WO2017017715A1 - 超電導線、超電導コイル、ｍｒｉ及びｎｍｒ - Google Patents

超電導線、超電導コイル、ｍｒｉ及びｎｍｒ Download PDF

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田中　秀樹
和也 西
孝明 鈴木
洋太 一木
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株式会社日立製作所
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    • Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

Definitions

  • the present invention relates to superconducting wires, superconducting coils, MRI and NMR.
  • a superconducting closed circuit is formed by the superconducting coil and the permanent current switch, and a current that does not substantially attenuate this closed circuit is supplied to obtain a desired magnetic field.
  • a superconducting connection is required in which the superconducting wires are connected to each other with a minimal electrical resistance.
  • MgB 2 superconductors as wire rods has made it possible to fabricate superconducting coils using MgB 2 .
  • One of the features of the MgB 2 superconductor is that the critical temperature is as high as about 39 K and the superconducting state can be maintained without cooling to a liquid helium temperature of 4.2 K.
  • the temperature of the MgB 2 superconducting coil is often used at 10 K or more.
  • the MgB 2 wires need to be superconductingly connected, and the temperature of the connecting portion is often 10 K or more in accordance with the temperature of the wire / coil portion. Therefore the superconductive connection of the MgB 2 wire together with MgB 2 is required.
  • Patent Document 1 describes an MgB 2 wire using a low resistance material on the axis of the wire, and oxygen-free copper is often used as this low resistance material.
  • the MgB 2 wire when the container forming the connection portion contains a metal other than BCC metal (metal having a body-centered cubic lattice structure), the MgB 2 wire It turned out that it is difficult to improve the characteristics of the superconducting connection. On the other hand, it is necessary to use other than BCC metal such as copper for the MgB 2 wire in order to improve its thermal stability.
  • BCC metal metal having a body-centered cubic lattice structure
  • An object of the present invention is to provide an MgB 2 wire which is compatible with the ease of superconducting connection and the thermal stability of the wire.
  • the present invention relates to a superconducting wire having a strand composed of MgB 2 and a first metal which does not react with Mg, in a cross section orthogonal to the longitudinal direction of the superconducting wire.
  • An area from the center of the superconducting wire to the installation position of the strand is constituted by the strand and the first metal.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a superconducting wire in Example 1;
  • FIG. 2 is a block diagram of MRI in Example 1;
  • FIG. 1 is a perspective view of an MRI in Example 1; It is sectional drawing of the superconducting wire in Example 2, 3. It is sectional drawing of the superconducting wire in Example 4, 5.
  • FIG. 18 is a cross-sectional view of the superconducting wire in Example 6;
  • FIG. 18 is a cross-sectional view of the superconducting wire in Example 7;
  • FIG. 18 is a cross-sectional view of the superconducting wire in Example 8;
  • FIG. 18 is a cross-sectional view of the superconducting wire in Example 9;
  • FIG. 20 is a cross-sectional view of the superconducting wire in Example 10;
  • FIG. 1 shows a cross-sectional view of a superconducting wire 100 common to the respective drawings to be described later.
  • the superconducting wire 100 mainly includes a wire 1 consisting of MgB 2 and a first metal 2, and is formed in such a manner that the wire 1 is incorporated in the first metal 2.
  • outer peripheries of installation positions of the plurality of strands 1 are connected by dotted lines.
  • a region surrounded by a dotted line from the center of the superconducting wire 100 is defined as a “region surrounded by a strand”.
  • a region from the center of the superconducting wire 100 to the installation position of the strand 1 is formed of the first metal 2.
  • the region falling within the range of the distance from the center of the superconducting wire 100 to the strand 1 placed farthest among the plurality of strands 1 is the first metal 2 It will consist of
  • the first metal 2 has the property of not reacting with Mg. This is because the reaction with Mg degrades the superconducting properties. It is desirable to use a metal having a BCC structure (body-centered cubic lattice structure) as the first metal 2, for example, iron or niobium.
  • BCC structure body-centered cubic lattice structure
  • the superconducting wire 100 can be produced by a plurality of methods.
  • the first production method is as follows.
  • a plurality of holes may be provided in a cylindrical iron or niobium material, and the holes may be filled with MgB 2 , magnesium, boron or the like, and wire drawing and heat treatment may be performed as necessary.
  • the second production method is as follows. Fill an iron pipe with MgB 2 , magnesium, boron, etc., draw a wire, heat treat as needed, bundle a plurality of single-core wires, fill them in the iron pipe, draw as needed It can be produced by heat treatment.
  • the superconducting wire 100 produced by these methods has a substantially similar cross-sectional structure regardless of the position at which it is cut.
  • the heating in the superconducting connection step causes a chemical reaction of copper, and the copper or copper compound is copper before heating. It was deposited at a place different from the place where it was present, and a gap was generated in the area 3 surrounded by the strands, thereby impairing the mechanical strength and inhibiting the connection between MgB 2 .
  • the heating in the superconducting connection step causes a chemical reaction of copper, and the copper or copper compound is copper before heating. It was deposited at a place different from the place where it was present, and a gap was generated in the area 3 surrounded by the strands, thereby impairing the mechanical strength and inhibiting the connection between MgB 2 .
  • the mechanical strength is not impaired.
  • the strands 1 are arranged concentrically from the center of the superconducting wire 100. Concentrically arranging the strands 1 leads to the superconducting characteristics of the superconducting wire 100 being uniformly provided in the cross section, and the superconducting characteristics of the entire superconducting wire 100 are improved.
  • FIG. 1 shows an example in which the number of wires 1 is eight, in the present embodiment, as long as at least one wire 1 is provided, the superconducting wire 100 is satisfied and the number of wires 1 is limited to eight. It is not a thing.
  • the superconducting wire 100 may have at least one strand 1 so as to occupy a certain area and volume. For example, even if it is one strand 1, it is possible to use strand 1 which has a large area in the cross section, or strand 1 connected in a donut shape.
  • a low resistivity material may be required in its cross section.
  • the iron used in this example can be used as a low resistance material by sufficiently reducing the impurity concentration, but by using a material with a smaller resistivity such as copper or oxygen free copper, the iron has a low resistivity Thermal stability can be improved as compared with the case where it is used as a material.
  • the method of producing the superconducting coil 102 using the superconducting wire 100 shown in this embodiment can be roughly divided into two.
  • the first method is the wind and react method, in which the superconducting wire 100 is wound around a bobbin and then heat treatment is performed as needed.
  • the insulating material applied to the superconducting wire 100 is made of a material that can withstand heat treatment, such as glass fiber. Thereafter, if necessary, the superconducting wire is fixed by resin impregnation or the like.
  • the second method is the react-and-wind method, in which after heat treatment of the superconducting wire 100, the superconducting wire 100 is wound around a bobbin, and the superconducting wire is fixed by resin impregnation or the like as needed.
  • the superconducting wire is fixed by resin impregnation or the like as needed.
  • an insulating material such as enamel.
  • FIG. 2 shows a configuration diagram of an MRI (magnetic resonance imaging apparatus) 200 using the present invention.
  • the superconducting coil 102 using the superconducting wire 100 is stored in the freezing container 109 together with the permanent current switch 103, and is cooled by the refrigerant or the freezing machine.
  • the permanent current flowing through the superconducting coil 102 and the permanent current switch 103 generates a static magnetic field with high time stability at the position of the measuring object 110.
  • the higher the static magnetic field strength the higher the nuclear magnetic resonance frequency and the higher the nuclear magnetic resonance signal strength.
  • the gradient magnetic field coil 111 is supplied with a time-varying current from the gradient magnetic field amplifier 112 as necessary, and generates a static magnetic field having a spatial distribution at the position of the measuring object 110.
  • RF Radio Frequency
  • FIG. 3 is a perspective view of the MRI.
  • the MRI 200 has a pair of static magnetic field generating units 121 and a connecting member 122, which are connected such that a central axis Z pointing in the vertical direction is a rotational symmetry axis.
  • a space formed by the pair of static magnetic field generation units 121 and the connection member 122 is referred to as an imaging region 123.
  • a gradient magnetic field generating unit 124 exists so as to sandwich the imaging region 123.
  • the MRI apparatus 120 further includes a bed 126 on which the subject 125 is placed, and transport means 127 for transporting the subject 125 placed on the bed 126 to the imaging region 123.
  • the pair of static magnetic field generating units 121 includes the superconducting coil described in the first embodiment, and generates a static magnetic field by the superconducting coil.
  • the MRI 200 irradiates the imaging region 123 with an electromagnetic wave of a resonance frequency causing the subject 125 to exhibit an NMR phenomenon (RF; Radio Frequency) And 128, a receiving coil 129 for receiving a response signal emitted when the NMR phenomenon appears and the state of spin of hydrogen nucleus changes, a control device 130 for controlling each part of the MRI apparatus 110, and processing the received signal And an analysis device 131 for performing analysis.
  • RF Radio Frequency
  • the static magnetic field generation unit 121 generates a uniform static magnetic field (uniform magnetic field) in the imaging region 123, and the gradient magnetic field generation unit 124 generates a uniform magnetic field so that the magnetic field strength in the imaging region 123 is inclined. A gradient magnetic field is superimposed on it.
  • the MRI apparatus 110 images a tomographic image of a region of interest (usually, a 1 mm thick slice plane) of the imaging region 123.
  • the gradient magnetic field generating units 124 are disposed in a pair of housing spaces provided on the facing surfaces of the pair of static magnetic field generating units 121, respectively.
  • the gradient magnetic field generation unit 124 arbitrarily switches the three orthogonal directions of the imaging region 123 at the time of operation of the MRI apparatus 120 and superimposes gradient magnetic fields. As described above, the intensity of the magnetic field in the imaging region 123 is arbitrarily switched and inclined in three orthogonal directions, thereby revealing a three-dimensional position where the NMR phenomenon occurs.
  • the configuration of the present embodiment can also be used with a horizontal magnetic field type MRI apparatus (not shown).
  • NMR NMR can also be realized using the same configuration.
  • the configuration of the MRI shown in FIGS. 2 and 3 is an example, and the present embodiment is not limited.
  • FIG. 4 shows a schematic cross-sectional view of the superconducting wire 100 when the second metal 4 is disposed in the outermost layer of the wire.
  • the use of copper as the second metal is advantageous in that the thermal stability of the superconducting wire 100 can be improved. This is because the wire 1 can not maintain the superconducting state, and the electrical resistivity when current flows through the metal can be lowered.
  • the superconducting wire 100 of the present embodiment adds copper to an iron or niobium material in advance by evaporation or the like.
  • a plurality of single-core wires are bundled to form copper. It can be manufactured by filling in a pipe and drawing.
  • a long wire of about km can be stably processed.
  • ⁇ Strand + first metal + second metal copper-nickel alloy>
  • a copper-nickel alloy can also be used for the second metal shown in FIG.
  • the mechanical strength of the superconducting wire 100 can be improved by using a metal having high hardness such as a copper-nickel alloy.
  • a copper-nickel alloy pipe is previously attached to the outside of iron or niobium material in the first production method.
  • a plurality of single core wires are made of copper. It can be manufactured by filling a nickel alloy pipe and drawing.
  • FIG. 5 shows a schematic cross-sectional view of the superconducting wire 100 when the third metal 5 is disposed in the outermost layer of the wire.
  • the superconducting wire 100 of the present embodiment has a copper and a copper-nickel alloy previously attached to the outside of iron or niobium material in the first production method.
  • a copper-nickel alloy pipe can be stacked on the outer layer of a copper pipe filled with a plurality of core wires and brought into close contact at the time of wire drawing, or the like.
  • a hard metal such as a copper-nickel alloy can be used as the second metal 4
  • copper can be used as the third metal 5
  • the electrical resistivity of the superconducting wire 100 is suppressed.
  • mechanical strength can be compatible.
  • the superconducting wire 100 of this example is subjected to die drawing after wrapping the outer periphery of the superconducting wire 100 shown in Example 3 with a copper sheet or after combining it with a copper material whose cross section has been processed into a C shape.
  • FIG. 6 shows a schematic cross-sectional view of the superconducting wire 100 in the case where the third metal 5 is disposed in the outermost layer of the wire so as to have a rectangular cross section.
  • the superconducting wire 100 of the present embodiment can be manufactured by die drawing after combining the superconducting wire with the outer peripheral portion of the superconducting wire 100 shown in the third embodiment and the gate-shaped copper recessed portion. Since the soft copper is not contained in the superconducting wire 100 at the time of wire drawing, the density of the mixture of magnesium, boron and the like in the wire 1 is increased, and the superconducting characteristics are improved.
  • FIG. 7 shows a cross-sectional view of the superconducting wire 100 in the case where the strands 1 are disposed in double.
  • the definition of the region 3 surrounded by the strands in the wire cross section when the strands 1 are arranged in a double manner in this manner is a region surrounded by the group of strands disposed on the outermost side in the cross section. 5 is an area indicated by a broken line in FIG.
  • the production method of this embodiment is the same as that of the second and third embodiments.
  • the concept of the area 3 surrounded by the strands is the same, and the area is surrounded by the group of strands arranged at the outermost side in the cross section of the wire. It is an area.
  • FIG. 5 shows that the inner strands are thinner than the outer strands, this is not a limitation of the present invention.
  • the area ratio occupied by the strands 1 closed to the cross section of the line increases, which is excellent in that the current that can be conducted increases.
  • the third metal 5 may be added as needed.
  • FIG. 8 shows a cross-sectional view of the superconducting wire 100 in the case where the cross-sectional shape is not round but square.
  • the constituent elements of the superconducting wire 100 are the same as in the first embodiment.
  • the manufacturing method should just put the process of extending a wire, such as rolling, in the final stage of the wire drawing of the superconducting wire 100.
  • the density of the strands 1 is improved, the orientation of the MgB 2 crystal is aligned, etc., which is excellent in that the current which can be conducted increases.
  • the outermost layer is the first metal 2 is shown in the present embodiment, the second metal 4 and the third metal 5 may be added as needed.
  • FIG. 9 shows a schematic cross-sectional view of the superconducting wire 100 in the case where the second metal 4 is disposed such that the cross-sectional shape shown in FIG. 8 is a square line and the cross-section is round.
  • the thermal stability of the superconducting wire 100 can be improved.
  • the outer layer is round, it is also excellent in that the wire position can be accurately wound when wound into a coil shape.
  • the direction of the long side of the first metal 2 having the long side and the short side can be set to an arbitrary angle with respect to the coil magnetic field direction, and the orientation of MgB 2 etc.
  • the wire is wrapped with a copper sheet and then die drawing is performed, or a wire formed into a square is processed into a C-shaped cross section and a copper material After combining, it can produce by performing die drawing processing.
  • FIG. 10 shows a schematic cross-sectional view of the superconducting wire 100 in the case where a plurality of rectangular wires in cross section are arranged in the second metal 4.
  • the production method and the like are the same as in Example 5, and this example is excellent in that the current that can be supplied is increased.

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Abstract

　本発明の目的は、ＭｇＢ２線において、超電導接続のし易さと線の熱的安定性とを両立する超電導線を提供することである。本発明は以下の構成を有する。ＭｇＢ２で構成する素線と、Ｍｇと反応しない第１の金属を有する超電導線であって、前記超電導線の長手方向と直交する断面において、前記超電導線の中心から前記素線の設置位置までの領域を前記素線及び前記第１の金属で構成する。

Description

超電導線、超電導コイル、ＭＲＩ及びＮＭＲ
　本発明は超電導線、超電導コイル、ＭＲＩ及びＮＭＲに関する。
　ＭＲＩなどで強力かつ安定的な磁場を必要とする場合、超電導コイルと永久電流スイッチにて超電導閉回路を形成し、この閉回路にほぼ減衰しない電流を通電することで、所望の磁場を得ている。超電導閉回路を形成するためには超電導線同士を極小の電気抵抗で接続する超電導接続が必要である。
　近年のＭｇＢ２超電導体の線材化開発により、ＭｇＢ２を用いた超電導コイルを作製できるようになった。ＭｇＢ２超電導体の特徴のひとつに、臨界温度が約３９Ｋと高く、液体ヘリウム温度４．２Ｋまで冷却せずに超電導状態を維持できることがある。この特徴を活かす場合、ＭｇＢ２超電導コイルの温度は１０Ｋ以上で用いられることが多い。このコイルを含む超電導閉回路を形成するには、ＭｇＢ２線同士を超電導接続する必要があり、線・コイル部の温度に合わせ、接続部の温度も１０Ｋ以上とする場合が多い。そこでＭｇＢ２を用いたＭｇＢ２線同士の超電導接続が必要となる。
　ＭｇＢ２線同士を接続する方法には様々な方法があるが、接続したい２本の線の端部を容器に入れて加熱することはほぼ全ての接続方法で共通している。その際、線の外側に配置されている銅を、物理的または化学的に研磨することが多い。一方で線の内部に配置された銅は研磨しづらい、または研磨できない場合が多い。
　例えば特許文献１には、線の軸に低抵抗材を用いたＭｇＢ２線が記載されており、この低抵抗材には無酸素銅が使われることが多い。
特開２０１２－５９５１１号公報
　これまでの研究の成果により、ＭｇＢ２超電導線の構造において、その接続部を形成する容器の中にＢＣＣ金属（体心立方格子構造を有する金属）以外の金属が含まれる場合、ＭｇＢ２線の超電導接続の特性を上げにくいことが判明した。一方で、ＭｇＢ２線にはその熱的安定性向上のため、銅などＢＣＣ金属以外も用いる必要がある。
　本発明の目的は、超電導接続のし易さと線の熱的安定性とを両立できるＭｇＢ２線を提供することである。
　上記目的を達成するために、本発明は、ＭｇＢ２で構成する素線と、Ｍｇと反応しない第１の金属を有する超電導線であって、前記超電導線の長手方向と直交する断面において、前記超電導線の中心から前記素線の設置位置までの領域を前記素線及び前記第１の金属で構成する。
　本発明によれば、ＭｇＢ２超電導線において超電導接続のし易さと、超電導線の熱的安定性とを両立することが可能となる。
実施例１における超電導線の断面図である。 実施例１におけるＭＲＩの構成図である。 実施例１におけるＭＲＩの斜視図である。 実施例２、３における超電導線の断面図である。 実施例４、５における超電導線の断面図である。 実施例６における超電導線の断面図である。 実施例７における超電導線の断面図である。 実施例８における超電導線の断面図である。 実施例９における超電導線の断面図である。 実施例１０における超電導線の断面図である。
　以下、本発明の実施の形態を図示する実施例を用いて説明する。
＜素線＋第１の金属＞
　超電導線１の長手方向に直交する断面を横断面と記す。図１に、今後説明する各図に共通する超電導線１００の横断面図を示す。超電導線１００は、主にＭｇＢ２からなる素線１と第１の金属２を含み、第１の金属２の中に素線１が組み込まれる形で形成されている。
　図１では、複数の素線１の設置位置の外周を点線で結んでいる。超電導線１００の中心から点線で囲まれた領域を「素線で囲まれた領域」として定義する。横断面において、１つの素線１に注目したとき、超電導線１００の中心から素線１の設置位置までの領域を第１の金属２で構成することとなる。また複数の素線１に注目したとき、超電導線１００の中心から、複数の素線１のうち最も遠くに設置されている素線１までの距離の範囲内に収まる領域を第１の金属２で構成することとなる。
　第１の金属２はＭｇと反応しない性質を有する。Ｍｇと反応すると超電導特性が低下してしまうからである。第１の金属２にはＢＣＣ構造（体心立方格子構造）を有する金属を用いることが望ましく、例えば鉄またはニオブが良い。
　超電導線１００は複数の方法で作成することができる。第一の作製方法は以下の通りである。円柱状の鉄またはニオブ材に複数の穴を設け、その穴にＭｇＢ２、マグネシウム、ホウ素などを充填し、必要に応じて伸線加工、熱処理を施すことで作製できる。
　第二の作製方法は以下の通りである。鉄パイプにＭｇＢ２、マグネシウム、ホウ素などを充填し、必要に応じて伸線加工、熱処理を施した単芯線を複数本束ね、これらを鉄パイプの中に充填し、必要に応じて伸線加工、熱処理を施すことで作製できる。これらの方法により作製した超電導線１００は、どの位置で切断しても概略同じような横断面構造を有している。
　超電導線１００の横断面において、素線で囲まれた領域３の中に銅を有していると、超電導接続工程における加熱により銅の化学反応が生じ、銅または銅化合物が加熱前に銅が存在していた場所とは異なる箇所に析出し、素線で囲まれた領域３の中に隙間が生じることで機械的強度を損ない、ＭｇＢ２同士の接続を阻害していた。本実施形態では素線で囲まれた領域３の中に銅を有していないため、この領域内に隙間は生じず、機械的強度を損なうことがない。
　図１において素線１は超電導線１００の中心から同心円状に配置されている。素線１を同心円状に配置することが、超電導線１００の超電導特性を横断面において均等に有することにつながり、超電導線１００全体の超電導特性が向上する。
　なお、図１では素線１の本数が８本の例を示したが、本実施形態は素線１を１つでも有していれば超電導線１００として成立しており、８本に限定するものではない。必要な超電導特性を達成するためには、超電導線１００が少なくとも１つの素線１を有することで、ある程度の面積、体積を占めていればよい。例えば、１つの素線１であっても横断面において大きな面積を有する素線１や、ドーナツ状につながった素線１を使用することが可能である。
　超電導線１００の熱的安定性のためには、その横断面に低抵抗率材を必要とする場合もある。本実施例で用いた鉄は不純物濃度を十分小さくすることで低抵抗材として使用可能であるが、銅や無酸素銅など、さらに小さな抵抗率の材料を使用することで、鉄を低抵抗率材として使用した場合に比べて熱的安定性を向上できる。
　本実施例に示す超電導線１００を用いて超電導コイル１０２を作製する方法は大きく２つに分けられる。第１の方法はワインド・アンド・リアクト法であり、ボビンに超電導線１００を巻き回したのちに必要に応じた熱処理を加える。この場合、超電導線１００に施しておく絶縁材は、熱処理に耐えられるような材料、例えばガラス繊維が用いられる。その後、必要に応じて樹脂含浸などで超電導線を固定する。第２の方法はリアクト・アンド・ワインド法であり、超電導線１００への熱処理を施した後に、ボビンに超電導線１００を巻き回し、必要に応じて樹脂含浸などで超電導線を固定する。この場合は、巻き回した後の熱処理が不要なため、エナメルなどの絶縁材を用いることが可能となる。
　図２に、本発明を用いたＭＲＩ（磁気共鳴イメージング装置）２００の構成図を示す。超電導線１００を用いた超電導コイル１０２は、永久電流スイッチ１０３と共に、冷凍容器１０９に格納され、冷媒または冷凍機で冷却される。超電導コイル１０２と永久電流スイッチ１０３に流れる永久電流は、測定対象１１０の位置に、時間安定性の高い静磁場を発生させる。この静磁場強度が高いほど、核磁気共鳴周波数が高くなり、核磁気共鳴信号強度も高くなる。傾斜磁場コイル１１１は、傾斜磁場用アンプ１１２から必要に応じて時間変化する電流を供給され，測定対象１１０の位置に空間的に分布を持つ静磁場を発生させる。さらに、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）アンテナ１１３とＲＦ送受信機１１４を用いて測定対象に核磁気共鳴周波数の磁場を印加、反応信号を測定することで、測定対象１１０の断面画像診断が可能となる。
　図３はＭＲＩの斜視図である。ＭＲＩ２００は、一対の静磁場発生部１２１と、連結部材１２２を有し、これらは垂直方向を指す中心軸Ｚが回転対称軸となるように連結される。一対の静磁場発生部１２１と連結部材１２２により形成された空間を撮像領域１２３という。この撮像領域１２３を挟むようにして傾斜磁場発生部１２４が存在する。また、ＭＲＩ装置１２０は、被検体１２５を載せるベッド１２６と、ベッド１２６に載せられた被検体１２５を撮像領域１２３へ搬送する搬送手段１２７を有する。
　一対の静磁場発生部１２１は、実施例１で説明した超電導コイルを備えており、この超電導コイルにより静磁場を発生する。
　さらに、ＭＲＩ２００は、図３の斜視図に表わされない他の構成要素として、被検体１２５にＮＭＲ現象を発現させる共鳴周波数の電磁波を撮像領域１２３に向けて照射するＲＦ発振部（ＲＦ；Radio Frequency）１２８と、ＮＭＲ現象が発現し水素原子核のスピンの状態が変化する際に放出される応答信号を受信する受信コイル１２９と、ＭＲＩ装置１１０の各部を制御する制御装置１３０、受信した信号を処理して解析を行う解析装置１３１を備える。
　そして、静磁場発生部１２１は、撮像領域１２３に均一な静磁場（均一磁場）を発生させるものであって、傾斜磁場発生部１２４は、撮像領域１２３における磁場強度が傾斜するように均一磁場に対して傾斜磁場を重畳させるものである。このように構成されることによりＭＲＩ装置１１０は、撮像領域１２３の関心領域（通常１ｍｍ厚のスライス面）の断層を画像化するものである。
　傾斜磁場発生部１２４は、一対の静磁場発生部１２１の対向面にそれぞれ設けられた一対の収容空間に配置されている。この傾斜磁場発生部１２４は、ＭＲＩ装置１２０の動作時に撮像領域１２３の直交する三方向に対し、任意に切り替えて、傾斜磁場を重畳させるものである。このように撮像領域１２３における磁場の強度が、直交する三方向に任意に切り替わって傾斜することにより、ＮＭＲ現象が発現する三次元位置が明らかになる。
　ここでは垂直磁場型のＭＲＩ装置を例示して説明したが、図示しない水平磁場型のＭＲＩ装置でも本実施形態の構成を利用可能である。
　同じ構成を用いてＮＭＲも実現可能である。なお、図２、３に示したＭＲＩの構成は一例であり、本実施例を限定するものではない。
＜素線＋第１の金属＋第２の金属：銅＞
　以下に示す実施例２では、実施例１との相違点のみを説明する。図４に第２の金属４を線の最外層に配置した場合の超電導線１００の横断面略図を示す。第２の金属として銅を使用することで、超電導線１００の熱的安定性を向上できる点で優れている。これは素線１が超電導状態を保てなくなり、金属を電流が流れる際の電気抵抗率が下げられるからである。
　なお、実施例１で述べたように、銅はマグネシウムと反応する金属であるため、最外層に配置する。
　本実施例の超電導線１００は、上記第一の作製方法においては、あらかじめ鉄またはニオブ材に蒸着などで銅を付けておく、上記第二の作製方法においては、単芯線複数本を束ねて銅パイプに充填し伸線加工する、などで作製できる。単芯線複数本を束ねて伸線加工する場合は、第２の金属に銅を用いることで、ｋｍ程度の長尺線が安定して加工できる。
＜素線＋第１の金属＋第２の金属：銅ニッケル合金＞
　図４に示した第２の金属には銅ニッケル合金も使用できる。銅ニッケル合金などの硬度の高い金属を使用することで、超電導線１００の機械的強度を向上させることができる。
　本実施例の超電導線１００は、上記第一の作製方法においては、あらかじめ鉄またはニオブ材の外側に銅ニッケル合金パイプを付けておく、上記第二の作製方法においては、単芯線複数本を銅ニッケル合金のパイプに充填し伸線加工する、などで作製できる。
＜素線＋第１の金属＋第２の金属：銅＋第３の金属：銅ニッケル合金＞
　図５に、第３の金属５を線の最外層に配置した場合の超電導線１００の横断面略図を示す。第２の金属として銅、第３の金属として銅ニッケル合金などの硬度の高い金属を使用することで、超電導線１００の電気抵抗率の抑制と機械的強度の向上を両立させることができる。
　本実施例の超電導線１００は、上記第一の作製方法においては、あらかじめ鉄またはニオブ材の外側に銅、さらに最外層に銅ニッケル合金を付けておく、上記第二の作製方法においては、単芯線複数本を充填する銅パイプの外層に銅ニッケル合金パイプを重ね、伸線加工の時に密着させる、などで作製できる。
＜素線＋第１の金属＋第２の金属：銅ニッケル合金＋第３の金属：銅＞
　図５に示した超電導線１００では、第２の金属４に銅ニッケル合金などの硬度の高い金属を、第３の金属５に銅を使用することもでき、超電導線１００の電気抵抗率の抑制と機械的強度の向上を両立させることができる。
　本実施例の超電導線１００は、実施例３に示した超電導線１００に対し、外周を銅シートで包んだ後に、または横断面をＣの字に加工した銅材と組み合わせた後に、ダイス引抜き加工を行うことで作製できる。伸線加工時の超電導線１００に、やわらかい銅が含まれていないため、素線１の中のマグネシウム、ホウ素などの混合物の密度が上がり、超電導特性が向上する。
＜実施例５の銅が門型銅＞
　図６に、第３の金属５を線の最外層に断面が矩形となるように配置した場合の超電導線１００の横断面略図を示す。第２の金属として銅ニッケル合金などの硬度の高い金属、第３の金属として銅を使用することで、超電導線１００の電気抵抗率の抑制と機械的強度の向上を両立させることができ、かつ、第３の金属である銅の体積を増やすことで、さらに電気抵抗率を抑制することができる。
　本実施例の超電導線１００は、実施例３に示した超電導線１００の外周に門型状の銅の凹み部分に超電導線を組み合わせた後に、ダイス引抜き加工することで作製できる。伸線加工時の超電導線１００に、やわらかい銅が含まれていないため、素線１の中のマグネシウム、ホウ素などの混合物の密度が上がり、超電導特性が向上する。
＜素線が２重＋第１の金属＋第２の金属＞
　図７に、素線１が２重に配置された場合の超電導線１００の横断面図を示す。このように２重に素線１が配置された場合の、線材横断面における素線で囲まれた領域３の定義は、横断面で最も外側に配置された素線群で囲まれる領域であり、図５の破線で示した領域である。本実施例の作製方法は実施例２や３と同様である。また、素線１がさらに多重に配置された場合でも、素線で囲まれた領域３の考え方は同様であり、その領域は線材の横断面で最も外側に配置された素線群で囲まれる領域である。図５では内側素線が外側素線よりも細いように示したが、これは本発明を限定するものではない。素線１を多重に配置することで、線の横断面に閉める素線１の占める面積率が上昇し、通電可能な電流が多くなる点で優れている。本実施例では最外層が第２の金属４の場合を示しているが、必要に応じて第３の金属５を加えてもよい。
＜横断面形状が角型の線材＞
　図８に、横断面形状が丸型ではなく、角型の場合の超電導線１００の横断面図を示す。超電導線１００の構成要素は実施例１と同様である。作製方法は超電導線１００の伸線加工の終盤に、ロール圧延など線を押し延ばす工程を入れればよい。素線１の密度が向上する、ＭｇＢ２結晶の配向性がそろうなどで、通電可能な電流が多くなる点で優れている。本実施例では最外層が第１の金属２の場合を示しているが、必要に応じて第２の金属４および第３の金属５を加えてもよい。
＜横断面形状が角型の線材＋横断面形状が丸型の第２の金属＞
　図９に、図８に示した横断面形状が角型の線を、横断面が丸型になるように第２の金属４を配置した場合の超電導線１００の横断面略図を示す。実施例２と同様、超電導線材１００の熱的安定性を向上できる点で優れている。再外層が丸型であるため、コイル形状へ巻き回す際に、線の位置を精度良く巻線できる点でも優れている。さらにコイル巻線の際に、長辺と短辺とを有する第１の金属２の長辺の向きをコイル磁場方向に対して任意の角度に設定することができ、ＭｇＢ２の配向性などで線材に印加される磁場方向により臨界電流密度が変化する線において、通電可能な電流が多くなる点で優れている。本実施例は、横断面を角型に成形した後、その線を銅シートで包んだ後にダイス引抜き加工を行う、または角型に成形した線を横断面をＣの字に加工した銅材と組み合わせた後に、ダイス引抜き加工を行うことで作製できる。
＜横断面形状が角型の２本の線材＋横断面形状が丸型の第２の金属＞
　図１０に、横断面が角型の線を複数本、第２の金属４の中に配置した場合の超電導線１００の横断面略図を示す。作製方法などは実施例５と同一であり、本実施例は、通電可能な電流が多くなる点で優れている。
　１…素線、２…第１の金属、３…素線で囲まれた領域、４…第２の金属、
　５…第３の金属、
　１００…超電導線、１０２…超電導コイル、１０３…永久電流スイッチ、
　１０９…冷凍容器、１１０…測定対象、１１１…傾斜磁場コイル、
　１１２…傾斜磁場用アンプ、１１３…ＲＦアンテナ、１１４…ＲＦ送受信機、
　１２１…一対の静磁場発生部、１２２…連結部材、１２３…撮像領域、
　１２４…傾斜磁場発生部、１２５…被検体、１２６…ベッド、１２７…搬送手段、
　１２８…ＲＦ発振部、１２９…受信コイル、１３０…制御装置、１３１…解析装置
　２００…ＭＲＩ

Claims (13)

  1. 　ＭｇＢ２で構成する素線と、Ｍｇと反応しない第１の金属を有する超電導線であって、
    　前記超電導線の長手方向と直交する断面において、前記超電導線の中心から前記素線の設置位置までの領域を前記素線及び前記第１の金属で構成することを特徴とする超電導線。
  2. 　請求項１に記載の超電導線において、
    　前記素線を複数有し、
    　前記超電導線の中心から、複数の前記素線の設置位置までに存在する各領域を前記素線及び前記第１の金属で構成することを特徴とする超電導線。
  3. 　請求項２に記載の超電導線において、
    　複数の前記素線は前記超電導線の中心から同心円状に配置されていることを特徴とする超電導線。
  4. 　請求項１に記載の超電導線において、
    　前記素線を複数有し、
    　前記超電導線の中心から、複数の前記素線のうち最も遠くに設置されている前記素線までの距離の範囲内に収まる領域を前記素線及び前記第１の金属で構成することを特徴とする超電導線。
  5. 　請求項４に記載の超電導線において、
    　複数の前記素線は前記超電導線の中心から同心円状に配置されていることを特徴とする超電導線。
  6. 　請求項１に記載の超電導線において，
    　前記超電導線の中心部に位置し、前記素線及び第１の金属で構成する内周部と、
    　前記内周部の外側に位置し、Ｍｇと反応する金属である第２の金属で構成する外周部を有することを特徴とする超電導線。
  7. 　請求項６に記載の超電導線において，
    　前記第１の金属が鉄またはニオブであり、
    　前記第２の金属が銅または銅ニッケル合金であることを特徴とする超電導線。
  8. 　請求項１に記載の超電導線において、
    　前記超電導線の中心部に位置し、前記素線及び第１の金属で構成する内周部と、
    　前記内周部の外側に位置し、Ｍｇと反応する金属である第２の金属およびＭｇと反応する金属である第３の金属とで構成する外周部を有することを特徴とする超電導線。
  9. 　請求項８に記載の超電導線において，
    　前記第１の金属が鉄またはニオブであり、
    　前記第２の金属が銅または銅ニッケル合金であり、
    　前記第３の金属が銅または銅ニッケル合金であることを特徴とする超電導線。
  10. 　請求項１乃至９のいずれか一項に記載の超電導線において，
    　前記超電導線の断面形状が角型または丸型であることを特徴とする超電導線。
  11. 　請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の超電導線を含む超電導コイル。
  12. 　請求項１１に記載の超電導コイルと、
    　被検体からの核磁気共鳴信号を解析する解析手段と、
    　を備えたことを特徴とするＭＲＩ。
  13. 　請求項１１に記載の超電導コイルと、
    　被検体からの核磁気共鳴信号を解析する解析手段と、
    　を備えたことを特徴とするＮＭＲ。
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