超伝導体の反磁性に着目した極微少磁場の遮蔽

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磁場は多くの物理研究で重要な位置を占め、多くの物理実験の測定項目では微少磁場の制御を必要とする。超伝導加速空胴は小電力で高電界発生が可能だが、素材のニオブは第II種超伝導体であり、超伝導転移時に周囲磁束を捕捉すると運転時の損失が増加するため微少磁気遮蔽が重要である。更なる省電力化を目指す際、微少磁気遮蔽の強化は必須である。そこで、極低温における微小磁場の効果的遮蔽が重要となってくる。従来、磁気遮蔽には高透磁率磁性素材が使われるが、極低温用の素材も極低温、微小磁場領域では透磁率が下がり、磁気遮蔽効果が薄れる傾向がある。また、機械的歪みを嫌うなど取り扱いが容易ではなく、高価である。そこで、完全反磁性となる超伝導体のマイスナー効果に着目して微少磁場の遮蔽効果の研究を始めている。 極微小磁場の遮蔽の効果を見るためには、極低温下での高感度磁場測定が必要である。開発した、5個の高感度のAMR(Anisotropic-Magneto-Resistive)型の3軸センサーを極低温下で駆動して、信号多重化により電源含め、8本のケーブルで室温側に伝送するシステムは極低温下でFluxGate計測器とほぼ同レベルの信号が得られる。このシステムでNbシート表面での磁場分布測定セットアップを構築し、温度勾配を与えながら超伝導転移させる予備実験を行ったところ、温度勾配に比例する表面磁束変化が見られた(物理学会発表済み)。さらに温度勾配を付けるための改良を行い、試料の種類を増やして系統的な実験を進めている。いっぽう、磁束排斥の素過程の理解に重要な超伝導体の侵入長の簡易な測定研究を進めている。