KR900004642B1

KR900004642B1 - 초전도성 분말에 대한 분리방법 및 그 장치

Info

Publication number: KR900004642B1
Application number: KR1019870015748A
Authority: KR
Inventors: 정종인
Original assignee: 삼성전관 주식회사; 김정배
Priority date: 1987-12-31
Filing date: 1987-12-31
Publication date: 1990-07-02
Also published as: KR890009467A

Abstract

내용 없음.

Description

초전도성 분말에 대한 분리방법 및 그 장치

제1도는 본 발명의 실시예에 의한 초전도성 분말 분리장치를 나타내는 개략적 단면도.

제2a도는 및 (b)도는 제1도에 도시된 장치내의 분말 낙하지점에 배치되는 자석에 채택할 수 있는 형상을 나타내는 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 분말 투입구 2 : 뚜껑

3 : 분말 수용용기 4 : 활강슈트

5a, 5b, 5c : 냉각 및 가열수단 6a, 6b, 6c : 마개

8 : 발열체 9a, 9b, 9c : 온도감지센서

10 : 진동판 11 : 진동장치

12a, 12b : 자력발생수단 13 : 초기 자기부상 분말 분리판

14 : 초기자기부상분말 수집용기 15 : 하부 케이싱

16 : 낙하분말 분리대 17 : 자기부상분말 수집용기

18 : 비자기부상분말 수집용기 19 : 벨로우즈

20 : 진공펌프 접속구 21 : 온도계측 및 온도조절수단

22 : 상측 몸체 기울기 조절수단

본 발명은 다결정체로 구성된 초전도성 물질중에서 임계온도에 따라 초전도 특성이 다른 분말들을 분리채취하는 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

단결정이 아닌 다결정체로 된 초전도성 물질을 제조하였을 경우, 그 조직은 특성이 다른 여러 상(相)들이 존재하게 된다.

즉, 산화물 초전도물질을 제조하는 방법으로는 단결정 제조방법외에 다결정 제조방법이 있는데, 후자의 경우는 각 원료 성분들의 혼합비나 소성조건 및 로내 온도분포의 차이등에 의한 각 원료 성분들의 반응속도의 차이로 인하여 부분적으로 액상물질이 존재하거나 저급초전도물질 및 양질의 초전도 물질이 혼재하게 된다.

여러 결정상들 중에서 어느 상이 초전도 특성에 어떻게 기여한다든지, 각각의 결정상들이 어떻게 다른지 구별할 수가 없었으며, 또 그들을 분리시킬 수도 없었다.

이에 본 발명에서는 상기한 문제점들을 해결하기 위한 일환으로 초전도성 물질의 특성으로 잘 알려진 마이스너 효과(Meisnner effect)를 이용하여 다결정 소결체중에 혼재하는 여러 초전도물질들을 임계온도 특성에 따라 각각 분리해 낼 수 잇는 방법과 이 방법을 수행하기 위한 장치를 제공하는데 그 목적을 두고 있다.

본 발명은 기본적으로 마이스너 효과, 즉 초전도체가 임계온도 이하에서는 외부에서 가해지는 자기장의 침입을 완전히 단절시키는 효과를 이용한 것으로서, 본 발명에 의한 초전도성 분말의 분리방법은 다결정 소결체로된 초전도성 분말들 중에서 임계온도 특성이 다른 분말들을 각각 분리 채취하기 위하여 초전도성 분말들을 진동 및 중력에 의해 이송시키는 도중에 냉각 및 가열시켜 이송로의 특정 위치에서 각기 다른 온도로 유지되게 제어하는 한편, 상기한 이송로의 특정위치에 각각 자기장을 가하여 희망하는 온도에서 초전도성을 갖는 분말만을 자기 부상시켜 분리해 내도록한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 의하면, 각기 다른 임계온도 특성을 나타내는 다결정 초전도성 분말들을 상기한 이송로의 전반부에서는 진동 및 중력에 의하여 경사방향으로 이송시키는 한편 이송로의 후반부에서는 중력에 의해 자유 낙하 하도록 하고 있다.

제1도에는 상기한 본 발명의 방법을 수행할 수 있는 분리장치의 구조가 도시되어 있다. 도면에서 보는 바와같이, 본 발명의 장치의 상단부에는 각기 다른 임계온도 특성을 나타내는 다결정 초전도성 분말들의 혼합체를 투입하기 위한 투입구(1)가 형성되어 있는데, 이 투입구는 단열처리된 뚜껑(2)에 의해 밀폐되도록 되어 있다.

이 뚜껑(2)의 하방에는 상기한 초전도성 분말의 혼합체를 수용하는 용기(3)가 설치되어 있으며, 이 용기는 추축(3a)을 지점으로 하여 기울기 조절축(3b)의 회동에 의해 그 기울기가 조절되도록 되어 있다.

그리고 본 장치의 상측 몸체의 중앙에는 초전도성 분말의 이송로의 전반부를 형성하는 활강슈트(chute)(4)가 경사상으로 관통 설치되며, 용기(3)에서 흘러나오는 초전도성 분말은 후술하는 진동장치에 의한 진동력과 중력에 의해 상기한 슈트(4)를 따라 경사 방향으로 이동하게 된다. 이 슈트(4)의 재료는 전열성이 좋은 재질로 구성되는 것이 바람직하다.

활강 슈트(4)의 축선 방향을 따라 그 둘레에는 슈트(4)위를 이송하는 초전도성 분말의 혼합체를 냉각 및 가열하는 수단(5a, 5b, 5c)이 설치되어 있는바, 본 실시예에서는 5a 부분은 냉각수단으로, 5b 부분은 가열수단으로, 5c 부분은 보온겸 냉각수단으로 구성되어 있다.

상기의 구성부분(5a, 5b, 5c)은 각각 중공의 챔버로 형성되어 있는데, 그 주변은 단열재(7)로 커버되어 있다.

위의 각 구성부분은 냉각 수단으로서 사용되는 경우에 마개(6a, 6b, 6c)를 열고 액체 질소를 주입하면되고, 가열 수단으로서 사용되는 경우에는 챔버내에 설치된 발열체(8)에 전기를 동급하면 된다.

그리고, 상기한 활강 슈트상의 특정부위의 온도를 측정하기 위하여 복수의 온도 감지 센서(9a, 9b, 9c)가 활강슈트의 길이방향을 따라 소정 간격으로 상기한 슈트의 하면에 설치되어 있다.

여기서, 상기한 각각의 온도감지센서(9a, 9b, 9c)에 의해 측정되는 온도를 각각 T₁, T₂, T₃라고 한다.

한편, 상기한 활강슈트(4)의 하면에 있어서, 어느하나 또는 2이상의 온도감지 센서(본 실시예에서는 9a)의 근접한 위치에는 제1자력 발생수단(12a)이 설치되어 활강 슈트(4)를 따라 이동하는 분말의 혼합체에 자기장을 부여하도록 되어 있으며, 이에 따라 T₁의 온도에서 초전도성을 가진 분말만이 자기부상하게 된다. 따라서 슈트를 따라 이동하는 도중에 제일 먼저 자기부상하는 초전도성 분말을 편의상 "초기자기부상분말"이라 칭하기로 한다.

이 초기 자기부상분말은 후술하는 초기자기부상분말 분리판(13)위에 올라가 안내됨으로써 상기한 제1자력 발생수단(12a)의 자기장에 의해 부상되지 않은 분말과 분리되도록 되어 있다.

아울러, 장치의 상측 몸체의 하부에 고착된 진동판(10)은 진동장치(11)로부터 진동력을 부여받아 활강슈트(4)를 진동시킴으로써 초전도성 분말이 서서히 미끄러져 내리도록 하고 있다.

초기자기부상분말 분리판(13)은 활강슈트(4)의 하면으로부터 이격되게 설치되어 있으며, 그 일단은 하측 몸체를 구성하는 하부 케이싱(15)의 상방에 설치된 초기자기부상분말 수집용기(14)의 인입구까지 연장되어있는 것에 의해 초기자기부상분말이 용기(14)내에 수집되도록 하고 있다.

초전도성 분말이 자유낙하하게되는 이송로의 후반부를 구성하는 하부 케이싱(15)내의 공간중에서 활강슈트(4)의 자유단에 인접한 위치에는 제2자력발생수단(12b)이 배치되어 있는바, 이는 지지봉에 의해 하부케이싱(15)의 내벽에 고정되어있다.

여기서, 제2자력 발생수단(12b)은 활강슈트(4)의 자유단에 배치된 온도감지센서(9c)와 서로 근접하도록 되어 있다.

이 자력 발생수단(12b)의 위치는 활강슈트(4)의 기울기, 분말의 활강 속도 및 입도 등을 고려하여 가변적으로 조절할 수 있게 되어 있다. 또한 제2자력 발생수단(12b)은 초전도성 분말의 분리효과를 높일 수 있도록 그 양측 단면(端面)이 제2도 a 또는 b와 같이 90내지 180。의 각도(θ)를 이루도록 구부러져 있다. 상기한 제1 및 제2자력 발생수단(12a, 12b)는 영구자석이나 전자석으로 구성할 수 있다.

하부 케이싱(15)의 하측에는 낙하분말 분리대(16)가 설치되어 있으며, 이에 의해 상기한 활강 슈트(4)의 자유단으로부터 이송로의 후반부를 따라 자유낙하 이동하는 분말중에서 제2자력 발생수단(12b)에 의해 자기부상되는 분말과 자기 부상되지 않는 분말은 서로 분리되어 각각 용기(17)(18)에 구별되게 수용된다.

그리고, 장치의 상측 몸체와 하부케이싱(15)은 탄력있는 벨로우즈(19)를 개재하여 서로 연결되어 있으며, 장치의 외벽에는 진공펌프(도시하지 않음)를 접속할 수 있는 접속구(20)가 형성되어 있다.

진공 펌프를 사용하여 본 장치의 내부를 진공상태로 한 것은 장치의 내부온도 강하시 분말 및 분말 접촉부에 수분이 응결되는 것을 방지하기 위함이다.

참보번호 21은 상기한 온도감지센서(9a, 9b, 9c)의 측정결과(T₁, T₂, T₃)를 표시함과 동시에 상기한 가열수단(5b)의 발열체(8)의 온도를 조절하기 위한 온도 계측 및 온도조절수단을 나타낸 것이며, 22는 장치의 상측 몸체의 기울기를 조절하기 위한 수단을 나타낸 것이다.

이 상측 몸체 기울기 조절수단(22)은 본 실시예에서는 상하부로 분리형성되어 있으며, 이들 양부분은 완충 스프링(23)에 의해 결합되어 있다.

다음은 본 발명에 의한 분리장치의 작동 과정을 설명한 것이다.

여러 초전도성 물질상이 존재하는 다결정 소결체를 통상의 건식 분쇄방법에 의해 평균입자 크기 이하로 분쇄한후 건조하여 얻어진 분말을 분말투입구(1)를 통해 용기(3)에 담고, 뚜껑(2)를 덮는다. 그 후 진공펌프를 사용하여 진공펌프 접속구(20)를 통해 본 장치의 내부를 10^-2내지 10^-4torr 의 진공으로 한다.

다음 순서로, 채취하고자 하는 분말의 임계온도에 따라 냉각 수단(5a, 5c)의 챔버에 액체 질소를 삽입하는 동시에 가열수단(5b)의 발열체(8)를 가열하여 활강슈트(4)의 특정 부위의 온도를 희망하는 온도로 설정한다.

활강슈트(4) 상의 분말 이송속도는 용기(3)의 기울기 슈트(4)의 기울기, 분말의 입도 등에 따라 조절한다.

분말은 중력과 진동에 의해 하부로 이송되면서 온도조절이 되는데, T₁온도에서 초전도성을 갖는 분말은 활강도중에 제1자력 발생수단(12a)의 자기장에 의해 자기부상하여 초기자기부상 분말분리판(13)을 따라 하강하여 용기(14)에서 채취되고, 최종 낙하지점인 T₃의 온도 감지센서(9C)에 이른 분말들은 하부로 자연 낙하 하게되는데 진공속도 및 하강속도에 따라 초기 가속도를 갖게 되므로 낙하분말 분리대(17)의 위치를 조절한다.

낙하직후의 분말들은 제2자력 발생수단(12b)의 자력선에 의해 부상하게 되는 초전도성 분말 과 그대로 낙하하는 비초전도성 분말로 구분되며, 자기부상분말은 용기(17)에, 비자기부상분말은 용기(18)에 각각 수용된다.

분리가 끝나면 장치의 내부진공을 해제시키고 용기(14)(17)(18)를 장치의 외부로 취출하여 각각의 임계온도 특성이 다른 초전도성 분말을 분리 채취할 수 있다.

이상에서 설명한 바와같이 본 발명에 의하면, 목적하는 임계온도(T₃) 이상의 특성을 갖는 초전도성 분말만을 채취할 수 있으므로 이들 분말을 이용하여 더욱 임계온도 특성이 양호한 초전도체 박막이나 선재제조용 분말의 제조가 가능해지며, 아울러 현존하는 액체질소 온도영역의 다결정체중 미량 존재할 수 있는 미리의 초전도성 분말을 분리시킴으로써 고온 초전도체 연구를 수행하는데 있어서 분리채취된 초전도성 분말의 광물상이나 그 주변 연구가 용이하게 되므로 어떤 결정상이 고온에서 초전도 특성을 갖는가를 규명하는데 유용하게 사용될 수 있다.

Claims

다결정 소결체로된 초전도성 분말들 중에서 임계온도 특성이 다른 분말들을 각각 분리하여 채취하는 방법에 있어서, 초전도성 분말들을 진동 및 중력에 의해 이송시키는 도중에 냉각 및 가열시켜 이송로의 특정 위치에서 각기 다른 온도로 유지되게 제어하는 한편, 상기한 이송로의 특정위치에 각각 자기장을 가하여 희망하는 온도에서 초전도성을 갖는 분말만을 자기부상시켜 분리해내도록한 것을 특징으로 하는 초전도성 분말의 분리 방법.
제1항에서, 각기 다른 임계온도 특성을 나타내는 다결정 초전도성 분말들을 이송로의 전반부에서는 진동 및 중력에 의해 경사 방향으로 이송시키는 한편, 이송로의 후반부에서는 중력에 의해 자유낙하하도록 한 것을 특징으로 하는 초전도성 분말의 분리방법.
각기 다른 임계온도 특성을 나타내는 다결정 초전도성 분말들의 혼합체를 투입하기 위한 투입구(1)를 밀폐시키기 위한 뚜껑(2)과, 이 뚜껑(2)의 하방에 설치되어 상기한 초전도성 분말들의 혼합체를 수용하는 용기(3)와, 장치의 상측 몸체의 중앙을 관통하도록 배치되며 상기한 용기(3)에서 흘러내리는 초전도성 분말을 진동 및 중력에 의해 경사 방향으로 이송시키는 이송로의 전반부를 구성하는 활강슈트(4)와, 상기한 활강슈트(4)의 축선을 따라 이를 둘러싸도록 설치되어 이 슈트위를 이송하는 초전도성 분말의 혼합체를 냉각 및 가열하는 수단(5a, 5b, 5c)과, 상기한 활강슈트(4)의 길이 방향을 따라 설치되어 활강 슈트의 특정 부위의 온도를 측정하는 복수의 온도 감지 센서(9a, 9b, 9c)와, 상기한 구성부들이 일체로 결합하여 이루어지는 장치의 상측 몸체의 하부에 고착된 진동판(10)에 진동력을 부여하는 진동장치(11)와, 상기한 활강슈트(4)의 하면 그리고 초전도성 분말이 자유낙하 하게되는 이송로의 후반부를 구성하는 공간중에서 활강슈트(4)의 자유단에 인접한 위치에 각각 설치되어 이송로를 따라 이동하는 분말에 자기장을 부여하는 제1 및 제2의 자력발생수단(12a, 12b)과, 상기한 활강슈트(4)의 하면에 설치되는 제1 자력발생수단(12a)에 의해 부상분말 분리판(13)과, 상기한 분리판(13)으로부터 흘러내리는 초전도성 분말을 수집하기 위하여 하측 몸체를 구성하는 하부 케이싱(15)의 상방에 설치되는 초기자기부상분말 수집용기(14)와, 상기한 활강슈트(4)의 자유단으로부터 이송로의 후반부를 따라 자유낙하 이동하는 분말중에서 상기한 제2자력 발생수단(12b)에 의해 자기 부상되는 분말과 자기 부상되지 않은 분말을 분리하기 위하여 하부 케이싱(15)의 하측에 설치되는 낙하분말 분리대(16)와, 상기한 낙하분말 분리대(16)에 의해 분리된 자기부상분말과 비자기부상분말을 각각 수용하기 위한 용기(17)(18)와, 상기 온도감지 센서(9a, 9b, 9c)의 측정 결과를 표시함과 동시에 상기한 가열수단(5b)의 발열체(8)의 온도를 조절하기 위한 온도 계측 및 온도조절 수단(21)등을 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 초전도성 분말의 분리장치.
제3항에 있어서, 상기한 자력발생수단(12a, 12b)이 하나 또는 2이상의 온도감지센서(9a, 9b, 9c)에 근접하게 설치되는 것을 특징으로 하는 초전도성 분말의 분리장치.
제3항에 있어서, 상기한 장치의 상측 몸체에 이 몸체의 기울기를 조절할 수 있는 수단(22)이 장착된 것을 특징으로 하는 초전도성 분말의 분리장치.
제3항에 있어서, 상기한 제2자력 발생수단(12b)의 양측 단면(端面)이 90 내지 180。의 각도를 이루도록 형성된 것을 특징으로 하는 초전도성 분말의 분리장치.