WO2018211766A1 - 超電導線材、超電導コイル、超電導マグネット及び超電導機器 - Google Patents

超電導線材、超電導コイル、超電導マグネット及び超電導機器 Download PDF

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WO2018211766A1
WO2018211766A1 PCT/JP2018/006510 JP2018006510W WO2018211766A1 WO 2018211766 A1 WO2018211766 A1 WO 2018211766A1 JP 2018006510 W JP2018006510 W JP 2018006510W WO 2018211766 A1 WO2018211766 A1 WO 2018211766A1
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superconducting
layer
wire
superconducting material
material layer
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PCT/JP2018/006510
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Inventor
康太郎 大木
永石　竜起
加藤　丈晴
大作 横江
司 平山
雄一 幾原
Original Assignee
住友電気工業株式会社
一般財団法人ファインセラミックスセンター
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Publication date
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    • H10N60/80—Constructional details
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    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
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Definitions

  • the present invention relates to a superconducting wire, a superconducting coil, a superconducting magnet, and a superconducting device.
  • Patent Document 1 includes a first wire including a first superconducting material layer, a second wire including a second superconducting material layer, a first superconducting material layer, and a first superconducting material layer.
  • a superconducting wire comprising a joining layer containing a superconducting material that joins two superconducting material layers is disclosed.
  • the superconducting wire includes a first wire having a first superconducting material layer, a second wire having a second superconducting material layer, and a bonding layer. At least a part of the first superconducting material layer is disposed to face the second superconducting material layer.
  • the joining layer joins a part of the first superconducting material layer and the second superconducting material layer.
  • the material constituting the bonding layer includes an oxide superconductor.
  • the superconducting layer in which the first superconducting material layer, the bonding layer, and the second superconducting material layer are stacked includes voids.
  • the superconducting coil according to one aspect of the present invention includes the superconducting wire according to one aspect of the present invention.
  • the superconducting wire is wound around the central axis of the superconducting coil.
  • a superconducting magnet includes a superconducting coil according to an aspect of the present invention, a cryostat that houses the superconducting coil, and a refrigerator that cools the superconducting coil.
  • the superconducting device includes the superconducting magnet according to one aspect of the present invention.
  • the superconducting wire includes a superconducting material layer having a surface and a polycrystalline layer.
  • the polycrystalline layer is formed on at least part of the surface of the superconducting material layer.
  • the polycrystalline layer includes a plurality of crystal grains having a superconducting material.
  • the crystal grain size in the polycrystalline layer is equal to or less than the thickness of the polycrystalline layer.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a superconducting wire according to Embodiment 1.
  • FIG. 2 is a schematic partial enlarged sectional view of region II shown in FIG. 1 of the superconducting wire according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram showing a flowchart of the method of manufacturing the superconducting wire according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of the superconducting wire according to the second embodiment.
  • FIG. 5 is a schematic partial enlarged cross-sectional view of the region V shown in FIG. 4 of the superconducting wire according to the second embodiment.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of the superconducting magnet according to the third embodiment.
  • FIG. 7 is a schematic side view of the superconducting device according to the fourth embodiment.
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of the superconducting wire according to the fifth embodiment.
  • FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of a modification of the superconducting wire according to the fifth embodiment.
  • FIG. 10 is a schematic plan view of a polycrystalline layer of a superconducting wire according to the fifth embodiment.
  • FIG. 11 is a partially enlarged cross-sectional photograph of the superconducting wire according to Example 1.
  • FIG. 12 is an SEM photograph of the polycrystalline layer of the superconducting wire according to the example.
  • An object of one embodiment of the present invention includes a bonding layer that bonds a first wire including a first superconducting material layer and a second wire including a second superconducting material layer, and the superconducting bonding is performed in the bonding layer. It is to provide a superconducting wire that can be realized stably. An object of one embodiment of the present invention is to provide a superconducting coil, a superconducting magnet, and a superconducting device including such a superconducting wire. [Effects of the present disclosure] According to the above, it is possible to stably realize superconducting bonding in the bonding layer that bonds the first wire including the first superconducting material layer and the second wire including the second superconducting material layer. According to the above, each of the superconducting coil, the superconducting magnet, and the superconducting device has high reliability and can generate a strong magnetic field.
  • Superconducting wires 1 and 1b are bonded to a first wire 10 having a first superconducting material layer 13, a second wire 20 having a second superconducting material layer 23, Layer (first superconducting material bonding layer 40). At least a part of the first superconducting material layer 13 is disposed to face the second superconducting material layer 23.
  • the joining layer joins a part of the first superconducting material layer 13 and the second superconducting material layer 23 together.
  • the material constituting the bonding layer (first superconducting material bonding layer 40) includes an oxide superconductor.
  • the superconducting layer in which the first superconducting material layer 13, the joining layer (the first superconducting material joining layer 40), and the second superconducting material layer 23 are stacked includes a void 41.
  • a bonding layer (first superconducting material bonding layer 40) is formed on a part of first superconducting material layer 13 and second superconducting material layer 23.
  • the heat bonding step (S30) is performed, and the bonding layer (first superconducting material bonding layer 40) is fired.
  • annealing in an oxygen-containing atmosphere oxygen annealing step (S40) is performed in order to improve the superconducting characteristics of the bonding layer (first superconducting material bonding layer 40) and increase the reliability.
  • the first superconducting material Since the void 41 is included in the superconducting layer in which the layer 13, the bonding layer (first superconducting material bonding layer 40), and the second superconducting material layer 23 are laminated, the void 41 is included in the oxygen annealing step (S40). Then, oxygen is easily introduced from the atmosphere into the bonding layer (first superconducting material bonding layer 40). Therefore, sufficient oxygen is supplied to the oxide superconductor constituting the bonding layer (first superconducting material bonding layer 40), and as a result, the superconducting characteristics of the bonding layer (first superconducting material bonding layer 40) are improved. To do. Therefore, it is possible to stably realize superconducting bonding in the bonding layer (first superconducting material bonding layer 40).
  • the ratio of the void area per unit area of the superconducting layer is 1% or more and 70% or less in the cross section in the thickness direction of the superconducting layer.
  • the ratio of the area of the void 41 in the superconducting layer is a cross section. In an image, it can be measured by calculating the area ratio of the air gap 41 that can be identified by the difference in contrast.
  • the area ratio of the void 41 as described above, oxygen can be reliably introduced into the bonding layer (first superconducting material bonding layer 40).
  • the reason why the lower limit of the ratio is 1% is that when the area ratio of the void 41 is less than 1%, the function as an oxygen diffusion path is insufficient.
  • the upper limit of the ratio is set to 70% because if the ratio exceeds 70%, it is difficult to sufficiently secure a superconducting current path in the superconducting layer.
  • the unit area used for calculating the area ratio of the void 41 described above is, for example, the area of a region of thickness (unit: ⁇ m) ⁇ width (for example, 10 ⁇ m) of the superconducting layer in the cross section in the thickness direction of the superconducting layer.
  • gap 41 may be arrange
  • the air gap 41 includes a contact interface between the first superconducting material layer 13 and the joining layer (first superconducting material joining layer 40), a second superconducting material in the joining layer (first superconducting material joining layer 40). You may arrange
  • the first superconducting material layer 13 is composed of RE1 1 Ba 2 Cu 3 O y1 (6.0 ⁇ y1 ⁇ 8.0, where RE1 represents a rare earth element). Yes.
  • the second superconducting material layer 23 is composed of RE2 1 Ba 2 Cu 3 O y2 (6.0 ⁇ y2 ⁇ 8.0, where RE2 represents a rare earth element).
  • the bonding layer (first superconducting material bonding layer 40) is composed of RE3 1 Ba 2 Cu 3 O y3 (6.0 ⁇ y3 ⁇ 8.0, where RE3 represents a rare earth element).
  • the first superconducting material layer 13, the second superconducting material layer 23, and the bonding layer have the same crystal structure.
  • the first superconducting material layer 13 and the second superconducting material layer 23 are joined to each other through a joining layer (first superconducting material joining layer 40) in which oxygen is sufficiently introduced and the superconducting characteristics are improved.
  • the According to the superconducting wire 1, 1b it is possible to realize a superconducting junction in the bonding layer (first superconducting material bonding layer 40), the superconducting critical current I c of the superconducting wire 1, 1b are increased.
  • a superconducting coil 70 according to an aspect of the present invention includes superconducting wires 1 and 1b according to an aspect of the present invention.
  • Superconducting wires 1 and 1 b are wound around the central axis of superconducting coil 70.
  • the superconducting coil 70 has high reliability and can generate a strong magnetic field.
  • a superconducting magnet 100 includes the superconducting coil 70, a cryostat 105 that houses the superconducting coil 70, and a refrigerator 102 that cools the superconducting coil 70.
  • the superconducting magnet 100 has high reliability and can generate a strong magnetic field.
  • a superconducting device 200 includes the superconducting magnet 100.
  • the superconducting device 200 has high reliability and can generate a strong magnetic field.
  • the superconducting wire 50 includes a superconducting material layer (first superconducting material layer 13) having a surface and a polycrystalline layer 15.
  • Polycrystalline layer 15 is formed on at least a part of the surface of the superconducting material layer (first superconducting material layer 13).
  • Polycrystalline layer 15 includes a plurality of crystal grains 16 and 26 having a superconducting material. The grain size of the crystal grains 16 and 26 in the polycrystalline layer 15 is equal to or less than the thickness of the polycrystalline layer 15.
  • the polycrystalline layer 15 to be the bonding layer (first superconducting material bonding layer 40) in the superconducting wires 1 and 1b is formed on the surface of the superconducting material layer (first superconducting material layer 13). Therefore, the portion where the polycrystalline layer 15 of the superconducting wire 50 is formed can be cut out and used as the second wire 20 of the superconducting wire 1b. Further, by forming the polycrystalline layer 15 on only a part of the superconducting wire 50 (for example, only at the end), the superconducting wire is used as the first wire 10 or the second wire 20 of the superconducting wire 1 shown in FIG. 50 can be used.
  • the grain size of the crystal grains 16 and 26 may be 100 nm or more.
  • the area equivalent circle diameter (Heywood diameter) of the crystal grain calculated from the image obtained by the scanning electron microscope (SEM) is used. it can.
  • the grain size of the crystal grains 16 and 26 is 300 nm or less. If the superconducting wire 1, 1 b is formed using the superconducting wire 50, the voids 41 can be formed in the bonding layer (first superconducting material bonding layer 40) in the superconducting wire 1, 1 b with sufficient density.
  • the grain size of the crystal grains 16 and 26 may be 1000 nm or less, or 300 nm or less. Further, the lower limit of the grain size of the crystal grains 16 and 26 may be 20 nm or 10 nm.
  • the superconducting wire 1 mainly includes a first wire 10, a second wire 20, and a first superconducting material bonding layer 40.
  • the first superconducting material bonding layer 40 includes a void 41.
  • the first wire 10 includes a first superconducting material layer 13 having a first main surface 13s. Specifically, the first wire 10 is provided on the first metal substrate 11, the first intermediate layer 12 provided on the first metal substrate 11, and the first intermediate layer 12.
  • the first superconducting material layer 13 may be included. As shown in FIG. 2, the first superconducting material layer 13 may also include voids 41. Further, the first superconducting material bonding layer 40 and the first superconducting material layer 13 may include a precipitate 43 made of an oxide or the like. The precipitate 43 can function as a pinning site.
  • the second wire 20 includes a second superconducting material layer 23 having a second main surface 23s. Specifically, the second wire 20 is provided on the second metal substrate 21, the second intermediate layer 22 provided on the second metal substrate 21, and the second intermediate layer 22. The second superconducting material layer 23 may be included. The second superconducting material layer 23 may also include the void 41. The second superconducting material layer 23 may include a precipitate 43 made of an oxide or the like.
  • the first wire 10 and the second wire 20 may be different portions of one wire. For example, the first wire 10 may be one end of one wire, and the second wire 20 may be the other end of the one wire.
  • the first metal substrate 11 and the second metal substrate 21 may each be an oriented metal substrate.
  • An oriented metal substrate means a metal substrate having a uniform crystal orientation on the surface of the metal substrate.
  • the oriented metal substrate may be, for example, a clad type metal substrate in which a nickel layer, a copper layer, and the like are arranged on a SUS or Hastelloy (registered trademark) base metal substrate.
  • the first intermediate layer 12 may be made of a material that has extremely low reactivity with the first superconducting material layer 13 and does not deteriorate the superconducting characteristics of the first superconducting material layer 13.
  • the second intermediate layer 22 may be made of a material that has extremely low reactivity with the second superconducting material layer 23 and does not deteriorate the superconducting characteristics of the second superconducting material layer 23.
  • the first intermediate layer 12 and the second intermediate layer 22 are, for example, YSZ (yttria stabilized zirconia), CeO 2 (cerium oxide), MgO (magnesium oxide), Y 2 O 3 (yttrium oxide), Al, respectively.
  • It may be composed of at least one of 2 O 3 (aluminum oxide), LaMnO 3 (lanthanum manganese oxide), Gd 2 Zr 2 O 7 (gadolinium zirconate) and SrTiO 3 (strontium titanate).
  • 2 O 3 aluminum oxide
  • LaMnO 3 lanthanum manganese oxide
  • Gd 2 Zr 2 O 7 gadolinium zirconate
  • SrTiO 3 sinrontium titanate
  • the first intermediate layer 12 and the second intermediate layer 22 may each be composed of a plurality of layers.
  • the first intermediate layer 12 and the second intermediate layer 22 are formed by, for example, an IBAD (Ion Beam Assisted Deposition) method. It may be a crystal orientation layer formed in the above manner.
  • the first metal substrate 11 has crystal orientation on its surface
  • the first intermediate layer 12 reduces the difference in crystal orientation between the first metal substrate 11 and the first superconducting material layer 13. Also good.
  • the second metal substrate 21 has crystal orientation on its surface
  • the second intermediate layer 22 reduces the difference in crystal orientation between the second metal substrate 21 and the second superconducting material layer 23. Also good.
  • the first superconducting material layer 13 is a portion of the first wire 10 through which a superconducting current flows.
  • the second superconducting material layer 23 is a portion of the second wire 20 through which a superconducting current flows.
  • the first superconducting material layer 13 and the second superconducting material layer 23 are not particularly limited, but may be composed of an oxide superconducting material.
  • the first superconducting material layer 13 may be made of RE1 1 Ba 2 Cu 3 O y1 (6.0 ⁇ y1 ⁇ 8.0, where RE1 represents a rare earth element).
  • the second superconducting material layer 23 may be made of RE2 1 Ba 2 Cu 3 O y2 (6.0 ⁇ y2 ⁇ 8.0, where RE2 represents a rare earth element).
  • RE2 may be the same as or different from RE1. More specifically, RE1 and RE2 are yttrium (Y), gadolinium (Gd), dysprosium (Dy), europium (Eu), lanthanum (La), neodymium (Nd), erbium (Er), thulium ( Tm), ytterbium (Yb), lutetium (Lu), samarium (Sm) or holmium (Ho). More specifically, y1 and y2 may be 6.8 or more and 7.0 or less, respectively.
  • the superconducting layer in which the first superconducting material layer 13, the first superconducting material joining layer 40 that is a joining layer, and the second superconducting material layer 23 are stacked includes a plurality of voids 41 inside.
  • the first superconducting material bonding layer 40 includes a first portion 17 that is a part of the first main surface 13 s of the first superconducting material layer 13 and a second main surface 23 s of the second superconducting material layer 23.
  • the second portion 27 is joined.
  • the first portion 17 may be located at a first end portion that is an end portion of the first wire rod 10 near the second wire rod 20.
  • the second portion 27 may be located at the second end portion that is the end portion of the second wire rod 20 near the first wire rod 10.
  • the first superconducting material bonding layer 40 is not particularly limited, but may be composed of an oxide superconducting material.
  • the first superconducting material bonding layer 40 may be made of RE3 1 Ba 2 Cu 3 O y3 (6.0 ⁇ y3 ⁇ 8.0, where RE3 represents a rare earth element).
  • RE3 may be the same as or different from RE1.
  • RE3 may be the same as or different from RE2. More specifically, RE3 is yttrium (Y), gadolinium (Gd), dysprosium (Dy), europium (Eu), lanthanum (La), neodymium (Nd), erbium (Er), thulium (Tm), ytterbium. (Yb), lutetium (Lu), samarium (Sm) or holmium (Ho) may be used. More specifically, y3 may be 6.8 or more and 7.0 or less.
  • a plurality of voids 41 are dispersedly arranged inside the superconducting layer in which the first superconducting material layer 13, the first superconducting material bonding layer 40 and the second superconducting material layer 23 are laminated.
  • the ratio of the area of the void 41 per unit area of the superconducting layer is 1% or more and 70% or less.
  • the lower limit of the above ratio may be 5% or 3%.
  • the upper limit of the ratio may be 50% or 30%.
  • the manufacturing method of the superconducting wire 1 of the present embodiment is performed on at least one of the first superconducting material layer 13 included in the first wire 10 and the second superconducting material layer 23 included in the second wire 20. And forming a microcrystal of the oxide superconducting material constituting the first superconducting material bonding layer 40, that is, a microcrystal generating step (S10).
  • the first superconducting material bonding layer is formed on at least one of the first portion 17 of the first superconducting material layer 13 and the second portion 27 of the second superconducting material layer 23.
  • Forming a film containing an organic compound of an element constituting 40 that is, a coating film forming step (S11).
  • a solution containing an organic compound of an element constituting the first superconducting material bonding layer 40 is used as the first portion 17 of the first superconducting material layer 13 and the second portion 27 of the second superconducting material layer 23.
  • a raw material solution in the MOD method can be used as this solution.
  • a solution a solution in which an organic compound (for example, an organometallic compound or an organometallic complex) of an element constituting RE3 1 Ba 2 Cu 3 O y3 which is a material of the first superconducting material bonding layer 40 is dissolved in an organic solvent.
  • an organic compound for example, an organometallic compound or an organometallic complex
  • the organic compound may be an organic compound not containing fluorine.
  • the microcrystal production step (S10) includes pre-baking a film containing an organic compound of an element constituting the first superconducting material bonding layer 40, that is, a pre-heat treatment step (S12). Specifically, this film is temporarily fired at a first temperature.
  • the first temperature is equal to or higher than the decomposition temperature of the organic compound and lower than the temperature at which the oxide superconducting material constituting the first superconducting material bonding layer 40 is generated.
  • the organic compound contained in this film is thermally decomposed to become a precursor of the oxide superconducting material (hereinafter, a film containing this precursor is referred to as a pre-baked film).
  • the precursor of the oxide superconducting material includes, for example, BaCO 3 which is a carbon compound of Ba, an oxide of a rare earth element (RE3), and CuO.
  • the pre-baking treatment step (S12) may be performed at a first temperature such as a temperature of about 500 ° C. and in an atmosphere having an oxygen concentration of 20% or more.
  • the step (S10) includes heating the calcined film at a second temperature higher than the first temperature to thermally decompose the carbon compound contained in the calcined film, that is, the calcining decomposition step (S13). .
  • the second temperature may be, for example, 650 ° C. or higher and 800 ° C. or lower.
  • the carbon compound contained in the temporarily fired film is thermally decomposed, and the oxide superconducting material constituting the first superconducting material bonding layer 40 is obtained.
  • membrane is performed in the atmosphere of 1st oxygen concentration.
  • the first oxygen concentration is 1% to 100% (oxygen partial pressure 1 atm).
  • a polycrystalline layer containing microcrystals of material is formed.
  • microcrystal production step (S10) shown in FIG. 3 that is, after the calcined film decomposition step (S13)
  • a carbon compound such as BaCO 3 contained in the calcined film is thermally decomposed, RE3 1 Ba 2 Cu 3 O y3 is produced in the polycrystalline layer.
  • the orientation of the microcrystal contained in the polycrystalline layer is a random orientation.
  • the grain size of the microcrystals is not more than the thickness of the polycrystalline layer, and is preferably not more than 300 nm.
  • an area equivalent circle diameter (Heywood diameter) of the microcrystal calculated from an image obtained by SEM is used.
  • the second portion 27 of the second wire 20 is mounted on the first portion 17 of the first wire 10 via the polycrystalline layer containing microcrystals. Placing, that is, a bonding step (S20).
  • the manufacturing method of the superconducting wire 1 of the present embodiment applies heat to the first wire 10, the polycrystalline layer containing microcrystals, and the second wire 20 while applying pressure to the first superconductor from the microcrystals.
  • the material joining layer 40 is generated, that is, a heating joining step (S30) is provided.
  • the heat bonding step (S30) is also called a main heat treatment step or a heating and pressing step. Specifically, the first wire 10 and the second wire 20 are pressed against each other using a pressing jig, whereby 1 MPa or more is applied to the first wire 10, the polycrystalline layer, and the second wire 20. Apply pressure.
  • the third temperature is equal to or higher than the second temperature and equal to or higher than the temperature at which the oxide superconducting material constituting the first superconducting material bonding layer 40 is generated.
  • the second oxygen concentration is lower than the first oxygen concentration.
  • the second oxygen concentration may be 100 ppm, for example.
  • the microcrystals generated in the calcined film decomposition step (S13) grow to generate the first superconducting material bonding layer 40 composed of crystals having a large grain size.
  • a microcrystal grows along at least one crystal orientation of the first superconducting material layer 13 and the second superconducting material layer 23 on which the film has been formed in the coating film forming step (S11), and the first superconducting material The bonding layer 40 is obtained.
  • the first superconducting material layer 13 of the first wire 10 and the second superconducting material layer 23 of the second wire 20 are joined to each other via the first superconducting material joining layer 40.
  • the first superconducting material layer 13, the first superconducting material bonding layer 40, and the second superconducting material layer 23 are subjected to oxygen annealing, that is, an oxygen annealing step (S40). ) May be further provided.
  • the oxygen annealing step (S40) is performed at a fourth temperature and in an atmosphere having a third oxygen concentration.
  • the fourth temperature is equal to or lower than the third temperature.
  • the fourth temperature may be 200 ° C. or higher and 500 ° C. or lower.
  • the third oxygen concentration is higher than the second oxygen concentration.
  • the third oxygen concentration may be, for example, 100% (oxygen partial pressure 1 atm).
  • oxygen can be sufficiently supplied to the first superconducting material layer 13, the first superconducting material bonding layer 40, and the second superconducting material layer.
  • the air gap 41 is formed in the first superconducting material bonding layer 40 and at the interface between the first superconducting material bonding layer 40 and the first superconducting material layer 13, the first superconducting material bonding layer. Oxygen is easily taken into the interior of 40 through the gap 41.
  • the superconducting wire 1 of the present embodiment can be manufactured through the above steps.
  • the superconducting wire 1 described above includes a first wire 10 having a first superconducting material layer 13, a second wire 20 having a second superconducting material layer 23, and a first superconducting material bonding layer as a bonding layer. 40.
  • the material constituting the first superconducting material bonding layer 40 includes an oxide superconductor.
  • the superconducting layer in which the first superconducting material layer 13, the first superconducting material bonding layer 40, and the second superconducting material layer 23 are stacked includes a void 41.
  • oxygen annealing step (S40) in the method of manufacturing the superconducting wire 1 shown in FIG. 3 oxygen is easily introduced from the atmosphere into the first superconducting material bonding layer 40 through the gap 41. Therefore, sufficient oxygen is supplied to the oxide superconductor constituting the first superconducting material bonding layer 40. As a result, the occurrence of oxygen deficiency in the crystal structure of the first superconducting material bonding layer 40 can be avoided, and the superconducting characteristics of the first superconducting material bonding layer 40 are improved. Therefore, the superconducting junction in the first superconducting material joining layer 40 can be realized stably.
  • the ratio of the area of the voids per unit area of the superconducting layer is 1% or more and 70% or less. For this reason, oxygen can be reliably introduced into the first superconducting material bonding layer 40.
  • the first superconducting material layer 13, the second superconducting material layer 23, and the first superconducting material bonding layer 40 have the same crystal structure. That is, the first superconducting material layer 13 and the second superconducting material layer 23 are joined to each other via the first superconducting material joining layer 40 in which oxygen is sufficiently introduced to improve the superconducting characteristics. Therefore, according to the superconducting wire 1, superconducting bonding in the first superconducting material bonding layer 40 can be realized, and the superconducting characteristics in the first superconducting material bonding layer 40 are improved, so that the superconducting critical current I c of the superconducting wire 1 is improved. Will increase.
  • the superconducting wire 1b according to the second embodiment will be described with reference to FIGS.
  • the superconducting wire 1b of the present embodiment has the same configuration as the superconducting wire 1 of the first embodiment, but is mainly different in the following points.
  • the superconducting wire 1b of the present embodiment further includes a third wire 30 and a second superconducting material bonding layer 42.
  • the second superconducting material bonding layer 42 as the bonding layer has a configuration similar to that of the first superconducting material bonding layer 40 shown in FIG. That is, the second superconducting material bonding layer 42 includes a plurality of voids 41.
  • the third wire 30 includes a third superconducting material layer 33 having a third main surface 33s. Specifically, the third wire 30 is provided on the third metal substrate 31, the third intermediate layer 32 provided on the third metal substrate 31, and the third intermediate layer 32. The third superconducting material layer 33 may be included.
  • the third wire 30 may be configured in the same manner as the first wire 10.
  • the first wire 10 and the third wire 30 may be different portions of one wire.
  • the first wire 10 may be one end of one wire
  • the third wire 30 may be the other end of the one wire.
  • the superconducting layer in which the second superconducting material layer 23, the second superconducting material bonding layer 42, and the third superconducting material layer 33 are stacked includes a gap 41.
  • the second superconducting material bonding layer 42 and the third superconducting material layer 33 include voids 41 and precipitates 43, respectively.
  • the ratio of the area of the void 41 per unit area of the superconducting layer is 1% or more and 70% or less.
  • the lower limit of the above ratio may be 5% or 3%.
  • the upper limit of the ratio may be 50% or 30%.
  • the third metal substrate 31 may be an oriented metal substrate.
  • An oriented metal substrate means a metal substrate having a uniform crystal orientation on the surface of the metal substrate.
  • the oriented metal substrate may be, for example, a clad type metal substrate in which a nickel layer, a copper layer, and the like are arranged on a SUS or Hastelloy (registered trademark) base metal substrate.
  • the third intermediate layer 32 may be made of a material that has extremely low reactivity with the third superconducting material layer 33 and does not deteriorate the superconducting characteristics of the third superconducting material layer 33.
  • the third intermediate layer 32 includes, for example, YSZ (yttria stabilized zirconia), CeO 2 (cerium oxide), MgO (magnesium oxide), Y 2 O 3 (yttrium oxide), Al 2 O 3 (aluminum oxide), LaMnO. 3 (lanthanum manganese oxide), Gd 2 Zr 2 O 7 (gadolinium zirconate), and SrTiO 3 (strontium titanate).
  • the third intermediate layer 32 may be composed of a plurality of layers.
  • the third intermediate layer 32 may be a crystal orientation layer formed by, for example, an IBAD (Ion Beam Assisted Deposition) method.
  • IBAD Ion Beam Assisted Deposition
  • the third intermediate layer 32 reduces the difference in crystal orientation between the third metal substrate 31 and the third superconducting material layer 33. Also good.
  • the third superconducting material layer 33 is a portion of the third wire 30 through which the superconducting current flows.
  • the third superconducting material layer 33 is not particularly limited, but may be composed of an oxide superconducting material.
  • the third superconducting material layers 33, RE4 1 Ba 2 Cu 3 O y4 (6.0 ⁇ y4 ⁇ 8.0, RE4 represents a rare earth element) may be configured with.
  • RE4 may be the same as or different from RE1.
  • RE4 may be the same as or different from RE2.
  • RE4 is yttrium (Y), gadolinium (Gd), dysprosium (Dy), europium (Eu), lanthanum (La), neodymium (Nd), erbium (Er), thulium (Tm), ytterbium. (Yb), lutetium (Lu), samarium (Sm) or holmium (Ho) may be used. More specifically, y4 may be 6.8 or more and 7.0 or less.
  • the second length of the second wire 20 in the longitudinal direction of the second wire 20 is the first length of the first wire 10 and the length of the third wire 30 in the longitudinal direction of the first wire 10. Shorter than the third length of the third wire 30 in the direction.
  • the first wire 10 has a first end face 10e.
  • the third wire 30 has a second end face 30e.
  • the second end surface 30e is opposed to the first end surface 10e with a space between the second end surface 30e and the first end surface 10e.
  • the first main surface 13 s of the first superconducting material layer 13 and the second main surface 23 s of the second superconducting material layer 23 are bonded to each other through the first superconducting material bonding layer 40.
  • the second main surface 23 s of the second superconducting material layer 23 and the third main surface 33 s of the third superconducting material layer 33 are joined to each other via the second superconducting material joining layer 42.
  • the second wire 20 straddles the first end surface 10 e of the first wire 10 and the second end surface 30 e of the third wire 30.
  • the second superconducting material layer 23 bridges the first superconducting material layer 13 and the third superconducting material layer 33. Note that the first end face 10e and the second end face 30e may be close to or in contact with each other.
  • the second superconducting material bonding layer 42 includes a third portion 28 of the second main surface 23 s of the second superconducting material layer 23 and a fourth portion of the third main surface 33 s of the third superconducting material layer 33. 38 is joined.
  • the third portion 28 is different from the second portion 27.
  • the third portion 28 may be located at the end of the second wire 20 opposite to the second portion 27 in the longitudinal direction.
  • the fourth portion 38 may be located at a third end portion of the third wire 30 adjacent to the second end surface 30e.
  • the second superconducting material bonding layer 42 is not particularly limited, but may be composed of an oxide superconducting material. Specifically, the second superconducting material bonding layer 42 may be composed of RE5 1 Ba 2 Cu 3 O y5 (6.0 ⁇ y5 ⁇ 8.0, where RE5 represents a rare earth element). RE5 may be the same as RE2, or may be different. RE5 may be the same as RE3 or different. RE5 may be the same as RE4 or different.
  • RE5 is yttrium (Y), gadolinium (Gd), dysprosium (Dy), europium (Eu), lanthanum (La), neodymium (Nd), erbium (Er), thulium (Tm), ytterbium. (Yb), lutetium (Lu), samarium (Sm) or holmium (Ho) may be used. More specifically, y5 may be 6.8 or more and 7.0 or less.
  • the method of joining the second superconducting material layer 23 and the third superconducting material layer 33 through the second superconducting material joining layer 42 is the same as that of the first superconducting material joining layer 40 in the first embodiment. This is the same as the method of joining the first superconducting material layer 13 and the second superconducting material layer 23 (see FIG. 3).
  • Superconducting wire 1b of the present embodiment has the following effects in addition to the effects of superconducting wire 1 of the first embodiment.
  • the superconducting wire 1b of the present embodiment includes a second superconducting material that joins the third wire 30 including the third superconducting material layer 33, the second superconducting material layer 23, and the third superconducting material layer 33. And a bonding layer 42.
  • the superconducting layer in which the second superconducting material layer 23, the second superconducting material bonding layer 42, and the third superconducting material layer 33 are stacked includes a plurality of voids 41. In the cross section in the thickness direction of the second superconducting material bonding layer 42, the ratio of the area of the voids 41 per unit area of the superconducting layer is 1% or more and 70% or less.
  • the second length of the second wire 20 in the longitudinal direction of the second wire 20 is the first length of the first wire 10 and the length of the third wire 30 in the longitudinal direction of the first wire 10. Shorter than the third length of the third wire 30 in the direction.
  • the second superconducting material bonding layer 42 and the third superconducting material layer 33 are exposed to the second from the atmosphere via the gap 41. Oxygen is easily introduced into the superconducting material bonding layer 42. Therefore, sufficient oxygen is supplied to the oxide superconductor constituting the second superconducting material bonding layer 42. As a result, the occurrence of oxygen deficiency in the crystal structure of the second superconducting material bonding layer 42 can be avoided, and the superconducting characteristics of the second superconducting material bonding layer 42 are improved.
  • the superconducting junction in the second superconducting material joining layer 42 can be stably realized. Furthermore, the superconducting critical current I c at the superconducting junction between the second superconducting material layer 23 and the third superconducting material layer 33 via the second superconducting material joining layer 42 increases. Therefore, the superconducting critical current I c of the superconducting wire 1b is increased.
  • Superconducting magnet 100 of the present embodiment cools superconducting coil 70 including superconducting wire 1, 1 b of Embodiment 1 and Embodiment 2, cryostat 105 that accommodates superconducting coil 70, and superconducting coil 70.
  • the refrigerator 102 is mainly provided.
  • the superconducting magnet 100 may further include a heat shield 106 held inside the cryostat 105 and a magnetic shield 140.
  • superconducting coil 70 one of the superconducting wires 1 and 1b is wound around the central axis of the superconducting coil 70.
  • Superconducting coil body 110 including superconducting coil 70 is housed in cryostat 105.
  • Superconducting coil body 110 is held inside heat shield 106.
  • Superconducting coil body 110 includes a plurality of superconducting coils 70, an upper support portion 114, and a lower support portion 111.
  • a plurality of superconducting coils 70 are stacked. The upper and lower end surfaces of the superconducting coils 70 stacked are arranged so that the upper support portion 114 and the lower support portion 111 sandwich the upper end surface and the lower end surface.
  • a cooling plate 113 is disposed on the upper end surface of the superconducting coil 70 that is laminated and on the lower end surface of the superconducting coil 70 that is laminated.
  • a cooling plate (not shown) is also disposed between the superconducting coils 70 adjacent to each other.
  • One end of the cooling plate 113 is connected to the second cooling head 131 of the refrigerator 102.
  • a cooling plate (not shown) disposed between the superconducting coils 70 adjacent to each other is also connected to the second cooling head 131 at one end thereof.
  • the first cooling head 132 of the refrigerator 102 may be connected to the wall portion of the heat shield 106. Therefore, the wall portion of the heat shield 106 can also be cooled by the refrigerator 102.
  • the lower support part 111 of the superconducting coil body 110 has a size larger than the planar shape of the superconducting coil 70.
  • the lower support portion 111 is fixed to the heat shield 106 by a plurality of support members 115.
  • the plurality of support members 115 are rod-shaped members, and connect the upper wall of the heat shield 106 and the outer peripheral portion of the lower support portion 111.
  • a plurality of support members 115 are arranged on the outer periphery of the superconducting coil body 110. Support members 115 are arranged to surround superconducting coil 70 at the same interval.
  • the heat shield 106 that holds the superconducting coil body 110 is connected to the cryostat 105 by the connecting portion 120.
  • the connecting portions 120 are arranged at equal intervals along the outer peripheral portion of the superconducting coil body 110 so as to surround the central axis of the superconducting coil body 110.
  • the connection part 120 connects the lid body 135 of the cryostat 105 and the upper wall of the heat shield 106.
  • the refrigerator 102 is arranged so as to extend from the upper part of the lid 135 of the cryostat 105 to the inside of the heat shield 106.
  • the refrigerator 102 cools the superconducting coil body 110.
  • the main body 133 and the motor 134 of the refrigerator 102 are disposed above the upper surface of the lid 135.
  • the refrigerator 102 is arranged so as to reach the inside of the heat shield 106 from the main body 133.
  • the refrigerator 102 may be, for example, a Gifford McMahon refrigerator.
  • the refrigerator 102 is connected through a pipe 137 to a compressor (not shown) that compresses the refrigerant.
  • the refrigerant for example, helium gas
  • the refrigerant is expanded by a displacer driven by a motor 134, whereby the regenerator material provided in the refrigerator 102 is cooled.
  • the refrigerant which has become low pressure due to expansion, is returned to the compressor and is increased in pressure again.
  • the first cooling head 132 of the refrigerator 102 cools the heat shield 106 to prevent external heat from entering the heat shield 106.
  • the second cooling head 131 of the refrigerator 102 cools the superconducting coil 70 via the cooling plate 113.
  • the superconducting coil 70 is in a superconducting state.
  • the cryostat 105 includes a cryostat main body 136 and a lid body 135.
  • the periphery of the main body 133 and the motor 134 is surrounded by a magnetic shield 140.
  • the magnetic shield 140 can prevent a part of the magnetic field generated from the superconducting coil body 110 from entering the motor 134.
  • the superconducting magnet 100 is formed with an opening 107 that penetrates the cryostat 105 and the heat shield 106 and reaches the bottom wall of the cryostat main body 136 from the lid body 135 of the cryostat 105.
  • the opening 107 is disposed so as to penetrate the central portion of the superconducting coil 70 of the superconducting coil body 110.
  • the detected body 210 (see FIG. 12) is disposed inside the opening 107, and the magnetic field generated from the superconducting coil body 110 can be applied to the detected body 210.
  • Superconducting coil 70 of the present embodiment includes one of superconducting wires 1 and 1b.
  • One of the superconducting wires 1 and 1b is wound around the central axis of the superconducting coil. Therefore, the superconducting coil 70 of the present embodiment can stably realize superconducting junctions in the first superconducting material joining layer 40 or the second superconducting material joining layer 42, has high reliability, and Can generate a strong magnetic field.
  • the superconducting coil 70 of the present embodiment can be operated in the permanent current mode.
  • the superconducting magnet 100 of this embodiment includes a superconducting coil 70 including any of the superconducting wires 1 and 1b, a cryostat 105 that accommodates the superconducting coil 70, and a refrigerator 102 that cools the superconducting coil 70. Therefore, the superconducting magnet 100 of the present embodiment has high reliability and can generate a strong magnetic field. Superconducting magnet 100 of the present embodiment can be operated in a permanent current mode.
  • Superconducting device 200 of the fourth embodiment may be, for example, a magnetic resonance imaging (MRI) apparatus.
  • MRI magnetic resonance imaging
  • the superconducting device 200 of the present embodiment mainly includes the superconducting magnet 100 of the third embodiment.
  • Superconducting device 200 of the present embodiment may further include a movable table 202 and a control unit 208.
  • the movable table 202 includes a top plate 205 on which the detected object 210 is placed and a drive unit 204 that moves the top plate 205.
  • the control unit 208 is connected to the superconducting magnet 100 and the drive unit 204.
  • the control unit 208 drives the superconducting magnet 100 to generate a uniform magnetic field in the opening 107 of the superconducting magnet 100.
  • the control unit 208 moves the movable table 202 and causes the detected object 210 placed on the movable table 202 to enter the opening 107 of the superconducting magnet 100.
  • the control unit 208 moves the movable table 202 and causes the detected object 210 placed on the movable table 202 to exit from the opening 107 of the superconducting magnet 100.
  • Superconducting device 200 of the present embodiment includes superconducting magnet 100. Therefore, the superconducting device 200 of the present embodiment can be operated in the permanent current mode, has high reliability, and can generate a strong magnetic field. Using the superconducting device 200 of the present embodiment, the detected object 210 can be imaged with high accuracy.
  • the superconducting wire 50 shown in FIG. 8 includes a first superconducting material layer 13 having a surface and a polycrystalline layer 15.
  • the superconducting wire 50 includes a first metal substrate 11, a first intermediate layer 12 provided on the first metal substrate 11, and a superconducting material provided on the first intermediate layer 12.
  • a first superconducting material layer 13 as a layer and a polycrystalline layer 15 provided on the first superconducting material layer 13 may be included.
  • Polycrystalline layer 15 is formed on at least part of the surface of first superconducting material layer 13. In FIG. 8, the polycrystalline layer 15 is disposed so as to cover the surface of the first superconducting material layer 13.
  • the polycrystalline layer 15 includes a plurality of crystal grains 16 and 26 having a superconducting material as shown in FIG.
  • the grain size of the crystal grains 16 and 26 in the polycrystalline layer 15 is equal to or less than the thickness T of the polycrystalline layer 15.
  • Polycrystalline layer 15 includes crystal grains 16 and 26, which are microcrystals of an oxide superconducting material constituting first superconducting material bonding layer 40 (see FIG. 2), for example.
  • the grain size of the crystal grains 16 and 26 is, for example, 300 nm or less.
  • the grain size of the crystal grains 16 and 26 may be 1000 nm or less or 500 nm or less. Further, the lower limit of the grain size of the crystal grains 16 and 26 may be 20 nm or 10 nm.
  • the superconducting wire 50 as shown in FIG. 8 can be used as the second wire 20 constituting the superconducting wire 1b shown in FIG. 4 by cutting it to a predetermined length, for example.
  • the polycrystalline layer 15 may be formed only at the end of the superconducting wire 50. More specifically, in the superconducting wire 50 shown in FIG. 9, the first superconducting material layer 13 is exposed at the end of the superconducting wire 50. A polycrystalline layer 15 is formed at the end where the first superconducting material layer 13 is exposed. On the other hand, a stabilizing layer 18 made of a metal such as silver is formed on the first superconducting material layer 13 at a portion other than the end portion. A protective layer 19 is formed so as to cover the stabilization layer 18 and to cover the first superconducting material layer 13, the first intermediate layer 12, and the first metal substrate 11. The protective layer 19 is made of a metal such as copper.
  • the superconducting wire 50 shown in FIG. 9 can be used, for example, as the first wire 10 or the second wire 20 of the superconducting wire 1 shown in FIG. Further, the superconducting wire 50 shown in FIG. 9 can be used as the first wire 10 or the third wire 30 constituting the superconducting wire 1b shown in FIG.
  • the method for manufacturing superconducting wire 50 shown in FIGS. 8 and 9 is the same as the microcrystal generation step (S10) in the first embodiment.
  • the superconducting wire 50 shown in FIGS. 8 to 10 includes a first superconducting material layer 13 as a superconducting material layer having a surface, and a polycrystalline layer 15.
  • Polycrystalline layer 15 is formed on at least part of the surface of first superconducting material layer 13.
  • Polycrystalline layer 15 includes a plurality of crystal grains 16 and 26 having a superconducting material. The grain size of the crystal grains 16 and 26 in the polycrystalline layer 15 is equal to or less than the thickness of the polycrystalline layer 15.
  • the polycrystalline layer 15 to be the first superconducting material bonding layer 40 in the superconducting wires 1 and 1b according to the first or second embodiment is the first superconducting material layer 13. Therefore, the portion where the polycrystalline layer 15 of the superconducting wire 50 is formed can be cut out and used as a connecting member for connecting the second wire 20 shown in FIG. 4, that is, the superconducting wires. . Also, as shown in FIG. 9, the polycrystalline layer 15 is formed only on a part of the superconducting wire 50 (for example, only at the end), so that the first wire 10 or the second wire of the superconducting wire 1 shown in FIG. The superconducting wire 50 can be used as the wire 20 or as the first wire 10 or the third wire 30 of the superconducting wire 1b shown in FIG.
  • the grain size of the crystal grains 16 and 26 can be equal to or less than the thickness of the polycrystalline layer 15, the first superconducting material bonding layer 40 (see FIG. 2) or the second obtained by heat-treating the polycrystalline layer 15.
  • the void 41 can be formed in the superconducting material bonding layer 42 (see FIG. 5).
  • the superconducting wire rods 1 and 1b are formed using the superconducting wire rod 50 by setting the grain size of the crystal grains 16 and 26 to 300 nm or less, the first superconducting material bonding layer 40 in the superconducting wire rods 1 and 1b.
  • the voids 41 can be formed with sufficient density in the second superconducting material bonding layer 42.
  • S10 microcrystal production step
  • sample 1 and a sample of another superconducting wire are subjected to the steps (S20) to (S40) shown in FIG. 3 to obtain a bonding layer (first superconducting material bonding shown in FIG. 2).
  • Sample 2 joined through a layer corresponding to the layer 40 was prepared.
  • ⁇ Measurement method> For sample 2, the area ratio of voids was measured in the cross section of the bonding layer. Specifically, the cross section was photographed with SEM under the conditions of an acceleration voltage of 2 kV and a photographic magnification of 10,000 times.
  • a surface photograph of the polycrystalline layer was taken. Specifically, the surface of the polycrystalline layer was photographed with SEM under the conditions of an acceleration voltage of 1 kV and a photographic magnification of 50,000 times. Furthermore, the grain size of the crystal grains on the surface of the polycrystalline layer was measured. As the particle diameter, an area equivalent circle diameter (Heywood diameter) calculated from the obtained image was used.
  • FIG. 12 Surface photograph and grain size of polycrystalline layer: The surface photograph of the measured polycrystalline layer is shown in FIG. In FIG. 12, crystal grains 16 and 26 can be confirmed. The grain size of an example of the crystal grains 16 and 26 was 23 nm.

Abstract

超電導線材は、第１の超電導材料層を有する第１の線材と、第２の超電導材料層を有する第２の線材と、接合層とを備える。第１の超電導材料層の少なくとも一部は第２の超電導材料層に対向して配置される。接合層は、第１の超電導材料層の一部と第２の超電導材料層とを接合する。接合層を構成する材料は、酸化物超電導体を含む。第１の超電導材料層と接合層と第２の超電導材料層とが積層された超電導層は空隙を含む。

Description

超電導線材、超電導コイル、超電導マグネット及び超電導機器
　本発明は、超電導線材、超電導コイル、超電導マグネット及び超電導機器に関する。本出願は、２０１７年５月１９日に出願した日本特許出願である特願２０１７－０９９８５７号に基づく優先権を主張する。当該日本特許出願に記載された全ての記載内容は、参照によって本明細書に援用される。
　国際公開第２０１６／１２９４６９号（特許文献１）は、第１の超電導材料層を含む第１の線材と、第２の超電導材料層を含む第２の線材と、第１の超電導材料層と第２の超電導材料層とを接合する超電導材料を含む接合層とを備える超電導線材を開示している。
国際公開第２０１６／１２９４６９号
　本発明の一態様に係る超電導線材は、第１の超電導材料層を有する第１の線材と、第２の超電導材料層を有する第２の線材と、接合層とを備える。第１の超電導材料層の少なくとも一部は第２の超電導材料層に対向して配置される。接合層は、第１の超電導材料層の一部と第２の超電導材料層とを接合する。接合層を構成する材料は、酸化物超電導体を含む。第１の超電導材料層と接合層と第２の超電導材料層とが積層された超電導層は空隙を含む。
　本発明の一態様に係る超電導コイルは、本発明の一態様に係る超電導線材を備える。超電導線材は、超電導コイルの中心軸周りに巻き回されている。
　本発明の一態様に係る超電導マグネットは、本発明の一態様に係る超電導コイルと、超電導コイルを収容するクライオスタットと、超電導コイルを冷却する冷凍機とを備える。
　本発明の一態様に係る超電導機器は、本発明の一態様に係る超電導マグネットを備える。
　本発明の一態様に係る超電導線材は、表面を有する超電導材料層と、多結晶層とを備える。多結晶層は、超電導材料層の表面の少なくとも一部上に形成される。多結晶層は、超電導材料を有する結晶粒を複数含む。多結晶層における結晶粒の粒径が多結晶層の厚み以下である。
図１は、実施の形態１に係る超電導線材の概略断面図である。 図２は、実施の形態１に係る超電導線材の、図１に示される領域ＩＩの概略部分拡大断面図である。 図３は、実施の形態１に係る超電導線材の製造方法のフローチャートを示す図である。 図４は、実施の形態２に係る超電導線材の概略断面図である。 図５は、実施の形態２に係る超電導線材の、図４に示される領域Ｖの概略部分拡大断面図である。 図６は、実施の形態３に係る超電導マグネットの概略断面図である。 図７は、実施の形態４に係る超電導機器の概略側面図である。 図８は、実施の形態５に係る超電導線材の概略断面図である。 図９は、実施の形態５に係る超電導線材の変形例の概略断面図である。 図１０は、実施の形態５に係る超電導線材の多結晶層の平面模式図である。 図１１は、実施例１に係る超電導線材の部分拡大断面写真である。 図１２は、実施例に係る超電導線材の多結晶層のＳＥＭ写真である。
[本開示が解決しようとする課題]
　上記特許文献１に開示された超電導線材を実際の超電導機器に適用する場合、接合層での超電導接合を安定して実現する必要があるため、当該接合層の信頼性の向上が求められる。
　本発明の一態様の目的は、第１の超電導材料層を含む第１の線材と第２の超電導材料層を含む第２の線材とを接合する接合層を有し、当該接合層において超電導接合を安定して実現可能な超電導線材を提供することである。本発明の一態様の目的は、このような超電導線材を含む超電導コイル、超電導マグネット及び超電導機器を提供することである。
[本開示の効果]
　上記によれば、第１の超電導材料層を含む第１の線材と第２の超電導材料層を含む第２の線材とを接合する接合層において超電導接合を安定して実現できる。上記によれば、超電導コイル、超電導マグネット及び超電導機器は、各々、高い信頼性を有し、かつ、強い磁場を発生し得る。
　[本発明の実施形態の説明]
　最初に本発明の実施態様を列記して説明する。
　（１）本発明の一態様に係る超電導線材１，１ｂは、第１の超電導材料層１３を有する第１の線材１０と、第２の超電導材料層２３を有する第２の線材２０と、接合層（第１の超電導材料接合層４０）とを備える。第１の超電導材料層１３の少なくとも一部は第２の超電導材料層２３に対向して配置される。接合層（第１の超電導材料接合層４０）は、第１の超電導材料層１３の一部と第２の超電導材料層２３とを接合する。接合層（第１の超電導材料接合層４０）を構成する材料は、酸化物超電導体を含む。第１の超電導材料層１３と接合層（第１の超電導材料接合層４０）と第２の超電導材料層２３とが積層された超電導層は空隙４１を含む。
　ここで、後述するように、超電導線材１，１ｂの製造方法では、第１の超電導材料層１３の一部と第２の超電導材料層２３とに接合層（第１の超電導材料接合層４０）となるべき層（多結晶層１５）が接触した状態で加熱接合工程（Ｓ３０）を実施し接合層（第１の超電導材料接合層４０）を焼成する。その後、接合層（第１の超電導材料接合層４０）の超電導特性を向上させて信頼性を高めるため酸素含有雰囲気でのアニール（酸素アニール工程（Ｓ４０））を実施するが、第１の超電導材料層１３と接合層（第１の超電導材料接合層４０）と第２の超電導材料層２３とが積層された超電導層に空隙４１が含まれているため、当該酸素アニール工程（Ｓ４０）において空隙４１を介して雰囲気中から接合層（第１の超電導材料接合層４０）中へ酸素が容易に導入される。このため、接合層（第１の超電導材料接合層４０）を構成する酸化物超電導体に十分な酸素が供給され、その結果、接合層（第１の超電導材料接合層４０）の超電導特性が向上する。したがって、接合層（第１の超電導材料接合層４０）での超電導接合を安定して実現できる。
　（２）上記超電導線材１，１ｂでは、超電導層の厚み方向での断面において、超電導層の単位面積当たりの空隙の面積の割合は１％以上７０％以下である。
　ここで、上記超電導層（第１の超電導材料層１３と接合層（第１の超電導材料接合層４０）と第２の超電導材料層２３との積層構造）における空隙４１の面積の割合は、断面像において、コントラストの違いにより識別できる空隙４１の面積率を算出することで測定できる。上記のような空隙４１の面積割合とすることで、接合層（第１の超電導材料接合層４０）における酸素の導入を確実に行うことができる。なお、上記割合の下限を１％としたのは、空隙４１の面積割合が１％未満では酸素の拡散パスとしての機能が不十分だからである。また、上記割合の上限を７０％としたのは、当該割合が７０％を超えると超電導層における超電導電流パスを十分に確保することが難しくなるからである。
　なお、上述した空隙４１の面積割合を算出するために用いる単位面積とは、たとえば超電導層の厚み方向の断面における当該超電導層の厚み（単位：μｍ）×幅（たとえば１０μｍ）という領域の面積を用いることができる。また、空隙４１は超電導層中の任意の位置に配置されていてもよい。たとえば、空隙４１は、接合層（第１の超電導材料接合層４０）中、第１の超電導材料層１３と接合層（第１の超電導材料接合層４０）との接触界面、第２の超電導材料層２３と接合層（第１の超電導材料接合層４０）との接触界面、第１の超電導材料層１３中、および第２の超電導材料層２３中のいずれかに配置されてもよい。
　（３）上記超電導線材１，１ｂでは、第１の超電導材料層１３は、ＲＥ１1Ｂａ2Ｃｕ3Ｏy1（６．０≦ｙ１≦８．０、ＲＥ１は希土類元素を表す）により構成されている。第２の超電導材料層２３は、ＲＥ２1Ｂａ2Ｃｕ3Ｏy2（６．０≦ｙ２≦８．０、ＲＥ２は希土類元素を表す）により構成されている。接合層（第１の超電導材料接合層４０）は、ＲＥ３1Ｂａ2Ｃｕ3Ｏy3（６．０≦ｙ３≦８．０、ＲＥ３は希土類元素を表す）により構成されている。
　上記超電導線材１，１ｂでは、第１の超電導材料層１３、第２の超電導材料層２３及び接合層（第１の超電導材料接合層４０）は、同じ結晶構造を有している。第１の超電導材料層１３と第２の超電導材料層２３とは、十分に酸素が導入されて超電導特性が向上された接合層（第１の超電導材料接合層４０）を介して、互いに接合される。上記超電導線材１，１ｂによれば、接合層（第１の超電導材料接合層４０）における超電導接合を実現できるとともに、超電導線材１，１ｂの超電導臨界電流Ｉcが増加する。
　（４）本発明の一態様に係る超電導コイル７０は、本発明の一態様に係る超電導線材１，１ｂを備える。超電導線材１，１ｂは、超電導コイル７０の中心軸周りに巻き回されている。上記超電導コイル７０は、高い信頼性を有し、かつ、強い磁場を発生し得る。
　（５）本発明の一態様に係る超電導マグネット１００は、上記超電導コイル７０と、超電導コイル７０を収容するクライオスタット１０５と、超電導コイル７０を冷却する冷凍機１０２とを備える。上記超電導マグネット１００は、高い信頼性を有し、かつ、強い磁場を発生し得る。
　（６）本発明の一態様に係る超電導機器２００は、上記超電導マグネット１００を備える。上記超電導機器２００は、高い信頼性を有し、かつ、強い磁場を発生し得る。
　（７）本発明の一態様に係る超電導線材５０は、表面を有する超電導材料層（第１の超電導材料層１３）と、多結晶層１５とを備える。多結晶層１５は、超電導材料層（第１の超電導材料層１３）の表面の少なくとも一部上に形成される。多結晶層１５は、超電導材料を有する結晶粒１６，２６を複数含む。多結晶層１５における結晶粒１６，２６の粒径が多結晶層１５の厚み以下である。
　上記超電導線材５０では、上記超電導線材１，１ｂにおける接合層（第１の超電導材料接合層４０）となるべき多結晶層１５が超電導材料層（第１の超電導材料層１３）の表面に形成されているので、当該超電導線材５０の多結晶層１５が形成された部分を切出して超電導線材１ｂの第２の線材２０として利用することができる。また、多結晶層１５を超電導線材５０の一部のみ（たとえば端部のみ）に形成しておくことで、図１に示す超電導線材１の第１の線材１０または第２の線材２０として超電導線材５０を利用することができる。
　また、結晶粒１６，２６の粒径を多結晶層１５の厚み以下としておくことで、当該多結晶層１５を熱処理して得られる接合層（第１の超電導材料接合層４０）（図２参照）において空隙４１を形成することができる。なお、結晶粒１６，２６の粒径は１００ｎｍ以上としてもよい。
　ここで、多結晶層１５の結晶粒１６，２６の粒径として、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で得られた像から算出された、結晶粒の面積円相当径（Ｈｅｙｗｏｏｄ径）を用いることができる。
　（８）上記超電導線材５０では、結晶粒１６，２６の粒径が３００ｎｍ以下である。上記超電導線材５０を用いて超電導線材１，１ｂを形成すれば、当該超電導線材１，１ｂにおける接合層（第１の超電導材料接合層４０）に空隙４１を十分な密度で形成することができる。
　なお、結晶粒１６，２６の粒径は１０００ｎｍ以下でもよく、３００ｎｍ以下でもよい。また、結晶粒１６、２６の粒径の下限は２０ｎｍでもよく、１０ｎｍでもよい。
　[本発明の実施形態の詳細]
　次に、図面に基づいて本発明の実施の形態の詳細について説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰返さない。以下に記載する実施の形態の少なくとも一部の構成を任意に組み合わせてもよい。
　（実施の形態１）
　＜超電導線材の構成＞
　図１及び図２に示されるように、本実施の形態の超電導線材１は、第１の線材１０と、第２の線材２０と、第１の超電導材料接合層４０とを主に備える。第１の超電導材料接合層４０は空隙４１を含む。
　第１の線材１０は、第１の主面１３ｓを有する第１の超電導材料層１３を含む。特定的には、第１の線材１０は、第１の金属基板１１と、第１の金属基板１１上に設けられた第１の中間層１２と、第１の中間層１２上に設けられた第１の超電導材料層１３とを含んでもよい。図２に示すように第１の超電導材料層１３も空隙４１を含んでいてもよい。また、上記第１の超電導材料接合層４０と第１の超電導材料層１３とは酸化物などからなる析出物４３を含んでいてもよい。当該析出物４３はピンニングサイトとして機能し得る。
　第２の線材２０は、第２の主面２３ｓを有する第２の超電導材料層２３を含む。特定的には、第２の線材２０は、第２の金属基板２１と、第２の金属基板２１上に設けられた第２の中間層２２と、第２の中間層２２上に設けられた第２の超電導材料層２３とを含んでもよい。第２の超電導材料層２３も空隙４１を含んでいてもよい。また、上記第２の超電導材料層２３は酸化物などからなる析出物４３を含んでいてもよい。なお、第１の線材１０と第２の線材２０とは、一本の線材の異なる部分であってもよい。たとえば、第１の線材１０は一本の線材の一方端であってもよく、第２の線材２０は当該一本の線材の他方端であってもよい。
　第１の金属基板１１及び第２の金属基板２１は、各々、配向金属基板であってもよい。配向金属基板は、金属基板の表面において、結晶方位が揃っている金属基板を意味する。配向金属基板は、例えば、ＳＵＳまたはハステロイ（登録商標）のベース金属基板上にニッケル層及び銅層などが配置されたクラッドタイプの金属基板であってもよい。
　第１の中間層１２は、第１の超電導材料層１３との反応性が極めて低く、第１の超電導材料層１３の超電導特性を低下させないような材料を用いることができる。第２の中間層２２は、第２の超電導材料層２３との反応性が極めて低く、第２の超電導材料層２３の超電導特性を低下させないような材料を用いることができる。第１の中間層１２及び第２の中間層２２は、各々、例えば、ＹＳＺ（イットリア安定化ジルコニア）、ＣｅＯ２（酸化セリウム）、ＭｇＯ（酸化マグネシウム）、Ｙ２Ｏ３（酸化イットリウム）、Ａｌ２Ｏ３（酸化アルミニウム）、ＬａＭｎＯ３（酸化ランタンマンガン）、Ｇｄ2Ｚｒ2Ｏ7（ジルコン酸ガドリニウム）およびＳｒＴｉＯ３（チタン酸ストロンチウム）の少なくとも一つから構成されてもよい。
　第１の中間層１２及び第２の中間層２２は、各々、複数の層により構成されてもよい。第１の金属基板１１及び第２の金属基板２１としてＳＵＳ基板またはハステロイ基板が用いられる場合、第１の中間層１２及び第２の中間層２２は、例えば、ＩＢＡＤ（Ion　Beam　Assisted　Deposition）法にて形成された結晶配向層であってもよい。第１の金属基板１１がその表面に結晶配向性を有するとき、第１の中間層１２は、第１の金属基板１１と第１の超電導材料層１３との結晶配向性の差を緩和してもよい。第２の金属基板２１がその表面に結晶配向性を有するとき、第２の中間層２２は、第２の金属基板２１と第２の超電導材料層２３との結晶配向性の差を緩和してもよい。
　第１の超電導材料層１３は、第１の線材１０のうち、超電導電流が流れる部分である。第２の超電導材料層２３は、第２の線材２０のうち、超電導電流が流れる部分である。第１の超電導材料層１３及び第２の超電導材料層２３は、特に限定されないが、酸化物超電導材料で構成されてもよい。特定的には、第１の超電導材料層１３は、ＲＥ１1Ｂａ2Ｃｕ3Ｏy1（６．０≦ｙ１≦８．０、ＲＥ１は希土類元素を表す）により構成されてもよい。第２の超電導材料層２３は、ＲＥ２1Ｂａ2Ｃｕ3Ｏy2（６．０≦ｙ２≦８．０、ＲＥ２は希土類元素を表す）により構成されてもよい。ＲＥ２は、ＲＥ１と同じであってもよいし、異なってもよい。さらに特定的には、ＲＥ１及びＲＥ２は、各々、イットリウム（Ｙ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、ランタン（Ｌａ）、ネオジム(Ｎｄ)、エルビウム(Ｅｒ)、ツリウム(Ｔｍ)、イッテルビウム（Ｙｂ）、ルテチウム（Ｌｕ）、サマリウム（Ｓｍ）またはホルミウム（Ｈｏ）であってもよい。さらに特定的には、ｙ１及びｙ２は、各々、６．８以上７．０以下であってもよい。
　第１の超電導材料層１３と接合層である第１の超電導材料接合層４０と第２の超電導材料層２３とが積層された超電導層は、内部に複数の空隙４１を含む。第１の超電導材料接合層４０は、第１の超電導材料層１３の第１の主面１３ｓの一部である第１の部分１７と第２の超電導材料層２３の第２の主面２３ｓの第２の部分２７とを接合する。第１の部分１７は、第１の線材１０において第２の線材２０寄りの端部である第１の端部に位置してもよい。第２の部分２７は、第２の線材２０において第１の線材１０寄りの端部である第２の端部に位置してもよい。第１の超電導材料接合層４０は、特に限定されないが、酸化物超電導材料で構成されてもよい。特定的には、第１の超電導材料接合層４０は、ＲＥ３1Ｂａ2Ｃｕ3Ｏy3（６．０≦ｙ３≦８．０、ＲＥ３は希土類元素を表す）により構成されてもよい。ＲＥ３は、ＲＥ１と同じであってもよいし、異なってもよい。ＲＥ３は、ＲＥ２と同じであってもよいし、異なってもよい。さらに特定的には、ＲＥ３は、イットリウム（Ｙ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、ランタン（Ｌａ）、ネオジム(Ｎｄ)、エルビウム(Ｅｒ)、ツリウム(Ｔｍ)、イッテルビウム（Ｙｂ）、ルテチウム（Ｌｕ）、サマリウム（Ｓｍ）またはホルミウム（Ｈｏ）であってもよい。さらに特定的には、ｙ３は、６．８以上７．０以下であってもよい。
　第１の超電導材料層１３と第１の超電導材料接合層４０と第２の超電導材料層２３とが積層された超電導層の内部には複数の空隙４１が分散配置されている。図２に示した超電導層の厚み方向での断面において、超電導層の単位面積当たりの空隙４１の面積の割合は１％以上７０％以下である。上記割合の下限は５％であってもよく、３％であってもよい。また、上記割合の上限は５０％であってもよく、３０％であってもよい。
　＜超電導線材の製造方法＞
　図３を参照して、本実施の形態の超電導線材１の製造方法について説明する。
　本実施の形態の超電導線材１の製造方法は、第１の線材１０に含まれる第１の超電導材料層１３及び第２の線材２０に含まれる第２の超電導材料層２３の少なくとも１つの上に、第１の超電導材料接合層４０を構成する酸化物超電導材料の微結晶を形成すること、つまり微結晶生成工程（Ｓ１０）を備える。
　微結晶生成工程（Ｓ１０）は、第１の超電導材料層１３の第１の部分１７及び第２の超電導材料層２３の第２の部分２７の少なくとも１つの上に、第１の超電導材料接合層４０を構成する元素の有機化合物を含む膜を形成すること、つまり塗膜形成工程（Ｓ１１）を含む。一例では、第１の超電導材料接合層４０を構成する元素の有機化合物を含む溶液が、第１の超電導材料層１３の第１の部分１７及び第２の超電導材料層２３の第２の部分２７の少なくとも１つの上に塗布される。この溶液として、具体的には、ＭＯＤ法における原料溶液を用いることができる。すなわち、溶液として、第１の超電導材料接合層４０の材料であるＲＥ３1Ｂａ2Ｃｕ3Ｏy3を構成する元素の有機化合物（例えば、有機金属化合物または有機金属錯体）を有機溶媒に溶解した溶液が用いられる。有機化合物は、フッ素を含まない有機化合物であってもよい。
　微結晶生成工程（Ｓ１０）は、第１の超電導材料接合層４０を構成する元素の有機化合物を含む膜を仮焼成すること、つまり仮焼熱処理工程（Ｓ１２）を含む。具体的には、この膜は、第１の温度で仮焼成される。第１の温度は、上記の有機化合物の分解温度以上、かつ、第１の超電導材料接合層４０を構成する酸化物超電導材料が生成される温度未満である。これにより、この膜に含まれている有機化合物は熱分解されて、酸化物超電導材料の前駆体となる（以下、この前駆体を含む膜を仮焼成膜という）。酸化物超電導材料の前駆体は、例えば、Ｂａの炭素化合物であるＢａＣＯ3、希土類元素（ＲＥ３）の酸化物、及び、ＣｕＯを含む。仮焼成処理工程（Ｓ１２）は、例えば、約５００℃の温度のような第１の温度で、かつ、２０％以上の酸素濃度の雰囲気下で行われてもよい。
　工程（Ｓ１０）は、第１の温度よりも高い第２の温度で仮焼成膜を加熱して、仮焼成膜に含まれる炭素化合物を熱分解させること、つまり仮焼分解工程（Ｓ１３）を含む。第２の温度は、例えば、６５０℃以上８００℃以下であってもよい。仮焼成膜に含まれる炭素化合物が熱分解されて、第１の超電導材料接合層４０を構成する酸化物超電導材料が得られる。仮焼成膜に含まれる炭素化合物を熱分解させる当該工程（Ｓ１３）は、第１の酸素濃度の雰囲気下で行われる。第１の酸素濃度は、１％以上１００％以下（酸素分圧１ａｔｍ）である。そのため、微結晶が成長して微結晶の平均粒径が３００ｎｍより大きくなることが抑制される。こうして、第１の超電導材料層１３の第１の部分１７及び第２の超電導材料層２３の第２の部分２７の少なくとも１つの上に、第１の超電導材料接合層４０を構成する酸化物超電導材料の微結晶を含む多結晶層が形成される。
　図３に示される、微結晶生成工程（Ｓ１０）後、すなわち、仮焼膜分解工程（Ｓ１３）後には、仮焼成膜中に含まれていたＢａＣＯ3のような炭素化合物が熱分解されて、多結晶層中にＲＥ３1Ｂａ2Ｃｕ3Ｏy3が生成される。当該多結晶層に含まれる微結晶の配向はランダム配向となっている。また、当該微結晶の粒径は多結晶層の厚み以下となっており、好ましくは３００ｎｍ以下である。当該微結晶の粒径は、ＳＥＭで得られた像から算出された、微結晶の面積円相当径（Ｈｅｙｗｏｏｄ径）を用いる。
　本実施の形態の超電導線材１の製造方法は、微結晶を含む多結晶層を介して、第１の線材１０の第１の部分１７上に第２の線材２０の第２の部分２７を載置すること、つまり貼り合わせ工程（Ｓ２０）を備える。
　本実施の形態の超電導線材１の製造方法は、第１の線材１０と微結晶を含む多結晶層と第２の線材２０とに圧力を加えながら熱を加えて、微結晶から第１の超電導材料接合層４０を生成すること、つまり加熱接合工程（Ｓ３０）を備える。当該加熱接合工程（Ｓ３０）は、本焼熱処理工程あるいは加熱加圧工程とも呼ぶ。具体的には、押圧治具を用いて、第１の線材１０と第２の線材２０とを互いに押し付けることによって、第１の線材１０と多結晶層と第２の線材２０とに１ＭＰａ以上の圧力を加える。第１の線材１０と多結晶層と第２の線材２０とに圧力を加えながら、第１の線材１０と多結晶層と第２の線材２０とを、第３の温度で、かつ、第２の酸素濃度の雰囲気下で加熱する。第３の温度は、第２の温度以上であり、かつ、第１の超電導材料接合層４０を構成する酸化物超電導材料が生成される温度以上である。第２の酸素濃度は、第１の酸素濃度よりも低い。第２の酸素濃度は、例えば、１００ｐｐｍであってもよい。
　この加熱接合工程（Ｓ３０）では、仮焼膜分解工程（Ｓ１３）において生成された微結晶が成長して、大きな粒径を有する結晶により構成される第１の超電導材料接合層４０が生成される。塗膜形成工程（Ｓ１１）において膜が形成されていた第１の超電導材料層１３及び第２の超電導材料層２３の少なくとも１つの結晶方位に沿って微結晶は成長して、第１の超電導材料接合層４０になる。こうして、第１の超電導材料接合層４０を介して、第１の線材１０の第１の超電導材料層１３と第２の線材２０の第２の超電導材料層２３とは互いに接合される。
　図３に示される、加熱接合工程（Ｓ３０）後の第１の超電導材料接合層４０（ＲＥ３＝Ｙ）では、大きな粒径を有する結晶が生成されている。つまり、加熱接合工程（Ｓ３０）によって、ランダム配向の微結晶が成長して、配向された第１の超電導材料接合層４０が形成される。また、このとき第１の超電導材料接合層４０中、あるいは第１の超電導材料接合層４０と第１の超電導材料層１３との界面には、空隙４１（図２参照）が形成されている。
　本実施の形態の超電導線材１の製造方法は、第１の超電導材料層１３と第１の超電導材料接合層４０と第２の超電導材料層２３とを酸素アニールすること、つまり酸素アニール工程（Ｓ４０）をさらに備えてもよい。酸素アニール工程（Ｓ４０）は、第４の温度で、かつ、第３の酸素濃度の雰囲気下で行われる。第４の温度は、第３の温度以下である。第４の温度は、２００℃以上５００℃以下であってもよい。第３の酸素濃度は、第２の酸素濃度よりも高い。第３の酸素濃度は、例えば、１００％（酸素分圧１ａｔｍ）であってもよい。酸素アニール工程（Ｓ４０）において、第１の超電導材料層１３、第１の超電導材料接合層４０及び第２の超電導材料層２３に、酸素が十分に供給され得る。とくに、第１の超電導材料接合層４０中、および第１の超電導材料接合層４０と第１の超電導材料層１３との界面には空隙４１が形成されているので、第１の超電導材料接合層４０の内部に当該空隙４１を介して酸素が容易に取り込まれる。以上の工程によって、本実施の形態の超電導線材１は製造され得る。
　＜作用効果＞
　上述した超電導線材１は、第１の超電導材料層１３を有する第１の線材１０と、第２の超電導材料層２３を有する第２の線材２０と、接合層としての第１の超電導材料接合層４０とを備える。第１の超電導材料接合層４０を構成する材料は酸化物超電導体を含む。第１の超電導材料層１３と第１の超電導材料接合層４０と第２の超電導材料層２３とが積層された超電導層は空隙４１を含む。
　このため、図３に示した超電導線材１の製造方法における酸素アニール工程（Ｓ４０）では、空隙４１を介して雰囲気中から第１の超電導材料接合層４０中へ酸素が容易に導入される。そのため、第１の超電導材料接合層４０を構成する酸化物超電導体に十分な酸素が供給される。その結果、第１の超電導材料接合層４０の結晶組織において酸素不足といった状態の発生を避けることができ、第１の超電導材料接合層４０の超電導特性が向上する。したがって、第１の超電導材料接合層４０での超電導接合を安定して実現できる。
　また、超電導層の厚み方向での断面において、超電導層の単位面積当たりの空隙の面積の割合は１％以上７０％以下である。このため、第１の超電導材料接合層４０における酸素の導入を確実に行うことができる。
　また、超電導線材１では、第１の超電導材料層１３、第２の超電導材料層２３及び第１の超電導材料接合層４０は、同じ結晶構造を有している。つまり、第１の超電導材料層１３と第２の超電導材料層２３とは、十分に酸素が導入されて超電導特性が向上された第１の超電導材料接合層４０を介して、互いに接合される。そのため、上記超電導線材１によれば、第１の超電導材料接合層４０における超電導接合を実現できるとともに、第１の超電導材料接合層４０における超電導特性が向上するため超電導線材１の超電導臨界電流Ｉcが増加する。
　（実施の形態２）
　＜超電導線材の構成＞
　図２、図４及び図５を参照して、実施の形態２の超電導線材１ｂについて説明する。本実施の形態の超電導線材１ｂは、実施の形態１の超電導線材１と同様の構成を備えるが、以下の点で主に異なる。
　本実施の形態の超電導線材１ｂは、第３の線材３０と、第２の超電導材料接合層４２とをさらに備える。接合層としての第２の超電導材料接合層４２は、図２に示した第１の超電導材料接合層４０と同様の構成を備える。すなわち、第２の超電導材料接合層４２は複数の空隙４１を含む。
　第３の線材３０は、第３の主面３３ｓを有する第３の超電導材料層３３を含む。特定的には、第３の線材３０は、第３の金属基板３１と、第３の金属基板３１上に設けられた第３の中間層３２と、第３の中間層３２上に設けられた第３の超電導材料層３３とを含んでもよい。第３の線材３０は、第１の線材１０と同様に構成されてもよい。なお、第１の線材１０と第３の線材３０とは、一本の線材の異なる部分であってもよい。たとえば、第１の線材１０は一本の線材の一方端であってもよく、第３の線材３０は当該一本の線材の他方端であってもよい。
　図５に示すように、第２の超電導材料層２３と第２の超電導材料接合層４２と第３の超電導材料層３３とが積層された超電導層は空隙４１を含む。図５では、第２の超電導材料接合層４２と第３の超電導材料層３３とがそれぞれ空隙４１および析出物４３を含んでいる。図５に示した超電導層の厚み方向での断面において、当該超電導層の単位面積当たりの空隙４１の面積の割合は１％以上７０％以下である。上記割合の下限は５％であってもよく、３％であってもよい。また、上記割合の上限は５０％であってもよく、３０％であってもよい。
　第３の金属基板３１は、配向金属基板であってもよい。配向金属基板は、金属基板の表面において、結晶方位が揃っている金属基板を意味する。配向金属基板は、例えば、ＳＵＳまたはハステロイ（登録商標）のベース金属基板上にニッケル層及び銅層などが配置されたクラッドタイプの金属基板であってもよい。
　第３の中間層３２は、第３の超電導材料層３３との反応性が極めて低く、第３の超電導材料層３３の超電導特性を低下させないような材料を用いることができる。第３の中間層３２は、例えば、ＹＳＺ（イットリア安定化ジルコニア）、ＣｅＯ２（酸化セリウム）、ＭｇＯ（酸化マグネシウム）、Ｙ２Ｏ３（酸化イットリウム）、Ａｌ２Ｏ３（酸化アルミニウム）、ＬａＭｎＯ３（酸化ランタンマンガン）、Ｇｄ2Ｚｒ2Ｏ7（ジルコン酸ガドリニウム）およびＳｒＴｉＯ３（チタン酸ストロンチウム）の少なくとも一つから構成されてもよい。
　第３の中間層３２は、複数の層により構成されていてもよい。第３の金属基板３１としてＳＵＳ基板またはハステロイ基板が用いられる場合、第３の中間層３２は、例えば、ＩＢＡＤ（Ion　Beam　Assisted　Deposition）法にて形成された結晶配向層であってもよい。第３の金属基板３１がその表面に結晶配向性を有するとき、第３の中間層３２は、第３の金属基板３１と第３の超電導材料層３３との結晶配向性の差を緩和してもよい。
　第３の超電導材料層３３は、第３の線材３０のうち、超電導電流が流れる部分である。第３の超電導材料層３３は、特に限定されないが、酸化物超電導材料で構成されてもよい。特定的には、第３の超電導材料層３３は、ＲＥ４1Ｂａ2Ｃｕ3Ｏy4（６．０≦ｙ４≦８．０、ＲＥ４は希土類元素を表す）により構成されてもよい。ＲＥ４は、ＲＥ１と同じであってもよいし、異なってもよい。ＲＥ４は、ＲＥ２と同じであってもよいし、異なってもよい。さらに特定的には、ＲＥ４は、イットリウム（Ｙ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、ランタン（Ｌａ）、ネオジム(Ｎｄ)、エルビウム(Ｅｒ)、ツリウム(Ｔｍ)、イッテルビウム（Ｙｂ）、ルテチウム（Ｌｕ）、サマリウム（Ｓｍ）またはホルミウム（Ｈｏ）であってもよい。さらに特定的には、ｙ４は、６．８以上７．０以下であってもよい。
　第２の線材２０の長手方向における第２の線材２０の第２の長さは、第１の線材１０の長手方向における第１の線材１０の第１の長さ及び第３の線材３０の長手方向における第３の線材３０の第３の長さよりも短い。
　第１の線材１０は、第１の端面１０ｅを有する。第３の線材３０は、第２の端面３０ｅを有する。第２の端面３０ｅは、第１の端面１０ｅとの間に間隔を空けて、第１の端面１０ｅに対向している。第１の超電導材料層１３の第１の主面１３ｓと第２の超電導材料層２３の第２の主面２３ｓとは、第１の超電導材料接合層４０を介して、互いに接合されている。第２の超電導材料層２３の第２の主面２３ｓと第３の超電導材料層３３の第３の主面３３ｓとは、第２の超電導材料接合層４２を介して、互いに接合されている。第２の線材２０は、第１の線材１０の第１の端面１０ｅと第３の線材３０の第２の端面３０ｅとを跨いでいる。第２の超電導材料層２３は、第１の超電導材料層１３と第３の超電導材料層３３とを橋渡ししている。なお、第１の端面１０ｅと第２の端面３０ｅとは近接あるいは接触していてもよい。
　第２の超電導材料接合層４２は、第２の超電導材料層２３の第２の主面２３ｓの第３の部分２８と第３の超電導材料層３３の第３の主面３３ｓの第４の部分３８とを接合する。第３の部分２８は、第２の部分２７とは異なる。第３の部分２８は、第２の線材２０において長手方向における第２の部分２７と反対側の端部に位置してもよい。第４の部分３８は、第３の線材３０において第２の端面３０ｅに隣接する第３の端部に位置してもよい。
　第２の超電導材料接合層４２は、特に限定されないが、酸化物超電導材料で構成されてもよい。特定的には、第２の超電導材料接合層４２は、ＲＥ５1Ｂａ2Ｃｕ3Ｏy5（６．０≦ｙ５≦８．０、ＲＥ５は希土類元素を表す）により構成されてもよい。ＲＥ５は、ＲＥ２と同じであってもよいし、異なってもよい。ＲＥ５は、ＲＥ３と同じであってもよいし、異なってもよい。ＲＥ５は、ＲＥ４と同じであってもよいし、異なってもよい。さらに特定的には、ＲＥ５は、イットリウム（Ｙ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、ランタン（Ｌａ）、ネオジム(Ｎｄ)、エルビウム(Ｅｒ)、ツリウム(Ｔｍ)、イッテルビウム（Ｙｂ）、ルテチウム（Ｌｕ）、サマリウム（Ｓｍ）またはホルミウム（Ｈｏ）であってもよい。さらに特定的には、ｙ５は、６．８以上７．０以下であってもよい。
　＜製造方法＞
　第２の超電導材料接合層４２を介して第２の超電導材料層２３と第３の超電導材料層３３とを接合する方法は、実施の形態１における第１の超電導材料接合層４０を介して第１の超電導材料層１３と第２の超電導材料層２３とを接合する方法（図３を参照）と同様である。
　＜作用効果＞
　本実施の形態の超電導線材１ｂは、実施の形態１の超電導線材１の効果に加えて、以下の効果を奏する。
　本実施の形態の超電導線材１ｂは、第３の超電導材料層３３を含む第３の線材３０と、第２の超電導材料層２３と第３の超電導材料層３３とを接合する第２の超電導材料接合層４２とをさらに備える。第２の超電導材料層２３と第２の超電導材料接合層４２と第３の超電導材料層３３とが積層された超電導層は複数の空隙４１を含む。第２の超電導材料接合層４２の厚み方向での断面において、上記超電導層の単位面積当たりの空隙４１の面積の割合は１％以上７０％以下である。第２の線材２０の長手方向における第２の線材２０の第２の長さは、第１の線材１０の長手方向における第１の線材１０の第１の長さ及び第３の線材３０の長手方向における第３の線材３０の第３の長さよりも短い。
　そのため、超電導線材１ｂの製造方法における酸素アニール工程（Ｓ４０）（図３参照）では、第２の超電導材料接合層４２および第３の超電導材料層３３の空隙４１を介して雰囲気中から第２の超電導材料接合層４２中へ酸素が容易に導入される。そのため、第２の超電導材料接合層４２を構成する酸化物超電導体に十分な酸素が供給される。その結果、第２の超電導材料接合層４２の結晶組織において酸素不足といった状態の発生を避けることができ、第２の超電導材料接合層４２の超電導特性が向上する。したがって、第２の超電導材料接合層４２での超電導接合を安定して実現できる。さらに、第２の超電導材料接合層４２を介した第２の超電導材料層２３と第３の超電導材料層３３との間の超電導接合部における超電導臨界電流Ｉcが増加する。このため、超電導線材１ｂの超電導臨界電流Ｉcが増加する。
　（実施の形態３）
　＜超電導マグネットの構成＞
　図６を参照して、実施の形態３の超電導マグネット１００について説明する。
　本実施の形態の超電導マグネット１００は、実施の形態１および実施の形態２の超電導線材１，１ｂのいずれかを含む超電導コイル７０と、超電導コイル７０を収容するクライオスタット１０５と、超電導コイル７０を冷却する冷凍機１０２とを主に備える。特定的には、超電導マグネット１００は、クライオスタット１０５の内部に保持された熱シールド１０６と、磁性体シールド１４０とをさらに備えてもよい。
　超電導コイル７０では、超電導線材１，１ｂのいずれかが、超電導コイル７０の中心軸周りに巻き回されている。超電導コイル７０を含む超電導コイル体１１０は、クライオスタット１０５内に収容されている。超電導コイル体１１０は、熱シールド１０６の内部に保持されている。超電導コイル体１１０は、複数の超電導コイル７０と、上方支持部１１４と、下方支持部１１１とを含む。複数の超電導コイル７０は積層されている。積層された超電導コイル７０の上端面および下端面を上方支持部１１４と下方支持部１１１とが挟むように配置されている。
　積層された超電導コイル７０の上端面上と、積層された超電導コイル７０の下端面上とに冷却板１１３が配置されている。互いに隣接する超電導コイル７０の間にも冷却板（図示せず）が配置されている。冷却板１１３は、一方端が冷凍機１０２の第２冷却ヘッド１３１に接続されている。互いに隣接する超電導コイル７０の間に配置された冷却板（図示せず）も、その一方端が第２冷却ヘッド１３１に接続されている。冷凍機１０２の第１冷却ヘッド１３２は熱シールド１０６の壁部に接続されてもよい。そのため、冷凍機１０２によって熱シールド１０６の壁部も冷却され得る。
　超電導コイル体１１０の下方支持部１１１は、超電導コイル７０の平面形状より大きいサイズを有する。下方支持部１１１は、複数の支持部材１１５によって熱シールド１０６に固定されている。複数の支持部材１１５は、棒状の部材であって、熱シールド１０６の上壁と下方支持部１１１の外周部とを接続している。複数の支持部材１１５が超電導コイル体１１０の外周部に配置されている。支持部材１１５は、互いに同じ間隔を隔てて超電導コイル７０を囲むように配置されている。
　超電導コイル体１１０を保持する熱シールド１０６は、接続部１２０によってクライオスタット１０５に接続されている。接続部１２０は、超電導コイル体１１０の中心軸を囲むように、超電導コイル体１１０の外周部に沿って等間隔で配置されている。接続部１２０は、クライオスタット１０５の蓋体１３５と熱シールド１０６の上壁とを接続している。
　クライオスタット１０５の蓋体１３５の上部から熱シールド１０６の内部まで延在するように冷凍機１０２が配置されている。冷凍機１０２は、超電導コイル体１１０を冷却する。具体的には、蓋体１３５の上部表面の上方に冷凍機１０２の本体部１３３およびモータ１３４が配置される。本体部１３３から熱シールド１０６の内部にまで到達するように冷凍機１０２が配置されている。
　冷凍機１０２は、たとえばギフォード・マクマホン式冷凍機であってもよい。冷凍機１０２は、配管１３７を通じて、冷媒を圧縮するコンプレッサ（図示せず）に接続されている。コンプレッサで高圧に圧縮された冷媒（たとえば、ヘリウムガス）は冷凍機１０２に供給される。この冷媒がモータ１３４により駆動されるディスプレーサにより膨張されることにより、冷凍機１０２に内設された蓄冷材が冷却される。膨張することにより低圧となった冷媒はコンプレッサに戻されて再び高圧化される。
　冷凍機１０２の第１冷却ヘッド１３２が熱シールド１０６を冷却することによって外部の熱が熱シールド１０６内に侵入することが防止される。冷凍機１０２の第２冷却ヘッド１３１が冷却板１１３を介して超電導コイル７０を冷却する。こうして、超電導コイル７０は超電導状態となる。
　クライオスタット１０５は、クライオスタット本体部１３６と蓋体１３５とを含む。本体部１３３およびモータ１３４の周囲は、磁性体シールド１４０によって囲まれている。磁性体シールド１４０は、超電導コイル体１１０から発生した磁場の一部がモータ１３４に侵入することを防止し得る。
　超電導マグネット１００には、クライオスタット１０５および熱シールド１０６を貫通し、クライオスタット１０５の蓋体１３５からクライオスタット本体部１３６の底壁まで到達する開口部１０７が形成されている。開口部１０７は、超電導コイル体１１０の超電導コイル７０の中央部を貫通するように配置されている。被検知体２１０（図１２を参照）が開口部１０７の内部に配置されて、被検知体２１０に超電導コイル体１１０から発生した磁場が印加され得る。
　＜作用効果＞
　本実施の形態の超電導コイル７０の効果について説明する。本実施の形態の超電導コイル７０は、超電導線材１，１ｂのいずれかを含む。超電導線材１，１ｂのいずれかは、超電導コイルの中心軸周りに巻き回されている。そのため、本実施の形態の超電導コイル７０は、第１の超電導材料接合層４０または第２の超電導材料接合層４２において超電導接合を安定して実現可能であって、高い信頼性を有し、かつ、強い磁場を発生し得る。本実施の形態の超電導コイル７０は、永久電流モードでの運転が可能である。
　本実施の形態の超電導マグネット１００の効果について説明する。本実施の形態の超電導マグネット１００は、超電導線材１，１ｂのいずれかを含む超電導コイル７０と、超電導コイル７０を収容するクライオスタット１０５と、超電導コイル７０を冷却する冷凍機１０２とを備える。そのため、本実施の形態の超電導マグネット１００は、高い信頼性を有し、かつ、強い磁場を発生し得る。本実施の形態の超電導マグネット１００は、永久電流モードでの運転が可能である。
　（実施の形態４）
　＜超電導機器の構成＞
　図７を参照して、実施の形態４の超電導機器２００について説明する。本実施の形態の超電導機器２００は、例えば、磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）装置であってもよい。
　本実施の形態の超電導機器２００は、実施の形態３の超電導マグネット１００を主に備える。本実施の形態の超電導機器２００は、可動台２０２と制御部２０８とをさらに備えてもよい。可動台２０２は、被検知体２１０が載置される天板２０５と、天板２０５を移動させる駆動部２０４とを含む。制御部２０８は、超電導マグネット１００と、駆動部２０４とに接続されている。
　制御部２０８は、超電導マグネット１００を駆動して、超電導マグネット１００の開口部１０７内に均一な磁場を発生させる。制御部２０８は、可動台２０２を移動させて、可動台２０２上に載置された被検知体２１０を超電導マグネット１００の開口部１０７内に進入させる。被検知体２１０の撮像を終えると、制御部２０８は可動台２０２を移動させて、可動台２０２上に載置された被検知体２１０を超電導マグネット１００の開口部１０７から退出させる。
　＜作用効果＞
　本実施の形態の超電導機器２００の効果について説明する。本実施の形態の超電導機器２００は、超電導マグネット１００を備える。そのため、本実施の形態の超電導機器２００は、永久電流モードでの運転が可能であり、高い信頼性を有し、かつ、強い磁場を発生し得る。本実施の形態の超電導機器２００を用いて、被検知体２１０は精度よく撮像され得る。
　（実施の形態５）
　＜超電導線材の構成＞
　図８および図１０を参照して、実施の形態５に係る超電導線材５０について説明する。
　図８に示した超電導線材５０は、表面を有する第１の超電導材料層１３と、多結晶層１５とを備える。特定的には、超電導線材５０は、第１の金属基板１１と、第１の金属基板１１上に設けられた第１の中間層１２と、第１の中間層１２上に設けられた超電導材料層としての第１の超電導材料層１３と、第１の超電導材料層１３上に設けられた多結晶層１５とを含んでもよい。多結晶層１５は、第１の超電導材料層１３の表面の少なくとも一部上に形成される。図８では、多結晶層１５は第１の超電導材料層１３の表面を覆うように配置されている。多結晶層１５は、図１０に示すように超電導材料を有する結晶粒１６，２６を複数含む。多結晶層１５における結晶粒１６，２６の粒径は多結晶層１５の厚みＴ以下である。多結晶層１５は、たとえば第１の超電導材料接合層４０（図２参照）を構成する酸化物超電導材料の微結晶である結晶粒１６，２６を含む。結晶粒１６，２６の粒径はたとえば３００ｎｍ以下である。なお、結晶粒１６，２６の粒径は１０００ｎｍ以下でもよく、５００ｎｍ以下でもよい。また、結晶粒１６、２６の粒径の下限は２０ｎｍでもよく、１０ｎｍでもよい。
　図８に示したような超電導線材５０は、たとえば所定の長さに切断することで、図４に示した超電導線材１ｂを構成する第２の線材２０として利用することができる。
　図９に示すように、多結晶層１５は、超電導線材５０の端部のみに形成されていてもよい。より特定的には、図９に示した超電導線材５０では、当該超電導線材５０の端部において第１の超電導材料層１３が露出している。第１の超電導材料層１３が露出している端部において、多結晶層１５が形成されている。一方で、当該端部以外の部分では第１の超電導材料層１３上にたとえば銀などの金属からなる安定化層１８が形成されている。また、当該安定化層１８を覆うとともに、第１の超電導材料層１３、第１の中間層１２、第１の金属基板１１を覆うように保護層１９が形成されている。保護層１９はたとえば銅などの金属からなる。図９に示した超電導線材５０は、たとえば図１に示した超電導線材１の第１の線材１０または第２の線材２０として利用することができる。また、図９に示した超電導線材５０は、図４に示した超電導線材１ｂを構成する第１の線材１０または第３の線材３０として利用することができる。
　＜超電導線材の製造方法＞
　図８および図９に示した超電導線材５０の製造方法は、実施の形態１における微結晶生成工程（Ｓ１０）と同様である。
　＜作用効果＞
　図８～図１０に示した超電導線材５０は、表面を有する超電導材料層としての第１の超電導材料層１３と、多結晶層１５とを備える。多結晶層１５は、第１の超電導材料層１３の表面の少なくとも一部上に形成される。多結晶層１５は、超電導材料を有する結晶粒１６，２６を複数含む。多結晶層１５における結晶粒１６，２６の粒径が多結晶層１５の厚み以下である。
　このように、上記超電導線材５０では、実施の形態１または実施の形態２に係る超電導線材１，１ｂにおける第１の超電導材料接合層４０となるべき多結晶層１５が第１の超電導材料層１３の表面に形成されているので、当該超電導線材５０の多結晶層１５が形成された部分を切出して、図４に示した第２の線材２０、すなわち超電導線材同士を接続する接続部材として利用できる。また、図９に示すように多結晶層１５を超電導線材５０の一部のみ（たとえば端部のみ）に形成しておくことで、図１に示す超電導線材１の第１の線材１０または第２の線材２０として、あるいは図４に示す超電導線材１ｂの第１の線材１０または第３の線材３０として、超電導線材５０を利用することができる。
　また、結晶粒１６，２６の粒径を多結晶層１５の厚み以下としておくことで、当該多結晶層１５を熱処理して得られる第１の超電導材料接合層４０（図２参照）または第２の超電導材料接合層４２（図５参照）において空隙４１を形成することができる。
　また、結晶粒１６，２６の粒径を３００ｎｍ以下とすることで、超電導線材５０を用いて超電導線材１，１ｂを形成した場合に、当該超電導線材１，１ｂにおける第１の超電導材料接合層４０または第２の超電導材料接合層４２に空隙４１を十分な密度で形成することができる。
　（実施例）
　＜試料の製造方法＞
　図３に示した微結晶生成工程（Ｓ１０）により、多結晶層が表面に形成された超電導線材の試料１を作成した。具体的には、まず幅４ｍｍのＧｄＢＣＯ／ＣｅＯ２／ＹＳＺ／Ｙ２Ｏ３／クラッド基板で構成される線材を準備した。当該線材の端部上にＧｄ：Ｂａ：Ｃｕ＝１．０：２．０：３．０の組成比のＭＯＤ溶液を塗布した。その後、酸素１００％の雰囲気中で加熱温度５００℃、加熱時間１０分という条件で仮焼処理を行った。引き続き、酸素１００％の雰囲気中で加熱温度８００℃、加熱時間２０分の熱処理を行った。このようにして、超電導層の表面に多結晶層を形成した。
　また、当該試料１の一部と他の超電導線材の試料とを、図３に示した工程（Ｓ２０）～工程（Ｓ４０）を実施することにより接合層（図２に示す第１の超電導材料接合層４０に対応する層）を介して接合した試料２を作成した。
　＜測定方法＞
　また、試料２について、接合層の断面において空隙の面積率を測定した。具体的には、ＳＥＭにて加速電圧２ｋＶ、写真倍率１万倍という条件で当該断面を撮影した。また、試料１について、多結晶層の表面写真を撮影した。具体的には、ＳＥＭにて加速電圧１ｋＶ、写真倍率５万倍という条件で多結晶層の表面を撮影した。さらに、当該多結晶層の表面における結晶粒の粒径を測定した。粒径としては、得られた像から算出された面積円相当径（Ｈｅｙｗｏｏｄ径）を用いた。
　＜結果＞
　接合層の断面における空隙の面積率：
　測定した接合層の断面写真を図１１に示す。図１１において空隙４１が確認できる。当該空隙４１の面積率は、５μｍ×１０μｍの領域に対して１．９％であった。
　多結晶層の表面写真および粒径：
　測定した多結晶層の表面写真を図１２に示す。図１２において、結晶粒１６，２６が確認できる。結晶粒１６，２６のうちの一例の粒径は２３ｎｍであった。
　今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態ではなく請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
１，１ｂ，５０　超電導線材、１０　第１の線材、１０ｅ　第１の端面、１１　第１の金属基板、１２　第１の中間層、１３　第１の超電導材料層、１３ｓ　第１の主面、１５　多結晶層、１６，２６　結晶粒、１７　第１の部分、１８　安定化層、１９　保護層、２０　第２の線材、２１　第２の金属基板、２２　第２の中間層、２３　第２の超電導材料層、２３ｓ　第２の主面、２７　第２の部分、２８　第３の部分、３０　第３の線材、３０ｅ　第２の端面、３１　第３の金属基板、３２　第３の中間層、３３　第３の超電導材料層、３３ｓ　第３の主面、３８　第４の部分、４０　第１の超電導材料接合層、４１　空隙、４２　第２の超電導材料接合層、７０　超電導コイル、１００　超電導マグネット、１０２　冷凍機、１０５　クライオスタット、１０６　熱シールド、１０７　開口部、１１０　超電導コイル体、１１１　下方支持部、１１３　冷却板、１１４　上方支持部、１１５　支持部材、１２０　接続部、１３１　第２冷却ヘッド、１３２　第１冷却ヘッド、１３３　本体部、１３４　モータ、１３５　蓋体、１３６　クライオスタット本体部、１３７　配管、１４０　磁性体シールド、２００　超電導機器、２０２　可動台、２０４　駆動部、２０５　天板、２０８　制御部、２１０　被検知体。

Claims (8)

  1. 　第１の超電導材料層を有する第１の線材と、
    　第２の超電導材料層を有する第２の線材とを備え、
    　前記第１の超電導材料層の少なくとも一部は前記第２の超電導材料層に対向して配置され、さらに、
    　前記第１の超電導材料層の前記一部と前記第２の超電導材料層とを接合する接合層を備え、
    　前記接合層を構成する材料は、酸化物超電導体を含み、
    　前記第１の超電導材料層と前記接合層と前記第２の超電導材料層とが積層された超電導層は空隙を含む、超電導線材。
  2. 　前記超電導層の厚み方向での断面において、前記超電導層の単位面積当たりの前記空隙の面積の割合は１％以上７０％以下である、請求項１に記載の超電導線材。
  3. 　前記第１の超電導材料層は、ＲＥ１1Ｂａ2Ｃｕ3Ｏy1（６．０≦ｙ１≦８．０、ＲＥ１は希土類元素を表す）により構成されており、
    　前記第２の超電導材料層は、ＲＥ２1Ｂａ2Ｃｕ3Ｏy2（６．０≦ｙ２≦８．０、ＲＥ２は希土類元素を表す）により構成されており、
    　前記接合層は、ＲＥ３1Ｂａ2Ｃｕ3Ｏy3（６．０≦ｙ３≦８．０、ＲＥ３は希土類元素を表す）により構成されている、請求項１または請求項２に記載の超電導線材。
  4. 　中心軸を有する超電導コイルであって、
    　請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の前記超電導線材を備え、
    　前記超電導線材は、前記中心軸周りに巻き回されている、超電導コイル。
  5. 　請求項４に記載の前記超電導コイルと、
    　前記超電導コイルを収容するクライオスタットと、
    　前記超電導コイルを冷却する冷凍機とを備える、超電導マグネット。
  6. 　請求項５に記載の前記超電導マグネットを備える、超電導機器。
  7. 　表面を有する超電導材料層と、
    　前記超電導材料層の前記表面の少なくとも一部上に形成され、超電導材料を有する結晶粒を複数含む多結晶層とを備え、
    　前記多結晶層における前記結晶粒の粒径が前記多結晶層の厚み以下である、超電導線材。
  8. 　前記結晶粒の前記粒径が３００ｎｍ以下である、請求項７に記載の超電導線材。
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