JPH06224591A - 超電導磁気シールド材 - Google Patents

超電導磁気シールド材

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JPH06224591A
JPH06224591A JP5011851A JP1185193A JPH06224591A JP H06224591 A JPH06224591 A JP H06224591A JP 5011851 A JP5011851 A JP 5011851A JP 1185193 A JP1185193 A JP 1185193A JP H06224591 A JPH06224591 A JP H06224591A
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JP
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oxide
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oxide superconducting
superconducting
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JP5011851A
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Tomonori Watabe
智則 渡部
Kumiko Imai
久美子 今井
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Furukawa Electric Co Ltd
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    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H10N60/00Superconducting devices
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  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、磁気シールドルームに使用でき、し
かも優れた磁気シールド効果を発揮できる超電導磁気シ
ールド材およびその製造方法を提供することを目的とす
る。 【構成】酸化物超電導体層および金属材層が積層された
複合部材を接合してなる超電導磁気シールド材であっ
て、金属材層同士が接合されていることを特徴としてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、磁気シールドルーム等
に使用できる、酸化物超電導体を利用した磁気シールド
材およびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の磁気シールド材としては、透磁率
が高く、保磁力が低い金属材料が使用されている。しか
し、この金属材料は、直流磁場もしくは低周波数の交流
磁場では磁気シールド効果が低下する。
【0003】一方、超電導材料からなる磁気シールド材
は、直流磁場や低周波数の交流磁場においても大きな磁
気シールド効果を有するので有望視されている。特に、
比較的高温で超電導状態となる酸化物超電導体は液体窒
素で冷却が可能であるので、経済面でも効果が大きい。
しかしながら、この酸化物超電導体は、製造において焼
成工程を有するので、使用する炉の大きさにより、得ら
れる磁気シールド材の大きさが制限されてしまう。この
ため、酸化物超電導体からなる板状の磁気シールド材で
磁気シールドルーム等を作製する場合、酸化物超電導体
からなる部材を突き合わせたり、これを複数積層したり
している。
【0004】しかしながら、単に酸化物超電導体からな
る部材を突き合わせただけでは漏れ磁場を生じ易い。他
方、複数積層すると経済面、重量面で問題となる。した
がって、酸化物超電導体からなる部材を適切に接合する
必要がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】酸化物超電導体同士を
接合する場合、熱処理が必要となるので、炉等の装置に
より熱処理できる大きさ、形状が制限されてしまう。セ
ラミックス用はんだ(セラソルザ)を用い、酸化物超電
導体からなる部材を重ね合わせ、超音波を印加しつつ溶
融接合するセラソルザ方法を使用することもできるが、
磁気シールドパネルのような大型のものには装置の大き
さ、形状を考えると不都合がある。
【0006】また、酸化物超電導体からなる部材と金属
材料からなる部材とを接合することも考えられるが、酸
化物超電導体は金属材料と漏れ性が悪いので、一度製作
されてしまった酸化物超電導体を金属材料製の部材を介
して接合することは容易でない。
【0007】さらに、高温における接合処理が酸化物超
電導体の特性を低下させたり、酸化物超電導体からなる
部材を変形・破壊させる可能性があること等を考慮する
必要がある。
【0008】本発明はかかる点に鑑みてなされたもので
あり、磁気シールドルームに使用でき、しかも優れた磁
気シールド効果を発揮できる超電導磁気シールド材およ
びその製造方法を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、酸化物超
電導体層に金属材料層が積層されてなる複合部材の、金
属材料からなる部分同士を電気的、磁気的に接合するこ
とにより、良好な磁気シールド効果が得られることを見
いだし本発明をするに至った。
【0010】すなわち、本発明は、酸化物超電導体から
なる第1層に金属材料からなる第2層が積層された複合
部材を互いに接合してなる超電導磁気シールド材であっ
て、前記第2層同士が接合されていることを特徴とする
超電導磁気シールド材を提供する。
【0011】ここで、第1層を構成する酸化物超電導体
としては、Bi2 Sr2 Ca1 Cu2 x 等のBi系の
もの、YBa2 Cu3 7-Y 等のY系のもの、およびT
2Sr2 Ca2 Cu3 X 等のTl系のものを用いる
ことができる。
【0012】また、第2層を構成する金属材料として
は、液体窒素温度で電気的に低い抵抗値を有するもので
あることが望ましい。このような金属材料としては、
銀、アルミニウム、銅、鉄等を挙げることができる。な
お、磁気シールド材の製造において、酸化物超電導体を
焼成する工程があるときは、酸化物超電導体と反応しな
い、あるいは反応しても酸化物超電導体の特性を低下さ
せないような金属材料を選択することが好ましい。
【0013】酸化物超電導体層と金属材層とが積層され
た複合部材を得る方法としては、酸化物超電導体からな
る板状体と金属板とを張り合わせる方法、酸化物超電導
体からなる板状体上に蒸着等により金属を被着する方
法、金属板上に酸化物超電導前駆体を塗布し焼成する方
法等が挙げられる。この場合、いずれも酸化物超電導体
層と金属材層との間の電気的な接触抵抗を低くすること
が肝要である。
【0014】このようにして得られた複合部材の金属材
層同士を接合する際には、まず金属材層が露出した部分
を形成する。例えば、複合部材製作時、金属板上に酸化
物超電導前駆体を塗布する際に、あらかじめ金属を露出
させた部分を形成しておく。あるいは、酸化物超電導体
層を研磨等の手段により除去して金属を露出させる。
【0015】金属材層同士を接合する方法としては、接
合処理中に酸化物超電導体の特性を低下させないように
低融点である金属を用いて溶接する方法を用いることが
できる。低融点金属としては、Sn,Zn,In,Sn
−Pbを用いることができる。なお、Sn−Pb合金は
接合部の電気抵抗を低くできるので好ましい。特に、共
晶(Sn63%)およびその付近(Sn45〜65%)
の組成のものは、低融点なので、接合処理中に酸化物超
電導体の特性に影響を与えず好ましい。
【0016】あるいは、金属材層を接合する方法として
は、金属材層部分を接触させて圧着する方法も挙げられ
る。このとき、金属材層同士を圧着する手段としては、
ねじ締め、スプリングを用いた圧着等を用いることがで
きる。
【0017】いずれの方法においても、接合の際には、
できる限り酸化物超電導体間への磁気の侵入を防止する
ように酸化物超電導体層間の隙間をできる限り小さくす
る必要がある。
【0018】
【作用】本発明は、酸化物超電導体層と金属材層よりな
る複合部材同士が金属材料の部分で接合されていること
を特徴としている。このため、2つの複合部材が強固に
接合され、接合部における機械的強度が向上する。ま
た、2つの複合部材が電気的、磁気的に良好に接合され
ているので、外部磁場の侵入に対して大きな遮蔽効果が
ある。
【0019】また、本発明は、酸化物超電導体層および
金属材層よりなる複合部材の金属露出部同士を接合する
ことを特徴としている。したがって、金属材料同士が接
触するので、超電導体層の特性を損なうことなく、ろう
付け、溶接、圧着等の接合が容易となり、大きな磁気シ
ールド材を簡単に作製することができる。
【0020】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して具体
的に説明する。
【0021】実施例1 Bi2 Sr2 Ca1 Cu2 x 超電導体粉末をバインダ
ーに分散させてなるペーストを銀基板の両面に厚さ0.
2mmで塗布した。なお、図1(A)に示すように、接合
する側の面には、ペースト10を露出領域11(80mm
×10mm)以外の部分に塗布し、銀基板の他方の表面に
は全面(80mm×45mm)に塗布した。次いで、この銀
基板を約400℃に保持して充分バインダ−を蒸発させ
た。さらにこの銀基板を酸素雰囲気中で910℃、5分
間保持した後、酸素雰囲気中で850℃、12時間の熱
処理を施して、接合のために銀基板が露出した複合板を
作製した。このようにして複合板1,2を作製した。
【0022】次に、接合のために露出させた複合板1,
2の露出領域11上に、それぞれSn粉末とフラックス
とからなる液状物質を塗布し、露出領域11部分を対面
させるようにして重ねて250℃まで加熱保持して2つ
の銀基板を接合して、図1(B)に示すような接合部1
2を有する酸化物超電導板(80mm×80mm)13を作
製した。この場合、金属材料同士がろう付けにより接合
されているので、接合部における導電性は良好である。
【0023】一方、Sn粉末とフラックスとからなる液
状物質を用いて250℃に加熱保持する代わりに、はん
だH95A(JISZ3282)を用いて210℃に加
熱保持すること以外は上記と同様にして酸化物超電導板
を作製した。
【0024】次いで、図1(C)に示すように、このよ
うにして得られた酸化物超電導板13を外部磁場印加用
コイル14内に設置し、酸化物超電導板13に磁気測定
素子15を取り付けて、外部磁場を印加し、その強度を
増大させて、酸化物超電導板13の接合部12に侵入し
てくる磁場を測定したところ、10Gまで外部磁場を侵
入させなかった。また、接合部12に酸化物超電導板が
破壊されるような、すなわち240kg/cm2 程度の引張
り応力を加えても、接合部12は破壊されなかった。
【0025】比較として、酸化物超電導体からなる板状
体同士を重ね合わせてなる酸化物超電導板を作製し、上
記と同様にして磁場を測定したところ、重ね合わせ部分
から2G程度で外部磁場の侵入が認められた。
【0026】実施例2 実施例1と同様にして銀基板上にBi2 Sr2 Ca1
2 x 超電導体粉末を含有するペーストを塗布し、さ
らに、図2(A)に示すように、幅8mm、厚さ0.2mm
の銀リボン20を塗布されたペースト10上に密着させ
た。この後、実施例1と同様にして焼成して酸化物超電
導層上に銀リボン20が接着された複合板1,2を作製
した。その後、図2(B)に示すように、2枚の銀リボ
ン20上に、実施例1と同様にして、それぞれSn粉末
とフラックスとからなる液状物質21を塗布し、銀リボ
ン20同士を重ねて250℃まで加熱保持して2つの銀
基板を接合して酸化物超電導板(80mm×82mm)22
を作製した。この場合、金属材料同士が溶接により接合
されているので、接合部における導電性は良好である。
【0027】一方、Sn粉末とフラックスとからなる液
状物質を用いて250℃に加熱保持する代わりに、はん
だH95A(千住金属株式会社製、商品名)を用いて2
10℃に加熱保持すること以外は上記と同様にして酸化
物超電導板を作製した。
【0028】これらの酸化物超電導板について磁場の侵
入を実施例1と同様に調べたところ、外部磁場の侵入は
確認されなかった。
【0029】実施例3 接合方法として、Sn粉末とフラックスとからなる液状
物質またははんだを用いて接合する方法の代わりにねじ
締めにより接合する方法または他の金属部材を用いて接
合する方法とすること以外は実施例1と同様にして酸化
物超電導板を作製した。
【0030】ねじ締めにより接合する場合、図3(A)
に示すように、複合板1,2の露出領域を対面させるよ
うにして面接触させ、重ね合わせた部分に直径3mmの貫
通穴を形成した。その貫通穴にスプリングワッシャ30
を介してねじ31を通し、ねじ締めすることにより露出
領域、すなわち金属表面同士を圧着した。この場合、金
属材料同士が接触しているので、圧着部における導電性
は良好である。この酸化物超電導板について磁場の侵入
を実施例1と同様に調べたところ、8Gまで外部磁場を
侵入させなかった。なお、接合部の強度は、接合部に酸
化物超電導板が破壊されるような、すなわち240kg/
cm2 程度の引張り応力を加えても破壊されなかった。
【0031】実施例4 図3(B)に示すように、複合板1,2の露出領域が同
じ方向に露出するようにして複合板1,2の端部を突き
合わせ、両複合板1,2の露出領域全体にSnからなる
部材32を介して銀板33を面接触させて接合すること
以外は実施例1と同様にして酸化物超電導板を作製し
た。この酸化物超電導板について磁場の侵入を実施例1
と同様に調べたところ、9Gまでは侵入磁場を印加磁場
の10%以下に遮蔽した。なお、接合部の強度は、接合
部に酸化物超電導板が破壊されるような、すなわち24
0kg/cm2 程度の引張り応力を加えても破壊されなかっ
た。
【0032】実施例5 板厚0.5mmの銀基板(150mm×25mm)の両面に実
施例1と同様にしてペーストを塗布し、焼成して複合板
を作製した。このとき、一方の端部41においては表面
に、他方の端部41においては裏面に幅10mmの露出領
域を形成した。次いで、図4(B)に示すように、端部
41の露出領域42にそれぞれSn粉末とフラックスと
からなる液状物質を塗布し、露出領域42部分を対面さ
せるようにして重ねて250℃まで加熱保持して2つの
銀基板を接合して1か所つなぎ目を有する円筒形状の酸
化物超電導部材を作製した。この場合、金属材料同士が
溶接により接合されているので、接合部における導電性
は良好である。
【0033】一方、Sn粉末とフラックスとからなる液
状物質を用いて250℃に加熱保持する代わりに、はん
だH95A、H63A、H60A、H50Aをそれぞれ
用いて210℃に加熱保持すること以外は上記と同様に
して酸化物超電導円筒部材を作製した。また、比較とし
て、銀からなる円筒部材(外径45mm、長さ25mm、厚
さ0.5mm)を作製した。
【0034】このようにして作製された酸化物超電導円
筒部材および銀円筒部材について、円筒部材内部に侵入
する磁場の大きさを実施例1と同様にして調べ、その周
波数特性を求めた。その結果、図5から分かるように、
酸化物超電導体円筒部材は、銀円筒部材より2桁小さい
周波数の交流磁場に対して、磁気シールド効果を示すこ
とが分かる。また、40Hz以上の周波数の交流磁場に
対して、酸化物超電導体円筒部材は、銀円筒部材に比べ
て1桁以上も円筒部材内部に侵入する磁束密度が小さ
い。特に、H63A、H60A、H50Aで接合した超
電導体円筒部材は、10Hzの周波数の交流磁場に対し
て、侵入する磁束密度が、銀円筒部材より1桁以上小さ
いことが分かる。なお、Sn含有量が40%以下のSn
−Pbで接合した酸化物超電導体円筒部材は、H95A
およびSnで接合した酸化物超電導体円筒部材と同様の
侵入磁束密度の周波数依存性を示した。
【0035】本実施例では酸化物超電導体としてBi2
Sr2 Ca1 Cu2 x を用いて説明しているが、酸化
物超電導体の種類はこれに限定されず、他の系の酸化物
超電導体を用いても同様の結果が得られる。
【0036】
【発明の効果】以上説明した如く本発明の超電導磁気シ
ールド材は、酸化物超電導体層と金属材料層とが積層さ
れてなる複合部材同士が金属材料層の部分で接合されて
いるので、2つの複合部材が強固に接合されており、接
合部の強度が高く、磁場の侵入を充分に防止できるもの
である。また、酸化物超電導体の特性も良好に維持され
ており、優れた磁気シールド効果を発揮できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(A)および(B)は本発明の超電導磁気シー
ルド材の製造方法の一例を説明するための図。(C)は
超電導磁気シールド材への磁場の侵入を測定する方法を
説明するための図。
【図2】(A)および(B)は本発明の超電導磁気シー
ルド材の製造方法の他の例を説明するための図。
【図3】(A)および(B)は本発明の超電導磁気シー
ルド材の製造方法の他の例を説明するための図。
【図4】(A)および(B)は本発明の超電導磁気シー
ルド材の製造方法の他の例を説明するための図。
【図5】磁気シールド材に侵入する磁場と、磁気シール
ド材に印加する交流磁場の周波数との関係を示すグラ
フ。
【符号の説明】
1,2,40…複合板、10…ペースト、11,42…
露出領域、12…接合部、13,22…酸化物超電導
板、14…外部磁場印加用コイル、15…磁気測定素
子、20…銀リボン、21…液状物質、30…スプリン
グワッシャ、31…ねじ、32…Snからなる部材、3
3…銀板、41…端部。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 酸化物超電導体層および金属材層が積層
    された複合部材を接合してなる超電導磁気シールド材で
    あって、前記金属材層同士が接合されていることを特徴
    とする超電導磁気シールド材。
JP5011851A 1993-01-27 1993-01-27 超電導磁気シールド材 Pending JPH06224591A (ja)

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