[发明专利]用于超导磁体的磁屏蔽材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于超导磁体的磁屏蔽材料，所述磁屏蔽材料在例如77K以下的低温，尤其是20K以下的深冷温度下表现出优异的电导率；并且更具体地涉及一种甚至当在例如1T以上的强磁场中使用时也能展现出优异的电导率的磁屏蔽材料。

背景技术

超导磁体已经被用于多种领域，例如用于诊断的MRI(磁共振成像)、用于分析用途的NMR(核磁共振)或磁悬浮列车。用液氦冷却至其沸点4.2K(开尔文)的低温超导线圈和用制冷器冷却至约20K的高温超导线圈已被作为超导磁体使用。

为了抑制磁场外部的变化对超导磁体的影响，或者为了抑制由超导磁体产生的磁场对外部的不利影响，通常将磁屏蔽材料设置在超导磁体的周围。

因为随着磁屏蔽材料的电阻率变低可以以更薄的状态获得磁屏蔽效应，所以通常使用具有低电阻率的材料。

例如，JP H05-144637A公开了因为其低电阻率，铝、铜和它们的合金可以有效地将变化的磁场与外部屏蔽，从而降低超导线圈内的AC(交流电)损失。

作为磁屏蔽材料，广泛地使用具有99.99质量％以上纯度的无氧铜(在下文有时表示为“4N”(四个九)并且，在表示纯度的质量百分比符号中，有时将符号表达为“N”放置在从头连续的“9”的数目之后，例如，99.9999质量％以上的纯度有时类似地表示为“6N”(六个九))，在铜中，所述无氧铜具有低电阻。

迄今，对于使用这种超导线圈的装置的小型化和重量减轻存在强烈的需求。为了进行小型化和重量减轻，重要的是将磁屏蔽材料紧挨超导线圈设置。

类似于设置在超导线圈周围的外围材料，将磁屏蔽材料紧挨超导线圈放置意味着磁屏蔽材料被冷却至与超导线圈的工作温度相同的深冷温度如4.2K或20K，或液氮的沸点77K以下。而且，这意味着将磁屏蔽材料在来自超导线圈的磁场中使用，即将其在施加了1T(特斯拉)以上的磁通量密度的强磁场的状态中使用。

仅在深冷温度的条件下，通过使用例如上述具有4N等级纯度的铜或铝可以获得所需的低电阻率。

然而，存在这样的问题：在例如1T以上的强磁场中电导率由于磁电阻效应而降低。众所周知铜具有显著的磁电阻效应(即在磁场中电阻率显著地增加)，并且同样众所周知，虽然比不上铜，铝也展现巨大的磁电阻效应。

由磁电阻效应引起的电导率降低(电阻率增加)导致由来自外部的磁场产生的涡电流的穿透深度增加。因此，需要增加磁屏蔽材料的厚度以获得所需的磁屏蔽特性，结果妨碍了超导装置的小型化和重量减轻。

发明内容

因此，本发明的一个目标是提供一种磁屏蔽材料，所述磁屏蔽材料可以通过即使在例如77K以下的低温，尤其是20K以下的深冷温度在1T以上磁通量密度的强磁场中也具有优异的电导率从而减小厚度。

在方面1，本发明提供一种在77K以下的低温(优选20K以下的深冷温度)在1T以上的磁通量密度的磁场中使用的磁屏蔽材料，所述磁屏蔽材料包含具有99.999质量％以上纯度的铝。

本发明人已发现，通过将纯度控制在99.999质量％以上，对于铝(Al)甚至也可以显著地抑制磁电阻效应。由这种铝制成的磁屏蔽材料甚至在例如77K以下的低温(尤其是20K以下的深冷温度)在1T以上的磁通量密度的磁场中使用时也能获得优异的电导率。

如下面将详细的描述的，通过以这样的方式获得优异的导电性(低电阻率)，使得降低由来自外部的磁场产生的涡电流的穿透深度成为可能。因此，根据本发明的磁屏蔽材料可以减小厚度。从而，实现使用超导装置的多种设备的小型化成为可能。

在方面2，本发明提供根据方面1所述的磁屏蔽材料，其中所述铝具有以质量计1ppm以下的铁含量。

通过将铁含量控制在以质量计1ppm以下，可以更确定地保证强磁场中的电导率，并且从而可以减小涡电流的穿透深度。

在方面3，本发明提供了根据方面1或2所述的磁屏蔽材料，其中所述铝具有99.9999质量％以上的纯度。

在方面4，本发明提供了根据方面1或2所述的磁屏蔽材料，其中所述铝具有99.99998质量％以上的纯度。

在方面5，本发明提供根据方面1至4中的任一项所述的磁屏蔽材料，其中所述铝包含金属间化合物Al₃Fe。

根据本发明，可以提供一种磁屏蔽材料，所述磁屏蔽材料可以通过即使在例如77K以下的低温，尤其是20K以下的深冷温度在1T以上磁通量密度的强磁场中也具有优异的电导率从而减小厚度。

附图说明