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低温超電導材料リスト
はじめに
低温超伝導材料は30K以下で超伝導を示し、通常液体ヘリウムによる冷却を必要とする。これらの材料は、高エネルギー物理学、医療イメージング、核融合などの先端技術に不可欠である。臨界温度（Tc）は、材料が超伝導になる閾値であり、各材料の実用的な用途を決定する上で重要な役割を果たす。
金属
ニオブ (Nb) - 臨界温度 (Tc)：9.3K
ニオブは最も一般的に使用される低温超電導金属である。β相の薄膜や固溶体で使用されることが多く、弱電部品や超電導マグネットに重宝されている。9.3Kという高いTcは、低い電気抵抗と強い磁場を必要とする分野で実用的である。
合金
NbTi (ニオブチタン) - 臨界温度 (Tc)：9.2K
NbTiは最も広く使用されている超電導合金で、低温超電導材料の約95%を占める。NbTiは強力な超伝導特性と優れた機械的性能を兼ね備えており、以下のような用途に最適です：
- 高エネルギー物理学用加速器
- 磁気共鳴画像装置（MRI）
- プラズマ磁気閉じ込め装置
NbZr (Niobium-Zirconium) - 臨界温度 (Tc)：11K
NbZrは最初に開発された超電導合金の一つであるが、その大部分はNbTiに取って代わられた。適度な温度と特定の機械的特性を必要とする特定の工業プロセスにおいて、その使用は依然として重要である。
化合物
NbN (窒化ニオブ) - 臨界温度 (Tc)：16K
NbNはその安定性で知られ、一般的に薄膜で使用される。弱電部品や高磁場磁気システムで優れた性能を発揮するため、長期的な信頼性が要求される用途に適しています。
Nb₃Sn (Niobium-Tin) - 臨界温度 (Tc)：18.1K
脆いにもかかわらず、Nb₃Snは高磁場磁石用途で最も重要な化合物の一つです。Nb₃Snは、核融合炉や粒子加速器のような強磁場を必要とする装置で使用される。Nb₃Snは、加工は難しいが、強い磁力に耐えることができる。
V₃Ga（バナジウム-ガリウム） - 臨界温度（Tc）：16.8K
V₃Gaは、Nb₃Snと同様に高磁場磁石に使用される。機械的特性が若干異なるため、特定の技術用途に適している。他の化合物と同様、強磁場中で優れた機能を発揮することから好まれている。
表.1 低温超電導材料
| 材料名 | 臨界温度 (Tc) |
| NbTi（ニオブ・チタン） | 9.2K |
| ニオブ（Nb） | 9.3K |
| NbZr（ニオブ-ジルコニウム） | 11.0K |
| NbN (窒化ニオブ) | 16.0K |
| VGa（バナジウム-ガリウム） | 16.8K |
| NbSn (ニオブ-スズ) | 18.1K |
低温超電導体の応用
低温超電導体は、様々な産業や科学の進歩において重要な役割を果たしている。その用途には以下のようなものがある：
- 高エネルギー物理学：高エネルギー物理学: NbTiのような材料は、強力な磁場を発生させ維持する能力があるため、粒子加速器やプラズマ閉じ込め装置に使用されています。
- 医療イメージング：NbTi超伝導体は、体内構造の画像化に必要な強力な磁場を作り出すMRI装置に不可欠です。
- 核融合：Nb₃Snは、核融合炉の高磁場磁石の製造に不可欠であり、磁石制御核融合技術の取り組みを支えている。
結論
低温超電導材料の領域では、金属、合金、化合物の相互作用が、科学、医療、軍事などの領域にわたる無数の応用を解き放ちました。私たちが液体ヘリウムの極寒の地を進むにつれ、より高い臨界温度と、より費用対効果の高い操作方法を追求することが、この分野を前進させる原動力となっています。スタンフォード・アドバンスト・マテリアルズは、このような技術革新の最前線に立ち続け、低温超伝導材料とその多様な用途の進化に貢献しています。
Chin Trento
