強磁場NMR超伝導磁石開発のための大電流高温超伝導線材磁場印加角度依存性評価

2016 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 16K06286
• Research Institution: National Institute for Materials Science
• Principal Investigator: 西島 元 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, 主幹研究員 (30333884)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: NMR / 強磁場 / 高温超伝導

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は，超強磁場NMR超伝導磁石設計のためのデータ蓄積のために，高温超伝導線材の臨海電流の磁場印加角度依存性を低温・強磁場中で測定評価する装置を開発することである。平成28年度は，物質・材料研究機構（NIMS）に既設の5 T（テスラ）超伝導スプリット磁石とVTI（温度可変インサート）と組み合わせるプローブの設計検討を行った。一般的な回転プローブでは垂直ボアを有するソレノイド磁石中に試料を水平方向に設置し，回転軸が水平方向となる。この場合，ソレノイド磁石は強磁場磁石が比較的入手しやすいという利点がある一方で，空間的な制約から，回転機構が複雑になること，電流端子および電圧端子間距離が短くなるという欠点がある。本研究では，スプリット型（磁場方向が水平方向）磁石中でプローブ（垂直方向）全体を回転させる。この方式では，試料は垂直方向となり，空間的制約が緩和される。回転機構はVTI内ヘリウムガスのリークが無いように真空対応の回転ステージとし，5相ステッピングモータにより角度制御可能とした。また，大電流通電用の電源としてKeysight製875A電源を用いることとした。この電源はGPIBによるリモート制御に対応しており，平成30年度に予定している自動化にも対応可能と判断したためと，スイッチング電源でありながらインダクタンス負荷に対応可能である点で将来的な拡張性があると判断したためである。また，プローブの熱設計を行い，室温からの電流導入部分にはヘリウムガス冷却が可能な銅パイプを用いること，高温側から低音側への熱伝導を抑制するために高温超伝導線を用いた電流リードを用いることで検討を行った。

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

研究実施者が平成28年8月から平成29年7月まで出向のために研究時間が極端に抑制されたことが最大の理由である。このためにプローブの設計が終了せず，部品購入に至らなかった。また，5T超伝導スプリット磁石が長期間使用されていなかったために調整に手間取ったことも理由としてあげられる。

Strategy for Future Research Activity

5T超伝導スプリット磁石の健全性は確認されているため，早々に立ち上げ動作確認試験を行うと同時に，プローブの制作仕様を決定し，部品の発注に取り掛かる。並行して測定プログラム開発にも取り掛かる。平成29年度中に試運転までを行う計画である。

Causes of Carryover

研究実施者が出向のために研究実施時間が極端に抑制され，プローブの設計に時間を要したために，年度内に部品調達に至らなかったことが理由である。

Expenditure Plan for Carryover Budget

早々にプローブ設計仕様を決定し，部品調達を行う。また，試運転等も行うため，液体ヘリウム代としても支出する。