(57)【要約】二硼化マグネシウム材を類似形態の硼素材から製造する工程が提示される。硼素材を所定の時間および温度でマグネシウム蒸気と反応させ、硼素材の元の形態と類似の形態を有する二硼化マグネシウム材を形成する。
2004532171.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二硼化マグネシウム材を製造する方法であって；
所定の時間および温度で硼素材をマグネシウム蒸気と反応させて前記二硼化マグネシウム材を形成するステップを備える；
方法。
【請求項２】
前記マグネシウム蒸気が反応容器内に封止されており；
前記硼素材を前記反応容器内に供給するステップと：
前記形成された二硼化マグネシウム材を前記反応容器から取り出すステップと；そして
前記二硼化マグネシウム材を所定の速度で冷却するステップとを備える；
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記硼素材が硼素膜であり；さらに、
前記マグネシウム蒸気に対して不活性な基板の上に前記硼素膜をデポジットするステップを備える；
請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記硼素材が硼素繊維であり；
前記所定の時間および温度で前記硼素材を前記マグネシウム蒸気と反応させるステップが、所定の時間および温度で前記硼素繊維を反応させるステップを備える；
請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記硼素繊維の直径が約１００μｍ未満であり；
前記所定の時間および温度で前記硼素繊維を反応させるステップが、前記硼素繊維を約９５０℃の温度にて約２時間の時間にわたり反応させて二硼化マグネシウム線を形成するステップを備える；
請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記硼素繊維の直径が約１４０μｍと２００μｍの間であり；
前記所定の時間および温度で前記硼素繊維を反応させるステップが、前記硼素繊維を約９５０℃の温度にて約６時間未満の時間にわたり反応させて二硼化マグネシウム線を形成するステップを備える；
請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記硼素繊維の直径が約３００μｍであり；
前記所定の時間および温度で硼素繊維を反応させるステップが、前記硼素繊維を約９５０℃の温度にて約１５時間未満の時間にわたり反応させて二硼化マグネシウム線を形成するステップを備える；
請求項４に記載の方法。
【請求項８】
さらに前記二硼化マグネシウム線を導電性スリーブに収納するステップを備える；
請求項５に記載の方法。
【請求項９】
二硼化マグネシウム材を製造する方法であり；
反応容器内にマグネシウム蒸気を収容する前記反応容器へ硼素材を供給するステップと；
所定の時間および所定の温度で前記硼素材を前記マグネシウム蒸気と反応させるステップと；
前記形成された二硼化マグネシウム材を前記反応容器から取り出すステップと；そして
前記二硼化マグネシウム材を所定の速度で冷却するステップを備える；
方法。
【請求項１０】
前記硼素材が硼素膜であり；さらに、
前記マグネシウム蒸気に対し不活性な基板の上に前記硼素膜をデポジットするステップを備える；
請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記硼素膜の厚さが約１μｍである方法であって；
前記所定の時間および所定の温度で前記硼素材を前記マグネシウム蒸気と反応させるステップが、前記硼素膜を約９５０℃の温度にて約１．５時間の時間にわたり反応させるステップを備える；
請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記硼素材が硼素繊維である方法であって；、
前記所定の時間および温度で前記硼素材を前記マグネシウム蒸気と反応させるステップが、前記硼素繊維を所定の時間および温度で反応させるステップを備える；
請求項９記載の方法。
【請求項１３】
前記硼素繊維の直径が約１００μｍ未満である方法であって；
前記所定の時間および温度で硼素繊維を反応させるステップが、前記硼素繊維を約９５０℃の温度で約２時間の時間にわたり反応させて二硼化マグネシウム線を形成するステップを備える；
請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記硼素繊維の直径が１４０μｍと２００μｍの間である方法であって；
前記所定の時間および温度で硼素繊維を反応させるステップが、前記硼素繊維を約９５０℃の温度で約６時間未満の時間にわたり反応させて二硼化マグネシウム線を形成するステップを備える；
請求項１２の方法。
【請求項１５】
前記硼素繊維の直径が約３００μｍ未満である方法であって；
前記所定の時間および温度で前記硼素繊維を反応させるステップが、前記硼素繊維を約９５０℃の温度で約１５時間未満の時間にわたり反応させて二硼化マグネシウム線を形成するステップを備える；
請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
硼素繊維を反応容器中で所定の時間および温度でマグネシウム蒸気に曝すステップにより形成される；
二硼化マグネシウム線。
【請求項１７】
マグネシウムの硼素に対する割合が１：２を上回る；
請求項１６に記載の二硼化マグネシウム線。
【請求項１８】
前記硼素繊維が、マグネシウム蒸気に対して不活性なコア材料を備えるコアを有する；
請求項１６に記載の二硼化マグネシウム線。
【請求項１９】
前記コア材料がタングステン／ホウ化タングステンである；
請求項１６に記載の二硼化マグネシウム線。
【請求項２０】
前記形成された二硼化マグネシウム線を収納する導電性スリーブを更に備える；
請求項１６における二硼化マグネシウム線。
【請求項２１】
二硼化マグネシウム材を製造する方法であって；
硼素材およびマグネシウムを不活性チュ−ブに入れるステップと；
前記不活性チューブを所定の時間に所定の温度まで加熱して前記二硼化マグネシウム材を形成するステップと；
前記二硼化マグネシウム材を所定の速度で冷却するステップと；そして
前記形成された二硼化マグネシウム材を前記不活性チューブから取り出すステップを備える；
方法。
【請求項２２】
前記二硼化マグネシウム材が、線、テープ、そしてフィルムのいずれか一つであり；
前記不活性チューブを所定の時間に所定の温度まで加熱して前記二硼化マグネシウム材を形成するステップが、前記不活性チューブを所定の時間に約９５０℃まで加熱して前記二硼化マグネシウム材を形成するステップを備える；
請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記線、テープおよび膜のいずれか一つが直径あるいは厚さを持ち；
前記不活性チューブを所定の時間に約９５０℃まで加熱して前記二硼化マグネシウム材を形成するステップが、直径または厚さが１μｍの場合は約１．５時間、直径または厚さが１００μｍの場合は約２時間、直径または厚さが１４０μｍから２００μｍの場合は約６時間未満、そして直径または厚さが３００μｍの場合は１５時間未満、約９５０℃まで加熱して前記二硼化マグネシウム材を形成するステップを備える；
請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
二硼化マグネシウム膜であって；
硼素膜とマグネシウムを不活性チューブ中に入れるステップと；
前記不活性チューブを所定の時間で所定の温度まで加熱して前記二硼化マグネシウム膜を形成するステップと；
前記二硼化マグネシウム膜を所定の速度で冷却するステップと；そして
前記不活性チューブから前記形成された二硼化マグネシウム膜を取り出すステップとにより形成される；
二硼化マグネシウム膜。
【請求項２５】
前記硼素膜が前記マグネシウムに対して不活性である基板の上にデポジットされる；
請求項２４記載の二硼化マグネシウム膜。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般的には超伝導に関し、より詳細には二硼化マグネシウム超伝導材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
超伝導転移温度（ＴC）が略３９ケルビン温度（３９Ｋ）である二硼化マグネシウム（ＭｇＢ2）の超伝導性が最近になって発見されたことにより、化学式単位当り３原子を含む新規で単純な２成分電子化合物超伝導体(binary intermatallic superconductor)がもたらされた。ＭｇＢ2のＴCは、これまで知られている二種類の非酸化物および非Ｃ60ベースの化合物のほとんどどれよりも高い。ＭｇＢ2の硼素同位元素効果の測定結果は、フォノンが超伝導性を仲介する範囲を示すものであるが、この測定結果は、電子−光子結合を通して仲介される超伝導と一致している。上部臨界磁場ＨC2（Ｔ）、熱力学の臨界磁場、ＨC（Ｔ）および臨界電流（ＪC）等の計測結果は、ＭｇＢ2が第２種超伝導材であり、臨界温度ＴCが約４０Ｋの電子化合物超伝導体に一致する性質を持つことを示している。
【０００３】
ＭｇＢ2はマグネシウム蒸気が硼素の結晶粒(grains)中に拡散する工程を通して形成されると考えられる。超伝導性の導線、テープおよび膜は研究や実用目的で使うことができる。例えば、超伝導線は超伝導磁石、異常電流遮断器、そして送電用に利用できる。超伝導膜は、ジョセフソン接合素子、ＳＱＵＩＤＳ（超伝導量子干渉デバイス）、マイクロエレクトロニクスの配線接続、および他のデバイスに利用できる。超伝導膜はマイクロ波キャビティ(cavities)などの被覆にも使用できる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、二硼化マグネシウムの線、テープ、および膜の製造方法を提供することである。本発明の更なる目的は、硼素繊維を用いた二硼化マグネシウム線、および硼素膜を用いた二硼化マグネシウム膜を製造する方法を提供することである。
【０００５】
上記目的に鑑み、本発明の目的は、二硼化マグネシウムの線および膜を簡便で低コストな方法により製造する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の実施の形態によれば、二硼化マグネシウムの線または膜を製造する方法は、硼素の繊維、テープ、または膜を所定の時間および温度でＭｇ蒸気に曝してＭｇＢ2の線、テープ、または膜を形成し；形成されたＭｇＢ2の線、テープ、または膜をＭｇ蒸気から取り出し；ＭｇＢ2の線、テープ、または膜を周囲温度近くまで急冷するか、あるいは反応容器を周囲温度近くまで急冷して反応容器からＭｇＢ2の線、テープ、または膜を取り出す各ステップを含む。
【０００７】
本発明の他の実施の形態によれば、二硼化マグネシウムの線、テープ、または膜を製造する方法は、ａ）少なくとも硼素の繊維、テープ、または膜の一つとマグネシウムとを、ＭｇＢ2に対してマグネシウムを過剰にして、共にタンタル（Ｔａ）あるいは同様に不活性なチューブ内に封入し；ｂ）タンタルを酸化から防止し（例えば、水晶チューブ中にＴａを封入し）；ｃ）Ｔａ封入チューブを、直径１００μｍの硼素繊維に対して９５０℃で２時間以下（使用する硼素の厚さで加熱時間および温度が異なる）にわたって加熱し；ｄ）Ｔａチューブを室温まで急冷して、形成された二硼化マグネシウムの線、テープ、または膜をＴａチューブから取り出す各ステップを含む。
【０００８】
本発明の他の目的と利点は以下の詳細な説明および添付する図面を参照することで明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本明細書に組み入れられて、その一部を成す図面は本発明のいくつかの局面を具体的に図示し、本説明とともに本発明の原理を解説するものである。図面において、
【００１０】
【図１ａ】二硼化マグネシウム線を製造するため方法を図示するフロー図である。
【００１１】
【図１ｂ】二硼化マグネシウム線を製造するための別の方法を図示するフロー図である。
【００１２】
【図２ａ】二硼化マグネシウム線の製造に使用される硼素繊維の断面図である。
【００１３】
【図２ｂ】本発明の教示に従って製造された二硼化マグネシウム線の断面図である。
【００１４】
【図３】本発明の教示に従って製造された二硼化マグネシウム線の画像である。
【００１５】
【図４】本発明の教示に従って製造されたゼロ磁場冷却二硼化マグネシウム線に対して、２５Ｏｅの磁場を印加することによりによって分けられた磁化のグラフである。
【００１６】
【図５】二硼化マグネシウム線の電気抵抗と温度との関係を示すプロット図である。
【００１７】
【図６】図５に示す超伝導転移温度近くの抵抗データの拡大グラフである。そして、
【００１８】
【図７】図５に示す抵抗データと類似の抵抗データから推定されるＨC2（Ｔ）のグラフである。そして、
【００１９】
【図８】５Ｋから３５Ｋまで、５Ｋ刻みの温度における印加磁場の関数として示した超伝導臨界電流密度のグラフである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明は特定の好ましい実施の形態に関連して説明するが、それら実施に形態に限定されるものではない。本発明の意図するところは、請求項に記載された発明の精神および範囲に含まれる全ての代替、変更、および等価なものを含むということである。
【００２１】
本発明を用いてＭｇＢ2線、テープ、および膜等の二硼化マグネシウム（ＭｇＢ2）材を製造することができるが、ＭｇＢ2線を用いて本発明を以下説明する。当該技術に精通する者は、ＭｇＢ2線の製造に用いられる行程を使用して、類似の形態(morphology)（すなわち、構成(form)）を持つ硼素をマグネシウム蒸気に曝すことによりＭｇＢ2へ変えて、ＭｇＢ2の膜、テープ、あるいは他の構成(form)あるいは構造(structure)を製造できることを理解するであろう。例えば、キャビティまたは他のデバイス上の硼素コーテイングは、ＭｇＢ2コーテイングに変えることができる。ここで図１ａについて説明すると、二硼化マグネシウム（ＭｇＢ2）線製造の工程が示されている。硼素繊維が、反応チャンバまたは反応容器に供給される（ステップ１００）。硼素繊維は、連続的に、または指定長さに前もって切断されて反応容器へ供給される。硼素繊維は、所定の時間および温度で反応容器中においてマグネシウム蒸気に曝されてＭｇＢ2線を形成する（ステップ１０２）。蒸気圧は、この分野ではよく知られ確立している蒸気圧−温度曲線を利用して反応容器温度により決められる。最低曝露時間は、繊維径の増加と共に増加し、温度の上昇と共に減少する。例えば、直径１００μｍの硼素繊維は、９５０℃あるいはその温度近くでマグネシウム蒸気に約２時間曝され、ＭｇＢ2線を形成する。直径１４０μｍ、２００μｍあるいは３００μｍの繊維は、ＭｇＢ2への転移(transformation)を完了するためには、２時間より長時間加熱しなければならない。直径１４０μｍおよび２００μｍのフィラメントは、９５０℃あるいはその温度近くでマグネシウム蒸気に約６時間にわたり曝されるとＭｇＢ2線になり、３００μｍのフィラメントは９５０℃あるいはその温度近くでマグネシウム蒸気に１５時間近く曝されてＭｇＢ2線になる。加熱ステップ中、硼素繊維とＭｇ蒸気との間の反応の結果としてＭｇＢ2線が形成される。ＭｇＢ2線が形成した後、ＭｇＢ2線は反応容器から取り出される（ステップ１０４）。ＭｇＢ2線は、周囲温度に急冷されるか、または所定の冷却勾配で冷却される。
【００２２】
同じ工程は他の硼素材にも利用される。例えば、ＭｇＢ2膜は、チタン酸ストロンチウムのようなＭｇ蒸気に対して不活性な基板の上に硼素を被覆することで製作できる。ＭｇＢ2膜はパルスレーザ被覆、または他の既知の被覆方法を利用して製作できる。硼素膜が基板に形成されると、硼素膜は反応容器中に配置するか、あるいは送り込まれ、所定の時間および温度でＭｇ蒸気に曝される。例えば、厚さ１μｍの硼素膜は９５０℃あるいはその近くの温度でマグネシウム蒸気に曝され、約０．５時間でＭｇＢ2膜が形成される。ＭｇＢ2膜の形成後、ＭｇＢ2膜は反応容器から取り出され、周囲温度まで急冷されるか、所定冷却勾配で冷却される。
【００２３】
ここで図ｌｂに移行して説明する。他の実施形態を用いた二硼化マグネシウム（ＭｇＢ2）線の製造ステップが示されている。硼素繊維およびマグネシウムは、タンタル（Ｔａ）あるいは、ニオブ、モリブデン、タングステン、そして可能性があるとすれば鉄や鋼等の不活性チューブ内に配置される（ステップ１１０）。Ｔａチューブ中の硼化物に対するマグネシウムの公称比はＭｇ2Ｂである。Ｍｇ2Ｂの公称比が使用されたが、当該技術に精通する者は、ＭｇＢ2に対して過剰なマグネシウムが存在する（すなわち、Ｍｇ：Ｂ比が１：２より大きい）ということを条件にして別の比を使用してもよいことを理解するであろう。Ｔａチューブは高温における酸化から保護するため石英または同等材料内に封入される（ステップ１１２）。当該技術に精通する者は、このような保護を提供する他の方法を利用できることを理解するであろう。封入されたＴａチューブは、ほぼ２時間にわたり９５０℃の温度で箱形炉内に置かれる（ステップ１１４）。Ｔａチューブは、その後取り出されて室温まで冷却される（ステップ１１６）。ＭｇＢ2線は９５０℃に保持されている間に形成し、Ｔａチューブが周囲室温近傍になったときＭｇＢ2線は取り出される（ステップ１１８）。
【００２４】
以上、製作工程について説明したので、以下に、形成されたＭｇＢ2線の特性について説明する。ここで図２ａおよび図２ｂについて説明すると、硼素繊維２００およびＭｇＢ2線２１０が示されている。図２ａには、硼素繊維２００の横断面が示されている。硼素繊維の直径２０２は、１００μｍであり、約１５μｍのタングステン／硼化タングステンのコア２０４を有する。タングステン／硼化タングステンコア２０４は硼素繊維２００の一部であり、硼素繊維２００がマグネシウムに曝されることにより影響を受ける兆候はない。以下検討するように、タングステン／硼化タングステンのコア２０４は、生成したＭｇＢ2線の超伝導特性に影響を及ぼさないように思われる。直径１００μｍの繊維を用いたが、他の直径および硼素テープについても、マグネシウム蒸気への曝露温度ならびに時間を適切に変更することにより利用できる。図２ｂはステップ１００〜１０４または１１０〜１１８を経て製造されるＭｇＢ2線２１０の横断面を示している。図２ｂにおいて、ＭｇＢ2線２１０の直径２１２は、ほぼ１６０μｍである。ＭｇＢ2線２１０の直径増加は、合成の間にＭｇＢ2微粉の形成に伴う膨張があるとの観察と一致している。
【００２５】
図３は、生成したＭｇＢ2線セグメント３００の画像を示す。画像に見られるように、高温におけるマグネシウム蒸気との反応により、硼素繊維２００が、著しく反ったり、曲がったりしている。ＭｇＢ2線セグメント３００は多少脆いが、繊維セグメントの完全性はマグネシウム蒸気に曝されても維持されている（すなわち、硼素繊維２００は分解したり、微粉になったりしない）。ＭｇＢ2線の機械的安定性を向上するため、スリーブに収納することができる。
【００２６】
直径２１２が１６０μｍであることに基いて、いくつかのＭｇＢ2線セグメント３００の長さと質量の測定から、ＭｇＢ2線の密度は約２．４ｇ／ｃｍ3と決められた。この値と、六方晶で格子定数がａ＝３．１４Å、ｃ＝３．５２Åの単結晶サンプルの理論密度２．５５ｇ／ｃｍ3とが比較された。このことは、ＭｇＢ2線セグメント３００は多分理論上の密度のほぼ９０％より高いことを意味している。小さなタングステン／硼化タングステンのコアによる、おおよそ１０％の修正を考慮すれば誤差の範囲内である点に留意すべきである。
【００２７】
ここで図４を説明すると、ＭｇＢ2線の温度依存性磁化(magnetization)が示されている。ＭｇＢ2線セグメント３００がゼロ磁場中で冷却され、その後２５Ｏｅ（エルステッド）の磁場で加温された後にデータをとった。ＭｇＢ2線セグメントのアスペクト比を考慮し、磁化率は１／４πに非常に近い値が得られた。これは完全遮蔽であり、減磁係数がゼロに近い場合に期待されるものである。３９．４Ｋの超伝導転移温度（Ｔ0）は、これらのデータから転移開始判定基準（１／４πの２％）により決定された。転移温度の幅（１０％〜９０％）は０．９Ｋである。
【００２８】
ここで図５を説明すると、本発明の工程によるＭｇＢ2線セグメント３００の温度依存性電気固有抵抗(electrical resistivity)が示されている。室温での固有抵抗（ρ）は、９．６μＯｈｍ−ｃｍの値を有するのに、７７Ｋでは、ρは０．６μＯｈｍ−ｃｍの値を有する。そして、４０Ｋでは、ρは０．３８μ０ｈｍ−ｃｍの値である。これは、残留抵抗比(residual resistivity ratio)ＲＲＲが２５．３に等しいことになる。ＴＣの直上温度での固有抵抗は、Ｎｂ3Ｓｎのような既存の超伝導材料の１０から２０分の１より低い。このことは、ＭｇＢ2線は、Ｎｂ3Ｓｎのような材料に要求される、温度が使用材料の超伝導転移温度より高くなった場合に、ＭｇＢ2線の抵抗を低く維持するために必要な、比較的導電率の高い（例えば、銅の）スリーブに収納する必要性が少ないことを意味している。固有抵抗のカーブとＲＲＲ値は、焼結(sintered)多結晶(polycrystalline)Ｍｇ10Ｂ2ペレットにて観察されるカーブ形状とＲＲＲ値に定性的に同じであることに留意する必要がある。焼結多結晶Ｍｇ10Ｂ2ペレット試料の固有抵抗は４０Ｋで約１μＯｈｍ−ｃｍである。この焼結多結晶Ｍｇ10Ｂ2ペレット試料のやや高めの計算固有抵抗値は、ＭｇＢ2線あるいは理論値のいずれかよりも実質的に低密度である焼結ペレット試料多結晶と整合する。
【００２９】
図５に示される温度依存性電気固有抵抗は、超伝導臨界温度ＴCと２００Ｋ間でρ＝ρ0＋ρ1Ｔαの指数法則に従い、ここでαはほぼ２．６である。これは、焼結Ｍｇ10Ｂ2ペレット試料にて同様の温度範囲で見いだされた指数法則Ｒ＝Ｒ1＋Ｒ1Ｔα1に相当し、ここでα１はほぼ２．８である。２つの指数法則の相似性により、当該技術に精通する者はＭｇＢ2の固有抵抗がＴCと３００Ｋの間で直線的傾きを有しないと理解するであろう。一方、νF＝４．８・１０７ｃｍ／ｓの平均フェルミ速度と、６．７・１０22ｅｌ／ｃｍ3（単位セルあたり２個の自由電子）の担体密度を用いて、電子平均自由行程は、ＴCにおいてほぼ６００Åであると推定される。これは明らかに電子自由工程の近似値である。しかし、推定される超伝導コヒーレンス長はほぼ５０Åで、これらの値から、ＭｇＢ2線セグメント３００は、十分クリーンリミット内であり、当該技術に精通する者は、高試料品質であることを示していることを理解できよう。このことは、上部臨界磁場や臨界電流などの超伝導特性は不純物を適切に添加することにより改善されることを示している。
【００３０】
図４および図５に示される磁化および固有抵抗値データから超伝導転移温度ＴC＝３９．４Ｋが得られる。この値は、同位体的に純粋なＭｇ11Ｂ2から得られるＴC＝３９．２よりわずかに高いが、Ｍｇ10Ｂ2のＴC＝４２．２Ｋよりかなり低い。この値は11Ｂの天然存在度が８０％であることと整合性がある。ＭｇＢ2線セグメント３００では超伝導転移が比較的高温でかつシャープであることに注目する必要がある。このことは、ＭｇＢ2線セグメント３００には殆ど不純物が持ち込まれなかったか、あるいは持ち込まれたどのような不純物も固有抵抗あるいはＴC には殆ど影響しないことを意味する。図６は、図５の超伝導転移温度ＴC近傍の温度依存性固有抵抗データの拡大図である。
【００３１】
上部臨界磁場ＨC2（Ｔ）の温度依存性は、図７において、具体的に示されている。各磁場で、３つのデータポイントが表されている。３つのデータポイントは、転移開始温度、ｄρ／ｄＴが最大になる温度、および転移完了温度である。定性的には、これらのデータは、焼結Ｍｇ10Ｂ2ペレットの測定から推定したＨC2（Ｔ）データと同様である。定性的には、９ＴのＨで、ＭｇＢ2線セグメント３００の抵抗性転移(resistive transition)幅は、焼結Ｍｇ10Ｂ2ペレット試料で見いだされた幅の略半分である。これらのデータは、ＭｇＢ２線材の試料が焼結ペレット試料とほぼ同等あるいはより良い品質であることと整合している。
【００３２】
ここで図８を説明すると、臨界電流ＪCのデータが示されている。一般的に符号４００で表される白抜きの印は、加熱温度と印加磁場でＭｇＢ2線セグメント３００の電流依存電圧を直接測定した結果から得たＪCを示す。一般的に符号４０２で表される黒塗の印は、Ｂｅａｎモデルを利用して磁化ループから推定されるＪC値である。温度は５Ｋ刻みで５Ｋから３５Ｋまで増加する。５Ｋの測定値と外挿線は一般的に線４０４で示され、１０Ｋの測定値と外挿線は一般的に線４０６で、１５Ｋの測定値と外挿線は一般的に線４０８で、２０Ｋの測定値と外挿線は一般的に線４１０で、２５Ｋの測定値と外挿線は一般的に線４１２で、３０Ｋの測定値と外挿線は一般的に線４１４で、３５Ｋの測定結果および外挿線は一般的に線４１６で示されている。点線は同じ温度のデータ群を結んでいる。ＪCの直接測定は、ＭｇＢ2線セグメント３００に取り付けられたリードと接触抵抗からの抵抗性発熱のためにほぼ２００Ａ／ｃｍ2より低い値に限られる。低ＪCの直接測定結果の外挿結果と、高ＪCのビーンモデルから推定されるデータはよくマッチしている。焼結Ｍｇ10Ｂ2ペレットのＪCデータと比較して、ＭｇＢ2線セグメント３００のＪCは、低磁場・低温度ではおよそ２倍であり、高磁場では一桁以上高い値を示す。
【００３３】
硼素の繊維、テープまたは膜をマグネシウム蒸気に曝して低固有抵抗、高密度、高ＴCのＭｇＢ2線、テープ、または膜を製造する簡便な方法を提供する。製造されたＭｇＢ2線はＭｇＢ2の理論密度の約９０％を有し、温度依存性固有抵抗の測定結果からＭｇＢ2は標準状態においても高い導電性を有することを示している。４０Ｋの温度では固有抵抗は０．３８μＯｈｍ−ｃｍであるのに対し、室温での固有抵抗は９．６μＯｈｍ−ｃｍの値である。このことは、標準状態においてさえも、ＭｇＢ2線はかなりの電流密度を流すことができることを示す。これは、Ｎｂ3Ｓｎの抵抗と比較してみるべきであり、Ｎｂ3Ｓｎは温度２０Ｋで１１μＯｈｍ−ｃｍ、３００Ｋの温度で８０μＯｈｍ−ｃｍの固有抵抗値を示す。
【００３４】
ＭｇＢ2線は、研究開発や実用目的で利用できる。例としては超伝導磁石、電力送電線、異常電流遮断器および超小形電子回路（例えば、ＱＵＩＤＳまたは内部接続）を含むが、これらに限定されるものではない。硼素繊維およびテープは様々なサイズと、任意の長さで製造され、そして用途が異なれば異なるサイズのＭｇＢ2線またはテープが必要となる。硼素繊維またはテープをＭｇＢ２線やテープに連続的工程の一部として変換することは、標準状態の著しく小さい固有抵抗を有する軽量で、高ＴC2のＭｇＢ２線あるいはテープを簡便に製造できる可能性を秘めている。加えて、ＭｇＢ2線あるいはテープを生成する工程は、キャビィテイや他のデバイス上への硼素コーテイング膜を、高品質な超伝導膜に変えるのに利用できる。
【００３５】
本発明の多様な実施の形態の上記説明は、図示ならびに説明のためのものである。開示されたこれら精細な実施の形態は網羅的なものではなく、本発明をそれらに限定するものでもない。多くの変更または改変は、上記教示を考慮すれば可能である。検討を加えた実施の形態は、当該技術に通常に精通する者が発明を種々の実施形態で、また特定の用途に適するように変更して利用できるように、本発明の原理と実用的な応用を最適に説明するものが選択されて説明が加えられている。それらが公平に、合法的に、そして、公正に権利を与えられる範囲内であると解釈される場合は、全てのそのような変更と改変は添付した請求項により規定される発明の範囲内である。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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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２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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