2C-a01

MgB2 (1)

内部 Mg 拡散法によって作製した MgB2 線材の機械特性
Mechanical property of MgB2 superconducting wire
fabricated by internal Mg diffusion process
西島 元， 葉 術軍， 松本 明善， 戸叶 一正， 熊倉 浩明， 北口 仁 （NIMS); 小黒 英俊 （東北大）
NISHIJIMA Gen, YE Shujun, MATSUMOTO Akiyoshi, TOGANO Kazumasa,
KUMAKURA Hiroaki, KITAGUCHI Hitoshi (NIMS); OGURO Hidetoshi (Tohoku University)
E-mail: nishijima.gen@nims.go.jp
1. はじめに
MgB2 線材は市販されている線材も含めて， 殆どが PIT(Powder in Tube) 法とその応用によって作製されている。 しか し， PIT 法 は 基 本 的 に 粉 末 の 焼 結 な の で， 高 密 度 なMgB2 を得ることが難しい。 一方， Giunchi らによって開発された IMD (Internal Mg Diffusion) 法 [1] は， 同心に配置した金属管と Mg ロッドの間に B 粉末を充填し，拡散反応によって高密度 MgB2 を得る。 この方法は Togano らによって発展し，
Cu-Ni シース 7 芯線材で 990 A/mm2 (4.2 K, 10 T) [2], Fe シース単芯線材で 480 A/mm2 (4.2 K, 10 T) [3] など， 比較的高い臨界電流密度 (Jc) が得られるようになってきた。
そこで， 本研究では IMD 法 MgB2 線材の機械特性を調べ，PIT 法 MgB2 線材との比較を行う。
2. 線材諸元
試料線材は IMD 法および PIT 法によって作製された Fe
シース MgB2 単芯線である。 断面写真を図 1 に示す。 IMD
線材は SiC+ ジメチルトルエン添加であり， 670 ºC×2 h, PIT
線材は SiC 添加で 850 ºC × 1 h の熱処理を行った。

[3] S.J. Ye et al., Physica C (2011) in press.
[4] G. Nishijima et al., IEEE Trans. Appl. Supercond. 20(2010) 1391.
[5] H. Kitaguchi and H. Kumakura, Supercond. Sci. Technol.
18 (2005) S284.
(a)

MgB2

Fe sheath(b)MgB2

Fe sheathFig. 1 Cross-sectional views of (a) IMD and (b) PIT
processed MgB2 superconducting wires. Diameter is 1 mmfor each.

3. 実験方法
両 線 材 に つ い て Ic の 応 力 / 歪 依 存 性 を 調 べ た。 全 長40mm の線材両端 10 mm ずつを電極 （一方は可動） に半田付けし， 線材に一軸引張り応力を印加しながら Ic を測定した [4]。 歪は電極間距離をクリップゲージによって測定し，初期長さで除することで求めた。 実験は東北大金研の 15 T超伝導マグネットで行った。 なお， Ic は測定した I-V 曲線から 10-4 V/m (1 μV/cm) 電界基準を用いて求めた。
4. 実験結果
図 2 にゼロ歪時の Jc の磁場依存性を示す。 Jc は Ic を超伝導層断面積で除して求めた。 IMD 線材の Jc は PIT 線材のそれに対して 5 T で約 5 倍， 10 T で約 4 倍であった。
図 3 には 4.2 K, 10 T における Ic の歪依存性を示す。 ●および■は負荷時， ○および□は可逆性を調べるための除荷時 Ic である。 PIT 線材， IMD 線材ともに歪増加に伴って Icは可逆かつ線形に増加し， Ic 最大となる点が可逆限界となって劣化する。 この傾向は Kitaguchi らの結果 [5] と一致する。
また， 可逆限界歪 （不可逆歪） 値は IMD 線材のほうが大きい。 挿入図にはゼロ歪 Ic (Ic0) で規格化した Ic の歪依存性を示す。 Ic/Ic0 の増加率 d (Ic/Ic0) /dε は PIT に比べて IMD 線材のほうが小さい。 つまり， IMD 線材と PIT 線材では， 前者のほうが可逆限界歪が大きく， 歪感受性が小さい。
参考文献[1] G. Giunchi et al., Supercond. Sci. Technol. 16 (2003) 285.
[2] K. Togano et al., Supercond. Sci. Technol. 23 (2010)
085002.

Fig. 2 Jc as a function of magnetic field.

Fig. 3 Ic as a function of uniaxial strain. Inset shows Ic/Ic0
as a function of uniaxial strain.

― 106 ―

第85回

2011年度秋季低温工学・超電導学会

2C-a02

MgB2 (1)

MgB2 線材の組織と超伝導特性に及ぼす HIP 処理の効果
Effects of HIP treatment on structures and superconducting properties of MgB2 wires
金田 尚也, 大野 高弘, 金澤 昌哉, 山田 豊, 太刀川 恭治 (東海大); 松本 明善, 熊倉 浩明 (NIMS)
KANEDA Naoya, OHNO Takahiro, KANAZAWA Masaya, YAMADA Yutaka, TACHIKAWA Kyoji (Tokai University);
MATSUMOTO Akiyoshi, KUMAKURA Hiroaki (NIMS)
E-mail : 1bazm010@mail.tokai-u.jp

1． はじめにMgB2 線材の高臨界電流密度(Jc)化を図るため、高密度なMgB2 コアを得る方法としてこれまで熱処理中に一軸加圧するホットプレス処理を用い成果が得られている。本報では、等方加圧である HIP 処理を施し、一部の線材には追加熱処理を行い、種々の条件で作製された MgB2 線材の組織と超伝導特性について報告する。

2． 実験方法
Fig. 1 に外部拡散法による MgB2 線材作製方法を示す。外径/内径: 12/6 mmφ の純鉄管に、外径/内径: 6.0/4.0 mmφ のMg 金属管を挿入後、5 mol%の SiC 粉末を添加したアモルフ
ァス B 粉末を充填した。その後、冷間で線引加工を行い、1.0~0.6 mmφ に伸線し試料とした。630℃×5 h、Ar 雰囲気中

Fig. 1

Preparation procedure of external diffusion processed

MgB2 wires.

で熱処理を行った。また、一部の試料には、100 MPa 及び 200
MPa の圧力下で、630℃×5 h、Ar 雰囲気中で HIP 処理を施し、HIP 処理の前または後に追加熱処理を行った。4.2 K における臨界電流(Ic)の磁場依存性については物質･材料研究機構(NIMS)にて測定した。

3． 実験結果および考察
Fig. 2 に、冷間線引加工により作製した直径 0.6 mmφ の線材の横断面における光学顕微鏡写真を示す。630℃×5 h のFig. 2 Macrostructure of cross sections in MgB2 wires of
0.6 mmφ in diameter. (a) heat-treated, (b) HIP treated.

熱処理を行った線材(a)では、生成した MgB2 コアの周りには104

Mg の拡散によって生じた空隙(Gap)が生じている事が分かる。
一方、HIP 処置を施した線材(b)を見ると、等方加圧により空隙HIP
HIP→630℃×5h
HIP→700℃×1h
HIP→800℃×1h
630℃×5h→HIPが押し潰されている事が分かり、線材の全断面積もやや減少とが確認でき、MgB2 コアは空孔のほとんどない緻密な組織であった。
Fig. 3 に直径 0.6 mmφ 線材の 4.2 K における Jc の磁場依存性を示す。HIP 処理後に 630℃×5 h の熱処理を行った線Jc (A/mm 2)した。また、SEM 観察からも同様に空隙が押し潰されているこ

Mg 6/4.0 mmφ→0.6mmφ103

材は 5 T において 2800 A/mm2 の値を示し、10 T においては360 A/mm2 を示した。また、630℃×5 h の熱処理後に HIP 処4.2K

102

理を施した線材では 5 T で 2160 A/mm2、10 T では 280 A/mm24を示した。HIP 処理を施す前後に適当な熱処理を行うことで、Jc が向上する可能性がある。今後、生成する MgB2 コアの組567織をさらに改善するため HIP 処理条件の最適化を行い、電流Fig. 3特性の向上を図る予定である。

MgB2 wires treated by HIP.

― 107 ―

8910

Magnetic Field (T)111213Magnetic field dependence of Jc at 4.2 K for the

第85回

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2C-a03

MgB2 (1)Cold high pressure densification プロセスによる MgB2/Nb/Monel 線材― 圧力依存性 ―In situ MgB2/Nb/Monel Wire after Cold High Pressure Densification― Pressure Dependence ―中山 佳威, 前田 穂, 久保田 洋二（日大）； Ashkan Motaman, Jung Ho Kim, Shi Xue Dou (Univ. Wollongong)
NAKAYAMA Yoshitake, MAEDA Minoru, KUBOTA Yoji（Nihon Univ.）;
MOTAMAN Ashkan, KIM Jung Ho, DOU Shi Xue (Univ. Wollongong)
E-mail: MPD@nihon-u.ne.jp

2．実験
用いた線材は、Hyper Tec Research, Inc.製(#2284)である。
線材の原料のモル比は Mg ： C コーティング B ＝ 0.9 ： 2 であり、 後者はBに対して2wt.%になるCでコーティングされている。線材のバリア材はNb、シースはMonelで外径はφ0.83である。
この線材にCHPD(室温でアンビルを用いて線材に4方向から圧力を加える)で 2GPa, 2.25GPa, 2.5GPa の圧力を加えて，平角線材を作製した。また、比較のため#2284線材を用意した。
これら4種類の線材を700℃-30minの熱処理を行い試料とした。各試料の諸元をTable 1. に示す。
試料のIc は、温度20Kで超伝導マグネットを用いて最大5Tまでの磁場中で、測定した。Ic は試料に1V/cmの電場が発生した電流で定義した。Je はIc を試料の断面積で割って求めた。また、Tc はSQUIDを用いて交流帯磁率の実数部 ’で求めた。

#1#2
#3
#4

#1
#2
#3
#454321020253035

Fig.1.

Bc2 vs. T for all samples.

2T = 20K

Specification of samples.
CHPD( GPa )022.252.540T(K)

4Tc(K)
35.0
34.434.434.81052Sample

6Je ( A/cm )Table 1.

一方、CHPDを行った試料とCHPDを行っていない試料は、各温度でほぼ同じBc2 を示し、Je の磁場依存性も同じである。
しかし、CHPDで加圧するとJeは増大している。詳細な検討は当日報告する。

Bc2 ( T )1．はじめに金属系超伝導体で最も高い Tc を持つ MgB2 線材の Jc を向上させるために、様々な研究が行われている。しかし、原材料の混合粉を金属管に充填し、MgB2 線材を作製する in-situ 法
では、コア領域で MgB2 の占線率が低いので、高 Jc を得ることが困難であった。
そ こ で 、 我 々 は 混 合 粉 を 充 填 さ し た 線 材 を Cold highpressure densification プロセス(以下 CHPD と記す)を加えた
in situ 法で MgB2 線材を作製した。これらの線材の超伝導特性に対する CHPD の圧力効果を調べたので報告する。

3．結果
Fig.1.に各試料のBc2の温度依存性を示す。高温領域のBc2は、CHPD のあり、なしには依存せず、全ての試料でほぼ同じであった。全ての試料で、Tc は約34.7K、5TでのTc は約25.0Kであった。
Fig.2.に各試料の20KにおけるJe の磁場依存性を示す。
CHPDを加えると、Je が高くなっていることがわかる。4TでのJeは、CHPDなしの#1の試料では、2.1×103 A/cm2 であるが、CHPDの圧力が2.5GPaの#4の試料は7.0×103 A/cm2 であり約3倍もJe が高くなっている。

― 108 ―2#1#2#3#43105123456Bex ( T )Fig.2. Je at 20K vs. Bex for all samples.

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2C-a04

MgB2 (1)Premix-PIT 法により作製した MgB2 単芯線材の Jc-B 特性
Jc-B properties of premix-PIT processed MgB2 mono core wires
児玉 一宗，田中 和英，岡本 和孝（日立・日立研）；山本 明保，下山 淳一（東大）
KODAMA Motomune, TANAKA Kazuhide, OKAMOTO Kazutaka(Hitachi）;
YAMAMOTO Akiyasu, SHIMOYAMA Jun-ichi（Univ. of Tokyo）
E-mail: motomune.kodama.yf@hitachi.com

2．実験方法Fe 管に原料粉末を充填してφ0.5 mm まで引抜加工した後，それを焼成することで MgB2 線材試料を作製した。Table 1 に示すように，試料は無添加 In-situ 線材（IN），B4C 添加 In-situ線材（IC），無添加 Premix 線材（PN），B4C 添加 Premix 線材（PC）の 4 種類とした。B4C 添加量は，MgB1.80(B4C)0.04 の組成となるようにした。Premix 法は原料粉末に Mg，B，MgB2 を配合することで，MgB2 が In-situ に生成するときの体積収縮による密度低下を抑制する手法であるが，今回は MgB2 配合量を50 wt.%とした。各線材試料に対して Jc-B 特性（4 端子法），縦断面微細組織（FE-SEM）を評価した。また，Fe シースを剥がして取り出した MgB2 コアに対して Jc-B 特性（磁化法），Tc，Bc2，Birr（4 端子法）を評価した。
3．結果及び考察
Fig.1 に各試料の Jc-B 特性を示す。試料ごとに最適な焼成条件が異なったため，ここでは高い Jc が得られる代表的な焼成条件のデータを示した。4.2 K の高磁場域（> 4 T）では B4C添加試料（IC，PC）の方が Jc は高く，特に PC において最も高い Jc が得られた。一方， 4.2 K の低磁場域と 20 K では無添加試料（IN，PN）の方が Jc は高かった。一般に，In-situ 法において C を含む化合物を添加すると，Bc2 の向上と粒界ピンの強化により Jc が改善されるが，同時に Tc の低下が起こるため，Tc に近づくにつれてその効果は薄まる。この傾向は In-situ 試料だけでなく Premix 試料にも表れており，B4C 添加が Premix法でも有効な Jc 改善の手段となり得ることを確認した。一方，
B4C 添加による 20 K の Bc2，Jc の改善が認められなかったが，これは Tc 低下による悪影響をより強く受けたためであると考えられる。20 K での使用を想定する場合には，B4C 添加量をより少量にして Tc 低下を抑制する必要がある。
Fig.2 において In-situ 試料(a)(b)と Premix 試料(c)(d)の縦断面の微細組織を比較する（ともに B4C 添加）。MgB2 の生成はMg が B 粒子の領域に拡散することで起こるが，この反応時の体積収縮により生じる空隙は，線材加工時に塑性変形したMg 粒子の形状を反映して細長くなる。低倍率像においてこのような細長い空隙が占める割合は(c)の方が少なく，Premix法の適用により MgB2 密度が大幅に向上しているように見える。
しかし高倍率像からは，(b)では前述した空隙以外の部分が非常に緻密であるのに対し，(d)では微細な空隙や未反応のB 粒子が多く存在し，Premix 試料の MgB2 密度は低倍率像の見かけほど高くはない。このように，今回の Premix 試料の微細組織はまだ最適とはいえないにも関わらず，その Jc-B 特性は In-situ 試料と同等の値が得られている。原料粉末や配合組成などのパラメータの検討により微細組織をより理想的なものに近づけることで，Jc-B 特性の更なる向上が期待される。

Table1 Specifications of MgB2 samples
Sample MgB2 ratio

CompositionT c onset（K）

T c offset B c2（20 K） B irr（20 K）
（K）
（T）
（T）

IN0 wt.%

MgB2

38.1

37.7

10.6

7.8

IC0 wt.%

MgB1.80(B4C)0.04

36.8

35.0

11.08.0PN

50 wt.%

MgB2

37.5

36.8

9.36.6

PC50 wt.%

MgB1.80(B4C)0.0436.4

33.8

9.97.1104

IN（600℃60hr）
IC（800℃12hr）
PN（800℃12hr）
PC（800℃12hr）■▲♦●Jc （A/mm2）

1．緒言
MgB2 は比較的高い Tc（～40 K）を有し，磁束クリープも小さいため，20 K 付近での永久電流モード運転を可能とする唯一の超伝導体である。MgB2 の Jc-B 特性の改善には，B サイトの C 置換による電子散乱中心の導入[1]，拡散法や Premix 拡散法[2]などの MgB2 高密度化手法による電気的結合度の向上[3]が有効であることが，バルク試料を用いた詳細な検討から明らかにされている。本発表では，C 供給源として B4C を，MgB2 高密度化手法として Premix 法を選び，これらの高加工度線材（断面減少率 > 99.9 %）における効果を検証した。

10310210020 K

4.2 K

2468

B （T）

Fig.1 Jc-B properties of MgB2 samples（Symbols：4-plobe method，Lines：Magnetization method）(a) In-situ (Low mag.)(b) In-situ (High mag.)(c) Premix (Low mag.)(d) Premix (High mag.)Fig.2 SEM-images of longitudinal sections of B4C-doped wires
参考文献
1. A. Yamamoto et.al.：Supercond. Sci. Technol. 18 (2005) 1323
2. I. Iwayama et.al.：Physica C 460 (2007) 581
3. A. Yamamoto et. al.：Supercond. Sci. Technol. 20 (2007) 658― 109 ―

第85回

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2C-a05

MgB2 (1)

MgB2 テープ線を用いた転位導体の開発
Development of a transposed conductor composed of MgB2 tapes
北村 裕紀, 川越 明史， 住吉 文夫(鹿児島大)；柳 長門， 三戸 利行(核融合研) ；木内 勝， 小田部 荘司， 松下 照男(九工大)；
田中 和英， 和久田 毅 (日立)
KITAMURA Hiroki, KAWAGOE Akifumi, SUMIYOSHI Fumio (Kagoshima University);
YANAGI Nagato, MITO Toshiyuki (NIFS);KIUCHI Masaru, OTABE Edmund Soji, MATSUSHITA Teruo, (Kyushu Institute of Technology);
TANAKA Kazuhide, WAKUDA Tsuyoshi (HITACHI);
E-mail: k3989782@kadai.jp
１. はじめに核融合装置や電力貯蔵装置用コイルの、低損失化と高安定化の両立、および低コスト化のために、高い断面アスペクト比をもつ MgB2 テープ線材の開発を行っている。この線材は、丸線材をテープ形状に圧延したもので、臨界電流密度と交流損失の両方の電磁特性が向上することを明らかにしている [1,2]。また、MgB2 テープ線を用いたコイルを作製し、予測通りの性能が出ることまで明らかにしている[3]。今回は、電流大容量化のために、5 本束ねて転位した導体を試作し、その電磁特性を調べた。素線間の電気抵抗が電磁特性に及ぼす影響を明らかにするために、素線間絶縁有りと無しの 2 つを作製し、臨界電流の測定を行った。
2. 試作導体と測定方法
MgB2 テープ線を 5 本束ねて試作した転位導体のパラメータを Table1 に示す。本線材は、 MgB2/Nb/Cu で構成された直径0.799mm の丸線材をアスペクト比 2 に圧延したテープ形状のin-situ 法線材である。このテープ線を 5 本用いて転位導体を2つ試作し、熱処理は導体化後に行った。素線間の電気接触が電磁特性に及ぼす影響を明らかにするために、絶縁あり導体と絶縁なし導体を 作製した。 導体は直 線状であり、 長さは400mm である。素線が現在ある位置から隣の位置に移る転位ピッチは 50mm である。したがって、導体断面の位置を素線がすべて経験して一周するための導体長は 250mm となる。
サンプルは、伝導冷却を模擬するために、 FRP 製のサンプルホルダ内にセットし、隙間をエポキシ樹脂で埋め込んだ構造にし、サンプル表面には液体ヘリウムが直接触れないようにした。このサンプルホルダを液体ヘリウムに浸して冷却することによって、サンプルは熱伝導によって冷却されるようにした。サンプルの温度は、サンプルホルダ内に設置したステンレス製のヒーターで調整できるようにした。
測定温度は、ヒーター入熱なしの 4.2K と、ヒーターに入熱して 20K 近傍にした場合で測定した。印加磁界は、線材幅広面に対して平行な方向（EO方向）に 2~7T を印加した。端子間距
離は 30mm であり、電界基準を 1μV/cm として測定した。

依存性は変わらないとしてデータのフィッティングを行った曲線にはよく一致しており、4.2K と 20K 近傍で、臨界電流特性に本質的な違いはないと考えられる。
4. まとめMgB2 丸線材を圧延して作製したテープ線 5 本から構成した転位導体を試作した。素線間の絶縁有りと無しの 2 つのサンプルを試作し、伝導冷却を模擬した状態で臨界電流の測定を行った。 4.2K の臨界電流は、短尺の実測値からの予測値とほぼ一致し、導体化による劣化は観測されなかった。以上のことより、本導体構造が MgB2 テープ線の大容量化の方法として有効であることを示した。
参考文献[1] Y. Wakabayashi, et al.: Abstracts of CSJ Conference, Vol. 80(2009) p.197.
[2] A. Kawagoe, et al.: Abstracts of CSJ Conference, Vol. 80(2009) p.198.
[3] M. Taejun, et al.: Abstracts of CSJ Conference, Vol. 83(2010) p.79.

Table1 Parameter of test conductors composed of MgB2 tapes
StrandDimension
Filament dimension
Aspect ratio

1.051 mm x 0.504 mm
0.712 mm x 0.233 mm
2.08Conductor
TypeShape
Number of strand
Transposition pitch
LengthTransposed conductor
Straight
550 mm
400 mm3. 測定結果測定した臨界電流の外部磁界依存性を Fig.1 に示す。4.2Kの測定値は、絶縁有り・無しともに短尺サンプルの実測データからの予測値とほぼ一致した。このことから、絶縁ありと絶縁なしの MgB2 テープ線から作製した 2 つの転位導体は、線材の特性劣化なく作製できていることがわかった。また、安定に通電できることもわかった。２０K 近傍に温度調整した場合の臨界電流は、サンプルの温度に不均一が生じていたため、温度測定点の設定温度を変えて測定している。絶縁の有無で測定値が異なっているのは、絶縁層の有無によりサンプルホルダ内の温度分布が変わったためと考えられる。 4.2K の測定値と磁界― 110 ―

Fig. 1 Critical currents of MgB2 transposed conductors
第85回

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2C-a06

MgB2 (1)Al 合金基板上への MgB2 薄膜の作製
Fabrication of MgB2 thin films prepared on Al alloy substates
常松 裕史，土井 俊哉，三宅 正男，平藤 哲司 （京大）；田中 和英，岡本 和孝（日立）
TSUNEMATSU Hirofumi, DOI Toshiya, MIYAKE Masao, HIRATO Tetsuji (Kyoto University);
TANAKA Kazuhide, OKAMOTO kazutaka (HITACHI)
E-mail: s.hirofumi@t05.mbox.media.kyoto-u.ac.jp

謝辞
本研究の一部は科学研究費補助金 21560689 の助成を受けて実施されたものである。

12

3

Substrate

polished

as-rolled

polished

0.9 : 0.3
(nm / sec)

Intensity (a.u.)

Al (200)

Al (111)200 nm1000 nm

MgB2 ( 002 )200 nmMgB2 ( 001 )Film thickness

Sample 3
Sample 2
Sample 1
Substrate
2030

40

5060

70

2 / degreeFig.1 X-ray diffraction spectras for the MgB2 thin films
pepared on the different substrates in different thickness.

5000

33. 結果と考察
Fig.1 に X 線回折測定結果を示す。いずれの MgB2 薄膜においても Al 合金基板からの回折ピーク以外には MgB2 の(001) 面と (002) 面からの回折ピークしか観測されなかった。
このことから基板面に垂直に c 軸配向が揃った MgB2 薄膜が形成されていることが確認できた。
ICP 発光分光分析装置による組成分析の結果，Sample 1,Sampl 2, Sample 3 の組成比はそれぞれ Mg : B = 1 : 2.1,1 : 2.0, 1: 2.1 であり，何れの試料もやや B リッチ組成であることが確認できた。
Fig.2 に磁化の温度依存性を示す。作製した MgB2 薄膜はいずれも反磁化を示すことから超伝導転移していることが確認でき，sample 1，2，3 の Tc は 30.4，29.4，32.9 K であった。電解研磨を施した Sample 1 と 電解研磨をしていない Sample 2の Tc はほぼ同じであって，基板表面粗さは Tc にほとんど影響を与えないことが確認できた。また，電解研磨を施した基板上に作製した膜厚 1000 nm の MgB2 薄膜の Tc は 32.9 Kと最も高い Tc であった。Ic (Jc) については現在測定中であり，当日報告する予定である。

Preparation conditions

Evaporation rate
Mg : B

Magnetization (emu/cm )2. 実験方法
MgB2 薄膜は約 260 °C に加熱した Al 合金基板上に電子ビーム蒸着装置を用いて作製した。Al 合金基板は電解研磨を施したもの (平均二乗粗さ Rq = 27 nm) と研磨をしていないもの (Rq = 293 nm) の 2 種類を用いた。原料である
Mg と B の蒸着速度をそれぞれ 0.9 nm/sec と 0.3 nm/secにコントロールすることで，化学量論組成からやや B リッチ組成の MgB2 薄膜を作製した。膜厚は 200 nm もしくは 1000nm とした。Table.1 に Al 合金基板上に作製した MgB2 薄膜の作製条件を纏めて示す。結晶構造は XRD 測定により評価した。組成は ICP 発光分光分析装置を用いて評価した。
臨界温度 Tc は磁化の温度依存性から決定した。Ic (Jc)の測定は 1 mm 幅のブリッジがある試料を用いて、直流 4 端子法により行った。1 mm 幅のブリッジは成膜時にマスクをすることで形成した。

Table.1
Sample number

Al (220)

1. はじめに二ホウ化マグネシウム（MgB2）は，金属系超伝導物質の中で最高の超伝導転移温度（Tc＝39 K）を有している。構成元素が 2 種類と少ないことから組成制御が比較的容易であり、また構成元素である Mg と B はいずれも資源的に豊富で安価であり，環境にも優しい。更に，MgB2 は他の超伝導物質に比べて軽い（密度が小さい）。このようなことから，実用化に向けて精力的に研究開発が行われている。
最近，Al テープ上に作製した MgB2 薄膜が，外部磁場 10T 中で 106 A/cm2 以上の非常に高い臨界電流密度 Jc を有することが報告された [1]。 そこで，本研究では薄膜形態のMgB2 線材の開発を目的とし、軽量かつ高強度の Al 合金基板上に MgB2 薄膜を作製した。

0-5000Sample 1 ; Tc = 30.4 (K)Sample 2 ; Tc = 29.4 (K)Sample 3 ; Tc = 32.9 (K)-10000-15000102030405060Temperature (K)Fig.2 Temperature dependences of the magnetization of theMgB2 thin films prepared on the different substrates in different
thickness.
[1] 吉原ら，低温工学・超電導学会講演概要集 83(2010)
2P-p16― 111 ―

第85回

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