(57)【要約】片面型又は両面型超伝導帯の基板層及びバッファ層を、リールツーリール製造工程を介して、照射若しくは誘導加熱及び機械力の組み合わせで、前記帯の超伝導層より分離する。剥離工程は、エアーブレードを用いて、前記帯の前記層の分離を簡易化することができる。
2019534549.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超伝導帯を剥離する方法であって、前記帯は、超伝導層及び基板層を含み、さらに、前記超伝導層及び前記基板層間にバッファ層を含み、
ａ）前記帯を連続的な長さで供給する工程と、
ｂ）前記帯に外部作用を加え、前記超伝導層及び前記バッファ層間の応力レベルを増大させ、前記超伝導層を前記バッファ層及び前記基板層から分離する工程と、
ｃ）前記分離した超伝導層と、前記分離したバッファ層及び基板層とを巻回する工程と、
を備えることを特徴とする、超伝導帯の剥離方法。
【請求項２】
分離角αで印加された所定の負荷によって前記帯を引張り、前記超伝導層を前記バッファ層及び前記基板層から清浄に分離することを特徴とする、請求項１に記載の超伝導帯の剥離方法。
【請求項３】
前記分離角αは、約２度から約３０度であることを特徴とする、請求項２に記載の超伝導帯の剥離方法。
【請求項４】
前記所定の負荷は、約１０Ｎまでであることを特徴とする、請求項３に記載の超伝導帯の剥離方法。
【請求項５】
前記帯は第１リールに巻回され、前記分離した超伝導層は第２リールに巻回され、前記分離したバッファ層及び基板層は第３リールに巻回されることを特徴とする、請求項２に記載の超伝導帯の剥離方法。
【請求項６】
さらに、
ａ）前記第２リールに接続された第１トルクモータと、
ｂ）前記第３リールに接続された第２トルクモータと、を備え、
これらトルクモータは、前記帯に対して前記所定の負荷を印加することを特徴とする、請求項５に記載の超伝導帯の剥離方法。
【請求項７】
ａ）前記分離した超伝導層を銀層で被覆する工程と、
ｂ）前記銀層に高周波を印加することにより、前記銀層を加工する工程と、
を備える請求項２に記載の超伝導帯の剥離方法。
【請求項８】
前記高周波は、２．４５ＧＨｚの周波数であることを特徴とする、請求項７に記載の超伝導帯の剥離方法。
【請求項９】
前記加工する工程は、前記銀層に前記高周波を１００ｍｓ未満の短パルスで印加することによって実行することを特徴とする、請求項８に記載の超伝導帯の剥離方法。
【請求項１０】
前記分離した超伝導層をはんだペーストで被覆する工程と、
前記被覆した超伝導層を高温領域を通過させることにより、前記はんだペーストを溶解させ、連続したはんだ層を形成する工程と、
を備えることを特徴とする、請求項２に記載の超伝導帯の剥離方法。
【請求項１１】
前記帯に外部作用を加える工程は、前記帯を急速加熱する工程を含むことを特徴とする、請求項２に記載の超伝導帯の剥離方法。
【請求項１２】
前記加熱は、誘導コイルで行うことを特徴とする、請求項１１に記載の超伝導帯の剥離方法。
【請求項１３】
前記加熱は、赤外線照射によって行うことを特徴とする、請求項１１に記載の超伝導帯の剥離方法。
【請求項１４】
前記加熱は、無線周波照射によって行うことを特徴とする、請求項１１に記載の超伝導帯の剥離方法。
【請求項１５】
前記帯に外部作用を加える工程は、前記帯を機械的に変形させる工程を含むことを特徴とする、請求項２に記載の超伝導帯の剥離方法。
【請求項１６】
前記分離した超伝導層を巻回する以前に、前記分離した超伝導層をスライスする工程を備えることを特徴とする、請求項２に記載の超伝導帯の剥離方法。
【請求項１７】
前記スライスはレーザビームを用い、前記レーザビームの動作は、前記帯の動作と同期させることを特徴とする、請求項１６に記載の超伝導帯の剥離方法。
【請求項１８】
超伝導帯を剥離する方法であって、前記帯は、超伝導層及び基板層を含み、さらに、前記超伝導層及び前記基板層間にバッファ層を含み、
ａ）前記帯を連続的な長さで供給する工程と、
ｂ）前記帯に外部作用を加え、前記超伝導層及び前記バッファ層間の応力レベルを増大させ、前記超伝導層を前記バッファ層及び前記基板層から分離して、分離ギャップを画定する工程と、
ｃ）前記帯に第１エアーブレードを向けて、前記分離ギャップに圧縮空気流を供給し、前記超伝導層の、前記バッファ層及び基板層からの均一かつ平坦な分離を容易にする工程と、
を備えることを特徴とする、超伝導帯の剥離方法。
【請求項１９】
前記圧縮空気は、約２０ＭＰａから約５０ＭＰａの圧力で輸送されることを特徴とする、請求項１８に記載の超伝導帯の剥離方法。
【請求項２０】
分離角βで印加された所定の負荷によって、前記帯を引張る工程を備えることを特徴とする、請求項１８に記載の超伝導帯の剥離方法。
【請求項２１】
前記分離角βは、約１度から約１０度であることを特徴とする、請求項２０に記載の超伝導帯の剥離方法。
【請求項２２】
前記所定の負荷は、１０Ｎまでであることを特徴とする、請求項２１に記載の超伝導帯の剥離方法。
【請求項２３】
前記圧縮空気は加熱されていることを特徴とする、請求項１８に記載の超伝導帯の剥離方法。
【請求項２４】
第２エアーブレードを前記帯に向ける工程を備えることを特徴とする、請求項１８に記載の超伝導帯の剥離方法。
【請求項２５】
前記帯は第１リールに巻回し、
ａ）前記分離した超伝導層は第２リールに巻回する工程と、
ｂ）前記分離したバッファ層及び基板層は第３リールに巻回する工程と、
を備えることを特徴とする、請求項１８に記載の超伝導帯の剥離方法。
【請求項２６】
さらに、
ａ）前記第２リールに接続された第１トルクモータと、
ｂ）前記第３リールに接続された第２トルクモータと、を備え、
これらトルクモータは、前記帯に対して所定の負荷を印加することを特徴とする、請求項２５に記載の超伝導帯の剥離方法。
【請求項２７】
ａ）前記分離した超伝導層を銀層で被覆する工程と、
ｂ）前記銀層に高周波を印加することにより、前記銀層を加工する工程と、
を備える請求項１８に記載の超伝導帯の剥離方法。
【請求項２８】
前記高周波は、２．４５ＧＨｚの周波数であることを特徴とする、請求項２７に記載の超伝導帯の剥離方法。
【請求項２９】
前記加工する工程は、前記銀層に前記高周波を１００ｍｓ未満の短パルスで印加することによって実行することを特徴とする、請求項２８に記載の超伝導帯の剥離方法。
【請求項３０】
前記分離した超伝導層をはんだペーストで被覆する工程と、
前記被覆した超伝導層を高温領域を通過させることにより、前記はんだペーストを溶解させ、連続したはんだ層を形成する工程と、
を備えることを特徴とする、請求項１８に記載の超伝導帯の剥離方法。
【請求項３１】
前記帯に外部作用を加える工程は、前記帯を急速加熱する工程を含むことを特徴とする、請求項１８に記載の超伝導帯の剥離方法。
【請求項３２】
前記加熱は、誘導コイルで行うことを特徴とする、請求項３１に記載の超伝導帯の剥離方法。
【請求項３３】
前記加熱は、赤外線照射によって行うことを特徴とする、請求項３１に記載の超伝導帯の剥離方法。
【請求項３４】
前記加熱は、無線周波照射によって行うことを特徴とする、請求項３１に記載の超伝導帯の剥離方法。
【請求項３５】
前記帯に外部作用を加える工程は、前記帯を機械的に変形させる工程を含むことを特徴とする、請求項１８に記載の超伝導帯の剥離方法。
【請求項３６】
前記分離した超伝導層を巻回する以前に、前記分離した超伝導層をスライスする工程を備えることを特徴とする、請求項１８に記載の超伝導帯の剥離方法。
【請求項３７】
前記スライスはレーザビームを用い、前記レーザビームの動作は、前記帯の動作と同期させることを特徴とする、請求項３６に記載の超伝導帯の剥離方法。
【請求項３８】
前記エアーブレードは、前記圧縮空気を前記分離ギャップに向けるために、平坦な、スリット状のノズルを含むことを特徴とする、請求項１８に記載の超伝導帯の剥離方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リールツーリール製造工程を経て、エピタキシャル基板から超伝導層を剥離し、高温超伝導イットリウム−バリウム−銅−酸素フィラメントを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
第２世代（２Ｇ）のＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７（ＹＢＣＯ）ワイヤが１９９５年に製造されて以来、当該技術は、目覚ましい進歩を遂げてきた。第２世代（２Ｇ）の超伝導技術は、故障電流制限器、変圧器、風力タービンなどの機器の出現によって、さらに発達を遂げてきた。第２世代（２Ｇ）の超伝導ワイヤは、高い上部臨界磁場及び臨界温度を記録し、種々の産業及び商業用途に供することができる。中心となる２Ｇワイヤ技術は、５０〜１００μｍの厚い金属基板上に堆積した薄い（２μｍ未満の）ＹＢＣＯ層から構成される。図１は、市販のＲＡＢｉＴＳ系の２Ｇワイヤ（ＡＭＳＣ社より、アンペリウムワイヤとして販売されている）の構成を示すものであり、ここでは帯１００として示している。帯１００は、約１００μｍの厚さの金属基板１０３を含む。基板１０３は、種々の酸化物層が積層された構成、例えば、酸化イットリウム、酸化イットリウム−ジルコニア、酸化セリウムなどの酸化物層が連続して積層されてなる酸化物バッファ層１０２で被覆されている。酸化物バッファ層１０２は、典型的には反応性スパッタリング、電子ビーム蒸着などの真空蒸着法で堆積される。超伝導層１０１としてのイットリウム−バリウム−銅酸化物の超伝導体Ｙ−ＲｅＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−Ｘ（ＹＢＣＯ）は、酸化物バッファ層１０２上に成長されている。この市販の製品において、“Ｒｅ”は、Ｄｙ，Ｇｄ，Ｎｄなどの希土類金属であり、“Ｘ”は酸素指数であって、Ｘ＜１である。保護銀層１０４がマグネトロンスパッタリングで超伝導層１０１の上面に堆積されている。最後に、帯１００は、相対向する上面及び下面において金属箔がはんだめっきされ、それぞれ安定化層１０５及び１０７を形成している。安定化層１０５及び１０７は、帯より１〜２ｍｍほど幅広に形成されており、相対向する一対のはんだフィレット１０６を形成して、２つの安定化層を結合するようにしている。
【０００３】
図１に示すように、市販の２Ｇワイヤは、幅が４〜１２ｍｍのオーダであり、厚さが１００〜１５０μｍのオーダであって高アスペクト比の状態で流通されるが、超伝導層１０１の厚さは１〜２μｍのオーダである。公知かつ市販のワイヤの構造は、多くの問題を有しており、特に磁石として用いた場合に数多くの問題が生じる。
ｉ）高アスペクト比（≒１：１０００）は、磁化特性（ＡＣ）の損失につながり、当該損失は、１０’ｓ（Ｊ／ｍ）の程度に大きくなる。これは、伝送ケーブル、故障電流制限器、高捕捉磁場同期モータ（ｌａｒｇｅ  ｔｒａｐｐｅｄ−ｆｉｅｌｄ  ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ  ｍｏｔｏｒ）、ジェネレーターなどのワイヤの商業的な利用を７７Ｋの温度に制限してしまう。
ｉｉ）超伝導層１０１の上面のみが、帯１００の外部安定化層１０５，１０７に対する良好な電流通路として機能するものであるため、超伝導層１０１は十分に安定化されていない。超伝導層１０１の下面は絶縁性の酸化物バッファ層１０２と接触している。結果として、基板に近接した安定化層、すなわち安定化層１０７は、超伝導層１０１及び上部安定化層１０５に比較して流れる電流は少ない（約１０％未満）。このような導電性に関する構造的非対称性は、冷却中に、電流による不均一な加熱を生ぜしめ、超伝導層の剥離を生ぜしめて、動作不良の原因となる。
ｉｉｉ）帯１００は、高異方性の機械特性を示す。市販の２Ｇワイヤは、その長さ方向には高い強度を示し、その引張強度は５００〜６００ＭＰａ程度となる。一方、ｃ軸方向の引張（横方向）強度は、１０分の１程度と低く、その割さき強度は無視できるレベル（＜１ＭＰａ）である。このため、超伝導層１０１と酸化物バッファ層１０２との接着性は、少なくとも一部において低くなり、中程度の応力（＜１０ＭＰａ）の存在下でも、超伝導層が酸化物バッファ層から予期せず分離してしまい、磁石不良の原因として認識される。
ｉｖ）図１に示すような２Ｇの帯は、パンケーキ型の巻回物とすることができる。しかしながら、このような巻回物からソレノイド型の磁石を組み立てる場合、個々の巻回物をダイアゴナルスプライス（ｄｉａｇｏｎａｌ  ｓｐｌｉｃｅ）によって接合する際に多大な労力を必要とする。
ｖ）２Ｇの構造的特徴では、多重の撚り線からなるケーブルを単純に結合して形成することができない。ＹＢＣＯ層１０１と上側の安定化層１０５との間の界面は、典型的には５０ｎΩ／ｃｍ２未満の抵抗を有する。しかしながら、ＹＢＣＯ層１０１と下側の安定化層１０７との抵抗は、１００μΩ／ｃｍ２程度である。したがって、多重の撚り線からなるケーブルを製造するには、上側の安定化層同士を接触させるような入念な接合方法が要求される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、高温超伝導フィラメントの分野においては、種々の産業及び商業用途に使用できる高温超伝導フィラメントが必要である。また、電気的に均一な特性を示すとともに、機械的強度に優れ、互いに直ちに接合させることができるような、超伝導層の剥離の危険性を削減／除去した超伝導フィラメント及びケーブルの製造方法が必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、リールツーリール剥離方法を用いて２Ｇワイヤから高温超伝導フィラメントを製造する方法に関するものである。リールツーリール剥離方法は、第１リール上に２Ｇワイヤをセットする工程を含む。２Ｇワイヤは、金属基板上に位置する超伝導層を含む。超伝導層は、銀などの保護金属層で被覆されている。ワイヤは、当該ワイヤを急速加熱する誘導コイルの上方を通すが、この場合、超伝導層が基板から部分的又は完全に剥離してしまう。この分離した超伝導層は、第２リールに巻回され、基板は第３リールに巻回される。
【０００６】
また、本発明は、超伝導層から基板を連続的に分離する方法に関する。本方法は、所定の角度で所定の負荷をかけることによって、ワイヤを引張り、当該超伝導層から基板をきれいに剥離する工程を含む。
【０００７】
さらに、本発明は、剥離したフィラメントをリールツーリールでスライスする方法に関する。このスライスは、好ましくは工業的に利用されているＣＯ２レーザによって行う。スライスは、レーザビームの動きと帯の動きとを同期させることによって行う。単一のレーザヘッドによって、帯は少なくとも２ｍｍ幅のフィラメントにスライスされる。
【０００８】
また、本発明は、剥離したフィラメントを銀層で被覆し、その後、銀層を加工して低抵抗化する方法に関する。銀層の加工工程は、銀層に限定して高周波を印加する工程を含む。
【０００９】
さらに、本発明は、フィラメントを溶解させて、内部導通させたフィラメントの積層体を製造するように、はんだ層で当該フィラメントをリールツーリールで被覆する方法に関する。フィラメントは、はんだペーストで被覆し、高温度の領域中を通過させる。この場合、はんだは溶解して連続したはんだ層が形成される。
【００１０】
また、本発明は、剥離したフィラメントから高温超伝導ケーブルを作製する方法に関する。ケーブルは、複数の撚りフィラメントを含む。各フィラメントは、それぞれの表面を実質的に被覆する保護被覆層を含む。各フィラメントは、当該フィラメントに接着した少なくとも１つの金属安定化層を含む。各フィラメントは、電気導電性の材料でカプセル化する。フィラメントは、１００ｍｍ未満のピッチで撚り、ケーブルの磁化損失を削減する。
【００１１】
本発明は、基板からＹＣＢＯ層の分離を容易にするために、エアーブレードを利用したリールツーリールの剥離方法に関する。用途に応じて１以上のエアーブレードを用いることができる。エアーブレードを形成するエアーは、加熱又は冷却することができる。１つの好ましい実施形態において、分離角βが、ＹＣＢＯ層と基板との間に形成され、好ましくは１度から１０度である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】市販の２Ｇワイヤにおけるエピタキシャル層の説明図である。
【図２Ａ】基板とバッファ層とが超伝導層から部分的に分離した状態の２Ｇワイヤの説明図である。
【図２Ｂ】超伝導層が共通の安定化層にはんだ付けされ、上部基板、下部基板及びバッファ層が、上部超伝導層及び下部超伝導層から分離した状態を示す、両面型２Ｇワイヤを示す説明図である。
【図３Ａ】図２Ａに示す、片面型ワイヤを加工するためのリールツーリール剥離システムを示す図である。
【図３Ｂ】図２Ｂに示す、両面型ワイヤを加工するためのリールツーリール剥離システムを示す図である。
【図３Ｃ】他のリールツーリール剥離システムを示す図である。
【図４】表皮浸透深さと周波数との関係を示すグラフである。
【図５】リールツーリールモードで動作する２．４５ＧＨｚ銀アニールシステムの概略図である。
【図６】本発明に従って形成したフィラメントの熱特性の表である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図２Ａは、部分的に剥離した第２世代（２Ｇ）の帯、すなわち帯３００を示す。帯３００は、好ましくは１００〜１０００ｍの長さかつ１〜１００ｍｍの幅のオーダである。帯３００は、金属基板３０１、バッファ層３０２、超伝導層３０３及び安定化金属層３０４を有する。安定化層３０４は、銅、ステンレス、真鍮、あるいはその他の導電性金属から構成することができる。好ましい態様において、帯は外部作用を受けて、超伝導層３０３及びバッファ層３０２間の応力レベルを増大させる。この外部作用は、例えば、誘導コイルや赤外線照射、無線周波照射などの外部源による急速加熱によって行うことができる。また、この外部作用は、曲げ操作などの機械的変形によって行うこともできる。応力レベルは、基板３０１とバッファ層３０２とが、超伝導層３０１から分離する際に、当該超伝導層に、剥離として言及する工程においてダメージを与えないようなものとする。
【００１４】
図２Ｂは、両面型２Ｇ帯３１０の剥離工程を示す。上述したように、外部作用が基板３０１に作用すると、上部基板及び下部基板は分離する。残った構造は、安定化層３０４及びこの安定化層の上面及び下面に付着した２つの超伝導層３０３である。
【００１５】
図３Ａは、図２Ａに示すような片面型帯のリールツーリールの剥離工程を示す図である。２Ｇ帯は、ステッパモータ４０３の軸に接続されたリール４０１に巻回されている。他の実施形態において、２Ｇ帯は、連続した帯の供給源から直接供給することもできる。アイドラーローラ４０２は、帯ガイド４０４に対して、帯の位置を一定に保持する。誘導コイル４０５が帯の上方に直接配設されている。アイドラーローラ４０６及び４０７は、それぞれ分離した帯の層をリール４０８及び４０９に供給する。基板及びバッファ層は、トルクモータに接続されたリール４０８に巻回される。ＹＢＣＯを有する安定化層は、トルクモータに接続されたリール４０９に巻回される。リール４０８及び４０９の位置は、分離角αを決定する。分離角αは、好ましくは約２度から約３０度の範囲である。トルクモータの一方又は双方から負荷されるトルクは力Ｆを生成し、この力Ｆは、帯に垂直な成分Ｆｚ及び横方向成分Ｆｘを有する。垂直なＦｚ成分は、誘導コイルによる加熱とともに超伝導層から基板を分離する。
【００１６】
図３Ｂは、図２Ｂに示すような両面型帯のリールツーリールの剥離工程を示す図である。他の実施形態において、２Ｇ帯は、連続した帯の供給源から直接供給することもできる。ここで、誘導コイル４０５’は、上部の基板／バッファ層及び下部の基板／バッファ層を加熱する。リール４０８及び４１１の位置は、上部の基板／バッファ層及び下部の基板／バッファ層の分離角を決定する。剥離した両面型帯はリール４０９に巻回される。リール４０９，４０８及び４１１に接続されたトルクモータによって負荷されたトルクは、帯の張力の絶対値を決定するとともに、上部の基板／バッファ層及び下部の基板／バッファ層の分離力の大きさを決定する。
【００１７】
図３Ｃを参照すると、リールツーリール剥離は、基板からＹＢＣＯ層の分離を容易に行えるように、エアーブレードを使用することができる。エアーブレードは、平坦な、スリット状のノズルにエアーを導入することによって形成される圧縮空気のシースである。空気の圧縮は、当初の材料からの層分離を均一に行うことができる。もちろん、例えば両面型帯を剥離する際は、１以上のエアーブレードを使用することができる。エアーブレード法は、当初の材料への張力負荷と組み合わせて用いることができる。また、エアーブレードの空気は加熱又は冷却することができ、これによって剥離領域に熱応力を負荷することができ、ある種の剥離工程においては望ましいものである。
【００１８】
図３Ｃに示すエアーアシスト剥離工程では、帯はスプール５０１から供給される。巻き上げスプール５０２及び５０３の配置は、ＹＢＣＯ層及び基板間の分離角βを決定する。分離角βは、帯に作用する正常な、すなわち引張圧力を決定するものであり、好ましくは１度から１０度である。１つの好ましい実施形態において、リールツーリール工程中の帯に対して、約１０Ｎまでの張力を作用させる。基板−ＹＢＣＯ界面の強度に応じて、分離角βの１度から１０度までの好ましい範囲は、帯に対して好ましい分離圧力を提供する。
【００１９】
エアーブレード５０５は、好ましくは剥離したＹＢＣＯ層及び基板間に形成されたギャップ中にエアーを供給し、付加的な分離作用を生ぜしめる。２０から５０ＭＰａのオーダの圧力を供給するためには、圧縮空気の１００Ｌ／分のオーダの流量が必要である。ここで、エアーアシスト分離技術は、実質的に均一かつスムースな圧力場を提供し、ＹＢＣＯ層を基板から容易に分離することを見出した。
【００２０】
剥離の後、好ましくは超伝導帯の超伝導層を保護し、過熱あるいは超伝導性の自発的な消滅によって、超伝導体が局所的な抵抗となってしまう場合においても、電流経路を提供する目的で、当該超伝導層を覆うように保護金属層を蒸着する。剥離したＹＢＣＯ表面上に蒸着した保護銀層は、銀のＹＢＣＯに対する密着性を改善し、界面抵抗を減少させるための処理を行うことが必要である。慣用的には、約４００℃で短時間アニーリングを行う。これにより、Ａｇ−ＹＢＣＯ界面抵抗は、１０−５Ω・ｃｍ２から１０−８Ω・ｃｍ２未満にまで減少する。しかしながら、本発明の剥離フィラメントに対しては、ＹＢＣＯ層が低温（２００から２４０℃の融点）はんだによって安定化層に付着されているので、上記方法は適当ではない。ＧＨｚ範囲のマイクロ波パワーを被覆した帯に短時間適用することにより、極めて低い温度で熱加工と同一の構造的な改良を生ぜしめることを見出した。この効果は、現状のマグネトロン源によって導電膜中に簡易に生成することができる大きな誘導型の渦電流（１０７Ａ／ｍ２）の元における金属イオンのエレクトロマイグレーションによって説明される。これは、共通の産業加工用の周波数である２．４５ＧＨｚでは、銀（抵抗率１．５×１０−６Ω・ｃｍ）の表皮深さは（図４に示すように）１．２μｍであり、これは誘導電流が当該銀層中に閉じ込められていることを意味している。２．４５ＧＨｚシステムは、種々の利点を有している。第１に、マグネトロン及び導波管要素が、家庭（電子レンジ）や市場で大量生産されていることである。第２に、導波管及びアプリケーターは大きく、例えば汎用のＷＲ３４０導波管は、８６．３６×４３．１８ｍｍの大きさを有し、４６ｍｍ幅の帯を均一に処理することができる。
【００２１】
図５は、２．４５ＧＨｚ加工システム６００のレイアウトを概略的に示す。マグネトロンヘッド６０２は、高電圧電源６０１によって駆動される。マグネトロンは、サーキュレータ６０３によって、逆電力サージから保護されている。チューナー６０４は、ジェネレーターのインピーダンスが負荷に合致するように調整されている。剥離した帯６１２は、一対のリール６１０及び６１１を用い、マルチモードアプリケーター６０７を通って搬送される。パワーメーター６０６は、入力及び反射ＲＦパワーの示度を提供する。終端負荷６０９は、未使用の無線周波照射を吸収する。アプリケーター６０７は、好ましくはＴＥモード（ＴＥ１０３）で動作させる。この場合、磁場は、共振器の中央部分で最大となる。試料は、誘導電流が最大となる最大磁場の領域に配置する。マグネトロンのアノード電圧を変調させることにより、マイクロ波の短パルス（＜１００ｍｓ）を印加する。最適な加工条件は、マグネトロンパワー及びパルス供給幅を変化させることにより決定する。
【００２２】
図６に示す表は、フィラメントを構成する層の熱特性をまとめている。本発明のフィラメントにおいて、熱拡散時間は、９．７×１０−５、約０．１ｍｓである。換言すれば、本試料は、事実上直ちに熱平衡に達する。したがって、断熱状態では、３００Ｊのエネルギーを吸収することによって、温度は２００℃まで上昇する。このエネルギー量は、１０００Ｗのパルスを３００ｍｓ間適用することにより、輸送することができる。
【００２３】
剥離実験は、原材料としてＡＭＳＣ社の標準ワイヤ（８６０２−ＦＣＬ）を用いた。このワイヤは、１２ｍｍ幅かつ７５μｍ厚さの２つの３１６Ｌステンレス箔を低温はんだではんだ付けした１０ｍｍ幅のＹＢＣＯ−ＲＡＢｉＴＳ帯である。このＹＢＣＯフィラメントは、帯の側面のフィレットを機械的にトリミングした後、剥離した。ＹＢＣＯ層の剥離を簡易化するために、帯は、当該帯に結合した誘導コイルによって急速加熱した。誘導コイルは、長さ１６ｃｍ及び幅１ｃｍのレーストラック形状の、１４ゲージ多重フィラメント（Ｌｉｔｚ）の８巻きから構成した。高周波発生器は、光絶縁型ゲートドライブ（ｏｐｔｉｃａｌｌｙ  ｉｓｏｌａｔｅｄ  ｇａｔｅ  ｄｒｉｖｅ）によって駆動するＨブリッジとした。外部コンデンサを用い、共振回路を形成した。直列接続のインピーダンスを採用し、ジェネレーターのインピーダンスが共振回路のインピーダンスに一致するようにした。この誘導コイルによって、帯に対し、ＡＣ場を完全に結合させた。このコイルを帯の直下に配置し、当該誘導コイルによって生成したＡＣ場を帯に完全に結合させた。コイルは、５０ｋＨｚの周波数かつ約２００Ｗの出力を負荷することによって、１から２秒間付勢した。赤外線温度計で、剥離中の帯温度をモニターした。ＹＢＣＯ層は、基板から直ちに剥離され、１回の操作で、１０ｃｍ長さの断片が剥離した。
【００２４】
詳細な説明に記載した実施形態は、本発明を限定するものではない。ここで提供した課題の精神又は範疇を逸脱しない限りにおいて、他の実施形態も利用することができるし、変形も可能である。ここで開示し、図面に示した発明の態様は、種々の異なる広範囲の形態で変更し、置換し、結合し、設計することができ、その全ては本発明を構成するとともに、本発明の開示の一部を構成する。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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