(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
超電導遷移温度以下の温度に冷却した超電導体に強磁性体を近接させた状態で，着磁コイルにより発生するパルス磁場を印加するに当たり，上記強磁性体は，上記超電導体の着磁方向の片側もしくは両側に対向して配設することを特徴とする超電導体の着磁方法。
【請求項２】
請求項１において，上記強磁性体は予め磁化されており，かつ上記超電導体を超電導遷移温度以下に冷却する以前に，上記強磁性体を上記超電導体に近接させておくことを特徴とする超電導体の着磁方法。
【請求項３】
請求項１又は２において，上記強磁性体は，上記超電導体と磁気回路を構成するように配設することを特徴とする超電導体の着磁方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項において，上記強磁性体は室温以下の温度に冷却されていることを特徴とする超電導体の着磁方法。
【請求項５】
断熱容器内に配設された超電導体と，該超電導体に近接して配設された強磁性体と，上記超電導体を固定するための試料ホルダーと，上記超電導体を冷却するための冷却装置と，上記超電導体にパルス磁場を印加するための着磁コイルとからなることを特徴とする超電導磁石装置。
【請求項６】
請求項５において，上記強磁性体は，上記超電導体の着磁方向の片側もしくは両側に対向して配設してあることを特徴とする超電導磁石装置。
【請求項７】
請求項５において，上記強磁性体は，上記超電導体と磁気回路を構成するように配設してあることを特徴とする超電導磁石装置。
【請求項８】
請求項５〜７のいずれか１項において，上記試料ホルダーは，上記強磁性体と対向している面により上記超電導体を支えていることを特徴とする超電導磁石装置。
【請求項９】
請求項５〜８のいずれか１項において，上記着磁コイル，又は，上記強磁性体の一部または全部が脱着可能であることを特徴とする超電導磁石装置。
【請求項１０】
請求項５〜９のいずれか１項において，上記冷却装置は冷凍機であり，該冷凍機には上記超電導体を冷却するためのコールドヘッドを設けていることを特徴とする超電導磁石装置。
【請求項１１】
請求項５〜１０のいずれか１項において，上記超電導体は，溶融法により作製した，Ａｇ，Ａｕ，Ｐｔのうちの少なくとも１つを含むＲＥ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系（ここに，ＲＥはＹ, 希土類元素，又はこれらの元素の組合せ）であることを特徴とする超電導磁石装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は，バルク形状（塊状）の超電導体に高い磁場を捕捉させて磁石として用いる場合の，超電導体の着磁方法及び超電導体磁石装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
溶融法により作製されたＲＥ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系（ＲＥはＹ又は希土類元素）の高温超電導体は１Ｔ（テスラ）を越える大きな磁場を捕捉することができ，従来の永久磁石を凌ぐ性能の磁石となることが知られている。
この超電導体を簡便に着磁する方法としては，例えば，特開平６−１６８８２３号公報（文献１），Japanese Journal of Applied Physics Vol.35 (1996) p.p. 2114-2125（文献２），特開平１０−０１２４２９号公報（文献３），特開平１０−１５４６２０号公報（文献４）に記載されているごとく，パルス磁場を超電導体に印加する方法（パルス着磁法）が開示されている。
【０００３】
上記文献１によれば，高温超電導体を７７Ｋに冷却した後，高温超電導体の周囲に配置した着磁コイルにパルス電流を通電することにより超電導体に図４に示すごときパルス磁場Ｐを印加する。これにより，超電導体は，いわゆるピン止め力によって磁場を捕捉して強力な磁石となる。
このパルス着磁法によれば，従来のＦＣ（Field Cooling：磁場中冷却）法やＺＦＣ（Zero Field Cooling：ゼロ磁場冷却）法などの静磁場による着磁方法に比べて非常に簡便に超電導体を着磁することができ，この方法を利用した超電導磁石装置はコンパクトにすることができる。
【０００４】
また，文献２においては，超電導体に最大の磁場を捕捉させるためには，印加する磁場の大きさに最適値があり，それより大きな磁場を印加すると，捕捉される磁場が減少することが報告されている。
また，文献３には，液体窒素に代えて冷凍機を用いて超電導体を冷却する方法が示されている。
また，文献４には，超電導体にパルス磁場を複数回印加する着磁方法が示されている。この方法によれば，パルス磁場を１回だけ印加する場合よりも大きな磁場を超電導体に捕捉させることができる。
【０００５】
【解決しようとする課題】
しかしながら，上記従来のパルス着磁法においては，次のような問題点がある。この問題点を明らかにするために，超電導体が磁場を捕捉するメカニズムを簡単に説明する。
【０００６】
一般に，超電導遷移温度以下に冷却された超電導体に外部から磁場を印加すると，ある定まった量の磁場が磁束線１本の単位（量子化磁束）となって，多くの磁束線の形で超電導体の内部に侵入する。この磁束線は超電導体内部に分散するピン止め点に捕捉され，外部の磁場が無くなっても磁場が超電導体内部に残る。その結果，超電導体は着磁されて磁石となる。
【０００７】
超電導体内のピン止め点が磁束線を捕捉する力（ピン止め力）は，超電導体の材料固有の特性であり，一般に低温になるほど強くなる。そのため，超電導体を冷却して低い温度にすれば，ピン止め力は向上し，超電導体が捕捉できる磁場は多くなる。
【０００８】
パルス着磁においては，図４に示したように，磁場が短時間で大きく変化するため，原理的に超電導体内に侵入する磁束線が外部磁場の変化に追随できず，印加したパルス磁場が超電導体の中心まで有効に伝わらない。従って，同じ強さの磁場を印加したときに超電導体に捕捉される磁場は，静磁場着磁の場合よりも小さくなってしまう。
【０００９】
また，パルス磁場の印加中には磁束線が超電導体内部で激しく動くため，超電導体の温度が上昇する。そのため，ピン止め力が低下し，最終的に超電導体に捕捉される磁場は，静磁場着磁の場合よりも小さくなってしまう。
これらの問題は，捕捉磁場特性の優れた（ピン止め力の強い）超電導体であるほど，また，より低温で着磁する場合ほど深刻になり，上記従来のパルス着磁法では十分な強度の磁場が捕捉できないという問題があった。
【００１０】
さらに，上記文献４に開示されているように，超電導体にできる限り大きな磁場を捕捉させるためには，捕捉される磁場より十分大きなパルス磁場を印加することが必要となる。この場合，着磁コイルの巻数を多くしたり，パルス電流を供給する電源を大型化したり，さらには，大きな電磁力に耐えうる様に着磁コイル全体を頑丈な構造にする必要がある。これらのことは，パルス着磁法が他のＦＣ法やＺＦＣ法よりも簡便な装置で超電導体を容易に着磁できるという大きな特徴を損なってしまう。
【００１１】
本発明は，かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので，捕捉磁場特性の優れた超電導体に，コンパクトな装置で高い磁場を捕捉させることができる，超電導体の着磁方法及び超電導磁石装置を提供しようとするものである。
【００１２】
【課題の解決手段】
請求項１の発明は，超電導遷移温度以下の温度に冷却した超電導体に強磁性体を近接させた状態で，着磁コイルにより発生するパルス磁場を印加するに当たり，上記強磁性体は，上記超電導体の着磁方向の片側もしくは両側に対向して配設することを特徴とする超電導体の着磁方法にある。
【００１３】
本発明において最も注目すべきことは，パルス着磁の際に上記強磁性体を上記超電導体に近接させておくことである。
ここで，強磁性体を超電導体に近接させるとは，少なくとも，上記着磁コイルにより超電導体に印加するパルス磁場が上記強磁性体にも印加され，それにより誘起された強磁性体の磁化の効果が超電導体に及ぶように，該強磁性体を位置させることをいう。
【００１４】
上記強磁性体は，飽和磁化，又は残留磁化が大きいことが好ましい。具体的には，例えば表１に示すように，パーメンジュール（Fe-50Co-2V），電磁軟鉄，ケイ素鋼（Fe-3Si），Fe-3.5Al，センダスト（Fe-9.5Si-5.5Al），メタグラス2605SC（Fe-3B-2Si-0.5C），メタグラス2605S2（Fe-3B-5Si）などの高透磁率材料，Sm-Co，Nd-Fe-Bなどの永久磁石材料，Gd，Dy，Tb，EuOなどの希土類材料がある。
【００１５】
次に，本発明の作用について説明する。
強磁性体は磁場がかかると強く磁化され，それ自体が磁場を発生するようになる。そのため，強磁性体を超電導体に近接させて上記着磁コイルによりパルス磁場を印加すると，超電導体には着磁コイルが発するパルス磁場だけでなく，そのパルス磁場により磁化された強磁性体による磁場が重畳して印加される。それ故，超電導体に実効的にかかる磁場は，上記強磁性体のない場合よりも大きくなる。従って，着磁コイルからの印加磁場の大きさが同じであっても，強磁性体を用いることにより，これを用いない場合よりも多くの磁場を超電導体に捕捉させることができる。
【００１６】
また，着磁コイルの磁場がゼロになった後でも，残留磁化，もしくは超電導体に捕捉された磁場により誘起される磁化が強磁性体に残るので，超電導体には引き続き磁場がかかった状態が継続される。これにより，上述した発熱による捕捉磁場の減少が抑制され，従来のパルス着磁法よりも多くの磁場を捕捉することが可能となる。
【００１７】
即ち，上述したように，強磁性体がないと超電導体の発熱によりピン止め力が弱くなり，磁束線が超電導体から抜け出てしまうが，強磁性体が近接して存在すると，磁束線が強磁性体に引きつけられ超電導体から抜けにくくなる。発熱した超電導体は時間の経過と共に冷却され，一定時間後には着磁前の温度に戻るので，強磁性体により保持されていた超電導体内の磁束線がピン止め点に捕捉され，強磁性体を取り除いた後も多くの磁場を捕捉できるようになる。
【００１８】
【表１】
0003671726.tif 000002
【００１９】
また，請求項２の発明のように，上記強磁性体は予め磁化されており，かつ上記超電導体を超電導遷移温度以下に冷却する以前に，上記強磁性体を上記超電導体に近接させておくことが好ましい。この場合には，上記強磁性体の磁化による磁場が上記超電導体にかかったまま超電導遷移温度以下に冷却されるため，上記超電導体に一定量の磁場が捕捉された状態でパルス磁場が印加される。その結果，パルス磁場の印加による超電導体の発熱が少なくなり，さらに多くの磁場捕捉が可能となる。
【００２０】
また，上記強磁性体は，上記超電導体の着磁方向の片側もしくは両側に対向して配設する。この場合には，磁場を発する超電導体の面に対向して強磁性体が近接するので，より効果的に超電導体に磁場を捕捉させることができる。強磁性体の効果を十分に発揮するためには，対向する超電導体とのギャップはできるだけ狭いことが望ましい。また，強磁性体の形状は，反磁場ができるだけ小さくなるように，着磁方向に細長いことが好ましい。
【００２１】
また，請求項３の発明のように，上記強磁性体は，上記超電導体と磁気回路を構成するように配設することが好ましい。磁気回路を構成することにより，強磁性体の反磁場が最小に抑えられ，強磁性体の効果がより増大する。この場合も，近接する超電導体とのギャップはできるだけ狭いことが望ましい。
【００２２】
さらに，請求項４の発明のように，上記強磁性体は室温以下の温度に冷却されていることが好ましい。一般に，強磁性体は，キュリー温度以下で，かつ温度が低いほどその飽和磁化が高くなる傾向にあり，超電導体の捕捉磁場を向上させる効果がより大きくなる。特に，表１に示したGd，Dy，Tb，EuOの希土類材料は，いずれも室温（３００Ｋ）以下のキュリー温度を持ち，それぞれ２９２Ｋ，８８Ｋ，２２４Ｋ，６９Ｋ以下で強磁性体となる。
【００２３】
次に，上記超電導体の着磁方法を利用した超電導磁石装置としては，次の装置がある。
即ち，請求項５の発明のように，断熱容器内に配設された超電導体と，該超電導体に近接して配設された強磁性体と，上記超電導体を固定するための試料ホルダーと，上記超電導体を冷却するための冷却装置と，上記超電導体にパルス磁場を印加するための着磁コイルとからなることを特徴とする超電導磁石装置がある。
【００２４】
本発明の超電導磁石装置において最も注目すべきことは，上述した発明の着磁方法を適用するために，高い捕捉磁場を実現するための上記強磁性体と，上記超電導体を固定するための上記試料ホルダーを有することである。
【００２５】
上記強磁性体としては，例えば表１の各種材料などを用いることができる。形状は，上述したように，着磁方向に細長いものが好ましい。また，後述するように，超電導体が複数個ある場合には，それぞれの超電導体に磁場を絞り込むように，超電導体に対向する面に凹凸を設けることもできる。
【００２６】
上記試料ホルダーは，パルス磁場の印加中や，着磁後強磁性体を取り除く時に，上記超電導体が上記強磁性体と引き合うことにより移動し，上記断熱容器に接触するのを防ぐためのものである。また，上記冷却装置の冷却部に強く接触させ，上記超電導体を効率よく冷却する役割もある。
【００２７】
試料ホルダーの材質は，上記超電導体に働く電磁力に耐えうる機械的強度を有するもの用いる。また，上記超電導体の捕捉磁場に影響を及ばさない非磁性体であることが望ましい。また，上記超電導体を効率よく冷却する点から，熱伝導率が高いことが望ましい。これらの性質を持つ材料としては，SUS304，SUS316などのステンレス材料，ＦＲＰ，スタイキャストなどの複合強化樹脂などがある。
【００２８】
上記断熱容器は，外部からの熱の侵入を防いで上記超電導体の温度の上昇を防止し，かつ超電導体の冷却を容易にするためのものである。具体的には，例えば，輻射シールド板を備えた真空断熱槽といった本格的な断熱対策を施したものがある。また，例えば，単にＦＲＰや発泡スチロールといった熱伝導度の極めて低い材料を構成材料として用いた簡便なものもある。
【００２９】
上記着磁コイルは，鋸波，矩形波，正弦波，コンデンサ放電波形等の種々の波形で単発または複数の短時間電流（パルス電流）を通電することにより，パルス磁場を発生するものである。例えばコンデンサ放電を利用する場合には，着磁コイルの寸法，コイルの巻数，全回路の抵抗・インダクタンス・静電容量等を調整することにより，パルス磁場の大きさやパルスの立ち上がり時間を制御することができる。
【００３０】
また，着磁コイルは液体窒素等の冷媒や冷凍機などで冷却してもよい。この場合には，コイルの抵抗が小さくなるので，小型の電源で大きな磁場を印加することが可能となる。
また，着磁コイルの材質は，低抵抗の銅やアルミニウムもしくは超電導材料が用いられる。
【００３１】
着磁コイルの配置は，上述した文献１，２に示されているごとく，上記断熱容器の中に超電導体と共に収納されていてもよいし，文献３に示されているごとく，上記断熱容器の外に配設してあってもよい。また，着磁コイルは，必ずしも上記超電導体の周囲にある必要はなく，超電導体の着磁方向の片側もしくは両側の面に対向していればよい。
【００３２】
上記冷却装置は，上記超電導体を直接冷却するものであって，後述する冷凍機や，冷却した冷媒を循環させながら冷却する冷媒循環型の冷却装置，冷媒に浸漬してその蒸気圧を調整して冷却する冷媒貯留型の冷却装置など，種々の構成をとることができる。
【００３３】
上記超電導体は，バルク形状（塊状）であり，その形状は，円柱状，角柱状等，種々の形状をとることができる。また，必ずしも１個である必要はなく，複数個が着磁方向に積み重なっていてもよい。この場合は，長さが有限であることの影響が弱められるので，捕捉磁場を高めることができる。また，着磁方向に対して横に並べてもよい。この場合には，捕捉された強力な磁場をより遠くまで及ばせることが可能となる。
【００３４】
また，上記超電導体は，いわゆるピン止め点を有するものであって，例えば後述する高温超電導体を用いる。超電導体の捕捉磁場特性に異方性がある場合には，捕捉磁場特性が最大となる方位と着磁の方向が一致するように配置することが好ましい。
また，上記超電導体は，スタイキャスト，エポキシ樹脂等の充填含浸剤や金属リングなどで補強処理が施されていてもよい。
【００３５】
次に，本発明の超電導磁石装置の作用について説明する。
本発明の装置において超電導体を着磁する際には，まず，上記試料ホルダーにより固定された上記超電導体に上記強磁性体を近接させて配置する。次に，上記冷却装置によって超電導体を超電導遷移温度以下まで冷却する。所定の温度になった後，上記着磁コイルによって超電導体にパルス磁場を印加する。また，上述したように，超電導体を冷却した後に，強磁性体を近接させてもよい。これにより，上記のごとく，超電導体に多くの磁場が捕捉される。
【００３６】
このように，本発明の超電導磁石装置によれば，上記の超電導体の着磁方法を確実かつ容易に実施することができる。
また，本発明の超電導磁石装置は，上記のごとく簡単な構成であるため非常にコンパクトにすることができる。それ故，本発明の超電導磁石装置は，種々の機器における磁石装置として有効に利用することができる。
【００３７】
また，請求項６の発明のように，上記強磁性体は，上記超電導体の着磁方向の片側もしくは両側に対向して配設することができる。この場合には，上述のように，効果的により多くの磁場を捕捉させることができる。
【００３８】
また，請求項７の発明のように，上記強磁性体は，上記超電導体と磁気回路を構成するように配設することができる。この場合には，上述のように，強磁性体の効果がさらに増大する。
【００３９】
また，請求項８の発明のように，上記試料ホルダーは，上記強磁性体と対向している面により上記超電導体を支えていることが好ましい。この場合には，パルス磁場の印加中，または着磁後強磁性体を取り除く時に，磁場を捕捉した超電導体が強磁性体に引きつけられてその電磁力により破壊されるのを防止することができる。
【００４０】
また，請求項９の発明のように，上記着磁コイル，又は，上記強磁性体の一部または全部が脱着可能であることが好ましい。この場合には，超電導体の周囲の空間を広く確保することができ，超電導体から発せられる磁場を有効に利用することが可能となる。
【００４１】
また，請求項１０の発明のように，上記冷却装置としては冷凍機を用い，該冷凍機には上記超電導体を冷却するためのコールドヘッドを設けることができる。この場合には，超電導体を簡便に，かつ継続的に冷却することができ，上記の超電導体の着磁方法により実現した強力な磁場をより安定して利用することができる。
【００４２】
また，請求項１１の発明のように，上記超電導体は，溶融法により作製した，Ａｇ，Ａｕ，Ｐｔのうちの少なくとも１つを含むＲＥ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系（ここに，ＲＥはＹ, 希土類元素，又はこれらの元素の組合せ）であることが好ましい。ＲＥ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系の超電導体は，溶融法で作製することにより，強力なピン止め点を無数に含ませることができ，かつ捕捉磁場特性の強い方位を揃えて結晶を大きく成長させることができる。また，Ｐｔを混ぜることにより，ピン止め点をより強力にすることができる。さらに，ＡｇやＡｕを混ぜることにより，超電導体の機械的強度が増加し，上記の超電導体の着磁方法において働く電磁力によって超電導体が破壊するのを防ぐことができる。
【００４３】
【発明の実施の形態】
実施形態例１
本発明の実施形態例にかかる超電導体の着磁方法につき，図１〜図５を用いて説明する。
本例の着磁方法は，図１，図２に示すごとく，超電導遷移温度以下の温度に冷却した超電導体２に強磁性体３を近接させた状態で，着磁コイル４により発生するパルス磁場を印加する着磁方法である。
【００４４】
即ち，本例では，超電導体の着磁方法の効果を調べるため，図１，図２に示すように，超電導体２の片側あるいは両側に強磁性体３を近接して配置し，液体窒素８中でパルス着磁を行って捕捉される磁場の量を測定した。また，比較のために，図１における強磁性体３を取り除いた場合についても同様に捕捉される磁場の量を測定した。
【００４５】
強磁性体３の材質としては，電磁軟鉄とパーメンジュールの２種類を用いた。これらのサイズはいずれもφ３８×ｔ３０（ｍｍ）である。
超電導体２は，１０重量％のＡｇ2Ｏ（酸化銀）と０．５重量％のＰｔ（白金）を添加して溶融法で作製したＳｍ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系である。サイズはφ３６×ｔ１８（ｍｍ）である。超電導体２は，図３に示すごとく，急冷や電磁力によるクラックの発生を防ぐため，ＳＵＳリング２９とスタイキャスト２８により補強した。
【００４６】
また，超電導体２と強磁性体３の間のギャップＧ（図１，図２）は０．５ｍｍとした。
また，着磁コイル４としては，巻数２７ターンのものを用いた。
【００４７】
次に，パルス磁場を１回だけ印加したときの効果を調べた。
まず，超電導体２を，強磁性体３，着磁コイル４と共に液体窒素８中に浸漬し，７７Ｋに冷却した。
次に，パルス電源より着磁コイル４に単発のパルス電流を通電し，図４に示すパルス磁場Ｐを超電導体２に印加した。このときのパルス磁場ＰのピークＰ0までの時間（立ち上がり時間）は１ｍｓである。
【００４８】
強磁性体３と着磁コイル４を取り除いた後，液体窒素８中で，超電導体２の表面から０．５ｍｍ離れた水平面内でホール素子をスキャンして捕捉磁場分布を測定した。この測定を印加磁場の強度を変えて実施した。
また，それぞれのパルス磁場の印加は，試料を液体窒素８から取り出して温度を上げ，捕捉磁場をゼロに（消磁）してから行った。
また，この一連のパルス磁場の印加は，上記強磁性体３の個数及び種類を変えてそれぞれ行った。
【００４９】
このようにして測定した捕捉磁場の総量（捕捉磁束）の印加磁場に対する変化を図５に示す。同図は，横軸に印加磁場（Ｔ）を，縦軸に捕捉磁束（１０-4Ｗｂ）をとったものである。そして，測定結果の代表として，電磁軟鉄よりなる強磁性体３を２つ用いた場合（図２）を符号Ｅ１，パーメンジュールよりなる強磁性体３を２つ用いた場合（図２）を符号Ｅ２，強磁性体３を用いなかった場合を符号Ｃ１により示した。
【００５０】
図５より知られるごとく，強磁性体３が電磁軟鉄，パーメンジュールのいずれであっても（Ｅ１，Ｅ２），捕捉磁場の最大値は，強磁性体を用いない場合（Ｃ１）に比べ約１．３倍に増加するのがわかる。また，特にパーメンジュールの強磁性体を２つ用いた場合（Ｅ２）には，同じ大きさの印加磁場で捕捉される磁場が，強磁性体がない場合（Ｃ１）より大きくなっているのがわかる。
以上より，本発明の超電導体の着磁方法によれば，超電導体の捕捉磁場が向上することが確認できた。
【００５１】
実施形態例２
本例では，実施形態例１におけるパルス磁場の印加回数を複数回に増やした場合の捕捉磁束を測定した。
即ち，実施形態例１における１回のパルス磁場印加に代えて，まず，４Ｔ（テスラ）のパルス磁場を印加して捕捉磁場を測定し，そのまま消磁しないで，次に少しだけ弱い磁場を印加した。このように磁場の強度を弱くしながらパルス磁場を繰り返して印加した。
【００５２】
この時の捕捉磁束の変化を図６に示す。同図は，横軸に印加磁場（Ｔ）を，縦軸に捕捉磁束（１０-4Ｗｂ）をとったものである。そして，測定結果の代表として，電磁軟鉄よりなる強磁性体３を１つ用いた場合（図１）を符号Ｅ３，電磁軟鉄よりなる強磁性体３を２つ用いた場合（図２）を符号Ｅ４，パーメンジュールよりなる強磁性体３を２つ用いた場合（図２）を符号Ｅ５，強磁性体３を用いなかった場合を符号Ｃ２により示した。
【００５３】
同図より知られるごとく，いずれの場合も印加磁場を下げながら繰り返し印加することにより捕捉磁束は増加し飽和したが，強磁性体３を用いると（Ｅ３〜Ｅ５），用いない場合（Ｃ２）に比べ，捕捉磁束はほぼ１．２倍に増加することがわかる。また，強磁性体３を片側に配置した場合（Ｅ３）でも，捕捉磁場増加の効果があることがわかる。
【００５４】
実施形態例３
本例では，本発明の超電導体の着磁方法を利用した超電導磁石装置について，図７，図８を用いて説明する。
本例の超電導磁石装置１は，図７に示すごとく，断熱容器１０内に配設された超電導体２と，該超電導体２に近接して配設された強磁性体３と，上記超電導体２を固定するための試料ホルダー５と，上記超電導体１を冷却するための冷却装置としての冷凍機６と，上記超電導体２にパルス磁場を印加するための着磁コイル４とからなる。
【００５５】
超電導体２は，１５重量％のＡｇ2Ｏ（酸化銀）と０．５重量％のＰｔ（白金）を添加して溶融法で作製したＳｍ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系である。サイズはφ３０×ｔ１５（ｍｍ）であり，実施形態例１と同様に，図３に示すごとく，ＳＵＳリング２９とスタイキャスト２９で補強した。
【００５６】
断熱容器１０は，ＳＵＳ３０４を用い，超電導体２と冷凍機６のコールドヘッド６１を収納している。断熱容器１０の内部は，外部からの熱の侵入をできる限り防ぐために，真空状態にしてある。
強磁性体３は，超電導体２上方の断熱容器１０の外に，超電導体２との距離が３ｍｍとなるように近接して配置してある。材質は，電磁軟鉄，またはパーメンジュールを用い，サイズはφ４０×ｔ６５（ｍｍ）である。
【００５７】
着磁コイル４は，超電導体２の周囲に位置するように，断熱容器１０の外部に配設してあり，コンデンサ放電を利用したパルス電源４１に電気的に接続されている。また着磁コイル４は，図８に示すように液体窒素８に浸漬される構造になっている。また，同図に示すように，着磁コイル４と強磁性体３とは一体構造に設けてあり，その全体が超電導体２に対して脱着できるよう構成してある。このような構成により，上記強磁性体３は室温の状態で使用される。
【００５８】
冷却装置は，図７に示すごとく，コンプレッサ６２，コールドヘッド６１を有する冷凍機６よりなる。コールドヘッド６１は，熱を奪って冷却する部分であり，図８に示すように，熱伝導性に優れ，かつ渦電流を生じないサファイアブロック６９を介して超電導体に連結してある。
【００５９】
超電導体取付部の詳細を図８に示す。
試料ホルダー５は，ＳＵＳ３０４製で，ハット型をしており，内側に超電導体２が収納されている。上面の中央には穴１９を設けてあり，捕捉磁場を測定するためのホール素子１８が取り付けてある。試料ホルダー５の内側の高さは超電導体２の高さより低くしてあり，ボルト１５で試料ホルダー５のつばを下方に押しやることにより，超電導体２の上面が試料ホルダー５の天井１２に押され，超電導体２がサファイアブロック６９を介してコールドヘッド６１に固定されている。
【００６０】
次に，本例の超電導磁石装置１において超電導体２を着磁する手順の一例を説明する。
図８のように強磁性体３を配置した後，冷凍機６を作動させて超電導体２を超電導遷移温度以下に冷却する。次いで，実施形態例２と同様にして，磁場の強さが順次弱くなるように超電導体２に繰り返してパルス磁場を印加する。その後，着磁コイル４と強磁性体３を取り外すことにより，着磁された超電導体２による強磁場空間を断熱容器外に作ることができる。
【００６１】
次に，本例の超電導磁石装置１における発生磁場強度を，強磁性体３を用いない従来の磁石装置と比較する。
上記の手順により３３Ｋで着磁したときの，超電導体表面のホール素子で測定した捕捉磁場の変化を，従来の磁石装置の場合と比較して図９に示す。同図の横軸は印加磁場（Ｔ），縦軸はホール素子１８により測定した捕捉磁場（Ｔ）である。そして，本例の超電導磁石装置１において上記強磁性体３として電磁軟鉄を用いた場合を符号Ｅ６，パーメンジュールを用いた場合を符号Ｅ７，強磁性体を用いなかった場合を符号Ｃ３として示した。
【００６２】
また，Ｅ６，Ｅ７については，図９中において，印加磁場ゼロにおける縦軸の値が，強磁性体３を取り外した後の捕捉磁場である。
図９より知られるごとく，同じ超電導体２を用いているにもかかわらず，本発明の超電導磁石装置１では，強磁性体３を用いない従来の磁石装置の約１．２倍の発生磁場が得られることがわかる。
【００６３】
実施形態例４
本例の超電導磁石装置は，図１０に示すように，強磁性体３を超電導体２の上側だけでなく，下側にも取り付けてある。さらに，上側の強磁性体３（ａ）は着磁コイル４を冷却する液体窒素８により，下側の強磁性体３（ｂ）は超電導体２と共に冷凍機６のコールドヘッド６１により室温以下に冷却されるよう構成した。
【００６４】
この場合には，強磁性体３が室温以下に冷却されることにより，超電導体２にさらに効果的に磁場を捕捉させることができ，高い発生磁場が得られる。
また，試料ホルダー５は，つばの部分を下方からボルト１５で引っ張るようにして固定している。そのため，実施形態例３よりも径の大きな超電導体２を取り付けることができ，より大きな磁場をより遠くまで発生できる磁石装置となる。
その他は実施形態例３と同様の効果が得られる。
【００６５】
実施形態例５
本例の超電導磁石装置を図１１〜図１３を用いて説明する。
本例の超電導磁石装置は，図１１に示すように，着磁方向がコールドヘッド６１に対して直角となるように超電導体２が取り付けられており，２個の着磁コイル４が，超電導体２を両側から挟み込むように対向して断熱容器１０の外に配設されている。２個の着磁コイル４に同じ向きに電流を流して超電導体２を着磁する。
【００６６】
また，図１２に示すように，円柱状の７個の超電導体２を同一平面内に並べ，ＳＵＳリング２９とスタイキャスト２８で補強した超電導複合体２０を使用している。この超電導複合体２０をハット型の試料ホルダー５で両側からコールドヘッド６１に押しつけて固定している。
【００６７】
また，強磁性体３は左右の着磁コイル４内に収納され，その超電導複合体２０と対向する面は，図１３に示すように，個々の超電導体２に効率よく磁場が集中するよう円柱状の凸部３５を個々の超電導体２に対応して７つ設けた。
本例の超電導磁石装置を用いて超電導体２を着磁させた場合には，極性の異なる強力な磁場を左右の空間に発生させることができる。
【００６８】
実施形態例６
本例の超電導磁石装置は，図１４に示すように，２個の超電導体２が対向して取り付けられており，３個の着磁コイル４がそれらの両側と間に配置されている。また，強磁性体３は，各着磁コイル４の内側にあり，かつ右端と左端をつなぐ形でコイルの外側に伸びており，磁気回路を構成している。そして，強磁性体３は，着磁コイル４と共に液体窒素８で冷却されている。強磁性体３と着磁コイル４は，超電導体２の着磁後，上方に取り外される。
【００６９】
本例の超電導磁石装置を用いて超電導体２を着磁させた場合には，上記強磁性体３が磁気回路を構成することにより，強磁性体３の反磁場が最小に抑えられ，強磁性体の効果がより増大する。そのため，２個の超電導体２の間に室温の強力な磁場空間を発生させることができる。
なお，上記各実施形態例では，説明の都合上，同一機能部分には同一符号を用いた。
【００７０】
【発明の効果】
上述のごとく，本発明によれば，捕捉磁場特性の優れた超電導体に，コンパクトな装置で高い磁場を捕捉させることができる，超電導体の着磁方法及び超電導磁石装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態例１における，強磁性体を１つ用いた着磁方法を示す説明図。
【図２】実施形態例１における，強磁性体を２つ用いた着磁方法を示す説明図。
【図３】実施形態例１における，超電導体の構成を示す説明図。
【図４】実施形態例１における，印加するパルス磁場を示す説明図。
【図５】実施形態例１における，印加磁場の強さと捕捉磁束との関係を示す説明図。
【図６】実施形態例２における，パルス磁場を複数回印加した場合の捕捉磁束の推移を示す説明図。
【図７】実施形態例３における，超電導磁石装置の構成を示す説明図。
【図８】実施形態例３における，超電導磁石装置の主要部の詳細を示す説明図。
【図９】実施形態例３における，パルス磁場を複数回印加した場合の捕捉磁束の推移を示す説明図。
【図１０】実施形態例４における，超電導磁石装置の主要部の詳細を示す説明図。
【図１１】実施形態例５における，超電導磁石装置の主要部の詳細を示す説明図。
【図１２】実施形態例５における，超電導複合体の構成を示す説明図。
【図１３】実施形態例５における，強磁性体の斜視図。
【図１４】実施形態例６における，超電導磁石装置の主要部の詳細を示す説明図。
【符号の説明】
１．．．超電導磁石装置，
１０．．．断熱容器，
２．．．超電導体，
３．．．強磁性体，
４．．．着磁コイル，
５．．．試料ホルダー，
６．．．冷凍機，
６１．．．コールドヘッド，
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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