Properties of praseodymium permanent magnet for cryogenic hybrid magnet

ハイブリッド磁石のためのプラセオジウム永久磁石の極低温特性

不破 康裕   ; 岩下 芳久*; 近藤 晃弘*

Fuwa, Yasuhiro; Iwashita, Yoshihisa*; Kondo, Akihiro*

強磁場の発生は加速器を含む先端研究を遂行するための重要な技術である。NbTIやNbSn,高温超伝導材を用いたハイブリッド磁石は強磁場の発生に使用することができるが、NbSnや高温超伝導材は材料コストが高い。そこで永久磁石をハイブリッド磁石に加えることで1T分の磁束密度を発生することができ、コストの高い線材の使用量が少なくすることができると期待できる。先行研究においては100Kまでの低温環境における永久磁石の磁化特性が調べられてきたおり、ネオジム磁石の磁化が100Kで減少することが知られている。一方で、ネオジムの代わりにプラセオジウムを使用した永久磁石では100Kにおいても磁化量が減ることなく保磁力も7T程度の値である。本研究では、プラセオジウム永久磁石の磁化特性を4Kの極低温において測定した。その結果、4Kにおいてプラセオジウム磁石の磁化は減少することなく10Tの保磁力を有することが明らかとなった。

High-field magnets are often demanded advanced scientific studies. Although a hybrid coil design comprising Nb-Ti, NbSn, and HTS (High-Temperature Superconductors) are potential candidates for such application, the costs of NbSn and HTS are expensive compared with Nb-Ti. By generating an additional field of about 1 T by permanent magnets, the required amounts of superconducting material may be reduced. Magnetic properties of some magnetic materials have been studied by other works at temperatures as low as 100 K. The remanent field of conventional NdFeB magnets decreases at 100 K due to spin reorientation. PrFeB magnets consisting of praseodymium (Pr) instead of neodymium (Nd) do not show such degradation and the coercivity of PrFeB at 100 K is 7 T. In this study, the B-H curve, as a primary magnetic property, of a PrFeB magnet sample was measured in the temperature range down to 4 K. As a result, no decrease in magnetization of the praseodymium magnets, and the coercivity was 10 T.