JP3741860B2

JP3741860B2 - 酸化物超電導導体の製造装置および製造方法

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Publication number: JP3741860B2
Application number: JP13082998A
Authority: JP
Inventors: 和憲尾鍋; 伸行定方; 隆斉藤; 重夫長屋
Original assignee: Fujikura Ltd; Chubu Electric Power Co Inc
Current assignee: Fujikura Ltd; Chubu Electric Power Co Inc
Priority date: 1998-05-13
Filing date: 1998-05-13
Publication date: 2006-02-01
Anticipated expiration: 2018-05-13
Also published as: JPH11329116A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、酸化物超電導導体の製造装置および製造方法に係り、基材上に薄膜を形成するＣＶＤ反応装置を利用した酸化物超電導体の製造装置とそれを用いた酸化物超電導体の製造方法に用いて好適な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、電力ケーブル、マグネット、エネルギー貯蔵、発電機、医療機器、電流リード等には、酸化物超電導薄膜が利用されており、その製造においては、化学気相堆積法（ＣＶＤ法）が利用されている。このＣＶＤ法は、スパッタなどの物理的気相堆積法（ＰＶＤ法）や真空蒸着等の気相法に比べて、基材形状の制約が少なく、大面積の基材に高速で薄膜形成が可能な手法として広く知られている。ところが、このＣＶＤ法にあっては、原料ガスの仕込み組成や供給速度、キャリアガスの種類や反応ガスの供給量、あるいは、反応リアクタの構造に起因する成膜室でのガスの流れの制御など、他の成膜法には見られない独特の制御パラメータを数多く有しているがために、ＣＶＤ法を用いて良質な薄膜形成を行うための条件の最適化が難しいという欠点を有している。
【０００３】
一般にこの種のＣＶＤ反応装置は、反応生成室を構成するリアクタと、このリアクタの内部に設けられた基材と、このリアクタの内部を所望の温度に加熱する加熱装置と、このリアクタに反応生成用の原料ガスを供給する原料ガス供給装置と、リアクタ内部で反応した後のガスを排気する排気装置を主体として構成されている。
そして、この構成のＣＶＤ反応装置を用いて基材上に目的の薄膜を形成するには、リアクタの内部を減圧雰囲気とするとともに所望の温度に加熱し、原料ガス供給装置から目的の薄膜に応じた原料ガスをリアクタの内部に導入し、リアクタの内部で原料ガスを分解反応させて反応生成物を基材上に積層し、反応後のガスを排気装置で排出することで行っている。
また、このような構成のＣＶＤ反応装置を用いてチップ状の基材の表面に均一な特性と厚さを有する薄膜を形成する場合、チップ状の基材を平面運動させながら成膜する方法が一般に採用されており、例えば、図１３に示すように複数枚のチップ状の基材１を、リアクタ（図示略）内に設けられた円盤状の基材ホルダ２上にこれの円周に沿って並べ、基材ホルダ２の中心軸Ｇを回転軸として回転させながら成膜したり、あるいは図１４に示すようにチップ状の基材１を縦方向（Ｘ₁−Ｘ₂間）や横方向（Ｙ₁−Ｙ₂間）にトラバースさせたり、またはチップ状の基材１を偏心回転させながら成膜する方法が挙げられる。なお、図１３ないし図１４中、符号３は原料ガス供給ノズルであり、４はこのノズル３から供給された原料ガス４である。
【０００４】
ところが、図１３に示したような複数枚のチップ状の基材１を並べた基材ホルダ２を回転させる方法は大量生産に適しているが、回転軸Ｇに対して同心円状に膜厚分布が発生し易いため、形成された薄膜の膜厚の分布が均一でなく、超電導特性にバラツキが生じてしまう。また、図１４に示したようなチップ状の基材１を縦横にトラバースしたり、偏心回転させる方法は、厚みが均一な薄膜が得られるが、成膜装置が大型になってしまううえ、生産効率が悪いという問題がある。また、ＣＶＤ反応装置を用いてテープ状の基材上に酸化物超電導薄膜を堆積させて長尺の酸化物超電導体を製造する場合には、リアクタ内にテープ状の基材を一方向に送り出すとともに巻取りながら薄膜を成膜する必要があるため、上述のような基材を平面運動させながら成膜する方法を適用することができなかった。
【０００５】
そこで、従来は図１５ないし図１６に示すようなＣＶＤ反応装置１０を用いて長尺の酸化物超電導体を製造していた。このＣＶＤ反応装置１０は、筒型のリアクタ１１を有し、該リアクタ１１は隔壁１２、１３によって基材導入部１４と反応生成室１５と基材導出部１６に区画されている。上記隔壁１２、１３の下部中央には、テープ状の基材１８が通過可能な通過孔１９がそれぞれ形成されている。上記反応生成室１５には、ガス拡散部２０が取り付けられている。このガス拡散部２０には、スリットノズル２０ａを先端に有する供給管２０ｂが接続されており、供給管２０ｂから原料ガスや酸素がガス拡散部２０を経て反応生成室１５内に供給できるようになっている。
また、リアクタ１１内の反応生成室１５の下方には、該リアクタ１１内に通されたテープ状の基材１８の長さ方向に沿って排気室１７が設けられている。この排気室１７の上部には、リアクタ１１内に通されたテープ状の基材１８の長さ方向に沿って細長い長方形状のガス排気孔２１ａ、２１ａがそれぞれ形成されている。また、上記排気室１７の下部には２本の排気管２３の一端がそれぞれ接続されており、一方、これら２本の排気管２３の他端は真空ポンプ（図示略）に接続されている。上記２本の排気管２３の排気口２３ａは、リアクタ１１内に通されたテープ状の基材１８の長さ方向に沿って設けられている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来のＣＶＤ反応装置１０においては、長尺の酸化物超電導体を製造する際、スリットノズル２０ａから導入された原料ガスが反応生成室１５内でテープ状の基材１８上に薄膜を形成後、導入されたテープ状の基材１８の長さ方向に沿って設けられた排気口２３ａ、２３ａから未反応のガス（残渣ガス）がＣＶＤ反応装置１０外に排出されるようになっているため、テープ状の基材１８の長さ方向に対し厚さや組成が均一な酸化物超電導薄膜を形成できる。しかし、反応生成室１５内でテープ状の基材１８上に形成される酸化物超電導薄膜の膜厚が、反応生成室１５に供給される反応ガスの量によって規定されており、供給される原料ガスの量が反応生成室１５の形状や大きさによって規定されるため、多量の原料ガスを導入することが困難であった。そのため、形成される酸化物超電導薄膜の膜厚や酸化物超電導薄膜の形成速度にも限界が生じてしまい、得られる酸化物超電導体における、例えば臨界電流と臨界電流密度といった超電導特性に不満があった。
また、スリットノズル２０ａから導入される原料ガスの供給状態を制御できないため、酸化物超電導薄膜の厚さの分布や組成にバラツキが生じ、これによって例えばテープ状の基材１８の幅方向に対し臨界電流密度にバラツキが生じてしまうため、得られる酸化物超電導体の超電導特性に不満があった。
【０００７】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、以下の目的を達成しようとするものである。
▲１▼酸化物超電導薄膜の形成速度の向上を図ること。
▲２▼形成される酸化物超電導薄膜の膜厚の向上を図ること。
▲３▼反応ガスの供給状態の改善を図ること。
▲４▼厚さの分布や組成が均一な酸化物超電導薄膜を形成すること。
▲５▼超電導特性の優れた酸化物超電導体を効率良く製造すること。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、酸化物超電導体の原料ガスを移動中のテープ状の基材表面に化学反応させて酸化物超電導薄膜を堆積させるＣＶＤ反応を行うリアクタと、該リアクタに原料ガスを供給する原料ガス供給手段と、上記リアクタ内のガスを排気するガス排気手段と、これらを制御する制御手段とが備えられてなる酸化物超電導体の製造装置において、前記リアクタは、基材導入部と反応生成室と基材導出部とにそれぞれ隔壁を介して区画され、該反応生成室がテープ状の基材の移動方向に直列に複数設けれられて、これら反応生成室の間に境界室が設けられ、各隔壁に基材通過孔が形成され、前記リアクタの内部に基材導入部と反応生成室と境界室と基材導出部とを通過する基材搬送領域が形成されるとともに、前記原料ガス供給手段が、原料ガス供給源と、酸素ガスを供給する酸素ガス供給手段とを具備して、リアクタの各反応生成室ごとに設けられ、前記境界室には、両側の反応生成室どうしを遮断するための遮断ガスを供給する遮断ガス供給手段が接続され、前記ガス排気手段が、ガスの排気量を調整するための流量調整機構がそれぞれ設けられた複数本の排気管と、前記テープ状の基材の長さ方向および幅方向に沿って前記リアクタに設けられた前記複数本の排気管の排気口とを有し、前記排気口が、前記基材導入部と前記反応生成室とを区画する隔壁の上流側および前記反応生成室と前記基材導出部とを区画する隔壁の下流側、前記境界室の両側の隔壁に亘って位置し、前記制御手段により前記リアクタ内を移動中の前記テープ状の基材の長さ方向及び幅方向へのガスの流れ状態を制御可能な構成とされることを特徴とする酸化物超電導体の製造装置を上記課題の解決手段とした。
また、本発明は、前記原料ガス供給手段が、原料ガス供給源と、酸素ガスを供給する酸素ガス供給手段と、リアクタの直上流側に設けられ原料ガスと酸素ガスとを混合するガスミキサと、リアクタの各反応生成室の一側にガスミキサに接続されて設けられたガス拡散部とを具備して構成され、ガスミキサが、ガスの流通する流路の内側にその全周に亘って複数設けられガスを混合するための突出部と、該ガスミキサの内部を加熱するための加熱手段とを有し、前記ガス排気手段が、前記ガス拡散部形成側と反対側に前記基材搬送領域の両側に位置して設けられたガス排気孔とこのガス排気孔に接続されたガス排気装置とを具備して構成され、前記ガス拡散部と前記ガス排気孔が基材搬送領域を挟んで対向され、前記境界室には、両側の反応生成室どうしを遮断するための遮断ガスを供給する遮断ガス供給手段が遮断ガス噴出部を介して接続され、遮断ガスとしてアルゴンガスが選択され、前記ガス排気手段の排気孔が、前記リアクタ内を移動中のテープ状の基材の長さ方向及び幅方向に沿ってそれぞれ一箇所以上設けられるとともに、前記遮断ガス噴出部と対向する位置に反応生成室と境界室とを区画する隔壁に亘って設けられ、前記ガス排気手段に各排気孔から排出されるガスの排気量を調整する流量調整機構が設けられて、前記制御手段により前記リアクタ内を移動中のテープ状の基材の長さ方向及び幅方向へのガスの流れ状態を制御可能な構成とされ、各原料ガス供給手段が制御手段により独立に制御可能とされて、各反応生成室に供給される原料ガス中の酸素分圧が独立に制御可能とされ、かつ、テープ状の基材の移動方向上流の反応生成室の酸素分圧よりも、テープ状の基材の移動方向下流の反応生成室の酸素分圧が高く設定されることを特徴とする酸化物超電導体の製造装置を上記課題の解決手段とした。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る酸化物超電導導体の製造装置および製造方法の第１実施形態を、図面に基づいて説明する。
【００１０】
図１は本発明に係る酸化物超電導体の製造装置の一例を示すもので、この例の製造装置には、略同等の構造を有する３つのＣＶＤユニットＡ，Ｂ，Ｃが組み込まれ、各ＣＶＤユニットＡ，Ｂ，Ｃには、図２ないし図７に詳細構造を示すようなＣＶＤ反応装置３０が組み込まれ、このＣＶＤ反応装置３０内においてテープ状の基材に酸化物超電導薄膜が形成されるようになっている。
この例の製造装置で用いられる図２ないし図７に示すＣＶＤ反応装置３０は、横長の両端を閉じた筒型の石英製のリアクタ３１を有し、このリアクタ３１は、隔壁３２、３３によって図２の左側から順に基材導入部３４と反応生成室３５と基材導出部３６に区画されているとともに、隔壁３７によって、反応生成室３５，３５が３分割されて、それぞれが前述のＣＶＤユニットＡ，Ｂ，Ｃの一部分を構成するとともに、この反応生成室３５，３５の間には、境界室３８が区画されている。なお、リアクタ３１を構成する材料は、石英に限らずステンレス鋼などの耐食性に優れた金属であっても良い。
【００１１】
上記隔壁３２，３３，３７の下部中央には、図２ないし図４に示すように、長尺のテープ状の基材Ｔが通過可能な通過孔３９がそれぞれ形成されていて、リアクタ３１の内部には、その中心部を横切る形で基材搬送領域Ｒが形成されている。さらに、基材導入部３４にはテープ状の基材Ｔを導入するための導入孔が形成されるとともに、基材導出部３６には基材Ｔを導出するための導出孔が形成され、導入孔と導出孔の周縁部には、基材Ｔを通過させている状態で各孔の隙間を閉じて基材導入部３４と基材導出部３６を気密状態に保持する封止機構（図示略）が設けられている。
【００１２】
上記各反応生成室３５の天井部には、図２に示すように角錐台型のガス拡散部４０が取り付けられている。このガス拡散部４０は、リアクタ３１の長手方向に沿って配置された台形型の側壁４１、４１と、これら側壁４１、４１を相互に接続する前面壁４２および後面壁４３と、天井壁４４とからなるガス拡散部材４５を主体として構成され、更に天井壁４４に接続された供給管５３を具備して構成されている。また、供給管５３の先端部には、スリットノズル５３ａが設けられている。なおまた、ガス拡散部材４５の底面は、長方形状の開口部４６とされ、この開口部４６を介してガス拡散部材４５が反応生成室３５に連通されている。
【００１３】
上記境界室３８の天井部には、遮断ガス供給手段３８Ｂが供給管３８Ａを介して接続され、遮断ガス供給手段３８Ｂが、境界室の３８の両側の反応生成室３５，３５どうしを遮断するための遮断ガスを供給し、前記供給管３８Ａの接続部分が、遮断ガス噴出部３８ａを介して接続され、遮断ガスとしてたとえばアルゴンガスが選択される。
【００１４】
一方、各反応生成室３５および境界室３８の下方には、図４に示すように上記基材搬送領域Ｒの長さ方向に沿って各反応生成室３５および境界室３８を貫通するように排気室７０が設けられている。この排気室７０の上部には図２、図４に示すように基材搬送領域Ｒに通されたテープ状の基材Ｔの長さ方向に沿って細長い長方形状のガス排気孔７０ａ、７０ａが各反応生成室３５および境界室３８を貫通するようにそれぞれ形成されており、このガス排気孔７０ａ，７０ａには、図３，図４に示すように、隔壁３２，３３，３７の基材搬送領域Ｒの両側下端部が貫通状態とされている。
また、排気室７０の下部には複数本（図面では１０本）の排気管７０ｂの一端がそれぞれ接続されており、一方、これら複数本の排気管７０ｂの他端は真空ポンプ７１を備えた圧力調整装置７２に接続されている。また、図４ないし図５に示すようにこれら複数本の排気管７０ｂのうちの複数本（図面では４本）の排気管７０ｂの排気口７０ｃ，７０ｅは、基材搬送領域Ｒに通されたテープ状の基材Ｔの長さ方向に沿って設けられており、排気口７０ｃは排気室７０における基材搬送領域Ｒに通されたテープ状の基材Ｔの長さ方向の隔壁３２の上流および隔壁３３の下流側に位置され、排気口７０ｅは境界室３８の両側の隔壁３７，３７に亘って位置するように基材搬送領域Ｒに通されたテープ状の基材Ｔの長さ方向に延長されている。
また、上記複数本の排気管７０ｂのうち残り（図面では６本）の排気管７０ｂの排気口７０ｆは、基材搬送領域Ｒに通されたテープ状の基材Ｔの幅方向に沿って設けられている。上記複数本の排気管７０ｂには、上記ガスの排気量を調整するためのバルブ（流量調整機構）７０ｄがそれぞれ設けられている。従って、ガス排気孔７０ａ，７０ａが形成された排気室７０と、排気口７０ｃ，７０ｅ，７０ｆを有する複数本の排気管７０ｂ・・・と、バルブ７０ｄと、真空ポンプ７１と、圧力調整装置７２によってガス排気機構８０が構成される。このような構成のガス排気機構８０は、ＣＶＤ反応装置３０の内部の原料ガスや酸素ガスや不活性ガス、および遮断ガスなどのガスをガス排気孔７０ａ、７０ａから排気室７０、排気口７０ｃ，７０ｅ，７０ｆ、排気管７０ｂを経て排気できるようになっている。
【００１５】
上記ＣＶＤ反応装置３０の外部には、図１に示すように、基材導入部３４の反応生成室３５側の部分から基材導出部３６の反応生成室３５側の部分までを覆う加熱ヒータ４７が設けられる。図１に示す例では、３つの反応生成室３５に亘って連続状態の加熱ヒータ４７としたが、該加熱ヒータ４７を、各反応生成室３５に対して独立の構造とすることも可能である。
さらに、上記ＣＶＤ反応装置３０の外部には、基材導入部３４が不活性ガス供給源５１Ａに、また、基材導出部３６が酸素ガス供給源５１Ｂにそれぞれ接続されている。また、ガス拡散部４０の天井壁４４に接続された供給管５３は、図１，図６に示すように、後述のガスミキサ４８を介して、後述する原料ガス供給手段５０の原料ガスの気化器（原料ガスの供給源）５５に接続されている。
原料ガス供給手段５０においては、さらに、供給管５３におけるガスミキサ４８の上流部分には、酸素ガスの流量調整機構５４を介して酸素ガス供給源５２が分岐して接続され、供給管５３に酸素ガスを供給できるように構成されている。この際、ガスミキサ４８および酸素ガス供給源５２は、供給管５３のできるだけ下流に接続されることが望ましい。
【００１６】
上記原料ガス供給手段５０において、原料ガスの気化器５５は、球状の胴部５５ａと円筒状の頭部５５ｂを具備して構成され、胴部５５ａと頭部５５ｂは隔壁５６により区画されるとともに、胴部５５ａと頭部５５ｂは、上記隔壁５６を貫通して設けられた針状のニードル管５７により連通されている。また、この頭部５５ｂの中には原料溶液タンク６０から供給管６１を介して原料溶液が供給されるようになっていて、頭部５５ｂ内の原料溶液は上記ニードル管５７の上端部近傍まで満たされるとともに、上記ニードル管５７の上端部は傾斜切断されていて、上記原料溶液がこの傾斜された切断部分から液滴状になって胴部５５ａ側に供給されるようになっている。
なお、図５において符号６２は気化器５５の頭部５５ｂに接続された流量計、６３は流量計６２に接続された調整ガスタンク、６４はＡｒガス供給源６５に接続された流量調整器をそれぞれ示している。
【００１７】
さらに、ＣＶＤ反応装置３０の基材導出部３６の側方側には、ＣＶＤ反応装置３０内の基材搬送領域Ｒを通過するテープ状の基材３８を巻き取るためのテンションドラム７３と巻取ドラム７４とからなる基材搬送機構７５が設けられている。また、基材導入部３４の側部側には、テープ状の基材３８をＣＶＤ反応装置３０に供給するためのテンションドラム７６と送出ドラム７７とからなる基材搬送機構７８が設けられている。
【００１８】
ガスミキサ４８は、図７に示すように、石英からなる供給管５３と略同径の管体とされ、該ガスミキサ４８が、ガスの流通する流路の内側にその全周に亘って原料ガスおよび酸素ガス等のガスを混合するための突出部４８ａを複数有し、また、ガスミキサ４８の周囲には、該ガスミキサ４８の内部を加熱するための加熱手段としての加熱ヒータ４８ｂが付設されている。この突出部４８ａは、図７（ａ）に示すように、矢印Ｇで示すガス流れ方向に対して、上流から下流に向けて湾曲した状態で管内壁に固定される平板形状とされるか、または、図７（ｂ）に示すように、矢印Ｇで示すガス流れ方向に対して、流線型とされるいわゆるドロップ形状とすることが可能である。
なお、ガスミキサ４８を構成する材料は、石英に限らずステンレス鋼（ＳＵＳ３０４），インコネル，ハステロイなどの原料ガス等との反応性の低い材質であっても良い。
【００１９】
また、リアクタ３１の基材搬送領域Ｒ内には原料ガスや酸素ガスなどのガスの流れを測定する流量計（図示略）が取り付けられ、さらに該流量計および上記バルブ７０ｄに制御手段８２が電気的に接続されている。この制御手段８２は、上記流量計の計測結果に基づいて各バルブ７０ｄを調整し、リアクタ３１内を移動中のテープ状の基材３８の長さ方向及び幅方向への原料ガスや酸素ガスなどのガスの流れ状態を制御できるとともに、遮断ガス供給手段３８Ｂに接続され、該境界室３８に供給される遮断ガスの流れ状態を制御できるようになっている。
さらに、上記制御手段８２は酸素ガス流量調整機構５４に電気的に接続されることにより、上記基材搬送領域Ｒ内の流量計の計測結果に基づいて酸素ガス流量調整機構５４を作動調整し、供給管５３を介してＣＶＤ反応装置３０へ送る酸素ガス量も調整できるようになっている。この原料ガス供給手段５０においては、ＣＶＤユニットＡ，Ｂ，Ｃごとに独立して原料ガス，酸素ガス等のガス量および流れ状態を制御できることがことが好ましい。
【００２０】
次に上記のように構成されたＣＶＤ反応装置３０を備えたＣＶＤユニットＡ，Ｂ，Ｃを有する酸化物超電導体の製造装置を用いてテープ状の基材３８上に酸化物超電導薄膜を形成し、酸化物超電導体を製造する場合について説明する。
【００２１】
図１に示す製造装置を用いて酸化物超電導体を製造するには、まず、テープ状の基材Ｔと原料溶液を用意する。
この基材Ｔは、長尺のものを用いることができるが、特に、熱膨張係数の低い耐熱性の金属テープの上面にセラミックス製の中間層を被覆してなるものが好ましい。上記耐熱性の金属テープの構成材料としては、銀、白金、ステンレス鋼
、銅、ハステロイ（Ｃ２７６等）などの金属材料や合金が好ましい。また、上記金属テープ以外では、各種ガラステープあるいはマイカテープなどの各種セラミックスなどからなるテープを用いても良い。
次に、上記中間層を構成する材料は、熱膨張係数が金属よりも酸化物超電導体の熱膨張係数に近い、ＹＳＺ（イットリウム安定化ジルコニア）、ＳｒＴｉＯ₃ 、ＭｇＯ、Ａｌ₂Ｏ₃、ＬａＡｌＯ₃、ＬａＧａＯ₃、ＹＡｌＯ₃、ＺｒＯ₂などのセラミックスが好ましく、これらの中でもできる限り結晶配向性の整ったものを用いることが好ましい。
【００２２】
次に酸化物超電導体をＣＶＤ反応により生成させるための原料溶液は、酸化物超電導体を構成する各元素の金属錯体を溶媒中に分散させたものが好ましい。具体的には、Ｙ₁Ｂａ₂Ｃｕ₃Ｏ_7-xなる組成で広く知られるＹ系の酸化物超電導薄膜を形成する場合は、Ｂａ-ビス-2,2,6,6-テトラメチル-3,5-ヘプタンジオン-ビス-1,10-フェナントロリン（Ｂａ（ｔｈｄ）₂（ｐｈｅｎ）₂）と、Ｙ（ｔｈｄ）₂ と、Ｃｕ（ｔｈｄ）₂などを使用することができ、他にはＹ-ビス-2,2,6,6-テトラメチル-3,5-ヘプタンジオナート（Ｙ（ＤＰＭ）₃）と、Ｂａ（ＤＰＭ）₂と、Ｃｕ（ＤＰＭ）₂などを用いることができる。
【００２３】
なお、酸化物超電導薄膜には、Ｙ系の他に、Ｌａ_2-xＢａ_xＣｕＯ₄の組成で代表されるＬａ系、Ｂｉ₂Ｓｒ₂Ｃａ_n-1Ｃｕ_nＯ_2n+2（nは自然数）の組成で代表されるＢｉ系、Ｔｌ₂Ｂａ₂Ｃａ_n-1Ｃｕ_nＯ_2n+2（nは自然数）の組成で代表されるＴｌ系のものなど多種類の超電導薄膜が知られているので、目的の組成に応じた金属錯塩を用いてＣＶＤ法を実施すれば良い。
ここで例えば、Ｙ系以外の酸化物超電導薄膜を製造する場合には、必要な組成系に応じて、トリフェニルビスマス（ＩＩＩ）、ビス（ジピバロイメタナト）ストロンチウム（ＩＩ）、ビス（ジピバロイメタナト）カルシウム（ＩＩ）、トリス（ジピバロイメタナト）ランタン（ＩＩＩ）、などの金属錯塩を適宜用いてそれぞれの系の酸化物超電導薄膜の製造に供することができる。
【００２４】
上記のようなテープ状の基材Ｔを用意したならば、これを酸化物超電導体の製造装置内の基材搬送領域Ｒに基材搬送機構７８により基材導入部３４から所定の移動速度で送り込むとともに基材搬送機構６８の巻取ドラム７４で巻き取り、更に反応生成室３５内の基材Ｔを加熱ヒータ４７で所定の温度に加熱するとともに、加熱ヒータ４８ｂによりガスミキサ４８を所定の温度に加熱する。なお、基材Ｔを送り込む前に、不活性ガス供給源５１Ａから不活性ガスをパージガスとしてＣＶＤ反応装置３０内に送り込むとともに、境界室３８内に遮断ガス噴出部３８ａを介して遮断ガスを送り込み、同時にＣＶＤ反応装置３０の内部のガスを圧力調整装置７２でガス排気孔７０ａ、７０ａから排気室７０、排気口７０ｃ，７０ｅ，７０ｆ、排気管７０ｂを経て抜くことでＣＶＤ反応装置３０内の空気等の不用ガスを排除して内部を洗浄しておくことが好ましい。
【００２５】
基材ＴをＣＶＤ反応装置３０内に送り込んだならば、酸素ガス供給源５１ＢからＣＶＤ反応装置３０の内部に酸素ガスを送り、さらに各原料ガス供給手段５０において原料溶液タンク６０から原料溶液を気化器５５の頭部５５ｂに送るとともに、調整タンク６３からキャリアガスとしてＡｒガスを気化器５５の頭部５５ｂに送る。同時にＣＶＤ反応装置３０の内部のガスを圧力調整装置７２でガス排気孔７０ａ、７０ａから排気室７０、排気口７０ｃ、排気管７０ｂを経て排気する。これにより気化器５５の頭部５５ｂ内の圧力と胴部５５ａの圧力に差異を生じさせ、この気圧差により頭部５５ｂ内の原料溶液をニードル管５７先端部からニードル管５７の内部側に引き込むことができ、これにより原料溶液を液滴状に変換することができる。
【００２６】
そして、以上の操作により液滴状の原料をキャリアガス中に含ませた原料ガスを生成させることができ、この原料ガスを気化器５５の胴部５５ａから供給管５３を介してガス拡散部４０に供給する。また、これと同時に酸素ガス供給手段５２から酸素ガスを供給して原料ガス中に酸素を混合する操作も行う。
この際、上述の原料ガスと酸素ガスは、供給管５３の途中のガスミキサ４８内部において、その突起部４８ａによって撹拌されて均一に混合した状態とされるとともに、直ちに供給管５３先端部のスリットノズル５３ａから、ガス拡散部４０に噴出される。
【００２７】
次に、ＣＶＤ反応装置３０の内部においては、供給管５３の出口部分からガス拡散部４０に出た原料ガスが、ガス拡散部４０の前面壁４２と後面壁４３に沿って拡散しながら反応生成室３５側に移動し、反応生成室３５の内部を通り、次いで基材Ｔを上下に横切るように移動してガス排気孔７０ａ、７０ａに引き込まれるように移動させることにより、加熱された基材３８の上面側で原料ガスを反応させて反応生成物を堆積させる。
ここで基材Ｔ上に反応生成物を堆積させるときに、制御手段８２により、ガス排気機構８０に設けられた圧力調整装置７２でガス排気孔７０ａ、７０ａから排気室７０、排気口７０ｃ，７０ｅ，７０ｆ、排気管７０ｂを経て排気するとともに各バルブ７０ｄを調整して各排気管７０ｂ内のガス流れを調整することにより、基材搬送領域Ｒを移動中のテープ状の基材Ｔの長さ方向及び幅方向への原料ガスの流れ状態を制御しながらＣＶＤ反応を行う。同時に、遮断ガス供給手段３８Ｂにより境界室３８に遮断ガスを供給して、ガス排気孔７０ａ、７０ａから排気室７０、排気口７０ｅ，７０ｆ、排気管７０ｂを経て排気することにより反応生成室３５，３５どうしの反応ガスの流通を遮断して反応生成室３５内における酸素分圧等のガス状態の独立を維持する。
また、ＣＶＤ反応装置３０内で反応が進行する間に、基材搬送領域Ｒを移動中のテープ状の基材Ｔの長さ方向及び幅方向への原料ガスや酸素ガスなどのガスの流れ状態が変化して酸化物超電導薄膜に悪影響を与える恐れがでることがあるので、リアクタ３１の基材搬送領域Ｒ内に設けられた流量計でガスの流量変化を測定し、この測定結果に基づいて制御手段８２により各バルブ７０ｄや酸素ガス供給手段５２から供給する酸素ガス量を調整し、ガス流れ状態が常に好ましい流れ状態になるように制御し、これによってテープ状の基材Ｔの長さ方向および幅方向に対し厚さの分布や組成が均一な酸化物超電導薄膜を常に形成することができる。
【００２８】
また、ＣＶＤ反応装置３０内で反応が進行する間に、反応生成室３５の内部などにおいて堆積物が増加し、この堆積物が加熱により分解反応を起こしてガスを放出すると、反応生成室３５内の酸素ガス分圧が目的の分圧と異なるようになることがある。このような場合は、排気管７０ｂを介して排出される排気ガス中の酸素濃度が変わるので、この濃度変化を排気管７０ｂの途中に設けられた酸素濃度計測装置（図示略）で検出し、酸素濃度が低下した場合は、不足分に応じて所定の割合で制御手段８２が、ＣＶＤ反応装置３０に送る酸素ガス量を増加させ、酸素濃度が増加した場合は、増加分に応じて所定の割合で制御手段８２がＣＶＤ反応装置３０に送る酸素ガス量を減少させる。このような制御手段８２の作用により反応生成室３５内の酸素分圧を常に一定に維持することができ、これにより、常に一定の酸素分圧でＣＶＤ反応を起こすことができるようになる。従って、テープ状の基材３８上に均一の酸化物超電導層を生成できるようになる。
さらに、制御手段８２は、ＣＶＤユニットＡ，Ｂ，Ｃごとに酸素分圧を独立に制御して、各反応生成室３５内において所定の酸素分圧を維持するように各原料ガス供給手段５０を制御する。この際、制御手段８２は、例えば各ＣＶＤユニットＡ，Ｂ，Ｃの反応生成室３５，３５における酸素分圧が、テープ状の基材Ｔの移動方向の反応生成室３５の酸素分圧よりも、テープ状の基材Ｔの移動方向下流の反応生成室３５の酸素分圧が高くなるように各原料ガス供給手段５０を制御することが好ましい。
【００２９】
本実施形態の酸化物超電導体の製造装置にあっては、リアクタ３１に反応生成室３５，３５がテープ状の基材Ｔの移動方向に直列に複数設けられているため、複数回のＣＶＤ反応を連続して行うことができる。また、これら反応生成室３５，３５の間に境界室３８が設けられ、境界室３８に、遮断ガス供給手段３８Ｂにより遮断ガスを供給する構造であるために、反応生成室３５，３５どうしを遮断して、各反応生成室３５，３５の内部の反応ガス濃度，酸素分圧等の薄膜形成条件を独立に設定することができるとともに、各原料ガス供給手段５０が制御手段８２により独立に制御可能とされて、各反応生成室３５，３５に供給される原料ガス中の酸素分圧が独立に制御可能とされたものであるので、この装置を用いて酸化物超電導体の製造を行うと、リアクタ３１内を移動中のテープ状の基材Ｔに異なる酸素分圧等のＣＶＤ条件を維持しながら、複数回のＣＶＤ反応を連続して行うことができる。
また、上記構成のガスミキサ４８が反応生成室３５の直上流に設けられ、かつ該ガスミキサ４８の直上流に酸素ガス供給手段５２を接続したことにより、原料ガスが輸送中に酸素ガス等と不要な反応をする可能性が少なくなるとともに、反応生成室３５内に供給される原料ガスおよび酸素ガスが良く混合され、かつ、その混合状態が不均一になる可能性が少なくなり、反応生成室３５内での薄膜形成が不均一になる等悪影響を及ぼすおそれも少なくなる。
【００３０】
また、上記構成のガス排気機構８０において、ガス排気口７０ｅ，７０ｆからが境界室３８下方に位置して設けられているため、遮断ガスを排出するとともに、境界室３８によって遮断される反応生成室３５，３５内の未反応ガス等を外に排出し、反応後の残余ガスを基材Ｔに長い時間触れさせることなく成膜処理できる。
【００３１】
従って、本実施形態の酸化物超電導導体の製造装置および製造方法によれば、複数の反応生成室３５，３５により、連続してＣＶＤ反応を行うことができるので、１つの反応生成室のみの製造時に比べて、酸化物超電導薄膜の形成速度の向上と、形成される酸化物超電導薄膜の膜厚の向上を図ることができる。また、ガスミキサ４８により反応ガスの供給状態の改善を図り、かつ、境界室３８下方の排気口７０ｅ，７０ｆにより反応生成室３５と境界室３８の排ガスをおこなうことで、反応生成室３５内に反応に寄与しない不用成分や不用ガスが混入するのを低減できるうえ、反応後の残余ガスをテープ状の基材Ｔに長い時間触れさせることなく成膜処理でき、しかも基材搬送領域Ｒを移動中のテープ状の基材３８の長さ方向及び幅方向への原料ガスや酸素ガスなどのガスの流れ状態を制御しながらＣＶＤ反応を行うことができるので、テープ状の基材Ｔの長さ方向および幅方向に対し厚さの分布や組成が均一な酸化物超電導薄膜を形成することができ、臨界電流密度等の超電導特性の優れた酸化物超電導体Ｔ１を効率よく製造できる。
【００３２】
なお、本実施形態の酸化物超電導体の製造装置においては、横長型のリアクタを用い、水平位置に反応生成室を接続する構成の装置について説明したが、リアクタ内を移動中のテープ状の基材のガスの流れ状態を制御できれば、リアクタは横型に限らす縦型であっても良いし、また、原料ガスを流す方向は上下方向に限らす左右方向や斜めの方向でも良く、基材の搬送方向も左右方向あるいは上下方向のいずれでも良いのは勿論である。また、リアクタ自体の形状も筒型のものに限らず、ボックス型や容器型、球形連続型などのいずれの形状でも差し支えないのは勿論である。
本発明の酸化物超電導体の製造装置は、酸化物超電導導体の製造装置に好適に用いることができる。また、本発明の酸化物超電導体の製造方法は、酸化物超電導導体の製造方法に好適に用いることができる。
【００３３】
以下、本発明に係る酸化物超電導導体の製造装置および製造方法の第２実施形態を、図面に基づいて説明する。
【００３４】
図８に示す本実施形態において、図１ないし図７に示す第１実施形態と異なるところは、原料ガス供給手段５０´において、液体原料供給装置１００が、図８に示すように、筒状の原料溶液供給部１０２と、該供給部１０２の外周を取り囲んで設けられた筒状で先細り状のアトマイズガス供給部１０３と、該アトマイズガス供給部１０３の先端部を除いた外周を取り囲んで設けられた筒状のシールドガス供給部１０４とから概略構成された３重構造のものであり、気化器１３０の外側に、ヒータ１３１が設けられた点である。
【００３５】
原料溶液供給部１０２は、図８に示すように、後述する原液供給装置１２０から送り込まれてくる液体原料１１１が内部に供給されるものであり、中央部には供給された液体原料１１１を一時的に貯留するため液だまり１０５が設けられている。この液だまり１０５の内径は、原料溶液供給部１０２の上部や下部の毛細管１０２ａの内径よりも大きくなっており、原液供給装置１２０から送り込まれた液体原料１１１がたまりつつ連続的に先端に送り込まれる。また、液だまり１０５の上部には分岐管１０５ａが設けられ、該分岐管１０５ａには、充填ガス用ＭＦＣ（流量調整器）１０５ｃを介して充填ガス供給源１０５ｂが接続され、液だまり１０５内に充填ガスを供給する。ここで、アルゴンガス、ヘリウムガス、窒素ガスなどの充填ガスを供給することで、液だまり１０５内の圧力はほぼ大気圧に近い状態に保たれるようになっている。
【００３６】
アトマイズガス供給部１０３は、図８に示すように、原料溶液供給部１０２との隙間に前述の液体原料１１を霧化するためのアトマイズガスが供給されるものである。ここで用いられるアトマイズガスは、例えばアルゴンガス、ヘリウムガス、窒素ガスなどである。さらに、アトマイズガス供給部１０３の上部には、アトマイズガス用ＭＦＣ１０３ｂを介してアトマイズガス供給源１０３ａが接続され、アトマイズガス供給部１０３内にアトマイズガスを供給可能とされている。そして、この例の液体原料供給装置１００では、アトマイズガス供給部１０３の先端部と原料溶液供給部１０２の先端部とからノズル１０６が構成されている。
【００３７】
シールドガス供給部１０４は、図８に示すように、アトマイズガス供給部１０３との隙間にシールドガスを供給するものであり、このシールドガスの供給により前記アトマイズガス供給部１０３を冷却するとともにノズル１０６をシールドするためのものである。ここで、シールドガスとしては、アルゴンガス、ヘリウムガス、窒素ガスなどが適用される。また、シールドガス供給部１０４の中央部より下方の部分には、外方に突出するテーパ部１０７が設けられており、また、シールドガス供給部１０４の上部には、シールドガス用ＭＦＣ１０４ｂを介してシールドガス供給源１０４ａが接続されて、シールドガス供給部１０４内にシールドガスを供給できるように構成されている。
【００３８】
前記構成の液体原料供給装置１００においては、アトマイズガスをアトマイズガス供給部１０３に一定流量で送りこむとともに液体原料１１１を原料溶液供給部１０２内に一定流量で送り込むと、液体原料１１１は液だまり１０５にたまりつつ原料溶液供給部１０２の先端に達し、かつ、該先端の外側のアトマイズガス供給部１０３の先端からアトマイズガスが流れてくることにより、ノズル１０６の先端部分において、液体原料１１１は噴出時に前記アトマイズガスにより直ちに霧化され、一定量のミスト状の液体原料１１１が、気化器１３０内に連続的に供給できる。
ノズル１０６の先端部分である気化器１３０内は、数Ｔｏｒｒ〜数１０Ｔｏｒｒ程度に減圧されており、液だまり１０５には分岐管１０５ａから充填ガスが供給されているので、この液だまり１０５内の圧力はほぼ大気圧に近い状態に保たれ、液体原料１１１が液だまり１０５内や毛細管１０２ａ内で気化するのを防止できる。
また、ノズル１０６の外側で、かつ上方のシールドガス供給部１０４の先端からシールドガスが流れてくることにより、該シールドガスによりノズル１０６の周囲がシールドされ、気化器１３０内で液体原料１１１が気化した原料ガスがノズル１０６に付着して固体原料となって再析出するのを防止できる。
【００３９】
このような液体原料供給装置１００の原料溶液供給部１０２には、図８に示すように、原液供給装置１２０が液体原料用ＭＦＣ１２１ａを備えた接続管１２１を介して接続されている。この接続管１２１は、内面がフッ素樹脂でコートされたパイプなどの耐薬品性に優れたものが使用される。
原液供給装置１２０は、収納容器１２２と、加圧源１２３を具備し、収納容器１２２の内部には液体原料１１１が収納されている。収納容器１２２は、ガラス瓶などの耐薬品性に優れたものが使用される。前記加圧源１２３は、収納容器１２２内にＨｅガスなどを供給することにより収納容器１２２内を加圧して、収納容器２２内の液体原料１１１を接続管１２１に一定流量で排出可能とする。
【００４０】
収納容器１２２に収納されている液体原料１１１は、第１実施形態における図６の原料溶液タンク６０に収納されているものと同様のものとされる。
【００４１】
液体原料供給装置１００の下方には、図８に示すように、容器状の気化器１３０が配設されており、液体原料供給装置１００の中央部から先端部が該気化器１３０内に収納されて液体原料供給装置１００と気化器１３０とが接続されている。
この気化器１３０の外周部には、気化器１３０の内部を加熱するためのヒータ１３１が付設されていて、このヒータ１３１により前記ノズル１０６から噴霧されたミスト状の液体原料１１１を所望の温度に加熱して気化させ、原料ガスが得られるようになっている。この気化器１３０は、供給管５３およびガスミキサ４８を介してリアクタ３０に接続されている。
【００４２】
次に、前記のように構成された原料ガス供給手段５０´を備えた酸化物超電導導体の製造装置を用いて液体原料１１１を気化させた原料ガスを反応生成室３５に送り、該反応生成室３５においてテープ状の基材Ｔ上に酸化物超電導薄膜を形成し、酸化物超電導導体を製造する。
【００４３】
液体原料１１１を収納容器２２に満たし、加圧源１２３ならびにＭＦＣ１２１ａにより収納容器１２２から液体原料１１１を流量０．１〜１．０ｃｃｍ程度で原料溶液供給部１０２内に送液し、これと同時にアトマイズガスをアトマイズガス供給部１０３に流量２００〜３００ｃｃｍ程度で送り込むとともにシールドガスをシールドガス供給部１０４に流量２００〜３００ｃｃｍ程度で送り込む。この際、シールドガスの温度は、室温程度になるように調節しておく。また、気化器１３０の内部温度が前記原料のうちの最も気化温度の高い原料の最適温度になるようにヒータ１３１により調節しておく。
【００４４】
すると、液体原料１１１は液だまり１０５にたまりつつ原料溶液供給部１０２の先端に達し、この後、ノズル１０６から吹き出る際、アトマイズガス供給部１０３から流れてくるアトマイズガスにより直ちに霧化されるので、一定流量のミスト状の液体原料１１１が気化器１３０内に連続的に供給される。そして、気化器１３０の内部に供給されたミスト状の液体原料１１１は、ヒータ１３１により加熱されて気化し、原料ガスとなり、さらにこの原料ガスは供給管５３を介してガス拡散部４０に連続的に供給される。この時、供給管５３の内部温度が前記原料のうちの最も気化温度の高い原料の最適温度になるように前記加熱手段により調節しておく。また、この時、酸素ガス供給源５４から酸素ガスを供給してガスミキサ４８により原料ガスと酸素ガスとを混合する操作も行う。
【００４５】
以後、ＣＶＤ反応装置３０における酸化物超電導導体の製造を第１実施形態と同様におこなう。
【００４６】
本実施形態においては、前述の構成の液体原料供給装置１００が備えられたものであるので、液体原料１１１を原料溶液供給部１０２内に一定流量で送り込むとともにアトマイズガスをアトマイズガス供給部１０３に一定流量で送りこむと、液体原料１１は液だまり１０５にたまりつつ原料溶液供給部１０２の先端に達し、ノズル１０６から吹き出る際、アトマイズガス供給部１０３から流れてくるアトマイズガスにより直ちに霧化されるので、一定量のミスト状の液体原料１１１を気化器１３０内に連続的に供給することができる。また、気化器１３０内は、数Ｔｏｒｒ〜数１０Ｔｏｒｒ程度に減圧されているが、液だまり１０５には分岐管１０５ａから充填ガスが供給されているので、この液だまり１０５内の圧力はほぼ大気圧に近い状態に保たれ、液体原料１１１が液だまり１０５内や毛細管１０２ａ内で気化するのを防止できる。また、前記シールドガスによりノズル１０６の周囲がシールドされているので、気化器１３０内で原料ガスがノズル１０６に付着して液体原料１１１となって析出するのを防止できる。
【００４７】
従って、本実施形態の酸化物超電導導体の製造装置によれば、第１実施形態と同様の効果を呈する上に、一定量のミスト状の液体原料１１１を気化器１３０内に連続的に安定して供給することができるので、この液体原料１１１が気化した原料ガスも反応生成室３５に一定量連続的に供給することができ、反応生成室３５の圧力や温度が変動しにくくなり、テープ状の基材Ｔの長さ方向に対して膜質や超電導特性の安定した良好な酸化物超電導薄膜を形成することができる。
また、前記製造装置によれば、気化器１３０内に供給される液体原料１１１がミスト状のものであるので、気化効率が向上するので、さらに液体原料１１１の供給速度を速くすることができ、成膜効率が向上するという利点がある。
【００４８】
以下、本発明に係る酸化物超電導導体の製造装置および製造方法の第３実施形態を、図面に基づいて説明する。
【００４９】
図９に示す本実施形態において、図１ないし図７に示す第１実施形態と異なるところは、原料ガス供給手段５０”において、原料溶液供給装置２３０は、図８に示す第２実施形態における液体原料供給装置１００において分岐管１０５ａ，充填ガス用ＭＦＣ（流量調整器）１０５ｃ，充填ガス供給源１０５ｂが接続されない以外は略同様の構成とされ、原料溶液気化装置２５０が設けられた点である。
【００５０】
前記構成の原料溶液供給装置２３０では、原料溶液１１１を原料溶液供給部１０２内に一定流量で送り込むとともにアトマイズガスをアトマイズガス供給部１０３に一定流量で送りこむと、原料溶液１１１は液だまり１０５に溜まりつつ原料溶液供給部１０２の先端に達するが、該先端の外側のアトマイズガス供給部１０３の先端からアトマイズガスが流れてくるので、ノズル１０６の吹き出し口２３７ａから吹き出る際、原料溶液１１１は前記アトマイズガスにより直ちに霧化され、一定量のミスト状の原料を原料溶液気化装置２５０の気化器本体２５１内に連続的に供給することができるようになっている。
また、これとともにシールドガスをシールドガス供給部１０４に一定流量で送り込むと、アトマイズガス供給部１０３ならびに原料溶液供給部１０２が冷却されるので該原料溶液供給部１０２内を流れる原料溶液１１１も冷却され、該原料溶液１１１が途中で気化するのを防止できるようになっている。さらにまた、ノズル１０６の外側で、かつ上方のシールドガス供給部１０４の先端からシールドガスが流れてくるので、該シールドガスによりノズル１０６の周囲がシールドされ、ＣＶＤ用原料溶液気化装置内で原料溶液１１１が気化した原料ガスがノズル１０６に付着して固体原料となって再析出するのを防止できるようになっている。
【００５１】
このような原料溶液供給装置２３０の原料溶液供給部１０２には、原液供給装置１２０が接続されている。
一方、原料溶液供給装置２３０の下方には原料溶液気化装置２５０が配設されている。
この原料溶液気化装置２５０は、図９に示すように、容器状の気化器本体２５１を備ている。この気化器本体２５１の上部には取り付け口２５２が形成されており、この取り付け口２５２から原料溶液供給装置２３０の中央部から先端部のノズル１０６にかけて気化器本体２５１内に収納されて、原料溶液供給装置２３０の吹き出し口２３７ａからミスト状の原料溶液１１１が気化器本体２５１内に噴霧されるようになっている。
【００５２】
この気化器本体２５１の外部には、図９に示すように、気化器本体２５１の内部を加熱するための第一の加熱手段としてヒータ２５３が付設されている。
また、気化器本体２５１内に配設された原料溶液供給装置２３０の吹き出し口２３７ａの前方で、気化器本体２５１の中央には、第二の加熱手段２５４が配設されている。第二の加熱手段２５４は、吹き出し口２３７ａから噴霧されたミスト状の原料溶液１１１を気化させるためのものであり、熱容量の大きい多数の塊２５４ａの集合体からなり、その材質としては、原料溶液１１１に対して不活性であり、しかも酸化や熱に対して安定な金属やセラミックスなどが用いられ、例えば、ステンレス鋼球、ハステロイ球、Ａｇ球、Ａｕ球、アルミナ球を用いることができるが、この中でも低コストの点からステンレス鋼球を用いるのが好ましい。
塊２５４ａの形状としては、特に限定されず、球状以外に、四角ブロック状や柱状、錐状などであってもよい。塊２５４ａの大きさは、球状である場合、径１〜５ｍｍ程度とされる。
【００５３】
この第二の加熱手段２５４は、熱容量が大きいものであるので、前述のヒータ２５３により気化器本体２５１内が原料溶液１１１の気化温度以上の一定温度に加熱されると、該第二の加熱手段２５４も原料溶液１１１の気化温度以上の一定温度に加熱されるので、原料溶液供給装置２３０の吹き出し口２３７ａからミスト状の原料溶液１１１を噴霧されると、ミスト状の原料溶液１１１が第二の加熱手段２５３に接触して直ちに気化し、原料ガスが得られる。
このような第二の加熱手段２５４が、気化器本体５１内に配設されていないと、気化器本体２５１内に供給するミスト状の原料溶液１１１の供給速度を速くした場合、原料溶液１１１を十分に気化させることができず、気化効率をあまり向上させることができないだけでなく、長時間に渡って良好な酸化物超電導薄膜を成膜することが困難である。
【００５４】
前記多数の塊２５４ａは、受け皿２５５に収容されている。この受け皿２５５は、原料溶液１１１がこれら多数の塊２５４ａに接触して得られた原料ガスが透過し、効率よくＣＶＤ反応装置３０に供給できるようにするために、網目状であることが好ましい。この受け皿２２５５の材質としては、原料溶液１１１に対して不活性であり、しかも酸化や熱に対して安定な金属が用いられる。
【００５５】
また、気化器本体２５１の取り付け口２５２には、図９に示すように、気化器本体２５１内に配設された原料溶液供給装置２３０の吹き出し口２３７ａに原料ガスが到達するのを防止するカバー２５６が設けられている。このカバー２５６は、外方に広がる先端部を有した管状のものであり、気化器本体２５１内に配設された原料溶液供給装置２３０の中央部および先端部の周囲を取り囲んでいる。このカバー２５６の材質としては、原料溶液１１１に対して不活性であり、しかも酸化や熱に対して安定な金属が用いられる。
本実施形態では、気化器本体２５１から原料ガスをＣＶＤ反応装置３０に取り出す取り出し口が小さいため、気化器本体２５１内では図９の矢印で示すような原料ガス等の循環渦が形成されていると考えられるが、前述のようなカーバー２５６が設けられていないと、原料ガスの循環渦が吹き出し口２３７ａに付着して固体原料となって再析出してしまう恐れがある。
このような原料溶液気化装置２５０は、供給管２５７を介してＣＶＤ反応装置３０に接続されている。
この輸送管２５７の周囲には、図９に示すように、原料ガスが原料溶液１１１となって析出するのを防止するためのヒータ２５７ａが設けられている。なお、供給管２５７の途中部分には、酸素ガス供給源５４が分岐接続され、供給管２５７内に酸素ガスを供給するとともに、ガスミキサ４８が接続されて、原料ガスおよび酸素ガスを混合できるように構成されている。
【００５６】
本実施形態のように構成された原料溶液気化装置２５０を備えた酸化物超電導導体の製造装置を用いて原料溶液１１１を気化させた原料ガスを反応生成室３５に送り、第１実施形態と同様にして反応生成室３５においてテープ状の基材Ｔ上に酸化物超電導薄膜を形成し、酸化物超電導導体を製造する。
【００５７】
加圧源１２３ならびにＭＦＣ１２１ａにより収納容器１２２から原料溶液１１１を流量０．１〜１．０ｃｃｍ程度で原料溶液供給部１０２内に送液し、これと同時にアトマイズガスをアトマイズガス供給部１０３に流量２００〜３００ｃｃｍ程度で送り込むとともにシールドガスをシールドガス供給部１０４に流量２００〜３００ｃｃ程度で送り込む。この際、シールドガスの温度は、室温程度になるように調節しておく。また、原料溶液気化装置２５０の気化器本体２５１の内部温度が前記原料のうちの最も気化温度の高い原料の気化に適した２００〜３００℃程度の範囲内の一定温度になるようにヒータ２５３により調節することにより、第二の加熱手段５４も最も気化温度の高い原料の気化に適した２００〜３００℃程度の範囲内の一定温度に加熱する。
【００５８】
すると、原料溶液１１１は液だまり１０５に溜まりつつ原料溶液供給部１０２の先端に達し、この後、吹き出し口２３７ａから吹き出る際、アトマイズガス供給部１０３から流れてくるアトマイズガスにより直ちに霧化されるので、一定流量のミスト状の原料溶液１１１が気化器本体２５１内に連続的に供給される。そして、吹き出し口２３７ａから気化器本体２５１内に噴霧されたミスト状の原料溶液１１１は第二の加熱手段２５４に接触して直ちに気化し、原料ガスが得られる。さらにこの原料ガスは供給管２５７を介してガス拡散部４０に連続的に供給される。この時、供給管２５７の内部温度が前記原料のうちの最も気化温度の高い原料の最適温度になるようにヒータ２５７ａにより調節しておくとともにガスミキサ４８を同様に前記原料のうちの最も気化温度の高い原料の最適温度になるように過滅ヒータ４８ｂにより調節しておく。さらに、酸素ガス供給源５４から酸素ガスを供給してガスミキサ４８により原料ガスと酸素ガスとを混合する操作もおこなう。
【００５９】
次に、第１実施形態と同様にして、加熱されたテープ状の基材Ｔの上面側で原料ガスを反応させて酸化物超電導薄膜を生成させることができる。
以上の成膜操作を所定時間継続して行なうことにより、基材Ｔ上に所望の厚さの膜質の安定した酸化物超電導薄膜を備えた酸化物超電導導体Ｔ１を得ることができる。
【００６０】
本実施形態においては、第１実施形態と同様の効果を奏するとともに、前述の構成の原料溶液気化装置（原料気化手段）２５０が備えられているので、独立した原料溶液供給装置（原料供給手段）２３０の吹き出し口２３７ａからミスト状の原料溶液２３４を供給量を制御しながら気化器本体２５１内に送り込むことで、順次原料溶液２３４を気化させることができるため、酸化物超電導薄膜の成膜速度制御が容易で、長時間に渡って良好な酸化物超電導薄膜を成膜することができる。
また、原料溶液気化装置２５０にあっては、気化器本体２５１の外部に気化器本体５１内を加熱するためのヒータ２５３が設けられ、かつ、気化器本体２５１内に配設された原料溶液供給装置２３０の吹き出し口２３７ａの前方に第二の加熱手段２５４が設けられたことにより、ヒータ２５３により気化器本体２５１内が原料溶液１１１の気化温度以上の一定温度に加熱すると、該第二の加熱手段２５４も原料溶液１１１の気化温度以上の一定温度に加熱することができるので、原料溶液供給装置２３０の吹き出し口２３７ａからミスト状の原料溶液１１１が噴霧されると、ミスト状の原料溶液１１１が第二の加熱手段２５３に接触して直ちに気化するので、気化効率が向上し、従って、従来より原料溶液１１１の供給速度を速くしても、原料溶液１１１を十分気化させることができるので、酸化物超電導薄膜の成膜効率を向上させることができる。
さらに、この原料溶液気化装置２５０にあっては、酸化物超電導導体の製造装置に備えられると、前述のように原料溶液１１１を十分気化させることができるので、気化器本体２５１内に一定量のミスト状の原料溶液１１１を連続的に供給することによって、原料ガスも反応生成室３５に一定量連続的に供給することができるので、反応生成室３５の反応圧力や温度等の条件が変動しにくくなり、テープ状の基材Ｔの長さ方向に対して膜質や超電導特性の安定した良好な酸化物超電導薄膜を形成することができる。
また、この原料溶液気化装置２５０にあっては、気化器本体２５１の取り付け口２５２にカバー２５６が設けられたことにより、原料溶液供給装置２３０の吹き出し口２３７ａに原料ガスが到達するのを防止でき、よって原料ガスの循環渦がノズル２３７に付着して固体原料となって再析出することがなく、吹き出し口２３７ａに液づまり等が発生することを防止することができ、長時間に渡って連続蒸着が可能である。
また、気化器本体２５１内に原料溶液を供給する原料溶液手段として前述の構成の原料溶液供給装置２３０を用いたことにより、ミスト状の原料溶液１１１を供給量を制御しながら気化器本体２５１内に送り込むことが可能で、一定量のミスト状の原料溶液２３４を連続的に供給することができる。
【００６１】
以下、本発明に係る酸化物超電導導体の製造装置および製造方法の第４実施形態を、図面に基づいて説明する。
【００６２】
図１０に示す本実施形態において、図１ないし図７に示す第１実施形態と異なるところは、ＣＶＤ反応装置３０において、リアクタ３０が筒形ではなく立方体形状とされ、かつ、ガス拡散部４０にシャワーノズル４５ａが設けられた点である。
【００６３】
反応生成室３５の天井部には、図１０に示すように、第１実施形態と同様に末広がり状の角錐台型のガス拡散部４０が取り付けられている。
ガス拡散部４０は、図１０に示すように、台形型の側壁４１，４１と、前面壁４２および後面壁４３と、天井壁４４とからなるガス拡散部材４５を主体として構成され、更に少なくとも２以上の原料ガス噴出口４５ｂ…を有する板状のシャワーノズル４５ａと、天井壁４４に接続された供給管５３とを具備して構成されている。なおまた、ガス拡散部材４５の底面は、細長い長方形状の開口部４６とされ、この開口部４６を介してガス拡散部材４５が反応生成室３５に連通されている。
シャワーノズル４５ａは、図１０においては、板に多数の原料ガス噴出口４５ｂが設けられたものであり、シャワーノズル４５ａの４つの辺と、側壁４１、４１、前面壁４２及び後面壁４３とが当接して、ガス拡散部材４５の天井壁４４から反応生成室３５に至る間の任意の位置に固定されている。また、シャワーノズル４５ａは、２以上の原料ガス噴出口４５ｂを有するものであれば、上述のものに限るものではない。例えば、多数の線材を一定の間隔をあけて縦横に組み上げた係合部材であっても良い。
【００６４】
次に本実施形態のＣＶＤ反応装置３０を用いてテープ状の基材Ｔ上に薄膜を形成する際に、原料ガス供給手段５０等においては、第１実施形態と同様に運転をする。
ＣＶＤ反応装置３０の内部においては、供給管５３の出口部分からガス拡散部４０に出た原料ガスが、ガス拡散部４０の天井壁４４と前面壁４２と後面壁４３に沿って拡散しながら反応生成室３５側に移動してシャワーノズル４５ａに達する。シャワーノズル４５ａは、前述のように、天井壁４４から反応生成室３５に至る間の任意の位置において側壁４１、４１、前面壁４２及び後面壁４３と当接して固定されているので、供給管５３から移動してきた原料ガスは、シャワーノズル４５ａの全面に設けられた多数の原料ガス噴出口４５ｂを通過する。このとき原料ガスは、シャワーノズル４５ａの全面に渡って強制的に拡散されるので、一点集中型のスリットノズルの場合に比べて原料ガスが広い範囲に渡って均一に拡散する。シャワーノズル４５ａを通過した原料ガスは、ガス拡散部４０の前面壁４２と後面壁４３に沿って更に拡散しながら反応生成室３５の内部を通り、次いで基材３５を上下に横切るように移動してガス排気孔７０ａ、７０ａに引き込まれるように移動させることにより、加熱されたテープ状の基材Ｔの上面側で原料ガスを反応させて反応生成物を堆積させる。
【００６５】
本実施形態のＣＶＤ反応装置３０においては、第１実施形態と同様の効果を奏するとともに、ガス拡散部４０に設けられたシャワーノズル４５ａにより原料ガスが反応生成室３５内の広い範囲に渡って均一に拡散されて、この拡散された原料ガスがテープ状の基材Ｔの上面側で反応して反応生成物が堆積するので、テープ状の基材Ｔの幅方向に対して均一な厚みと組成を有する薄膜を形成させることができる。
また、原料ガスが反応生成室３５内の広い範囲に渡って均一に拡散して、反応生成室３５内にあるテープ状の基材Ｔの上面側の全範囲において反応するために、広い範囲に渡って薄膜が生成させることができると共に、原料ガスの反応効率が高くなるので、薄膜の生成速度を向上させることができる。
【００６６】
以下、本発明に係る酸化物超電導導体の製造装置および製造方法の第５実施形態を、図面に基づいて説明する。
【００６７】
図１１ないし図１２に示す本実施形態において、図１０に示す第４実施形態と異なるところは、ＣＶＤ反応装置３０のガス拡散部４０に、シャワーノズル４５ａを加熱して所定の温度に保つための恒温機構９０が備えられている点である。
【００６８】
図１１及び図１２に示す恒温機構９０は、加熱した液状の媒体をシャワーノズル４５ａの近傍に循環させて、媒体の熱をシャワーノズル４５ａに伝導させてシャワーノズル４５ａを所定の温度に加熱するものであり、媒体を加熱して循環させる加熱循環装置９１と、加熱した媒体をシャワーノズル４５ａの近傍に送る送り管９２と、シャワーノズル４５ａの上面に接してシャワーノズル４５ａに送り管９２より送られた媒体の熱を伝導させてシャワーノズル４５ａを加熱する熱交換器９４と、熱交換器９４を通過した媒体を加熱循環装置９１に送る戻り管９３とから構成されている。
熱交換器９４には、原料ガス通過孔９４ａが設けられている。この原料ガス通過孔９４ａは、シャワーノズル４５ａのそれぞれの原料ガス噴出口４５ｂ…と連通するように設けられており、供給管５３から供給された原料ガスが、熱交換器９４とシャワーノズル４５ａを通過して反応生成室３５に供給できるようになっている。
【００６９】
媒体は、液体若しくは気体であればどのようなものであっても良く、例えばシリコンオイル、水（水蒸気を含む）等が適用される。
ここで、恒温機構９０により加熱されるシャワーノズル４５ａの温度は、前記原料のうちの最も気化温度の高い原料の最適温度になる温度と同等程度かそれ以下に設定される。
【００７０】
上述のＣＶＤ反応装置３０によれば、恒温機構９０によりシャワーノズル４５ａが所定の温度まで加熱されるので、原料ガス噴出口４５ｂ…において原料ガスが反応して堆積することがなく、原料ガス噴出口４５ｂ…の目詰まりが防止されるので、原料ガスを反応生成室３５に向けて安定して供給することができる。
なお、恒温機構９０は上述のものに限られるものではなく、シャワーノズル４５ａを加熱できるものであればどのような手段であっても良く、例えば、媒体による加熱に代えて、抵抗体に電流を流して得られるジュール熱による手段であっても良い。
【００７１】
【実施例】
以下、本発明を、実施例および比較例により、具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
（実施例）
Ｙ₁Ｂａ₂Ｃｕ₃Ｏ_7-xなる組成で知られるＹ系の酸化物超電導薄膜を形成するために、ＣＶＤ用の原料溶液としてＢａ-ビス-2,2,6,6-テトラメチル-3,5-ヘプタンジオン-ビス-1,10-フェナントロリン（Ｂａ（ｔｈｄ）₂（ｐｈｅｎ）₂）と、Ｙ（ｔｈｄ）₂と、Ｃｕ（ｔｈｄ）₂を用いた。これらの各々をＹ：Ｂａ：Ｃｕ＝１．０：１．９：２．７のモル比で混合し、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）の溶媒中に３.０重量％になるように添加したものを原料溶液とした。
【００７２】
基材テープはＮｉ合金の１種であるハステロイＣ２７６（米国、Haynes Stellite Co.の商品名で、Ｃｒ１４.５〜１６.５％、Ｍｏ１５.０〜１７.０％、Ｃｏ２.５％以下、Ｗ３.０〜４.５％、Ｆｅ４.０〜７.０％、Ｃ０.０２％以下、Ｍｎ１.０％以下、残部Ｎｉの組成）からなる長さ１００ｍｍ、幅１０ｍｍ、厚さ０.２ｍｍのハステロイテープを鏡面加工し、このハステロイテープの上面にイオンビームアシストスパッタリング法により厚さ０.５μｍのＹＳＺ（Ｙ₂Ｏ₃安定化ジルコニア）面内配向中間膜を形成したものを用いた。
【００７３】
次に、図２〜図７に示す構造の石英製のＣＶＤ反応装置３０に３段階の反応生成室３５を有するようにＣＶＤユニットＡ，Ｂ，Ｃを図１に示す酸化物超電導体の製造装置に組み込んだ装置を用いて、以下の条件により反応生成室３５内の酸素分圧を酸素濃度計測装置で一定になるように独立に制御し、リアクタ３１内のガスをガス排気機構８０の排気口７０ｃから排気するとともに各バルブ７０ｄを調整して基材搬送領域Ｒを移動中の基材テープＴの長さ方向及び幅方向への原料ガスの流れ状態を制御することにより連続蒸着を行い、イオンビームアシストスパッタ法を用いてＹＳＺ面内配向中間膜上に長さ３０ｃｍ幅１ｃｍのＹ₁Ｂａ₂Ｃｕ₃Ｏ_7-xなる組成の酸化物超電導薄膜を形成した。
ガス気化器の温度；２３０℃
原料溶液の供給速度；０．２ｍｌ／分
ＣＶＤ反応装置内の基材テープの移動速度；１ｍ／時間
基材テープ加熱温度；８００℃
リアクタ３１内の圧力；５Ｔｏｏｒ
酸素ガス供給源からの酸素ガス流量；４５〜５５ｃｃｍ
ＣＶＤユニットＡ酸素分圧；１．５Ｔｏｒｒ
ＣＶＤユニットＢ酸素分圧；１．６Ｔｏｒｒ
ＣＶＤユニットＣ酸素分圧；１．７Ｔｏｒｒ
【００７４】
（比較例１）
実施例と同様の条件で、酸素分圧のみを以下の条件に設定して同様の酸化物超電導導体薄膜を形成した。
ＣＶＤユニットＡ酸素分圧；１．５Ｔｏｒｒ
ＣＶＤユニットＢ酸素分圧；１．５Ｔｏｒｒ
ＣＶＤユニットＣ酸素分圧；１．５Ｔｏｒｒ
【００７５】
（比較例２）
比較例１と同様に酸素分圧を以下の条件に設定し、１段階の反応生成室３５のみを用いて酸化物超電導導体薄膜を形成した。
ＣＶＤユニット酸素分圧；１．５Ｔｏｒｒ
【００７６】
（比較例３）
実施例と同様の条件に設定し、図２〜図７に示す構造の石英製のＣＶＤ反応装置３０において、ガスミキサ４８を設けない装置を用いて酸化物超電導導体薄膜を形成した。
【００７７】
（比較例４）
実施例と同様の条件に設定し、図２〜図７に示す構造の石英製のＣＶＤ反応装置３０において、遮断ガス供給手段３８Ｂを作動させない装置を用いて酸化物超電導導体薄膜を形成した。
【００７８】
上記実施例で得られた酸化物超電導導体と、比較例１ないし比較例４で得られた酸化物超電導導体において、酸化物超電導薄膜を積層した表面に厚さ１０μｍのＡｇ安定化層をスパッタ形成し、該Ａｇ安定化層の表面にＡｇの電極を形成し、Ａｇコーティング後に純酸素雰囲気中にて５００℃で２時間熱処理を施して測定資料とし、以下の条件で測定実験を行った。
外部磁場：０Ｔ
温度：７７Ｋ
【００７９】
実施例および比較例１ないし比較例４で得られた酸化物超電導体の酸化物超電導薄膜の厚さおよび臨界電流値を測定した結果を以下に示す。

ここで、Ｉｃは臨界電流値、Ｊｃは臨界電流密度である。
【００８０】
上記の結果から、３つの反応生成室内部の酸素分圧を独立に制御して３段階に酸素分圧を上昇することにより、１つの反応生成室で形成した場合に比べて３倍の膜厚と３倍の臨界電流値Ｉｃを得た。一方、３つの反応生成室内部の酸素分圧を同等に設定した場合には、１つの反応生成室で形成した場合に比べて３倍の膜厚を得たが約１．５倍の臨界電流値Ｉｃを得るに留まった。
また、ガスミキサにより原料ガスと酸素ガスとを混合して反応生成室に供給した場合には、ガスミキサのない場合に比べ、厚さ１．１倍，Ｊ_C１．４倍となることがわかった。
また、遮断ガス供給手段により遮断ガスを境界室に供給して、各反応生成室のガス条件を厳密に独立状態とした場合には、遮断ガスのない場合に比べて、厚さ１．５倍，Ｊ_C１．６倍となることがわかった。
【００８１】
以上のことから、複数の反応生成室を直列にｎ段設け（ｎは自然数）、連続してＣＶＤ反応を行うことで、１つの反応生成室のみの製造時に比べて、ｎ倍の酸化物超電導薄膜の形成速度と、ｎ倍の酸化物超電導薄膜の膜厚を得ることができる。
また、ガスミキサにより反応ガスの供給状態の改善を図り、かつ、境界室下方の排気口により反応生成室と境界室の排ガスをおこなうことで、反応生成室内における原料ガスや酸素ガスなどのガスの状態を独立に制御しながらＣＶＤ反応を行うことができるので、テープ状の基材厚さの分布や組成が均一な酸化物超電導薄膜を形成することができ、臨界電流密度等の超電導特性の優れた酸化物超電導体を効率よく製造できることがわかる。
【００８２】
【発明の効果】
本発明の酸化物超電導導体の製造装置および製造方法によれば、以下の効果を奏する。
（１）複数の反応生成室を直列に並べ、各反応生成室内の原料ガス濃度および酸素分圧等のガス条件を独立に制御可能とすることにより、酸化物超電導薄膜の形成速度の向上と、形成される酸化物超電導薄膜の膜厚の向上を図ることができる。
（２）ガスミキサにより、原料ガスと酸素ガスとの混合状態を向上すること、および、境界室に遮断ガスを供給して、核反応生成室間のガス状態の干渉を排除することにより、反応ガスの供給状態の改善を図ることができる。
（３）上記の反応ガスの供給状態の改善により、厚さの分布や組成が均一な酸化物超電導薄膜を形成することができる。
（４）上記により、超電導特性の優れた酸化物超電導体を効率良く製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における酸化物超電導導体の製造装置および製造方法の第１実施形態の酸化物超電導体の製造装置の全体構成を示す図である。
【図２】図１の酸化物超電導体の製造装置に備えられたＣＶＤ反応装置の構造例を示す斜視図である。
【図３】図２に示すＣＶＤ反応装置の詳細構造を示す側断面図である。
【図４】図２に示すＣＶＤ反応装置の詳細構造を示す正断面図である。
【図５】図２に示すＣＶＤ反応装置の詳細構造を示す平面図である。
【図６】図１に示す原料ガス供給手段および反応生成室を示す図である。
【図７】図１に示すガスミキサを示す断面図である。
【図８】本発明の第２実施形態の酸化物超電導体の製造装置における原料ガス供給手段および反応生成室を示す図である。
【図９】本発明の第３実施形態の酸化物超電導体の製造装置における原料ガス供給手段および反応生成室を示す図である。
【図１０】本発明の第４実施形態の酸化物超電導体の製造装置における反応生成室およびシャワーノズルの詳細構造を示す斜視図である。
【図１１】本発明の第５実施形態の酸化物超電導体の製造装置における反応生成室，シャワーノズルおよび恒温機構を示す図である。
【図１２】図１１に示す反応生成室，シャワーノズルおよび恒温機構を示す正断面図である。
【図１３】従来のＣＶＤ反応装置を用いてチップ状の基材の表面に薄膜を形成する方法の例を示す図である。
【図１４】従来のＣＶＤ反応装置を用いてチップ状の基材の表面に薄膜を形成する方法のその他の例を示す図である。
【図１５】長尺の基材の表面に酸化物超電導薄膜を形成する従来のＣＶＤ反応装置の詳細構造を示す断面図である。
【図１６】図１５のＣＶＤ反応装置の詳細構造を示す平面図である。
【符号の説明】
Ａ，Ｂ，Ｃ…ＣＶＤユニット、Ｔ…基材、３０…ＣＶＤ反応装置、３１…リアクタ、３８…境界室、３８Ｂ…遮断ガス供給手段、４８…ガスミキサ、５０…原料ガス供給手段、５２…酸素ガス供給手段、５４…酸素ガス流量調整機構、７０ｂ…排気管、７０ｃ，７０ｅ，７０ｆ…排気口、７０ｄ…バルブ（流量調整機構）、７１…真空ポンプ、７２…圧力調整装置、８０…ガス排気機構、８２…制御手段、Ｔ１…酸化物超電導体。

Claims

酸化物超電導体の原料ガスを移動中のテープ状の基材表面に化学反応させて酸化物超電導薄膜を堆積させるＣＶＤ反応を行うリアクタと、該リアクタに原料ガスを供給する原料ガス供給手段と、上記リアクタ内のガスを排気するガス排気手段と、これらを制御する制御手段とが備えられてなる酸化物超電導体の製造装置において、
前記リアクタは、基材導入部と反応生成室と基材導出部とにそれぞれ隔壁を介して区画され、該反応生成室がテープ状の基材の移動方向に直列に複数設けれられて、これら反応生成室の間に隔壁を介して境界室が設けられ、各隔壁に基材通過孔が形成され、前記リアクタの内部に基材導入部と反応生成室と境界室と基材導出部とを通過する基材搬送領域が形成されるとともに、
前記原料ガス供給手段が、原料ガス供給源と、酸素ガスを供給する酸素ガス供給手段とを具備して、リアクタの各反応生成室ごとに設けられ、
前記境界室には、両側の反応生成室どうしを遮断するための遮断ガスを供給する遮断ガス供給手段が接続され、
前記ガス排気手段が、ガスの排気量を調整するための流量調整機構がそれぞれ設けられた複数本の排気管と、前記テープ状の基材の長さ方向および幅方向に沿って前記リアクタに設けられた前記複数本の排気管の排気口とを有し、前記排気口が、前記基材導入部と前記反応生成室とを区画する隔壁の上流側および前記反応生成室と前記基材導出部とを区画する隔壁の下流側、前記境界室の両側の隔壁に亘って位置し、
前記制御手段により前記リアクタ内を移動中の前記テープ状の基材の長さ方向及び幅方向へのガスの流れ状態を制御可能な構成とされることを特徴とする酸化物超電導導体の製造装置。
前記原料ガス供給手段には、リアクタの直上流側に設けられ原料ガスと酸素ガスとを混合するガスミキサを具備するものとされることを特徴とする請求項１記載の酸化物超電導導体の製造装置。
各原料ガス供給手段が制御手段により独立に制御可能とされて、各反応生成室に供給される原料ガス中の酸素分圧が独立に制御可能とされることを特徴とする請求項１記載の酸化物超電導導体の製造装置。
請求項１記載の製造装置を用いて酸化物超電導体を製造するに際し、遮断ガス供給手段により、境界室に両側の反応生成室どうしを遮断するための遮断ガスを供給し、各反応生成室を独立した雰囲気として製造することを特徴とする酸化物超電導導体の製造方法。
各原料ガス供給手段が制御手段により独立に制御可能とされて、各反応生成室に供給される原料ガス中の酸素分圧が独立に制御可能とされることを特徴とする請求項４記載の酸化物超電導導体の製造方法。
酸化物超電導体の原料ガスを移動中のテープ状の基材表面に化学反応させて酸化物超電導薄膜を堆積させるＣＶＤ反応を行うリアクタと、該リアクタに原料ガスを供給する原料ガス供給手段と、上記リアクタ内のガスを排気するガス排気手段と、これらを制御する制御手段とが備えられてなる酸化物超電導体の製造装置において、
前記リアクタは、基材導入部と反応生成室と基材導出部とにそれぞれ隔壁を介して区画され、該反応生成室がテープ状の基材の移動方向に直列に複数設けれられて、これら反応生成室の間に境界室が設けられ、各隔壁に基材通過孔が形成され、前記リアクタの内部に基材導入部と反応生成室と境界室と基材導出部とを通過する基材搬送領域が形成されるとともに、
前記原料ガス供給手段が、原料ガス供給源と、酸素ガスを供給する酸素ガス供給手段とを具備して、リアクタの各反応生成室ごとに設けられ、
前記境界室には、両側の反応生成室どうしを遮断するための遮断ガスを供給する遮断ガス供給手段が接続され、前記制御手段により前記リアクタ内のガスの流れ状態を制御可能な構成とされる酸化物超電導導体の製造装置を用いて酸化物超電導体を製造するに際し、
前記遮断ガス供給手段により、境界室に両側の反応生成室どうしを遮断するための遮断ガスを供給し、各反応生成室を独立した雰囲気として製造し、
各原料ガス供給手段が制御手段により独立に制御可能とされて、各反応生成室に供給される原料ガス中の酸素分圧が独立に制御可能とされ、
テープ状の基材の移動方向上流の反応生成室の酸素分圧よりも、テープ状の基材の移動方向下流の反応生成室の酸素分圧が高く設定されることを特徴とする酸化物超電導導体の製造方法。