(57)【要約】【課題】超電導線材を超電導体で接続した超電導線材及びその製造方法を提供する。【解決手段】ｃ軸面を主面とした第１超電導層を有する第１超電導線と、前記第１超電導体と並置され、ｃ軸面を主面とした第２超電導層を有する第２超電導線と、前記第１超電導層の前記主面と、前記第２超電導層の前記主面と、にそれぞれ接続され、前記第１超電導層と前記２超電導層とを電気的に接続する超電導体からなる超電導接続体と、を備えたことを特徴とする超電導線材を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｃ軸面を主面とした第１超電導層を有する第１超電導線と、
前記第１超電導体と並置され、ｃ軸面を主面とした第２超電導層を有する第２超電導線と、
前記第１超電導層の前記主面と、前記第２超電導層の前記主面と、にそれぞれ接続され、前記第１超電導層と前記２超電導層とを電気的に接続する超電導体からなる超電導接続体と、
を備えたことを特徴とする超電導線材。
【請求項２】
前記第１超電導層と前記超電導接続体とが接続された部分の面積は、前記第１超電導線の延在方向に対して直交する平面における前記第１超電導層の断面積の１００倍以上であり、
前記第２超電導層と前記超電導接続体とが接続された部分の面積は、前記第２超電導線の延在方向に対して直交する平面における前記第２超電導層の断面積の１００倍以上であることを特徴とする請求項１記載の超電導線材。
【請求項３】
前記第１及び第２超電導線は、前記第１超電導線の延在方向に対して平行な側面と、前記第２超電導線の延在方向に対して平行な側面と、が対向するように並置されことを特徴とする請求項１または２に記載の超電導線材。
【請求項４】
前記第１超電導線及び前記第２超電導線が対向する長さは、前記第１超電導線及び前記第２超電導線の線幅の１０倍以上であることを特徴とする請求項３記載の超電導線材。
【請求項５】
前記第１超電導線、前記超電導接続体及び前記第２超電導線を流れる電流は、前記第１超電導線の幅及び前記第２超電導線の幅の１ｃｍあたり５Ａ以上であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の超電導線材。
【請求項６】
前記第１超電導線、前記超電導接続体及び前記第２超電導線を流れる電流は、前記第１超電導線の幅及び前記第２超電導線の幅の１ｃｍあたり３０Ａ以上であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の超電導線材。
【請求項７】
前記第１超電導線と前記第２超電導線との間の間隙に埋め込まれた埋め込み材をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の超電導線材。
【請求項８】
前記第１超電導線及び前記第２超電導線の少なくともいずれかの、前記超電導接続体と対向する面と反対の側の面に設けられ、前記第１超電導線及び前記第２超電導線の前記主面の段差を調節する段差調節材をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の超電導線材。
【請求項９】
前記第１超電導層と、前記第２超電導層と、は、前記第１超電導線と前記第２超電導線とが対向する面よりも後退しており、前記第１超電導層が後退した部分の第１超電導線及び前記第２超電導層が後退した部分の第２超電導線と、前記超電導接続体との間に設けられた配向層をさらに有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の超電導線材。
【請求項１０】
前記第１超電導層の後退した前記部分、及び、前記第２超電導層が後退した前記部分は、エッチングにより形成されてなることを特徴とする請求項９記載の超電導線材。
【請求項１１】
前記第１超電導線と、前記第２超電導線と、は、配向した非超電導酸化物を含むことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１つに記載の超電導線材。
【請求項１２】
前記超電導接続体は、前記第１超電導層に含まれる元素と異なる元素を含むことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１つに記載の超電導線材。
【請求項１３】
前記超電導接続体は、前記第２超電導層に含まれる元素と異なる元素を含むことを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１つに記載の超電導線材。
【請求項１４】
前記超電導接続体の厚さは、０．５μｍ以上であることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１つに記載の超電導線材。
【請求項１５】
ｃ軸面を主面とした第１超電導層を有する第１超電導線の前記主面と、ｃ軸面を主面とした第２超電導層を有する第２超電導線の前記主面と、の上に、前記第１超電導線と前記２超電導線とを電気的に接続する超電導体からなる超電導接続体を形成することを特徴とする超電導線材の製造方法。
【請求項１６】
前記超電導接続体を形成する前に、
前記第１超電導層と、前記第２超電導層と、を前記第１超電導線と前記第２超電導線とが対向する面よりも後退させ、
前記第１超電導層が後退した部分の第１超電導線と、前記第２超電導層が後退した部分の第２超電導線と、の上に配向層を形成することを特徴とする請求項１５記載の超電導線材の製造方法。
【請求項１７】
前記超電導接続体を形成する前に、
前記第１超電導層の前記主面と、前記第２超電導層の前記主面と、の段差を調節する段差調節材を、前記主面と反対の側の第１超電導線の面、及び、前記主面と反対の側の前記第２超電導線の面面、の少なくともいずれかに設けることを特徴とする請求項１５または１６に記載の超電導線材の製造方法。
【請求項１８】
前記超電導接続体を形成する前に、
前記第１超電導線の延在方向に対して平行な側面と、前記第２超電導線の延在方向に対して平行な側面と、が対向するように前記第１及び第２超電導線を並置することを特徴とする請求項１５〜１７のいずれか１つに記載の超電導線材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超電導線材に係わり、特に、超電導線どうしを接続した超電導線材及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
超電導の、超電導コイル、超電導マグネット、ＭＲＩ装置、磁気浮上式列車、超電導エネルギー貯蔵装置（ＳＭＥＳ：Superconducting Magnetic Energy Storage）などへの応用の発展が大きく期待されている。  
特に、最近実用化が進められている高臨界電流酸化物超電導材料は、核融合炉、磁気浮上列車、加速器、磁気診断装置（ＭＲＩ）などへの有用な応用が期待され、一部は既に実用化がなされている。
【０００３】
超電導をさらに発展させるためには、超電導接続技術の開発が重要である。すなわち、単に低抵抗の常電導体によって超電導体どうしを接続するのではなく、超電導の永久電流モードが実現できる超電導接続が必要とされている。
【０００４】
現在、超電導線材の製造における長尺化が進められているが、線材の製造においては線材が短い方が製造が容易であり、比較的短い超電導線材を製造した後、所望の長さに超電導接続できれば、安定的に長尺の超電導線材を得ることができる。
【０００５】
さらに、高特性ＮＭＲに必要な永久電流モードの実現には、１．０×１０−１２Ωの桁以下の抵抗値の超電導線材が必要とされているが、例えば超電導線を銀などの常電導体で接続する従来の超電導接続技術では、１．０×１０−９Ωの桁の抵抗値となる（例えば非特許文献１）。
【０００６】
なお、超電導材料どうしを接続する技術に関連して、超電導材料を用いた半導体素子に関する技術が挙げられる。この技術においては、２軸配向の超電導材料の上に２軸配向の超電導成膜を行い超電導接続を行うが、これは、同一の単結晶基板上で成膜を行った場合の技術であり、例えば異なる金属テープの上に設けられた超電導層を用いる超電導線材の接続には応用できない。また、超電導材料を用いた半導体素子においては、最大でも１Ａ前後の電流を通電できる可能性はあるが、少なくとも５Ａ以上の電流は通電できない。このように、超電導材料を用いた半導体素子等に関する従来の技術は、超電導コイル、超電導マグネット、ＭＲＩ装置、磁気浮上式列車、ＳＭＥＳ等に用いられる超電導線材には応用できない。
【非特許文献１】Journal of Physics: Conference Series VOL.43 (2006), ppp.166-169, 7th European Conference on Applied Superconductivity, “Low resistance of the YBCO coated conductor" by J.Kato-Yoshioka, N.Sakai, S.Tajima, S.Miyata, T.Watanabe, Y.Yamada, N.Chikumoto, K.Nakao, T.Izumi and Y.Shiohara.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、超電導線材を超電導体で接続した超電導線材及びその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様によれば、ｃ軸面を主面とした第１超電導層を有する第１超電導線と、前記第１超電導体と並置され、ｃ軸面を主面とした第２超電導層を有する第２超電導線と、前記第１超電導層の前記主面と、前記第２超電導層の前記主面と、にそれぞれ接続され、前記第１超電導層と前記２超電導層とを電気的に接続する超電導体からなる超電導接続体と、を備えたことを特徴とする超電導線材が提供される。
【０００９】
また、本発明の他の一態様によれば、ｃ軸面を主面とした第１超電導層を有する第１超電導線の前記主面と、ｃ軸面を主面とした第２超電導層を有する第２超電導線の前記主面と、の上に、前記第１超電導線と前記２超電導線とを電気的に接続する超電導体からなる超電導接続体を形成することを特徴とする超電導線材の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、超電導線材を超電導体で接続した超電導線材及びその製造方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、本発明の各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。  
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比係数などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比係数が異なって表される場合もある。  
また、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
【００１２】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る超電導線材の構成を例示する模式的図である。  図２は、本発明の第１の実施形態に係る超電導線材の構成を例示する模式的断面図である。  
すなわち、同図（ａ）は模式的斜視図であり、同図（ｂ）は同図（ａ）のＶ方向から見たときの平面図であり、同図（ｃ）は同図（ｂ）のＡ−Ａ’線断面図である。  
また、図２は、図１（ｃ）に例示した断面図に相当する断面図であり、超電導線材の構造の１つの具体例をより詳細に例示している。
【００１３】
図１に表したように、本発明の第１の実施形態に係る超電導線材は、第１超電導線１００と、第２超電導線２００と、第１超電導線１００の主面であるｃ軸面１１１と、第２超電導線２００の主面であるｃ軸面２１１と、に対向して設けられ、第１超電導線１００と２超電導線２００とを電気的に接続する超電導接続体３００と、を備える。
【００１４】
第１超電導線１００は、例えば第１基材１２０の上に設けられた第１超電導層１４０を有する。一方、第２超電導線２００は、例えば第２基材２２０の上に設けられた第２超電導層２４０を有する。
【００１５】
第１基材１２０及び第２基材２２０には、例えば金属テープを用いることができ、その材料としては、例えば、Ｎｉ−Ｗを用いることができる。
【００１６】
第１超電導層１４０及び第２超電導層２４０には、例えば、イットリウム系超電導材料であるＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｘ（以降、ＹＢＣＯと言う。）を用いることができる。ＹＢＣＯは、ペロブスカイト構造を持つ超電導体である。さらに、第１超電導層１４０及び第２超電導層２４０には、イットリウムにランタノイド系の希土類元素が替わった物や、その混合物も用いることができる。
【００１７】
また、図２に表したように、第１基材１２０及び第２基材２２０の上に、例えば、無配向のHastelloy-C層１３０、２３０を設けることができる。そして、その上に、配向性を有する配向層１３１、２３１として、例えばIon-beam-assisted deposition（ＩＢＡＤ）法によりＹ安定化ＺｒＯ２層（以下、ＹＳＺ層と称する）が設けられる。さらにその上に、配向性を有する中間層１３２、２３２として、例えばパルスレーザー堆積（ＰＬＤ：Pulse Laser Deposition）法によりＣｅＯ２層が設けられる。さらにその上に、第１超電導層１４０及び第２超電導層２４０として、ＹＢＣＯ層が設けられている。
【００１８】
なお、このように、第１基材１２０及び第２基材２２０は、配向層を持たず、その上に、配向層１３１、２３１及び中間層１３２、２３２のような配向性をもつ層を設け、その上にそれぞれ第１超電導層１４０、第２超電導層２４０を設ける構成とすることができる。また、第１基材１２０及び第２基材２２０の表面が配向性を有し、その上に中間層１３２、２３２を設け、その上にそれぞれ第１超電導層１４０、第２超電導層２４０を設ける構成とすることができる。
【００１９】
なお、第１超電導層１４０及び第２超電導層２４０は、ｃ軸配向を有する。すなわち、２軸配向性を有する層であり、ａ軸とｂ軸は、第１超電導層１４０及び第２超電導層２４０の層面に対して実質的に平行であり、ｃ軸は層面に対して実質的に垂直に配向している。
【００２０】
これにより、第１超電導線１００（すなわち第１超電導層１４０）と第２超電導線２００（すなわち第２超電導層２４０）は、２軸性の配向性を持つ。そして、図１に表したように、第１超電導線１００のｃ軸１１０と、第２超電導線２００のｃ軸２１０と、は、それぞれ、第１超電導線１００の主面、及び、第２超電導線２００の主面に対して、それぞれ実質的に垂直となる。すなわち、第１超電導線１００のｃ軸面１１１と、第２超電導線２００のｃ軸面２１１と、は、それぞれ、第１超電導線１００の主面、及び、第２超電導線２００の主面に対して、それぞれ実質的に平行となる。
【００２１】
なお、第１超電導線１００のａ軸とｂ軸とは、第１超電導線１００の主面に実質的に平行な平面内にある。ここで、第１超電導線１００のａ軸及びｂ軸は、第１超電導線１００の延在方向に対しては任意の角度とすることができる。配向基板や中間層の製法上、４５度や０度であることが多い。同様に、第２超電導線２００のａ軸とｂ軸とは、第２超電導線２００の主面に実質的に平行な平面内にある。ここで、第２超電導線２００のａ軸及びｂ軸は、第２超電導線２００の延在方向に対しては任意の角度とすることができる。配向基板や中間層の製法上、４５度や０度であることが多い。
【００２２】
そして、第１超電導線１００（すなわち第１超電導層１４０）のｃ軸面１１１と、第２超電導線２００（すなわち第２超電導層２４０）のｃ軸面２１１と、に対向して超電導接続体３００が設けられる。これにより、超電導接続体３００は、第１超電導線１００と第２超電導線２００とを、超電導接続する。この時、超電導接続体３００のｃ軸３１０は、第１超電導線１００のｃ軸面１１１と、第２超電導線２００のｃ軸面２１１と、に対して実質的に垂直である。すなわち、超電導接続体３００のｃ軸３１０は、第１超電導線１００のｃ軸１１０と、第２超電導線２００のｃ軸２１０と、に対して実質的に平行である。
【００２３】
そして、図１（ｃ）に表したように、例えば、第１超電導線１００から第２超電導線２００に向けて電流を流す場合、第１超電導線１００の部分においては、第１超電導線１００の主面に平行な方向（矢印ａ１の方向）に電流が流れる。すなわち、第１超電導線１００のｃ軸１１０に対して垂直な方向に電流が流れる。
【００２４】
そして、第１超電導線１００と超電導接続体３００とが重なる接続領域においては、電流は、第１超電導線１００の主面に垂直な方向（矢印ａ２の方向）に電流が流れる。すなわち、第１超電導線１００のｃ軸１１０に対して平行な方向に流れる。
【００２５】
そして、超電導接続体３００においては、超電導接続体３００の主面に平行な方向（矢印ａ３の方向）に電流が流れる。すなわち、超電導接続体３００のｃ軸３１０に対して垂直な方向に流れる。
【００２６】
そして、超電導接続体３００と第２超電導線２００とが重なる接続領域においては、電流は、第２超電導線２００の主面に垂直な方向（矢印ａ４の方向）に電流が流れる。すなわち、第２超電導線２００のｃ軸２１０に対して平行な方向に流れる。
【００２７】
そして、第２超電導線２００の部分においては、第２超電導線２００の主面に平行な方向（矢印ａ５の方向）に電流が流れる。すなわち、第２超電導線２００のｃ軸２１０に対して垂直な方向に電流が流れる。
【００２８】
なお、逆に、第１超電導線１００から第２超電導線２００に向けて電流を流す場合も上記と電流の向きが異なるだけで同様である。
【００２９】
このように、電流は、矢印ａ１〜ａ５の方向に流れる。この時、電流の方向が、超電導材料のｃ軸に対して垂直な方向に流れる場合、すなわち、矢印ａ１、ａ３、ａ５の方向に流れる場合、臨界電流密度（Ｊｃ）が大きく、３ＭＡ／ｃｍ２程度のＪｃ値で超電導電流が流れる。
【００３０】
一方、電流の方向が、超電導材料のｃ軸に対して平行な方向に流れる場合、すなわち、矢印ａ２、ａ４の方向に流れる場合は、抵抗値は、垂直な方向に流れる場合よりも上昇する。例えば、電流の方向がｃ軸に対して平行な方向である場合のＪｃ値は、垂直な方向である場合に比べ、１／１００〜１／１０００程度に低下する。この時、超電導接続体３００と、第１及び第２超電導線１００、２００とが重なる接続領域の面積を十分大きくすることによって、低いＪｃ値の接続部も実質的に問題にはならない。
【００３１】
例えば、第１超電導線１００の第１超電導層１４０、及び、第２超電導線２００の第２超電導層２４０、の層厚は、例えば１μｍ程度とすることができる。一方、超電導接続体３００と、第１及び第２超電導線１００、２００とが重なる接続領域の延在方向の長さは、例えば０．１ｍｍ〜１ｍｍ（すなわち、層厚１μｍの１００倍から１０００倍）としておくことで、超電導接続体３００と、第１及び第２超電導線１００、２００とが重なる接続領域における低いＪｃ値での接続部分を十分解消して、超電導線１００および２００を流れる超電導電流は阻害されること無く流れることになる。この時の抵抗値は主に接続部により抵抗が発生するため、１．０×１０−１２Ωとなる。
【００３２】
このように、第１超電導線１００と超電導接続体３００とが対向する面積は、第１超電導線１００の延在方向に対して直交する平面における第１超電導線１００の第１超電導層１４０の断面積の１００倍以上とすることができる。  
そして、第２超電導線２００と超電導接続体３００とが対向する面積は、第２超電導線２００の延在方向に対して直交する平面における第１超電導線２００の第２超電導層２４０の断面積の１００倍以上とすることができる。
【００３３】
このように、本実施形態に係る超電導線材１０によれば、超電導線材を同等の臨界電流（Ｉｃ）を持つ超電導線で接続することにより接合部でも超電導電流が阻害されない超電導線材が得られる。
【００３４】
なお、上記の具体例においては、超電導接続体３００のｃ軸は、第１、第２超電導線１００、２００の第１、第２超電導層１４０、２４０のｃ軸に対して平行である例として説明したが、超電導接続体３００のｃ軸の方向は任意である。ただし、超電導接続体３００のｃ軸が、第１、第２超電導層１４０、２４０のｃ軸に対して平行である構成の場合は、超電導接続体３００と、第１、第２超電導層１４０、２４０との界面において、構造の連続性が保たれるので、安定した超電導接続を得やすいので望ましい。
【００３５】
（比較例）
図３は、比較例の超電導線材の構成を例示する模式的断面図である。  
すなわち、同図（ａ）〜（ｃ）は、第１〜第３の比較例の超電導線材の構成を例示している。  
図３（ａ）に表したように、第１の比較例の超電導材９１では、第１、第２超電導線１００、２００の第１、第２超電導層１４０、２４０が同じ側になるように、第１、第２超電導線１００、２００を配置し、その上に、例えば、常電導のはんだからなる接続材５１０が設けられる。これによって、第１超電導線１００と第２超電導線２００とが接続される。この場合、接続材５１０は常電導体であり、抵抗値が零の超電導体と比べ物にならないほどの大きな抵抗値となる。このため、第１、第２超電導線１００、２００と接続材５１０との間の接続領域の面積を、現実的に可能な範囲でいくら大きくしても、超電導線材９１のＪｃ値を維持できる接続は出来ない。この時に接続部の抵抗値を測定すると、１．０×１０−６Ω以上の値となる。
【００３６】
また、図３（ｂ）に表したように、第２の比較例の超電導材９２では、第１、第２超電導線１００、２００の超電導層の面が互いに対向するように、第１、第２超電導線１００、２００を配置し、例えば、銀からなる接続材５２０でそれらを接続したものである。すなわち、２軸配向超電導体である第１、第２超電導線１００、２００が、銀薄膜を介して接合されている。この場合も、接続材５２０は常電導体であり、超電導体に比べて抵抗値が非常に大きい。この時の接続抵抗は、接続材５２０の長さが１０ｃｍの時に１．０×１０−９Ωとなる。この構造は、例えば特許文献１に開示されている構造であり、例えば、１．０×１０−９Ωの桁程度と、抵抗値が大きい。この構造で１．０×１０−１２Ωを実現しようとすれば、接続材５２０の長さは、上記１０ｃｍの１０００倍の１００ｍが必要であり、実用上は非現実的な長い接合部となってしまう。
【００３７】
また、図３（ｃ）に表したように、第３の比較例の超電導材９３では、第１、第２超電導線１００、２００の超電導層の面が並置され、それぞれの端部の間、すなわち、第１、第２超電導線１００、２００の間の間隙において、第１超電導層１４０及び第２超電導層２４０との間に超電導材料からなる接続材５３０が設けられている。なお、第１、第２超電導線１００、２００の間の間隙において、第１超電導層１４０及び第２超電導層２４０との間以外の部分には、充填材５３１が充填され、第１、第２超電導線１００、２００及び接続材５３０を支持している。
【００３８】
この構造の場合、第１、第２超電導線１００、２００において低抵抗を示すｃ軸に対して垂直な方向（すなわち、ａ軸及びｂ軸を含む面に平行な方向）において、接続材５３０は、第１超電導線１００と第２超電導線１００とを接続する。従って、この場合の電流の流れる方向は、ｃ軸に対して垂直な方向であり、抵抗が零の超電導電流が期待できる。しかしながら、原子レベルの配向を特徴とする２軸配向の超電導体において、その端部では、原子レベルでは大半の部分で間隙が出来た構造となる。このため、第１、第２超電導線１００、２００と接続材５３０との間の界面では超電導電流が得られない。すなわち、第１、第２超電導線１００、２００の端面を加工して、再び端面に超電導層を形成しようとしても、その部分にダメージが加わるために超電導電流が遮断されてしまい、超電導レベルの低抵抗での接続は実現できない。  
このように、比較例の超電導線材９１〜９３においては、十分低い抵抗値で超電導電流を流せる接続は実現できない。
【００３９】
これに対し、本実施形態に係る超電導線材１０では、第１超電導線１００のｃ軸面１１１と、第２超電導線２００のｃ軸面２１１とに対向して設けられた超電導接続体３００を用いる。これにより、第１超電導線１００及び第２超電導線２００と、超電導接続体３００と、の界面において、原子レベルでの配向性を維持させることができ、超電導性が失われることがない。
【００４０】
この時、第１超電導線１００及び第２超電導線２００と、超電導接続体３００と、が重なる領域では、ｃ軸に対して平行な方向に電流が流れるので、その領域においては、第１、第２超電導線１００、２００中を電流が流れる時に対して、Ｊｃ値が１／１００〜１／１０００になる事が発生し得るが、これに対しては、第１超電導線１００及び第２超電導線２００と、超電導接続体３００と、が重なる領域の面積を拡大することによって容易に解消され、接続部を通る電流路の、低いＪｃ値は問題とならない。
【００４１】
このように、本実施形態に係る超電導線材１０によれば、超電導線材を高臨界電流密度で接続した超電導線材が得られる。
【００４２】
図４は、本発明の第１の実施形態に係る超電導線材の変形例の構成を例示する模式的平面図である。  
図４（ａ）に表したように、本実施形態に係る超電導線材１０ａにおいては、第１超電導線１００、第２超電導線２００、及び、それらを接続する超電導接続体３００の幅が略同一である。そして、これらの側面（延在方向に対して平行で主面に対して垂直な面）が略一致している。このようにすることで、第１超電導線１００と第２超電導線２００のは幅方向の全部の長さに渡って電流を流すことができるので効率が良い。
【００４３】
さらに、図４（ｂ）に表したように、本実施形態に係る変形例の超電導線材１０ｂにおいては、第１超電導線１００及び第２超電導線２００の幅が略同一であるが、それらを接続する超電導接続体３００の幅は、第１超電導線１００及び第２超電導線２００の幅よりも長くなっている。この場合も、第１超電導線１００と第２超電導線２００とは幅方向の全部の長さに渡って電流を流すことができ、さらに、第１超電導線１００及び第２超電導線２００の側面付近における電流容量の低下を防止できる。  
そして、第１超電導線１００及び第２超電導線２００の上に、超電導接続体３００を設ける際に、第１超電導線１００及び第２超電導線２００を固定し支持する支持材（図示しない）を設けることがある。この時に、その支持材は第１、第２超電導線１００、２００の幅よりも幅を広くして、安定して支持するようにすることができる。この時、その支持材の形状に合わせて超電導接続体３００を設けることができ、この時、超電導接続体３００の幅は、第１、第２超電導線１００、２００の幅よりも広くなる。これにより、接続部の機械的強度をより高めることができる。
【００４４】
また、図４（ｃ）に表したように、本実施形態に係る変形例の超電導線材１０ｃにおいては、第１超電導線１００及び第２超電導線２００の幅が略同一であるが、それらを接続する超電導接続体３００の幅は、第１超電導線１００及び第２超電導線２００の幅よりも細くなっている。第１超電導線１００と第２超電導線２００とを並置して超電導接続体３００で接続する際に、第１超電導線１００、第２超電導線２００、及び超電導接続体３００の幅が同一の場合には、それらの位置がずれた場合に、超電導線材の延在方向に沿った凹凸が生じる。これに対し、この変形例のように、超電導接続体３００の幅を、第１、第２超電導線１００、２００の幅よりも細くしておくことで、第１超電導線１００と第２超電導線２００とを精密に位置合わせしておけば、それらに対する超電導接続体３００の位置が多少ずれていた場合においても、凹凸は生じない。このように、超電導接続体３００の幅を、第１、第２超電導線１００、２００の幅よりも細くしておくことで、超電導接続体３００の位置合わせの精度の許容は広くなる。これにより、製造マージンが広がり、作りやすい超電導線材が提供できる。  
また、例えば、第１、第２超電導線１００、２００の上に超電導接続体３００を形成する際に使用する治工具の設計を、超電導接続体３００の幅が第１、第２超電導線１００、２００の幅よりも細くなるように設計することができる。これにれより、第１、第２超電導線１００、２００を治工具に設置する際の位置精度の許容が拡大する。これによっても、製造マージンが広がり、作りやすい超電導線材が提供できる。  
なお、超電導接続体３００の幅を狭くしたときに、Ｊｃ値が低下する懸念があるが、これに対しては、第１、第２超電導線１００、２００と超電導接続体３００との接続長さを長くして接触面積を広くすることで対応でき、実用的には問題にはならない。
【００４５】
また、図４（ｄ）に表したように、本実施形態に係る変形例の超電導線材１０ｄにおいては、第１、第２超電導線１００、２００の幅が略同一であるが、第１、第２超電導線１００、２００の端面は一致しない状態で接合されている。このように、第１、第２超電導線１００、２００の端面がずれていても、低抵抗の接続が得られる。
【００４６】
また、図４（ｅ）に表したように、本実施形態に係る変形例の超電導線材１０ｅにおいては、第１、第２超電導線１００、２００の幅が略同一であるが、第１、第２超電導線１００、２００の側面は一致しない状態で接合されている。そして、超電導接続体３００は、第１、第２超電導線１００、２００の幅よりも広い幅で設けられている。この場合も、低抵抗の接続が実現できる。さらに、超電導接続体３００の端面が、第１、第２超電導線１００、２００の側面よりも突出した部分において、第１、第２超電導線１００、２００の接続における機械的強度を補強することができ、より強度の高い超電導線材が得られる。
【００４７】
また、図４（ｆ）に表したように、本実施形態に係る変形例の超電導線材１０ｆにおいては、第１超電導線１００の幅と、第２超電導線２００の幅と、が互いに異なっている。このように、第１超電導線１００の幅と、第２超電導線２００の幅と、が互いに異なっている場合においても、低抵抗の接続が可能である。
【００４８】
このように、本実施形態に係る接続技術は、例えば線幅が同じ超電導線の接続だけでなく、例えば、線幅が互いに異なる超電導線の接続にも応用できる。さらに、例えば厚みが互いに異なる超電導線の接続にも応用でき、また後述する実施例で説明するように、異なる材料を用いた超電導線どうしの接続にも応用できる。
【００４９】
図５は、本発明の第１の実施形態に係る超電導線材の変形例の構成を例示する模式的平面図である。  
図５（ａ）に表したように、本実施形態に係る変形例の超電導線材１０ｇにおいては、第１超電導線１００と第２超電導線２００とが、延在方向に対して直交する方向に隣り合って配置され、それらの上に超電導接続体３００が設けられている。すなわち、第１超電導線１００の延在方向に対して平行な側面と、第２超電導線２００の延在方向に対して平行な側面と、が対向するように、第１及び第２超電導線１００、２００が並置されている。このように、第１超電導線１００と第２超電導線２００とを、延在方向に対して直交する方向に並べることで、第１超電導線１００と第２超電導線２００とが互いに隣り合う長さが拡大できる。
【００５０】
すなわち、例えば、図４（ａ）〜（ｆ）に例示した超電導線材１０ａ〜ｆの場合は、第１超電導線１００と第２超電導線２００とが互いに隣り合う長さは、第１超電導線１００及び第２超電導線２００の線幅に略等しい長さになるが、図５（ａ）に例示した超電導線材１０ｇにおいては、第１超電導線１００と第２超電導線２００とを、延在方向に対して直交する方向に並べることで、第１超電導線１００と第２超電導線２００とが互いに隣り合う長さを任意に拡大できる。これにより、Ｊｃ値の低下をより補償しやすくなる。  
例えば、第１超電導線１００及び第２超電導線２００が隣接する長さは、第１超電導線１００及び第２超電導線２００の線幅の１０倍以上とすることができる。
【００５１】
また、図５（ｂ）に表したように、本実施形態に係る変形例の超電導線材１０ｈにおいては、第１超電導線１００と第２超電導線２００とが、延在方向に対して直交する方向に隣り合って配置され、それらの上に超電導接続体３００が２つ設けられている。これにより、より大きな電流を流せるようになる。このように、超電導接続体３００は、複数設けることができる。
【００５２】
超電導接続体３００を複数設ける場合に、図４（ａ）〜（ｆ）に例示した超電導線材１０ａ〜ｆのように、第１超電導線１００と第２超電導線２００とが延在方向に直列して配置される場合は、第１、第２超電導線１００、２００が隣り合う長さが、それらの幅と略同一になるので、その幅が狭くなり、複数の超電導接続体３００を設けることが困難になり易い。これに対し、図５（ｂ）に例示した超電導線材１０ｈのように、第１、第２超電導線１００、２００を延在方向に対して直交する方向に並べることで、第１、第２超電導線１００、２００が隣り合う長さが拡大でき、複数の超電導接続体３００を設けやすくなる、これにより、接続部での電流値低下を防止し、安定した超電導接続が実現できる。
【００５３】
図５（ｃ）に表したように、本実施形態に係る変形例の超電導線材１０ｉにおいては、第１超電導線１００の線幅と、第２超電導線２００の線幅とが、互いに異なっている。すなわち、図５（ｃ）の例では、第２超電導線２００の線幅が、第１超電導線１００に比べて細い。そして、第１超電導線１００と、第２超電導線２００とは、延在方向に対して直交する方向に隣り合って配置され、それらの上に超電導接続体３００が設けられている。
【００５４】
この時、例えば、図４（ｆ）に例示した超電導線材１０ｆのように、第１、第２超電導線１００、２００を延在方向に沿って直列して並べた場合、第１超電導線１００と第２超電導線とが互いに隣り合う長さは、細い方（この場合は第２超電導線２００）の線幅で決まってしまい、線材が許容できる電流値を増大させることが難しい場合がある。この時、図５（ｃ）に例示した超電導線材１０ｉのように、第１、第２の超電導線１００、２００を延在方向に直交する方向に並置することで、第１超電導線１００と第２超電導線２００とが互いに隣り合う長さが拡大でき、電流容量を上げやすい利点がある。
【００５５】
以上説明した各種の変形例の超電導線材１０ａ〜１０ｉにおいても、十分な超電導電流が得られる、超電導線材を超電導接続した超電導線材が得られる。
【００５６】
本実施形態に係る超電導線材１０、１０ａ〜１０ｉにおいては、第１超電導線１００の幅及び第２超電導線１００の幅の１ｃｍあたり５Ａ以上とすることができる。すなわち、第１超電導線１００、超電導接続体３００及び第２超電導線２００を流れる電流は、第１超電導線１００の幅及び第２超電導線１００の幅の１ｃｍあたり５Ａ以上とすることができる。  
さらに、第１超電導線１００の幅及び第２超電導線１００の幅の１ｃｍあたり３０Ａ以上とすることができる。すなわち、第１超電導線１００、超電導接続体３００及び第２超電導線２００を流れる電流は、第１超電導線１００の幅及び第２超電導線１００の幅の１ｃｍあたり３０Ａ以上とすることができる。
【００５７】
これは、本実施形態に係る超電導線材１０、１０ａ〜１０ｉにおいては、第１、第２超電導線１００、２００を超電導接続体３００によって、超電導状態で接続することによって実現できるものである。
【００５８】
このように、例えば、異なる２本の線材の中間層の上に２軸配向組織を持つような超電導線材端部の接合において、従来技術では、超電導特性が劣化して超電導電流の許容量が低下してしまうが、本実施形態に係る超電導線材によれば、２軸配向組織の成長方向を概略合わせた状態で、ｃ軸方向への接続を行うことにより、超電導接合を実現する。この際に、ｃ軸方向に得られる超電導電流は、例えばａ軸方向の１／１００程度であると言われているため、接続面の面積を、超電導線の超電導層の厚みに対して１００倍以上とすることで、超電導電流の許容量低下を実用的に解決し、超電導で接続された低抵抗の２軸配向組織による超電導接続が実現できる。
【００５９】
なお、この時、超電導接続体３００となる超電導層は、第１、第２超電導線１００、２００の超電導層１４０、２４０と同じ材料を用いることができる。  
ただし、超電導接続体３００となる超電導層には、第１、第２超電導線１００、２００の超電導層１４０、２４０とは異なる種類の材料を用いることが望ましい。超電導接続体３００となる超電導層の材料には、例えばＳｍＢａ２ＣｕＯ７−ｘ等を用いることができる。
【００６０】
すなわち、超電導接続体３００となる超電導層として、第１、第２超電導線１００、２００の第１、第２超電導層１４０、２４０とは異なる種類の材料を用いることで、格子定数が異なることによりピンニングセンターが入りやすくなり、また自己配向性も期待できるため、第１、第２超電導層１４０、２４０の表面との連続性を維持しやすくなり安定した超電導接続が得やすい。
【００６１】
従って、超電導接続体３００に用いる材料としては、接続される第１、第２超電導線１００、２００に含まれる材料とは異なる材料を用いることが望ましい。すなわち、超電導接続体３００は、第１超電導線１００の第１超電導層１４０に含まれる元素と異なる元素を含むことが望ましい。また、超電導接続体３００は、第２超電導線２００の第２超電導層２４０に含まれる元素と異なる元素を含むことが望ましい。
【００６２】
例えば、超電導を発現するランタノイド属として、Ｌａ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕが挙げられる。また超電導を発現する材料として、イットリウム（Ｙ）を含む材料が挙げられる。従って、超電導接続体３００は、第１、第２超電導層１４０、２４０に含まれる元素と異なる、Ｌａ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｙよりなるグループから選ばれた少なくとも１つを含むことができる。
【００６３】
（第１の実施例）
以下、本実施形態にかかる第１の実施例について説明する。  
図６は、本発明の第１の実施例に係る超電導線材の構成を例示する模式図である。  
すなわち、同図（ａ）は模式的斜視図であり、同図（ｂ）は同図（ａ）のＶ方向から見たときの平面図であり、同図（ｃ）は同図（ｂ）のＡ−Ａ’線断面図である。
【００６４】
図６に表したように、第１の実施例にかかる超電導線材１１は、第１超電導線１００及び第２超電導線２００を有する。  
第１超電導線１００と第１超電導線２００の長さは、それぞれ約５０ｃｍである。そして、第１超電導線１００の一端を１Ａとし、第２超電導線２００の一端を１Ｂとする。
【００６５】
これら第１、第２超電導線１００、２００の一端１Ａ、１Ｂに、これらを保持するガイドＣ、ガイドＤが取り付けられている。これらのガイド１Ｃ、１Ｄには、Hastelloy-Cを用いることができる。
【００６６】
そして、第１、第２超電導線１００、２００においては、金属テープ等の基材１２０、２２０の上に配向性のないHastelloy-C層１３０が設けられ、その上にＩＢＡＤ法により成膜された８ｍｏｌ％でＹ２Ｏ３を配合したＺｒＯ２層（以下ＹＳＺ層）からなる配向層１３１、２３１が設けられ、その上に、さらに、ＰＬＤ法により成膜されたＣｅＯ２からなる中間層１３２、２３２が設けられている。そして、その上に、ＹＢＣＯ層からなる第１超電導層１４０、２４０が設けられている。
【００６７】
第１超電導線１００及び第２超電導線２００の全体の厚みは、約０．１ｍｍである。そして、配向層１３１、２３１、中間層１３２、２３２、及び、第１、第２超電導層１４０、２４０の厚さは、例えば、それぞれ、約１μｍ、約０．２μｍ、約１μｍである。
【００６８】
第１、第２超電導線１００、２００の一端１Ａ、１Ｂは、それぞれ固定するガイド１Ｃ、１Ｄに取り付けられ、一端１Ａ、１Ｂが動かないように固定されている。  
以下、第１、第２超電導線１００、２００との接続部を、被加工部１Ｘと呼ぶことにする。
【００６９】
被加工部１Ｘを、ＰＬＤ法チャンバー内に入れ、Ｋｒ−Ｆレーザーを用いてＹＢＣＯ膜の成膜を行う。被加工部１Ｘの温度は例えば７７５℃であり、酸素分圧は３００ｍＴｏｒｒとすることができる。そして、ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ６のターゲットを用い、１．８Ｊ／ｃｍ２のエネルギー密度で成膜を行う。ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ６膜の膜厚は約１μｍであり、チャンバー内ディテクターでモニターを行いながら成膜を行うことができる。
【００７０】
さらに、被加工部１Ｘを、別の電気炉内にて１００％酸素ガス中で、４５０℃で１時間の酸素アニールを行い、ＹＢＣＯ膜からなる超電導膜が得られる。
【００７１】
電気炉の冷却後、被加工部１Ｘを電気炉から取り出し、本実施例の超電導線材１１が得られる。
【００７２】
超電導線材１１を磁気シールド内部の液体窒素中にて冷却し、磁場を印加し、永久電流モードで電流を保持し、一定時間後にホール素子で接続された超電導線材の磁束を測定する。これにより、初期の電流値は６Ａであり、この時の超電導接続部（被加工部１Ｘ）の抵抗は、３．２×１０−１３Ωである。
【００７３】
なお、第１、第２超電導線１００、２００の幅は４ｍｍ幅であるため、本実施例の超電導線材１においては、幅１ｃｍあたり１５Ａの臨界電流値が得られたことに相当する。
【００７４】
このように第１の実施例に係る超電導線材１１により、超電導線材を超電導体で接続した超電導線材が提供できる。
【００７５】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施形態に係る超電導線材においては、第１の実施形態において、第１、第２超電導線どうしの間の隙間に、埋め込み材が設けられるものである。それ以外は、第１の実施形態と同様である。従って、この埋め込み材に関して説明する。
【００７６】
図７は、本発明の第２の実施形態に係る超電導線材の構成を例示する模式的断面図である。  
すなわち、同図は、図１（ｂ）のＡ−Ａ’線断面に相当する模式的断面図である。  
図７に表したように、本発明の第２の実施形態に係る超電導線材２０では、第１超電導線１００と第２超電導線２００との間の間隙に埋め込み材４１０が設けられる。  
この埋め込み材４１０には、例えば各種の金属を用いることができる。
【００７７】
このよう、第１、第２超電導線１００、２００の間の間隙を埋め込み材４１０で埋め込むことにより、第１、第２超電導線１００、２００の間の間隙部分の機械的強度が向上する。
【００７８】
このように、第２の実施形態に係る超電導線材２０により、超電導線材を高臨界電流密度で接続しつつ接続部の機械的強度が高い超電導線材が提供できる。
【００７９】
なお、上記において、第１、第２超電導線１００、２００の配置は、例えば、図４及び図５に例示したように、第１、第２超電導線１００、２００が延在方向に沿って直列した配置でも良く、第１、第２超電導線１００、２００が延在方向に直交する方向に並べられる配置でも良い。これらの配置において、第１、第２超電導線１００、２００の間の間隙に埋め込み材を設けることができる。
【００８０】
（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施形態に係る超電導線材においては、第１、第２超電導線の厚みが異なる際に用いられる段差調節材がさらに設けられる。これ以外は、第１、第２の実施形態と同様とすることができる。以下では、第２の実施形態に係る超電導線材２０において、段差調節材がさらに設けられる場合として説明する。
【００８１】
図８は、本発明の第３の実施形態に係る超電導線材の構成を例示する模式的断面図である。  
すなわち、同図は、図１（ｂ）７のＡ−Ａ’線断面に相当する模式的断面図である。  
図８に表したように、本発明の第３の実施形態に係る超電導線材３０では、第１超電導線１００及び第２超電導線２００の少なくともいずれかの、超電導接続体３００と対向する面と反対の側の面に設けられ、第１超電導線１００及び第２超電導線２００の前記面の段差を調節する段差調節材４２０をさらに備える。  
すなわち、段差調節材４２０は、第１超電導線１００及び第２超電導線２００の超電導接続体３００と対向す面の段差を小さくする。
【００８２】
すなわち、例えば、第１の実施例で説明したように、第１、第２超電導線１００、２００の一端１Ａ、１Ｂを、それぞれ固定用のガイド１Ｃ、１Ｄ（Hastellloy-C層）に取り付け、一端１Ａ、１Ｂが動かないように固定する。
【００８３】
そして、一端１Ａ、１Ｂが、それぞれ固定用のガイド１Ｃ、１Ｄに固定された状態において、第１、第２超電導線１００、２００の第１、第２超電導層１４０、２４０側の面（超電導接続体３００と対向する面）の段差の測定を行い、その結果に基づいて、第１、第２超電導線１００、２００の第１、第２超電導層１４０、２４０側の面の段差を小さくなるような段差を有する段差調節材４２０を、ガイド１Ｃ、ガイド１Ｄ側に配置することができる。これにより、第１、第２超電導線１００、２００の第１、第２超電導層１４０、２４０側の面の段差を均一にすることができる。例えば、第１、第２超電導線１００、２００の超電導層側の面の段差を０．０５μｍ以下とすることができる。
【００８４】
これにより、第１、第２超電導線１００、２００の段差に起因した超電導接続体３００における配向の乱れが抑制でき、良質な配向性を有する超電導接続体３００が得られる。
【００８５】
このように、第３の実施形態に係る超電導線材３０により、超電導接続体の配向性を高め、超電導線材を電流許容量の大きな超電導体で接続することにより十分な低抵抗で接続された超電導線材が提供できる。
【００８６】
なお、第１、第２超電導線１００、２００の厚さの差異が既知であれば上記の段差の測定は不要である。また、第１、第２超電導線１００、２００の厚さが実質的に同じであれば、段差調節材４２０は省略することができる。
【００８７】
（第４の実施の形態）
図９は、本発明の第４の実施形態に係る超電導線材の構成を例示する模式的図である。  すなわち、同図（ａ）は模式的斜視図であり、同図（ｂ）は同図（ａ）のＶ方向から見たときの平面図であり、同図（ｃ）は同図（ｂ）のＡ−Ａ’線断面図である。  
図９に表したように、本発明の第４の実施形態に係る超電導線材４０は、第１超電導線１００と、第２超電導線２００と、第１超電導線１００のｃ軸面１１１と、第２超電導線２００のｃ軸面２１１と、に対向して設けられ、第１超電導線１００と２超電導線２００とを電気的に接続する超電導接続体３００と、を備える。
【００８８】
第１超電導線１００は、第１超電導線１００の超電導接続体３００の側に設けられた第１超電導層１４０を有し、第２超電導線２００は、第２超電導線２００の超電導接続体３００の側に設けられた第２超電導層２４０を有する。
【００８９】
そして、第１超電導層１４０と、第２超電導層２４０と、は、第１超電導線１００と第２超電導線２００とが対向する面よりも後退している。すなわち、第１超電導線１００の一端１Ａ及び第２超電導線２００の一端１Ｂよりも、第１超電導層１４０と第２超電導層２４０とがそれぞれ後退している。
【００９０】
この第１超電導層１４０の後退した部分、及び、第２超電導層２４０が後退した部分は、例えばエッチングにより形成することができる。
【００９１】
そして、第１超電導層１４０が後退した部分の第１超電導線１００の上、及び、第２超電導層２４０が後退した部分の第２超電導線２００の上に、配向層（接続配向層４３５）が設けられる。そして、接続配向層４３５の上に、超電導接続体３００が設けられる。  
すなわち、超電導線材４０は、第１超電導層１４０が後退した部分の第１超電導線１００及び第２超電導層２４０が後退した部分の第２超電導線２００と、超電導接続体３００と、の間に設けられた接続配向層４３５をさらに有する。
【００９２】
接続配向層４３５は、接続部配向層４３１及びその上に設けられた接続部中間層４３２を含むことができる。例えば、接続部配向層４３１として、例えばＩＢＡＤ法により形成されたＹ安定化ＺｒＯ２層を用いることができる。そして、接続部中間層４３２としては、例えばＰＬＤ法により形成されたＣｅＯ２層を用いることができる。
【００９３】
そして、接続配向層４３５（接続部配向層４３１及び接続部中間層４３２）の上に、超電導接続体３００となる、例えばＹＢＣＯ層が形成される。
【００９４】
すなわち、第１〜第３の実施形態においては、超電導接続体３００は、第１、第２超電導線１００、２００の第１、第２超電導層１４０、２４０の上に設けられるが、超電導接続体３００と、第１、第２超電導層１４０、２４０のとの間の界面で配向性の乱れが生じて超電導接続が得られにくい場合がある。この時、本実施形態に係る超電導線材４０のように、接続部において、第１、第２超電導層１４０、２４０を部分的に取り除き、その部分に新たに配向層（接続配向層４３５）を設けることで、超電導接続体３００の配向性を向上させ、良好な超電導接続を実現し、大きな電流を流すことができる。  
このように、本実施形態にかかる超電導線材４０によれば、超電導接続体の配向性をさらに高め、超電導線材を超電導線材を電流許容量の大きな超電導体で接続することにより十分な低抵抗で接続された超電導線材が提供できる。
【００９５】
なお、この場合も、第１超電導線１００と第２超電導線２００との間の間隙に埋め込み材４１０を設けることができる。
【００９６】
すなわち、本実施形態に係る超電導線材４０においては、超電導接続における、下地の２軸配向組織が途切れる部分を、より良質に接続させるものである。すなわち、超電導線どうしの間に間隙が多少開いた状態を許容すべく、新たに配向層（接続配向層４３５）を設ける。
【００９７】
図１０は、本発明の第４の実施形態に係る超電導線材の製造方法を例示する工程順模式的断面図である。  
図１０に表したように、接続する第１、第２超電導線１００、２００の間隙が極小となるように、第１、第２超電導線１００、２００の端部の形状を、例えばレーザーカットにより、揃える。
【００９８】
第１、第２超電導線１００、２００をそれぞれガイド１Ｃ、１Ｄに取り付ける。そして、第１、第２超電導線１００、２００の第１、第２超電導層１４０、２４０の表面の高さを測定し、それに応じた段差を設けた段差調節材４２０を取り付ける。
【００９９】
そして、図１０（ｂ）に表したように、第１、第２超電導線１００、２００の間の隙間を埋め込み材４１０で充填する。
【０１００】
そして、図１０（ｃ）に表したように、第１、第２超電導線１００、２００の接続部を露出し、その他の部分を覆うように、例えばスリットなどのマスク４５０を設置して、エッチングやミリングなどによって、一定深さまで削り出しを行う。削り出しの深さはどの位置でもよく、後に配向層を形成する際に十分な深さであればよい。  
例えば、間隙が埋められた２本の超電導線に対して、例えばイオンミリングにより、深さ方向へ例えば１μｍ程度のエッチングを行う。このエッチングにより、例えば、第１、第２超電導層１４０、２４０（ＹＢＣＯ層）から、その下地である、例えば、中間層１３２、２３２（ＣｅＯ２層）及び配向層１３１、２３３１（ＩＢＡＤ層）が露出する。なお、エッチングの深さを深くして、その下の例えば、Hastelloy-C層１３０、２３０や、第１基材１２０、２２０となるＮｉ−Ｗ層を露出させても良い。  
このような表面は、配向性にダメージを受けた層であるので、その上にＹＢＣＯ成膜を行っても超電導特性を示し難いことがある。このため、削りだした部分に、以下に説明するように接続配向層４３５を設ける。
【０１０１】
すなわち、図１０（ｄ）に表したように、削り出されて露出した部分の上に、例えばＧｄ２Ｚｒ２Ｏ７からなる接続部配向層４３１を例えばＩＢＡＤ法などで成膜する。ＩＢＡＤ法は無配向性の表面の上であっても配向層が得られる手法である。さらに、その上に、例えばＩＢＡＤ法によりＣｅＯ２層などの接続部中間層４３２を成膜する。これらの接続部配向層４３１及び接続部中間層４３２が接続配向層４３５となる。
【０１０２】
この際、第１、第２超電導層１４０、２４０の表面の高さと、接続配向層４３５の表面（例えば接続部中間層４３２の表面）の高さと、が実質的に同一になるように、接続配向層４３５の成膜を行う。高さが著しく異なると、超電導接続部の電流値が低下することがある。  例えば、超電導接続体３００の厚みが１μｍ程度であるため、超電導接続体３００が設けられる表面の段差は、例えば、０．１μｍ程度以下とすることが効果的である。
【０１０３】
そして、マスク４５０を取り除き、第１、第２超電導線１００、２００と、接続配向層４３５との上に、超電導接続体３００となる超電導層を成膜する。  
このようにして本実施形態に係る超電導線材４０が得られる。
【０１０４】
こうして接続された本実施形態に係る超電導線材４０は、従来技術による最低抵抗である１．０×１０−９Ωの接続抵抗値よりもはるかに小さい１．０×１０−１２Ωの接続抵抗を実現できる。
【０１０５】
なお、この時、超電導接続体３００となる超電導層は、第１、第２超電導線１００、２００の超電導層１４０、２４０と同じ材料を用いることができる。  
ただし、本実施形態に係る超電導線材４０においても、第１の実施形態の超電導線材１０と同様に、超電導接続体３００となる超電導層には、第１、第２超電導線１００、２００の超電導層１４０、２４０とは異なる種類の材料を用いることが望ましい。
【０１０６】
すなわち、超電導接続体３００は、第１超電導線１００の第１超電導層１４０に含まれる元素と異なる元素を含むことが望ましい。また、超電導接続体３００は、第２超電導線２００の第２超電導層２４０に含まれる元素と異なる元素を含むことが望ましい。
【０１０７】
例えば、超電導を発現するランタノイド属として、Ｌａ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕが挙げられる。また超電導を発現する材料として、イットリウム（Ｙ）を含む材料が挙げられる。従って、超電導接続体３００は、第１、第２超電導層１４０、２４０に含まれる元素と異なる、Ｌａ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｙよりなるグループから選ばれた少なくとも１つを含むことができる。
【０１０８】
なお、第１、第２超電導層１４０、２４０においては、超電導電流は、主に第１、第２超電導層１４０、２４０の層面に対して平行な方向に得られる状態で成膜してあるため、超電導接続体３００に向かって流れる超電導電流の臨界電流密度は、層面に対して平行な方向に得られる超電導電流の１／１００〜１／１０００程度の低いものであると考えられる。しかし、超電導接続体３００の接続面積を広くすることでこの超電導電流の低下は回避できる。
【０１０９】
例えば、第１、第２超電導層１４０、２４０の層厚は、例えば０．３μｍ〜１０μｍである。このとき、第１、第２超電導線１００、２００の幅と超電導接続体の幅が同じ場合に、超電導接続体３００の延在方向の長さを、この膜厚の１００〜１０００倍以上、すなわち、超電導接続体３００の長さを０．３ｍｍ〜１０ｍｍ以上とすれば、超電導電流許容量低下の問題が解決できる。
【０１１０】
現在用いられている超電導層の厚さは１μｍ程度が多く、超電導層の層面に対して垂直方向への電流は、平行方向への電流の１／１００程度の超電導電流が得られると考えられていることから、この場合には、超電導接続体３００が第１、第２超電導線１００、２００と重複する領域の長さは、１００μｍでも十分と言うことになる。しかし、超電導層の表面には異物なども存在するため、微視的に見たときの接触面積は、超電導接続体３００が第１、第２超電導線１００、２００と重複する領域の面積の１／２〜１／１０程度になってしまうことが予想される。そのため、超電導接続体３００が第１、第２超電導線１００、２００と重複する領域の長さは、０．２ｍｍ〜１ｍｍ以上とすることができる。すなわち、超電導接続体３００が第１、第２超電導線１００、２００と重複する領域の長さは、１ｍｍ以上が望ましい。
【０１１１】
そして、例えば、超電導接続体３００が第１、第２超電導線１００、２００と重複する領域の長さが１ｍｍのときに、質の低い接続（例えば接続面の凹凸が大きい、接続面に汚れがある等）の場合に、第１、第２超電導線１００、２００及び超電導接続体３００を流れる電流は、第１、第２超電導線１００、２００の幅の１ｃｍあたり５Ａ以上とすることができる。
【０１１２】
また、例えば、超電導接続体３００が第１、第２超電導線１００、２００と重複する領域の長さが１ｍｍのときに、質の高い接続（例えば接続面の凹凸が小さい、接続面に汚れがない等）の場合に、第１、第２超電導線１００、２００及び超電導接続体３００を流れる電流は、第１、第２超電導線１００、２００の幅の１ｃｍあたり３０Ａ以上とすることができる。
【０１１３】
（第２の実施例）
長さが約５０ｃｍの第１、第２超電導線１００、２００の、それぞれの一端２Ａ、２Ｂに、Hastelloy-Cからなるガイド２Ｃ、２Ｄをとりつける。  
第１、第２超電導線１００、２００においては、金属テープなどの基材１２０、２２０の上に、配向性を持たないHastelloy-C層１３０、２３０が設けられ、その上にＩＢＡＤ法により成膜された８ｍｏｌ％Ｙ２Ｏ３配合のＺｒＯ２層からなる配向層１３１、２３１が設けられ、その上にＰＬＤ法により成膜されたＣｅＯ２層からなる中間層１３２、２３２が設けられ、さらにその上にＹＢＣＯ層からなる超電導層１４０、２４０が設けられている。
【０１１４】
第１、第２超電導線１００、２００の厚みは０．１ｍｍであり、Hastelloy-C層（１３０、２３０）の厚みは約０．１〜０．５ｍｍであり、配向層１３１、２３１の厚みは約１μｍであり、中間層１３２、２３２の厚みは約０．２μｍであり、超電導層１４０、２４０の厚みは約１μｍである。
【０１１５】
そして、一端２Ａ、２Ｂが動かないように固定するHastellloy-Cで出来たガイド２Ｃ、２Ｄに一端２Ａ、２Ｂが取り付けられた状態で、段差の測定を行う。その結果に基づき、一端１Ａ、１Ｂの段差が０．１μｍ以下となるような段差が設けられた段差調節材４２０を選び、これを一端１Ａ、１Ｂの裏面（第１、第２超電導層１４０、２４０とは逆の面）に取り付ける。この接続部を以下では被加工部２Ｘと呼ぶことにする。
【０１１６】
被加工部２Ｘの表面にイオンミリング時に全てが削られない十分な厚みを持つスリット（マスク４５０）を設置し、イオンミリングのチャンバー内に入れる。チャンバー内のガスをＡｒとして、１．０×１０−３Ｐａに減圧する。そして、まず、３００Ｖの加速電圧で入射角（加工面の法線からの角度）５０度の方向から、２０分のイオンミリングを行い、その後は、２００Ｖの加速電圧で入射角０度の方向から６０分のイオンミリングを行う。なお、上記のイオンミリングにおいて、初期段階の条件では、ミリング速度は２０ｎｍ／分であり、その後の段階の条件では１０ｎｍ／分であることが別の実験からわかっている。従って、上記のイオンミリングにより掘り出された部分の合計深さは、ほぼ１，０００ｎｍである。
【０１１７】
次に、被加工部２Ｘをスリットを付けたままＩＢＡＤ成膜チャンバー内に入れる。そして、Ａｒ＋イオンの入射角を一般的に用いられている角度である３５度とし、２００ｅＶの加速電圧により、ＹＳＺ層の成膜を行う。なお、被加工部２Ｘは冷却していない。被加工部２Ｘの温度は、アルゴンイオン照射による過熱により、７０℃〜１００℃であると推定される。成膜時は、全圧を４．０×１０−２Ｐａに減圧している。そして、ＹＳＺ膜の膜厚は０．５０μｍとする。
【０１１８】
この後、被加工部２Ｘの上に、ＰＬＤ法によりＣｅＯ２層を成膜する。この際、被加工部２Ｘの温度を７６５℃とし、酸素分圧を２０ｍＴｏｒｒとし、Ｋｒ−Ｆのエキシマレーザーで、膜厚が０．５０μｍとなるよう成膜を行う。これにより、一端２Ａ、２Ｂにおける第１、第２超電導層１４０、２４０の表面と、ＣｅＯ２層の表面とがほぼ同等の高さとなる。なお、この高さは、段差計により確認することができる。
【０１１９】
この後、被加工部２Ｘを別のＰＬＤ法チャンバー内に入れ、同じくＫｒ−Ｆレーザーを用いて超電導接続体３００となる膜を形成する。このとき、被加工部２Ｘの温度を７７５℃とし、酸素分圧を３００ｍＴｏｒｒとし、ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ６からなるターゲットを用い、１．８Ｊ／ｃｍ−２のエネルギー密度で成膜を行う。そして、超電導膜の膜厚が約１μｍとなるように、チャンバー内ディテクターで膜厚をモニターしながら成膜を行う。
【０１２０】
この後、被加工部１Ｘを、電気炉内にて、１００％酸素ガス中、４５０℃で１時間の酸素アニールを行い、超電導膜であるＹＢＣＯ層が得られる。  
電気炉の冷却後、被加工部２Ｘを電気炉から取り出し、本実施例の超電導線材４２（図示しない）が得られる。
【０１２１】
そして、超電導線材４２を磁気シールド内部の液体窒素中にて冷却し、超電導線材４２に磁場を印加し、永久電流モードで電流を保持し、一定時間後にホール素子で接続された超電導線材４２の磁束を測定することにより接続抵抗値を求める。初期の電流値は１２Ａであり、超電導接続部の抵抗は１．６×１０−１３Ωである。なお、超電導線材４２の幅は、４ｍｍであるため、本実施例に係る超電導線材４１においては、幅１ｃｍあたり３０Ａの臨界電流値が得られたことに相当する。
【０１２２】
（第３の実施例）  
長さが約５０ｃｍの第１、第２超電導線１００、２００の、それぞれの一端３Ａ、３Ｂに、Hastelloy-Cからなるガイド３Ｃおよびガイド３Ｄをそれぞれとりつける。  
第１、第２超電導線１００、２００においては、金属テープなどの基材１２０、２２０の上に、配向性を持たないHastelloy-C層１３０、１３１が設けられ、その上にＩＢＡＤ法により成膜されたＧａ２Ｚｒ２Ｏ７からなる配向層１３１、２３１が設けられ、その上にＰＬＤ法により成膜されたＣｅＯ２からなる中間層１３２、２３２が設けられ、さらにその上にＹＢＣＯ膜からなる第１、第２超電導層１４０、２４０が設けられている。
【０１２３】
第１、第２超電導線１００、２００の全体の厚みは、０．１ｍｍ程度であり、配向層１３１、２３１の厚さは約１μｍ、中間層１３２、２３２の厚さは約０．２μｍ、第１、第２超電導層１４０、２４０の厚さは約１μｍである。
【０１２４】
そして、一端３Ａ、３Ｂが動かないように固定するHastellloy-Cで出来たガイド３Ｃ、３Ｄに一端３Ａ、３Ｂが取り付けられた状態で、段差の測定を行う。その結果に基づき、一端３Ａ、３Ｂの段差が０．１μｍ以下となるような段差が設けられた段差調節材４２０を選び、これを一端３Ａ、３Ｂの裏面（第１、第２超電導層１４０、２４０とは逆の面）に取り付ける。この接続部を以下では被加工部３Ｘと呼ぶことにする。
【０１２５】
被加工部３Ｘの表面にイオンミリング時に全てが削られない十分な厚みを持つスリットを設置し、イオンミリングのチャンバー内に入れる。チャンバー内のガスをＡｒとして、１．０×１０−３Ｐａに減圧する。そして、まず、３００Ｖの加速電圧で入射角５０度の方向から、２０分のイオンミリングを行い、その後は、２００Ｖの加速電圧で入射角０度の方向から６０分のイオンミリングを行う。なお、上記のイオンミリングにおいて、初期段階の条件では、ミリング速度は２０ｎｍ／分であり、その後の段階の条件では１０ｎｍ／分であることが別の実験からわかっている。従って、上記のイオンミリングにより掘り出された部分の合計深さは、ほぼ１，０００ｎｍである。
【０１２６】
次に、被加工部３Ｘをスリットを付けたままＩＢＡＤ成膜チャンバー内に入れる。そして、Ａｒ＋イオンの入射角を一般的に用いられている角度である３５度とし、２００ｅＶの加速電圧により、Ｇａ２Ｚｒ２Ｏ７層の成膜を行う。なお、被加工部３Ｘは冷却していない。被加工部３Ｘの温度は、アルゴンイオン照射による過熱により、１５０℃〜２００℃であると推定される。成膜時は、全圧を４．０×１０−２Ｐａに減圧している。そして、Ｇａ２Ｚｒ２Ｏ７層の膜厚は０．５０μｍとする。
【０１２７】
この後、被加工部３Ｘの上に、ＰＬＤ法によりＣｅＯ２層を成膜する。この際、被加工部３Ｘの温度を７６５℃とし、酸素分圧を２０ｍＴｏｒｒとし、Ｋｒ−Ｆのエキシマレーザーで、膜厚が０．５０μｍとなるよう成膜を行う。これにより、一端３Ａ、３Ｂにおける第１、第２超電導層１４０、２４０の表面と、ＣｅＯ２層の表面とがほぼ同等の高さとなる。なお、この高さは、段差計により確認することができる。
【０１２８】
この後、被加工部３Ｘを別のＰＬＤ法チャンバー内に入れ、同じくＫｒ−Ｆレーザーを用いて超電導接続体３００となる膜を形成する。このとき、被加工部３Ｘの温度を７７５℃とし、酸素分圧を３００ｍＴｏｒｒとし、ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ６からなるターゲットを用い、１．８Ｊ／ｃｍ−２のエネルギー密度で成膜を行う。そして、超電導膜の膜厚が約１μｍとなるように、チャンバー内ディテクターで膜厚をモニターしながら成膜を行う。
【０１２９】
この後、被加工部３Ｘを、電気炉内にて、１００％酸素ガス中、４５０℃で１時間の酸素アニールを行い、超電導膜であるＹＢＣＯ層が得られる。  
電気炉の冷却後、被加工部３Ｘを電気炉から取り出し、本実施例の超電導線材４３が得られる。
【０１３０】
そして、超電導線材４３を磁気シールド内部の液体窒素中にて冷却し、超電導線材４３に磁場を印加し、永久電流モードで電流を保持し、一定時間後にホール素子で接続された超電導線材４３の磁束を測定することにより接続抵抗値を求める。初期の電流値は９Ａであり、超電導接続部の抵抗は１．０×１０−１３Ωである。
【０１３１】
（第４の実施例）  
長さが約５０ｃｍの第１、第２超電導線１００、２００の、それぞれの一端４Ａ、４Ｂに、Hastelloy-Cからなるガイド３Ｃおよびガイド３Ｄをそれぞれとりつける。  
第１、第２超電導線１００、２００においては、配向層を持つＮｉ−Ｗからなる基材１２０、２２０の上にＹ２Ｏ３からなるシード層が設けられ、その上にＹＳＺからなるバリア層が設けられ、その上にＣｅＯ２からなる中間層１３２、２３２が設けられている。これらのシード層、バリア層、中間層１３２、２３２は全てＰＬＤ法によって形成されている。そして、中間層の上にＹＢＣＯ膜からなる第１、第２超電導層１４０、２４０が設けられている。
【０１３２】
第１、第２超電導線１００、２００の全体の厚みは、０．１ｍｍ程度であり、中間層１３２、２３２の厚さは約１μｍ、第１、第２超電導層１４０、２４０の厚さは約１μｍである。
【０１３３】
そして、一端４Ａ、４Ｂが動かないように固定するHastellloy-Cで出来たガイド３Ｃ、３Ｄに一端４Ａ、４Ｂが取り付けられた状態で、段差の測定を行う。その結果に基づき、一端４Ａ、４Ｂの段差が０．１μｍ以下となるような段差が設けられた段差調節材４２０を選び、これを一端４Ａ、４Ｂの裏面（第１、第２超電導層１４０、２４０とは逆の面）に取り付ける。この接続部を以下では被加工部４Ｘと呼ぶことにする。
【０１３４】
被加工部４Ｘの表面にイオンミリング時に全てが削られない十分な厚みを持つスリットを設置し、イオンミリングのチャンバー内に入れる。チャンバー内のガスをＡｒとして、１．０×１０−３Ｐａに減圧する。そして、まず、３００Ｖの加速電圧で入射角５０度の方向から、２０分のイオンミリングを行い、その後は、２００Ｖの加速電圧で入射角０度の方向から６０分のイオンミリングを行う。なお、上記のイオンミリングにおいて、初期段階の条件では、ミリング速度は２０ｎｍ／分であり、その後の段階の条件では１０ｎｍ／分であることが別の実験からわかっている。従って、上記のイオンミリングにより掘り出された部分の合計深さは、ほぼ１，０００ｎｍである。
【０１３５】
次に、被加工部４Ｘをスリットを付けたままＩＢＡＤ成膜チャンバー内に入れる。そして、Ａｒ＋イオンの入射角を一般的に用いられている角度である３５度とし、２００ｅＶの加速電圧により、ＹＳＺの成膜を行う。なお、被加工部４Ｘは冷却していない。被加工部４Ｘの温度は、アルゴンイオン照射による過熱により、１５０℃〜２００℃であると推定される。成膜時は、全圧を４．０×１０−２Ｐａに減圧している。そして、ＹＳＺ層の膜厚は０．５０μｍとする。
【０１３６】
この後、被加工部４Ｘの上に、ＰＬＤ法によりＣｅＯ２層を成膜する。この際、被加工部４Ｘの温度を７６５℃とし、酸素分圧を２０ｍＴｏｒｒとし、Ｋｒ−Ｆのエキシマレーザーで、膜厚が０．５０μｍとなるよう成膜を行う。これにより、一端４Ａ、４Ｂにおける第１、第２超電導層１４０、２４０の表面と、ＣｅＯ２層の表面とがほぼ同等の高さとなる。なお、この高さは、段差計により確認することができる。
【０１３７】
この後、被加工部４Ｘを別のＰＬＤ法チャンバー内に入れ、同じくＫｒ−Ｆレーザーを用いて超電導接続体３００となる膜を形成する。このとき、被加工部３Ｘの温度を７７５℃とし、酸素分圧を３００ｍＴｏｒｒとし、ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ６からなるターゲットを用い、１．８Ｊ／ｃｍ−２のエネルギー密度で成膜を行う。そして、超電導膜の膜厚が約１μｍとなるように、チャンバー内ディテクターで膜厚をモニターしながら成膜を行う。
【０１３８】
この後、被加工部４Ｘを、電気炉内にて、１００％酸素ガス中、４５０℃で１時間の酸素アニールを行い、超電導膜であるＹＢＣＯ層が得られる。  
電気炉の冷却後、被加工部４Ｘを電気炉から取り出し、本実施例の超電導線材４４（図示しない）が得られる。
【０１３９】
そして、超電導線材４４を磁気シールド内部の液体窒素中にて冷却し、超電導線材４４に磁場を印加し、永久電流モードで電流を保持し、一定時間後にホール素子で接続された超電導線材４４の磁束を測定することにより接続抵抗値を求める。初期の電流値は９Ａであり、超電導接続部の抵抗は８．６×１０−１３Ωである。  
この接続抵抗値は、高特性ＮＭＲに要求される１．０×１０−１２Ω以下を満たしている。このように、ＲＡＢｉＴＳ層の上に形成された超電導線層を有する超電導線においても、永久電流モードに必要な抵抗値の超電導接続が行える。
【０１４０】
（第５の実施例）  
長さが約５０ｃｍの第１、第２超電導線１００、２００の、それぞれの一端５Ａ、５Ｂに、Hastelloy-Cからなるガイド５Ｃおよびガイド５Ｄをそれぞれとりつける。
【０１４１】
第１超電導線１００においては、金属テープ等の基材１２０の上に配向性を持たないHastelloy-C層１３０が設けられ、その上にＩＢＡＤ法により成膜されたＧａ２Ｚｒ２Ｏ７からなる配向層１３１が設けられ、その上にＰＬＤ法により成膜されたＣｅＯ２からなる中間層１３２が設けられおり、その上にＰＬＤ法で成膜されたＹＢＣＯ膜からなる第１超電導層１４０が設けられている。
【０１４２】
第１超電導線１００の全体の厚みは、０．１ｍｍ程度であり、配向層２３１の厚さは約１μｍであり、中間層１３２の厚さは約０．２μｍであり、第１超電導層１４０の厚さは約１μｍである。
【０１４３】
一方、第２超電導線２００においては、配向層を持つＮｉ−Ｗからなる基材２２０の上にＹ２Ｏ３からなるシード層が設けられ、その上にＹＳＺからなるバリア層が設けられ、その上にＣｅＯ２からなる中間層２３２が設けられている。これらのシード層、バリア層、中間層２３２は全てＰＬＤ法によって形成されている。そして、中間層２３２の上にＹＢＣＯ膜からなる第２超電導層２４０が設けられている。
【０１４４】
第２超電導線２００の全体の厚みは０．１ｍｍ程度であり、中間層２３２の厚さは約１μｍであり、第２超電導層２４０の厚さは約１μｍである。
【０１４５】
そして、一端５Ａ、５Ｂが動かないように固定するHastellloy-Cで出来たガイド５Ｃ、５Ｄに一端５Ａ、５Ｂが取り付けられた状態で、段差の測定を行う。その結果に基づき、一端５Ａ、５Ｂの段差が０．１μｍ以下となるような段差が設けられた段差調節材４２０を選び、これを一端５Ａ、５Ｂの裏面（第１、第２超電導層１４０、２４０とは逆の面）に取り付ける。この接続部を以下では被加工部５Ｘと呼ぶことにする。
【０１４６】
被加工部５Ｘの表面にイオンミリング時に全てが削られない十分な厚みを持つスリットを設置し、イオンミリングのチャンバー内に入れる。チャンバー内のガスをＡｒとして、１．０×１０−３Ｐａに減圧する。そして、まず、３００Ｖの加速電圧で入射角５０度の方向から、２０分のイオンミリングを行い、その後は、２００Ｖの加速電圧で入射角０度の方向から６０分のイオンミリングを行う。なお、上記のイオンミリングにおいて、初期段階の条件では、ミリング速度は２０ｎｍ／分であり、その後の段階の条件では１０ｎｍ／分であることが別の実験からわかっている。従って、上記のイオンミリングにより掘り出された部分の合計深さは、ほぼ１，０００ｎｍである。
【０１４７】
次に、被加工部５Ｘをスリットを付けたままＩＢＡＤ成膜チャンバー内に入れる。そして、Ａｒ＋イオンの入射角を一般的に用いられている角度である３５度とし、２００ｅＶの加速電圧により、Ｇａ２Ｚｒ２Ｏ７の成膜を行う。なお、被加工部５Ｘは冷却していない。被加工部５Ｘの温度は、アルゴンイオン照射による過熱により、１５０℃〜２００℃であると推定される。成膜時は、全圧を４．０×１０−２Ｐａに減圧している。そして、Ｇａ２Ｚｒ２Ｏ７層の膜厚は０．５０μｍとする。
【０１４８】
この後、被加工部５Ｘの上に、ＰＬＤ法によりＣｅＯ２層を成膜する。この際、被加工部５Ｘの温度を７６５℃とし、酸素分圧を２０ｍＴｏｒｒとし、Ｋｒ−Ｆのエキシマレーザーで、膜厚が０．５０μｍとなるよう成膜を行う。これにより、一端５Ａ、５Ｂにおける第１、第２超電導層１４０、２４０の表面と、ＣｅＯ２層の表面とがほぼ同等の高さとなる。なお、この高さは、段差計により確認することができる。
【０１４９】
この後、被加工部５Ｘを別のＰＬＤ法チャンバー内に入れ、同じくＫｒ−Ｆレーザーを用いて超電導接続体３００となる膜を形成する。このとき、被加工部３Ｘの温度を７７５℃とし、酸素分圧を３００ｍＴｏｒｒとし、ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ６からなるターゲットを用い、１．８Ｊ／ｃｍ−２のエネルギー密度で成膜を行う。そして、超電導膜の膜厚が約１μｍとなるように、チャンバー内ディテクターで膜厚をモニターしながら成膜を行う。
【０１５０】
この後、被加工部５Ｘを、電気炉内にて、１００％酸素ガス中、４５０℃で１時間の酸素アニールを行い、超電導膜であるＹＢＣＯ層が得られる。  
電気炉の冷却後、被加工部５Ｘを電気炉から取り出し、本実施例の超電導線材４５（図示しない）が得られる。
【０１５１】
そして、超電導線材４５を磁気シールド内部の液体窒素中にて冷却し、超電導線材４５に磁場を印加し、永久電流モードで電流を保持し、一定時間後にホール素子で接続された超電導線材４５の磁束を測定することにより接続抵抗値を求める。初期の電流値は１１Ａであり、超電導接続部の抵抗は４．２×１０−１３Ωである。
【０１５２】
このように、超電導層の下地に異なる層を有する超電導線どうしを接続する際にも、本実施形態の構造と手法を適用でき、この場合にも、永久電流モードに必要な抵抗値の超電導接続が実現できる。
【０１５３】
（第６の実施例）  
長さが約５０ｃｍの超電導線を１０本（すなわち２本ずつの組みを５組）の、それぞれの一端のそれぞれに、Hastelloy-Cからなるガイド６Ｃおよびガイド６Ｄをとりつける。  １０本の超電導線においては、金属テープ等の基材１２０の上に配向性を持たないHastelloy-C層１３０が設けられ、その上にＩＢＡＤ法により成膜された８ｍｏｌ％Ｙ２Ｏ３配合のＺｒＯ２（ＹＳＺ）からなる配向層が設けられ、その上にＰＬＤ法により成膜されたＣｅＯ２からなる中間層が設けられおり、その上にＰＬＤ法で成膜されたＹＢＣＯ膜からなる超電導層が設けられている。
【０１５４】
超電導線の全体の厚みは、０．１ｍｍ程度であり、配向層の厚さは約１μｍであり、中間層の厚さは約０．２μｍであり、超電導層の厚さは約１μｍである。
【０１５５】
そして、超電導線の一端が動かないように固定するHastellloy-Cで出来たガイド６Ｃ、６Ｄに一端が取り付けられた状態で、段差の測定を行う。その結果に基づき、一端どうしの段差が０．１μｍ、０．２μｍ、０．４μｍ、０．７μｍ、１．０μｍとなるような段差調節材４２０を選び、これを超電導線の接続端の裏面（超電導層とは逆の面）に取り付ける。この５つの接続部を以下では、被加工部６Ｘ１、６Ｘ２、６Ｘ３、６Ｘ４、６Ｘ５と呼ぶことにする。
【０１５６】
被加工部６Ｘ１、６Ｘ２、６Ｘ３、６Ｘ４、６Ｘ５の表面にイオンミリング時に全てが削られない十分な厚みを持つスリットを設置し、イオンミリングのチャンバー内に入れる。チャンバー内のガスをＡｒとして、１．０×１０−３Ｐａに減圧する。そして、まず、３００Ｖの加速電圧で入射角５０度の方向から、２０分のイオンミリングを行い、その後は、２００Ｖの加速電圧で入射角０度の方向から６０分のイオンミリングを行う。なお、上記のイオンミリングにおいて、初期段階の条件では、ミリング速度は２０ｎｍ／分であり、その後の段階の条件では１０ｎｍ／分であることが別の実験からわかっている。従って、上記のイオンミリングにより掘り出された部分の合計深さは、ほぼ１，０００ｎｍである。
【０１５７】
次に、被加工部６Ｘ１、６Ｘ２、６Ｘ３、６Ｘ４、６Ｘ５を、スリットを付けたままＩＢＡＤ成膜チャンバー内に入れる。そして、Ａｒ＋イオンの入射角を一般的に用いられている角度である３５度とし、２００ｅＶの加速電圧により、ＹＳＺ層の成膜を行う。なお、被加工部６Ｘ１、６Ｘ２、６Ｘ３、６Ｘ４、６Ｘ５の表面は冷却していない。被加工部６Ｘ１、６Ｘ２、６Ｘ３、６Ｘ４、６Ｘ５の温度は、アルゴンイオン照射による過熱により、１５０℃〜２００℃であると推定される。成膜時は、全圧を４．０×１０−２Ｐａに減圧している。そして、ＹＳＺ層の膜厚は０．５０μｍとする。
【０１５８】
この後、被加工部６Ｘ１、６Ｘ２、６Ｘ３、６Ｘ４、６Ｘ５の上に、ＰＬＤ法によりＣｅＯ２層を成膜する。この際、被加工部６Ｘ１、６Ｘ２、６Ｘ３、６Ｘ４、６Ｘ５の温度を７６５℃とし、酸素分圧を２０ｍＴｏｒｒとし、Ｋｒ−Ｆのエキシマレーザーで、膜厚が０．５０μｍとなるよう成膜を行う。これにより、接続端における超電導層の表面と、ＣｅＯ２層の表面とがほぼ同等の高さとなる。なお、この高さは、段差計により確認することができる。
【０１５９】
この後、被加工部６Ｘ１、６Ｘ２、６Ｘ３、６Ｘ４、６Ｘ５を別のＰＬＤ法チャンバー内に入れ、同じくＫｒ−Ｆレーザーを用いて超電導接続体３００となる膜を形成する。このとき、被加工部６Ｘ１、６Ｘ２、６Ｘ３、６Ｘ４、６Ｘ５の温度を７７５℃とし、酸素分圧を３００ｍＴｏｒｒとし、ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ６からなるターゲットを用い、１．８Ｊ／ｃｍ−２のエネルギー密度で成膜を行う。そして、超電導膜の膜厚が約１μｍとなるように、チャンバー内ディテクターで膜厚をモニターしながら成膜を行う。
【０１６０】
この後、被加工部６Ｘ１、６Ｘ２、６Ｘ３、６Ｘ４、６Ｘ５を、電気炉内にて、１００％酸素ガス中、４５０℃で１時間の酸素アニールを行い、超電導膜であるＹＢＣＯ層が得られる。  
電気炉の冷却後、被加工部６Ｘ１、６Ｘ２、６Ｘ３、６Ｘ４、６Ｘ５を電気炉から取り出し、本実施例の超電導線材４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄ、４６ｅ（図示しない）が得られる。
【０１６１】
そして、超電導線材４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄ、４６ｅを磁気シールド内部の液体窒素中にて冷却し、超電導線材４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄ、４６ｅに磁場を印加し、永久電流モードで電流を保持し、一定時間後にホール素子で接続された超電導線材の磁束を測定することにより接続抵抗値を求める。超電導線材４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄ、４６ｅの初期の電流値は最大で１４Ａであり、超電導線材４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄ、４６ｅの超電導接続部の抵抗は、それぞれ、１．８×１０−１３Ω、２．８×１０−１３Ω、７．０×１０−１３Ω、１．３×１０−１２Ω、８．８×１０−１２Ωである。
【０１６２】
このように、接続端どうしの段差を小さくするほど、超電導接続部の許容電流値が大きくなる。従って、段差は小さい方が望ましく、例えば、０．５μｍ以下とすることが望ましい。また、接続される超電導線の超電導層の層厚の５０％以下とすることが望ましい。
【０１６３】
ただし、段差が一番大きい１．０μｍである超電導線材４６ｅにおいても、抵抗値は、８．８×１０−１２Ωと、従来に比べて極めて低い抵抗値を実現できる。
【０１６４】
（第５の実施の形態）
図１１は、本発明の第５の実施形態に係る超電導線材の製造方法を例示するフローチャート図である。  
図１１に表したように、本発明の第５の実施形態に係る超電導線材の製造方法においては、第１超電導線１００のｃ軸面１１１と、第２超電導線２００のｃ軸面２１１と、の上に、第１超電導線１００と第２超電導線２００とを電気的に接続する超電導接続体３００を形成する（ステップＳ１０）。  
これにより、超電導線材を許容電流値が大きく出来る超電導体で接続する、超電導線材の製造方法が提供できる。
【０１６５】
図１２は、本発明の第５の実施形態に係る別の超電導線材の製造方法を例示するフローチャート図である。  
図１２に表したように、本発明の第５の実施形態に係る別の超電導線材の製造方法においては、超電導接続体の形成（ステップＳ１０）の前に、まず、第１超電導線１００の第１超電導層１４０と、第２超電導線２００の第２超電導層２４０と、を第１超電導線１００と第２超電導線２００とが対向する面よりも後退させる（ステップＳ８）。
【０１６６】
そして、第１超電導層２４０が後退した部分の第１超電導線１００と、第２超電導層２４０が後退した部分の第２超電導線２００と、の上に配向層（接続配向層４３５）を形成する（ステップＳ９）。
【０１６７】
これにより、超電導接続体３００の配向性を高めることができ、接続抵抗をさらに低下させることができる。
【０１６８】
図１３は、本発明の第５の実施形態に係る別の超電導線材の製造方法を例示するフローチャート図である。  
図１３に表したように、本発明の第５の実施形態に係る別の超電導線材の製造方法においては、超電導接続体の形成（ステップＳ１０）の前に、第１超電導線１００の第１超電導層１４０の側の第１主面と、第２超電導線２００の第２超電導層２４０の側の第２主面と、の段差を調節する段差調節材４２０を、前記第１主面と反対の側の第１超電導線１００の面、及び、前記第２主面と反対の側の第２超電導線２００の面、の少なくともいずれかに設ける（ステップＳ７）。
【０１６９】
このとき、段差調節材４２０は、第１超電導線１００の第１超電導層１４０の側の第１主面と、第２超電導線２００の第２超電導層２４０の側の第２主面と、の段差を縮小するように調整することができる。  
これにより、第１超電導線１００の第１超電導層１４０の側の第１主面と、第２超電導線２００の第２超電導層２４０の側の第２主面と、の段差を小さくすることができ、接続部の超電導電流許容量ををさらに高めることができる。
【０１７０】
なお上記において、第１超電導線１００の第１超電導層１４０の側の第１主面と、第２超電導線２００の第２超電導層２４０の側の第２主面と、は厳密に同一平面内に配置される必要はなく、第１超電導線１００の第１超電導層１４０の側の第１主面と、第２超電導線２００の第２超電導層２４０の側の第２主面と、の段差が縮小されれば良い。この段差は、例えば、１μｍ以下とすることができる。
【０１７１】
また、本実施形態に係る超電導線材の製造方法において、図５に例示したように、超電導接続体３００の形成の前に、第１超電導線１００の一端を、第２超電導線２００の延在方向に対して直交する方向に、第２超電導線２００の一端と隣り合って配置することができる。これにより、接続抵抗の低下がより容易となる。
【０１７２】
なお、本発明の実施形態に係る超電導線材及びその製造方法は、例えば、酸化物超電導体である、イットリウム系、及びイットリウム系超電導体など各種の材料系の超電導線に応用できる。
【０１７３】
また、本発明の実施形態に係る超電導線材及びその製造方法は、例えば、ＰＬＤ法、金属有機物化学蒸着堆積法（ＭＯＣＶＤ：Metal Organic Chemical Vapor Deposition）法、電子ビーム（ＥＢ：Electron Beam）法、トリフルオロ酢酸塩を用いる金属有機物堆積（ＴＦＡ−ＭＯＤ：metal organic deposition using trifluoroacetates）法など、各種の方法で作製された超電導線に応用できる。
【０１７４】
また、本発明の実施形態に係る超電導線材及びその製造方法において、超電導接続体３００の形成は、例えば、ＰＬＤ法、ＭＯＣＶＤ法、ＥＢ法、ＴＦＡ−ＭＯＤ法など、各種の方法を用いることができる。
【０１７５】
以上のように本発明の実施形態によれば、２軸配向組織を持つ超電導線材において、従来電流が得られにくいと考えられているｃ軸方向に大面積で接合を行うことにより超電導電流がえられ、ＮＭＲに必要な１０−１２Ω以下の低抵抗値が実現し、永久電流モードを実現しうる。１ＧＨｚのＮＭＲ実現は、バイオテクノロジー技術の発展を通じて創薬分野への貢献を含め、未来社会へ寄与することが期待される。
【０１７６】
また、この接続技術は比較的短く安定的に特性が得られる超電導線材どうしを接合し、長尺線材を作るあげることができる技術でもある。化石燃料枯渇時には太陽光発電が重要な地位を占めると考えられ、晴天率が９５％と高く、太陽電池を設置しても気候変動への影響が少ないと考えられる砂漠地帯への太陽電池の大量設置と大電力送電により、エネルギー不足の解消に重要な役割を果たすと考えられる。
【０１７７】
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、超電導線材及びその製造方法を構成する各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。  
また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
【０１７８】
その他、本発明の実施の形態として上述した超電導線材及びその製造方法を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての超電導線材及びその製造方法も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
【０１７９】
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
【図面の簡単な説明】
【０１８０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る超電導線材の構成を例示する模式的図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る超電導線材の構成を例示する模式的断面図である。
【図３】比較例の超電導線材の構成を例示する模式的断面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る超電導線材の変形例の構成を例示する模式的平面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る超電導線材の変形例の構成を例示する模式的平面図である。
【図６】本発明の第１の実施例に係る超電導線材の構成を例示する模式図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る超電導線材の構成を例示する模式的断面図である。
【図８】本発明の第３の実施形態に係る超電導線材の構成を例示する模式的断面図である。
【図９】本発明の第４の実施形態に係る超電導線材の構成を例示する模式的図である。
【図１０】本発明の第４の実施形態に係る超電導線材の製造方法を例示する工程順模式的断面図である。
【図１１】本発明の第５の実施形態に係る超電導線材の製造方法を例示するフローチャート図である。
【図１２】本発明の第５の実施形態に係る別の超電導線材の製造方法を例示するフローチャート図である。
【図１３】本発明の第５の実施形態に係る別の超電導線材の製造方法を例示するフローチャート図である。
【符号の説明】
【０１８１】
１０、１０ａ〜１０ｉ、１１、２０、３０、４０、４２、４３、４４、４５、４６ａ〜ｅ、９１〜９３  超電導線材
１００  第１超電導線
１１０  ｃ軸
１１１  ｃ軸面
１２０  第１基材
１３０  Hastelloy-C層
１３１  配向層
１３２  中間層
１４０  第１超電導層
２００  第２超電導線
２１０  ｃ軸
２１１  ｃ軸面
２２０  第２基材
２３０  Hastelloy-C層
２３１  配向層
２３２  中間層
２４０  第２超電導層
３００  超電導接続体
３１０  ｃ軸
４１０  埋め込み材
４２０  段差調節材
４３１  接続部配向層
４３２  接続部中間層
４３５  接続配向層
４５０  マスク
５１０、５２０、５３０  接続材
５３１  充填材
ａ１〜ａ５  矢印
【図１】
2010003435.tif 000003
【図２】
2010003435.tif 000004
【図３】
2010003435.tif 000005
【図４】
2010003435.tif 000006
【図５】
2010003435.tif 000007
【図６】
2010003435.tif 000008
【図７】
2010003435.tif 000009
【図８】
2010003435.tif 000010
【図９】
2010003435.tif 000011
【図１０】
2010003435.tif 000012
【図１１】
2010003435.tif 000013
【図１２】
2010003435.tif 000014
【図１３】
2010003435.tif 000015