CN107251672A - 主动消磁系统 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于，提供一种能抑制未配置有作为磁场检测单元的磁传感器的位置处的磁场变动的主动消磁系统。主动消磁系统(1)具备：磁场形成单元，包含配置为隔着磁场控制空间(S)对置的一对X轴环形线圈(2)以及X轴电流供给装置(3)；一个作为磁场检测单元的磁传感器(8)，配置于一对X轴环形线圈(2)之间，并对磁场控制空间(S)的磁场进行检测；以及控制器(9)，作为对X轴电流供给装置(3)进行控制的控制单元，控制器(9)以使作为流过一对X轴环形线圈(2)中的一方的X轴环形线圈(2a)的电流大小与流过另一方的X轴环形线圈(2b)的电流大小的比率的电流比率(κx)恒定，并消除由磁传感器(8)检测出的磁场变动的方式，对其电流大小进行控制。

Description

主动消磁系统

技术领域

本发明涉及一种主动消磁系统。详细而言，涉及一种会减轻由外部的磁场发生源产生的磁场变动的主动消磁系统。

背景技术

以往，电子显微镜、电子束曝光装置等容易受到电磁噪声的影响的电子应用设备被设置于基于抑制由干扰引起的磁场变动的主动消磁系统的磁场控制空间内。主动消磁系统以隔着磁场控制空间的方式配置有环形线圈，并根据由干扰引起的磁场控制空间的磁场变动，来控制流过对置的环形线圈的电流。在这种主动消磁系统中，已知有如下的主动消磁系统：在每个环形线圈中设置对磁场进行检测的磁场检测单元(磁传感器)，并独立地控制各环形线圈。例如，专利文献1中所述的主动消磁系统。

专利文献1中所述的主动消磁系统，基于与各环形线圈对应的磁传感器所检测出的磁场，对流过每个环形线圈的电流大小进行控制，以消除由干扰引起的磁场变动。由此，不管作为干扰的磁场发生源的大小、距磁传感器的距离如何，均能抑制磁场变动。但是，专利文献中所述的技术为：对配置有磁传感器的检测位置处的磁场变动进行抑制。因此，在想要抑制磁场变动的位置处无法配置磁传感器的情况下，可能会无法根据磁场发生源的位置、大小，充分地抑制想要抑制磁场变动的目标位置处的磁场变动。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2003－332781号公报

发明内容

发明所要解决的问题

本发明是鉴于如上情况完成的，其目的在于，提供一种能抑制未配置有磁场检测单元的位置处的磁场变动的主动消磁系统。

用于解决问题的方案

即，对于本发明而言，主动消磁系统具备：磁场形成单元，包含配置为隔着磁场控制空间对置的一对环形线圈、以及分别将电流供给至一对环形线圈的电流供给装置；一个磁场检测单元，配置于一对环形线圈之间，并对磁场控制空间的磁场进行检测；以及控制单元，基于来自磁场检测单元的信号对电流供给装置进行控制，控制单元以使流过一对环形线圈中的一方的环形线圈的电流大小与流过另一方的环形线圈的电流大小的比率恒定，并消除由磁场检测单元检测的磁场变动的方式，对其电流大小进行控制。

对于本发明而言，构成为：能对流过所述一对环形线圈中的一方的环形线圈的电流与流过另一方的环形线圈的电流的比率进行变更，并对由从一方的环形线圈产生的磁场分布与从另一方的环形线圈产生的磁场分布确定的磁场控制空间的磁场分布进行调整。

对于本发明而言，构成为：能基于来自所述磁场控制空间外的规定位置处的磁场发生源的磁场即检测单元的设置位置处的磁场与来自所述磁场发生源的磁场即想要抑制磁场变动的目标位置处的磁场的比率，对流过所述一对环形线圈中的一方的环形线圈的电流与流过另一方的环形线圈的电流的比率进行变更，并能对由从一方的环形线圈产生的磁场分布与从另一方的环形线圈产生的磁场分布确定的磁场控制空间的磁场分布进行调整。

对于本发明而言，具备多个所述磁场形成单元，并配置为各磁场形成单元的中心轴相互正交。

对于本发明而言，构成为：所述一对环形线圈的间隔能变更。

对于本发明而言，主动消磁系统具备：磁场形成单元，包含配置为隔着磁场控制空间对置的一对环形线圈、以及分别将电流供给至一对环形线圈的电流供给装置；一个磁场检测单元，配置于一对环形线圈之间，对磁场控制空间的磁场进行检测；以及控制单元，基于来自磁场检测单元的信号对电流供给装置进行控制，基于位于磁场控制空间外的磁场发生源的磁场与来自磁场发生源的想要抑制磁场变动的目标位置处的磁场的比率，对一对环形线圈中的一方的环形线圈的匝数与另一方的环形线圈的匝数的比率进行变更，并对由从一方的环形线圈产生的磁场分布与从另一方的环形线圈产生的磁场分布确定的磁场控制空间的磁场分布进行调整，控制单元对流过一对环形线圈的电流大小进行控制，以消除由磁场检测单元检测的磁场变动。

发明效果

作为本发明的效果，实现了以下所示的效果。

即，根据本发明，基于流过各环形线圈的电流比率和由磁场检测单元检测出的磁场，调整磁场控制空间内的任意位置处的磁场分布。由此，能抑制未配置有磁场检测单元的位置处的磁场变动。

根据本发明，根据流过环形线圈的电流的比率调整磁场控制空间的磁场分布及其大小。由此，能抑制未配置有磁场检测单元的位置处的磁场变动。

根据本发明，以由磁场检测单元检测出的磁场为基准，并通过流过环形线圈的电流比率调整想要抑制磁场变动的目标位置处的磁场分布及其大小。由此，能抑制未配置有磁场检测单元的位置处的磁场变动。

根据本发明，在磁场控制空间中，能被消除的磁场变动的空间被扩大。由此，能抑制未配置有磁场检测单元的位置处的磁场变动。

根据本发明，在磁场控制空间中，能调整磁场分布。由此，能抑制未配置有磁场检测单元的位置处的磁场变动。

即，根据本发明，以由磁场检测单元检测出的磁场为基准，并通过环形线圈的匝数调整想要抑制磁场变动的目标位置处的磁场分布及其大小。由此，能抑制未配置有磁场检测单元的位置处的磁场变动。

附图说明

图1是表示本发明的主动消磁系统的构成的立体图。

图2是表示本发明的主动消磁系统的X轴方向的磁场形成单元的构成的立体图。

图3是表示本发明的主动消磁系统的控制构成的图。

图4是示出表示本发明的主动消磁系统中的电流控制的流程图的图。

具体实施方式

以下，使用图1对作为本发明的主动消磁系统的第一实施方式的主动消磁系统1进行说明。在本实施方式中，主动消磁系统1对来自作为磁场控制空间S的X轴方向、Y轴方向以及Z轴方向的干扰的磁场发生源Pd的磁场的影响进行抑制。需要说明的是，在本实施方式中，由于对来自作为X轴方向、Y轴方向以及Z轴方向的干扰的磁场发生源Pd的磁场的影响进行抑制的构成相同，因此，以X轴方向的构成为中心进行说明。

如图1所示，主动消磁系统1在磁场控制空间S产生磁场，并对想要抑制磁场变动的目标位置Pt(以下，仅记为“目标位置Pt”)处的来自磁场发生源Pd的磁场进行消除。主动消磁系统1具备：作为磁场形成单元的一对X轴环形线圈2和X轴电流供给装置3、一对Y轴环形线圈4和Y轴电流供给装置5以及一对Z轴环形线圈6和Z轴电流供给装置7、作为磁场检测单元的磁传感器8以及作为控制单元的控制器9。主动消磁系统1配置于作为应该对来自作为干扰的磁场发生源Pd的磁场的影响进行抑制的空间的磁场控制空间S。

构成磁场形成单元的一对X轴环形线圈2、一对Y轴环形线圈4以及一对Z轴环形线圈6产生磁场。构成一对X轴环形线圈2的一方的X轴环形线圈2a和另一方的X轴环形线圈2b形成为匝数以及卷径相同。这时，一对X轴环形线圈2以使彼此的中心轴一致而隔着磁场控制空间S被配置。一对Y轴环形线圈4以及一对Z轴环形线圈6也为同样的构成。需要说明的是，在本实施方式中，一对X轴环形线圈2、Y轴环形线圈4、以及Z轴环形线圈6分别配置为各环形线圈的中心轴一致，但并不限定于此，中心轴也可以不一致。

一对X轴环形线圈2配置为其中心轴沿着磁场控制空间S的X轴方向。一对Y轴环形线圈4配置为其中心轴沿着磁场控制空间S的Y轴方向。一对Z轴环形线圈6配置为其中心轴沿着磁场控制空间S的Z轴方向。就是说，磁场控制空间S由一对X轴环形线圈2、一对Y轴环形线圈4以及一对Z轴环形线圈6确定其范围。

构成磁场形成单元的X轴电流供给装置3、Y轴电流供给装置5以及Z轴电流供给装置7，将电流供给至所对应的一对X轴环形线圈2、一对Y轴环形线圈4以及一对Z轴环形线圈6。在X轴电流供给装置3分别独立地连接有构成一对X轴环形线圈2的一方的X轴环形线圈2a和另一方的X轴环形线圈2b。X轴电流供给装置3能以相同方向使供给能力范围内的任意不同大小的直流电流以任意大小流过一方的X轴环形线圈2a和另一方的X轴环形线圈2b。Y轴电流供给装置5以及Z轴电流供给装置7也为同样的构成。需要说明的是，在本实施方式中，在一个电流供给装置连接有一方的环形线圈和另一方的环形线圈，但并不限定于此，也可以为在一方的环形线圈和另一方的环形线圈分别连接电流供给装置的构成，或者将一对X轴环形线圈2、一对Y轴环形线圈4以及一对Z轴环形线圈6与一个电流供给装置连接的构成。

作为磁场检测单元的磁传感器8检测磁性。磁传感器8由霍尔元件、磁阻元件(magneto resistive element)以及磁阻抗元件(magneto-impedance element)等构成。磁传感器8配置于距离磁场控制空间S的中心一定范围内的任意场所。作为磁传感器8使用具有适应于配置有一对环形线圈的轴数(在本实施方式中为三轴)的检测数的磁传感器。

作为控制单元的控制器9对X轴电流供给装置3、Y轴电流供给装置5以及Z轴电流供给装置7进行控制。控制器9存储有用于对X轴电流供给装置3、Y轴电流供给装置5以及Z轴电流供给装置7进行控制的各种程序等。控制器9可以为实体上通过总线连接有CPU、ROM、RAM以及HDD等的构成，或者也可以为包含单片机的LSI等的构成。在控制器9连接有X轴电流供给装置3、Y轴电流供给装置5以及Z轴电流供给装置7和磁传感器8。控制器9构成为：基于来自磁传感器8的检测信号，将控制电流大小的控制信号输出至X轴电流供给装置3、Y轴电流供给装置5以及Z轴电流供给装置7。

控制器9与磁传感器8连接，能取得磁传感器8所检测的X轴方向、Y轴方向以及Z轴方向的磁场的检测信号。

控制器9与X轴电流供给装置3、Y轴电流供给装置5以及Z轴电流供给装置7连接，能基于从磁传感器8取得的检测信号对从X轴电流供给装置3供给至一对X轴环形线圈2的电流、从Y轴电流供给装置5供给至一对Y轴环形线圈4的电流、以及从Z轴电流供给装置7供给至一对Z轴环形线圈6的电流进行控制。

对于如此构成的主动消磁系统1而言，控制器9基于从磁传感器8取得的X轴方向的磁场的检测信号，控制X轴电流供给装置3，由此，从一对X轴环形线圈2产生对作为磁传感器8的设置位置的磁场的检测位置Pm(以下，仅记为“检测位置Pm”)处的X轴方向的磁场变动进行抑制的磁场。同样地，主动消磁系统1的控制器9基于Y轴方向和Z轴方向的磁场的检测信号控制Y轴电流供给装置5和Z轴电流供给装置7，由此，从一对Y轴环形线圈4产生对检测位置Pm处的Y轴方向的磁场变动进行抑制的磁场，从一对Z轴环形线圈6产生对Z轴方向的磁场变动进行抑制的磁场。

以下，使用图2和图3对本发明的第一实施方式的主动消磁系统1的目标位置Pt处的磁场进行控制的方案进行说明。需要说明的是，在本实施方式中，对由一对X轴环形线圈2产生的目标位置Pt处的磁场控制的方案进行说明。

首先，对磁场控制空间S中的作为磁传感器8的设置位置的检测位置Pm处的磁场与想要抑制磁场变动的目标位置Pt处的磁场的关系进行说明。

如图2和图3所示，在单位电流流过一对X轴环形线圈2中的一方的X轴环形线圈2a的情况下，将检测位置Pm处的磁场设为一方的检测位置磁场Ma，将目标位置Pt处的磁场设为一方的目标位置磁场Ta。在单位电流流过一对X轴环形线圈2中的另一方的X轴环形线圈2b的情况下，将检测位置Pm处的磁场设为另一方的检测位置磁场Mb，将目标位置Pt处的磁场设为另一方的目标位置磁场Tb。此外，将流过一方的X轴环形线圈2a的电流与流过另一方的X轴环形线圈2b的电流的比率设为电流比率κx。在该情况下，对于来自一对X轴环形线圈2的磁场而言，作为检测位置Pm处的磁场的控制检测位置磁场Mab与作为目标位置Pt处的磁场的控制目标位置磁场Tab的比率即控制磁场比率μx，根据一方的检测位置磁场Ma、一方的目标位置磁场Ta、另一方的检测位置磁场Mb以及另一方的目标位置磁场Tb，基于以下所示的算式1计算出来。

[算式1]

一方的检测位置磁场Ma、一方的目标位置磁场Ta、另一方的检测位置磁场Mb以及另一方的目标位置磁场Tb是规定的检测位置Pm和目标位置Pt处的实测值或计算值。因此，如算式1所示，控制磁场比率μx可以通过电流比率κx进行调整。

此外，对于来自作为磁场控制空间S的规定位置处的干扰的磁场发生源Pd的磁场而言，检测位置Pm处的干扰检测位置磁场Md与目标位置Pt处的干扰目标位置磁场Td的比率即干扰磁场比率νx，根据干扰检测位置磁场Md的实测值和干扰目标位置磁场Td的实测值计算出来。

在使基于来自一对X轴环形线圈2的磁场的控制磁场比率μx与基于来自作为干扰的磁场发生源Pd的磁场的干扰磁场比率νx一致的状态下，控制检测位置磁场Mab的大小与干扰检测位置磁场Md的大小相等的情况下，控制目标位置磁场Tab的大小与干扰目标位置磁场Td的大小相等。即，主动消磁系统1在维持使控制磁场比率μx与干扰磁场比率νx变为相等的电流比率κx的状态下，对流过一对X轴环形线圈2的电流进行控制，以使控制检测位置磁场Mab的大小与干扰检测位置磁场Md的大小相等，由此，能使控制目标位置磁场Tab的大小与干扰目标位置磁场Td的大小一致。

而且，主动消磁系统1对流过一对X轴环形线圈2的电流进行控制，以使控制检测位置磁场Mab的相位与干扰检测位置磁场Md的相位变为反相位，由此能产生与干扰目标位置磁场Td的相位相反、大小相等的控制目标位置磁场Tab。就是说，主动消磁系统1以使控制磁场比率μx与干扰磁场比率νx变为相等的电流比率κx对流过一对X轴环形线圈2的电流进行控制，由此，能产生用于消除干扰目标位置磁场Td的控制目标位置磁场Tab。对于使控制磁场比率μx与干扰磁场比率νx变为相等的电流比率κx而言，使算式1中的控制磁场比率μx与干扰磁场比率νx相等，根据一方的检测位置磁场Ma、一方的目标位置磁场Ta、另一方的检测位置磁场Mb、另一方的目标位置磁场Tb以及干扰磁场比率νx，基于以下的算式2计算出来。

[算式2]

如此构成的主动消磁系统1，在维持基于算式2计算出的电流比率κx的状态下，对流过一对X轴环形线圈2的电流进行控制，以便产生与磁传感器8所检测出的干扰检测位置磁场Md相位相反、大小相等的控制检测位置磁场Mab。需要说明的是，如算式2所示，电流比率κx根据由干扰检测位置磁场Md的实测值与干扰目标位置磁场Td的实测值确定的干扰磁场比率νx计算出来。因此，主动消磁系统1需要预先通过磁传感器8等对磁场控制空间S的检测位置Pm和目标位置Pt处的来自磁场发生源Pd的磁场(干扰检测位置磁场Md和干扰目标位置磁场Td)进行测定。同样地，主动消磁系统1对于一对Y轴环形线圈4和一对Z轴环形线圈6而言，在维持基于实测值计算出的各自的电流比率κy、电流比率κz的状态下，对流过一对Y轴环形线圈4和一对Z轴环形线圈6的电流进行控制。

以下，使用图4对本发明的主动消磁系统1中的目标位置Pt处的X轴方向的磁场控制进行具体说明。主动消磁系统1设定有根据预先在检测位置Pm和目标位置Pt所测定的干扰检测位置磁场Md和干扰目标位置磁场Td计算出的电流比率κx。

如图4所示，在步骤S110中，主动消磁系统1的控制器9取得磁传感器8所检测出的干扰检测位置磁场Md，使步骤S110移行至步骤S120。

在步骤S120中，控制器9判断所取得的干扰检测位置磁场Md是否为规定值δ以上。

其结果是，在判定为所取得的干扰检测位置磁场Md为规定值δ以上的情况下，即在判断为在检测位置Pm处产生磁场变动的情况下，控制器9使步骤S120移行至步骤S130。

另一方面，在判定为所取得的干扰检测位置磁场Md不为规定值δ以上的情况下，即在判断为在检测位置Pm处不产生磁场变动的情况下，控制器9使步骤S120移行至步骤S110。

在步骤S130中，控制器9根据所取得的干扰检测位置磁场Md计算出流过一对X轴环形线圈2的电流的方向以及大小，使步骤S130移行至步骤S140。

在步骤S140中，控制器9基于计算出的电流的方向以及大小，使电流流过一对X轴环形线圈2，使步骤S140移行至步骤S110。

主动消磁系统1也同样地进行目标位置Pt处的Y轴方向以及Z轴方向的磁场控制。

通过如上的构成，主动消磁系统1对流过一对X轴环形线圈2、一对Y轴环形线圈4以及一对Z轴环形线圈6的电流进行控制，以成为基于控制开始前的测定结果计算出的电流比率κx、电流比率κy以及电流比率κz。就是说，主动消磁系统1根据由磁场的实际测量预先确定的电流比率κx、电流比率κy以及电流比率κz调整磁场控制空间S的磁场分布及其大小。然后，主动消磁系统1一边维持电流比率κx、电流比率κy以及电流比率κz，一边对流过一对X轴环形线圈2、一对Y轴环形线圈4以及一对Z轴环形线圈6的电流进行控制，以消除磁传感器8所检测出的干扰检测位置磁场Md。其结果是，主动消磁系统1一边追踪目标位置Pt处的干扰目标位置磁场Td的变动，一边在各轴产生用于消除干扰目标位置磁场Td的控制目标位置磁场Tab。就是说，主动消磁系统1以由磁传感器8检测出的检测位置Pm处的X轴方向、Y轴方向以及Z轴方向的干扰检测位置磁场Md为基准，对流过一对X轴环形线圈2、一对Y轴环形线圈4以及一对Z轴环形线圈6的电流进行控制，以消除目标位置Pt处的X轴方向、Y轴方向以及Z轴方向的干扰目标位置磁场Td。由此，主动消磁系统1能抑制未配置有磁传感器8的目标位置Pt的磁场变动。

此外，在本实施方式中，主动消磁系统1利用了根据预先在检测位置Pm和目标位置Pt处所测定的干扰检测位置磁场Md和干扰目标位置磁场Td计算出的电流比率κx、电流比率κy以及电流比率κz，但并不限定于此，也可以对目标位置Pt处的磁场变动进行确认，并且对电流比率κx、电流比率κy以及电流比率κz进行调整。此外，本发明的主动消磁系统1不仅适应于在来自磁场发生源Pd的磁场存在梯度的情况，还可以适应于平行的磁场。

产业上的可利用性

本发明能利用于会减轻由外部的磁场发生源产生的磁场变动的主动消磁系统。

附图标记说明

1 主动消磁系统

2 一对X轴环形线圈

2a 一方的X轴环形线圈

2b 另一方的X轴环形线圈

8 磁传感器

9 控制器

S 磁场控制空间

κx 电流比率

Claims (6)

1.一种主动消磁系统，具备：

磁场形成单元，包含配置为隔着磁场控制空间对置的一对环形线圈、以及分别将电流供给至一对环形线圈的电流供给装置；

一个磁场检测单元，配置于一对环形线圈之间，对磁场控制空间的磁场进行检测；以及

控制单元，基于来自磁场检测单元的信号对电流供给装置进行控制，

控制单元以使流过一对环形线圈中的一方的环形线圈的电流大小与流过另一方的环形线圈的电流大小的比率恒定，并消除由磁场检测单元检测出的磁场变动的方式，对其电流大小进行控制。

2.根据权利要求1所述的主动消磁系统，构成为：

能对流过所述一对环形线圈中的一方的环形线圈的电流与流过另一方的环形线圈的电流的比率进行变更，并对由从一方的环形线圈产生的磁场分布与从另一方的环形线圈产生的磁场分布确定的磁场控制空间的磁场分布进行调整。

3.根据权利要求1或2所述的主动消磁系统，构成为：

能基于来自所述磁场控制空间外的规定位置处的磁场发生源的磁场即检测单元的设置位置处的磁场与来自所述磁场发生源的磁场即想要抑制磁场变动的目标位置处的磁场的比率，对流过所述一对环形线圈中的一方的环形线圈的电流与流过另一方的环形线圈的电流的比率进行变更，并对由从一方的环形线圈产生的磁场分布与从另一方的环形线圈产生的磁场分布确定的磁场控制空间的磁场分布进行调整。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的主动消磁系统，其中，

具备多个所述磁场形成单元，并配置为各磁场形成单元的中心轴相互正交。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的主动消磁系统，构成为：

所述一对环形线圈的间隔能变更。

6.一种主动消磁系统，具备：

磁场形成单元，包含配置为隔着磁场控制空间对置的一对环形线圈、以及分别将电流供给至一对环形线圈的电流供给装置；

一个磁场检测单元，配置于一对环形线圈之间，对磁场控制空间的磁场进行检测；以及

控制单元，基于来自磁场检测单元的信号对电流供给装置进行控制，

基于位于磁场控制空间外的磁场发生源的磁场与来自磁场发生源的想要抑制磁场变动的目标位置处的磁场的比率，对一对环形线圈中的一方的环形线圈的匝数与另一方的环形线圈的匝数的比率进行变更，并对由从一方的环形线圈产生的磁场分布与从另一方的环形线圈产生的磁场分布确定的磁场控制空间的磁场分布进行调整，控制单元对流过一对环形线圈的电流大小进行控制，以消除由磁场检测单元检测出的磁场变动。