低温磁気測定のための高分解能局所磁場3次元マッピングシステムの開発

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07555002
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 芝内 孝禎 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助手 (00251356)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 為ヶ井 強 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (30183073)
• Keywords: 磁気光学効果 / 局所磁場分布 / 高温超伝導体 / 臨界状態 / 臨海電流密度

Research Abstract

本研究の成果として、ヘリウムフロー型の低温冷却装置、液体窒素冷却型マグネット、偏光顕微鏡からなる局所磁場マッピングシステムを構築した。試料を固定して観察を行う2次元マッピングについては室温から4Kまでの測定が可能となり、磁場範囲についても液体窒素冷却型マグネットを用いることにより2kOeまで可能となった。
これにより高温超伝導体単結晶の超伝導状態における磁場の侵入の様子を画像としてとらえることに成功した。イットリウム系と呼ばれる高温超伝導体について、低温で2次元分布の測定を行い、この系で見られる双晶境界上に磁束が侵入する様子が観察された。さらに、非双晶の単結晶を得ることに成功し、低温での局所磁場を観察したところ、Cu-O鎖に平行な方向での臨界電流密度が、垂直方向よりも大きいことが見出された。これは、Cu-O鎖が超伝導性を担っていることを示唆しており、ミクロな局所磁場測定によってはじめて議論が可能になった。
次に試料を移動させる機構を持つ3次元的な局所磁場マッピングシステムを構築した。現時点では、試料の最低到達温度は60Kであり、磁場分布測定のための磁性膜については最低到達温度が40Kまでとなっている。顕微鏡下の測定を前提に、ヘリウムフロー型のクライオスタット中に移動機構をとりつけたため、外部からの熱流入を抑えるのが困難であり、現時点ではこのような温度範囲に限定されている。このため、超伝導体については高温では臨界電流密度が小さくなってしまうために、2次元分布測定と比較出来るほどの画像が3次元分布では得られず、より到達温度を下げる必要がある。このために冷却装置の改良を現在進めている。

Research Products

• [Publications] T.Tamegai et al: "Magneto-Optical Obserration of Flex Penetration into Twinned and Untwinned YBa_2 Cu_3 O_<8+y>" Proceedings of the 8th International Workshop on Critical Currents in Super conductors. (to be published).
• [Publications] T.Shibauchi et al.: "Temperature dependence of anisotropic penetration depth in under-and overdoped Bi_2 Sr_2 Ca Cu_2O_<8+y>" Physica C. 264. 227-232 (1996)
• [Publications] S.Ooi et al.: "Anomalous temperature dependence of the peak effect in iodine-intercalated Bi_2 Sr_2 Ca Cu_2 O_<8+y> single crystals" Physica C. 259. 280-286 (1996)