとして、温度センサーを想定した
とき、磁気シールド体の円筒内径は１０ｍｍとし、長さ
３００ｍｍ、外径２０ｍｍの筒体を次の要領で作った。

【００５５】超電導層は、Ｎｂ−Ｔｉ合金と常電導金属
層とは、金属Ｃｕを採用し、厚み６０μｍの金属アルミ
ニウム箔を基板として、スパッタリング法を用いて、Ｎ
ｂ−Ｔｉ合金層０．４μｍと金属銅層０．８μｍを交互
に全層５０層にわたって蒸着して、全厚９０μｍの単位
積層板を得て、これから内径１０ｍｍ、外径２０ｍｍの
リングを切り出して単位積層リングとした。

【００５６】次いで、縁縁層として厚み１０μｍのポリ
エチレンテレフタレート・フィルムを同様形状のリング
としてこの縁縁リングと、上記の単位積層リングとを交
互に積層して、長さ３００ｍの円筒体を形成し、図４
（Ａ）に示すような構造の磁気シールド体とした。

【００５７】磁気遮蔽能力の試験は、液体ヘリウム中に
浸漬され冷却された超電導コイルの内径６５ｍｍの中空
部の内部に、上記円筒状の磁気シールド体を固定し、当
該磁気シールド体の中空部内には、その中心軸上に端部
より１０ｍｍ入った点を基点にして、さらに７０ｍｍ間
隔で定用ホール素子を計５個所配置した。測定中は、磁
気シールド体とホール素子は、共に４．２Ｋの液体ヘリ
ウムの冷却下にある。

【００５８】あらかじめ、磁気シールド体と除去して上
記ホール素子を所定位置に配置した状態で、超電導コイ
ルに電流を流し、電流と各ホール素子による外部磁界強
度との関係を算出した。

【００５９】次いで、磁気シールド体を所定位置に固定
して、同様に超電導コイルの電流を増加させながら、外
部磁界強度０〜３Ｔの範囲で計１０回励磁と消磁を繰り
返して、ホール素子による磁界強度を測定した。

【００６０】試験結果を、図７及び図８に示したが、図
７は、測定の上記基点での外部磁界と磁気シールド体内
部の磁界の関係を示し、外部磁界３Ｔであっても、磁気
シールド体の中空部は零磁界が得られている。外部磁界
が３Ｔ以上になると、磁気シールド体内部への磁気浸透
が生じる。この傾向は、シールド体円筒の端部より１０
ｍｍの内側基点と中央部とでは、差は認められない。

【００６１】図８は、０〜３Ｔの強界強度の範囲で、励
磁と消磁とを繰り返した場合の内部磁界の変化を示す
が、変動磁界であっても、３Ｔまでの強磁界を完全に遮
蔽する能力がある。

【００６２】また外部磁界３Ｔ一定で長時間保持した場
合の磁束侵入径時変化を調べたが、磁気遮蔽率は、１０
時間に渡って、常に１００％であった。このことは本発
明の磁気シールド体が極めて安定であることを示してい
る。

【００６３】次に図４（Ａ）に示す構造の磁気シールド
体を使用して、磁気シールド体の中空部内に温度センサ
ーを挿入固定して、外部磁場に対する温度センサー出力
の影響を調べた。

【００６４】磁気遮蔽能力が試験に使用したのと同じ磁
気シールド体を使用し、温度センサーとを、超電コイル
中空部内に配置して、磁界強度を０と２Ｔとの間に変化
させたとき、液体ヘリウム温度を２．０〜４．２Ｋの範
囲内で温度センサーの出力変化を調べた。液体ヘリウム
温度はカーボン抵抗温度計で測定し、また比較例は、磁
気シールド体を使用しなかったときのセンサーの出力変
化とした。

【００６５】図９は、温度センサーがカーボン温度抵抗
計であるときの出力変化率△Ｒ／Ｒ（％）を、温度との
関係で示している。図より明らかな如く、磁気シールド
体の内部での温度測定は、２Ｔまでの外部磁界の変化に
対して全く誤差を生じないことがわかる（図中曲線
ａ）。

【００６６】次に、磁気シールド体は超電導体として、
ＹＢａ₂Ｃｕ₃Ｏ₇酸化物の外径１５ｍｍ、内径５ｍ
ｍ、厚み２ｍｍの円環板で、円形状のアルミニウム円環
板とを交互に積層して、５１ｍｍ高さの筒体とし、図４
（Ａ）に示す構造とした。

【００６７】図１０は、温度センサーに白金抵抗温度計
を使用し、ヘリウムガス温度を２０〜８０Ｋの範囲に調
整して、同様のセンサー出力変化率△Ｒ／Ｒ（％）を示
している。この図から磁気シールド体を使用しないとき
は、白金抵抗温度計は低温になる程、磁場印加による依
存性が大きくなるが（図中ｂ曲線）、他方、磁気シール
ド体の中空部では、磁場依存性は検出できなくなる（図
中ａ曲線）。

【００６８】

【発明の効果】本発明の磁気シールド体は、超電導体層
と常電導性金属層との積層体の中空部に、当該中空部に
貫通する開口部から、センサー及びセンサーと固定接続
部材を挿通配置することが容易にでき、且つ当該センサ
ーによって、外部磁場を完全に遮蔽した零磁界の安定し
た状態で測定に供することができ、センサーに及ぼす強
磁界の影響を完全に除去して、測定精度を向上させるこ
とが可能となる。

【００６９】センサーが温度センサーであるときは、中
空部に貫通する開口部から外部流体が流通するので、外
部温度を正確に測定することができる。超電導体による
磁気遮蔽でありながら超電導体の熱絶縁性を回避するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る筒状磁気シールド体の断
面図（Ａ）、部分詳細図（Ｂ）、及び磁気シールド体の
斜視図（Ｃ，Ｄ）。

【図２】他の実施例の筒状磁気シールド体の断面図
（Ａ）、部分詳細図（Ｂ）、及び磁気シールド体の斜視
図（Ｃ）。

【図３】他の実施例の筒状磁気シールド体の断面図
（Ａ）、部分詳細図（Ｂ）。

【図４】温度センサー用磁気シールド体の縦断面図
（Ａ，Ｂ）。

【図５】他の実施例の温度センサー用磁気シールド体の
縦断面図（Ａ，Ｂ）。

【図６】構造部材に貼設した歪センサー用磁気シールド
体の縦断面図（Ａ）。

【図７】外部視界に置かれた筒状磁気遮蔽体の中空部に
おける磁気遮蔽を示す図。

【図８】変動外部磁界（Ｂ）と、筒状磁気遮蔽体の中空
部における磁界（Ａ）を示す図。

【図９】温度センサーの強磁界中及び磁気シールド体中
空部内での出力変動を示す図。

【図１０】温度センサーの強磁界中及び磁気シールド体
中空部内での出力変動を示す図。

【符号の説明】

１磁気シールド体１０中空部２センサー２１温度センサー２２歪センサー２６ジョセフソン素子部２３リード線４積層体４１超電導層４２常電導性金属層５センサー支持体６シース管７開口部８流体９磁力線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者高木鉄雄大阪市北区堂山町１番５号高圧ガス工業株式会社内 (72)発明者井上勝大阪市北区堂山町１番５号高圧ガス工業株式会社内 (72)発明者大谷光平大阪市北区堂山町１番５号高圧ガス工業株式会社内 (72)発明者佐藤学大阪市北区堂山町１番５号高圧ガス工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】超電導体層と常電導金属層との積層体か
ら成る中空体であって、当該中空体を貫通して開口した
中空部を有して成り、当該中空体の中空部に、計測用センサーを内装して、中
空体外側の環境磁界の当該センサーへの透過を遮蔽する
ようにしたセンサー用磁気シールド体。
【請求項２】上記中空体が、両端部に開口した中空部
を有する筒体である請求項１記載の磁気シールド体。
【請求項３】上記中空体が、超電導体層と常電導金属
層とが積層されて巻回されて、又は、環状若しくは筒状
の超電導体層と常電導金属層とが同軸状に積層されて、
成る請求項１又は２記載の磁気シールド体。
【請求項４】上記の常電導金属層相互間に、電気的絶
縁層が介在されて成る請求項１、２又は３記載の磁気シ
ールド体。
【請求項５】上記計測用センサーが温度センサーであ
って、当該中空部が流体の流通路とされている請求項１
又は２記載の磁気シールド体。
【請求項６】上記計測用センサーが歪測定素子であっ
て、当該中空部に当該測定素子が貼着された構造部材が
挿通されるようにした請求項１又は２記載の磁気シール
ド体。