(57)【要約】【課題】酸化物超電導線材の特性の低下を抑制しつつ遮蔽電流、および遮蔽電流に起因する磁化損失を低減した酸化物超電導線材の提供を目的とする。【解決手段】帯状の基材と、前記基材の主面側に形成された酸化物超電導層と、を備えた酸化物超電導線材であって、前記酸化物超電導層が、主領域と、前記主領域より酸素量が少ない低酸素領域と、を有し、前記低酸素領域が、線材の長さ方向に延びて前記主領域を幅方向に分断している酸化物超電導線材。前記低酸素領域の酸素量が、前記主領域の酸素量に対し９５％以下であってもよい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯状の基材と、前記基材の主面側に形成された酸化物超電導層と、を備えた酸化物超電導線材であって、
前記酸化物超電導層が、主領域と、前記主領域より酸素量が少ない低酸素領域と、を有し、前記低酸素領域が、線材の長さ方向に延びて前記主領域を幅方向に分断している酸化物超電導線材。
【請求項２】
前記低酸素領域の酸素量が、前記主領域の酸素量に対し９５％以下である請求項１に記載の酸化物超電導線材。
【請求項３】
帯状の基材の主面側に酸化物超電導層を形成する工程と、
前記酸化物超電導層に酸素を供給する酸素アニール処理工程と、
前記酸素アニール処理工程の後に、前記酸化物超電導層の幅方向の少なくとも一部を線材の長さ方向に沿って加熱することにより、前記酸化物超電導層に線材の長さ方向に延びる低酸素領域を形成し、酸素量が多い主領域を前記低酸素領域により分断する脱酸素工程と、を有する酸化物超電導線材の製造方法。
【請求項４】
前記脱酸素工程が、前記酸化物超電導層の幅方向の少なくとも一部を線材の長さ方向に沿って３００℃以上、１０００℃以下に加熱することを特徴とする請求項３に記載の酸化物超電導線材の製造方法。
【請求項５】
前記脱酸素工程が、前記酸化物超電導層の幅より狭い加熱されたロールを前記酸化物超電導層の上方から押し当てることで、前記酸化物超電導層の幅方向の少なくとも一部を線材の長さ方向に沿って加熱することを特徴とする請求項３又は４に記載の酸化物超電導線材の製造方法。
【請求項６】
前記脱酸素工程が、レーザ光を前記酸化物超電導層の上方から照射することで、前記酸化物超電導層の幅方向の少なくとも一部を線材の長さ方向に沿って加熱することを特徴とする請求項３又は４に記載の酸化物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、酸化物超電導線材および酸化物超電導線材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＲＥ−１２３系の酸化物超電導体（ＲＥＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−Ｘ：ＲＥはＹを含む希土類元素）は、液体窒素温度で超電導性を示し電流損失が低いため、実用上極めて有望な材料とされている。この酸化物超電導体を線材に加工して電力供給用の導体あるいは電磁コイル等として使用することが要望されている。
ＲＥ−１２３系の酸化物超電導線材の一例構造として、機械的強度の高い金属製の基材を用い、その表面にイオンビームアシスト蒸着法（ＩＢＡＤ法）により結晶配向性の良好な中間層を形成し、該中間層の表面に成膜法により酸化物超電導層を形成し、その表面にＡｇなどの良導電材料からなる金属安定化層を形成した酸化物超電導線材が知られている。
【０００３】
このような酸化物超電導線材に、面と垂直な方向の時間的に変化する磁界成分が加わると、酸化物超電導層の面内に、ループ状の遮蔽電流が流れる。酸化物超電導線材をコイル状に加工して通電して磁場を発生させた際に、遮蔽電流により磁場が遮蔽されて設計通りの磁場が発生できないという問題があった。
また、遮蔽電流は、時間とともに減衰する。したがって、酸化物超電導線材をＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）等、時間的に変動しない静磁場を生じさせる装置に適用する場合に、遮蔽電流の減衰により磁場が経時変化してしまうという問題があった。
【０００４】
遮蔽電流、および遮蔽電流に起因する磁化損失の大きさは、酸化物超電導層の幅に依存する。したがって、酸化物超電導線材を細線化することで、遮蔽電流および磁化損失を低減できることが知られている。
酸化物超電導線材の細線化を行う手法の一例として、線材の長さ方向に沿ってエッチングして溝を形成し、酸化物超電導層を分断する方法、および線材の上面からその長さ方向に沿ってレーザ光線を照射して酸化物超電導層を溶解させる方法（特許文献１）が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平３−２２２２１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、これらの細線化の手法は、酸化物超電導層の一部に直接加工を加えるため、酸化物超電導線材の超電導特性が劣化する虞があった。
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであって、酸化物超電導線材の特性の低下を抑制しつつ遮蔽電流、および遮蔽電流に起因する磁化損失を低減した酸化物超電導線材の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明の酸化物超電導線材は、帯状の基材と、前記基材の主面側に形成された酸化物超電導層と、を備えた酸化物超電導線材であって、前記酸化物超電導層が、主領域と、前記主領域より酸素量が少ない低酸素領域と、を有し、前記低酸素領域が、線材の長さ方向に延びて前記主領域を幅方向に分断している。
この構成によれば、低酸素領域によって主領域が分断されている。酸化物超電導層は、酸素が不足すると臨界電流密度が低下するため、低酸素領域は、主領域と比較して臨界電流密度が低いか、若しくは、超電導特性を示さない。低酸素領域の臨界電流密度が低い場合には、酸化物超電導線材に流れる電流の密度は、幅方向に対し交互に高い領域と低い領域が連続する構成となる。また、低酸素領域が超電導特性を示さない場合には、酸化物超電導線材は、実質的に分割、細線化される。何れの場合であっても、酸化物超電導線材は、遮蔽電流を低減させることができる。
また、このような酸化物超電導線材は、酸化物超電導層に対して直接的な加工を行うことなく形成できるため、酸化物超電導層が損傷して劣化する虞がない。
【０００８】
上記の酸化物超電導線材は、前記低酸素領域の酸素量が、前記主領域の酸素量に対し９５％以下であっても良い。
この構成によれば、主領域に対して、低酸素領域の電流密度を十分に低下させることができる。これにより、酸化物超電導線材は、遮蔽電流を確実に低減させることができる。
【０００９】
上記の酸化物超電導線材の一実施形態に係る酸化物超電導線材の製造方法は、帯状の基材の主面側に酸化物超電導層を形成する工程と、前記酸化物超電導層に酸素を供給する酸素アニール処理工程と、前記酸素アニール処理工程の後に、前記酸化物超電導層の幅方向の少なくとも一部を線材の長さ方向に沿って加熱することにより、前記酸化物超電導層に線材の長さ方向に延びる低酸素領域を形成し、酸素量が多い主領域を前記低酸素領域により分断する脱酸素工程と、を有する。
この構成によれば、加熱装置により線材の長さ方向に沿って幅方向の少なくとも一部を加熱し、加熱部分の酸化物超電導層から酸素を抜いて、線材の長さ方向に延びる低酸素領域を形成できる。また、酸化物超電導層は、積層後に直接加工されることがなく酸化物超電導層が損傷して劣化することがない。
【００１０】
上記の酸化物超電導線材の製造方法は、前記脱酸素工程が、前記酸化物超電導層の幅方向の少なくとも一部を線材の長さ方向に沿って３００℃以上、１０００℃以下に加熱する工程であってもよい。
この構成によれば、加熱装置により加熱された酸化物超電導層の一部から確実に酸素を抜くことができる。
【００１１】
上記の酸化物超電導線材の製造方法は、前記脱酸素工程が、前記酸化物超電導層の幅より狭い加熱されたロールを前記酸化物超電導層の上方から押し当てることで、前記酸化物超電導層の幅方向の少なくとも一部を線材の長さ方向に沿って加熱する工程であっても良い。
また、上記の酸化物超電導線材の製造方法は、前記脱酸素工程が、レーザ光を前記酸化物超電導層の上方から照射することで、前記酸化物超電導層の幅方向の少なくとも一部を線材の長さ方向に沿って加熱する工程であっても良い。
これらの構成によれば、酸化物超電導層の長手方向に延びる低酸素領域を形成し、主領域を分断できる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の酸化物超電導線材は、低酸素領域によって主領域が分断されている。酸化物超電導層は、酸素が不足すると臨界電流密度が低下する。このため、酸化物超電導線材に流れる電流の密度は、幅方向に対し交互に高い領域と低い領域が連続する構成となり、遮蔽電流を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態の酸化物超電導線材を模式的に示す図であり、図１（ａ）は、断面傾視図であり、図１（ｂ）は、断面図である。
【図２】第１実施形態の酸化物超電導線材の製造方法の一例を示す図であり、図２（ａ）は、加熱装置と搬送装置の概略図であり、図２（ｂ）は、加熱装置により加熱される酸化物超電導線材の断面傾視図である。
【図３】変形例の加熱装置により加熱される酸化物超電導線材の断面傾視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る酸化物超電導線材の実施形態について図面に基づいて説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。また、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
【００１５】
図１（ａ）に本実施形態の酸化物超電導線材５の断面斜視図を示し、図１（ｂ）に横断面模式図を示す。
図１（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施形態の酸化物超電導線材（線材）５は、基材１上に、中間層２、酸化物超電導層３および金属安定化層４がこの順に積層されている。また、酸化物超電導線材５の酸化物超電導層３には、主領域３ａと低酸素領域３ｂと、が形成されている。
【００１６】
以下、各部の構成について詳細に説明する。
基材１は、酸化物超電導線材５の基材として使用し得るものであれば良く、耐熱性の金属からなるものが好ましい。基材１は、耐熱性の金属の中でも、合金が好ましく、ニッケル（Ｎｉ）合金又は銅（Ｃｕ）合金がより好ましい。なかでも、市販品であればハステロイ（商品名、ヘインズ社製）が好適であり、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）等の成分量が異なる、ハステロイＢ、Ｃ、Ｇ、Ｎ、Ｗ等の何れの種類も使用できる。また、基材１として、金属結晶の配向をそろえた配向基板を用いても良い。
本実施形態においては、基材１の形状は、長尺のテープ形状であるが、例えば、シート形状であっても良い。基材１の厚みは、目的に応じて適宜調整すれば良く、１０〜５００μｍの範囲とすることができる。
【００１７】
中間層２は、基材１の主面１ａ上に形成される。中間層２は、下地層２Ａと、配向層２Ｂおよびキャップ層２Ｃがこの順に積層された構造を適用することができる。下地層２Ａは、拡散防止層およびベッド層の何れか一方又は両方からなる。
【００１８】
拡散防止層は、この層よりも上面に他の層を形成する際に加熱処理した結果、基材１や他の層が熱履歴を受ける場合に、基材１の構成元素の一部が拡散し、不純物として酸化物超電導層３側に混入することを抑制する機能を有する。拡散防止層は、Ｓｉ３Ｎ４、Ａｌ２Ｏ３、ＧＺＯ（Ｇｄ２Ｚｒ２Ｏ７）等から構成され、例えば厚み１０〜４００ｎｍに形成される。
ベッド層は、基材１と酸化物超電導層３との界面における構成元素の反応を抑え、この層よりも上面に設ける層の配向性を向上させるために設けられる。ベッド層は、界面反応性を低減し、その上に形成される膜の配向性を得るため層であり、Ｙ２Ｏ３、Ｅｒ２Ｏ３、ＣｅＯ２、Ｄｙ２Ｏ３、Ｅｒ２Ｏ３、Ｅｕ２Ｏ３、Ｈｏ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３等からなり、その厚みは例えば１０〜１００ｎｍである。
配向層２Ｂは、その上に形成されるキャップ層２Ｃや酸化物超電導層３の結晶配向性を制御するために設けられる。配向層２Ｂは、その上のキャップ層２Ｃの結晶配向性を制御するために２軸配向する物質から形成される。配向層２Ｂの材質としては、Ｇｄ２Ｚｒ２Ｏ７、ＭｇＯ、ＺｒＯ２−Ｙ２Ｏ３（ＹＳＺ）、ＳｒＴｉＯ３、ＣｅＯ２、Ｙ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｚｒ２Ｏ３、Ｈｏ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３等の金属酸化物を例示することができる。この配向層２ＢはＩＢＡＤ（Ion-Beam-Assisted Deposition）法で形成することが好ましい。
キャップ層２Ｃは、酸化物超電導層３の結晶配向性を配向層２Ｂと同等ないしそれ以上に強く制御するために設けられる。キャップ層２Ｃは、上述の配向層２Ｂの表面に成膜されて結晶粒が面内方向に自己配向し得る材料からなり、具体的には、ＣｅＯ２、Ｙ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＹＳＺ、Ｈｏ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３、ＬａＭｎＯ３等からなる。キャップ層２Ｃの膜厚は５０〜５０００ｎｍの範囲に形成できる。
【００１９】
酸化物超電導層３は酸化物超電導体として公知のもので良く、具体的には、ＲＥ−１２３系と呼ばれるＲＥＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−Ｘ（ＲＥは希土類元素であるＹ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕのうちの１種又は２種以上を表す）を例示できる。この酸化物超電導層３として、Ｙ１２３（ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−Ｘ）又はＧｄ１２３（ＧｄＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−Ｘ）などを例示できる。
酸化物超電導層３の厚みは、０．５〜５μｍ程度であって、均一な厚みであることが好ましい。
【００２０】
酸化物超電導層３には、主領域３ａと低酸素領域３ｂと、が形成されている。
酸化物超電導層３の主領域３ａは、酸素を十分に含んでおり、臨界電流密度Ｊｃａが比較的高い領域である。これに対し、低酸素領域３ｂは、主領域３ａと比較して酸素量が少なく、超電導特性を示さないか、若しくは、超電導特性を示すものの主領域３ａと比較して臨界電流密度Ｊｃｂが低くなっている。
【００２１】
低酸素領域３ｂは、線材５の長さ方向に延びており、主領域３ａを線材５の幅方向に分断している。本実施形態において、低酸素領域３ｂは、図１（ｂ）に示す断面において幅方向に１か所だけ形成され、主領域３ａを２つに分断している。しかしながら、低酸素領域３ｂを幅方向に複数か所設けて、主領域３ａを３つ以上に分断しても良い。
また、低酸素領域３ｂは、酸化物超電導層３を幅方向に区画し、低酸素領域３ｂを挟んで隣り合う主領域３ａ同士の電流を阻害できれば、部分的に幅が広くなったり狭くなったりしても良い。
【００２２】
低酸素領域３ｂが超電導特性を示さない場合には、低酸素領域３ｂには、電流が流れない。このため、酸化物超電導層３において互いに隣り合う主領域３ａ同士は、電気的に分断されて、細線化される。これにより、酸化物超電導線材５は、並行する複数のフィラメント線材に分断された構成となる。
【００２３】
また、低酸素領域３ｂが超電導特性を示すものの、主領域３ａの臨界電流密度Ｊｃａに対して臨界電流密度Ｊｃｂが低い場合には、低酸素領域３ｂには、低酸素領域３ｂの臨界電流密度Ｊｃｂ以上の電流が流れることがない。また、主領域３ａには、低酸素領域３ｂの臨界電流密度Ｊｃｂ以上の電流が流れる。したがって、酸化物超電導層３は、流れる電流が高い領域と低い領域が幅方向に交互に並んだ構成となる。
【００２４】
低酸素領域３ｂの酸素量は、主領域３ａの酸素量に対し９５％以下とすることが好ましい。酸化物超電導層３を構成する酸化物超電導体の臨界電流密度は、含まれる酸素量に依存する。低酸素領域３ｂの酸素量を、主領域３ａの酸素量に対し９５％以下とすることで、低酸素領域３ｂの臨界電流密度Ｊｃｂを主領域３ａの臨界電流密度Ｊｃａに対し、十分に低くすることができる。
また、主領域３ａの臨界電流密度Ｊｃａが、１ＭＡ／ｃｍ２以上とすることが好ましい。一方、低酸素領域３ｂの臨界電流密度Ｊｃｂが、０．３ＭＡ／ｃｍ２以下とすることが好ましい。このように構成することで、遮蔽電流を確実に低減できる。
【００２５】
また、低酸素領域３ｂの酸素量を、９０％以下とする場合には、低酸素領域３ｂは、超電導特性を示すことがなく、より好ましい。この場合には、低酸素領域３ｂにより酸化物超電導層３を幅方向に分割し細線化した酸化物超電導線材５を形成できる。
【００２６】
成膜直後の酸化物超電導層３は酸素が不足した結晶構造となっている。したがって、成膜後に、酸化物超電導層３に酸素を供給して結晶構造を整えるための酸素アニール処理工程を行う。酸素アニール処理工程は、例えば酸素雰囲気中にて線材５に熱処理を施すことで行われる。これにより、酸化物超電導層３中に酸素を導入して超電導体形成層を理論組成であるＹ１Ｂａ２Ｃｕ３Ｏ７−Ｘに近づける。酸素アニール処理工程を行うことで、酸化物超電導層３は、酸化物超電導体の結晶性を向上され均質化され、結晶軸の方向が整えられる。これにより、酸化物超電導層３の臨界電流密度が向上する。
【００２７】
上述した酸素アニール処理工程の後に、酸化物超電導層３を３００℃以上に加熱すると、酸化物超電導層３から酸素が抜け出し、酸化物超電導層３は、成膜直後と同様の酸素が不足した結晶構造となる。本実施形態の酸化物超電導線材５は、加熱により酸素が抜ける酸化物超電導層３の性質を利用し、酸化物超電導層３を部分的に３００℃以上に加熱し、低酸素領域３ｂを形成している。
【００２８】
酸化物超電導層３の上面には、金属安定化層（保護層）４が形成されている。金属安定化層４は、Ａｇ又はＡｇ合金などの良電導性からなり、酸化物超電導層３との接触抵抗が低くなじみの良い層として形成される。金属安定化層４は、スパッタ法などの成膜法により積層されて、その厚さは、１〜３０μｍ程度とされる。
【００２９】
金属安定化層４の上に半田層を介して金属テープを積層しても良い。この場合、金属テープとしては、銅、Ｃｕ−Ｚｎ合金、Ｃｕ−Ｎｉ合金等の銅合金、アルミニウム又はその合金、ステンレス等の比較的安価な導電性の金属材料を用いることができる。
積層された金属テープは、酸化物超電導層３が超電導状態から常電導状態に遷移しようとした時、金属安定化層４とともに、酸化物超電導層３の電流を転流するバイパスとして機能する。金属テープの厚さは例えば１０〜３００μｍとすることができる。
【００３０】
この酸化物超電導線材５は、さらに、全体が絶縁性の被覆層で被覆されていてもよい（図示略）。被覆層で被覆することにより、全体が保護され、安定した性能の酸化物超電導線材５が得られる。被覆層は、例えば、絶縁被覆に通常使用される、各種樹脂や酸化物等の公知の材質からなるものでよい。被覆層は、その材質に応じて公知の方法で形成すれば良く、例えば、原料を塗布して、これを硬化させれば良い。また、シート状のものが入手できる場合には、これを使用して積層してもよい。
【００３１】
本実施形態の酸化物超電導線材５によれば、酸化物超電導層３は、低酸素領域３ｂによって主領域３ａが分断されている。酸化物超電導層３は、酸素が不足すると臨界電流密度が低下する。したがって、低酸素領域３ｂの臨界電流密度Ｊｃｂは、主領域３ａの臨界電流密度Ｊｃａと比較して低い。若しくは、低酸素領域３ｂの酸素が十分に少ないと低酸素領域３ｂは、超電導特性を示さなくなる。
【００３２】
低酸素領域３ｂが超電導特性を示さない場合には、低酸素領域３ｂには低温環境下であっても電流が流れない。したがって、酸化物超電導線材５は、実質的に分割、細線化される。これにより、低酸素領域３ｂを有さない場合と比較して、遮蔽電流を抑制できる。また、遮蔽電流を抑制したことで磁化損失を低減できる。
また、酸化物超電導線材５に交流電流を流す場合の交流損失は、線材５の幅に反比例することが知られている。低酸素領域３ｂが超電導特性を示さない場合には、酸化物超電導線材５が実質的に細線化され交流損失を低減できる。
【００３３】
低酸素領域３ｂの臨界電流密度Ｊｃｂが、主領域３ａの臨界電流密度Ｊｃａより低い場合には、低酸素領域３ｂには、遮蔽電流が流れにくくなる。このため、低酸素領域３ｂを有さない場合と比較して、遮蔽電流を抑制できる。また、遮蔽電流を抑制したことで磁化損失を低減できる。
なお、低酸素領域３ｂの臨界電流密度Ｊｃｂが、主領域３ａの臨界電流密度Ｊｃａより低い場合と比較すると、低酸素領域３ｂが超電導特性を示さない場合の方が、遮蔽電流抑制の効果は高い。
【００３４】
＜製造方法＞
次に、この酸化物超電導線材５の製造方法の一例について説明する。
まず、帯状の基材１を用意し、基材１の主面１ａ側に、従来公知の方法により、中間層２、酸化物超電導層３、金属安定化層４を形成する。
次に、前記酸化物超電導層に酸素を供給する酸素アニール処理工程を行う。酸素アニール処理工程は、金属安定化層４を備えた酸化物超電導層３を酸素雰囲気下で２５０℃〜５００℃に加熱することで行われる。酸素アニール処理工程を行うことによって、酸化物超電導層３に酸素を供給して、その結晶構造を整え、超電導特性を向上させる。
【００３５】
次に、線材５の長さ方向に沿って酸化物超電導層３の幅方向の少なくとも一部を加熱する加熱装置により、酸化物超電導層３に線材５の長さ方向に延びる低酸素領域３ｂを形成し、酸素量が多い主領域３ａを低酸素領域３ｂにより分断する脱酸素工程を行う。
【００３６】
図２（ａ）、（ｂ）を基に脱酸素工程について説明する。
図２（ａ）は、本実施形態において、酸化物超電導層３の幅方向の少なくとも一部を加熱装置２０と、加熱装置２０により加熱しながら、線材５を長さ方向に搬送する搬送装置２１と、を示す概略図である。
【００３７】
搬送装置２１は、送出しリール２６と巻取りリール２７とを有している。また、加熱装置２０は、送出しリール２６と巻取りリール２７との間に配置される金属製のロール２２と、ロール２２を加熱するヒータ２３と、を有する。金属製のロール２２には、ヒータ２３が設けられており、ロール２２を３００℃以上８００℃以下に加熱する。
【００３８】
基材１は、送出しリール２６に巻回されている。巻取りリール２７には、モータ（図示略）等の駆動装置が取り付けられており、巻取りリール２７に巻き掛けて、駆動装置を動作させることで線材５を送出しリール２６から巻きだして、ロール２２を介し巻取りリール２７で巻き取ることができる。
【００３９】
図２（ｂ）に示すように、ロール２２は、線材５の幅より狭い幅を有している。ロール２２は、基材１上に中間層２および酸化物超電導層３を介し形成された金属安定化層４の幅方向中央部分に押し当てられながら、線材５の搬送に伴って回転する。これにより、ロール２２は、金属安定化層４の幅方向中央を加熱する。ロール２２の熱は、金属安定化層４を介し酸化物超電導層３の中央部分を３００℃以上１０００℃以下の温度に加熱する。これにより、酸化物超電導層３の中央部分の酸素が抜けて、低酸素領域３ｂが形成される。
【００４０】
酸化物超電導層３の中央部分を３００℃以上の温度に加熱することで、中央部分から酸素を抜き、低酸素領域３ｂを形成できる。また、酸化物超電導層３を１０００℃以下とするように加熱とすることで、酸化物超電導層３を構成する酸化物超電導体が溶融することがない。したがって、酸化物超電導層３を構成する酸化物超電導体を損傷させることなく、低酸素領域３ｂを形成できる。
なお、本実施形態では、ロール２２による加熱を行うものである。この場合、安全性などを加味してロール２２の温度は、８００℃以下とすることが好ましい。この場合には、加熱された酸化物超電導層３の温度は、８００℃以上となることはない。
【００４１】
なお、本実施形態の製造方法では、ロール２２が線材５の幅方向のうち一部のみを加熱し、線材５の長さ方向に延びる１つの低酸素領域３ｂと２つの主領域３ａを形成する場合について説明した。ロール２２を線材５の幅方向（Ｘ軸方向）に複数配列して、複数の低酸素領域３ｂと３つ以上の主領域３ａを形成しても良い。
【００４２】
本実施形態の製造方法では、金属安定化層４を形成した後に、金属安定化層４を介し酸化物超電導層３を加熱する脱酸素工程を行う例について説明した。しかしながら、金属安定化層４を形成する前に、酸素アニール処理工程を行い、さらに酸化物超電導層３に直接ロール２２を押し当てて酸化物超電導層３を加熱する脱酸素工程を行っても良い。この場合は、脱酸素工程の後に、金属安定化層４を形成する。
【００４３】
図３は、上述した酸化物超電導線材５の製造方法に適用可能な、変形例の加熱装置３０を示す例である。加熱装置３０は、レーザ光照射装置３２を有し、レーザ光Ｌを酸化物超電導層３上に積層された金属安定化層４に照射することで、金属安定化層４を介し酸化物超電導層３を加熱する。レーザ光Ｌは、酸化物超電導層３の中央部分を３００℃以上１０００℃以下の温度に加熱する。これにより、酸化物超電導層３の中央部分の酸素が抜けて、低酸素領域３ｂが形成される。変形例の加熱装置３０を用いる場合には、レーザ光Ｌにより、局所的な加熱が可能となり、幅が比較的狭い低酸素領域３ｂを形成できる。
なお、レーザ光Ｌの照射は、酸化物超電導層３に直接行って脱酸素工程を行っても良い。この場合は、脱酸素工程の後に、金属安定化層４を形成する。
【００４４】
加熱装置３０に用いるレーザ光照射装置３２としては、波長が７５０ｎｍ以上（赤外線レーザー）のレーザ光Ｌを照射するものを用いることが好ましい。金属安定化層４を７５０ｎｍ以上のレーザ光Ｌで加熱することで、レーザ光Ｌは、金属安定化層４の表面のみを加熱することなく、熱が内部にまで侵入し酸化物超電導層３を直接加熱できる。これにより、酸化物超電導層３を効率よく加熱できる。
【００４５】
レーザ光Ｌのスポットにおけるエネルギー密度は、１×１０１０Ｗ／ｍ２未満とすることが好ましい。１×１０１０Ｗ／ｍ２以上のエネルギー密度のレーザ光Ｌを金属安定化層４に照射すると、金属安定化層４および酸化物超電導層３の温度が瞬時に上昇して、酸化物超電導層３が溶融する場合がある。
【００４６】
以上に説明した酸化物超電導線材５の製造方法によれば、加熱装置２０又は加熱装置３０により加熱して低酸素領域３ｂを形成する。このため、酸化物超電導層３は、積層後に直接加工されることがなく酸化物超電導層３が損傷して劣化させることがない。
【００４７】
以上に、本発明の実施形態を説明したが、実施形態における各構成およびそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されることはない。
【符号の説明】
【００４８】
１…基材、１ａ…主面、２…中間層、３…酸化物超電導層、３ａ…主領域、３ｂ…低酸素領域、４…金属安定化層（保護層）、５…酸化物超電導線材（線材）、２０、３０…加熱装置、２１…搬送装置、２２…ロール、２３…ヒータ、３２…レーザ光照射装置、Ｌ…レーザ光
【図１】
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【図２】
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【図３】
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