[發明專利]用于超導磁體的磁屏蔽材料

無效

• 申請號: 201210129180.4
• 申請日: 2012-04-27
• 公開（公告）號: CN102758105A
• 公開（公告）日: 2012-10-31
• 發明（設計）人: 都丸隆行;佐佐木憲一;星河浩介;田淵宏
• 申請（專利權）人: 大學共同利用機關法人高能加速器研究機構;住友化學株式會社
• 主分類號: C22C21/00
• 分類號: C22C21/00;H01F5/00;H01F7/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 程金山

技術領域

本發明涉及一種用于超導磁體的磁屏蔽材料，所述磁屏蔽材料在例如77K以下的低溫，尤其是20K以下的深冷溫度下表現出優異的電導率；并且更具體地涉及一種甚至當在例如1T以上的強磁場中使用時也能展現出優異的電導率的磁屏蔽材料。

背景技術

超導磁體已經被用于多種領域，例如用于診斷的MRI(磁共振成像)、用于分析用途的NMR(核磁共振)或磁懸浮列車。用液氦冷卻至其沸點4.2K(開爾文)的低溫超導線圈和用制冷器冷卻至約20K的高溫超導線圈已被作為超導磁體使用。

為了抑制磁場外部的變化對超導磁體的影響，或者為了抑制由超導磁體產生的磁場對外部的不利影響，通常將磁屏蔽材料設置在超導磁體的周圍。

因為隨著磁屏蔽材料的電阻率變低可以以更薄的狀態獲得磁屏蔽效應，所以通常使用具有低電阻率的材料。

例如，JP?H05-144637A公開了因為其低電阻率，鋁、銅和它們的合金可以有效地將變化的磁場與外部屏蔽，從而降低超導線圈內的AC(交流電)損失。

作為磁屏蔽材料，廣泛地使用具有99.99質量％以上純度的無氧銅(在下文有時表示為“4N”(四個九)并且，在表示純度的質量百分比符號中，有時將符號表達為“N”放置在從頭連續的“9”的數目之后，例如，99.9999質量％以上的純度有時類似地表示為“6N”(六個九))，在銅中，所述無氧銅具有低電阻。

迄今，對于使用這種超導線圈的裝置的小型化和重量減輕存在強烈的需求。為了進行小型化和重量減輕，重要的是將磁屏蔽材料緊挨超導線圈設置。

類似于設置在超導線圈周圍的外圍材料，將磁屏蔽材料緊挨超導線圈放置意味著磁屏蔽材料被冷卻至與超導線圈的工作溫度相同的深冷溫度如4.2K或20K，或液氮的沸點77K以下。而且，這意味著將磁屏蔽材料在來自超導線圈的磁場中使用，即將其在施加了1T(特斯拉)以上的磁通量密度的強磁場的狀態中使用。

僅在深冷溫度的條件下，通過使用例如上述具有4N等級純度的銅或鋁可以獲得所需的低電阻率。

然而，存在這樣的問題：在例如1T以上的強磁場中電導率由于磁電阻效應而降低。眾所周知銅具有顯著的磁電阻效應(即在磁場中電阻率顯著地增加)，并且同樣眾所周知，雖然比不上銅，鋁也展現巨大的磁電阻效應。

由磁電阻效應引起的電導率降低(電阻率增加)導致由來自外部的磁場產生的渦電流的穿透深度增加。因此，需要增加磁屏蔽材料的厚度以獲得所需的磁屏蔽特性，結果妨礙了超導裝置的小型化和重量減輕。

發明內容

因此，本發明的一個目標是提供一種磁屏蔽材料，所述磁屏蔽材料可以通過即使在例如77K以下的低溫，尤其是20K以下的深冷溫度在1T以上磁通量密度的強磁場中也具有優異的電導率從而減小厚度。

在方面1，本發明提供一種在77K以下的低溫(優選20K以下的深冷溫度)在1T以上的磁通量密度的磁場中使用的磁屏蔽材料，所述磁屏蔽材料包含具有99.999質量％以上純度的鋁。

本發明人已發現，通過將純度控制在99.999質量％以上，對于鋁(Al)甚至也可以顯著地抑制磁電阻效應。由這種鋁制成的磁屏蔽材料甚至在例如77K以下的低溫(尤其是20K以下的深冷溫度)在1T以上的磁通量密度的磁場中使用時也能獲得優異的電導率。

如下面將詳細的描述的，通過以這樣的方式獲得優異的導電性(低電阻率)，使得降低由來自外部的磁場產生的渦電流的穿透深度成為可能。因此，根據本發明的磁屏蔽材料可以減小厚度。從而，實現使用超導裝置的多種設備的小型化成為可能。

在方面2，本發明提供根據方面1所述的磁屏蔽材料，其中所述鋁具有以質量計1ppm以下的鐵含量。

通過將鐵含量控制在以質量計1ppm以下，可以更確定地保證強磁場中的電導率，并且從而可以減小渦電流的穿透深度。

在方面3，本發明提供了根據方面1或2所述的磁屏蔽材料，其中所述鋁具有99.9999質量％以上的純度。

在方面4，本發明提供了根據方面1或2所述的磁屏蔽材料，其中所述鋁具有99.99998質量％以上的純度。

在方面5，本發明提供根據方面1至4中的任一項所述的磁屏蔽材料，其中所述鋁包含金屬間化合物Al₃Fe。

根據本發明，可以提供一種磁屏蔽材料，所述磁屏蔽材料可以通過即使在例如77K以下的低溫，尤其是20K以下的深冷溫度在1T以上磁通量密度的強磁場中也具有優異的電導率從而減小厚度。

附圖說明