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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-08-23
(45)【発行日】2022-08-31
(54)【発明の名称】円筒状超電導体の検査装置及び検査方法
(51)【国際特許分類】
G01N 27/87 20060101AFI20220824BHJP
G01R 33/10 20060101ALI20220824BHJP
G01R 33/02 20060101ALI20220824BHJP
【ＦＩ】
G01N27/87
G01R33/10
G01R33/02 K
【請求項の数】
14
(21)【出願番号】P 2018182165
(22)【出願日】2018-09-27
(65)【公開番号】P2020051917
(43)【公開日】2020-04-02
【審査請求日】2021-07-05
(73)【特許権者】
【識別番号】000000011
【氏名又は名称】株式会社アイシン
(73)【特許権者】
【識別番号】304027279
【氏名又は名称】国立大学法人 新潟大学
(74)【代理人】
【識別番号】110000213
【氏名又は名称】弁理士法人プロスペック特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】伊藤 佳孝
(72)【発明者】
【氏名】柳 陽介
(72)【発明者】
【氏名】小川 純
【審査官】村田 顕一郎
(56)【参考文献】
【文献】特開平０３－０８４４８５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０４－１６８３８４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００７－０７８５００（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭６１－１３３８５６（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開昭５７－１８６８６３（ＪＰ，Ｕ）
【文献】特開平０１－０９１０５４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０３－００６４７７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－１８３４８０（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１７／１９１８２３（ＷＯ，Ａ１）
【文献】中国特許出願公開第１０８９８２９５０（ＣＮ，Ａ）
【文献】伊藤佳孝 他，NMR用超電導バルク磁石の新しい積層構造と内挿超電導円筒による磁場均一性向上，低温工学，Vol.52 No.1，2017年，p.25-32
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｎ ２７／７２－２７／９０９３
Ｇ０１Ｒ ３３／００－３３／２６
ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
超電導状態にされた円筒状超電導体の円筒周面に対面配置した遮蔽磁場検出センサと、前記遮蔽磁場検出センサを前記円筒状超電導体の軸方向に沿って移動させることができるように構成された軸方向移動ユニットと、
前記遮蔽磁場検出センサを前記円筒状超電導体の中心軸回りに回転させることができるように構成された回転ユニットと、
異なる２つの磁極を有し、一方の磁極が前記遮蔽磁場検出センサを挟んで円筒状超電導体の円筒周面に対面する位置に配設され、前記遮蔽磁場検出センサとともに移動可能に前記遮蔽磁場検出センサに接続された磁石と、
を備え、
前記遮蔽磁場検出センサが、前記磁石の前記一方の磁極から前記円筒状超電導体に印加される磁場が前記円筒状超電導体の円筒周面に遮蔽されることにより形成される遮蔽磁場を、前記軸方向移動ユニット及び前記回転ユニットの駆動によって前記円筒状超電導体の円筒周面に沿って移動しながら検出することにより、前記円筒状超電導体の円筒周面内における超電導状態の健全性を検査することができるように構成された、円筒状超電導体の検査装置。
【請求項2】
請求項１に記載の円筒状超電導体の検査装置において、前記磁石及び前記遮蔽磁場検出センサは、前記円筒状超電導体の内周空間に配設され、
前記遮蔽磁場検出センサは前記円筒状超電導体の内周面に対面配置し、
前記磁石は前記一方の磁極が前記遮蔽磁場検出センサを挟んで前記円筒状超電導体の内周面に対面する位置に配設される、円筒状超電導体の検査装置。
【請求項3】
請求項２に記載の円筒状超電導体の検査装置において、前記遮蔽磁場検出センサが第一センサ及び第二センサを有し、
前記磁石は、前記一方の磁極が前記第一センサを挟んで前記円筒状超電導体の内周面に対面配置し、前記磁石の前記他方の磁極が前記第二センサを挟んで前記円筒状超電導体の内周面に対面配置する位置に配設され、
前記第一センサは、前記一方の磁極から前記円筒状超電導体に印加される磁場が前記円筒状超電導体の円筒周面に遮蔽されることにより形成される遮蔽磁場を検出し、前記第二センサは、前記他方の磁極から前記円筒状超電導体に印加される磁場が前記円筒状超電導体の円筒周面に遮蔽されることにより形成される遮蔽磁場を検出する、円筒状超電導体の検査装置。
【請求項4】
請求項１に記載の円筒状超電導体の検査装置において、前記磁石及び前記遮蔽磁場検出センサは、前記円筒状超電導体の外周空間に配設され、
前記遮蔽磁場検出センサは前記円筒状超電導体の外周面に対面配置し、
前記磁石は、前記一方の磁極が前記遮蔽磁場検出センサを挟んで前記円筒状超電導体の外周面に対面配置する位置に配設される、円筒状超電導体の検査装置。
【請求項5】
超電導状態にされた円筒状超電導体の円筒周面に対面配置した透過磁場検出センサと、前記透過磁場検出センサを前記円筒状超電導体の軸方向に沿って移動させることができるように構成された軸方向移動ユニットと、
前記透過磁場検出センサを前記円筒状超電導体の中心軸回りに回転させることができるように構成された回転ユニットと、
異なる２つの磁極を有し、一方の磁極が前記円筒状超電導体の円筒周面を挟んで前記透過磁場検出センサと対面する位置に配設され、前記透過磁場検出センサとともに移動可能に前記透過磁場検出センサに接続される磁石と、
を備え、
前記透過磁場検出センサが、前記磁石の前記一方の磁極から前記円筒状超電導体に印加される磁場が前記円筒状超電導体の円筒周面を透過することにより形成される透過磁場を、前記軸方向移動ユニット及び前記回転ユニットの駆動によって前記円筒状超電導体の前記円筒周面に沿って移動しながら検出することにより、前記円筒状超電導体の円筒周面内における超電導状態の健全性を検査することができるように構成された、円筒状超電導体の検査装置。
【請求項6】
請求項５に記載の円筒状超電導体の検査装置において、前記透過磁場検出センサの背面に、ヨークが設けられている、円筒状超電導体の検査装置。
【請求項7】
請求項５又は６に記載の円筒状超電導体の検査装置において、前記磁石と前記円筒状超電導体との間に配設され、前記円筒状超電導体の円筒周面を挟んで前記透過磁場検出センサと対向配置するとともに、前記軸方向移動ユニット及び前記回転ユニットの駆動により前記透過磁場検出センサとともに移動可能に構成された遮蔽磁場検出センサを備え、
前記遮蔽磁場検出センサが、前記磁石の前記一方の磁極から前記円筒状超電導体に印加される磁場が前記円筒状超電導体の円筒周面に遮蔽されることにより形成される遮蔽磁場を、前記軸方向移動ユニット及び前記回転ユニットの駆動によって前記円筒状超電導体の円筒周面に沿って移動しながら検出することにより、前記円筒状超電導体の円筒周面内における超電導状態の健全性を検査するように構成された、円筒状超電導体の検査装置。
【請求項8】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の円筒状超電導体の検査装置において、前記磁石の前記一方の磁極に磁場を集束するためのヨークが設けられている、円筒状超電導体の検査装置。
【請求項9】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の円筒状超電導体の検査装置において、前記磁石が永久磁石である、円筒状超電導体の検査装置。
【請求項10】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の円筒状超電導体の検査装置において、前記磁石がコイル又は電磁石である、円筒状超電導体の検査装置。
【請求項11】
請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の円筒状超電導体の検査装置において、前記円筒状超電導体は、円筒状に形成された円筒基材と、
前記円筒基材の内周面又は外周面に超電導線材が螺旋状に巻回されることにより円筒状に形成された超電導層と、
を備え、
前記遮蔽磁場検出センサ及び／又は透過磁場検出センサが、前記超電導線材の螺旋巻線方向に沿って前記円筒状超電導体の円筒周面を移動するように、前記軸方向移動ユニット及び回転ユニットが制御される、円筒状超電導体の検査装置。
【請求項12】
超電導状態の円筒状超電導体の円筒周面に対面配置した遮蔽磁場検出センサと、異なる２つの磁極を有し、一方の磁極が前記遮蔽磁場検出センサを挟んで前記円筒状超電導体の円筒周面と対面する位置に配設された磁石とを、前記円筒状超電導体の軸方向及び周方向に掃引する掃引工程と、前記遮蔽磁場検出センサが、前記磁石の前記一方の磁極から前記円筒状超電導体に印加された磁場が前記円筒状超電導体の円筒周面に遮蔽されることにより形成される遮蔽磁場を、前記掃引工程にて掃引されながら検出する遮蔽磁場検出工程と、
を含む、円筒状超電導体の検査方法。
【請求項13】
超電導状態の円筒状超電導体の円筒周面に対面配置した透過磁場検出センサと、異なる２つの磁極を有し、一方の磁極が前記円筒状超電導体の円筒周面を挟んで前記透過磁場検出センサに対面する位置に配設された磁石とを、前記円筒状超電導体の軸方向及び周方向に掃引する掃引工程と、前記透過磁場検出センサが、前記磁石の一方の磁極から前記円筒状超電導体に印加された磁場が前記円筒状超電導体の円筒周面を透過することにより形成される透過磁場を、前記掃引工程にて掃引されながら検出する透過磁場検出工程と、
を含む、円筒状超電導体の検査方法。
【請求項14】
請求項１２又は１３に記載の円筒状超電導体の検査方法において、前記円筒状超電導体は、円筒状に形成された円筒基材と、
前記円筒基材の内周面又は外周面に超電導線材が螺旋状に巻回されることにより円筒状に形成された超電導層と、
を備え、
前記掃引工程にて、前記遮蔽磁場検出センサ及び／又は透過磁場検出センサが、前記超電導線材の螺旋巻線方向に沿って前記円筒状超電導体の円筒周面を移動するように、掃引される、円筒状超電導体の検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、円筒状超電導体の検査装置及び検査方法に関する。
【背景技術】
【0002】
バルク（塊）状の超電導体を着磁して磁場を捕捉させた超電導バルク磁石を用いた小型のＮＭＲ用超電導マグネットの開発が進められている。例えば、特許文献１は、円筒状の外側超電導体の内側に、円筒状の内側超電導体を同軸配置してなる超電導マグネット（磁場発生装置）を開示する。特許文献１に記載の超電導マグネットによれば、外側超電導体及び内側超電導体の中心軸方向に均一な外部磁場を印加した状態でこれらの超電導体を超電導臨界温度（Ｔｃ）以下に冷却し、その後、印加磁場をゼロにする。これにより、超電導体が着磁して、外側超電導体のボア（内周空間）内に均一な磁場空間が形成される。このとき、外側超電導体が保持できなかった印加磁場分布を補償するように内側超電導体の円筒周面内に超電導電流が誘起する。つまり、外側超電導体により形成される磁場の乱れを補償するように内側超電導体が着磁する。このため、ボア内により均一な磁場が形成される。均一な磁場が形成されたボア内に測定試料及び測定用プローブを挿入し、測定用プローブが検出する信号からＮＭＲスペクトルを得ることにより、比較的精度の高い試料の構造解析を行うことができる。
【0003】
特許文献１に記載の円筒状の内側超電導体は、上記したように円筒周面内に超電導電流が流れる。このため、円筒周面内に欠陥が生じているなどによって、円筒周面内の超電導状態の健全性が損なわれている場合、所望の超電導電流を円筒周面内に形成することができない場合が生じ得る。この場合、内側超電導体によって十分に外側超電導体により形成される磁場の乱れを補償することができない。従って、内側超電導体の超電導状態の健全性は良好であることが好ましく、また、内側超電導体の超電導状態の健全性が良好であることを事前に検査する必要がある。
【0004】
しかしながら、従来、このような円筒状の超電導体の超電導状態の健全性を検査することができる検査装置及び検査方法が開発されていない。非特許文献１には、超電導線材の磁場状態の検査方法についての記述があるが、円筒状の超電導体についての検査装置及び検査方法については触れられていないし、実際に非特許文献１に記載の方法を、どのように円筒状の超電導体に適用してよいかが不明である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開２０１６－６８２６号公報
【非特許文献】
【0006】
【文献】Applied Physics Letters 90, 032506(2007),"Assessment of the local supercurrent densities in long superconducting coated conductors", M. Zehetmayer, R. Fuger, M. Eistere, F. Hengstberger, and H. W. Weber
【発明の概要】
【0007】
（発明が解決しようとする課題）
本発明は、円筒状超電導体の超電導状態の健全性を検査することができる検査装置及び検査方法を提供することを、目的とする。
本発明は、円筒状超電導体の超電導状態の健全性を検査することができる検査装置及び検査方法を提供することを、目的とする。
【0008】
（課題を解決するための手段）
本発明は、超電導状態にされた円筒状超電導体（７）の円筒周面に対面配置した遮蔽磁場検出センサ（５３）と、遮蔽磁場検出センサを円筒状超電導体の軸方向に沿って移動させることができるように構成された軸方向移動ユニット（２０）と、遮蔽磁場検出センサを円筒状超電導体の中心軸回りに回転させることができるように構成された回転ユニット（３０）と、異なる２つの磁極（Ｎ極、Ｓ極）を有し、一方の磁極が遮蔽磁場検出センサを挟んで円筒状超電導体の円筒周面に対面する位置に配設され、遮蔽磁場検出センサとともに移動可能に遮蔽磁場検出センサに接続された磁石（５５）と、を備え、遮蔽磁場検出センサが、磁石の一方の磁極から円筒状超電導体に印加される磁場が円筒状超電導体の円筒周面に遮蔽されることにより形成される遮蔽磁場を、軸方向移動ユニット及び回転ユニットの駆動によって円筒状超電導体の円筒周面に沿って移動しながら検出することにより、円筒状超電導体の円筒周面内における超電導状態の健全性を検査することができるように構成された、円筒状超電導体の検査装置（１）を提供する。
本発明は、超電導状態にされた円筒状超電導体（７）の円筒周面に対面配置した遮蔽磁場検出センサ（５３）と、遮蔽磁場検出センサを円筒状超電導体の軸方向に沿って移動させることができるように構成された軸方向移動ユニット（２０）と、遮蔽磁場検出センサを円筒状超電導体の中心軸回りに回転させることができるように構成された回転ユニット（３０）と、異なる２つの磁極（Ｎ極、Ｓ極）を有し、一方の磁極が遮蔽磁場検出センサを挟んで円筒状超電導体の円筒周面に対面する位置に配設され、遮蔽磁場検出センサとともに移動可能に遮蔽磁場検出センサに接続された磁石（５５）と、を備え、遮蔽磁場検出センサが、磁石の一方の磁極から円筒状超電導体に印加される磁場が円筒状超電導体の円筒周面に遮蔽されることにより形成される遮蔽磁場を、軸方向移動ユニット及び回転ユニットの駆動によって円筒状超電導体の円筒周面に沿って移動しながら検出することにより、円筒状超電導体の円筒周面内における超電導状態の健全性を検査することができるように構成された、円筒状超電導体の検査装置（１）を提供する。
【0009】
円筒状超電導体をその超電導臨界温度Ｔｃ以下に冷却すると、円筒状超電導体が超電導状態にされる。超電導状態にされた円筒状超電導体の円筒周面に磁石の一方の磁極を近づけて磁場を印加すると、円筒状超電導体の円筒周面では、内部に磁場を侵入させないように超電導電流（遮蔽電流）が誘起する。この遮蔽電流により、印加磁場が円筒状超電導体に入り込まないように遮蔽される。こうして印加磁場が遮蔽されることにより、円筒状超電導体と磁石との間の空間から磁場が排除される。このため、円筒状超電導体と磁石との間に形成される磁場（遮蔽磁場）は弱くなる。ところが、円筒状超電導体の円筒周面に欠陥が存在する場合、その部分で遮蔽電流が十分に誘起されないので、印加磁場が欠陥部分を通じて円筒状超電導体を透過する。このようにして印加磁場が円筒状超電導体を透過した場合、円筒状超電導体と磁石との間に磁場が入り込むために遮蔽磁場は強くなる。また、超電導体の超電導特性の一つである臨界電流密度Ｊｃが局所的に弱い箇所が存在すると、遮蔽電流が小さくなり、これによっても遮蔽磁場が強くなる。従って、円筒状超電導体の円筒周面に沿って遮蔽磁場を検出することにより、円筒状超電導体の円筒周面内における超電導状態の健全性（欠陥の有無、臨界電流密度のばらつきなど）を検査することができる。
【0010】
本発明によれば、遮蔽磁場検出センサが円筒状超電導体の円筒周面に対面配置しており、この遮蔽磁場検出センサを挟んで円筒状超電導体の円筒周面に一方の磁極が対面するように、磁石が配置している。このため、遮蔽磁場検出センサは、磁石からの印加磁場が円筒状超電導体の円筒周面に遮蔽されることにより形成される遮蔽磁場を検出する。そして、本発明に係る検査装置では、遮蔽磁場検出センサは、軸方向移動ユニット及び回転ユニットの駆動によって円筒状超電導体の円筒周面に沿って移動しながら遮蔽磁場を検出する。このため、円筒状超電導体の円筒周面内における超電導状態の健全性を検査することができる。
【0011】
本発明において、超電導状態の健全性を検査するとは、円筒状超電導体が、円筒周面内に遮蔽電流（超電導電流）を均一に形成することができるか否かを検査するという意味において用いられる。そして、超電導状態の健全性は、円筒状超電導体の円筒周面に沿って遮蔽磁場センサが検出する遮蔽磁場或いは後述する透過磁場の均一性によって評価されるが、本発明の構成においては、遮蔽磁場の大きさ、或いは透過磁場の大きさの変化の有無により表される。具体的には、遮蔽磁場（又は透過磁場）が弱い領域が続けば超電導状態が健全である（すなわち遮蔽電流を均一に形成することができる）と判断でき、遮蔽磁場（又は透過磁場）が強い領域があると、欠陥が存在していたり、或いは臨界電流密度が小さくなっていたりして、超電導状態が不健全である（すなわち遮蔽電流を均一に形成することができない）と判断できる。よって、遮蔽磁場（透過磁場）が円筒状超電導体の円筒周面に沿って一様に弱い（小さい）場合には、その円筒状超電導体の超電導状態は一様に健全であると評価できる。また、遮蔽磁場（透過磁場）が局所的に強い（大きい）領域が存在する場合には、局所的に強い領域を特定することにより、欠陥の有無及び位置、或いは臨界電流密度Ｊｃの場所による差異を検出することができる。
【0012】
また、本発明によれば、円筒状超電導体の遮蔽電流によって弱められた磁場（遮蔽磁場）を検出するため、主として磁石に対向した円筒周面の表面の超電導状態の健全性を効果的に検査することができる。
【0013】
遮蔽磁場検出センサ（具体的には遮蔽磁場検出センサの感磁部）が円筒状超電導体の円筒周面に対面する領域の面積は、磁石が遮蔽磁場検出センサを挟んで円筒状超電導体の円筒周面に対面する領域の面積よりも小さいのが好ましい。これによれば、遮蔽磁場検出センサが検出する遮蔽磁場領域が小さくなることにより、検査精度を向上することができる
【0014】
磁石及び遮蔽磁場検出センサは、一例として、後述する第四実施形態にて示されるように、円筒状超電導体の内周空間に配設される。この場合、遮蔽磁場検出センサは円筒状超電導体の内周面に対面配置し、磁石は一方の磁極が遮蔽磁場検出センサを挟んで円筒状超電導体の内周面に対面する位置に配設される。このように構成することにより、主に円筒状超電導体の内周の表面における超電導状態の健全性を検査することができる。また、円筒状超電導体の内周空間内に遮蔽磁場検出センサ及び磁石が配設されるので、検査装置をコンパクトに構成できる。このため、例えばＮＭＲ用の超電導マグネットに組み込まれる円筒状超電導体の健全性を検査するに際し、円筒状超電導体を超電導マグネットに組み込んだ状態で検査することができる。
【0015】
遮蔽磁場検出センサが円筒状超電導体の内周空間に配設される場合、遮蔽磁場検出センサは、後述する第七実施形態にて示されるように、第一センサ（４３Ａ）及び第二センサ（４３Ｂ）を有していてもよい。この場合、磁石は、一方の磁極（例えばＮ極）が第一センサを挟んで円筒状超電導体の内周面に対面配置し、磁石の他方の磁極（例えばＳ極）が第二センサを挟んで円筒状超電導体の内周面に対面配置する位置に配設されているとよい。そして、第一センサは、一方の磁極から円筒状超電導体に印加される磁場が円筒状超電導体の円筒周面に遮蔽されることにより形成される遮蔽磁場を検出し、第二センサは、他方の磁極から円筒状超電導体に印加される磁場が円筒状超電導体の円筒周面に遮蔽されることにより形成される遮蔽磁場を検出するとよい。また、第一センサと第二センサが、円筒状超電導体の周方向に１８０°異なる位置に配設されるとよい。これによれば、円筒状超電導体の内周面の２箇所を同時に検査することができるので、検査時間を短縮することができる。
【0016】
また、他の一例として、磁石及び遮蔽磁場検出センサは、後述する第一実施形態にて示されるように、円筒状超電導体の外周空間に配設されていてもよい。この場合、遮蔽磁場検出センサは円筒状超電導体の外周面に対面配置し、磁石は、一方の磁極が遮蔽磁場検出センサを挟んで円筒状超電導体の外周面に対面配置する位置に配設される。これによれば、主に円筒状超電導体の外周の表面における超電導状態の健全性を検査することができる。
【0017】
また、本発明は、超電導状態にされた円筒状超電導体（７）の円筒周面に対面配置した透過磁場検出センサ（４３）と、透過磁場検出センサを円筒状超電導体の軸方向に沿って移動させることができるように構成された軸方向移動ユニット（２０）と、透過磁場検出センサを円筒状超電導体の中心軸回りに回転させることができるように構成された回転ユニット（３０）と、異なる２つの磁極（Ｎ極、Ｓ極）を有し、一方の磁極が円筒状超電導体の円筒周面を挟んで透過磁場検出センサと対面する位置に配設され、透過磁場検出センサとともに移動可能に透過磁場検出センサに接続される磁石（５５）と、を備え、透過磁場検出センサが、磁石の一方の磁極から円筒状超電導体に印加される磁場が円筒状超電導体の円筒周面を透過することにより形成される透過磁場を、軸方向移動ユニット及び回転ユニットの駆動によって円筒状超電導体の円筒周面に沿って移動しながら検出することにより、円筒状超電導体の円筒周面内における超電導状態の健全性を検査することができるように構成された、円筒状超電導体の検査装置（１）を提供する。
【0018】
上記したように、超電導状態にされた円筒状超電導体の円筒周面に磁石の一方の磁極を近づけて磁場を印加すると、遮蔽電流により印加磁場が円筒状超電導体の円筒周面に遮蔽される。ただし、印加磁場を強くしていくと、印加磁場の一部が円筒状超電導体の円筒周面を透過する。しかしながら、こうして透過することにより形成される磁場（透過磁場）は、円筒状超電導体の超電導状態が健全である場合には、弱い。ところが、円筒状超電導体の円筒周面に欠陥が存在する場合、その部分で遮蔽電流が十分に誘起されないので、印加磁場が欠陥部分を通じて円筒状超電導体を透過する。このようにして印加磁場が円筒状超電導体を透過した場合、透過磁場は強くなる。また、超電導体の超電導特性の一つである臨界電流密度Ｊｃが局所的に弱い箇所が存在すると、遮蔽電流が小さくなり、これによっても透過磁場が強くなる。従って、円筒状超電導体の円筒周面に沿って透過磁場を検出することにより、円筒状超電導体の円筒周面内における超電導状態の健全性（欠陥の有無、臨界電流密度Ｊｃのばらつきなど）を検査することができる。
【0019】
本発明によれば、透過磁場検出センサが円筒状超電導体の円筒周面に対面配置しており、また、一方の磁極が円筒状超電導体の円筒周面を挟んで透過磁場検出センサと対面する位置に、磁石が配設されている。つまり、円筒状超電導体の円筒周面を挟んで透過磁場検出センサと磁石が対面配置している。このため、透過磁場検出センサは、磁石からの印加磁場が円筒状超電導体の円筒周面を透過することにより形成される透過磁場を検出する。そして、本発明に係る検査装置では、透過磁場検出センサは、軸方向移動ユニット及び回転ユニットの駆動によって円筒状超電導体の円筒周面に沿って移動しながら透過磁場を検出する。このため、円筒状超電導体の円筒周面内における超電導状態の健全性を検査することができる。また、円筒状超電導体の円筒周面を透過する磁場を検出することにより、円筒状超電導体の厚み方向の全体に亘っての超電導状態の健全性を検査することができる。
【0020】
透過磁場検出センサ（具体的には透過磁場検出センサの感磁部）が円筒状超電導体の円筒周面に対面する領域の面積は、磁石が円筒状超電導体の円筒周面に対面する領域の面積よりも小さいのが好ましい。これによれば、透過磁場検出センサが検出する透過磁場領域が小さくなることにより、検査精度を向上することができる。
【0021】
透過磁場検出センサは、一例として、後述する第一実施形態にて示されるように、円筒状超電導体の内周空間に配設される。この場合、透過磁場検出センサは円筒状超電導体の内周面に対面配置し、磁石は、一方の磁極が円筒状超電導体の円筒周面を挟んで透過磁場検出センサと対面するように円筒状超電導体の外周面に対面して配設される。このように構成することにより、主に円筒状超電導体の内周の表面における超電導状態の健全性を検査することができる。
【0022】
また、他の一例として、透過磁場検出センサは、後述する変形例２にて示されるように、円筒状超電導体の外周空間に配設されていてもよい。この場合、透過磁場検出センサは円筒状超電導体の外周面に対面配置し、磁石は、一方の磁極が円筒状超電導体の円筒周面を挟んで透過磁場検出センサと対面するように円筒状超電導体の内周面に対面して配設される。これによれば、主に円筒状超電導体の外周の表面における超電導状態の健全性を検査することができる。
【0023】
また、透過磁場検出センサの背面に、ヨーク（４６）が設けられていてもよい。これによれば、透過磁場がヨークに集中することにより、透過磁場検出センサの検出感度が向上する。
【0024】
また、本発明の検査装置は、透過磁場検出センサに加え、磁石と円筒状超電導体との間に配設され、円筒状超電導体の円筒周面を挟んで透過磁場検出センサと対向配置するとともに、軸方向移動ユニット及び回転ユニットの駆動により透過磁場検出センサとともに移動可能に構成された遮蔽磁場検出センサ（５３）を備えていてもよい。そして、遮蔽磁場検出センサが、磁石の一方の磁極から円筒状超電導体に印加される磁場が円筒状超電導体の円筒周面に遮蔽されることにより形成される遮蔽磁場を、軸方向移動ユニット及び回転ユニットの駆動によって円筒状超電導体の円筒周面に沿って移動しながら検出することにより、円筒状超電導体の円筒周面内における超電導状態の健全性を検査するように構成してもよい。これによれば、透過磁場と遮蔽磁場を同時に検出することができ、検査精度がより向上する。
【0025】
また、本発明に係る検査装置に用いられる磁石は、永久磁石であってもよい。永久磁石を用いることにより、電源等の付帯設備を必要とせずに印加磁場を形成することができる。このため検査装置の構造を簡便化することができる。
【0026】
また、本発明に係る検査装置に用いられる磁石は、コイル又は電磁石であってもよい。コイル又は電磁石を用いることにより、それに通電する電流の大きさや向きを変更して、円筒状超電導体への印加磁場の大きさや向きを変更することができる。このため、印加磁場を調整して、最適な検査条件を設定することができる。
【0027】
また、円筒状超電導体は、円筒状に形成された円筒基材（７１）と、円筒基材の内周面又は外周面に超電導線材が螺旋状に巻回されることにより円筒状に形成された超電導層（７２，７３）と、を備えるものであってもよい。この場合、遮蔽磁場検出センサ及び／又は透過磁場検出センサが、超電導線材の螺旋巻線方向に沿って円筒状超電導体の円筒周面を移動するように、軸方向移動ユニット及び回転ユニットが制御されるとよい。
【0028】
超電導線材が螺旋巻きされてなる円筒状超電導体の円筒周面の超電導状態の健全性を検査するにあたり、例えば、まず、軸方向移動ユニットを駆動させて円筒状超電導体を軸方向に沿って検査し、次いで、回転ユニットを駆動させて所定角度だけ検査領域を回転させる。その後、軸方向移動ユニットを駆動させて円筒状超電導体を軸方向に沿って検査する。これを繰り返すことにより、円筒周面の全体に亘り検査を実施することができる。しかしながら、この場合、不健全な箇所の位置を特定するためには、それぞれの回転角度において軸方向に沿って検査した結果をマッピングする必要が生じる場合がある。これに対し、本発明のように螺旋巻線方向に沿って円筒状超電導体を検査することにより、回転角度と軸方向位置が連続的に変化するので、マッピングすることなくリアルタイムで超電導状態の健全性及び不健全な箇所の特定を行うことができる。
【0029】
また、本発明は、超電導状態の円筒状超電導体（７）の円筒周面に対面配置した遮蔽磁場検出センサ（５３）と、異なる２つの磁極（Ｎ極、Ｓ極）を有し、一方の磁極が遮蔽磁場検出センサを挟んで円筒状超電導体の円筒周面と対面する位置に配設された磁石（５５）とを、円筒状超電導体の軸方向及び周方向に掃引する掃引工程と、遮蔽磁場検出センサが、磁石の一方の磁極から円筒状超電導体に印加された磁場が円筒状超電導体の円筒周面に遮蔽されることにより形成される遮蔽磁場を、掃引工程にて掃引されながら検出する遮蔽磁場検出工程と、を含む、円筒状超電導体の検査方法を提供する。
【0030】
本発明に係る検査方法によれば、遮蔽磁場検出センサが、円筒状超電導体の円筒周面に沿って掃引されながら遮蔽磁場を検出する。このため、円筒状超電導体の円筒周面内における超電導状態の健全性を検査することができる。
【0031】
また、本発明は、超電導状態の円筒状超電導体（７）の円筒周面に対面配置した透過磁場検出センサ（４３）と、異なる２つの磁極（Ｎ極、Ｓ極）を有し、一方の磁極が円筒状超電導体の円筒周面を挟んで透過磁場検出センサに対面する位置に配設された磁石（５５）とを、円筒状超電導体の軸方向及び周方向に掃引する掃引工程と、透過磁場検出センサが、磁石の一方の磁極から円筒状超電導体に印加された磁場が円筒状超電導体の円筒周面を透過することにより形成される透過磁場を、掃引工程にて掃引されながら検出する透過磁場検出工程と、を含む、円筒状超電導体の検査方法を提供する。
【0032】
本発明に係る検査方法によれば、透過磁場検出センサが、円筒状超電導体の円筒周面に沿って掃引されながら透過磁場を検出する。このため、円筒状超電導体の円筒周面内における超電導状態の健全性を検査することができる。
【0033】
上記した検査方法において、円筒状超電導体は、円筒状に形成された円筒基材（７１）と、円筒基材の内周面又は外周面に超電導線材が螺旋状に巻回されることにより円筒状に形成された超電導層（７２，７３）と、を備えていてもよい。この場合、掃引工程にて、遮蔽磁場検出センサ及び／又は透過磁場検出センサが、超電導線材の螺旋巻線方向に沿って円筒状超電導体の円筒周面を移動するように、掃引されるとよい。これによれば、リアルタイムで円筒状超電導体の超電導状態の健全性及び不健全な箇所の特定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【0034】
【発明を実施するための形態】
【0035】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について説明する。図１は、第１実施形態に係る円筒状超電導体の検査装置（以下、単に検査装置という）１を示す部分断面概略図である。図１に示すように、検査装置１は、手動昇降操作ユニット１０と、軸方向移動ユニット２０と、回転ユニット３０と、内側検査ユニット４０と、外側検査ユニット５０と、図示しないコントローラとを備える。
以下、本発明の第１実施形態について説明する。図１は、第１実施形態に係る円筒状超電導体の検査装置（以下、単に検査装置という）１を示す部分断面概略図である。図１に示すように、検査装置１は、手動昇降操作ユニット１０と、軸方向移動ユニット２０と、回転ユニット３０と、内側検査ユニット４０と、外側検査ユニット５０と、図示しないコントローラとを備える。
【0036】
手動昇降操作ユニット１０は、支持ガイド１１と、上板１２と、ボールネジロッド１３と、ボールナット１４と、手動ハンドル１５とを有し、例えばアルミニウム製のベース板Ｐ上に載置される。
【0037】
支持ガイド１１は、その下端がベース板Ｐに固定されるとともに、ベース板Ｐから上方に延設された長尺状の板状部材である。この支持ガイド１１の上端に、上板１２が固定される。上板１２は、支持ガイド１１に固定される固定部分１２ａと、固定部分１２ａから図１の左方に延設した延設部分１２ｂを有する。上板１２の延設部分１２ｂには、ボールネジロッド１３の上端部分が回転可能に支持される。ボールネジロッド１３は、上板１２から鉛直下方に延設される。ボールネジロッド１３の下端は、ベース板Ｐに設けられている図示しない軸受部材により回転可能に支持される。
【0038】
ボールネジロッド１３の外周に雄ネジが形成される。そして、ボールネジロッド１３の外周に形成された雄ネジに螺合するように、ボールナット１４がボールネジロッド１３の外周に軸回り回転不能に取り付けられる。
【0039】
また、上板１２の上方に手動ハンドル１５が設けられる。手動ハンドル１５は、上板１２を貫通してボールネジロッド１３の上端に接続される。手動ハンドル１５は、鉛直軸回りに回転可能であり、回転することによりボールネジロッド１３が軸回り回転することができるように構成される。ボールネジロッド１３が軸回り回転することにより、ボールネジロッド１３に螺合されたボールナット１４が上下動する。
【0040】
軸方向移動ユニット２０は、ジョイントブロック２１と、支持ケース２２と、第一電動モータ２３と、ボールネジロッド２４と、軸方向移動ステージ２５とを有する。
【0041】
ジョイントブロック２１は、手動昇降操作ユニット１０のボールナット１４に接続される。このジョイントブロック２１に、支持ケース２２が接続される。支持ケース２２は、下板２２１と、支持ロッド２２２とを有する。支持ロッド２２２は、図１に示すように鉛直方向に延設されており、その下方部分にてジョイントブロック２１に接続される。また、支持ロッド２２２の下端部に下板２２１が固定される。下板２２１は、支持ロッド２２２を固定する固定部分２２１ａと、固定部分２２１ａから図１の左方に延設した延設部分２２１ｂを有する。
【0042】
支持ロッド２２２の上端に第一電動モータ２３が固定される。第一電動モータ２３は、その出力軸が下方を向くように支持ロッド２２２に支持される。この第一電動モータ２３の出力軸に、ボールネジロッド２４の上端が同軸状に接続される。このため第一電動モータ２３が駆動すると、ボールネジロッド２４が軸回り回転する。ボールネジロッド２４の下端は、下板２２１の延設部分２２１ｂに回転可能に支持される。第一電動モータ２３の駆動は、コントローラにより制御される。
【0043】
ボールネジロッド２４の外周には雄ネジが形成される。また、ボールネジロッド２４の外周に軸方向移動ステージ２５が軸回り回転不能に取り付けられる。軸方向移動ステージ２５は、ボールネジロッド２４が貫通する貫通孔を有しており、この貫通孔にはボールネジロッド２４の外周に形成された雄ネジに螺合する雌ネジが形成されている。従って、第一電動モータ２３の駆動によりボールネジロッド２４が回転すると、軸方向移動ステージ２５がボールネジロッド２４の軸方向すなわち鉛直方向に沿って上下動する。
【0044】
回転ユニット３０は、ケース３１と、第二電動モータ３２と、回転ステージ３３とを有する。ケース３１は、内部に空間を有する直方体状に形成されていて、その上壁部がＬ字状ブラケット３４を介して軸方向移動ユニット２０の軸方向移動ステージ２５に接続される。また、ケース３１内に第二電動モータ３２が配設される。
【0045】
ケース３１の下壁に円板状の回転ステージ３３が埋設される。回転ステージ３３は、ベアリング等の軸受け部材を介して鉛直方向軸回りに回転可能にケース３１に取り付けられる。この回転ステージ３３は、ケース３１内の第二電動モータ３２の出力軸に同軸回転可能に接続される。従って、第二電動モータ３２が駆動すると、回転ステージ３３が鉛直方向軸回りに回転する。第二電動モータ３２の駆動は、コントローラにより制御される。
【0046】
回転ユニット３０に内側検査ユニット４０が接続され、内側検査ユニット４０に外側検査ユニット５０が接続される。図２は、回転ユニット３０、内側検査ユニット４０、及び外側検査ユニット５０の接続構成を示す断面概略図である。図２に示すように、内側検査ユニット４０は、内側ロッド部４１と、内側検査板４２と、内側ホール素子４３と、内側スペーサ４４とを有する。
【0047】
内側ロッド部４１は鉛直方向に長い円柱状部材である。内側ロッド部４１は、その上端部分を構成する拡径した頭部４１ａと、頭部４１ａから図２の下方に延設した本体部４１ｂとを有する。また、回転ユニット３０の回転ステージ３３の下面の外周寄りの部分には、係合部材３５がボルトにより接続される。係合部材３５は、円板状の回転ステージ３３の外周寄りの部分から下方に延設した円筒状の胴部３５ａと、胴部３５ａの下方端部から径内方に延びる鍔部３５ｂとを有する。そして、内側ロッド部４１の頭部４１ａの下面が係合部材３５の鍔部３５ｂの上面に係合される。この状態で、ボルトによって係合部材３５が回転ステージ３３に締め付けられることにより、内側ロッド部４１の頭部４１ａが回転ステージ３３と係合部材３５との間に挟持される。斯かる挟持により内側ロッド部４１が回転ユニット３０に固定される。この固定状態では、回転ステージ３３の中心軸と内側ロッド部４１の本体部４１ｂの長手方向中心軸が一致する。従って、回転ステージ３３が回転すると、それと一体的に内側ロッド部４１が軸回り回転する。
【0048】
また、図２からわかるように、内側ロッド部４１の本体部４１ｂの上方部分の一部には、径内方に切り欠かれた接続用切欠き面４１ｃが形成される。さらに、内側ロッド部４１の本体部４１ｂの下方部分には、径内方に切り欠かれた内側切欠き面４１ｄが形成される。内側ロッド部４１の本体部４１ｂの周方向における接続用切欠き面４１ｃの形成位置と内側切欠き面４１ｄの形成位置は、ほぼ一致する。
【0049】
内側ロッド部４１の内側切欠き面４１ｄ上に、内側検査板４２が面当たりするように配設される。そして、ボルトにより内側検査板４２が下側切欠き面４１ｄに固定される。内側検査板４２は、内側切欠き面４１ｄに固定された状態で、内側ロッド部４１の本体部４１ｂの下端からさらに下方に突き出るように、配設される。また、内側検査板４２は、固定状態で内側ロッド部４１の本体部４１ｂの径外方を向く取付面４２ａを有しており、この取付面４２ａに、絶縁材料で形成された内側スペーサ４４を介して内側ホール素子４３が取り付けられる。内側ホール素子４３は、それを通過する磁束により形成される磁場を検出する磁場センサとして機能する。図２からわかるように、内側スペーサ４４及び内側ホール素子４３は、内側検査板４２の下方部分に取り付けられる。
【0050】
外側検査ユニット５０は、外側ロッド部５１と、外側検査板５２と、外側ホール素子５３と、外側スペーサ５４と、外側永久磁石５５とを有する。
【0051】
外側ロッド部５１も内側ロッド部４１と同様に鉛直方向に長く形成され、水平方向に切断した断面が矩形状を呈する。外側ロッド部５１は、その上端部分を構成する頭部５１ａと、頭部５１ａから図２の下方に延設した本体部５１ｂとを有する。頭部５１ａは、本体部５１ｂよりも図２の左方に凸状に突き出るように形成される。そして、頭部５１ａの左端面が、内側ロッド部４１の本体部４１ｂの上方部分に形成されている接続用切欠き面４１ｃに面当たりするように、外側ロッド部５１が内側ロッド部４１に対して配設される。そして、ボルト等の締結部材を介して、頭部５１ａが内側ロッド部４１の接続用切欠き面４１ｃに固定される。頭部５１ａが接続用切欠き面４１ｃに固定された状態では、外側ロッド部５１の本体部５１ｂは、内側ロッド部４１の本体部４１ｂに対して一定の隙間を隔てて平行配置する。なお、図３は、図２のIII－III断面図であり、内側ロッド部４１の本体部４１ｂと外側ロッド部５１の頭部５１ａとの接続状態を示す。
【0052】
また、外側ロッド部５１の本体部５１ｂの下方部分のうち、内側ロッド部４１の本体部４１ｂに形成された内側切欠き面４１ｄに対面する部分に、外側切欠き面５１ｃが形成される。この外側切欠き面５１ｃ上に、外側検査板５２が面当たりするように配設される。そして、ボルトにより外側検査板５２が外側切欠き面５１ｃに固定される。外側検査板５２は、外側切欠き面５１ｃに固定された状態で、外側ロッド部５１の本体部５１ｂの下端からさらに下方に突き出るように、配設される。また、外側検査板５２は、固定状態で内側ロッド部４１に取り付けられている内側検査板４２の取付面４２ａに一定の隙間を隔てて対面する取付面５２ａを有しており、この取付面５２ａに、絶縁材料で形成された外側スペーサ５４を介して外側ホール素子５３が取り付けられる。外側ホール素子５３は、それを通過する磁束により形成される磁場を検出する磁場センサとして機能する。図２からわかるように、外側スペーサ５４及び外側ホール素子５３は、外側検査板５２の下方部分に取り付けられる。
【0053】
また、外側検査板５２の下方部分であって、外側スペーサ５４を介して外側ホール素子５３に対面する位置に外側永久磁石５５が埋設される。本実施形態では、外側永久磁石５５として、ネオジム系磁石（ＮｄＦｅＢ磁石）を用いた。この外側永久磁石５５は、異なる２つの磁極（Ｎ極及びＳ極）を有し、Ｎ極が、外側スペーサ５４を挟んで外側ホール素子５３に対面するように、外側検査板５２に埋設される。
【0054】
図２からわかるように、内側検査板４２と外側検査板５２は、互いに対面するように、配置される。そして、内側検査板４２に取り付けられる内側ホール素子４３は、外側検査板５２に取り付けられる外側ホール素子５３に対面配置する。また、内側ロッド部４１の本体部４１ｂ及びそれに取り付けられている構成要素（内側検査板４２、内側ホール素子４３、内側スペーサ４４）は、検査対象である円筒状超電導体の内周空間に配設することができるように、寸法設定される。また、内側ロッド部４１の本体部４１ｂ及びそれに取り付けられている構成要素が円筒状超電導体の内周空間に配設されているときに、外側ロッド部５１の本体部５１ｂ及びそれに取り付けられている構成要素（外側検査板５２、外側ホール素子５３、外側スペーサ５４、外側永久磁石５５）が円筒状超電導体の外周側に配設されるように、これらの構成要素が寸法設定される。つまり、内側ロッド部４１の本体部４１ｂ及びそれに取り付けられる構成要素が円筒状超電導体の内周空間に配設されたとき、内側ロッド部４１の本体部４１ｂと外側ロッド部５１の本体部５１ｂとの隙間に円筒状超電導体の円筒周面が挟み込まれるように、内側検査ユニット４０及び外側検査ユニット５０が構成される。
【0055】
また、図２及び図３によく示すように、内側ロッド部４１の本体部４１ｂの外周には、径内方に窪んだ複数の溝４１ｅが、軸方向に沿って形成されている。本実施形態では、４本の溝４１ｅが、内側ロッド部４１の本体部４１ｂの外周に、周方向に沿って等間隔に形成されている。この溝４１ｅ内に、内側ホール素子４３に一端が接続された信号線が配策される。なお、外側ホール素子５３に一端が接続された信号線は、図２に示すように、外側ロッド部５１の本体部５１ｂの表面（具体的には内側ロッド部４１の本体部４１ｂに対面する表面）上に配策される。これらの信号線の他端は、図示しないコントローラに電気的に接続される。
【0056】
上記構成の検査装置１においては、軸方向移動ユニット２０（第一電動モータ２３）が駆動すると、回転ユニット３０、内側検査ユニット４０及び外側検査ユニット５０が一体的に鉛直方向に移動する。つまり、内側検査ユニット４０が備える内側ホール素子４３、並びに外側検査ユニット５０が備える外側ホール素子５３及び外側永久磁石５５は、軸方向移動ユニット２０の駆動により一体的に移動するように、それぞれ接続されていることになる。また、回転ユニット３０（第二電動モータ３２）が駆動すると、内側ロッド部４１の本体部４１ｂの中心軸回りに、内側検査ユニット４０及び外側検査ユニット５０が一体的に回転する。つまり内側検査ユニット４０が備える内側ホール素子４３、並びに外側検査ユニット５０が備える外側ホール素子５３及び外側永久磁石５５は、回転ユニット３０の駆動により一体的に回転移動するように、それぞれ接続されていることになる。
【0057】
次に、検査対象である円筒状超電導体について説明する。図４は、円筒状超電導体７の概略斜視図である。また、図５は、円筒状超電導体７をその中心軸を含む平面で切断した概略断面図である。図４及び図５に示すように、円筒状超電導体７は、円筒基材７１と、内側超電導層７２と、外側超電導層７３とを有する。
【0058】
円筒基材７１は例えば銅等により円筒状に形成される。この円筒基材７１の外周面に内側超電導層７２が形成される。内側超電導層７２は、細長い超電導線材（超電導テープ）を、円筒基材７１の外周面に螺旋巻きすることにより円筒状に形成される。超電導線材の螺旋巻きにより円筒状に形成された内側超電導層７２の外周に、外側超電導層７３が形成される。外側超電導層７３も内側超電導層７２と同様に、細長い超電導線材（超電導テープ）を、円筒状の内側超電導層７２の外周面に螺旋巻きすることにより円筒状に形成される。つまり、円筒状超電導体７は、円筒基材７１の外周に、２層の超電導線材からなる円筒状の超電導体が積層されることにより、形成される。
【0059】
図６は、螺旋巻きされた内側超電導層７２と外側超電導層７３とを別々に示す図であり、図６（ａ）が内側超電導層７２を示し、図６（ｂ）が外側超電導層７３を示している。図６（ａ）からわかるように、内側超電導層７２は、超電導線材が螺旋巻きされることにより円筒状に形成され、軸方向に隣接する超電導線材の側縁どうしが隙間なく付き合わされる。このため螺旋巻きされた超電導線材の隣接する側縁と側縁との境界線（以下、螺旋境界）Ｂ１が螺旋状に形成される。また、図６（ｂ）からわかるように、外側超電導層７３も超電導線材が螺旋巻きされることにより円筒状に形成され、軸方向に隣接する超電導線材の側縁どうしが隙間なく付き合わされる。このため螺旋巻きされた超電導線材の隣接する側縁と側縁との境界線（以下、螺旋境界）Ｂ２が螺旋状に形成される。
【0060】
また、図６（ａ）と図６（ｂ）とを比較してわかるように、内側超電導層７２に形成される螺旋境界Ｂ１の形成位置と、外側超電導層７３に形成される螺旋境界Ｂ２の形成位置が、軸方向にずれるように、具体的には螺旋境界Ｂ１と螺旋境界Ｂ２が軸方向に最も離れるように、別言すれば、螺旋境界Ｂ１と螺旋境界Ｂ２が軸方向に１／２ピッチずれるように、両者が形成される。このため、外側超電導層７３が内側超電導層７２に積層された状態では、内側超電導層７２内の螺旋境界Ｂ１は、外側超電導層７３を構成する超電導線材の幅方向における中央位置に位置することになり、外側超電導層７３の螺旋境界Ｂ２は、内側超電導層７２を構成する超電導線材の幅方向における中央位置に位置することになる。
【0061】
内側超電導層７２の螺旋境界Ｂ１と外側超電導層７３の螺旋境界Ｂ２が軸方向にずらされている理由は、以下のようである。この円筒状超電導体７は、特許文献１に示された内側超電導体として用いられる。この場合、円筒状超電導体７は、その周面方向に沿って超電導電流ループ（遮蔽電流）を形成することができるように構成される。ここで、内側超電導層７２の螺旋境界Ｂ１及び外側超電導層７３の螺旋境界Ｂ２を跨いで超電導電流ループを形成することはできない。そのため、内側超電導層７２の螺旋境界Ｂ１と外側超電導層７３の螺旋境界Ｂ２が一致している場合には、これらの螺旋境界Ｂ１，Ｂ２を跨いで形成されるべき所望の超電導電流ループを形成することができない。この点に関し、内側超電導層７２の螺旋境界Ｂ１と外側超電導層７３の螺旋境界Ｂ２が軸方向にずらされていれば、例えば図６（ａ）に示す超電導電流ループＬ１のように螺旋境界Ｂ１を跨ぐために内側超電導層７２に形成できない超電導電流ループが、図６（ｂ）に示すように外側超電導層７３に螺旋境界Ｂ２を跨ぐことなく形成することができる。同様に、例えば図６（ｂ）に示す超電導電流ループＬ２のように螺旋境界Ｂ２を跨ぐために外側超電導層７３に形成できない超電導電流ループが、図６（ａ）に示すように内側超電導層７２に螺旋境界Ｂ２を跨ぐことなく形成することができる。このように、円筒状超電導体７の円筒周面に自由に超電導電流ループを形成させることを目的として、内側超電導層７２の螺旋境界Ｂ１と外側超電導層７３の螺旋境界Ｂ２が軸方向にずらされている。なお、詳しくは、特許文献１を参照されたい。
【0062】
検査装置１により円筒状超電導体７を検査するにあたり、円筒状超電導体７（具体的には内側超電導層７２及び外側超電導層７３）が超電導状態にされる。円筒状超電導体７を超電導状態にするためには、円筒状超電導体７を超電導臨界温度Ｔｃ以下に冷却する必要がある。この目的のため、本実施形態においては、円筒状超電導体７は、液体窒素が充填された容器内に配設される。
【0063】
図７は、内部に円筒状超電導体７が配設された容器８１の概略断面図である。図７に示すように、容器８１は、円板形状の底壁８２と、底壁８２の周縁から上方に立設される円筒状の側壁８３とを有し、上面が開口した有底円筒形状を呈する。また、容器８１内に支持円板８４が装着される。支持円板８４の外径は側壁８３の内径と同じであり、底壁８２の僅かに上方位置にて底壁８２と平行に固定される。また、支持円板８４の中央に環状溝８４１が形成され、環状溝８４１の内側及び外側に、それぞれ内側貫通孔８４２及び外側貫通孔８４３が形成される。環状溝８４１の内径及び外径は、円筒状超電導体７の内径及び外径に一致する。そして、円筒状超電導体７は、その下端部が環状溝８４１に挿入された状態で、容器８１内に配設される。これにより、円筒状超電導体７は、容器８１内に容器８１と同軸状に配置される。
【0064】
次に、検査装置１を用いた円筒状超電導体７の検査方法について説明する。まず、図１に示すように検査装置１を組み立てる。次いで、組み立てた検査装置１の手動ハンドル１５を回転操作して、ジョイントブロック２１を最上位置まで移動させる。これにより、手動昇降操作ユニット１０に連結された軸方向移動ユニット２０が最上位置まで移動する。次に、軸方向移動ユニット２０の第一電動モータ２３を制御して、軸方向移動ステージ２５を最上位置まで移動させる。これにより、軸方向移動ユニット２０にＬ字状ブラケット３４を介して連結された回転ユニット３０、回転ユニット３０に接続された内側検査ユニット４０、内側検査ユニット４０に接続された外側検査ユニット５０が、最上位置まで一体的に移動する。
【0065】
また、図７に示すように、容器８１内の支持円板８４の環状溝８４１に、検査対象である円筒状超電導体７の一方端（下方端）を固定する。次に、円筒状超電導体７が固定された容器８１を、検査装置１の内側検査ユニット４０及び外側検査ユニット５０の直下に配置する。その後、手動昇降操作ユニット１０の手動ハンドル１５を回転操作して、内側検査ユニット４０及び外側検査ユニット５０を下降させる。このとき、内側検査ユニット４０の内側ロッド部４１の本体部４１ｂの中心軸が容器８１内の円筒状超電導体７の中心軸に一致した状態で、本体部４１ｂ及びそれに取り付けられている構成要素（内側検査板４２、内側ホール素子４３、内側スペーサ４４）が円筒状超電導体７の内周空間に進入し、且つ外側検査ユニット５０の外側ロッド部５１の本体部５１ｂ及びそれに取り付けられている構成要素（外側検査板５２、外側ホール素子５３、外側スペーサ５４、外側永久磁石５５）が容器８１内の円筒状超電導体７の外周に対面するように、検査装置１に対する容器８１の位置を手動で調整する。
【0066】
位置調整完了後、第二電動モータ３２を制御して、回転ユニット３０を予め設定した回転角度０°の回転位置に固定する。次いで、第一電動モータ２３を制御して、内側ホール素子４３及び外側ホール素子５３が円筒状超電導体７の最下端部の周面に対面するように、軸方向移動ユニット２０の軸方向位置を設定する。その後、外側永久磁石５５の磁場が円筒状超電導体７に捕捉されることを防止するために、第一電動モータ２３を制御して、外側永久磁石５５が円筒状超電導体７の軸方向外側（上端よりも上側）となるように、一旦、内側検査ユニット４０及び外側検査ユニット５０を上方に移動させる。次いで、容器８１内に液体窒素を充填し、液体窒素の沸騰が収まるまで待つ。液体窒素の沸騰が収まった後に、再度、第一電動モータ２３を制御して、内側検査ユニット４０及び外側検査ユニット５０を先に設定した軸方向位置まで下降させる。そして、検査を開始する。図８は、検査開始時における、容器８１内の円筒状超電導体７と検査装置１との配置関係を示す図である。図８に示すように、容器８１内の液体窒素に円筒状超電導体７が全没している。このため円筒状超電導体７が超電導臨界温度Ｔｃ以下に冷却され、これにより、円筒状超電導体７（内側超電導層７２及び外側超電導層７３）が超電導状態にされる。また、円筒状超電導体７の内周側に内側検査ユニット４０が配設され、円筒状超電導体７の外周側に外側検査ユニット５０が配置される。従って、内側検査ユニット４０の内側ホール素子４３は円筒状超電導体７の内周側に配置され、外側検査ユニット５０の外側ホール素子５３及び外側永久磁石５５は円筒状超電導体７の外周側に配置される。
【0067】
図９は、円筒状超電導体７に対する、内側ホール素子４３、外側ホール素子５３、外側永久磁石５５の配置関係を示す概略図である。図８及び図９に示すように、内側ホール素子４３が円筒状超電導体７の内周面（円筒周面）に対面配置する。なお、上述したように、円筒状超電導体７の最内周は円筒基材７１により構成されているため、内側ホール素子４３は、円筒基材７１を介して、円筒状超電導体７の内側超電導層７２に対面することになる。本実施形態に係る内側ホール素子４３は、本発明の透過磁場検出センサに相当する。
【0068】
また、外側ホール素子５３は、円筒状超電導体７の外周面（円筒周面）、具体的には円筒状超電導体７の外側超電導層７３に対面配置する。本実施形態に係る外側ホール素子５３は、本発明の遮蔽磁場検出センサに相当する。
【0069】
また、外側永久磁石５５は、図９に示すようにそのＮ極が外側ホール素子５３を挟んで円筒状超電導体７の外周面（円筒周面）に対面する位置に配設される。この外側永久磁石５５は、内側ホール素子４３に対しては、Ｎ極側が円筒状超電導体７の円筒周面を挟んで内側ホール素子４３と対面する位置に配設されていることになる。本実施形態に係る外側永久磁石５５が、本発明の磁石に相当する。
【0070】
また、図９に示すように、内側ホール素子４３は、感磁部４３ａ（アクティブエリア）を有し、外側ホール素子５３は感磁部５３ａ（アクティブエリア）を有する。内側ホール素子４３は、その感磁部４３ａに印加される磁場を検出し、外側ホール素子５３は、その感磁部５３ａに印加される磁場を検出する。これらの感磁部４３ａ，５３ａが円筒状超電導体７の円筒周面に対面する部分の面積、すなわちアクティブエリアの面積は、外側永久磁石のＮ極面が円筒状超電導体７に対面する面積よりも小さい。
【0071】
この検査では、まず、第一電動モータ２３を制御して、軸方向移動ユニット２０を上方移動させる。軸方向移動ユニット２０を上方移動させると、軸方向移動ユニット２０に連結した回転ユニット３０、回転ユニット３０に連結した内側検査ユニット４０、及び、内側検査ユニット４０に連結した外側検査ユニット５０が、一体的に、図８に示した位置から上方移動する。これにより、内側検査ユニット４０の内側ホール素子４３が円筒状超電導体７の内周面に沿って軸方向に対面位置を変化させながら上方移動（掃引）し、外側検査ユニット５０の外側ホール素子５３が円筒状超電導体７の外周面に沿って軸方向に対面位置を変化させながら上方移動（掃引）する。このとき、内側ホール素子４３は、円筒状超電導体７の内周面との間の径方向距離を一定に維持しながら上方移動し、外側ホール素子５３は、円筒状超電導体７の外周面との間の径方向距離を一定に維持しながら上方移動する。また、外側永久磁石５５は、内側ホール素子４３及び外側ホール素子５３との相対的位置関係を維持しながらこれらのホール素子とともに円筒状超電導体７の外周面に沿って軸方向移動する（掃引工程）。
【0072】
また、内側ホール素子４３は、円筒状超電導体７の内周面に沿って軸方向移動しながら磁場の大きさを検出し、外側ホール素子５３は、円筒状超電導体７の外周面に沿って軸方向移動しながら磁場の大きさを検出する。
【0073】
図１０は、外側ホール素子５３が検出する磁場を示す概念図である。図１０に示すように外側ホール素子５３は、超電導状態にされた円筒状超電導体７の外周面に対面配置している。また、外側永久磁石５５が、そのＮ極が外側ホール素子５３を挟んで円筒状超電導体７の外周面に対面する位置に配設されている。従って、外側永久磁石５５は、そのＮ極から円筒状超電導体７に磁場を印加する。ここで円筒状超電導体７は超電導状態であるので、内部に印加磁場を侵入させないように超電導電流（遮蔽電流）が円筒状超電導体７内に誘起される。この遮蔽電流により、印加磁場が円筒状超電導体に入り込まないように遮蔽される。こうして印加磁場が遮蔽されることにより、円筒状超電導体７と外側永久磁石５５との間に遮蔽磁場が形成される。したがって、円筒状超電導体７と外側永久磁石５５との間に位置する外側ホール素子５３は、遮蔽磁場の大きさを検出する。
【0074】
図１１は、内側ホール素子４３が検出する磁場を示す概念図である。図１１に示すように、内側ホール素子４３は、超電導状態にされた円筒状超電導体７の内周面に対面配置している。また、外側永久磁石５５は、内側ホール素子４３に対しては、そのＮ極が円筒状超電導体７の円筒周面を挟んで内側ホール素子４３に対面する位置に配設されている。つまり、円筒状超電導体７を挟んで内側ホール素子４３と外側永久磁石５５が対向配置している。ここで、上記したように、外側永久磁石５５のＮ極側から円筒状超電導体７に印加される磁場は、円筒状超電導体７により遮蔽されるが、印加磁場が大きくなると、印加磁場の一部が円筒状超電導体７の円筒周面を透過して円筒状超電導体７の内周側に至る。こうして円筒状超電導体７の円筒周面を透過した磁場により、円筒状超電導体７の内周側に透過磁場が形成される。従って、円筒状超電導体７の内周面に対面配置した内側ホール素子４３は、透過磁場の大きさを検出する。
【0075】
このように、外側ホール素子５３は、軸方向移動ユニット２０の駆動により円筒状超電導体７の軸方向に沿って移動しながら遮蔽磁場を検出し（遮蔽磁場検出工程）、内側ホール素子４３は、軸方向移動ユニット２０の駆動により円筒状超電導体７の軸方向に沿って移動しながら透過磁場を検出する（透過磁場検出工程）。
【0076】
回転角度０°である場合に円筒状超電導体７の軸方向に沿った内側ホール素子４３と外側ホール素子５３の移動（掃引）が終了すると、内側ホール素子４３及び外側ホール素子５３が円筒状超電導体７の最上端部の円筒周面に対面した状態にされる。次に、第二電動モータ３２を制御して、回転ユニット３０を上記回転角度０°から所定の角度、例えば３０°だけ回転した回転位置に回転させる。これにより、内側ホール素子４３及び外側ホール素子５３が、円筒状超電導体７の中心軸回りに回転して、内側ホール素子４３が円筒状超電導体７の内周面に対面する位置、及び、外側ホール素子５３が円筒状超電導体７の外周面に対面する位置が、周方向に変化する。ここで、内側検査ユニット４０の中心軸線と円筒状超電導体７の中心軸線は一致しているので、回転前の内側ホール素子４３と円筒状超電導体７の内周面との間の距離は回転後の内側ホール素子４３と円筒状超電導体７の内周面との間の距離は等しく、回転前の外側ホール素子５３と円筒状超電導体７の外周面と回転後の外側ホール素子５３と円筒状超電導体７の外周面との間の距離は等しい。次いで、第一電動モータ２３を制御して、軸方向移動ユニット２０を下方移動させる。軸方向移動ユニット２０を下方移動させると、軸方向移動ユニット２０に連結した回転ユニット３０、回転ユニット３０に連結した内側検査ユニット４０、及び、内側検査ユニット４０に連結した外側検査ユニット５０が、一体的に、下方移動する。これにより、内側検査ユニット４０の内側ホール素子４３が円筒状超電導体７の内周面に沿って軸方向に対面位置を変化させながら下方移動（掃引）し、外側検査ユニット５０の外側ホール素子５３が円筒状超電導体７の外周面に沿って軸方向に対面位置を変化させながら下方移動（掃引）する。また、外側永久磁石５５は、外側ホール素子５３とともに円筒状超電導体７の外周面に沿って軸方向移動する。このとき、内側ホール素子４３は円筒状超電導体７の軸方向に沿って下方移動しながら透過磁場を検出し、外側ホール素子５３は円筒状超電導体７の軸方向に沿って下方移動しながら遮蔽磁場を検出する。
【0077】
上記したような、円筒状超電導体７の軸方向に沿った内側ホール素子４３の移動及び回転、並びに、円筒状超電導体７の軸方向に沿った外側ホール素子５３及び外側永久磁石５５の移動及び回転を繰り返し実行し、内側ホール素子４３及び外側ホール素子５３が円筒状超電導体７の周方向に一周した時点で検査を終了する。これにより、円筒状超電導体７の円筒周面の全域に亘る透過磁場及び遮蔽磁場が検出される。なお、検査時に、円筒状超電導体７の内周空間内を、内側検査ユニット４０の内側ロッド部４１の本体部４１ｂ及びそれに接続される構成要素が上下動するが、これに伴い、容器８１内の支持円板８４に形成された内側貫通孔８４２及び外側貫通孔８４３を通じて、液体窒素が円筒状超電導体７の内周空間に流出入する。斯かる液体窒素の流出入により、円筒状超電導体７の内周空間内の圧力変動が抑制される。
【0078】
図１２は、外側ホール素子５３が検出する遮蔽磁場と円筒状超電導体７の欠陥の有無の関係を概念的に示す図である。図１２（ａ）に示すように、円筒状超電導体７のうち、外側ホール素子５３に対面する斜線で示す領域が、検査領域Ｒである。検査領域Ｒに欠陥が存在しない場合、検査領域Ｒでは外側永久磁石５５のＮ極側から印加される磁場を遮蔽しようとして、必要な大きさの遮蔽電流が誘起される。このため、遮蔽電流により、印加磁場が円筒状超電導体７に入り込まないように遮蔽される。よって、外側永久磁石５５のＮ極から生じる磁束は、検査領域Ｒと外側永久磁石５５との間に位置する外側ホール素子５３から反れるように曲がり、外側ホール素子５３の感磁部５３ａを通過する磁束は少ない。つまり、検査領域Ｒに欠陥が存在しない場合、外側永久磁石５５と円筒状超電導体７との間の空間から磁場が排除されるので、その間の空間に位置する外側ホール素子５３にて検出される遮蔽磁場は弱い。
【0079】
一方、図１２（ｂ）に示すように、検査領域Ｒ内に欠陥Ｄが存在する場合、検査領域Ｒでは印加磁場を遮蔽するために必要な大きさの遮蔽電流が誘起されず、その結果、印加磁場を十分に排除できずに、外側永久磁石５５のＮ極側から生じる磁束の一部が検査領域Ｒ内の欠陥Ｄを透過するように進む。そのような磁束が、検査領域Ｒと外側永久磁石５５との間に位置する外側ホール素子５３の感磁部５３ａを通過するので、外側ホール素子５３にて検出される遮蔽磁場は、欠陥Ｄが検査領域Ｒに存在しない場合と比較して強い。つまり、円筒状超電導体７の円筒周面のうち外側ホール素子５３に対面する領域に欠陥等が存在する場合には、欠陥が存在しない場合と比較して、外側ホール素子５３にて検出される遮蔽磁場が強くなる。
【0080】
このように、検査領域Ｒ内の欠陥の有無によって、外側ホール素子５３に検出される遮蔽磁場の大きさが変化する。具体的には、欠陥Ｄが存在する場合、外側ホール素子５３で検出される遮蔽磁場が強くなる。よって、円筒状超電導体７の円筒周面に沿って外側ホール素子５３を掃引しながら（外側ホール素子５３が移動しながら）外側ホール素子５３にて遮蔽磁場を検出することにより、欠陥等の有無に影響される円筒状超電導体７の超電導状態の健全性を検査することができる。
【0081】
図１３は、内側ホール素子４３が検出する透過磁場と円筒状超電導体７の欠陥の有無の関係を概念的に示す図である。図１３（ａ）に示すように、円筒状超電導体７のうち、内側ホール素子４３に対面する斜線で示す領域が、検査領域Ｒである。検査領域Ｒに欠陥が存在しない場合、検査領域Ｒでは外側永久磁石５５のＮ極側から印加される磁場を遮蔽しようとする遮蔽電流が誘起される。このため、外側永久磁石５５のＮ極から生じる磁束は検査領域Ｒを挟んで外側永久磁石５５とは反対側に位置する内側ホール素子４３に検出される可能性は低い。なお、上記したように、外側永久磁石５５からの印加磁場を強くした場合、一部の磁束が検査領域Ｒを透過するが、こうして透過することにより円筒状超電導体７の内周側に形成される透過磁場は弱い。つまり、検査領域Ｒに欠陥が存在しない場合、内側ホール素子４３にて検出される透過磁場は弱い。
【0082】
一方、図１３（ｂ）に示すように、検査領域Ｒ内に欠陥Ｄが存在する場合、外側永久磁石５５のＮ極側から発生する磁束の一部が欠陥Ｄを透過して内側ホール素子４３の感磁部４３ａを通過する可能性が高い。従って、検査領域Ｒに欠陥等が存在する場合には、欠陥が存在しない場合と比較して、内側ホール素子４３にて検出される透過磁場は強くなる。
【0083】
このように、検査領域Ｒ内の欠陥の有無によって、内側ホール素子４３に検出される透過磁場の大きさが変化する。具体的には、欠陥Ｄが存在する場合、内側ホール素子４３にて検出される透過磁場が強くなる。よって、円筒状超電導体７の円筒周面に沿って内側ホール素子４３を掃引しながら（内側ホール素子４３が移動しながら）内側ホール素子４３にて透過磁場を検出することにより、欠陥等の有無により影響される円筒状超電導体７の健全性を検査することができる。
【0084】
また、本実施形態においては、永久磁石（外側永久磁石５５）を用いて印加磁場を発生させているので、印加磁場を発生させるための電源装置等の付帯設備を必要としない。このため、検査装置１の構造を簡便化することができる。
【0085】
＜欠陥の検出の確認実験＞
本実施形態に係る検査装置１を用いて、円筒状超電導体７の内側超電導層７２及び外側超電導層７３に意図的に形成された欠陥を検出することができるか否か、すなわち円筒状超電導体７の超電導状態の健全性を検査することができるか否かについての確認実験を実施した。図１４Ａは、意図的に欠陥が形成された内側超電導層７２及び外側超電導層７３を有する円筒状超電導体７を示す。図１４Ａ（ａ）は、円筒状超電導体７の上面図であり、図１４Ａ（ｂ）は図１４Ａ（ａ）のＡ方向矢視図であり、図１４Ａ（ｃ）は図１４Ａ（ａ）のＢ方向矢視図である。なお、図１４Ａ（ｂ）及び図１４Ａ（ｃ）は、それぞれ反対方向から見た円筒状超電導体７の側面図であり、これらの図中、内側超電導層７２の螺旋境界Ｂ１が破線で示され、外側超電導層７３の螺旋境界Ｂ２が実線で示される。以下の説明においては、図１４Ａ（ｃ）を用いて外側超電導層７３に形成された欠陥について説明し、図１４Ａ（ｂ）を用いて内側超電導層７２に形成された欠陥について説明する。
本実施形態に係る検査装置１を用いて、円筒状超電導体７の内側超電導層７２及び外側超電導層７３に意図的に形成された欠陥を検出することができるか否か、すなわち円筒状超電導体７の超電導状態の健全性を検査することができるか否かについての確認実験を実施した。図１４Ａは、意図的に欠陥が形成された内側超電導層７２及び外側超電導層７３を有する円筒状超電導体７を示す。図１４Ａ（ａ）は、円筒状超電導体７の上面図であり、図１４Ａ（ｂ）は図１４Ａ（ａ）のＡ方向矢視図であり、図１４Ａ（ｃ）は図１４Ａ（ａ）のＢ方向矢視図である。なお、図１４Ａ（ｂ）及び図１４Ａ（ｃ）は、それぞれ反対方向から見た円筒状超電導体７の側面図であり、これらの図中、内側超電導層７２の螺旋境界Ｂ１が破線で示され、外側超電導層７３の螺旋境界Ｂ２が実線で示される。以下の説明においては、図１４Ａ（ｃ）を用いて外側超電導層７３に形成された欠陥について説明し、図１４Ａ（ｂ）を用いて内側超電導層７２に形成された欠陥について説明する。
【0086】
図１４Ａ（ｃ）に示すように、外側超電導層７３は、両側端が実線で表される超電導線材ＳＣｏｕｔを、上端側の巻き始めの位置Ｓ２から、上から見て（図１４Ａ（ａ）に示す方向から見て）反時計回りに、下方に向けて約１２ターン螺旋巻きすることにより円筒状に形成される。そして、上側から４ターン目の終わりの位置及び８ターン目の終わりの位置にそれぞれ欠陥Ｄｏｕｔが形成される。ここで、外側超電導層７３の周方向位置を、巻き始めの位置Ｓ２を回転角度０°として１ターン分の螺旋巻きにより回転角度が０°から３６０°まで変化する回転角度で表す場合、外側超電導層７３に形成される欠陥Ｄｏｕｔの位置は、上から４ターン目の終わりであり回転角度が０°の位置、及び、上から８ターン目の終わりであり回転角度が０°の位置である。
【0087】
また、図１４Ａ（ｂ）に示すように、内側超電導層７２は、両側端が破線で表される超電導線材ＳＣｉｎを、上端側の巻き始めの位置Ｓ１から、上から見て（図１４Ａ（ａ）に示す方向から見て）反時計回りに、下方に向けて約１２ターン螺旋巻きすることにより円筒状に形成される。そして、上側から４ターン目の終わりの位置及び８ターン目の終わりの位置にそれぞれ欠陥Ｄｉｎが形成される。ここで、図１４Ａ（ａ）に示すように、内側超電導層７２の巻き始めの位置Ｓ１は、外側超電導層７３の巻き始めの位置Ｓ２と１８０°ずれている。従って、外側超電導層７３についての回転角度を基準にすると（すなわち位置Ｓ１の回転角度を０°とすると）、内側超電導層７２に形成される欠陥Ｄｉｎの位置は、上から４ターン目の終わりであり回転角度が１８０°の位置、及び、上から８ターン目の終わりであり回転角度が１８０°の位置である。なお、図１４Ａには、図１４Ａ（ｂ）及び図１４Ａ（ｃ）に示される各超電導層の軸方向位置（ｚ方向位置）が表される。軸方向位置ｚ≒８ｍｍである位置が、各超電導層の上端位置であり、軸方向位置ｚ≒１４７ｍｍである位置が、各超電導層の下端位置である。
【0088】
図１４Ｂは、内側超電導層７２を構成する超電導線材ＳＣｉｎと外側超電導層７３を構成する超電導線材ＳＣｏｕｔとを、それぞれ展開した状態を示す図である。図１４Ｂに示すように、内側超電導層７２においては、巻き始めの位置Ｓ１から４周目（４ターン目）の終わりの位置及び８周目（８ターン目）の終わりの位置に、欠陥Ｄｉｎが形成されている。また、外側超電導層７３においては、巻き始めの位置Ｓ２から４周目（４ターン目）の終わりの位置及び８周目（８ターン目）の終わりの位置に、欠陥Ｄｏｕｔが形成されている。
【0089】
図１５は、内側超電導層７２と外側超電導層７３とを重ね合わせた円筒体の展開図である。図１５において、内側超電導層７２の螺旋境界Ｂ１が破線で示され、外側超電導層７３の螺旋境界Ｂ２が実線で示される。内側超電導層７２に形成された欠陥Ｄｉｎは、上側から４ターン目の終わりを構成する部分の対の螺旋境界Ｂ１間、及び、上側から８ターン目の終わりを構成する部分の対の螺旋境界Ｂ１間に、それぞれ形成される。外側超電導層７３に形成された欠陥Ｄｏｕｔは、上側から４ターン目の終わりを構成する部分の対の螺旋境界Ｂ２間、及び、上側から８ターン目の終わりを構成する部分の対の螺旋境界Ｂ２間に、それぞれ形成される。また、図１５からわかるように、内側超電導層７２の螺旋境界Ｂ１は、外側超電導層７３の螺旋境界Ｂ２に対し、軸方向に１／２ピッチだけずらされている。従って、内側超電導層７２に形成された欠陥Ｄｉｎは、外側超電導層７３の螺旋境界Ｂ２上に形成されることになり、外側超電導層７３に形成された欠陥Ｄｏｕｔは、内側超電導層７２の螺旋境界Ｂ１上に形成されることになる。
【0090】
なお、内側超電導層７２及び外側超電導層７３を構成する超電導線材として、Ｇｄ－Ｂａ－Ｃｕ－Ｏ系の超電導材料を用いた。また、超電導線材の幅は１２ｍｍ、厚さは０．１２ｍｍである。また、各欠陥Ｄｉｎ，Ｄｏｕｔは、超電導線材の表側と裏側に許容曲げ半径よりも小さい半径となるようにＵ字状に超電導線材を屈曲することにより形成されている。
【0091】
上記構成の内側超電導層７２及び外側超電導層７３を備える円筒状超電導体７を、検査装置１を用いて検査した。ここで、外側永久磁石５５の大きさは、φ５ｍｍ×高さ１５ｍｍの円柱状であり、その一方端面に形成されるＮ極面を外側超電導層７３に対面するように配置した。なお、外側永久磁石５５の大きさ、具体的には外側永久磁石５５のＮ極面の径（５ｍｍ）は、超電導線材の幅（１２ｍｍ）よりも小さい。また、外側永久磁石５５と外側超電導層７３との間の径方向距離は６ｍｍ、外側ホール素子５３と外側超電導層７３との間の径方向距離は３ｍｍ、内側ホール素子４３と内側超電導層７２との間の径方向距離は３ｍｍ、となるように、円筒状超電導体７に対して検査装置１の内側検査ユニット４０と外側検査ユニット５０を配置した。
【0092】
そして、円筒状超電導体７を液体窒素中に浸漬して円筒状超電導体７を超電導状態にさせた後に、内側検査ユニット４０と外側検査ユニット５０を軸方向に移動して、内側ホール素子４３及び外側ホール素子５３を円筒状超電導体の円筒周面に沿って軸方向に掃引した。また、回転ステージ３３の回転角度を３０°ずつ回転させて、それぞれの回転角度において上記した軸方向への各ホール素子の掃引を実行して、各検査領域における透過磁場を内側ホール素子４３にて検出し、各検査領域における遮蔽磁場を外側ホール素子５３にて検出した。
【0093】
図１６は、外側ホール素子５３にて検出した遮蔽磁場の測定結果を示し、図１７は、内側ホール素子４３にて検出した透過磁場の測定結果を示す。図１６、図１７において、縦軸が磁場の強度（任意単位）であり、横軸が、検査領域の軸方向位置である。ここで、ｚ＝８ｍｍ付近の軸方向位置が、各円筒状の超電導層の上端位置を表し、ｚ＝１４７ｍｍ付近の軸方向位置が、各円筒状の超電導層の下端位置を表す。また、図１６、図１７には、それぞれ、１２個の測定グラフが示されており、これらのグラフは、回転ステージ３３を所定の回転角度で固定した状態で軸方向にホール素子４３，５３を掃引した場合に検出される磁場強度の変化を表す。また、１２個の測定グラフのうち最も上側のグラフは、回転ステージ３０の回転角度が３６０°の場合における磁場強度の変化を表し、以降、下方にいくにつれて、回転角度が３６０°から３０°ずつ減少した場合における磁場強度の変化を表す。ここで、回転ステージ３０の回転角度が０°（＝３６０°）の場合に、外側超電導層７３を構成する超電導線材の上端の巻き始めの位置Ｓ２に、内側ホール素子４３及び外側ホール素子５３が対面するように、回転ステージ３０の回転位置が調整される。ここで、外側超電導層７３の周方向位置を回転角度で表した場合に位置Ｓ２の回転角度は０°である。つまり、回転ステージ３０の回転角度と、外側超電導層７３の周方向位置を表す回転角度が一致している。従って、図１６及び図１７に示す各グラフについての回転角度は、外側超電導層７３の回転角度を表す。
【0094】
また、図１６及び図１７には、内側超電導層７２の螺旋境界Ｂ１が破線により、外側超電導層７３の螺旋境界Ｂ２が実線により、示される。図１６からわかるように、各超電導層７２，７３の上端位置（ｚ≒８ｍｍ）から４ターン目及び８ターン目において、回転角度３６０°付近、及び回転角度１８０°付近の遮蔽磁場が強くなっている。同様に、図１７からわかるように、各超電導層７２，７３の上端位置（ｚ≒８ｍｍ）から４ターン目及び８ターン目において、回転角度３６０°付近、及び回転角度１８０°付近の透過磁場が強くなっている。遮蔽磁場及び透過磁場が強いこれらの位置は、内側超電導層７２及び外側超電導層７３に意図的に形成した欠陥の位置に一致する。このことから、本実施形態に係る検査装置１により遮蔽磁場及び／又は透過磁場を検出することにより、円筒状超電導体７の欠陥の有無、すなわち円筒状超電導体７の超電導状態の健全性を検査できることが証明された。
【0095】
図１８は、図１６に示す遮蔽磁場の測定結果を円筒状超電導体７の展開図にマッピングして示す図であり、図１９は、図１７に示す透過磁場の測定結果を円筒状超電導体７の展開図にマッピングして示す図である。これらの図に示すように磁場の強さを円筒状超電導体７の展開図にマッピングすることにより、欠陥の存在を明確に把握することができる。
【0096】
また、図１８において、斜め横方向に沿って薄く表される線が、外側超電導層７３の螺旋境界Ｂ２であり、図１９において、斜め横方向に薄く表される線が、内側超電導層７２の螺旋境界Ｂ１である。特に図１８からわかるように、回転角度０°及び３６０°付近に表される外側超電導層７３の欠陥Ｄｏｕｔは、上下に隣接する対の螺旋境界Ｂ２間に形成されており、回転角度１８０°付近に表される内側超電導層７２の欠陥Ｄｉｎは、螺旋境界Ｂ２上に形成されている。上述したように、内側超電導層７２の螺旋境界Ｂ１は外側超電導層７３の螺旋境界Ｂ２に対して軸方向に１／２ピッチだけずれるように形成されているので、内側超電導層７２の欠陥Ｄｉｎは、外側から見たときに、外側超電導層７３の螺旋境界Ｂ２上に位置することになる。
【0097】
すなわち、外側超電導層７３の隣接する螺旋境界Ｂ２間に欠陥が見られた場合、その欠陥は、外側超電導層７３内に形成されていることがわかる。また、外側超電導層７３の螺旋境界Ｂ２上に欠陥が見られた場合、その欠陥は、内側超電導層７２内に形成されていることがわかる。このように、本実施形態によれば、欠陥位置と螺旋境界との関係から、超電導線材の螺旋巻きによって複数の層状に形成された円筒状超電導体のどの層に欠陥が存在しているかをも、判別することが可能となる。
【0098】
図２０は、超電導線材が螺旋巻きされてなる円筒状超電導体７（内側超電導層７２及び外側超電導層７３）の円筒周面の位置を回転角度で表した場合における、回転角度と磁場の強さ（大きさ）との関係を表すグラフである。図２０において、縦軸が磁場の強さであり、横軸が、円筒周面の位置を表す回転角度θである。回転角度θは、外側超電導層７３の巻き始めの位置Ｓ２を－３６０°とし、１ターン目の部分を回転角度－３６０°～０°と表現し、２ターン目の部分を回転角度０°～３６０°と表現し、以降のターン分について回転角度が連続的に増加するように表現される。この場合、内側超電導層７２の巻き始めの位置Ｓ１の回転角度θは－１８０°である。図２０には、２つのグラフＡ，Ｂが示されるが、いずれのグラフも、図１８に示すマッピング結果に基づいて作成した。ここで、グラフＡは、図１８に示される隣接する２つの螺旋境界Ｂ２の幅方向における中央位置を螺旋方向に沿って辿ったライン上の磁場の強度を、図１５のＡ０の位置を０°として回転角度θに対応させてプロットすることにより作成した。このグラフＡにより、外側超電導層７３における欠陥の有無が判別される。また、グラフＢは、図１８に示される螺旋境界Ｂ２上の位置を螺旋方向に沿って辿ったライン上の磁場の強度を、図１５のＢ０の位置を０°として回転角度θに対応させてプロットすることにより作成した。このグラフＢにより、内側超電導層７２の欠陥の有無が判別される。
【0099】
図２０からわかるように、グラフＡでは、回転角度θが１０８０°の位置、及び、回転角度θが２５２０°の位置にて、磁場が強くなっている。外側超電導層７３に意図的に形成した欠陥Ｄｏｕｔの回転位置は、図１５より位置Ａ０から１０８０°の位置及び２５２０°の位置であり、グラフＡの結果はこれに一致する。また、グラフＢでは、回転角度θが１２６０°の位置及び２７００°の位置（欠陥Ｄｏｕｔの回転位置から１８０°進んだ位置）にて、磁場が強くなっている。内側超電導層７２に意図的に形成した欠陥Ｄｉｎの回転位置は、図１５より位置Ｂ０から１２６０°の位置及び２７００°の位置であり、グラフＢの結果はこれに一致する。このようにして、本実施形態に係る検査装置１を用いることにより、円筒状超電導体７の欠陥の有無を検査することができる。
【0100】
（変形例１）
上記第一実施形態では、回転ユニット３０の回転角度が固定された所定の回転位置で、軸方向移動ユニット２０を駆動させる。これにより外側ホール素子５３及び内側ホール素子４３が軸方向に移動しながら（掃引されながら）遮蔽磁場及び透過磁場を検出する。そして、軸方向への移動（掃引）が終了した後に回転角度を変化させ、変化後の回転位置で、再度、外側ホール素子５３及び内側ホール素子４３が軸方向に移動しながら（掃引されながら）遮蔽磁場及び透過磁場を検出する。つまり、複数の回転位置にて外側ホール素子５３及び内側ホール素子４３を軸方向に掃引しながら遮蔽磁場及び透過磁場が検出される。しかしながら、軸方向位置を固定した状態で、外側ホール素子５３及び内側ホール素子４３を回転ユニット３０の駆動により回転移動させるとともに、外側ホール素子５３及び内側ホール素子４３が回転移動しながら遮蔽磁場及び透過磁場を検出してもよい。そして、回転移動が終了した後に軸方向位置を変化させ、変化後の軸方向位置で、再度、外側ホール素子５３及び内側ホール素子４３が回転移動（掃引）しながら遮蔽磁場及び透過磁場を検出してもよい。つまり、複数の軸方向位置にて、外側ホール素子５３及び内側ホール素子４３が回転移動しながら（掃引されながら）遮蔽磁場及び透過磁場を検出してもよい。
上記第一実施形態では、回転ユニット３０の回転角度が固定された所定の回転位置で、軸方向移動ユニット２０を駆動させる。これにより外側ホール素子５３及び内側ホール素子４３が軸方向に移動しながら（掃引されながら）遮蔽磁場及び透過磁場を検出する。そして、軸方向への移動（掃引）が終了した後に回転角度を変化させ、変化後の回転位置で、再度、外側ホール素子５３及び内側ホール素子４３が軸方向に移動しながら（掃引されながら）遮蔽磁場及び透過磁場を検出する。つまり、複数の回転位置にて外側ホール素子５３及び内側ホール素子４３を軸方向に掃引しながら遮蔽磁場及び透過磁場が検出される。しかしながら、軸方向位置を固定した状態で、外側ホール素子５３及び内側ホール素子４３を回転ユニット３０の駆動により回転移動させるとともに、外側ホール素子５３及び内側ホール素子４３が回転移動しながら遮蔽磁場及び透過磁場を検出してもよい。そして、回転移動が終了した後に軸方向位置を変化させ、変化後の軸方向位置で、再度、外側ホール素子５３及び内側ホール素子４３が回転移動（掃引）しながら遮蔽磁場及び透過磁場を検出してもよい。つまり、複数の軸方向位置にて、外側ホール素子５３及び内側ホール素子４３が回転移動しながら（掃引されながら）遮蔽磁場及び透過磁場を検出してもよい。
【0101】
（変形例２）
上記第一実施形態では、内側ホール素子４３により透過磁場を検出し、外側ホール素子５３により遮蔽磁場を検出した例を示した。しかしながら、内側ホール素子４３により遮蔽磁場を検出し、外側ホール素子５３により透過磁場を検出することができる。この場合、第一実施形態で示した外側永久磁石５５に代えて、超電導円筒体７の内周側に配設される内側永久磁石が用いられる。図２１は、変形例２に係る検査装置１の回転ユニット３０、内側検査ユニット４０、及び外側検査ユニット５０の接続構成を示す断面概略図である。図２１に示すように、内側永久磁石４５が、内側検査ユニット４０の内側検査板４２の下方部分であって、内側スペーサ４４を介して内側ホール素子４３に対面する位置に埋設される。内側永久磁石４５は、異なる２つの磁極（Ｎ極及びＳ極）を有し、Ｎ極が、内側スペーサ４４を挟んで内側ホール素子４３に対面するように、内側検査板４２に埋設される。内側永久磁石４５として、ネオジム系磁石（ＮｄＦｅＢ磁石）を用いることができる。また、外側永久磁石４５は省略される。本例に係る検査装置の構成のうち、上記以外の部分の構成は、上記第一実施形態に係る検査装置の構成と同一である。
上記第一実施形態では、内側ホール素子４３により透過磁場を検出し、外側ホール素子５３により遮蔽磁場を検出した例を示した。しかしながら、内側ホール素子４３により遮蔽磁場を検出し、外側ホール素子５３により透過磁場を検出することができる。この場合、第一実施形態で示した外側永久磁石５５に代えて、超電導円筒体７の内周側に配設される内側永久磁石が用いられる。図２１は、変形例２に係る検査装置１の回転ユニット３０、内側検査ユニット４０、及び外側検査ユニット５０の接続構成を示す断面概略図である。図２１に示すように、内側永久磁石４５が、内側検査ユニット４０の内側検査板４２の下方部分であって、内側スペーサ４４を介して内側ホール素子４３に対面する位置に埋設される。内側永久磁石４５は、異なる２つの磁極（Ｎ極及びＳ極）を有し、Ｎ極が、内側スペーサ４４を挟んで内側ホール素子４３に対面するように、内側検査板４２に埋設される。内側永久磁石４５として、ネオジム系磁石（ＮｄＦｅＢ磁石）を用いることができる。また、外側永久磁石４５は省略される。本例に係る検査装置の構成のうち、上記以外の部分の構成は、上記第一実施形態に係る検査装置の構成と同一である。
【0102】
図２２は、本例に係る検査装置１を用いて容器８１内にセットされた円筒状超電導体７を検査する際における、検査装置１と円筒状超電導体７との配置関係を示す図である。図２２に示すように、円筒状超電導体７の内側検査ユニット４０が、円筒状超電導体７の内周空間に配設される。従って、内側検査ユニット４０に設けられた内側永久磁石４５及び内側ホール素子４３も、円筒状超電導体７の内周空間に配設される。そして、内側ホール素子４３は円筒状超電導体７の内周面に対面配置する。また、内側永久磁石４５は、Ｎ極側が内側ホール素子４３を挟んで円筒状超電導体７の内周面に対面するように配置される。また、外側ホール素子５３は、円筒状超電導体７の外周側に配置するとともに、円筒状超電導体７の外周面に対面配置する。ここで、内側永久磁石４５は、外側ホール素子５３に対しては、Ｎ極が円筒状超電導体７の円筒周面を挟んで外側ホール素子５３と対面するように円筒状超電導体７の外周面に対面して配設される。
【0103】
変形例２に係る検査装置１によれば、内側永久磁石４５のＮ極から円筒状超電導体７にその内周側から印加される磁場が円筒状超電導体７の円筒周面に遮蔽されることにより、円筒状超電導体７の内周側に遮蔽磁場が形成される。こうして形成された遮蔽磁場が、円筒状超電導体７の内周面に対面配置した内側ホール素子４３により検出される。そして、内側ホール素子４３は、軸方向移動ユニット２０及び回転ユニット３０の駆動によって円筒状超電導体７の円筒周面（内周面）に沿って移動しながら遮蔽磁場を検出する。つまり、内側ホール素子４３が遮蔽磁場検出センサとして用いられる。
【0104】
また、内側永久磁石４５のＮ極から円筒状超電導体７にその内周側から印加される磁場が円筒状超電導体７の円筒周面を透過することにより、円筒状超電導体７の外周側に透過磁場が形成される。こうして形成された透過磁場が、円筒状超電導体７の外周面に対面配置した外側ホール素子５３により検出される。そして、外側ホール素子５３は、軸方向移動ユニット２０及び回転ユニット３０の駆動によって円筒状超電導体７の円筒周面（外周面）に沿って移動しながら透過磁場を検出する。つまり、外側ホール素子５３が透過磁場検出センサとして用いられる。
【0105】
（第二実施形態）
上記第一実施形態では、軸方向移動ユニット２０と回転ユニット３０とをそれぞれ別々に駆動させる例について説明した。具体的には、回転ユニット３０が停止しているときに軸方向移動ユニット２０を駆動させる例について説明した。本実施形態では、軸方向移動ユニット２０と回転ユニット３０とを同時に駆動させる例について説明する。
上記第一実施形態では、軸方向移動ユニット２０と回転ユニット３０とをそれぞれ別々に駆動させる例について説明した。具体的には、回転ユニット３０が停止しているときに軸方向移動ユニット２０を駆動させる例について説明した。本実施形態では、軸方向移動ユニット２０と回転ユニット３０とを同時に駆動させる例について説明する。
【0106】
本実施形態では、回転ユニット３０が一方向に回転駆動すると同時に、軸方向移動ユニット２０が一方向に軸方向移動するように、両ユニット３０，２０の駆動がコントローラにより連動制御される。こうして両ユニット３０，２０が連動制御された場合、内側検査ユニット４０及び外側検査ユニット５０は、螺旋状に移動する。従って、内側検査ユニット４０に取り付けられた内側ホール素子４３、並びに、外側検査ユニット５０に取り付けられた外側ホール素子５３及び外側永久磁石５５も、螺旋状に移動する。このように円筒状超電導体７の円筒周面に沿って内側ホール素子４３及び外側ホール素子５３を螺旋状に移動させることにより、効率的に、円筒状超電導体７の円筒周面の全体に亘り超電導状態の健全性を検査することができる。
【0107】
特に、検査対象である円筒状超電導体７が、上記第一実施形態で示したように、超電導線材を螺旋巻きすることにより円筒状に形成された内側超電導層７２及び外側超電導層７３を備える場合、その螺旋巻線方向に沿って内側ホール素子４３及び外側ホール素子５３が移動するように、回転ユニット３０及び軸方向移動ユニット２０が制御されるとよい。これによれば、超電導線材の長手方向に沿って、検査を行うことができる。
【0108】
また、円筒状超電導体７が、上記した内側超電導層７２と外側超電導層７３を有する場合、内側ホール素子４３及び／又は外側ホール素子５３は、それぞれ２つのホール素子により構成されていると良い。
【0109】
図２３は、２つのホール素子を有する外側ホール素子５３１を螺旋方向に掃引する例を示す概略図である。図２３に示すように、外側ホール素子５３１は、第一外側ホール素子５３２及び第二外側ホール素子５３３を有する。これらのホール素子５３２，５３３は、一体的に移動可能であるように構成される。
【0110】
図２４は、外側ホール素子５３１と、円筒状超電導体７の内側超電導層７２及び外側超電導層７３との配置関係を示す図である。図２４に示すように、第一外側ホール素子５３２は、内側超電導層７２の螺旋境界Ｂ１に対面配置し、第二外側ホール素子５３３は、外側超電導層７３の螺旋境界Ｂ２に対面配置する。ここで、螺旋境界Ｂ１は、外側超電導層７３を構成する超電導線材の幅方向における中央に位置し、螺旋境界Ｂ２は、内側超電導層７２を構成する超電導線材の幅方向における中央に位置している。従って、第一外側ホール素子５３２は、外側超電導層７３を構成する超電導線材の幅方向における中央位置に対面し、第二外側ホール素子５３３は、内側超電導層７２を構成する超電導線材の幅方向における中央位置に対面することになる。また、外側永久磁石５５が、外側ホール素子５３１を挟んで円筒状超電導体７の外周面に対面配置しており、そのＮ極が外側ホール素子５３１を挟んで円筒状超電導体７の円筒周面に対面している。
【0111】
上記構成の外側ホール素子５３１を、螺旋境界Ｂ１及びＢ２に沿って螺旋状に掃引する。このとき、外側永久磁石５５のＮ極から円筒状超電導体７に印加された磁場が外側超電導層７３により遮蔽されることにより形成される遮蔽磁場が、第一外側ホール素子５３２により主に検出される。また、外側永久磁石５５のＮ極から円筒状超電導体７に印加された磁場が内側超電導層７２に遮蔽されることにより形成される遮蔽磁場が、第二外側ホール素子５３３により主に検出される。
【0112】
従って、螺旋状に移動する第一外側ホール素子５３２により検出される磁場強度を連続的にプロットしていくことによって、図２０のグラフＡがリアルタイムで作成され、螺旋状に移動する第二外側ホール素子５３３により検出される磁場強度を連続的にプロットしていくことによって、図２０のグラフＢがリアルタイムで作成される。このように、リアルタイムで図２０に示すグラフを作成することにより、上記第一実施形態にて示したマッピング作業等を行うことなく検査結果を得ることができ、検査手順を簡素化することができる。
【0113】
（第三実施形態）
次に、本発明の第三実施形態について説明する。上記第一実施形態では、液体窒素に円筒状超電導体７を浸漬させて円筒状超電導体７を冷却して超電導状態にした状態で、検査装置１を用いて円筒状超電導体７の超電導状態の健全性を検査する例を示した。本実施形態では、冷凍機を用いて円筒状超電導体を冷却して超電導状態にした状態で、検査装置１を用いて円筒状超電導体の超電導状態の健全性を検査する例を説明する。
次に、本発明の第三実施形態について説明する。上記第一実施形態では、液体窒素に円筒状超電導体７を浸漬させて円筒状超電導体７を冷却して超電導状態にした状態で、検査装置１を用いて円筒状超電導体７の超電導状態の健全性を検査する例を示した。本実施形態では、冷凍機を用いて円筒状超電導体を冷却して超電導状態にした状態で、検査装置１を用いて円筒状超電導体の超電導状態の健全性を検査する例を説明する。
【0114】
図２５は、冷凍機により冷却された円筒状超電導体７Ａを検査装置１により検査する状態を示す図である。図２５に示すように、冷凍機６に冷却された円筒状超電導体７Ａの内周側に内側検査ユニット４０が配設され、円筒状超電導体７Ａの外周側に外側検査ユニット５０が配設される。この状態で、検査装置１を駆動させることにより、円筒状超電導体７Ａが検査される。
【0115】
図２６は、冷凍機６と、冷凍機６に冷却される円筒状超電導体７Ａと、検査装置１の内側検査ユニット４０に取り付けられた内側ホール素子４３と、外側検査ユニット５０に取り付けられた外側ホール素子５３及び外側永久磁石５５との配置関係を表す概略図である。図２６に示すように、冷凍機６は、冷凍機本体６１と、延設部６２と、コールドステージ６３とを有する。冷凍機本体６１の内部で冷凍が生成される。生成された冷凍は、延設部６２を介してコールドステージ６３に伝達される。このため、冷凍機６が駆動することにより、コールドステージ６３が所定の温度、例えば円筒状超電導体７Ａの超電導臨界温度Ｔｃ以下の温度に冷却される。
【0116】
コールドステージ６３は円板状に形成され、一方の端面（上面）が上方を向くように、延設部６２の先端（上端）に接続される。このコールドステージ６３上に、円筒状超電導体７Ａが同軸配置される。本実施形態では、円筒状超電導体７Ａは、円筒基材７１Ａと、シート状の超電導体７４とにより構成される。円筒基材７１Ａは、円筒部及び円筒部の一方端（図２６において下端）から径方向に放射状に延設したフランジを有し、フランジがコールドステージ６３上に載置される。このため円筒基材の円筒部がコールドステージ６３から上方に延設される。また、円筒基材７１Ａの円筒部の外周面の大部分には、超電導体７４が貼付することができるような凹部が形成されている。この凹部にシート状の超電導体７４が貼付される。これにより超電導体７４が円筒状に形成される。
【0117】
また、冷凍機本体６１の上部に、真空断熱容器６４が配設される。真空断熱容器６４は、第一容器部６４１と、円板状部材６４２と、第二容器部６４３とを有する。第一容器部６４１は円筒形状を呈し、その下端面が冷凍機本体６１の上面に気密的に固定される。そして、冷凍機本体６１の上面から上方に立設して冷凍機６の延設部６２及びコールドステージ６３をその外周側から覆うように第一容器部６４１が配設される。
【0118】
第一容器部６４１の上端に円板状部材６４２が配設される。円板状部材６４２はコールドステージ６３よりも僅かに上方位置にてコールドステージ６３と同軸状に配置され、その下面が第一容器部６４１の上端に気密的に固定される。また、円板状部材６４２の中央部には、円筒状超電導体７の径よりも僅かに大きい径を有する円孔６４２ａが形成されている。コールドステージ６３上の円筒状超電導体７Ａは、円板状部材６４２の円孔６４２ａを突き抜けて上方に延びている。
【0119】
第二容器部６４３は、外周側円筒部６４３ａと、内周側円筒部６４３ｂと、内周底部６４３ｃと、リング状上壁部６４３ｄとを有する。外周側円筒部６４３ａの外周面の下端部が、円板状部材６４２の円孔６４２ａの内周面に気密的に固定される。そして、外周側円筒部６４３ａは、円筒状超電導体７Ａの円筒基材７１Ａの円筒部に貼付された超電導体７４を外周側から覆うように、円孔６４２ａの内周壁から上方に延設される。従って、外周側円筒部６４３ａは、円筒状超電導体７Ａの外周側にその外周面に沿って配設されることになる。
【0120】
外周側円筒部６４３ａの上端に、リング状上壁部６４３ｄの外周縁が連設される。リング状上壁部６４３ｄは、円筒状超電導体７Ａの上端を覆うようにリング状に配設される。このリング状上壁部６４３ｄの内周縁に内周側円筒部６４３ｂの上端が連設される。内周側円筒部６４３ｂは、リング状上壁部６４３ｄの内周縁から、円筒状超電導体７Ａの円筒基材７１Ａの円筒部の内周面に対面するように、円筒状超電導体７Ａの軸方向に沿って下方に延設される。従って、内周側円筒部６４３ｂは、円筒状超電導体７Ａの内周側にその内周面に沿って配設されることになる。そして、内周側円筒部６４３ｂの下端に内周底部６４３ｃが連設される。内周底部６４３ｃは、図２６に示すようにコールドステージ６３よりも僅かに上方であり且つ円筒状超電導体７Ａの超電導体７４の下端位置よりも僅かに下方に位置する。
【0121】
上記のように真空断熱容器６４が配設されることにより、冷凍機本体６１の上面部、第一容器部６４１、円板状部材６４２、及び第二容器部６４３に囲まれた断熱空間が形成される。断熱空間のうち第一容器部６４１と円板状部材６４２とに囲まれた空間には、冷凍機６の延設部６２及びコールドステージ６３が配設される。断熱空間のうち第二容器部６４３の外周側円筒部６４３ａと内周側円筒部６４３ｂとに挟まれた空間には、円筒状超電導体７Ａが配設される。
【0122】
上記構成の冷凍機６を駆動すると、コールドステージ６３が冷却され、さらにコールドステージ６３上に載置された円筒状超電導体７Ａが冷却される。これにより円筒状超電導体７Ａが超電導臨界温度Ｔｃ以下に冷却されて、円筒状超電導体７Ａが超電導状態にされる。
【0123】
また、図２６に示すように、検査装置１が備える内側検査ユニット４０の内側ホール素子４３が、第二容器部６４３の内周側円筒部６４３ｂを挟んで円筒状超電導体７Ａの内周面に対面配置し、検査装置１が備える外側検査ユニット５０の外側ホール素子５３が、第二容器部６４３の外周側円筒部６４３ａを挟んで円筒状超電導体７Ａの外周面に対面配置する。この状態で、内側ホール素子４３及び外側ホール素子５３を、円筒状超電導体７Ａの円筒周面（内周面及び外周面）に沿って掃引することにより、内側ホール素子４３にて透過磁場が検出され、外側ホール素子５３にて遮蔽磁場が検出される。こうして円筒状超電導体７Ａの超電導状態の健全性が検査される。このように、本実施形態によれば、冷凍機によって冷却される円筒状超電導体を検査することができる。
【0124】
（第四実施形態）
図２７は、ＮＭＲ装置の超電導マグネットに組み込まれた円筒状超電導体７Ａを検査装置１Ａにより検査する状態を示す図である。また、図２８は、円筒状超電導体７Ａが組み込まれた超電導マグネット１００を示す図である。まず、図２８を参照して超電導マグネット１００の構成について説明する。図２８に示すように、超電導マグネット１００は、冷凍機１１０と磁場発生装置１２０とを有する。
図２７は、ＮＭＲ装置の超電導マグネットに組み込まれた円筒状超電導体７Ａを検査装置１Ａにより検査する状態を示す図である。また、図２８は、円筒状超電導体７Ａが組み込まれた超電導マグネット１００を示す図である。まず、図２８を参照して超電導マグネット１００の構成について説明する。図２８に示すように、超電導マグネット１００は、冷凍機１１０と磁場発生装置１２０とを有する。
【0125】
冷凍機１１０は上記第三実施形態で説明した冷凍機６と同様に、冷凍機本体１１１と、延設部１１２と、コールドステージ１１３を有する。そして、コールドステージ１１３上に磁場発生装置１２０が載置される。
【0126】
磁場発生装置１２０は、内側超電導体１２１と、外側超電導体１２２と、試料ホルダ１２３と、真空断熱容器１２４と、室温ボア容器１２５とを有する。
【0127】
内側超電導体１２１は、本発明の円筒状超電導体に相当する。内側超電導体１２１は第二実施形態に係る円筒状超電導体７Ａと同一構成であり、円筒基材１２１ａと超電導体１２１ｂとを有する。円筒基材１２１ａは、円筒部と、円筒部の一方端（下端）から径外方に放射状に延設したフランジを有し、フランジがコールドステージ１１３の上面にコールドステージ１１３と同軸状に載置される。また、円筒基材１２１ａの円筒部の外周面の大部分に形成された凹部にシート状の超電導体１２１ｂが貼付される。これにより超電導体１２１ｂが円筒状に形成される。
【0128】
外側超電導体１２２は超電導状態で外部磁場を捕捉することによって強磁場を発生する部材である。外側超電導体１２２は、リング状の超電導バルクを軸方向に沿って複数個積層することにより円筒状に形成される。この円筒状の外側超電導体１２２の内周に内側超電導体１２１が同軸状に配設される。
【0129】
円筒状の外側超電導体１２２は、その下端面が円筒基材１２１ａのフランジ上に載置されるように、内側超電導体１２１と同軸配置される。そして、この外側超電導体１２２の外周面及び上端面並びに内側超電導体１２１の上端面を覆うように、試料ホルダ１２３がこれらの超電導体に対して配設される。
【0130】
試料ホルダ１２３は、本体部１２３ａと、フランジ部１２３ｂと、カバー部１２３ｃとを有する。本体部１２３ａは円筒状に形成され、外側超電導体１２２の外周を覆うように配設される。この本体部１２３ａの下端にフランジ部１２３ｂが連設される。フランジ部１２３ｂは、本体部１２３ａの下端から径外方に放射状に広がるように形成されており、その下面がコールドステージ１１３の上面に固定される。また、本体部１２３ａの上端にカバー部１２３ｃが連設される。カバー部１２３ｃは本体部１２３ａの上端開口を覆うように円形に形成されており、外側超電導体１２２の上端面、及び内側超電導体１２１の上端面を覆うように配設される。また、カバー部１２３ｃの中心には内側超電導体の内周径とほぼ同じ径の円孔が形成される。
【0131】
真空断熱容器１２４は、本体部１２４ａと、フランジ部１２４ｂと、カバー部１２４ｃとを有する。本体部１２４ａはコールドステージ１１３の外径よりも大きい内径を有し、円筒状に形成される。本体部１２４ａに、冷凍機１１０の延設部１１２及びコールドステージ１１３、内側超電導体１２１、外側超電導体１２２、及び試料ホルダ１２３が覆われる。また、本体部１２４ａの下端にフランジ部１２４ｂが連設される。このフランジ部１２４ｂが冷凍機１１０の冷凍機本体１１１の上面に固定される。また、本体部１２４ａの上端にカバー部１２４ｃが連設される。カバー部１２４ｃは本体部１２４ａの上端開口を覆うように円板状に形成される。カバー部１２４ｃは、試料ホルダ１２３のカバー部１２３ｃよりも僅かに上方に位置する。また、カバー部１２４ｃの中心には、試料ホルダ１２３のカバー部１２３ｃに形成された円孔の径よりも小さい径を有する円孔が形成される。
【0132】
室温ボア容器１２５は、容器部１２５ａと蓋部１２５ｂとを有する。容器部１２５ａは有底円筒形状を呈し、底面を下方に向けた状態で、内側超電導体１２１の内周空間に内側超電導体１２１及び外側超電導体１２２と同軸状に配置される。この容器部１２５ａの上端部分は、真空断熱容器１２４のカバー部１２４ｃに形成された円孔から上方に突き抜けており、その上端から径外方に放射状に広がるように形成された蓋部１２５ｂが連設される。この蓋部１２５ｂは真空断熱容器１２４のカバー部１２４ｃの上面に載置される。
【0133】
真空断熱容器１２４と室温ボア容器１２５によって、冷凍機本体１１１の上方空間が密閉空間にされる。この密閉空間内には、冷凍機１１０の延設部１１２及びコールドステージ１１３、外側超電導体１２２、内側超電導体１２１、試料ホルダ１２３が配設される。この密閉空間は、断熱のために真空状態にされる。なお、室温ボア容器１２５の容器部１２５ａの内周空間は、室温ボア空間と呼ばれる。
【0134】
上記構成の超電導マグネット１００において、冷凍機１１０を駆動すると、コールドステージ１１３が冷却され、さらにコールドステージ１１３上に載置された外側超電導体１２２及び内側超電導体１２１が冷却される。これにより外側超電導体１２２及び内側超電導体１２１が超電導臨界温度Ｔｃ以下に冷却されて、超電導状態にされる。
【0135】
また、図２７に示すように、本実施形態に係る検査装置１Ａは、図２２に示す変形例２に係る検査装置１から外側検査ユニット５０を除外したような構成である。つまり、検査装置１Ａは、内側ホール素子４３及び内側永久磁石４５を有する検査ユニット４０を備え、外側検査ユニットを備えない。そして、内側検査ユニット４０が、超電導マグネット１００の室温ボア空間内に挿入される。
【0136】
室温ボア空間内に挿入された内側検査ユニット４０の内側ホール素子４３は、図２８に示すように、室温ボア容器１２５の容器部１２５ａを挟んで内側超電導体１２１（円筒状超電導体）の内周面に対面配置する。また、内側永久磁石４５は、内側ホール素子４３及び室温ボア容器１２５の容器部１２５ａを挟んで内側超電導体１２１の内周面に対面配置する。ここで、本実施形態では、内側永久磁石４５は、そのＮ極側が内側ホール素子４３を向くように配置される。この状態で、内側ホール素子４３を、内側超電導体１２１の内周面に沿って掃引する。
【0137】
本実施形態においては、内側永久磁石４５のＮ極から内側超電導体１２１に磁場が印加される。内側超電導体１２１は超電導状態にされているので、内側永久磁石４５からの印加磁場を遮蔽するように遮蔽電流が内側超電導体１２１内に形成される。これにより印加磁場が遮蔽され、こうして遮蔽された磁場（遮蔽磁場）が、内側超電導体１２１の内周空間のうち内側永久磁石４５と内側超電導体１２１との間に形成される。従って、内側永久磁石４５と内側超電導体１２１との間の内側ホール素子４３が、遮蔽磁場を検出する。このように、本実施形態においては、内側ホール素子４３が遮蔽磁場検出センサとして機能する。そして、内側ホール素子４３が、内側超電導体１２１の内周面に沿って掃引されながら（移動しながら）遮蔽磁場を検出することにより、内側超電導体１２１の超電導状態の健全性が検査される。
【0138】
本実施形態によれば、ＮＭＲ用の超電導マグネット１００に組み込まれた円筒状超電導体である内側超電導体１２１を、室温ボア容器１２５越しに直接検査することができる。このため検査用に専用の冷凍機や真空容器を準備することなく、円筒状超電導体を検査することができる。
【0139】
以降は、第三実施形態にて説明した冷凍機６により冷却した円筒状超電導体７Ａの超電導状態の健全性を検査するための様々な変形例について述べる。
（第五実施形態）
図２９は、第五実施形態に係る検査装置を適用した検査の例を示す図である。図２９に示すように、本実施形態においては、内側ホール素子４３の背面（内側ホール素子４３のうち円筒状超電導体７Ａの内周面を向いた面と反対側の面）に、磁性材料からなるヨーク４６が設けられている。また、本実施形態において、外側永久磁石５５は備えているものの、外側ホール素子は備えていない。それ以外の構成は、上記第一実施形態で示した検査装置１の構成と同一である。
（第五実施形態）
図２９は、第五実施形態に係る検査装置を適用した検査の例を示す図である。図２９に示すように、本実施形態においては、内側ホール素子４３の背面（内側ホール素子４３のうち円筒状超電導体７Ａの内周面を向いた面と反対側の面）に、磁性材料からなるヨーク４６が設けられている。また、本実施形態において、外側永久磁石５５は備えているものの、外側ホール素子は備えていない。それ以外の構成は、上記第一実施形態で示した検査装置１の構成と同一である。
【0140】
内側ホール素子４３の背面にヨーク４６が設けられているので、外側永久磁石５５のＮ極から発生して円筒状超電導体７Ａの例えば欠陥を透過した磁束はヨーク４６に集中する。ヨーク４６は内側ホール素子４３の背面に取り付けられているので、ヨークに集中した磁束は必ず内側ホール素子４３を通過することになる。このため内側ホール素子４３にて検出される透過磁場が強くなる。つまり、検出感度が向上し、微小な欠陥であってもその欠陥の存在を透過磁場の強さの変化により表すことができる。このため、検査精度をより向上させることができる。
【0141】
（第六実施形態）
図３０は、第六実施形態に係る検査装置を適用した検査の例を示す図である。図３０に示すように、本実施形態に係る検査装置においては、第五実施形態と同様に、内側ホール素子４３の背面にヨーク４６が設けられている。また、外側永久磁石５５と円筒状超電導体７Ａとの間に外側ホール素子５３が設けられている。それ以外の構成は、上記第一実施形態で説明した検査装置１の構成と同一である。
図３０は、第六実施形態に係る検査装置を適用した検査の例を示す図である。図３０に示すように、本実施形態に係る検査装置においては、第五実施形態と同様に、内側ホール素子４３の背面にヨーク４６が設けられている。また、外側永久磁石５５と円筒状超電導体７Ａとの間に外側ホール素子５３が設けられている。それ以外の構成は、上記第一実施形態で説明した検査装置１の構成と同一である。
【0142】
本実施形態においても第五実施形態と同様に、内側ホール素子４３の背面に設けられたヨーク４６に円筒状超電導体７Ａの欠陥を透過した磁束が集中する。このため、内側ホール素子４３及び外側ホール素子５３の検出感度が向上し、検査精度を向上することができる。また、第一実施形態と同様に、内側ホール素子４３により透過磁場を、外側ホール素子５３により遮蔽磁場を、それぞれ同時に検出することができる
【0143】
（第七実施形態）
図３１は、第七実施形態に係る検査装置を適用した検査の例を示す図である。この実施形態においては、第四実施形態にて説明した図２７に示す検査装置１Ａに類似する検査装置が用いられる。従って、本実施形態に係る検査装置は、内側検査ユニット４０は備えるものの、外側検査ユニットは備えない。
図３１は、第七実施形態に係る検査装置を適用した検査の例を示す図である。この実施形態においては、第四実施形態にて説明した図２７に示す検査装置１Ａに類似する検査装置が用いられる。従って、本実施形態に係る検査装置は、内側検査ユニット４０は備えるものの、外側検査ユニットは備えない。
【0144】
また、本実施形態に係る検査装置においては、内側検査ユニット４０が、第一内側ホール素子４３Ａ及び第二内側ホール素子４３Ｂを有する。第一内側ホール素子４３Ａが本発明の第一センサに相当し、第二内側ホール素子４３Ｂが本発明の第二センサに相当する。第一内側ホール素子４３Ａは、感磁部４３ａ１を有し、内側検査ユニット４０が備える内側永久磁石４５のＮ極面と円筒状超電導体７Ａとの間に設けられる。第二内側ホール素子４３Ｂは、感磁部４３ａ２を有し、内側永久磁石４５のＳ極面、すなわちＮ極面とは反対側の極面と円筒状超電導体７Ａとの間に設けられる。なお、内側永久磁石４５のＮ極面と第一内側ホール素子４３Ａとの間に第一内側スペーサ４４Ａが配設され、内側永久磁石４５のＳ極面と第二内側ホール素子４３Ｂとの間に第二内側スペーサ４４Ｂが配設される。また、内側永久磁石４５は、例えば、図３１に示すように、Ｎ極面及びＳ極面が内側ロッド部４１の外周面から互いに反対方向に露出するように、内側ロッド部４１に埋設されることによって、構成することができる。本実施形態に係る検査装置のそれ以外の構成は、上記第四実施形態にて説明した検査装置１Ａと同一の構成である。
【0145】
本実施形態によれば、第一内側ホール素子４３Ａがそれに対面する検査領域における遮蔽磁場を検出し、第二内側ホール素子４３Ｂがそれに対面する検査領域における遮蔽磁場を検出する。つまり、同時に２箇所の検査領域における遮蔽磁場を検出することができる。このため、検査時間の短縮化を図ることができる。なお、本実施形態のように、内側永久磁石４５のＳ極面を円筒状超電導体７Ａの円筒周面に対面させた場合であっても、Ｎ極面を円筒状超電導体７Ａの円筒周面に対面させた場合と同様に、遮蔽磁場及び透過磁場を検出することができる。
【0146】
（第八実施形態）
図３２は、第八実施形態に係る検査装置を適用した検査の例を示す。この実施形態においては、外側永久磁石５５のＮ極面に、磁束を集中させるためのヨーク５６が取り付けられている。それ以外の構成についは、上記第一実施形態に係る検査装置１と同一の構成である。
図３２は、第八実施形態に係る検査装置を適用した検査の例を示す。この実施形態においては、外側永久磁石５５のＮ極面に、磁束を集中させるためのヨーク５６が取り付けられている。それ以外の構成についは、上記第一実施形態に係る検査装置１と同一の構成である。
【0147】
本実施形態によれば、外側永久磁石５５のＮ極面から発生した磁場がヨーク５６に集中することによって円筒状超電導体７Ａの検査領域に集中する。このため、欠陥が存在する場合にはより多くの磁束が外側ホール素子５３及び内側ホール素子４３を通過する。よって、欠陥が存在する場合に遮蔽磁場及び透過磁場の大きさがより強くなり、検出感度及び位置分解能が向上する。その結果、検査精度がより向上する。
【0148】
（第九実施形態）
図３３は、第九実施形態に係る検査装置を適用した検査の例を示す。この実施形態においては、外側永久磁石５５に代えて、外側コイル５７が設けられている。それ以外の構成については、上記第一実施形態に係る検査装置１と同一の構成である。
図３３は、第九実施形態に係る検査装置を適用した検査の例を示す。この実施形態においては、外側永久磁石５５に代えて、外側コイル５７が設けられている。それ以外の構成については、上記第一実施形態に係る検査装置１と同一の構成である。
【0149】
本実施形態によれば、外側コイル５７への通電量を制御することにより、外側コイル５７から円筒状超電導体７Ａに印加する磁場の大きさを調整することができる。このため、外側コイル５７への通電量や通電方向を変更することにより、最適な検査条件を設定することができる。また、外側コイル５７への通電電流が小さく発生磁場が小さい場合には、円筒状超電導体７Ａの表面の欠陥の有無及び臨界電流密度Ｊｃの不均一性の評価、すなわち円筒状超電導体７Ａの表面層の健全性の検査を行うことができる。また、通電電流を非常に大きくして、発生磁場を非常に大きくした場合、磁場が次第に円筒状超電導体７Ａの表面からその内部に進入するようになる。このため円筒状超電導体７Ａの表面のみならず、円筒状超電導体７Ａの内部の超電導状態の健全性（欠陥の有無や臨界電流密度Ｊｃの不均一性）をも検査することができる。
【0150】
以上、本発明の様々な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記第一実施形態では、外側ホール素子５３により遮蔽磁場を検出し、内側ホール素子４３により透過磁場を検出する例を示したが、遮蔽磁場のみ、或は透過磁場のみを、検出するように検査装置を構成してもよい。また、第九実施形態では、外側コイル５７を用いる例について説明したが、コイルに代えて電磁石を用いても良い。また、外側検査ユニット５０に外側ホール素子５３及び外側永久磁石５５を取り付けるとともに、内側検査ユニット４０に内側ホール素子４３及び内側永久磁石５５を取り付けても良い。つまり、円筒状超電導体の内周側及び外周側の双方に、磁石を設けても良い。この場合、遮蔽磁場及び透過磁場の状態が複雑になるが、欠陥の有無により遮蔽磁場及び透過磁場が変化することには変わりがないので、このように構成しても、円筒状超電導体の健全性を検査することができる。このように、本発明は、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、変形可能である。
【符号の説明】
【0151】
１，１Ａ…検査装置、６…冷凍機、７，７Ａ…円筒状超電導体、７１，７１Ａ…円筒基材、７２…内側超電導層、７３…外側超電導層、７４…超電導体、１０…手動昇降操作ユニット、２０…軸方向移動ユニット、２５…軸方向移動ステージ、３０…回転ユニット、３３…回転ステージ、４０…内側検査ユニット、４１…内側ロッド部、４２…内側検査板、４３…内側ホール素子（透過磁場検出センサ、遮蔽磁場検出センサ）、４３Ａ…第一内側ホール素子（第一センサ）、４３Ｂ…第二内側ホール素子（第二センサ）、４４…内側スペーサ、４５…内側永久磁石（磁石）、４６…ヨーク、５０…外側検査ユニット、５１…外側ロッド部、５２…外側検査板、５３，５３１…外側ホール素子（遮蔽磁場検出センサ、透過磁場検出センサ）、５３２…第一外側ホール素子、５３３…第二外側ホール素子、５４…外側スペーサ、５５…外側永久磁石（磁石）、５６…ヨーク、５７…外側コイル（磁石）、８１…容器、１００…超電導マグネット、１１０…冷凍機、１２０…磁場発生装置、１２１…内側超電導体（円筒状超電導体）、１２１ａ…円筒基材、１２１ｂ…超電導体、１２２…外側超電導体、１２３…試料ホルダ、１２４…真空断熱容器、１２５…室温ボア容器、Ｂ１，Ｂ２…螺旋境界、Ｄ…欠陥、Ｒ…検査領域
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14A】
【図14B】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【図32】
【図33】