超電導Web21＜発行者＞〒 105‑0004

財団法人

港区新橋 5‑34‑3 栄進開発ビル 6F

2 1 世紀のキーテクノロジー
急浮上する超電導技術−超電導技術動向報告会開催−（財）国際超電導産業技術研究センター（ISTEC）は第 3 回超電導技術動向報告会を6月5日（火）都市センター
ホテルで開催した。政府、企業、大学、研究機関、報道関係など約250名の参加があり、「21世紀のキーテクノ
ロジー−急浮上する超電導技術」をテーマとして、11 件の熱のこもった報告と質疑があった。
超電導工学研究所田中所長による「実用化に向かう超電導技術」と題す
る基調講演では、IT の急速な発展による電力消費の増大への対策として
超電導デバイスによるサーバーの省電力化とケーブルなど超電導電力機器の導入が極めて重要であることが強調された。

Tel(03)‑3431‑4002/Fax(03)‑3431‑4044

ターの利用により高感度、高選択性が実現でき、
高速、エリア拡大、端末の長時間利用など全体
として効率化が可能になること、④超電導電力貯蔵システム（SMES）で超電導コイル部分のコスト低減技術開発により、系統安定化用 15kWh
級及び負荷変動補償用 500kWh 級それぞれ従来の 28%、16% のコストが達成できること、⑤フライホイール電力貯蔵用超電導軸受プロジェクトではφ 1 8 0 m m(10kWh)級軸受け用 Y系やSm系バルクな
ど積載力向上、
回転損失低減の要素技術
や応用技術開発で着実な成果が得られた
こと等が発表された。
最後に東京理科大学正田教授が「超電導技術の産業応用への期待」と題し、次のようにまとめられた。
「5つの国家プロ
ジェクトをわが国の超電導開発のコアとして、HTS 要素技術開発が順調に進展している。
超電導が世の動きに乗り遅れないためにも、実用できる製品は小規模、試用の段階から市場に投入すること、
実
用化へのデモンストレーションの役割が特に重要である。
」(ISTEC 調査・企画部長 上羽良信)

超電導関連 7 ‑ 8 月の
催し物案内
7/1‑6
International Conference on
Meterials for Advanced Technologies
Symposium P:Superconducting Thin Filmand Devices.
http://www.mrs.org.sg/icmat2001
場所：Singapore,(主催MRS/Singapore)
7/12
第１回超電導応用研究会
場所:湘南工大東京キャンパス、三田(主催:低温工学協会)
7/16‑20
CEC/ICMC2001
http://www.cec‑icmc.org
場所：Madison,WI (主催：CEC/ICMC)
7/30‑8/4
第 13 回結晶成長国際会議(ICCG‑13/ICVGE‑11)
http://iccg.gakushuin.ac.jp
場所:同志社大学今出川ｷｬﾝﾊﾟｽ、京都（主催:応用物理学会他)
8/27‑30
5th EUCAS2001
http://www.eucas2001.dk
場所：Copenhagen,Denmark(主催:EUCAS)
8/31‑9/3
SQUID2001
http://www.squid2001.org
場所:Stenungsbaden,Sweden

目 次(SRL/ISTEC 田中所長 講演風景)
材料・プロセス技術分野では、①Bi2223 単結晶で 10 万 A/cm2 以上の Jcが得られたこと、大サイズ MgB2 単結
晶育成に成功したこと、②樹脂含浸法 Y 系バルクで補足磁場が30K で 15Tを達成したこと、③10m長の次世代線材で、Jc10 万 A/cm2 、Ic=50A を達成したこと、④ばらつき 6.6% の 100 接合多層構造試作や190GHz コンパレー
タ回路等が試作実証されたことなどの報告があった。
応用分野では、①バルクHTSを用いた膜磁気分離浄化装置では処理速度の向上とコンパクト化が可能になり
水浄化への応用が期待できること、②磁気浮上式鉄道ではHTSを利用することで、建設、運転コストダウン、マグネット信頼性向上のメリットが期
待できること、③携帯電話基地局用
受信フロントエンドは超電導フィル

2001 年７月号

国際超電導産業技術研究センター

21 世紀のｷｰﾃｸﾉﾛｼﾞｰ 急浮上する超電導技術 ‑ 超電導技術動向報告会開催 ‑ 1
ISTEC 通常理事会開催
1(ISTEC/SRL 腰塚副所長 講演風景)I S T E C 通常理事会開催
財団法人国際超電導産業技術研究センター（略称 ISTEC：理事長 荒木浩）は、
平成 13 年 6 月 14 日、経団連会館において第 28 回通常理事会及び第 18回評議員会を開催した。
平成12年度事業報告並びに収支決算（12 年度支出：約 45 億円）、
補助事業の実施、役員・評議員の選任等について報告があり、審議後、満場一致で承認された。なお、菊田滋常務理事の辞任に伴い、後任には辰田昌功が常務理事兼事務局長に選任された。
(ISTEC 総務部 安住光弘）(c) ISTEC 2001

All

rightsreserved.

超電導関連 7 月 ‑8 月の催し物案内 1
NMR とは
2
1GHzNMR の需要
2
NMRﾏｸﾞﾈｯﾄへの高温超電導体の適用 2
ビジネスの鼓動
世界の動き

3
4

特許情報
科学・研究の先端

4
5

新聞ﾍｯﾄﾞﾗｲﾝ
高温超電導 SQUID (その 2)56

国際会議報告読者の広場(Q&A)

7
7'01 年 7 月号 ‑1‑

1 G H z N M R の需要

NMR とは原子に磁界が作用すると、原子核のスピンの方向が量子化されエネルギー準位の分裂が起こる。
いま、この定常磁界と垂直に、分裂した準位間のエネルギー差ΔＥに相当す
る周波数ν（ΔＥ＝ｈν；ｈはプランク定数）の振動磁界を高周波コイルによりかけると、核磁気共鳴(Nuclear
Magnetic Resonance: NMR)と呼ばれるエネルギー共鳴吸収現象（核スピンの反転）が起こる。
同じ原子でも、分子内の磁場環境の違いにより共鳴周波数がシフトしスペク
トル線の位置が違ったり、吸収エネル
ギーの周囲への散逸過程の違い（緩和時間に表れる）により吸収スペクトル
線幅が異なるなどの情報が得られ、分子の構造を決定する有力な手段となっている。また、プロトンを対象とする
人体のNMRイメージング装置(MRI)も普及している。
NMRスペクトロメータの構成は、定常
マグネット
磁界を発生するマグネット
マグネット、高周波(RF)送信・受信用コイルがあり測定試
プローブ料が納められるプローブ
プローブ、測定シーケ
ンス制御・データ処理のためのエレク
コン
トロニクスやソフトウエアを含むコンソール
ソールからなる。
1960年代半ばには、NMR用マグネットに対する超電導の本格的な応用が開始され、特に永久電流モードでの高安定な高磁界が利用できるようになり現在主流となっている。
NMR では、プロトン共鳴周波数で 600
MHz（14.1T の定常磁界に相当）の装置が普及している。世界市場では、800
MHz (18.8T)装置が既に100台程度販売されている。
MRIにおいては、磁界0.4T以上の装置
で超電導が利用され1.5T機が普及して
いる。
（編集局

たんぱく質の構造決定、疾病発症や生命活動のメカニズム解明などには高分解能NMRスペクトロメータが必要であり、この研究分野で 1GHz NMR の需要がある。特に、Ｘ線結晶構造解析手法を利用できない結晶化しにくいたんぱく質の研究には威力を発揮する。
本号の記事にもあるように、日本は線材技術をベースとしたマグネット技
術で世界をリードしており、プローブ
技術とコンソール技術を合わせて、1GHz NMR 開発の先頭を進むと見られている。
現在は、市販最高性能の800MHz NMR装置を可能な限り多く保有して、ポス
トゲノムのたんぱく質構造解析の研究が強力に推進されようとしている。
既に900MHz (21.1T) NMR装置はメーカーが受注しており、各研究機関は装置の納入を今か今かと待っている。
理化学研究所横浜研究所ゲノム科学
総合研究センター及び横浜市立大学大学院兼務の前田秀明氏によれば、10万種とも言われる膨大な数のたんぱく質
分子の構造に関するライブラリを国際協力で戦略的に構築する計画がある。
これにより、新薬開発などが一気に加速されるであろう。
これらの実現のためには、設置場所の問題が無ければ、GHz 級 NMR 装置が何台あっても良い状
況なのである。
（ISTEC 国際部 吉田政次）

理化学研究所横浜研究所 N M R 施設棟（計画の半分が完成）。 横浜市鶴見区の
横浜サイエンスフロンティア（仮称）地区に建設された。銀色に輝く巨大な帽子状の建物は外壁はアルミ、内壁と骨組みは木材でできている。800 MHz 以上の
NMR 装置は、磁場の関係で各建物に 1 台の設置となる。

N M R マグネットへの高温超電導体の適用
NMRの定常磁界を大きくすると検出感度と分解能が磁界に対して１次以上の関係で向上するので、高磁界化が進められてきた。検出感度が上がれば、測定(診断)
時間の短縮や微量試料の測定が可能となる。また、分解能が上がれば、緩和時間が短くスペクトル線幅が大きくなる巨大分子試料が解析対象となり得る。現在、
NMR 装置では 1GHz (23.5T；プロトン共
鳴周波数をν、磁界をBとして、ν(MHz)= 4 2 . 5 7 7 B ( T ) の関係がある。) から
1.05GHz (24.7T)が、MRI 装置では 10T
が、開発目標として掲げられている。
20T 以上の開発の先端では、高磁界での臨界電流特性に優れた酸化物高温超電導体を内挿コイルとして適用することが検討されている。別の動向としては、MRI装置の 0.2T 機においてマグネットの運
転を簡便にすることを目的として、
水冷
常伝導コイルを冷凍機冷却 Bi 系酸化物
超電導体コイルに置き換えた試み（常時電源に接続）がある。
6/14付業界新聞および6/15付一般新聞
で、920MHz NMR装置用の21.6T超電導マ
グネットが物質・材料研究機構材料研究所と神戸製鋼所のグループにより開発されたことが報道された。
このマグネットには、Nb‑Ti 合金超電導線材と高磁界用Ti添加Nb3Sn化合物超電導線材が組み合わせて適用された。線材は 1.6K に冷却された。永久電流モードで、100 年間に0.3%以下の減衰という極めて高い安定性にも言及されている。換算すれば、3
Hz/hr 以下の減衰に収まっている（高分解能NMR計測には10Hz/hr以下が必要）。
物質・材料研究機構材料研究所強磁場研究グループの和田仁リーダーによれば、金属系線材技術の開発により 950
MHz (22.3T)を達成し、さらに、酸化物
高温超電導体線材の内挿コイルを開発して、1GHz (23.5T)超の安定高磁界を達成する計画である。ニーズ（ポストゲノムのたんぱく質構造・機能解析）が開発（線材・マグネット）を後押しする良い例となる。また、この成果は物性研究用に提供される高磁界設備にも還元されるとのことである。
（ISTEC国際部 吉田政次）

田中靖三）☆ちょっと便利なお知らせ☆
この PDF「超電導 Web21」に記載の URL
は、すべてリンクするように設定されております。
この PDFﾌｧｲﾙをﾌﾞﾗｳｻﾞ上でお読みの方
は、URL
URL にｶｰｿﾙを合わせて左ｸﾘｯｸしていただければ、
ｼﾞｬﾝﾌﾟして目的の HP を見ることができます。

(c) ISTEC 2001 All rights reserved.

'01 年 7 月号 ‑2‑

ビジネスの鼓動

日 本 における2000年度 NMR装置設置機種実績

N M R スペクトロメータ 9 1 0 0 台
稼動
NMR スペクトロメータは、全世界で9,100台以上がすでに設置されている。
これらは、有機化合物、生体高分子、DNA、たんぱく質などの構造解析や立体構造の研究に不可欠な装置として利用されている。この NMR スペクトロメー
タの世界市場は、少なくとも 6.8 億ド
ル / 年（570 億円 / 年）が見込まれている。また、日本市場の2000年度実績は、
約 125 億円と推計される。
このように拡大するNMR市場の背景には、ヒトゲノム解析ブームに加え、一刻を争うバイオサイエンスとこれに続く創薬のビジネス戦略があるものと思われる。従来、DNA の構造解析やたんぱく質の立体構造の研究には、理化学研究所の大型放射光施設スプリング 8に代表されるようなX線解析装置が専ら利用されていた。しかし、研究が進展するに伴って、DNA のように試験試料自体の量が少ない場合、結晶化に長時間を要する場合、結晶化自体が困難な場合、たんぱく質の分子量が多いな
どX線解析装置による解析限界が顕著になっている。すなわち、固体結晶試料に加えて液体試料が適用可能なことと補完的かつ効率的な立体構造の解析手段としてNMRスペクトロメータが不可欠になっている。
NMR スペクトロメータ市場の最大の特徴は、強固な系列化にある。
300MHz から 800MHz の既設 NMR スペク
トロメータは、ブルカー(Bruker)系
36%、バリアン(Varian)系 45% 及び日本電子(JEOL)系 19% の 3 系列に分割構成されており、バリアン系が優勢である。

300MHz-400MHz
500MHz600MHz-700MHz
800MHz

また、日本では、ブルカー(Bruker)系
20%、バリアン(Varian)系25%及び日本電子(JEOL)系55%とJEOL系が押さえている。元々、NMRスペクトロメータ市場には、Oxford、JEOL、Bruker の順で事業参入した経緯があるが、最近では後発メーカであるBrukerブランドが躍進している。Bruker 系では、技術開発、
超電導線材調達、コイル製作、システ
ム化及びメンテナンスの各商品化段階
における統制が行き届いており、ユーザーの意向を最大限に取り入れるなど高く評価されている。また、Varian 系
は、協力メーカの個性の尊重と設置地
域性の把握による市場展開を目指している。
一方、稼動中 9,100 台の NMR スペクト
ロメータの設置分布を見ると、ヨーロッパ、米国及び日本においてそれぞれ 1,600 台、5,400 台及び 2,100 台であり、米国が半数以上を保有していることがわかる。国内関連企業の調査によると、2000 年度の日本の導入実績 125
台についていえば、300MHzから400MHzが 80 台、500MHz が 30 台、600MHz から
700MHzが10台及び800MHzが5台で、大半は500MHz以下の機種である。すなわ
ち、日本における600MHz以上の導入台
数は比較的少なかったことがわかる。
（編集局 田中靖三）

8 0 0 M H z から 1 G H z N M R の開発競争
いま、800MHz以上の高分解能NMR市場
では、販売競争と開発競争が繰り広げられている。
全世界の設置台数をみると、2001年初めには 800MHzNMR が 100 台、900MHz 級が8台及び1GHz級が０台と報じられていた。しかし、最近の Superconductor
Week,May28,2001 によると、900MHzNMR について Bruker が 8 台受注し、Varianが近く数台を完成させるとしている。これらの主要なユーザーは、理化学研究所、米国ウイスコンシン大学
NMR研究所及びドイツマックスプランク
研究所である。また、両メーカーの製造能力は、それぞれ 6 台 / 年及び 4 台 /年と報じている。800MHz及び900MHz級
NMRの開発における技術上の課題は、①
Nb3Sn線材の高磁界特性の向上、②線材
及びコイル強度の向上、③1.8K以下の低温操作技術及び④漏れ磁束の低減である。現在は、これらのうち①から③の課題の進展が著しい。
一方、1GHzNMRは、現在、神戸製鋼所/
物質・材料研究機構、米国の NHMFL、
ドイツの Bruker/FZK 及び Oxford/
Varian の 4 箇所で開発が進められている。いずれのプロジェクトもNb3Sn線材の改良に主眼は置きつつ、酸化物超電導線の適用も視野にいれている。すな
わち、1GHzNMR にNb3Snが適合し得るか否かの見極めを延期している。逆にいえば、3Hz/hrの磁界安定性の要求に対応し得る酸化物超電導コイルの安定性向上が重要技術課題であるといえる。
（編集局 田中靖三）

300MHz-800MHzNMR装置の市場
系列
19%

36%

9,100 台Bruker系列
Varian系列
JEOL系列

物質・材料研究機構材料研究所・
神戸製鋼所のグループで開発中の1GHzNMR 装置
現在、920MHz(21.6T)まで達成し得る設備であるが、今年度中に筑波桜テクノパークにある物質・材料研究機構材料研究所に設置すべく急ピッチで開発が進められている。

45%(c) ISTEC 2001

All

rightsreserved.

'01 年 7 月号 ‑3‑

世界の動き超電導速報―世界の動き（ 2 0 0 1 年 5 月）
電力応用
American Superconductor Corporation(2001 年 5 月 7 日)
米国の電力大手である Entergy
Corporation が American
Superconductor Corporation と GE
Industrial Systemsに対しD‑SMESを2基追加発注した。このD‑SMESは2002
年の夏、テキサス州ヒューストンで
電力信頼性確保の目的で用いられることになる。Entergy Corporation
は、2001年7月1日運転を開始する予定の 2 基の D‑SMES をすでにヒューストンに設置している。
（出典）American Superconductor and GE
Industrial Systems Receive Follow‑
on D‑SMES Order from Entergy:Entergy Chooses D‑SMES to Assure
Power Reliability in Summer of2001 and 2002
(American Superconductor
Corporation Press Release; May 7,
2001)
http://www.amsuper.com
詳細は出典を参照。

エレクトロニクス
Atlantic Technology Ventures(2001 年 5 月 1 日)
Atlantic Technology Ventures は、
CryoComm と呼ばれる新たな投資プロ
グラムを発表した。このプログラムでは、超電導技術を利用したテラビット・スイッチ及び通信への投資が行われる。
この技術により、現在の技術に比べ格段にパーフォーマンスが改善される。
これは、アリゾナ州タスコンで開催された Marcus Evans Optical Network
Summit で発表されたもの。
（出典）
Atlantic Technology Ventures
announces new program at optical
networking summit(Atlantic Technology Ventures Press
Release; May 1, 2001)
http://www.atlan.com/press2001/05‑
01‑2001.html
詳細は出典を参照。

ISCO International Reports 198%
Increase in First Quarter Revenues(ISCO International News; May 14,2001)
http://www.iscointl.com
詳細は出典を参照。

加速器

ACCEL (2001 年 5 月 4 日)
Paul Scherrer Institute (PSI)は、
ACCEL Instruments GmbHを PROSCANという名前で知られている陽子治療シ
ステムの主要コンポーネントである
250MeV超電導サイクロトロンの発注先に決定した。このサイクロトロンは、深部にある腫瘍治療のためのスポッ
ト・スキャニング・ガントリー、新たな技術を盛り込んだガントリー（計画段階）及び目の腫瘍治療のための水平ビーム装置へ陽子を供給する。このサイクロトロンの超電導主コイルにより、適切な高電圧、高周波レベルが得られる。このシステムは、2004 年半ばの運転開始を予定している。
Atlantic Technology Ventures（出典）(2001 年 5 月 1 日)
Superconducting Cyclotron
Atlantic Technology Ventures は、Contract awarded by Paul Scherrer
Rochester大学から、超電導ディジタル
Institute (PSI), Villigen,
インターフェースのための磁気光学変Switzerland (ACCEL010504)
調器に関する発明の排他的実施権を取(ACCEL News Release May 4,2001)
得した。この技術は超電導電磁光学の権威であるDr. Roman Sobolewskiによっ http://www.accel.de/̲struktur/て開発されたもの。上記発明では、極 news.htm
American Superconductor Corporation
低温環境下で、磁場を印加して光を変 詳細は出典を参照。
(2001 年 5 月 7 日)
調することのできる磁気光学材料を使(ISTEC国際部 ﾏｰﾅ･ﾊﾛｯﾄﾞ、
津田井昭彦）
American Superconductor
用する。この技術により超高速超電導
Corporation (AMSC)は、2001年3月31
回路出力を光学ディジタル信号へ変換
日に終了する2001年度の収支結果を発することが可能となる。同社はこの技特許情報表した。同社の収入は、前年度の1510
術を CryoCommTM プロジェクト（前記事◆成立特許の紹介
万ドルに比べ 1680 万ドルと 11% の増参照）で使用する計画。
最近成立した2件の特許を紹介します。
加。Net loss は前年度の 1760 万ドル （出典）(1) 「Sm 系 123 結晶の作製法」特開平に比して 2170 万ドルであった。また、
Atlantic Technology Ventures, Inc.,
7‑17790（平成 5 年度出願）：超電導工
同社の流動資金は、2001年3月31日現
Signs Option Agreement with the学研究所が開発した酸化物超電導の大在で1 億 6020万ドル（前年 2 億1870万
University of Rochester for a型単結晶作製技術、SRL‑CP(Solvent
ドル）。Loss及び流動資金の減少は、次Superconducting Optical Modulator:
Rich Liquid Crystal Pulling)法によ
世代電力応用研究への投資、線材製造
Company Adds Critical Component to
る Sm123 単結晶の作製に関する特許で及びパワエレ部門の拡張によるもの。
its New CryoComm Program"(Atlanticある。発明のポイントは、Cu,BaやBaCu
同社 CEO Greg Yurek は、昨年度のTechnology Ventures Press Release;
等の酸化物融液に、固相の Sm211 を活動についてコメント。同社はMay 24, 2001)
徐々に溶かし込みながら、引上げ法でDetroit Edison 超電導ケーブルプロ
http://www.atlan.com/press2001/05‑
単結晶を作製すること。Y123よりはる
ジェクト用の HTS ワイヤ 29 ｋ m を
31‑2001.html
かに難しい融液の成分制御を克服した。
Pirelli Cables and Systemsに納入、 詳細は出典を参照。
(2)「Bi‑Sr‑Ca‑Cu‑O系超電導薄膜及びそまた、Rockwell Automation の世界初の製造方法」特開平5‑294798（平成 4の1000馬力HTSモーター実証実験に参
通信
年度出願）
：
超電導電子デバイスなどの画した。ワイヤについてはコストパー
ISCO International
作製に使用する目的で、MgO単結晶基板
フォーマンスを33%改善すると同時に、(2001 年 5 月 14 日)
上へBi2212やBi2223の高品質な配向薄世界で初めての商用HTS製造プラント
ISCO International は、2001 年 3 月
膜の作製技術に関する特許である。発の建設に着手した。
31日に終了する2001年度第１四半期の明のポイントは、Bi‑Sr‑Ca‑Cu‑Oの4元（出典）
収支を発表した。収入は 512,000 ドル
系超薄膜を核生成し、続いてBi‑Sr‑Ca‑
American Superconductor Reports
で、前年同期に比べ 198% の増加。2001
Cu‑O
の
5
元系の
110
面薄膜を作製する
Fiscal 2001 Year‑End Results
年度第１四半期の収入のみで、2000 年
2 ステップ MOCVD 技術である。
(American Superconductor
度の収入を上回っている。同社では、こ（SRL/ISTEC開発研究部長 中里克雄）
Corporation Press Release; May 15,のような急激な伸びはHTSフィルターの2001)
売上増及び最近買収したANF division
http://www.amsuper.com
からのものであるとしている。
詳細は出典を参照。
（出典）(c) ISTEC 2001

All rights reserved.

'01 年 7 月号 ‑4‑

科学・研究の先端

新聞ヘッドライン

S R L 「 T F A ‑ M O D 法によるＹ系線材の開発、推進」

S R L 「 M g B 2 単結晶作製と物性評価」

TFA‑MOD法は高い特性が再現性良く得られる低コスト Y 系線材プロセスとして注目を浴びており、日米で開発競争が続いているが、（財）国際超電導産業
技術研究センター 超電導工学研究所(SRL/ISTEC）第 5 研究部では高純度の塗布溶液精製法（SIG法）を開発し、高特性の YBCO 成膜を実証してきた。
これまで単結晶基板上の膜として2イ
ンチ径のLaAlO3 基板上に7.5 MA/cm2 を越える高い Jc 特性が得られており、金属基板上でも、フジクラ（株）の開発した IBAD 基板上に短尺で 2.5 MA/cm2(@77K, self‑field)の特性が得られていた。
また最新の成果としては 10cm 長のIBAD基板に対しディップコートにより成膜した膜に関して、230nm の膜厚で1.3 MA/cm2(@77K,self‑field)の特性が得られている。
今後関連企業等との広範な協力の下に
本格実用線材開発を期待している。
(SRL/ISTEC 第5研究部長 平林泉)

S R L 「 B i 2 2 2 3 単結晶作製に成功」
SRL 第 2 研究部の Lee 等は、KCl をフラックスとして用いることによって
Bi2Sr2Ca2Cu3O10+z（Bi2223）の単結晶を作製することに成功した。
Bi2223は超電導転移温度が100Kを超える有用な材料であるが、多結晶であっても単相の試料を作ることがむず
かしく、相形成を促進するためにBiの一部をPbで置換したり、出発原料の組成比を 2:2:2:3 から少しずらしたりして作製されてきた。それは、Bi2212 を経てBi2223へ変化するという固相反応
過程に時間がかかり、通常のプロセス
時間内では完結しないことが原因の一つであった。
今回の方法では、原料粉を KCl に溶
かし融液中で反応させるため、相形成が短時間（約 15 時間）で終了する。また化学量論比の原料粉をほぼ100%、目的の Bi2223 にすることができ、KCl は後に水で洗い流せるため、不純物相の混入は殆どない。相形成のためのPb添加は必要ないが、従来通りBiの一部をPbで置換した組成のものも全く同様に作製できる。反応時間を多少長くすれば、0.5mm程度の大きさの単結晶が得られる。これを用いて、これまで測定できなかった様々な物性を研究中である。
（SRL/ISTEC第2研究部長 田島節子）

今年初めに発見された新超電導体
MgB2(Tc=39K)は、
短期間に膨大な数の論文が発表され、研究の過熱ぶりが話題になっている。
層状の結晶構造からは、超電導特性を含め物性値に異方性（2次元性）があることが予想されているが、それを調べるには単結晶を用いた測定が必須である。世界中で単結晶作製の競争が行われている中、ほぼ同時期に SRL を含む国内外の 3 グループが単結晶作製に成功した。
作製方法はそれぞれ異なるが、SRL第2 研究部 Lee 等は高温高圧下で Mg,B,Nの3元系から、0.6mm程度の大きさの結晶を作製した。
得られた結晶は、精密なX線回折構造解析から、高純度で結晶性の非常に高いものであることがわかった。電気抵
抗率や帯磁率の測定では幅0.3Kという鋭い超電導転移が観測され、結晶の均質性も保証された。また、磁場下での電気抵抗測定から、第2(上部)臨界磁場の異方性が 2.7 程度と見積もられ、ホウ素面に平行に磁場をかけた場合の不可逆磁場は第2(上部)臨界磁場にほぼ等しいこともわかった。
このことから、実用化の際には、MgB2
も高温超電導体と同様に結晶方位を揃えて用いる必要があると言える。
（SRL 第 2 研究部長 田島節子）（5 / 1 9 ‑ 6 / 1 9 ）○宇宙発電初めての一歩 太陽光⇒
衛星で電気⇒マイクロ波に変換⇒
地上にビーム伝送
5/19 読売新聞、日本経済新聞○国内の IT 機器 電力消費 2010 年に
8 倍 超電導研究センター予測
5/21 日本経済新聞○性同一性障害者 健常者と脳梁の傾きに差 岐阜大などが MRI で定量
診断
5/21 日本工業新聞○超電導技術動向の報告会を開催
ISTEC, 来月 5 日
5/23 日刊工業新聞○柔らかい頭で夢技術
5/24 読売新聞○「人材の前向き評価を」白川筑波名誉教授が講演
5/24 日経産業新聞○室温超電導 実現性、ナノテクが開く
5/24 日経産業新聞○日立基礎研 超電導素子で AD 変換
5/29 日経産業新聞○ ITER 誘致 政府間協議 前倒しへ
5/30 日刊工業新聞○きょうから試験サービス 次世代
携帯電話波乱含みの船出5/30 日経産業新聞○超電導物質MgB2 産業面での実用の道
6/5 日本工業新聞○核融合炉の誘致 原子力委が承認
6/6 朝日新聞○IT化が進めば電力需要の急増必至
6/6 化学工業日報○高温超電導ケーブル 通電試験を開始
6/12 電気新聞○アルミ製真空低温容器 CERN 向け
川崎重工が出荷6/13 日本工業新聞○産学交流拠点 超電導工学研究所
6/14 日経産業新聞○ NMR 用の超電導磁石 世界最高21.6
テスラ達成
6/14 日経産業新聞、日刊工業新聞、
日本工業新聞○磁場の世界記録を更新 たんぱく質
構造解明へ
6/15 朝日新聞○新超電導物質ワイヤに加工
6/15 日本経済新聞、日刊工業新聞、
日本工業新聞、日経産業新聞○汚濁 4 分で高速除去 日立など浄化槽小型化に道6/15 日経産業新聞(MgB2 単結晶)(c) ISTEC 2001

All

rightsreserved.

'01 年 7 月号 ‑5‑

【 隔月連載記事】
高温超電導 S Q U I D ( その 2 )
住友電工ﾊｲﾃｯｸｽ株式会社
開発事業部 技師長 糸崎秀夫
SQUIDは超電導量子干渉素子の略称です。超電導体では、すべての超電導電子がコヒーレントな状態になります。
そこで図 1 のような超電導リングをつくると、そのリングの中には、電子の位相をそろえるために、リングに流れる電流が飛び飛びの値しかもてなくなる量子化現象が起こり、リングの中に入る磁場を量子化することになります。
この量子化した磁場を磁束とよびます。
最小の磁束Φ 0 は 2.07 ｘ 10‑15 ウェーバです。この現象を利用した超電導デバ
イスが SQUID です。今回は、SQUID の基
本構造、基本動作と磁気センサとして利用するに必要な電子回路について解説します。
SQUIDは図1のように超電導リングにジョセフソン素子を 2 つ組み合わせた構造です。
この素子にバイアス電流を流すと図2のような電流−電圧特性を示します。

中心部の水平な部分は、電流が流れているにもかかわらず電圧が発生していない超電導状態を示す領域です。電流をそれ以上流すと、ジョセフソン接合
部の超電導が破れはじめ、電圧を発生します。SQUIDを磁気センサとして利用
するには、外部からの磁気信号に反応
して SQUID に電圧を発生させる必要があるため、このジョセフソン接合の臨界電流値をわずかに超えたバイアス電流を素子に加えた状態で SQUID の出力電圧を計測します。
SQUID は図3 に示すように磁場を加えることにより、SQUIDの電圧が正弦波状に変化しているのがわかります。この
1周期が最初に述べた量子化磁束Φ0に相当します。このように SQUID は磁場に対して非線形な動作をします。
しかしSQUIDを磁気センサとして利用するためには、磁気に対して線形な応答が必要となります。

そこで、図 4 に示すように SQUID 素子に外部からの磁場を相殺する磁気を与えるフィードバックコイルとその電子回路を設けます。するとコイルに流れる電流を計測すると、外部磁場とコイルの電流は比例することになり、外部磁場を計測することができるようになります。磁場を固定することから、この電子回路を FLL(Flux locked loop)回路と呼びます。磁場による SQUID 出
力電圧の変化は大変小さいので、超低ノイズのアンプを用いたり、商用の50Hzまたは60Hzのノイズまたは環境のノイズを除去するためにノイズフィル
タをいれるなどの工夫をして用いる必要があります。この電子回路は実際には特殊な回路をいろいろ組み合わせる
ことで、
SQUIDの超高感度な磁気センサとしての能力を発揮するようにできます。現在では、ニオブ系や高温超電導系などそれぞれの SQUID 素子に対応した電子回路が市販されるようになり、簡便に SQUID を磁気センサとして利用できるようになっています。

バイアス 電流

出力
Amp

コイル

∫

R

図 4 SQUID の駆動電子回路ブロック図（FLL 回路）
第三回（ 2 0 0 1 年度）
第三回（
サー・マーティン・ウッド賞受賞
候補者推薦要項
凝縮系科学に関する日英の科学技術交流のための ミレニアムサイエンスフォーラム では、凝縮系科学に関わる若手研究者にインセンティブとモ
ティベーションを与えるため、1999 年
3 月に サー・マーティン・ウッド賞を創設致しました。
下記の要領により、第三回サー・マーティン・ウッド賞受賞候補者の推薦を募集します。
対象分野：広い意味の凝縮系科学（固体物理学、固体化学、材料科学、表面物理等）、候補者：日本における研究機関で、凝縮系科学における優れた業績をあげた 40 歳以下(2001 年 4 月 1 日
現在）の若手研究者 1 〜 2 名 , 国籍は問わない。
賞の内容：賞状、賞金 50 万円、英国大学への講演旅行
推薦依頼先：関係専門分野の有識者、関連諸学会
推薦件数：各推薦者、推薦団体からそれぞれ一件
申込締切：2001 年 8 月 1 日(水)申込方法：詳細は、下記事務局までお問い合わせください。
選考：ミレニアムサイエンスフォーラ
ム実行委員会にて審査・選考する。
賞の決定：2001 年 9 月予定
賞の贈呈：2001 年 11 月予定
推薦書提出先及び連絡先〒 135‑0047 東京都江東区富岡 2‑11‑6
ｵｯｸｽﾌｫｰﾄﾞ・ｲﾝｽﾄｩﾙﾒﾝﾂ株式会社内
ﾐﾚﾆｱﾑｻｲｴﾝｽﾌｫｰﾗﾑ事務局
図 3 SQUID の磁場−電圧特性
TEL:03‑5245‑3251,FAX：03‑5245‑4472（X：0.68 Φ 0/div. Y:5 μ V/div.）
E‑mail：oikk‑hr@oxford‑
instruments.ne.jp(c) ISTEC 2001 All

rights reserved.

'01 年 7 月号 ‑6‑

国際会議報告I W C C から
九州工業大学情報工学部教授 松下照男
第 10 回 International Workshop on
Critical Currents(IWCC)は、2001 年6
月4〜7日にドイツのほぼ中央にある大学町の Goettingenで開催された。1974
年に同地で第 1 回目が開催されてから
今回で 10回目を数え、世界を回って発祥の地に戻ってきた形である。参加者
は 110 人で、この内日本人は 11 人であった。金属系超電導体に加えて80 年
代に高温超電導体が、そして今年になって MgB2 が発見され、それに伴って対象も少しずつ変化してきたが、本会議における主要テーマは一貫して磁束ピンニング機構、臨界電流密度、電流‑
電圧特性などの電磁現象である。磁束ピンニング、結晶界面、Y 系線材、Bi 系
線材などのセッションがあり、全員が議論に参加できるようにパラレル・
セッションなしで、みっちりと鍛えられた会議である。今回も論文は希望者がSupercond.Sci.Tech.誌に投稿することとなった。次回は 2、3 年後に開催される予定で、候補地の筆頭が日本である。

I S E C ‑ 0 1 と S F Q ワークショップに参加して移動体通信用フィルターおよび超電導デバイスの高速性について報告したい。
すでに米国にて年商11M$の売上になっている米国STI社の発表は、次の3点において意義深いものであった。
(1)信頼性：液体窒素温度に冷却する部分が公衆通信ネットワークシステム
において存在しえたという実績。
(2)安定供給性：3 年に亘り供給し、要望の性能を維持しえたという実績。
(3)高性能性：サービスにおいて、通話遮断などの頻度が低減できたという実績である。
1 番目は、大衆を顧客とするエレク
トロニクス全体にとって朗報であり、将来への影響は計り知れないものがある。2番目は、高温超電導薄膜が酸素離脱などで不安定なのではないかという一部の不安を払拭しえたことである。
3 番目は、実利を証明できたことである。
高速超電導デバイスはサンプラーなどの計測器が最初に登場し、ADC そして
ルータ・サーバなどに展開していくものと大方の関係者は考えている。40Gb/sを一つの束とする光通信のサンプラー
計測器として利用するためには 3 倍の120GHz の性能をもつ必要があると NECの日高氏は講演された。
温度30Kで100GHz級の高速動作をコンパレータで実現した日立の齊藤氏は、 読者の広場
熱雑音対策が重要であることを強調しQ&A
た。さらに高集積な SFQ 回路の動作温度としては 20K 程度になるのではない< 質問 >かという見通しを述べた。
「超伝導」で検索すると、「超電導39K の臨界温度をもつ MgB2 薄膜のWeb21」にアクセス出来ないヒトがいSQUIDの成果をトゥエンテ大のグループます。また、授業、参考書、新聞なが発表し、いよいよ MgB2 も薄膜デバイ
どでも用語の統一がなされていない
ス応用の段階に入った。熱雑音を考慮ように感じます。一体、「超電導」とすると、100GHz以上の高速デバイスに 「超伝導」のどちらを使えばよいので
対して、LTS と HTS の中間に位置する
しょうか？
(− S 大学生−)
MgB2 による試作が急務といえよう。
（ISTEC/SRL 第７研究部 鈴木克己）< 回答 >
わが国に超電導が紹介されたのは、超電導現象発見の 1911 年にすでにおこなわれています。
「超電導」なる専門用語は、1925 年（大正 14 年）の欧Ｉ
米物理学実験室視察談として文献＊にＷ使用されていることが確認されていＳます。
＊
長岡半太郎：理研彙報、第 5 巻会（1926）p.214‑236
場
また、日本工業規格：超電導関連用
風語 JIS H 7005(1999)にもすべて
景「超電導」が採用されています。
一方、工業誌、工業新聞や産業界で2 0 0 1 年国際超電導
は「超電導」が常用され、学術誌でワークショップ（速報）は「超伝導」が多用されています。
平成13年6月24日（日）〜27日（水） したがって、歴史的背景、常用、多の間、米国ハワイ州ホノルルにおいて用のいずれを優先させるかの決定が第13回国際超電導ワークショップ（第なされていないため、「超電導」とす
5 回 ISTEC/MRS ジョイント・ワーク
るか「超伝導」とするかは使用するショップ）が開催された。参加者は、 側の判断にゆだねられているのが現
6 カ国から、約 100 名。
状です。
今回のワークショップ(IWS：（編集局）
International Workshop on「読者の広場」
へのご意見ご質問
Superconductivity)のメイン・テーマ
等みなさんの投稿をお待ちしておは、 HTS Conductors,
ります。
Processing and Applications であり、高温超電導線材の実用化に向けた活発な議論が展開された。
e‑mail to:
今回のワークショップは、
特別講演、
web21@istec.or.jp
基調講演、ポスターセッション、ラン
プセッションを含め10のセッションか
超電導 W e b 2 1 ７月号
ら構成されている。高温超電導も実用
2001 年７月発行
化時期を迎え、今回のワークショップにおいても、実用線材とその応用面で＜発行者＞
非常に真剣な議論が行われていたこと（財）
国際超電導産業技術研究ｾﾝﾀｰ内が特に印象に残る。
超電導 Web21 編集局(ISTEC 国際部 津田井昭彦)〒 105‑0004** 詳細は 8 月号で特集予定です。**
港区新橋 5‑34‑3 栄進開発ビル 6F
Tel
Fax

03‑3431‑4002
03‑3431‑4044

ホームページへのリンク
http://www.istec.or.jp

SRL/ISTEC 田中所長

(c) ISTEC 2001

All

講演風景

rightsreserved.

この「超電導 Web21」は、競輪の補助金を受けて作成したものです。

'01 年 7 月号 ‑7‑