複合超伝導導体におけるホール効果の熱伝導率への影響に関する研究

本研究は、ホール効果の熱伝導率への影響を実験で検証することを目的としている。高純度アルミニウムと無酸素銅で構成される複合導体において、ホール効果によって異常抵抗が現れることは、電気抵抗の観点からは、実験データもあり、理論的な解明も進んでいる。純金属の極低温における熱伝導は電子の寄与が支配的なので、ホール効果によって熱伝導率も悪化すると予測している。今年度は、そのための試料の設計と製作、及び、実験データの整理のための周辺の準備を行った。試料には、無酸素銅と高純度アルミニウムの複合導体が必要であるが、特殊な導体であるため、まず、入手可能な形状と寸法を調査し、それに応じた、試料と実験装置の設計を行った。最終的には、高純度アルミニウムを無酸素銅で囲んだ、外径2.09mmの複合導体を入手することができ、既存の実験装置(最大磁場8T、ボア径75mm、有効磁場長さ150mmのソレノイドコイル)での測定が可能な試料の詳細設計を行った。直径40mmのGFRP巻芯に往復導体をヘリカル状に巻き付けて、周囲を樹脂で固めて熱絶縁を施す。軸方向に導体を引き出し、これに電流を供給し、液体ヘリウム中での抵抗発熱による温度上昇を測定する。試料内部は、熱絶縁されているので、熱伝導によってのみ冷却され、折り返し点で温度が最大となる。ホール効果が無い場合には、導体に200Aの電流を流した場合で3K程度の温度差が生じる計算になる。ホール効果によって電気抵抗が増大するので、電圧と電流を精度良く測定して、発熱量が一定になるように制御する。ホール効果による熱伝導の低下があれば、同じ発熱量に対して、温度差が大きくなる。実験は、4月に行う予定である。

本研究は、ホール効果の熱伝導率への影響を実験で検証することを目的としている。高純度アルミニウムと無酸素銅で構成される複合導体において、ホール効果によって異常抵抗が現れることは、電気抵抗の観点からは、実験データもあり、理論的な解明も進んでいる。純金属の極低温における熱伝導は電子の寄与が支配的なので、ホール効果によって熱伝導率も悪化すると予測している。今年度は、そのための試料の設計と製作、及び、実験データの整理のための周辺の準備を行った。試料には、無酸素銅と高純度アルミニウムの複合導体が必要であるが、特殊な導体であるため、まず、入手可能な形状と寸法を調査し、それに応じた、試料と実験装置の設計を行った。最終的には、高純度アルミニウムを無酸素銅で囲んだ、外径2.09mmの複合導体を入手することができ、既存の実験装置(最大磁場8T、ボア径75mm、有効磁場長さ150mmのソレノイドコイル)での測定が可能な試料の詳細設計を行った。直径40mmのGFRP巻芯に往復導体をヘリカル状に巻き付けて、周囲を樹脂で固めて熱絶縁を施す。軸方向に導体を引き出し、これに電流を供給し、液体ヘリウム中での抵抗発熱による温度上昇を測定する。試料内部は、熱絶縁されているので、熱伝導によってのみ冷却され、折り返し点で温度が最大となる。ホール効果が無い場合には、導体に200Aの電流を流した場合で3K程度の温度差が生じる計算になる。ホール効果によって電気抵抗が増大するので、電圧と電流を精度良く測定して、発熱量が一定になるように制御する。ホール効果による熱伝導の低下があれば、同じ発熱量に対して、温度差が大きくなる。実験は、4月に行う予定である。