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技術 磁気遮蔽体

出願人 トーカロ株式会社高圧ガス工業株式会社
発明者 岡隆水津竜夫杉岡孝雄井上勝大谷光平佐藤学長尾哲哉奥村孝一川邊久史妹川博文
出願日 1992年8月6日 (27年10ヶ月経過) 出願番号 1992-210238
公開日 1994年3月4日 (26年3ヶ月経過) 公開番号 1994-061683
状態 特許登録済
技術分野 超電導ディバイスとその製造方法 電場又は磁場に対する装置又は部品の遮蔽
主要キーワード 空気引き 両端開口型 磁気遮蔽特性 ケーシング表面 都市雑音 ガス抜き口 磁気遮蔽体 脳磁波
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この項目の情報は公開日時点(1994年3月4日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (8)

目的

磁気シールド性を高めて許容できる「無磁場」空間を作る。

構成

複数の金属製容器を、一方の内に他方を入れて重ね合わせ、その各容器の表面をブラスト処理し、その表面に、耐酸化性合金部分安定化ジルコニアとを順次溶射してアンダーコート層を形成し、そのアンダーコート層上にプラズマ溶射酸化物超電導層を形成する。容器表面ブラストされていることにより、アンダーコート層は密着強度が高く、アンダーコート層をなす耐酸化性合金は、この上の皮膜の密着強度を向上させる作用を有する。また、2層からなるアンダーコート層は容器基材超電導体層との相互拡散を防止する。さらに、容器の重なりにより、その超電導体層が複数層となって、その効果は助長される。このため、この磁気遮蔽体は、超電導体層が強固で全域に亘って、均一なものとなり、磁気シールド効果の高いものとなる。

概要

背景

概要

磁気シールド性を高めて許容できる「無磁場」空間を作る。

複数の金属製容器を、一方の内に他方を入れて重ね合わせ、その各容器の表面をブラスト処理し、その表面に、耐酸化性合金部分安定化ジルコニアとを順次溶射してアンダーコート層を形成し、そのアンダーコート層上にプラズマ溶射酸化物超電導層を形成する。容器表面ブラストされていることにより、アンダーコート層は密着強度が高く、アンダーコート層をなす耐酸化性合金は、この上の皮膜の密着強度を向上させる作用を有する。また、2層からなるアンダーコート層は容器基材超電導体層との相互拡散を防止する。さらに、容器の重なりにより、その超電導体層が複数層となって、その効果は助長される。このため、この磁気遮蔽体は、超電導体層が強固で全域に亘って、均一なものとなり、磁気シールド効果の高いものとなる。

目的

効果

実績

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請求項1

複数の金属製容器を、一方の内に他方を入れて重ね合わせたものであり、各容器の表面はブラスト処理されて、その表面には、耐酸化性合金部分安定化ジルコニアとが順次溶射されてアンダーコート層が形成され、そのアンダーコート層上にプラズマ溶射超電導体層が形成されてなる磁気遮蔽体

技術分野

0001

この発明は、「無磁場」空間を実現し、かつ測定信号引出過程でのノイズ収拾のない磁気遮蔽体に関する。

0002

近年、医療分野において、人体から発せられる極めて弱い磁気信号を測定し、この情報を解析して医療活用する研究が盛んに進められている。このとき、人体から発せられる磁気信号は、例えば脳から発生する磁界は10-12 T、周波数30Hz以下であり、極めて弱いものであるため、その測定に関してはノイズを完全に排除する必要がある。即ち「無磁場」空間が必要になる。

0003

一方、良好な磁気シールド材として超電導体反磁性を利用して、空間を超電導体で覆うことにより外部磁場に対し従来の高透磁率材料では達成できなかったような低ノズルベルの「無磁場」空間を得る考えがあり、その超電導体に酸化物を利用すると、液体窒素温度(77.3K)で冷却することにより、生体磁気測定のための「無磁場」空間や物質磁気的特性を測定するための「無磁場」空間が実現できる。

0004

また、超電導層形成方法として、スパッタ法CVD法厚膜印刷法ドクターブレード法溶射法等が提案されている。

0005

このような状況下、特開平2−17616号公報等において、出願人らは溶射法により基材耐酸化性合金部分安定化ジルコニアとを溶射して形成したアンダーコート上に超電導層を溶射して形成する超電導体の提案をした。

0006

この超電導体は、2層のアンダーコート層によって、溶射中及び焼結中における基材と超電導体層との相互拡散が防止されて、良好な特性を有するものとなっている。このため、この超電導体層を金属性容器表面に形成すれば、その容器内において、許容できる「無磁場」特性を得ることができると考える。

0007

しかし、無磁場を得ても、そこからの測定信号の取出し過程でノイズを収拾しては意味をなさない。

0008

本発明は、上記公開公報記載技術を基礎にした着想に基づき、許容できる「無磁場」を得ることができ、かつ測定信号の取出しの過程でのノイズ収拾のないようにすることを課題とする。

課題を解決するための手段

0009

上記課題を解決するために、本発明にあっては、複数の金属製容器を、一方の内に他方を入れて重ね合わせたものであり、各容器の表面はブラスト処理されて、その表面には、耐酸化性合金と部分安定化ジルコニアとが順次溶射されてアンダーコート層が形成され、そのアンダーコート層上にプラズマ溶射の超電導体層が形成されてなる構成としたのである。

0010

このように構成する本発明に係る磁気遮蔽体は、そのケーシング表面ブラストされていることにより、アンダーコート層は密着強度が高く、アンダーコート層をなす耐酸化性合金は、この上の皮膜の密着強度を向上させる作用を有する。また、2層からなるアンダーコート層はケーシング基材と超電導体層との相互拡散を防止する。さらに、容器の重なりにより、その超電導体層が複数層となって、その効果は助長される。

0011

このため、この磁気遮蔽体は、超電導体層が強固で全域に亘って、均一なものとなり、かつ、それが複数層となっているため、磁気シールド効果の高いものとなる。

0012

また、内側の容器で測定素子包むようにすれば、測定信号の取出し過程でのノイズ収拾がなくなる。

0013

ステンレススチール(SUS304)製の両端開口型容器A(外径134mmφ×高さ196mm、開口径50mm、128mm)と同一製の両端開口型容器B(外径49mmφ×高さ70mm、開口径43mm、片端に径55mmのフランジ付き)を用意し、この両容器A、Bの外側表面を、アルミナ・ブラストし、ついで耐酸化性合金であるCo−32Ni−21Cr−8Al−0.5Yからなる合金及び部分安定化ジルコニア即ちYSZ(8%Y2 O3 ・ZrO2 )をそれぞれ膜厚30μm〜50μmになるように順次溶射し、更にその上に超電導粉を溶射し、膜厚50〜300μmの酸化物超電導皮膜を形成した。超電導粉には、YBa2 Cu3 Oy 、YBa2 Cu3 Oy +Ag2 O(10重量%添加)の二種類を使用した。

0014

溶射は図1に示すように、APS(Atmospheric Plasma Spraying )法により、下記の条件下で行い、その際、容器A、Bは回転軸Dに嵌着した。

0015

Plasma gases・・・・・・・・・・・Ar/He
Flow rates(1/min)・・・・・40.2/19
Power (kw)・・・・・・・・・・23.0(42V/548A)
Powder carrier gas・・・・・・・・Ar
Spraying distance (L) ・・・・・100mm
Revolving speed (R) ・・・・・・107rpm (容器A側面溶射の場合)
Traversing speed・・・・・・・・・7mm/sec(容器A側面溶射の場合)
Revolving speed (R) ・・・・・・286rpm(容器B側面溶射の場合)
Traversing speed・・・・・・・・・19mm/sec(容器B側面溶射の場合)
Traversing speed・・・・・・・・・750mm/sec(容器A、B平面溶射の場合)
Step distance ・・・・・・・・・・4mm
このようにして得られた物を、酸素雰囲気中において870〜950℃で12〜50時間熱処理を施し、臨界温度Tc=90K、臨界電流密度Jc(77.3K)=1000A/cm2 の超電導遮蔽体を得た。

0016

また、図2に示すように、液体ヘリウム(4.2K)又は液体窒素(77.3K)の中に各実施例の容器A又は容器Aと容器Bを組合わせたもの(容器C)を入れ、ピックアップコイル1、超電導量子干渉素子2を介して容器Aおよび容器C内のノイズを検出し、その検出時の都市雑音との比較を図3乃至図5に示す。図3は超電導層を施さない容器A又は容器Cのみでのノイズレベル図4は超電導層を施した容器Aのノイズレベル、図5は超電導層を施した容器Cでのノイズレベルである。

0017

この測定結果によると、都市雑音では、0〜50Hzにおいて様々な周波数のノイズが観測されたのに対し、容器A及び容器C内部ではノイズレベルが10-12 T/√Hzオーダーであり、都市雑音が1/100以下に低減されていることが確認できる。

0018

しかし容器A内部では12〜13Hz付近漏れ磁束ピークがあり、許容できる「無磁場」空間にはなっていない。これは干渉素子2等からの測定信号の取出し過程においてノイズを収拾したものと考える。一方、容器C内部では0〜50Hzにおいて漏れ磁束ピークもなく許容できる「無磁場」空間を有する。これは、容器Bで干渉素子2等を包んでいるため、その測定信号の取出し過程でノイズを収拾しなかったためと考える。因みに、容器Cの都市雑音に対する遮蔽特性は、液体ヘリウム温度(4.2K)において金属超電導体(Pb,Nb−Ti等)の遮蔽特性と同等のレベルにある。

0019

図6は、脳磁波測定用の無磁場空間装置Sを示し、筒体10の一側は被検査体(例えば人、動物)の出入口10aとなり、他側は側板によって閉塞されている。筒体10及び側板は、図7に示すように、真空層tをなす内外容器11、12の間に液体窒素Nを充填し、その中に上記磁場遮蔽容器Aを介在した構成であり、上部の空気引き口11a、液体窒素導入口13a及びガス抜き口13bから吸気、液導入を行う。

0020

筒体10には所要位置に所要数の開口部14が形成されており、その開口部14に磁場遮蔽容器Bが嵌められ溶着されて、この発明に係る磁場遮蔽体が構成される。容器Bには図8に示すピックアップコイル1、干渉素子2を内蔵する低温容器Eを嵌めて溶着する。低温容器E内には液体ヘリウムが満たされている(図2参照)。この液体ヘリウムを充填(導入)する際、液体窒素で予冷したのち、液体ヘリウムを導入するとよい。

0021

検出点は被検査体、検査内容によって、30以上から200以上となり、実験等により適宜の数及び適宜な位置を決定する。この際、その全ての検出点(ピックアップコイル1及び干渉素子2)を一つの大きな低温容器に入れてもよいが、数個の容器に分割するほうが、ノイズの侵入も少なく、かつ空間的とし得る。図6は2個所(開口部14)である。

発明の効果

0022

この発明は以上のように構成したので、磁気シールド性が高く、上記医療分野等において、十分に許容できる「無磁場」空間を得ることができ、かつその空間からの測定信号も極力ノイズを収拾しないものとすることができる。

図面の簡単な説明

0023

図1プラズマ溶射の説明図
図2ノイズ遮蔽試験説明図
図3磁気遮蔽特性
図4磁気遮蔽特性図
図5磁気遮蔽特性図
図6無磁場空間装置の一例概略斜視図
図7同装置の要部断面図
図8同装置の検出信号導出用低温容器の斜視図

--

0024

磁気遮蔽容器
B 磁気遮蔽容器
C 磁気遮蔽容器(磁気遮蔽容器Aと磁気遮蔽容器Bの重ね合せ)
E低温容器
S 無磁場空間装置
1ピックアップコイル
2超電導量子干渉素子
10筒体
14 開口部

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