# Fileset [manuscript_v7_cleaned.pdf](https://mdr.nims.go.jp/filesets/8c23305c-57dc-49a3-8fc1-ef516307c2e2/download) ## Creator [Nobuya BANNO](https://orcid.org/0000-0002-7141-541X) ## Rights [In Copyright](http://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/) ## Other metadata [Development of Pb- and Cd-free NbTi/Nb3Sn Superconducting Joint Technology](https://mdr.nims.go.jp/datasets/118c6948-21ea-4f4d-9fe2-86de861146a9) ## Fulltext 研究論文 低温工学 1 テーマ解説 Pb・Cd フリーNbTi／Nb3Sn 超伝導接合技術の開発 伴野 信哉*1,† Development of Pb- and Cd-free NbTi/Nb3Sn superconducting joint technology Nobuya BANNO*1,† Synopsis: This paper reviews the topic on Pb- and Cd-free NbTi/Nb3Sn superconducting joint technology and the related technologies. The key to the Pb-free joining process is the use of a high-temperature tolerable Nb superconducting alloy as an intermediate material, which enables metallic bonding between the Nb3Sn wire and the Nb superconducting alloy intermediate material by chemical reaction and between the NbTi wire and the Nb superconducting alloy intermediate material by pressure welding. As a result, the NbTi/Nb3Sn superconducting joint is realized. This novel technology is expected to be used in the world’s first lead-free environmentally friendly NMR superconducting magnets. Keywords: NbTi, Nb3Sn, NMR, Pb-free, Superconducting joint (Some figures in this article may appear in colour only in the electronic version) 電子版のみカラーを希望の場合は表記のこと 1．はじめに ご承知の通り、核磁気共鳴（NMR）装置は強い磁場の中に試料を置き、原子核スピンの共鳴現象を観測することで、物質の分子構造を原子レベルで解析する装置である。NMR 分析装置は、分子構造だけでなく、分子間や分子内相互作用、分子の運動性などの情報を得ることができ、生命科学、化学、材料科学、医薬品開発、食品開発等の分野で世界的に広く利用されている 1)。特に、水溶液中で分子の動的立体構造を解析できる唯一の方法であるため、研究加速・高効率化が強く求められる創薬分野で、NMR 分析の重要性はますます高まってる 2)。身近にはワインの産地偽装検査にも利用されている 3)。 NMR の核磁気共鳴周波数は、磁場強度と相関があり、2πυ = γB（υ：共鳴周波数、γ：核種に依存した磁気回転比に関わる比例定数、B：磁場）の関係式で表される。核種がプロトン（1H）の場合、γ = 2.675×108 T–1s–1 であるため、たとえばプロトン共鳴周波数 400 MHz は磁場で言うと約9.4 T に相当する。 プロトン共鳴周波数、すなわち発生磁場は、NMR マグネット開発の上でも非常に重要な指標である。共鳴周波数が 400 MHz 以下の場合、発生磁場が 9.4 T 以下であることから、マグネットは臨界磁場が約 11 T@4.2 K の一般的なNb-47wt%Ti 合金線材 4)で構成できる。しかしそれ以上の共鳴周波数の場合には NbTi 合金では対応できない。その場合現状においては、高磁場分担のために（範囲として概ね～1 GHz すなわち 23.5 T）製造性・コストパフォーマンスの点で優れる Nb3Sn 超伝導線材が使用される。NMR マグネットの研究開発分野では、共鳴周波数が 1 GHzを超える装置の開発が国内外で非常に活発に行われ、国内では、未来社会創造事業といった国家プロジェクトの一環として進められている 5)–7)。一方で市場規模の点では 400～600MHz（磁場 9.4〜14T）のミドルクラス NMR 装置の普及拡大が重要で、これらのミドルクラス装置は研究機関や産業界において広く利用されており、その需要が高いことから市場の成長に寄与すると考えられている。 よく知られたとおり、NMR 装置は極めて微弱な NMR 信号を検出する必要がある。磁石電源のノイズは NMR 信号検出の妨げになるので、電磁石を無電源で運転する特殊な運転（永久電流運転）や永久磁石（超伝導バルク体も含む）による励磁、あるいは磁場安定度を十分確保した電源励磁による手法 8)が利用されるが、多くの場合には NMR測定は永久電流運転で行われており、その場合には超伝導線同士をゼロ抵抗接続、すなわち超伝導接続する必要がある。先に述べたとおり、高磁場NMRマグネットはNbTiおよび Nb3Sn マグネットで構成する必要があり、必ず NbTi／Nb3Sn 超伝導接続を組み込まなければならない。 本質的に異種超伝導体同士の超伝導接続は、両者の生成 Received March 25, 2025（受付日） *1 物質・材料研究機構エネルギー・環境材料研究センター 〒305-0047 茨城県つくば市千現 1-2-1 Research Center for Energy and Environmental Materials (GREEN), National Institute for Materials Science, 1-2-1 Sengen, Tsukuba, Ibaraki 305-0047, Japan † E-mail: banno.nobuya@nims.go.jp DOI: 10.2221/jcsj.58.000（58 巻 000 頁掲載，を示す） 低温工学 2 条件・性質が異なるために難しい。酸素アニーリングが必要な酸化物超伝導体と酸素を嫌う Nb 系超伝導体の接続は言うまでもなく、酸素アニーリングを必要としない NbTi／Nb3Sn 接続の場合であっても簡単なことではない。Nb3Sn層は 650～700℃辺りで拡散合成により生成する必要があり、そうした高温で NbTi を熱処理すれば、NbTi が再結晶・粒成長してしまい、せっかく形成されたナノ α-Ti相の Nb への再固溶、転位等のナノ結晶欠陥の消失、場合によっては Cu 母材と Ti との相互拡散による不均質化によって 9)、性能が大きく低下してしまうためである。従って通常高磁場 NMR マグネット製造では、Nb3Sn コイルを別に熱処理して、後工程で NbTi コイルと超伝導接続する処理が行われる。このとき Nb3Sn超伝導体が硬くてもろい化合物体であることが問題である。延性のある Nb 合金の場合、圧接等で塑性変形し、表面に活性な新生面を露出させ両金属を接合することが可能であるが、Nb3Sn はその機械的性質のため NbTi と機械的に接合することができない。こうした背景の中、30 年以上も前に開発された後述の鉛（Pb）系超伝導はんだを用いた接続手法 10),11)が、実用的 NbTi／Nb3Sn 超伝導接続技術として今なお利用されているのが現状である。 Pb は RoHS（Restriction of Hazardous Substances）指令 12)において厳しい環境規制の対象である。除外申請などの対応に大きな手間とコストがかかっており、どのメーカーも対応に苦慮している。強調すべきは、Pb 系超伝導はんだを用いた接続技術がほぼすべての高磁場 NMR マグネットに使用されていることである。もしそれを Pb フリーの超伝導接続に置き換えることができれば、世界初の Pb フリー高磁場 NMR 装置が実現されることとなり、それを機に Pb が RoHS の適用除外から外れることになれば、NMR超伝導マグネット市場に大きな変化をもたらすかもしれない。 本研究では、Nb 系超伝導合金に耐熱性という機能を発現させ、これを媒介材料とすることで Pb 系超伝導はんだフリーのNbTi／Nb3Sn超伝導接続を実現する手法を提案する 13)。本稿では、関連する技術内容について概説する。 2. 超伝導はんだを用いた Nb 系超伝導体接続技術 低温超伝導線材の超伝導接続技術については、向山氏の解説論文 14)、または SUST のレビュー論文（2015 年までの情報であるが）15)に詳しく書かれているのでそちらを参考にされたい。ここでは超伝導はんだによる接続技術に絞り、主に材料学的な問題点に焦点を当てて概説する。 NbTi／Nb3Sn 超伝導接続で一番の問題点は、Nb3Sn が固くて脆い化合物超伝導体であることである。体心立方体である NbTi 合金には優れた展延性があり、強加工にも耐えうる。一般に Nb 系合金は酸素親和性が高く、表面が強固な酸化被膜に覆われている。超伝導接続には、化学的に活性な新生面同士をシームレスにつなぐことが必要であるが、NbTi 合金同士であれば、圧接等によって新生面を露出し超伝導接続することが可能である。一方、化合物体であるNb3Sn ではその方法は利用できない。 また、NbTi は Nb 系合金であるから、Nb3Sn を生成する際に NbTi との界面にも化学反応で Nb3Sn 層を形成して両者を金属結合するということも可能ではあるが、Nb3Sn を生成するような温度では、NbTi が再結晶・粒成長し NbTi自身の性能が劣化してしまう。さらに Fig. 1 に示すように、NbTi 多芯線の母材である Cu が Ti と相互拡散を起こし、NbTi 組織が不均一になるという問題もある 9),13)。 こうした背景の中、これらの問題を解決する Nb 系超伝導線材の簡便な接合方法として、Pb 系超伝導はんだを用いた手法が考案された 10),11)。中でも、比較的性能の良いPb-Bi 系はんだが使用されることが一般的である。Pb-55.5wt%Bi は臨界温度 8.5 K、臨界磁場では 1.7 T 程度、臨界電流密度は 0.5 T で概ね 100A/mm2 であることが報告されている 16)。 繰り返しになるが、超伝導接続で重要なのは、界面に酸化物層などのない金属結合が実現され超伝導電子が途切れることなく流れることである。Nb 系合金は大気に触れると容易に表面に酸化被膜を生成してしまうので、Cu 母材を化学エッチングして NbTi フィラメントあるいは Nb3Sn Fig. 1 Energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) Nb (red), Ti (Green), and Cu (blue) maps of the NbTi filament in Standard Reference Material (SRM) NbTi wire after heat treatment at 685 ℃/100 h. 10 μm10 μmNb + TiCu 低温工学 3 フィラメントを不用意に大気に露出するべきではない。そこで当該はんだ接合技術では、Cu が容易に Sn 浴に溶融する性質を利用して、  まず接続部位となる線材端部を Sn 浴に浸漬し Cu 母材を Sn に置換させる（第 1 ステップ）  次にフィラメントが Sn コーティングされた端部を Pb-Bi などの超伝導はんだ浴に浸漬し Sn を Pb-Bi に置換する（第 2 ステップ）  最後に接続する 2 本の線材の端部をケースに組み込み、Pb-Biを充填して接合部位を形成する（第 3 ステップ） という手法が提示されている 10),11)。このようにすれば、超伝導フィラメントが大気に露出されることがないため、Pb-Bi と Nb 系超伝導体との間で超伝導接続が実現され、結果的に Pb-Bi 超伝導はんだを介して Nb 系超伝導線材同士の良好な超伝導接続が実現される。Fig. 2 に超伝導はんだを用いたNbTi／Nb3Sn超伝導接続の模式図を示す。超伝導はんだ接合には Pb-Biの他、Cdを含むウッドメタルを使うことも可能である 17)。 一方で、地球環境配慮の世界的な要請から、製造業ではPb・Cd フリー化が積極的に進められている。こうした背景の中、当然超伝導接続に資する Pb・Cd フリーの超伝導はんだの研究も進められた。比較的有力なはんだとして、In-Sn-Bi が報告されている 18)–20)。しかし臨界磁場は 0.2 T程度と低く、さらに In-Sn-Biを用いた NbTi／Nb3Sn超伝導接続の成功例も報告されていない。現状において、Pb-Biを代替できるほどの優れた性能を持つ超伝導はんだは見つかっていない。 3. 耐熱性 Nb系超伝導体と超伝導接続への適用 3.1 耐熱性 Nb系超伝導体 これまで、NbTi 合金の再結晶温度あるいは α-Tiの消失温度が 650℃程度と低いことから、Nb3Sn と NbTi とを高温での化学反応によって接合処理するという発想がそもそもなかった。他の Nb 合金も同様に高い再結晶温度は有してないと考えられていた。そうした背景から、もともと耐熱性の超伝導材料を媒介材料として、高温で Nb3Sn と化学的に接合、室温圧接でNbTiと機械的に接合することはできないかと考えていたところ、2019 年に Nb3Sn 線材の研究でちょっとした興味深い研究結果が報告された 21)。それは、Nb／Sn-Cu 拡散反応において、Nb 母相に Ta-Hf を添加すると、生成される Nb3Sn の結晶組織が微細化されるというものであった。第 2 種超伝導体である Nb3Sn では主要な磁束ピン止め中心は結晶粒界であり 22)–26)、結晶組織の微細化による Nb3Sn 線材高性能化は、以前から大きなトピックであったため、この研究成果は瞬く間に世界的な注目を集めることとなった。しかし現象的に興味深かった点は、Ta-Hfを添加した Nb が Nb3Sn 生成のための 650℃の高温熱処理を経験した後も、微細な Nb 組織を残していたという点であった。この結果を最初に見たとき、特性の優れた耐熱性のNb超伝導合金があれば、Nb3Sn／NbTiの媒介材料として使えるのではないかと考えたことが本研究のきっかけである。 そこで早速、元素周期律表での Nb 周囲の遷移元素の添加効果について調べた。Fig. 3 に強加工した純 Nb およびNb-4at%Ta-1at%Hf 合金について、それぞれ 685℃×200 h、800℃×3hの高温処理を施した後の EBSD（結晶方位解析）の Inverse Pole Figure (IPF)マップ を、Image Quality (IQ)（結晶性を反映）マップと重ねて示す 13)。純Nbでは 685℃の熱 Fig. 2 Schematic illustration of Nb3Sn and NbTi superconducting joint with Pb-system superconducting solder. Fig. 3 EBSD IPF and IQ maps of the microstructure of pure Nb and Nb-4at%Ta-1at%Hf alloy after severe deformation and annealing at 685 ℃/200 h and 800 ℃/3 h 13), respectively. 低温工学 4 処理で粒成長が見られるのに対し、Nb-4at%Ta-1at%Hf 合金では転位等の集合組織を反映していると考えられる微細組織が、800℃の高温を経ても残存していることが確認される。この材料の再結晶温度が 850℃から 1000℃程度であることもわかった 27)。 Fig. 4 に W 添加試料と Hf 添加試料（共に Cu 被覆単芯テープ線材。それぞれのサイズは 4.17 mmw × 0.33 mmt、3.27 mmw × 0.186 mmt）の 685℃×100 h 熱処理前後の試料の4.2 K での臨界電流（Ic）の磁場依存性を示す 13)。Nb-3Hf、Nb-2W では、685℃の熱処理後に若干臨界磁場の低下はみられるが、磁場を下げていくにつれ、急峻な Ic の立ち上がりが見られる。これは、磁束ピン止め中心となる転位等の結晶組織が、熱処理後も維持されていることを反映しているためと考えられる。ちなみに Nb-5Zr 合金は、文献によれば加工ままで 2 T 程度の臨界磁場を有するが 28),29)、加工性が乏しいため、インハウスではうまく加工できず評価できなかった。図にはリファレンスとして国立標準局 NIST のNbTi 標準試料（SRM-1457, Φ 0.6 mm）（Nb-62.8Ti）の685℃×100 h 後の特性も示した（熱処理前後の Ic 比較は挿入図に示した）。Fig. 1 で示した通り、NbTi 組織が不均質化して、大幅な特性劣化が生じているのに対し、Hf 添加、W添加では低磁界側も高 Ic を維持することがわかる。これらの元素添加では、Cu との相互拡散も見られない。Hf 添加と W 添加を比較すると、Hf 添加でより臨界磁場増大の効果が大きく有望である。 3.2 耐熱性 Nb系超伝導体を用いた超伝導接続 耐熱性 Nb 超伝導合金（high- temperature tolerable (HTT) Nb alloy）を用いることで、以下の基本的なステップで鉛フリーのNbTi／Nb3Sn超伝導接続が実現できる。模式図をFig. 5 に示す 13)。 (Step 1) Nb超伝導合金の片端表面とNb3Sn超伝導フィラメントを、Nb3Sn 生成熱処理と同時に化学反応で金属接合する（このとき Nb 超伝導合金の表面にも Nb3Sn 相が形成される）。 (Step 2) Nb 超伝導合金のもう一方の片端表面と、NbTiフィラメントを機械的な圧接で金属結合する。 Fig. 6 には、Nb-4Ta-1Hf と Nb3Sn 線材の接続界面の SEM像およびエネルギー分散型Ｘ線分光法（EDS）による Nbと Sn の組成マップ像（重ね合わせ）を示す。ここではNb3Sn 線材として、インハウスで作製した内部スズ法線材を使用した 30)。この結合では、高温熱処理を行い、Nb-4Ta-1Hf 側にも Nb3Sn 層を形成することで Nb3Sn フィラメ Fig. 5 Schematic diagram for joining process between NbTi and Nb3Sn wires using high-temperature tolerable (HTT) Nb-alloy 13). Fig. 4 Critical current (Ic) vs. magnetic field of some Nb-alloy samples 13). Nb-3Hf and Nb-2W are tapes with dimensions of 4.17 mmw × 0.33 mmt and 3.27 mmw × 0.186 mmt, respectively. The data of NbTi SRM-1457 wire (Nb-62.8Ti) after the heat-treatment was also included as a reference. The inset is the comparison of Ic in NbTi SRM-1457 wire before and after the heat-treatment. 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.60501001502002503003504004505000 2 4 6 8 10050100150200250300350400 I c (A)Magnetic field (T)4.2 KNbTi (SRM 1457, F0.5 mm)Non-annealedNbTi (SRM 1457, F0.5 mm) 685 oC x 100 h Nb-62.8Ti 685oC x 100 h Nb-3Hf as-drawn Nb-3Hf 685oC x 100 h Nb-2W as-drawn Nb-2W 685oC x 100 h I c (A)Magnetic field (T)4.2 K1 mV criterion 低温工学 5 ントとの完全な金属結合が形成できることが重要な点である。 NbTi と Nb 超伝導合金の密着性は基本的には加工度・変形度に依存している。つまり両金属を塑性変形し、表面に活性な新生面を露出させることが重要である。ただし、過度の圧接変形によるフィラメントの断線には注意が必要である。なお、NbTi 同士の接合では、界面の接合状態を改善するのに 450℃程度の焼鈍が有効であることが報告されており 31)、焼鈍は耐熱 Nb 超伝導合金との接合状態の改善にも効果があると期待される。 NbTi チューブを媒介に溶接で NbTi 線と Nb3Sn 線を低抵抗接合する研究も最近報告されているが、これも基本的には同じ概念である 32)。 3.3 接続ユニットの臨界電流特性 Fig. 7 に Nb-3Hf 合金を媒介材料とした NbTi／Nb-3Hf／Nb3Sn 超伝導接続ユニットの通電試験により得られた Ic–B特性の一例および 0.9 T での V–I 曲線（log-log プロット）を示す。図には個別に準備した NbTi／Nb-3Hf 合金、Nb3Sn／Nb-3Hf 合金接続ユニットの結果も併せて載せた。NbTi 線には NIST の標準試料（SRM-1457, Φ0.6 mm）、Nb3Sn 線材には先と同様インハウスの内部スズ法線材を使用した。電圧は接続部位直上に取り付けた電圧タップにより計測し、接続 Icは電解基準による定義が適さないため、1 μV の電圧基準で定義した。また V–I 曲線から V=aInで定義される n 値を 0.1～1 μV の範囲で求めた。 本試料では、NbTi／Nb-3Hf／Nb3Sn 超伝導接続ユニットの Ic–B 特性は Nb3Sn／Nb-3Hf 合金接続ユニットの Ic–B 特性とほぼ一致しており、接続ユニット全体の Ic が Nb3Sn／Nb-3Hf 合金接続の特性の制約を受けていたと考えられる。 Fig. 6 SEM image and EDS map (overlay of Nb (red) and Sn (green)) at the interface between Nb-4Ta-1Hf and Nb3Sn wire. Fig. 7 Typical Ic–B characteristics of NbTi/Nb-3Hf/Nb3Sn, NbTi/Nb-3Hf and Nb3Sn/Nb-3Hf joint (reproduced from ref. 13)) and V–I curve of the NbTi/Nb-3Hf/Nb3Sn joint at 0.9 T. The n-value determined in the range of 0.1 to 1 μV is 80. 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2050100150200250 NbTi / Nb-3Hf Nb3Sn / Nb-3Hf NbTi / Nb-3Hf / Nb3Sn4.2 K1 mV criterion I c (A)Magnetic field (T)60 80 1001E-40.0010.010.1110Voltage (mV)Current (A)n = 80.04.2 K, 0.9 TNbTi / Nb-3Hf / Nb3Sn joint Fig. 8 Decay current and curve fitting at 4.2 K and 0.5 T for a loop sample composed of NbTi, Nb-3Hf and Nb3Sn wires (reproduced from ref. 13)). 0 1000 2000 3000 40006.506.556.606.656.706.756.800.5 TR = 6.55 x 10-13 WHall sensor output (mV)Time (sec.)低温工学 6 V–I 曲線における超伝導遷移は極めてシャープで、良好な超伝導接続特性が実現されていることが伺える。例えば0.9 T の曲線から求めた n 値は 80 であった。 3.4 電流減衰法による極微小抵抗測定 Fig. 7 に示されるように、通電試験による微小抵抗の計測は 0.1 μV 程度（抵抗でいえば 1 nΩ 程度）が限界で、それ以下の抵抗を測るにはループ回路を用いた電流減衰測定が必要である 33)–35)。著者も関わる JST 未来社会創造事業プロジェクトでは、冷凍機冷却による電流減衰抵抗測定装置を開発しており、当該装置で 10–15 Ω 程度以下の抵抗測定も可能である 36)。Fig. 8 に当該試験装置にて測定したNbTi／Nb-3Hf／Nb3Sn 接続ループ試料の電流減衰波形を示す。縦軸はホール電圧で、この値はループ内部の磁場、すなわちループ電流に比例する（電流はループ試料のインダクタンスから求められる）。ホール電圧とインダクタンスから求められた投入電流は 47 A だったが、投入後急激に減衰し最終的に安定した電流値は 16 A 程度となった。この電流値は、本接続試料を通電試験で測定したときの Icとほぼ一致することは確認されている 37)。Ic が想定より低かった原因については次節で簡単に説明する。インダクタンスを L、抵抗を R とすると L dI ⁄dt = RI であるから、抵抗値は電流減衰が安定した後の電流減衰の傾きから計算される。その値は約 6.55×10–13 Ω と見積もられ、本超伝導接続技術により NMR 装置で要求される抵抗値を十分満足する値が得られることが確かめられた。 3.5 μCTによる内部非破壊観察 X 線マイクロコンピュータトモグラフィー（μCT）による観察は、非破壊の 3 次元微細構造解析に有効である。Fig. 9 は、前節のループ試料の NbTi／Nb-3Hf 接続部のμCT 像の一例である。この像に示される通り、接続部内部で NbTi フィラメントが断線していることが確認され、これが Icが想定より低かった原因と考えられる。このようにμCT を利用することで接合状態や損傷状態を確認することができる。 4. まとめ 本稿は、Pb・CdフリーNbTi／Nb3Sn超伝導接合技術に関して 2023 年度科学技術インパクト賞をいただいたのを機に、その技術概要と関連技術を概説させていただいた。Pbフリー化の鍵は、耐熱性の Nb 超伝導合金を媒介材料として利用することにあり、これにより Nb3Sn 線材と Nb 超伝導合金媒介材料とは化学反応による金属結合、NbTi 線材とNb 超伝導合金媒介材料とは圧接による金属結合が可能となり、結果的に NbTi／Nb3Sn 超伝導接続が実現される。高磁場 NMR 超伝導磁石では、接続媒介材料として長らく Pb 系超伝導はんだが使用されてきた歴史があり、当該分野ではPb フリー化が切望されていた。 SDGs (Sustainable Development Goals) の目標「12. つくる責任、つかう責任」にある通り、環境保全は持続社会を目指す上で重要な課題である。あらゆる製造業で Pbフリー化が進んでいる中で、本技術をシーズに NMR 超伝導磁石開発分野でも Pb フリー化の研究開発が活発となり、近い将来、Pb フリーの環境調和型 NMR 装置が実現されることを楽しみにしている。 参 考 文 献 1) J. H. Ardenkjaer-Larsen, et al.: “Facing and Overcoming Sensitivity Challenges in Biomolecular NMR Spectroscopy,” Angewandte Chemie - International Edition 54 (2015) 9162–9185 2) 鈴村 謙一:「NMRと創薬研究」生物工学会誌 101 (2023) 501–505 3) P. A. Solovyev, et al.: “NMR spectroscopy in wine authentication: An official control perspective,” Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety 20 (2021) 2040–2062 4) M. Suenaga and K. M. Ralls: “Some superconducting properties of Ti–Nb–Ta ternary alloys,” Journal of Applied Physics 40 (1969) 4457–4463 5) H. Maeda, J. I. Shimoyama, Y. Yanagisawa, Y. Ishii and M. Tomita: “The MIRAI program and the new super-high field NMR initiative and its relevance to the development of superconducting joints in Japan,” IEEE Transactions on Applied Superconductivity 29 (2019) 4602409 6) Bruker Corporation: “Bruker Announces World’s First 1.2 GHz High-Resolution Protein NMR Data,” https://ir.bruker.com/press-releases/press-release-details/2019/Bruker-Announces-Worlds-First-12-GHz-High-Resolution-Protein-NMR-Data/default.aspx (2019) 7) Y. Yanagisawa, M. Hamada, K. Hashi and H. Maeda: “Review of recent developments in ultra-high field (UHF) NMR magnets in the Asia region,” Superconductor Science and Technology vol. 35 Preprint at https://doi.org/10.1088/1361-6668/ac5644 (2022) 8) M. Takahashi: “Magnetic Field Stability of Superconducting Magnets Using External Power Supplies for NMR/MRI,” TEION KOGAKU (Journal of Cryogenics and Superconductivity Society of Japan) 53 (2018) 203–209 9) D. C. Larbalestier, P. J. Lee and R. W. Samuel: “The growth of intermetallic compounds at a copper-niobium-titanium interface,” Fig. 9 An example of μCT image of the joint part of the loop sample with joint between NbTi wire and Nb-3Hf tape. 低温工学 7 Advances in Cryogenic Engineering Materials (1986) 715–722 doi:10.1007/978-1-4613-9871-4_85 10) R. F. Thornton: “Superconducting joint for superconducting wires and coils and method of forming,” U.S. Patent (1988) 4744506 11) C. A. Swenson and W. D. Markiewicz: “Persistent joint development for high field NMR,” IEEE Transactions on Applied Superconductivity 9 (1999) 185–188 12) 日本分析機器工業会 (JAIMA):「EU-RoHS指令の概説」 https://www.jaima.or.jp/jp/about/activities/committee/ea/regulation/eu-rohs/ 13) N. Banno, K. Kobayashi, A. Uchida and H. Kitaguchi: “High-temperature-tolerable superconducting Nb-alloy and its application to Pb- and Cd-free superconducting joints between NbTi and Nb3Sn wires,” Journal of Materials Science 56 (2021) 20197–20207 14) S. Mukoyama: “Superconducting joint technology for a low-temperature superconducting wire,” TEION KOGAKU (Journal of Cryogenics and Superconductivity Society of Japan) 55 (2020) 255–261 15) G. D. Brittles, T. Mousavi, C. R. M. Grovenor, C. Aksoy and S. C. Speller: “Persistent current joints between technological superconductors,” Superconductor Science and Technology 28 (2015) 93001 16) D. Patel, et al.: “Niobium-titanium (Nb-Ti) superconducting joints for persistent-mode operation,” Scientific Reports 9 (2019) 14287 17) T. Okada, K. Takahata, S. Nishijima, S. Nakagawa and M. Yoshiwa: “Magnetic shielding with superconducting wires,” IEEE Transactions on Magnetics 24 (1988) 895–898 18) S. A. Levy, Y. B. Kim and R. W. Kraft: “Effect of structure on the superconducting properties of eutectic alloys,” Journal of Applied Physics 37 (1966) 3659–3665 19) T. Mousavi, C. Aksoy, C. R. M. Grovenor and S. C. Speller: “Microstructure and superconducting properties of Sn-In and Sn-In-Bi alloys as Pb-free superconducting solders,” Superconductor Science and Technology 29 (2016) 015012 20) S. Santra, et al.: “The effect of the size of NbTi filaments on interfacial reactions and the properties of InSn-based superconducting solder joints,” Materials and Design 176 (2019) 107836 21) S. Balachandran, et al.: “Beneficial influence of Hf and Zr additions to Nb4at%Ta on the vortex pinning of Nb3Sn with and without an O source,” Superconductor Science and Technology 32 (2019) 044006 22) R. M. Scanlan, W. A. Fietz and E. F. Koch: “Flux pinning centers in superconducting Nb3Sn,” Journal of Applied Physics 46 (1975) 2244–2249 23) B. J. Shaw: “Grain size and film thickness of Nb3Sn formed by solid-state diffusion in the range 650-800 °C,” Journal of Applied Physics 47 (1976) 2143–2145 24) A. W. West and R. D. Rawlings: “A transmission electron microscopy investigation of filamentary superconducting composites,” Journal of Materials Science 12 (1977) 1862–1868 25) W. Schauer and W. Schelb: “Improvement of Nb3Sn high field critical current by a two-stage reaction,” IEEE Transactions on Magnetics 17 (1981) 374–377 26) A. Godeke: “Performance boundaries in Nb3Sn superconductors,” Ph.D. dissertation (2005) 27) N. Banno, T. Morita, T. Yagai and S. Nimori: “Influence of parent Nb-alloy grain morphology on the layer formation of Nb3Sn and its flux pinning characteristics,” Scripta Materialia 199 (2021) 113822 28) T. Doi, M. Mitani and T. Umezawa: “Superconducting properties of Nb-Zr-Ti ternary alloys (studies of hard superconductor, I),” Journal of the Japan Institute of Metals 30 (1966) 133–138 29) M. Nobuki and K. Tachikawa: “Fabrication of Nb-Zr superconducting wires,” Journal of the Japan Institute of Metals 34 (1970) 88–94 30) N. Banno, Y. Miyamoto and K. Tachikawa: “Microstructural study of brass matrix internal tin multifilamentary Nb3Sn superconductors,” Physica C: Superconductivity and Applications 546 (2018) 55–60 31) S. Mizumaki and A. Yamamoto: “Experimental study of current sharing and transfer in superconductor joint,” IEEE Transactions on Appiled Superconductivity 7 (1997) 805–807 32) S. E. Kopylov, et al.: “Development of ultra-low-resistance splicing of Nb3Sn and NbTi superconducting wires,” IEEE Transactions on Applied Superconductivity 31 (2021) 33) Y. Iwasa: “Superconducting joint between multifilamentary wires 2. Joint evaluation technique,” Cryogenics 16 (1976) 217–219 34) T. Tominaka, S. Kakugawa, N. Hara and N. Maki: “Electrical properties of superconducting joint between composite conductors,” IEEE Transactions on Magnetics 27 (1991) 1846–1849 35) D. T. Ryan, H. Jones, W. Timms and N. Killoran: “Critical Current Measurements at Electric Fields in the pV m-1 Regime,” IEEE Transactions on Applied Superconductivity 7 (1997) 1455–1458 36) K. Kobayashi, et al.: “Development of a superconducting joint resistance evaluation system,” IEEE Transactions on Applied Superconductivity 30 (2020) 9000204 37) N. Banno, et al.: “Novel Pb-free superconducting joint between NbTi and Nb3Sn wires using high-temperature-tolerable superconducting Nb-3Hf intermedia,” IEEE Transactions on Applied Superconductivity 32 (2022) 4301205 伴 野 信 哉 1970 年 6 月生。1994 年横浜国立大学工学部電子情報工学科卒業。1999 年同大学院工学研究科博士課程後期（電子情報工学専攻）修了。同年科学技術庁金属材料技術研究所（現（国研）物質・材料研究機構）入所。2003 年 11 月～2004 年 10 月ジュネーブ大学訪問研究員。主に化合物系超電導材料・線材開発，超電導接続技術開発に従事。低温工学・超電導学会，応用物理学会，日本金属学会，電気学会会員。博士（工学）。