Bi-2212 を用いたプローブコイルの Q 値

φ8mm φ8mm

φ8mm φ8mm

(a)

(b)

トリマコンデンサ

L_s:プローブコイル

C_m:整合用トリマコンデンサ C_t:同調用トリマコンデンサ

C

C

L

C

C

L

(c)

トリマコンデンサ

測定治具 先端ステージ

測定治具 先端ステージ

図7-5.  Bi-2212プローブコイルの実装写真と等価回路

      (a)２ターンコイル、(b)４ターンコイル、(c)等価回路

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000

300 400 500 600 700

f(MHz)

Q

Bi-2212 Ag

T=4.2 K B=0 T 0

1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000

300 400 500 600 700

f(MHz)

Q

Bi-2212 Ag

T=4.2 K B=0 T

0 5000 10000 15000 20000 25000

200 300 400 500 600 f (MHz)

Q

Bi-2212 Ag

(a) (b)

T=4.2 K B=0 T

図7-6.  Bi-2212プローブコイルのQ値-周波数依存性（温度：4.2 K, 磁場：0 T）

      (a)２ターンコイル、(b)４ターンコイル

ネットワークアナライザ

Liq. He

セミリジッドケーブル

同調整合回路 測定冶具

超伝導マグネット

プローブコイル 磁場

ネットワークアナライザ

Liq. He

セミリジッドケーブル

同調整合回路 測定冶具

超伝導マグネット

プローブコイル 磁場

図7-7.  Bi-2212プローブコイルの磁場中Q値評価方法

図7-8に、4.2 KにおけるQ値の磁場依存性の測定結果を示す。なお、測定結果 はいずれも共振周波数600 MHzでのQ値である。図7-8に示すように、2ターン、4 ターンのプローブコイルいずれもQ値は0〜1 Tの領域で急激に低下し、それ以上の 磁場中（1〜7 T）では緩やかに減少する傾向を示した。2 ターンのBi-2212プローブ コイルでは、磁場 7 T で Q=6860 を示し、ゼロ磁場での Ag プローブコイルの Q 値

（Q=3580）を大きく上回った。同様に、4ターンのBi-2212プローブコイルでも、磁 場7 Tの条件で、Agプローブコイルのゼロ磁場でのQ値（Q=4500）を大幅に上回る

Q=17280を得た。以上の結果から、0〜7 Tの磁場を印加した状態でも、Bi-2212プロ

ーブコイルは常伝導Agプローブコイルと比べ低損失であることを実証した。磁場7 T

は 300 MHz NMR の動作環境であり、以上の結果から Bi-2212 プローブコイルは   

300 MHz ＮＭＲ装置に充分適用可能であると言える。

上述したように、Bi-2212プローブコイルのQ値は1 T以上の磁場中では緩やかに減 少する依存性を示す。この磁場依存性から外挿すると、Bi-2212 プローブコイルはさ らに高磁場中でも、常伝導Agプローブコイルに比べ高いQ値を維持すると予想され る。図7-9に、より高磁場領域におけるQ値を予測した計算結果を示す。直線は、磁

場 1〜7 T の Q 値の磁場依存性の実験結果を線形近似で外挿した計算結果を表す。1

〜7 Tの依存性が14 Tまで保たれると仮定した場合、磁場14 TでもBi-2212プローブ コイルは常伝導Agプローブコイルに対して充分に高いQ値を示すと予測される。よ って、以上の検討結果から、本研究で試作した Bi-2212 プローブコイルは 600 MHz NMR（磁場強度14 T）への適用が充分に期待できる。

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000

0 1 2 3 4 5 6 7 8

B (T)

Q (600MHz)

T=4.2 K f=600 MHz

Bi-2212

Ag

0 5000 10000 15000 20000 25000

0 1 2 3 4 5 6 7 8

B (T)

Q (600MHz)

T=4.2 K f=600 MHz

Bi-2212

Ag

(a) (b)

図7-8.  Bi-2212プローブコイルのQ値-磁場依存性

（温度：4.2 K, 周波数：600 MHz）

(a)２ターンコイル、(b)４ターンコイル

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000

0 2 4 6 8 10 12 14

B (T)

Q (600MHz)

0 5000 10000 15000 20000 25000

0 2 4 6 8 10 12 14

B (T)

Q (600MHz)

T=4.2 K f=600 MHz

Bi-2212

Ag

T=4.2 K f=600 MHz

Bi-2212

Ag

(a) (b)

図7-9.  Bi-2212プローブコイルのQ値-磁場依存性の予測計算

（温度：4.2 K, 周波数：600 MHz） (a)２ターンコイル、(b)４ターンコイル