JPH07112122B2 - 超電導キャビティの製造方法 - Google Patents
超電導キャビティの製造方法Info
- Publication number
- JPH07112122B2 JPH07112122B2 JP61198436A JP19843686A JPH07112122B2 JP H07112122 B2 JPH07112122 B2 JP H07112122B2 JP 61198436 A JP61198436 A JP 61198436A JP 19843686 A JP19843686 A JP 19843686A JP H07112122 B2 JPH07112122 B2 JP H07112122B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thin film
- film layer
- superconducting cavity
- superconducting
- metal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 25
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims description 111
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 105
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 57
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 57
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 40
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 claims description 37
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 claims description 14
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 12
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 claims description 11
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 claims description 9
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 8
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 8
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 238000005323 electroforming Methods 0.000 claims description 7
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 claims description 6
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N lactic acid Chemical compound CC(O)C(O)=O JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 5
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 4
- 239000002759 woven fabric Substances 0.000 claims description 4
- FEWJPZIEWOKRBE-JCYAYHJZSA-N Dextrotartaric acid Chemical compound OC(=O)[C@H](O)[C@@H](O)C(O)=O FEWJPZIEWOKRBE-JCYAYHJZSA-N 0.000 claims description 3
- FEWJPZIEWOKRBE-UHFFFAOYSA-N Tartaric acid Natural products [H+].[H+].[O-]C(=O)C(O)C(O)C([O-])=O FEWJPZIEWOKRBE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 235000011054 acetic acid Nutrition 0.000 claims description 3
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 150000001735 carboxylic acids Chemical class 0.000 claims description 3
- 239000004310 lactic acid Substances 0.000 claims description 3
- 235000014655 lactic acid Nutrition 0.000 claims description 3
- 239000011975 tartaric acid Substances 0.000 claims description 3
- 235000002906 tartaric acid Nutrition 0.000 claims description 3
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims 4
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims 3
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims 3
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims 2
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 55
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 41
- 239000011162 core material Substances 0.000 description 31
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 23
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 9
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 8
- 239000010408 film Substances 0.000 description 8
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 8
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 6
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 5
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 5
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 5
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 5
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 4
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 4
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 3
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 3
- 238000007733 ion plating Methods 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 229910003465 moissanite Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910018134 Al-Mg Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910018467 Al—Mg Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 2
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 2
- 230000003449 preventive effect Effects 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 2
- 229910018084 Al-Fe Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018125 Al-Si Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018182 Al—Cu Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018192 Al—Fe Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018520 Al—Si Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018571 Al—Zn—Mg Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910016063 BaPb Inorganic materials 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical group [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002482 Cu–Ni Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017813 Cu—Cr Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017985 Cu—Zr Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004179 HfZr Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910003023 Mg-Al Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017267 Mo 6 S 8 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000792 Monel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011167 hydrochloric acid Nutrition 0.000 description 1
- 229910001026 inconel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical group 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 description 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001120 nichrome Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009987 spinning Methods 0.000 description 1
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N60/00—Superconducting devices
- H10N60/01—Manufacture or treatment
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
- H01P11/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing waveguides or resonators, lines, or other devices of the waveguide type
- H01P11/008—Manufacturing resonators
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
- H01P7/00—Resonators of the waveguide type
- H01P7/06—Cavity resonators
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
- H05H7/00—Details of devices of the types covered by groups H05H9/00, H05H11/00, H05H13/00
- H05H7/14—Vacuum chambers
- H05H7/18—Cavities; Resonators
- H05H7/20—Cavities; Resonators with superconductive walls
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N60/00—Superconducting devices
- H10N60/01—Manufacture or treatment
- H10N60/0156—Manufacture or treatment of devices comprising Nb or an alloy of Nb with one or more of the elements of group IVB, e.g. titanium, zirconium or hafnium
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N60/00—Superconducting devices
- H10N60/01—Manufacture or treatment
- H10N60/0184—Manufacture or treatment of devices comprising intermetallic compounds of type A-15, e.g. Nb3Sn
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
- H01P1/00—Auxiliary devices
- H01P1/20—Frequency-selective devices, e.g. filters
- H01P1/207—Hollow waveguide filters
- H01P1/208—Cascaded cavities; Cascaded resonators inside a hollow waveguide structure
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T29/00—Metal working
- Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
- Y10T29/49002—Electrical device making
- Y10T29/49014—Superconductor
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Particle Accelerators (AREA)
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は超電導キャビティの製造方法の改良に係り、特
にPVD法（物理蒸着）により得られる共振特性に優れた
超電導薄膜を反転溶解して超電導キャビティを安価に製
造せんとするものである。
にPVD法（物理蒸着）により得られる共振特性に優れた
超電導薄膜を反転溶解して超電導キャビティを安価に製
造せんとするものである。
従来超電導キャビティ（空洞共振器）は次の工程により
製造しているものである。
製造しているものである。
（１）Nb（ニオブ）の板をスピニング加工、絞り加工又
は削り加工によって第１図に示す如き３種のキャビティ
用部品２、２′及び３をつくり、この部品を互いに電子
ビーム溶接法によって接合した後、その内面をフッ酸と
硫酸の混酸にて電解研磨を行い、内面を平滑にすると共
に不純物を除去して超電導キャビティ１をえているもの
である。
は削り加工によって第１図に示す如き３種のキャビティ
用部品２、２′及び３をつくり、この部品を互いに電子
ビーム溶接法によって接合した後、その内面をフッ酸と
硫酸の混酸にて電解研磨を行い、内面を平滑にすると共
に不純物を除去して超電導キャビティ１をえているもの
である。
なお上記の溶接は内面の平滑性を出来うる限り向上せし
めるため内面より電子ビームをあて溶接するものであ
る。又Nbはその融点が2415℃と高く且つ耐食性に優れて
いるため高品位のメッキ膜がえられる電気メッキによる
薄膜を形成することが困難である。
めるため内面より電子ビームをあて溶接するものであ
る。又Nbはその融点が2415℃と高く且つ耐食性に優れて
いるため高品位のメッキ膜がえられる電気メッキによる
薄膜を形成することが困難である。
（２）Nbのパイプを液圧バルジ加工法（バルジ成形法）
により拡管して製造化する。然し一度に必要の形状に拡
管することが出来ないため、その途中において真空焼鈍
を行いながら少しづつ拡げなければならないものであっ
た。
により拡管して製造化する。然し一度に必要の形状に拡
管することが出来ないため、その途中において真空焼鈍
を行いながら少しづつ拡げなければならないものであっ
た。
このようにNb膜を溶接により形成するためその溶接部に
段差を生じ易くこれによって高周波特性及び超電導特性
の劣化を生じる。又熱伝導性に劣るNbを使用すると共
に、膜厚が数mmと厚いために該膜に欠陥、異物等がある
と高周波欠損発生熱が逃げにくくなり、これによって超
電導特性が低下する。又Nbに焼鈍、溶接等を行うと高温
に加熱されるために酸化し易くなり、これを防止するた
めに真空焼鈍、電子ビーム溶接を必要とする。従って高
価なものとなる。更にNbの加工中に表面からFe、塵埃等
の不純物が入り超電導状態を破壊する危険性があるた
め、フッ酸と硫酸との混酸で電解研磨を行う必要があ
り、この電解研磨は危険性を伴うと共に工程の複雑な点
から生産性の低下を生ずる。
段差を生じ易くこれによって高周波特性及び超電導特性
の劣化を生じる。又熱伝導性に劣るNbを使用すると共
に、膜厚が数mmと厚いために該膜に欠陥、異物等がある
と高周波欠損発生熱が逃げにくくなり、これによって超
電導特性が低下する。又Nbに焼鈍、溶接等を行うと高温
に加熱されるために酸化し易くなり、これを防止するた
めに真空焼鈍、電子ビーム溶接を必要とする。従って高
価なものとなる。更にNbの加工中に表面からFe、塵埃等
の不純物が入り超電導状態を破壊する危険性があるた
め、フッ酸と硫酸との混酸で電解研磨を行う必要があ
り、この電解研磨は危険性を伴うと共に工程の複雑な点
から生産性の低下を生ずる。
又本発明者等は先にこれの改良として、断面十字型状を
有するAl又はAl合金からなる、中空体を芯金とし、その
外側寸法を所望の超電導キャビティの内側寸法と同一に
成型し、その外周面にNbの薄膜を密着せしめた後、その
外側にCuの薄膜を介してCuの被覆層を設けてキャビティ
の形状とした後上記Al又はAl合金の芯金を溶解せしめて
超電導キャビティを製造する方法（特願昭59−116691
号）及び所望形状を有するAl又はAl合金パイプを芯金と
しその外周面にNbの薄膜を形成せしめた後、その外側に
Cuの薄膜を介してCu被覆層を設け、該芯金を拡管加工し
た後、前記芯金を溶解除去して超電導キャビティを製造
する方法（特願昭59−116692号）を提案した。
有するAl又はAl合金からなる、中空体を芯金とし、その
外側寸法を所望の超電導キャビティの内側寸法と同一に
成型し、その外周面にNbの薄膜を密着せしめた後、その
外側にCuの薄膜を介してCuの被覆層を設けてキャビティ
の形状とした後上記Al又はAl合金の芯金を溶解せしめて
超電導キャビティを製造する方法（特願昭59−116691
号）及び所望形状を有するAl又はAl合金パイプを芯金と
しその外周面にNbの薄膜を形成せしめた後、その外側に
Cuの薄膜を介してCu被覆層を設け、該芯金を拡管加工し
た後、前記芯金を溶解除去して超電導キャビティを製造
する方法（特願昭59−116692号）を提案した。
而してこの製造方法において芯金としてAl又はAl合金
（Alという）を使用する理由はAlは芯金の加工に際し、
適度に強度を有し加工性が良好であるため形状の安定性
を良好な平滑性が得られることと、後工程のAl芯金の溶
解除去において溶出速度を大きくとれ経済的であること
による。しかしその反面Alの芯金の外周面に直接Nb薄膜
を設けているため、前記の如くAlを塩酸等で溶解する工
程においてAlとの反応時に発生する水素によってその外
周面のNbが脆化され、Alを溶解除去したとしても、Nbの
超電導特性を著しく阻害するものであった。
（Alという）を使用する理由はAlは芯金の加工に際し、
適度に強度を有し加工性が良好であるため形状の安定性
を良好な平滑性が得られることと、後工程のAl芯金の溶
解除去において溶出速度を大きくとれ経済的であること
による。しかしその反面Alの芯金の外周面に直接Nb薄膜
を設けているため、前記の如くAlを塩酸等で溶解する工
程においてAlとの反応時に発生する水素によってその外
周面のNbが脆化され、Alを溶解除去したとしても、Nbの
超電導特性を著しく阻害するものであった。
本発明はかかる現状に鑑み鋭意研究を行った結果、清浄
且つ平滑にして共振特性の優れた超電導薄膜を有する超
電導キャビティを安価に製造せんとするものである。
且つ平滑にして共振特性の優れた超電導薄膜を有する超
電導キャビティを安価に製造せんとするものである。
本願の第１の発明は、電気化学列において水素よりイオ
ン化傾向が大である金属を用いた所定形状の芯金の外周
に、水素透過防止金属からなる第１薄膜層を設け、この
第１薄間層の上にNb又は超電導性金属間化合物からなる
第２薄膜層を形成し、さらにこの第２薄膜層の上に熱伝
導性が良好でかつ密着性の高い金属の第３薄膜層を形成
し、この第３薄膜層の上に安定化金属による強化被覆層
を設け、その後前記芯金と第１薄膜層を溶解除去するこ
とを特徴とし、また本願の発明は、電気化学列において
水素よりイオン化傾向が大である金属を用いた感情の芯
金の外周に、水素透過防止金属からなる第１薄膜層を設
け、この第１薄膜層の上にNb又は超電導性金属間化合物
からなる第２薄膜層を形成し、さらにこの第２薄膜層の
上に熱伝導性が良好でかつ密着性の高い金属の第３薄膜
層を形成し、この第３薄膜層の上に安定化金属による強
化被覆層を設け、次いで上記芯金内を加圧し拡管して超
電導キャビティ形状に成形し、その後前記芯金と第１薄
間層を溶解除去することを特徴とするものである。
ン化傾向が大である金属を用いた所定形状の芯金の外周
に、水素透過防止金属からなる第１薄膜層を設け、この
第１薄間層の上にNb又は超電導性金属間化合物からなる
第２薄膜層を形成し、さらにこの第２薄膜層の上に熱伝
導性が良好でかつ密着性の高い金属の第３薄膜層を形成
し、この第３薄膜層の上に安定化金属による強化被覆層
を設け、その後前記芯金と第１薄膜層を溶解除去するこ
とを特徴とし、また本願の発明は、電気化学列において
水素よりイオン化傾向が大である金属を用いた感情の芯
金の外周に、水素透過防止金属からなる第１薄膜層を設
け、この第１薄膜層の上にNb又は超電導性金属間化合物
からなる第２薄膜層を形成し、さらにこの第２薄膜層の
上に熱伝導性が良好でかつ密着性の高い金属の第３薄膜
層を形成し、この第３薄膜層の上に安定化金属による強
化被覆層を設け、次いで上記芯金内を加圧し拡管して超
電導キャビティ形状に成形し、その後前記芯金と第１薄
間層を溶解除去することを特徴とするものである。
又本発明方法は、安定化金属による強化被覆層として、
電鋳によりCu等の安定化金属による被覆層を設けてもよ
く又Cu又はCu合金のメッキを施したＷ、Ｃ、SiCの内何
れか１種の複合繊維或いは織布による纒巻層を介して電
鋳によるCuの被覆層を設けてもよい。
電鋳によりCu等の安定化金属による被覆層を設けてもよ
く又Cu又はCu合金のメッキを施したＷ、Ｃ、SiCの内何
れか１種の複合繊維或いは織布による纒巻層を介して電
鋳によるCuの被覆層を設けてもよい。
又本発明方法は、安定化金属による被覆層の外側にCu等
の安定化金属を介して冷却用パイプを設けたものであ
る。
の安定化金属を介して冷却用パイプを設けたものであ
る。
本発明方法において、芯金の材料としてAlを使用する場
合にその純度が99.9％を超えるものが好ましい。又Al合
金としてはMgを0.5〜9.5wt％、特に3.5〜6.0wt％を含有
するものが好ましく、このAl−Mg合金は強度並びに加工
性に優れているものである。その他Al−Cu系合金、Al−
Mn系合金、Al−Si系合金、Al−Zn−Mg系合金も使用する
ことができる。又Al合金間の不純物としてはFe、Si、M
n、Cuを合計で0.1wt％以下にすることが望ましくAlの地
金を純度99.9w％以上のものを使用することにより析出
物（Al−Fe系の晶出物）の大きさを抑えることが出来る
と共に反転溶解を容易に行いうるものである。なお析出
物の最大径を0.3μ以下及び加工面の表面を電解研磨又
は化学研磨によりＲmax１μ以下とすることは、後工程
のPVD薄膜（ニオブ薄膜）の厚さ分布を均一にするため
に必要である。
合にその純度が99.9％を超えるものが好ましい。又Al合
金としてはMgを0.5〜9.5wt％、特に3.5〜6.0wt％を含有
するものが好ましく、このAl−Mg合金は強度並びに加工
性に優れているものである。その他Al−Cu系合金、Al−
Mn系合金、Al−Si系合金、Al−Zn−Mg系合金も使用する
ことができる。又Al合金間の不純物としてはFe、Si、M
n、Cuを合計で0.1wt％以下にすることが望ましくAlの地
金を純度99.9w％以上のものを使用することにより析出
物（Al−Fe系の晶出物）の大きさを抑えることが出来る
と共に反転溶解を容易に行いうるものである。なお析出
物の最大径を0.3μ以下及び加工面の表面を電解研磨又
は化学研磨によりＲmax１μ以下とすることは、後工程
のPVD薄膜（ニオブ薄膜）の厚さ分布を均一にするため
に必要である。
更に芯金としてAlの鋳塊を300〜550℃の熱間加工により
加工組織とした後所定の寸法に加工を施して管状体とす
るものであるが、この加工組織にする理由は決勝粒を揃
え加工性を向上せしめるためである。又加工後150〜400
℃にて30分以上加熱することが好ましく、加熱すること
により歪を除去し反転溶解時に大２薄膜層と第３薄膜層
の剥離又は第３薄膜層と安定化金属による強化被覆層の
剥離を防止し且つ該薄膜の損傷するのを防止するもので
ある。
加工組織とした後所定の寸法に加工を施して管状体とす
るものであるが、この加工組織にする理由は決勝粒を揃
え加工性を向上せしめるためである。又加工後150〜400
℃にて30分以上加熱することが好ましく、加熱すること
により歪を除去し反転溶解時に大２薄膜層と第３薄膜層
の剥離又は第３薄膜層と安定化金属による強化被覆層の
剥離を防止し且つ該薄膜の損傷するのを防止するもので
ある。
而して芯金として第２図に示す如き予め断面十字型状
（Ａ）又は（Ｂ）、断面十字型連結体（Ｃ）を有するキ
ャビティ型中空体11、11′を使用する場合には、該芯金
の外側寸法を所望の超電導キャビティの内側寸法と同一
に成型するものである。即ちAl管を使用しバルジ径加工
法又は電気衝撃加工法により該管を所定形状に拡管する
ものであり、その加工途中において１回以上焼鈍を行っ
た後所定の外形寸法に成形するものである。又その他の
方法としてはAl鍛造品を半割に分割した上記形状の芯金
を溶接した後切削加工及び研磨加工を行って所定の外形
寸法に仕上げるものである。更にはAl鍛造品を切削加工
若しくは放電加工により、所定の形状に中ぐりと外削加
工を行った後研磨加工を行って所定の外形寸法に仕上げ
るものである。又直管を使用した場合には強化被覆層を
設けた後該管内に液体等を圧入することにより加圧せし
めて超電導キャビティ形状の中空体に成型するものであ
る。
（Ａ）又は（Ｂ）、断面十字型連結体（Ｃ）を有するキ
ャビティ型中空体11、11′を使用する場合には、該芯金
の外側寸法を所望の超電導キャビティの内側寸法と同一
に成型するものである。即ちAl管を使用しバルジ径加工
法又は電気衝撃加工法により該管を所定形状に拡管する
ものであり、その加工途中において１回以上焼鈍を行っ
た後所定の外形寸法に成形するものである。又その他の
方法としてはAl鍛造品を半割に分割した上記形状の芯金
を溶接した後切削加工及び研磨加工を行って所定の外形
寸法に仕上げるものである。更にはAl鍛造品を切削加工
若しくは放電加工により、所定の形状に中ぐりと外削加
工を行った後研磨加工を行って所定の外形寸法に仕上げ
るものである。又直管を使用した場合には強化被覆層を
設けた後該管内に液体等を圧入することにより加圧せし
めて超電導キャビティ形状の中空体に成型するものであ
る。
又本発明方法において上記芯金の外周面に特に第１薄膜
層を設ける理由は該薄膜層に外側にNb又は超電導性金属
間化合物の第２薄膜層を設け更に第３薄膜層を設けてキ
ャビティを形成した後、該Alの芯金を塩酸等の溶液にて
溶解除去する際にAlとの反応により水素が発生しNb、Nb
3Sn又は超電導性金属間化合物を脆化せしめ、その超電
導特性を阻害するため、Al芯金とNb又はNb3Snの薄膜と
の間に第１薄膜層を特に厚さ0.5μ以上に設けるもので
あり、上記の如くAlとの反応により水素が発生したとし
ても該薄膜により阻止しNb、Nb3Sn又はその他の超電導
性金属間化合物に何等の被害を及ぼすことがない。
層を設ける理由は該薄膜層に外側にNb又は超電導性金属
間化合物の第２薄膜層を設け更に第３薄膜層を設けてキ
ャビティを形成した後、該Alの芯金を塩酸等の溶液にて
溶解除去する際にAlとの反応により水素が発生しNb、Nb
3Sn又は超電導性金属間化合物を脆化せしめ、その超電
導特性を阻害するため、Al芯金とNb又はNb3Snの薄膜と
の間に第１薄膜層を特に厚さ0.5μ以上に設けるもので
あり、上記の如くAlとの反応により水素が発生したとし
ても該薄膜により阻止しNb、Nb3Sn又はその他の超電導
性金属間化合物に何等の被害を及ぼすことがない。
なお第１薄膜層の薄膜が0.5μ未満の場合には該薄膜に
はピンホール或いは膜内欠陥を生じることがあり、溶解
中にAlとの反応により発生した水素がNbに侵入して脆化
を生ぜしめる恐れがある。
はピンホール或いは膜内欠陥を生じることがあり、溶解
中にAlとの反応により発生した水素がNbに侵入して脆化
を生ぜしめる恐れがある。
又本発明方法においてNb、Nb3Sn等の超電導性金属間化
合物の薄膜は望ましくなるべく薄くすることがよく且つ
不純物の混入を忌避するためPVD加工によりNb又はNb3Sn
の薄膜の外側に第３薄膜層を設けるものである。
合物の薄膜は望ましくなるべく薄くすることがよく且つ
不純物の混入を忌避するためPVD加工によりNb又はNb3Sn
の薄膜の外側に第３薄膜層を設けるものである。
なお超電導薄膜として特にNb3Snを使用する理由は第３
図に示す如く超電導特性としての臨界温度Tcと臨界磁界
Hc2を高くすることが出来るためである。
図に示す如く超電導特性としての臨界温度Tcと臨界磁界
Hc2を高くすることが出来るためである。
その他超電導性金属間化合物としてはNbN、NbC、NbCN、
MoN、TaC、ZrC、Nb3Al、Nb3（AlGe）、Nb3Ga、Nb3Ge、N
b3Si、VaGa、V3Si、V2（HfZr）、MX2、TaSe3、TaS2（C2
H5N）1/2、C8K、MXMo6X8（Ｍ＝Pb、Sn、Cu、La）、（R
E）Mo6S8、（RE）Rh4B4、Li1+X、Ti2-XO4、MxWO3、BaPb
1-XBiXO3等を挙げることができる。
MoN、TaC、ZrC、Nb3Al、Nb3（AlGe）、Nb3Ga、Nb3Ge、N
b3Si、VaGa、V3Si、V2（HfZr）、MX2、TaSe3、TaS2（C2
H5N）1/2、C8K、MXMo6X8（Ｍ＝Pb、Sn、Cu、La）、（R
E）Mo6S8、（RE）Rh4B4、Li1+X、Ti2-XO4、MxWO3、BaPb
1-XBiXO3等を挙げることができる。
又本発明方法は、Nb又はNb3Sn等の超電導性金属間化合
物の薄膜の外側に電鋳による厚層のCu強化被覆層を設け
るものであるが超電導性金属間化合物の薄膜に直接厚い
Cu強化被覆層を密着せしめることが出来ないためNi又は
Ni合金の薄膜層とCu又はCu合金の薄膜層の２層の薄膜層
からなる第３薄膜層を設けた後、Cuの強化被覆層を設け
るものである。
物の薄膜の外側に電鋳による厚層のCu強化被覆層を設け
るものであるが超電導性金属間化合物の薄膜に直接厚い
Cu強化被覆層を密着せしめることが出来ないためNi又は
Ni合金の薄膜層とCu又はCu合金の薄膜層の２層の薄膜層
からなる第３薄膜層を設けた後、Cuの強化被覆層を設け
るものである。
特に第３薄膜層を２重に設ける理由は、超電導性金属間
化合物の薄膜との密着性をよくするためにNi又Ni合金の
薄膜層を設け且つ厚層のCu強化被覆層との密着性をよく
するためにCuの薄膜層を介在せしめるものである。
化合物の薄膜との密着性をよくするためにNi又Ni合金の
薄膜層を設け且つ厚層のCu強化被覆層との密着性をよく
するためにCuの薄膜層を介在せしめるものである。
本発明は第３薄膜層の外側にFRM（Fiber Reinforced Me
tal）層を設けることが望ましく、その理由はCuの熱膨
張率を低下せしめるためであり、これによってCuの熱膨
張係数とNb3Sn等の超電導性金属化合物との熱膨張係数
をほぼ同一にすることができるため疲労破壊を防止する
ことが出来る。
tal）層を設けることが望ましく、その理由はCuの熱膨
張率を低下せしめるためであり、これによってCuの熱膨
張係数とNb3Sn等の超電導性金属化合物との熱膨張係数
をほぼ同一にすることができるため疲労破壊を防止する
ことが出来る。
なおFRM層を設ける方法としては特に限定するものでは
なく前記の薄膜層におけるCu又はCu合金の薄膜の外周に
Cuメッキを施したＷ、Ｃ、SiCの内何れか１種の複合繊
維又は該繊維による織布を所望ピッチで巻付けて、更に
電鋳によりCuの強化被覆層を設けるものである。
なく前記の薄膜層におけるCu又はCu合金の薄膜の外周に
Cuメッキを施したＷ、Ｃ、SiCの内何れか１種の複合繊
維又は該繊維による織布を所望ピッチで巻付けて、更に
電鋳によりCuの強化被覆層を設けるものである。
本発明方法において最終工程としてAl芯金を溶解し次い
で第１薄膜層を溶解除去するものであるが、このAlの溶
解液としてはCu及びNb又はNb3Sn等の超電導性金属間化
物物に対して腐食性が小さく且つ脆化せしめないものが
必要であり、燐酸、塩酸、硫酸、特に塩酸を使用するも
のである。
で第１薄膜層を溶解除去するものであるが、このAlの溶
解液としてはCu及びNb又はNb3Sn等の超電導性金属間化
物物に対して腐食性が小さく且つ脆化せしめないものが
必要であり、燐酸、塩酸、硫酸、特に塩酸を使用するも
のである。
更にこの溶解時においてAlから発生する水素によるNb又
はNb3Sn等の超電導性金属間化合物の脆化防止層として
の第１薄膜層を溶解するための溶解液としては、Nb又は
Nb3Sn等の超電導性金属間化合物に対して腐食性が小さ
く且つ脆化せしめることなく、迅速に溶解せしめてNb又
はNb3Sn膜の表面にムラを生ぜしめない鏡面を形成せし
めることが必要であり、そのための液として硝酸、硫
酸、塩酸、酒石酸、乳酸、酢酸、石炭酸、過酸化水素等
が使用され、特に硝酸が望ましい。
はNb3Sn等の超電導性金属間化合物の脆化防止層として
の第１薄膜層を溶解するための溶解液としては、Nb又は
Nb3Sn等の超電導性金属間化合物に対して腐食性が小さ
く且つ脆化せしめることなく、迅速に溶解せしめてNb又
はNb3Sn膜の表面にムラを生ぜしめない鏡面を形成せし
めることが必要であり、そのための液として硝酸、硫
酸、塩酸、酒石酸、乳酸、酢酸、石炭酸、過酸化水素等
が使用され、特に硝酸が望ましい。
なお超電導薄膜の表面に形成される酸化膜及び汚れを除
去するために電解研磨もしくは化学研磨処理を行う必要
がある。
去するために電解研磨もしくは化学研磨処理を行う必要
がある。
なお本発明方法においてCu合金としては導電率80％以上
のものであり、例えばCu−Cd、Cu−Cr、Cu−Zr、Cu−Ni
をいうものであり、又Ni合金としては例えばコンスタン
ス（Cu−45％Ni）、モネル（Cu−60〜70％Ni）、ニクロ
ム（60％Ni−16％Cr−24％Fe）及びインコネル（76％Ni
−16％Cr−８％Fe）をいう。
のものであり、例えばCu−Cd、Cu−Cr、Cu−Zr、Cu−Ni
をいうものであり、又Ni合金としては例えばコンスタン
ス（Cu−45％Ni）、モネル（Cu−60〜70％Ni）、ニクロ
ム（60％Ni−16％Cr−24％Fe）及びインコネル（76％Ni
−16％Cr−８％Fe）をいう。
次に本発明の実施例について説明する。
実施例１ 第４図（Ａ）〜（Ｅ）により説明する。
即ち（Ａ）に示す如く製造せんとする超電導キャビティ
の内側寸法と同一の外側寸法からなるMg4.5wt％のAl−M
g合金の芯金11の外周面に３μ厚のNiをコーティングし
て第１薄膜層12を設けその外側に10μ厚のNbの第２薄膜
層13をイオンプレーティング加工により密着せしめその
外側に５μ厚のNiをイオンプレーティングにより第３薄
膜層14を披着せしめた後、電気メッキ法により2mm厚のC
u被覆層15を密着せしめた。
の内側寸法と同一の外側寸法からなるMg4.5wt％のAl−M
g合金の芯金11の外周面に３μ厚のNiをコーティングし
て第１薄膜層12を設けその外側に10μ厚のNbの第２薄膜
層13をイオンプレーティング加工により密着せしめその
外側に５μ厚のNiをイオンプレーティングにより第３薄
膜層14を披着せしめた後、電気メッキ法により2mm厚のC
u被覆層15を密着せしめた。
然る後Cu被覆層15の表面を研磨して平滑面とした後上記
Al合金の芯金を塩酸にて溶解除去し、次いで硝酸にてNi
の第１薄膜層を溶解除去して本発明超電導キャビティ16
をえた。
Al合金の芯金を塩酸にて溶解除去し、次いで硝酸にてNi
の第１薄膜層を溶解除去して本発明超電導キャビティ16
をえた。
実施例２ 第５図の（Ａ）乃至（Ｈ）により説明する。
即ち第５図（Ａ）に示す如く表面粗度0.3μを有し、外
径100mm、長さ600mm、肉厚3mmの4.5wt％Mg−Al合金管17
を回転せしめながらイオンプレーティングにより、その
外周面に３μ厚のCuをコーティングして第１薄膜層18を
設けた後、その外側に10μ厚のNb薄膜の第２薄膜層19を
イオンプレーティングにより密着せしめ、その外側にイ
オンプレーティングによる５μ厚のCuコーティングした
第３薄膜層20を披着せしめて、（Ｂ）〜（Ｄ）の工程を
行う。次いで電気メッキ法によって（Ｅ）に示す如く2m
m厚以上のCu強化被覆層21を披着する。
径100mm、長さ600mm、肉厚3mmの4.5wt％Mg−Al合金管17
を回転せしめながらイオンプレーティングにより、その
外周面に３μ厚のCuをコーティングして第１薄膜層18を
設けた後、その外側に10μ厚のNb薄膜の第２薄膜層19を
イオンプレーティングにより密着せしめ、その外側にイ
オンプレーティングによる５μ厚のCuコーティングした
第３薄膜層20を披着せしめて、（Ｂ）〜（Ｄ）の工程を
行う。次いで電気メッキ法によって（Ｅ）に示す如く2m
m厚以上のCu強化被覆層21を披着する。
然る後、Cu被覆層21の表面を研磨して（Ｆ）に示す如く
平滑面になした後、上記Al合金のパイプの内側から水を
圧入してバルジ加工により拡管を行って（Ｇ）に示す如
き断面十字型を有する中空体22をうるものである。
平滑面になした後、上記Al合金のパイプの内側から水を
圧入してバルジ加工により拡管を行って（Ｇ）に示す如
き断面十字型を有する中空体22をうるものである。
なお、上記バルジ加工を行う場合に、焼鈍工程を加えて
徐々に拡管率を上昇せしめ所定の形状にするものであ
る。この拡管工程はNbがAl芯金とCu被覆層との間にサン
ドウィッチ状にはさみ込んで密着されているため拡管率
2.7倍以上の如き大きな変形加工を行ったとしてもその
熱処理によってNbが脆化するようなことは全くない。次
いで最終工程として内面のAl芯金17を塩酸にて溶解せし
め、次いで硝酸にて第１薄膜層18を溶解して本発明超電
導キャビティ23を得た。
徐々に拡管率を上昇せしめ所定の形状にするものであ
る。この拡管工程はNbがAl芯金とCu被覆層との間にサン
ドウィッチ状にはさみ込んで密着されているため拡管率
2.7倍以上の如き大きな変形加工を行ったとしてもその
熱処理によってNbが脆化するようなことは全くない。次
いで最終工程として内面のAl芯金17を塩酸にて溶解せし
め、次いで硝酸にて第１薄膜層18を溶解して本発明超電
導キャビティ23を得た。
比較例１、２ 本発明方法を比較するために第１図に示す如くキャビテ
ィ部品を電子ビーム溶接法にて接合して超電導キャビテ
ィ（比較例１）を得た。又前記特願昭59−116691号の方
法にて超電導キャビティを（比較例２）を得た。
ィ部品を電子ビーム溶接法にて接合して超電導キャビテ
ィ（比較例１）を得た。又前記特願昭59−116691号の方
法にて超電導キャビティを（比較例２）を得た。
斯くして得た本発明方法（実施例１）による超電導キャ
ビティ及び比較例方法による超電導キャビティについて
性能を試みるためにＱ値及び加速電界を測定した。その
結果は第１表に示す通りである。
ビティ及び比較例方法による超電導キャビティについて
性能を試みるためにＱ値及び加速電界を測定した。その
結果は第１表に示す通りである。
なおＱ値とは、Ｇ（形状係数）/R（抵抗）により表わさ
れるものである。
れるものである。
第１表か明らかな如く本発明方法により得た超電導キャ
ビティは優れた超電導性能を有することが認められた。
ビティは優れた超電導性能を有することが認められた。
実施例３ 第６図により説明する。（Ａ）に示す如く製造せんとす
る超電導キャビティの内側寸法と同一の外側寸法からな
るMg、4.5wt％を含有するAl−Mg合金の芯金17の外周面
に（Ｂ）に示す如く３μ厚のNiをコーティングして第１
薄膜層18を設け、その外側に10μ厚のNb3Sn薄膜の第２
薄膜層19をスパッタリング加工により密着せしめ、その
外側に５μ厚のNiをスパッタコーティング20′し且つCu
をスパッタコーティング20″して第３薄膜層20を披着せ
しめた後、その外側にCuメッキを施した直径７μのカー
ボン繊維からなるクロス24を全体に巻付け、ハンダにて
点付けを行った後、その外側に電気メッキ法により2mm
厚のCu強化被覆層を密着せしめてFRM層25をえた。
る超電導キャビティの内側寸法と同一の外側寸法からな
るMg、4.5wt％を含有するAl−Mg合金の芯金17の外周面
に（Ｂ）に示す如く３μ厚のNiをコーティングして第１
薄膜層18を設け、その外側に10μ厚のNb3Sn薄膜の第２
薄膜層19をスパッタリング加工により密着せしめ、その
外側に５μ厚のNiをスパッタコーティング20′し且つCu
をスパッタコーティング20″して第３薄膜層20を披着せ
しめた後、その外側にCuメッキを施した直径７μのカー
ボン繊維からなるクロス24を全体に巻付け、ハンダにて
点付けを行った後、その外側に電気メッキ法により2mm
厚のCu強化被覆層を密着せしめてFRM層25をえた。
然る後Cu強化被覆層21の表面を研磨して平滑面とした
後、上記Al合金の芯金17を塩酸にて溶解除去し、次いで
硝酸にて第１薄膜層18を溶解除去して第６図（Ｃ）に示
す如き本発明超電導キャビティ23をえた。
後、上記Al合金の芯金17を塩酸にて溶解除去し、次いで
硝酸にて第１薄膜層18を溶解除去して第６図（Ｃ）に示
す如き本発明超電導キャビティ23をえた。
斯くして得た本発明超電導キャビティの性能を試みるた
めに、次の如き実験を行った。
めに、次の如き実験を行った。
即ち本発明において使用する上記のFRM層と従来のCu及
びNb3Snとについてその熱膨張係数、熱伝導率及び引張
強度を夫々測定した。その結果は第２表に示す通りであ
る。
びNb3Snとについてその熱膨張係数、熱伝導率及び引張
強度を夫々測定した。その結果は第２表に示す通りであ
る。
なお表中において繊維体積率とはカーボンの芯材と銅メ
ッキの銅との比率をいうものである。
ッキの銅との比率をいうものである。
実施例４ 実施例３においてFRM層として直結13μのＷ細線を全周
に巻きつけ、その外側にCuの電鋳を行って1.22mm厚のＷ
FRM層を得た。又Nb3Snの薄膜層の代りにNb3Geの薄膜
層を設けた。その他はすべて実施例３と同様にして本発
明超電導キャビティを得た。
に巻きつけ、その外側にCuの電鋳を行って1.22mm厚のＷ
FRM層を得た。又Nb3Snの薄膜層の代りにNb3Geの薄膜
層を設けた。その他はすべて実施例３と同様にして本発
明超電導キャビティを得た。
斯くして得た本発明超電導キャビティの性能を試みるた
めに次の如き実験を行った。
めに次の如き実験を行った。
即ち本発明において使用した上記のFRM層と従来のCu及
びNb3Geとについてその熱膨張係数、熱伝導率及び引張
強度を夫々測定した。その結果は第３表に示す通りであ
る。
びNb3Geとについてその熱膨張係数、熱伝導率及び引張
強度を夫々測定した。その結果は第３表に示す通りであ
る。
実施例 実施例３においてNb3Snの薄膜層の代りにV3Geの薄膜層
を設け且つFRM層として直径６μのSiC繊維からなるクロ
スを使用した以外はすべて実施例３と同様にして本発明
超電導キャビティを得た。
を設け且つFRM層として直径６μのSiC繊維からなるクロ
スを使用した以外はすべて実施例３と同様にして本発明
超電導キャビティを得た。
斯くして得た本発明超電導キャビティの性能を試みるた
めに次の如き実験を行った。
めに次の如き実験を行った。
即ち本発明において使用した上記のRFM層と従来のCu及
びV3Geとについてその熱膨張係数、熱伝導率及び引張強
度を夫々測定した。その結果は第４表に示す通りであ
る。
びV3Geとについてその熱膨張係数、熱伝導率及び引張強
度を夫々測定した。その結果は第４表に示す通りであ
る。
第２表乃至第４表から明らかな如く本発明の如くFRM層
を設けた場合には熱膨張係数が極めて低下するため室温
と絶対０℃との間にてヒートサイクルを繰り返して行う
も界面での欠損は認められなかった。しかしCuは熱膨張
係数が極めて大きいためNb3Sn等の超電導金属間化合物
の上に直接電鋳によるCuの被覆層を設けた場合には上記
の如きヒートサイクルを行うと界面に欠損を生ずるもの
であった。
を設けた場合には熱膨張係数が極めて低下するため室温
と絶対０℃との間にてヒートサイクルを繰り返して行う
も界面での欠損は認められなかった。しかしCuは熱膨張
係数が極めて大きいためNb3Sn等の超電導金属間化合物
の上に直接電鋳によるCuの被覆層を設けた場合には上記
の如きヒートサイクルを行うと界面に欠損を生ずるもの
であった。
又FRM層を設けることにより強度が増大しCuの厚さを低
減することが出来るため周辺設備の簡略化が可能になる
ものであった。
減することが出来るため周辺設備の簡略化が可能になる
ものであった。
本発明によれば次の如き効果を有する。
（１）高価な超電導材料を薄膜として使用することが出
来るため、キャビティ安価に製造することができる。
来るため、キャビティ安価に製造することができる。
（２）外面より超電導材料をPVD法により加工しうるた
め超電導部品の良否を容易に判定しうると共に平滑で清
浄な欠陥微小な鏡面膜が得られるために高周波欠損の軽
微な超電導特性に優れた超電導薄膜を設けることができ
る。
め超電導部品の良否を容易に判定しうると共に平滑で清
浄な欠陥微小な鏡面膜が得られるために高周波欠損の軽
微な超電導特性に優れた超電導薄膜を設けることができ
る。
（３）反転溶解法により超電導薄膜を形成するため、超
電導材料の薄膜化並びに脆弱な超電導材料で容易に超電
導膜を形成することが出来る。
電導材料の薄膜化並びに脆弱な超電導材料で容易に超電
導膜を形成することが出来る。
（４）又超電導材料としてNb3Sn等の超電導性金属間化
合物を使用したとしても、安定化層のCuとNb3Sn層との
間に熱膨張率の差を生ぜしめることがないためヒートサ
イクルを繰返すも何等超電導特性に支障を生ぜしめるこ
となく長期に亘り安定して作動させることが出来る。
合物を使用したとしても、安定化層のCuとNb3Sn層との
間に熱膨張率の差を生ぜしめることがないためヒートサ
イクルを繰返すも何等超電導特性に支障を生ぜしめるこ
となく長期に亘り安定して作動させることが出来る。
（５）超電導薄膜の外周に電気メッキ法により高純度の
Cu被覆層を設けているため良好な熱伝導性を有するため
に空洞の発熱に対して急速に冷却することが出来る。
Cu被覆層を設けているため良好な熱伝導性を有するため
に空洞の発熱に対して急速に冷却することが出来る。
第１図は従来の超電導キャビティの斜視図、第２図は芯
金の断面図であり、（Ａ）及び（Ｂ）は断面十字型状断
面図、（Ｃ）は断面十字型状連結体断面図、第３図は臨
界温度Tcと臨界磁界Hc2との関係図、第４図乃至第６図
は本発明方法による超電導キャビティの製造方法の１例
を示す工程図である。 １……超電導キャビティ、２、２′……キャビティ用部
品、11、11′……芯金、12……第１薄膜層、13……第２
薄膜層、14……第３薄膜層、15……Cu被覆層、16……超
電導キャビティ、17……芯金、18……第１薄膜層、19…
…第２薄膜層、20……第３被覆層、21……強化被覆層、
22……十字型中空体、23……超電導キャビティ、24……
複合クロス、25……FRM層。
金の断面図であり、（Ａ）及び（Ｂ）は断面十字型状断
面図、（Ｃ）は断面十字型状連結体断面図、第３図は臨
界温度Tcと臨界磁界Hc2との関係図、第４図乃至第６図
は本発明方法による超電導キャビティの製造方法の１例
を示す工程図である。 １……超電導キャビティ、２、２′……キャビティ用部
品、11、11′……芯金、12……第１薄膜層、13……第２
薄膜層、14……第３薄膜層、15……Cu被覆層、16……超
電導キャビティ、17……芯金、18……第１薄膜層、19…
…第２薄膜層、20……第３被覆層、21……強化被覆層、
22……十字型中空体、23……超電導キャビティ、24……
複合クロス、25……FRM層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 特願昭60−229473 (32)優先日 昭60(1985)10月15日 (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (31)優先権主張番号 特願昭60−229474 (32)優先日 昭60(1985)10月15日 (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (72)発明者 田中 靖三 東京都品川区二葉２丁目９番15号 古河電 気工業株式会社中央研究所内 (56)参考文献 特公 昭50−26719（ＪＰ，Ｂ１)
Claims (18)
- 【請求項１】電気化学列において水素よりイオン化傾向
が大である金属を用いた所定形状の芯金の外周に、水素
透過防止金属からなる第１薄膜層を設け、この第１薄膜
層の上にNb又は超電導性金属間化合物からなる第２薄膜
層を形成し、さらにこの第２薄膜層の上に熱伝導性が良
好でかつ密着性の高い金属の第３薄膜層を形成し、この
第３薄膜層の上に安定化金属による強化被覆層を設け、
その後前記芯金と第１薄膜層を溶解除去することを特徴
とする超電導キャビティの製造方法。 - 【請求項２】芯金が、Mg、Al、Zn、FeII、Cd、Co、Ni、
Sn、Pb及びFeIIIの中の少なくとも１種である特許請求
の範囲１に記載の超電導キャビティの製造方法。 - 【請求項３】第１薄膜層が、Cu、Ni、Fe、Pb、Ag、Cr、
Mo、Ｗ、Zn及びCdの中の少なくとも１種である特許請求
の範囲１に記載の超電導キャビティの製造方法。 - 【請求項４】第１薄膜層の厚さが0.5μｍを超えたもの
である特許請求の範囲１に記載の超電導キャビティの製
造方法。 - 【請求項５】第３薄膜層が、Cu、Ni、Au、Ag、Ｗ、Mo、
Pt及びMgの中の少なくとも１種である特許請求の範囲１
に記載の超電導キャビティの製造方法。 - 【請求項６】第２薄膜層及び第３薄膜層を物理蒸着法
（PVD）により形成する特許請求の範囲１に記載の超電
導キャビティの製造方法。 - 【請求項７】安全化金属による強化被覆層が、Cuの被覆
層である特許請求の範囲１に記載の超電導キャビティの
製造方法。 - 【請求項８】安全化金属による強化被覆層が、Cu若しく
はCu合金のメッキを施したＷ、Ｃ、SiCの中の少なくと
も１種の複合繊維又は織布による纒巻層を介した電鋳に
よるCuの強化被覆層（FRM層）である特許請求の範囲１
に記載の超電導キャビティの製造方法。 - 【請求項９】芯金と第１薄膜層を燐酸、塩酸、硫酸、硝
酸、酒石酸、乳酸、酢酸、石炭酸及び過酸化水素の中に
は少なくとも１種を用いて溶解除去することを特徴とす
る特許請求の範囲１に記載の超電導キャビティの製造方
法。 - 【請求項１０】電気化学列において水素よりイオン化傾
向が大である金属を用いた管状の芯金の外周に、水素透
過防止金属からなる第１薄膜層を設け、この第１薄膜層
の上にNb又は超電導性金属間化合物からなる第２薄膜層
を形成し、さらにこの第２薄膜層の上に熱伝導性が良好
でかつ密着性の高い金属の第３薄膜層を形成し、この第
３薄膜層の上に安定化金属による強化被覆層を設け、次
いで上記芯金内を加圧して拡管して超電導キャビティ形
状に成形し、その後前記芯金と第１薄膜層を溶解除去す
ることを特徴とする超電導キャビティの製造方法。 - 【請求項１１】芯金が、Mg、Al、Zn、FeII、Cd、Co、N
i、Sn、Pb及びFeIIIの中の少なくとも１種である特許請
求にょ範囲２に記載の超電導キャビティの製造方法。 - 【請求項１２】第１薄膜層が、Cu、Ni、Fe、Pb、Ag、C
r、Mo、Ｗ、Zn及びCdの中の少なくとも１種である特許
請求の範囲２に記載の超電導キャビティの製造方法。 - 【請求項１３】第１薄膜層の厚さが0.5μｍを超えたも
のである特許請求の範囲２に記載の超電導キャビティの
製造方法。 - 【請求項１４】第３薄膜層が、Cu、Ni、Au、Ag、Ｗ、M
o、Pt及びMgの中の少なくとも１種である特許請求の範
囲２に記載の超電導キャビティの製造方法。 - 【請求項１５】第２薄膜層及び第３薄膜層を物理蒸着法
（PVD）により形成する特許請求の範囲２に記載の超電
導キャビティの製造方法。 - 【請求項１６】安定化金属による強化被覆層が、Cuの被
覆層である特許請求の範囲２に記載の超電導キャビティ
の製造方法。 - 【請求項１７】安定化金属による強化被覆層が、Cu若し
くはCu合金のメッキを施したＷ、Ｃ、SiCの中の少なく
とも１種の複合繊維又は織布による纒巻層を介した電鋳
にCuの強化被覆層（FRM層）である特許請求の範囲２に
記載の超電導キャビティの製造方法。 - 【請求項１８】芯金と第１薄膜層を燐酸、塩酸、硫酸、
硝酸、酒石酸、乳酸、酢酸、石炭酸及び過酸化水素の中
の少なくとも１種を用いて溶解除去することを特徴とす
る特許請求の範囲２に記載の超電導キャビティの製造方
法。
Applications Claiming Priority (12)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18679885 | 1985-08-26 | ||
| JP21672685 | 1985-09-30 | ||
| JP60-186798 | 1985-10-15 | ||
| JP22947485 | 1985-10-15 | ||
| JP22947285 | 1985-10-15 | ||
| JP60-216726 | 1985-10-15 | ||
| JP22947385 | 1985-10-15 | ||
| JP60-229472 | 1985-10-15 | ||
| JP60-229473 | 1985-10-15 | ||
| JP60-229474 | 1985-10-15 | ||
| JP22947185 | 1985-10-15 | ||
| JP60-229471 | 1985-10-15 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62181508A JPS62181508A (ja) | 1987-08-08 |
| JPH07112122B2 true JPH07112122B2 (ja) | 1995-11-29 |
Family
ID=27553590
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61198436A Expired - Lifetime JPH07112122B2 (ja) | 1985-08-26 | 1986-08-25 | 超電導キャビティの製造方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4765055A (ja) |
| EP (1) | EP0217127B1 (ja) |
| JP (1) | JPH07112122B2 (ja) |
| DE (1) | DE3679758D1 (ja) |
Families Citing this family (27)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63104490A (ja) * | 1986-10-22 | 1988-05-09 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 超電導キヤビテイの製造方法 |
| DE3812660A1 (de) * | 1988-04-15 | 1989-11-02 | Interatom | Hochfrequenz-resonator mit kuehlmantel und verfahren zur herstellung |
| US5229358A (en) * | 1989-06-15 | 1993-07-20 | Microelectronics And Computer Technology Corporation | Method and apparatus for fabricating superconducting wire |
| US5114905A (en) * | 1990-03-08 | 1992-05-19 | Northeastern University | Crystal alignment technique for superconductors |
| JPH0427113A (ja) * | 1990-04-23 | 1992-01-30 | Tadahiro Omi | レジスト処理装置、レジスト処理方法及びレジストパターン |
| US5059581A (en) * | 1990-06-28 | 1991-10-22 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Passivation of high temperature superconductors |
| US5215959A (en) * | 1990-09-21 | 1993-06-01 | University Of California, Berkeley | Devices comprised of discrete high-temperature superconductor chips disposed on a surface |
| EP0522156A4 (en) * | 1991-01-24 | 1993-08-04 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Superconductive acceleration pipe |
| US6335622B1 (en) * | 1992-08-25 | 2002-01-01 | Superconductor Technologies, Inc. | Superconducting control elements for RF antennas |
| US5280011A (en) * | 1992-04-30 | 1994-01-18 | Northeastern University | Alignment technique for anisotropicly conductive crystals utilizing a non-static magnetic field |
| ES2104112T3 (es) * | 1993-06-14 | 1997-10-01 | Ist Nazionale Fisica Nucleare | Un metodo para producir una cavidad resonante de alta frecuencia sin soldadura y producto obtenido del mismo. |
| WO2002100133A2 (en) * | 2001-06-06 | 2002-12-12 | Cornell Research Foundation, Inc. | Superconductor accelerator cavity with multiple layer metal films |
| JP4444222B2 (ja) * | 2005-04-12 | 2010-03-31 | 三菱重工業株式会社 | 超伝導加速空洞の製造方法 |
| EP1892322B1 (en) * | 2005-05-30 | 2013-01-23 | 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 |
| RU2448391C2 (ru) * | 2011-03-02 | 2012-04-20 | Учреждение Российской академии наук Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева Кольского научного центра РАН (ИХТРЭМС КНЦ РАН) | Способ изготовления сверхпроводящего изделия |
| US9246024B2 (en) | 2011-07-14 | 2016-01-26 | International Business Machines Corporation | Photovoltaic device with aluminum plated back surface field and method of forming same |
| JP6175149B2 (ja) * | 2012-09-20 | 2017-08-02 | 日本特殊陶業株式会社 | ノッキングセンサの製造方法 |
| US10485090B2 (en) | 2016-01-22 | 2019-11-19 | Jefferson Science Associates, Llc | High performance SRF accelerator structure and method |
| US11202362B1 (en) | 2018-02-15 | 2021-12-14 | Christopher Mark Rey | Superconducting resonant frequency cavities, related components, and fabrication methods thereof |
| US10787892B2 (en) * | 2018-09-19 | 2020-09-29 | Jefferson Science Associates, Llc | In situ SRF cavity processing using optical ionization of gases |
| JP7382183B2 (ja) * | 2019-09-04 | 2023-11-16 | 住友重機械工業株式会社 | キャビティ、及びアース板 |
| CN113388872B (zh) * | 2021-06-10 | 2022-11-15 | 中国科学院近代物理研究所 | 复合结构超导谐振加速腔的制备方法及超导谐振加速腔 |
| CN113373404B (zh) * | 2021-06-10 | 2022-09-27 | 中国科学院近代物理研究所 | 一种铜基厚壁Nb3Sn薄膜超导腔及其制备方法 |
| CN113385894B (zh) * | 2021-06-10 | 2022-04-26 | 中国科学院近代物理研究所 | 一种基于高导热材料和高射频性能超导材料复合板的射频超导谐振腔及其制备方法 |
| CN113811065B (zh) * | 2021-09-16 | 2023-07-25 | 中国科学院近代物理研究所 | 一种在超导腔内部对锡源进行局部加热的双电极直流结构 |
| CN113597081B (zh) * | 2021-09-16 | 2023-07-25 | 中国科学院近代物理研究所 | 一种在超导腔内部对锡源进行局部加热的方法 |
| CN114952196A (zh) * | 2022-06-08 | 2022-08-30 | 中国科学院近代物理研究所 | 一种提高超导腔机械稳定性的方法 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2311835C3 (de) * | 1973-03-09 | 1976-01-02 | Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen | Verfahren zum Herstellen eines rohrförmigen Leiters, insbesondere für supraleitende Kabel |
| US4012293A (en) * | 1973-05-11 | 1977-03-15 | Union Carbide Corporation | Method for the manufacture of AC superconducting articles |
| US4115916A (en) * | 1973-05-11 | 1978-09-26 | Union Carbide Corporation | AC Superconducting articles and a method for their manufacture |
| DE3016179A1 (de) * | 1980-04-26 | 1981-10-29 | Kabel- und Metallwerke Gutehoffnungshütte AG, 3000 Hannover | Verfahren zur herstellung eines gewelleten, kupferstabilisierten nb (pfeil abwaerts)3(pfeil abwaerts) sn-supraleiters |
| JPS60261203A (ja) * | 1984-06-08 | 1985-12-24 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 超電導キヤビテイの製造方法 |
| JPS60261202A (ja) * | 1984-06-08 | 1985-12-24 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 超電導キヤビテイの製造方法 |
-
1986
- 1986-08-18 US US06/897,740 patent/US4765055A/en not_active Expired - Fee Related
- 1986-08-25 JP JP61198436A patent/JPH07112122B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1986-08-26 EP EP86111791A patent/EP0217127B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1986-08-26 DE DE8686111791T patent/DE3679758D1/de not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3679758D1 (de) | 1991-07-18 |
| JPS62181508A (ja) | 1987-08-08 |
| EP0217127B1 (en) | 1991-06-12 |
| US4765055A (en) | 1988-08-23 |
| EP0217127A3 (en) | 1989-02-01 |
| EP0217127A2 (en) | 1987-04-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH07112122B2 (ja) | 超電導キャビティの製造方法 | |
| US4612259A (en) | Titanium clad steel plate | |
| US3156976A (en) | Method of making composite metal products | |
| JP4533254B2 (ja) | 金属面の接合方法 | |
| US2908969A (en) | Method of cladding steel with titanium or zirconium | |
| JP3799391B2 (ja) | ベリリウムと銅または銅合金の接合体の製造方法およびその接合体 | |
| JPH082451B2 (ja) | 金属成形方法および金属組立体 | |
| CA2472185A1 (en) | Metal strip for epitaxial coating and method for producing such a strip | |
| JPH11350120A (ja) | 拡散接合されたスパッタリングターゲット組立体及びその製造方法 | |
| JP2002224882A (ja) | Ａｕ／Ｓｎ複合箔及びＡｕ／Ｓｎ合金箔並びにそれを用いてなるロウ材、Ａｕ／Ｓｎ複合箔の製造方法及びＡｕ／Ｓｎ合金箔の製造方法、ロウ材の接合方法 | |
| JP4042933B2 (ja) | Ｎｂ３ Ａｌ化合物系超電導線およびその製造方法 | |
| JPH0259109A (ja) | チタン極細線の製造方法 | |
| JPS60261203A (ja) | 超電導キヤビテイの製造方法 | |
| JPH01290217A (ja) | 電解コンデンサ用電極材料およびその製造方法 | |
| JPS63104490A (ja) | 超電導キヤビテイの製造方法 | |
| JP3393012B2 (ja) | 耐食性に優れた引抜チューブの製造方法 | |
| JPH04147712A (ja) | 貴金属クラッドチタン線材の製造方法 | |
| JP4519981B2 (ja) | 固相拡散接合スパッタリングターゲット組立て体及びその製造方法 | |
| JP2004034127A (ja) | 金属板接合体の製造方法、および金属板接合体を用いた積層成形体の製造方法、および積層成形体を用いた部品の製造方法 | |
| JP2706359B2 (ja) | 複合細線の製造方法 | |
| JPS60261202A (ja) | 超電導キヤビテイの製造方法 | |
| JPH09296262A (ja) | 耐食性に優れた引抜きチューブ | |
| WO2017018521A1 (ja) | 熱間圧延用チタン材 | |
| JPH02250402A (ja) | 超電導キャビティの製造方法 | |
| JPH0755338B2 (ja) | クラッド金属管の製造方法 |