高温超伝導厚膜の磁気シールドへの応用と評価に関する研究

1992 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 03452187
• 研究機関: 神戸大学
• 研究代表者: 峯本 工 神戸大学, 工学部, 教授 (60031093)
• 研究分担者: 伊藤 峯雄 近畿大学, 理工学部, 講師 (10088429)
• キーワード: 高温超伝導 / 高温超伝導厚膜 / 磁気シールド / YBCO系超伝導体 / マイスナー効果 / 磁気力顕微鏡

研究概要

本年度は、シリンダー状の簡単な構造をした小型の磁気シールド容器を実際に試作し、磁気遮蔽性能を測定した。銅のシリンダーにYBCO超伝導体の厚膜を付ける技術を開発し、高温超伝導厚膜の磁気シールド容器を作って、その性能をしらべた。同時に、バルクYBCOでシリンダー状の磁気シールド容器も作り、このじき磁気遮蔽性能を調べ、その遮蔽性能の向上法に付いても研究を進め、下記に要約するような成果をあげることができた。
(1)YBCO厚膜超伝導体を銅板上に強固に付けるために表面に酸化膜を作り、その上にYBCOの厚膜を付ける方法を開発し、銅板上の厚膜超伝導体を製作する事に成功した。銅の表面を酸化させる時の最適条件(温度及び雰囲気の酸素濃度)も見出すことができた。
(2)小型の銅シリンダーの上にYBCO厚膜を付けた磁気シールド容器を試作した。試作したYBCO厚膜超伝導体シリンダの磁気遮蔽効果は最高遮蔽磁界が30mGとまだ低く実用化にはまだ遠かったが、今後YBCO厚膜の稠密度を上げる方法を解決することにより磁気シールド容器として使用できる目途がついた。
(3)YBCOバルクで製作したY超伝導体シリンダによる磁気遮蔽効果を調べた結果、最高遮蔽磁界強度が数十Gauss程度と低く、実用化にはまだ不十分であった、これを改善するために超伝導体シリンダの外側に安価な強磁性体(軟鉄や磁電鉄鋼)で製作したシリンダを重ねる方法を考案し、実験した結果、最高遮蔽磁界強度が400Gaussに上昇し、良好な結果を得た。そして、使用する強磁性体の素材に関して検討した結果、履歴現象による残留磁界の少ない磁電鉄鋼が優れていることを見いだした。さらに、強磁性体シリンダーの形状寸法に関しても検討し、最適設計に関する指針も得ることができた。
また、超伝導体の磁気シールドへの応用とは異なるが、本研究を推進している過程で当研究グループが着想したセンサー関係への応用に関しても数件の成果を得た。

研究成果

• [文献書誌] H.Ishigaki,M.Itoh,A.Hida,H.Endo,T.Ohyama,T.Minemoto: "Measurement of repulsive force of high Tc materials due to Meissner effect and its two dimensional distribution" IEEE Trans.Magnetics. 28. 2427-2430 (1991)
• [文献書誌] T.Ohyama,M.Ishidoh,M.Itoh: "Fundamental characteristics of differential transfomer type displacement sensor using a YBCO superconductor" IEEE Trans.J.Manetics in Japan. 7. 539-544 (1992)
• [文献書誌] M.Itoh,T.Ohyama,T.Minemoto,K.Numata,K.Hoshino: "The improvement in magnetic shielding by use of a double cylinder configuration of high Tc oxide superconductors" Physics D. 25. 1630-1634 (1992)
• [文献書誌] H.Ishigaki,M.Itoh,A.Hida,K.Iwata: "New measuring system for the distribution of a magnetic force by using an optical fiber" Rev.Sci.Instrum.64. (1993)
• [文献書誌] M.Itoh,T.Ohyama,K.Hoshino,H.Ishigaki,T.Minemoto: "Improvement in magnetic shielding by the superposition of a magnetic cylinder over a copper-oxide superconducting cylinder" IEEE Trans.Appl. Superconductivity. 2. (1993)
• [文献書誌] H.Ishigaki,H.Ito,M.Itoh,A.Hida,R.Takahata: "Magnetic coupling by use levitation characteristics of YBCO superconductors" IEEE Trans.Appl.Superconductivity. 2. (1993)