CN114823038A - 超导磁体装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种能够更加细致地控制所产生的磁场分布的超导磁体装置。超导磁体装置(10)具备：筒型低温恒温器(20)，在其内侧划定有中心空腔(24)；第1超导线圈组(30)及第2超导线圈组(40)，在中心空腔(24)的外侧配置于筒型低温恒温器(20)的内部；及电源系统(50)，能够分别独立地控制供给第1超导线圈组(30)的第1励磁电流的大小和向第2超导线圈组(40)的第2励磁电流的大小。在供给第1励磁电流时，第1超导线圈组(30)在中心空腔(24)中产生在X轴上向下凸出而在Y轴上向上凸出的磁场分布，在供给第2励磁电流时，第2超导线圈组在中心空腔中产生在X轴上向上凸出而在Y轴上向下凸出的磁场分布。
Description
本申请主张基于2021年1月18日申请的日本专利申请第2021-005646号的优先权。该日本申请的全部内容通过参考援用于本说明书中。
技术领域
本发明涉及一种超导磁体装置。
背景技术
超导磁体装置用作基于MCZ(Magnetic field applied Czochralski：磁控拉晶)法的单晶拉制装置的磁场产生源。通过由超导磁体产生的强磁场，能够抑制半导体材料的熔液中的热对流。被施加的磁场分布会影响热对流的抑制程度，其结果，拉制出的单晶中的氧浓度会发生变化。优选的氧浓度根据最终制造的半导体装置的用途而不同。因此，以往，已知有一种单晶拉制装置，其切换在一部分超导线圈中流过的电流方向，以切换并产生两种不同的磁场分布。
专利文献1：日本特开2017-206396号公报
发明内容
本发明的一种实施方式的例示性目的之一在于，提供一种能够更加细致地控制所产生的磁场分布的超导磁体装置。
根据本发明的一种实施方式，超导磁体装置具备：筒型低温恒温器，在气内侧划定有中心空腔；第1超导线圈组及第2超导线圈组，在中心空腔的外侧配置于筒型低温恒温器的内部；及电源系统，能够分别独立地控制供给第1超导线圈组的第1励磁电流的大小和供给第2超导线圈组的第2励磁电流的大小。在将筒型低温恒温器的中心轴设为Z轴并将与Z轴正交且彼此正交的两个轴分别设为X轴及Y轴的情况下，在供给第1励磁电流时，第1超导线圈组在中心空腔中产生在X轴上向下凸出而在Y轴上向上凸出的磁场分布，在供给第2励磁电流时，第2超导线圈组在中心空腔中产生在X轴上向上凸出而在Y轴上向下凸出的磁场分布。
另外，以上构成要件的任意组合或将本发明的构成要件和表述在方法、装置、系统等之间相互置换的方式也作为本发明的实施方式而有效。
根据本发明，能够提供一种能够更加细致地控制所产生的磁场分布的超导磁体装置。
附图说明
图1是示意地表示实施方式所涉及的超导磁体装置的主要部分的剖视图。
图2是示意地表示设置于图1所示的超导磁体装置的超导线圈的配置的立体图。
图3是示意地表示由实施方式所涉及的超导磁体装置产生的磁场分布的图。
图4是例示了由第1超导线圈组和第2超导线圈组产生的磁场重叠而成的磁场分布的图表。
图5是示意地表示图1所示的超导磁体装置的线圈电源电路的一例的图。
图6是将第1励磁电流和第2励磁电流分别作为横轴及纵轴来表示由实施方式所涉及的超导磁体装置产生的磁场的等高线图的一例的图表。
图7是示意地表示超导磁体装置的外观的立体图。
图8是例示图7所示的超导磁体装置中的超低温制冷机的配置位置的示意图。
图9是示意地表示超导磁体装置的线圈支承结构的剖视图。
图10是示意地表示实施方式所涉及的超导磁体装置中的超导线圈配置的另一例的立体图。
图中：10-超导磁体装置，20-筒型低温恒温器，24-中心空腔，30-第1超导线圈组，40-第2超导线圈组，50-电源系统，52-第1电源，54-第2电源，56-电源控制装置，70-超低温制冷机。
具体实施方式
以下，参考附图对本发明的实施方式进行详细说明。在以下说明书及附图中，对相同或等同的构成要件、部件及处理标注相同的符号，并适当省略重复说明。在各附图中，为了便于说明，简单设定各部的缩尺或形状，除非另有特别说明，其并不做限定性的解释。实施方式为例示，其对本发明的范围并不做任何限定。实施方式中所记载的所有特征或其组合并不一定是发明的本质。
图1是示意地表示实施方式所涉及的超导磁体装置10的主要部分的剖视图。并且，图2是示意地表示设置于图1所示的超导磁体装置10的超导线圈的配置的立体图。
超导磁体装置10能够用作基于HMCZ(Horizontal-MCZ；横向磁场型的MCZ)法的单晶拉制装置的磁场产生源。单晶拉制装置例如为单晶硅拉制装置。
如图1所示，超导磁体装置10具备筒型低温恒温器20、第1超导线圈组30、第2超导线圈组40及电源系统50。
筒型低温恒温器20具有与筒型低温恒温器20的周围环境22隔离的内部空间，在该内部空间内配置有第1超导线圈组30和第2超导线圈组40。内部空间例如呈圆环状或圆筒状的形状。筒型低温恒温器20为绝热真空容器，并且在超导磁体装置10工作时，向筒型低温恒温器20的内部空间提供适于使第1超导线圈组30及第2超导线圈组40处于超导状态的超低温真空环境。筒型低温恒温器20例如由不锈钢等金属材料或其他合适的高强度材料制成，以承受环境压力(例如大气压)。
筒型低温恒温器20在内侧划定有中心空腔24。第1超导线圈组30和第2超导线圈组40配置成在中心空腔24的外侧包围中心空腔24。在超导磁体装置10搭载于单晶拉制装置的情况下，在中心空腔24配置有容纳单晶材料的熔液的坩埚。中心空腔24为筒型低温恒温器20的周围环境22的一部分(即，在筒型低温恒温器20的外部)，并且为被筒型低温恒温器20包围的例如圆柱状的空间。
以下，为了便于说明，定义将筒型低温恒温器20的中心轴设为Z轴并将与Z轴正交且彼此正交的两个轴分别设为X轴及Y轴的正交坐标系。在单晶拉制装置的情况下，拉晶轴对应于Z轴，并且能够在与拉晶轴垂直的熔液表面上定义X轴、Y轴。此时，能够将与超导磁体装置10在熔液表面的中心产生的磁场平行的方向设为X轴，并将与其垂直的方向设为Y轴。在图1中示出了XY面上的超导磁体装置10的截面，Z轴沿与纸面垂直的方向延伸。
详细内容将后述，但在电源系统50供给第1励磁电流I1时，第1超导线圈组30在中心空腔24中产生在X轴上向下凸出而在Y轴上向上凸出的磁场分布。在电源系统50供给第2励磁电流I2时，第2超导线圈组40在中心空腔24中产生在X轴上向上凸出而在Y轴上向下凸出的磁场分布。
电源系统50作为第1超导线圈组30及第2超导线圈组40的电源而设置，并且配置于筒型低温恒温器20的外部。电源系统50构成为能够分别独立地控制供给第1超导线圈组30的第1励磁电流I1的大小及供给第2超导线圈组40的第2励磁电流I2的大小。
图3是示意地表示由实施方式所涉及的超导磁体装置10产生的磁场分布的图。在图3中(a)中，代表第1超导线圈组30和第2超导线圈组40分别在中心空腔24中产生的磁场分布而用由箭头示出了通过各超导线圈的中心的磁力线。在图3中(b)中分别示出了第1超导线圈组30和第2超导线圈组40的X轴上的磁通密度，在图3中(c)中分别示出了第1超导线圈组30和第2超导线圈组40的Y轴上的磁通密度。图3中(b)及(c)中的横轴表示距XYZ坐标系的原点的距离(在单晶拉制装置的情况下，距熔液表面的中心的距离)。
参考图1、图2及图3对第1超导线圈组30及第2超导线圈组40的线圈配置及所产生的磁场分布进行说明。
在超导磁体装置10上设置有六个超导线圈，其中两个形成第1超导线圈组30，其余四个形成第2超导线圈组40。如图所示，第1超导线圈组30和第2超导线圈组40的各超导线圈具有相同形状及相同尺寸，在该例子中为直径相同的圆形线圈。因此，俯视时，这六个超导线圈配置成正六边形形状。
第1超导线圈组30具备在X轴上彼此之间隔着中心空腔24而对置配置的一对第1超导线圈30a、30b。一对第1超导线圈30a、30b分别以使线圈中心轴与X轴一致的方式配置。供给至其中一个第1超导线圈(在该例子中为30a)的第1励磁电流I1的方向被确定为使该超导线圈产生朝向径向外侧的磁场(通过线圈从中心空腔24穿出的方向的磁场)。供给至另一个第1超导线圈(在该例子中为30b)的第1励磁电流I1的方向被确定为使该超导线圈产生朝向径向内侧的磁场(通过线圈而穿入中心空腔24的方向的磁场)。因此，如图3中(a)所示，通过第1超导线圈30a、30b的中心的磁力线沿X轴直线延伸。
由第1超导线圈组30产生的第1磁场在第1超导线圈30a、30b的中心最强，并且随着从线圈中心沿X轴接近中心空腔24的中心(即，随着远离线圈中心)而变弱。因此，如图3中(b)所示，由第1超导线圈组30产生的第1磁场在X轴上向下凸出。
并且，如图3中(c)所示，由第1超导线圈组30产生的第1磁场在Y轴上向上凸出。这是因为，在从中心空腔24的中心沿Y轴朝向外侧远离时，距第1超导线圈30a、30b的中心的距离增加，因此由第1超导线圈组30产生的第1磁场在中心空腔24的中心最强，并且随着从中心朝向外侧远离而变弱。
第2超导线圈组40具备：一对第2超导线圈40a、40b，彼此之间隔着中心空腔24而对置配置，并且在围绕Z轴的方向上的顺时针方向侧与一对第1超导线圈30a、30b相邻配置；及另一对第2超导线圈40c、40d，彼此之间隔着中心空腔24而对置配置，并且在围绕Z轴的方向上的逆时针方向侧与一对第1超导线圈30a、30b相邻配置。在本实施方式中，如图1所示，一对第2超导线圈40a、40b配置成其线圈中心轴与从X轴以Z轴为中心朝向顺时针方向旋转60度的线42一致，一对第2超导线圈40c、40d配置成其线圈中心轴与从X轴以Z轴为中心朝向逆时针方形旋转60度的线44一致。
供给至相邻配置于产生朝向径向外侧的磁场的一个第1超导线圈(在该例子中为30a)的两侧的第2超导线圈(在该例子中为40a和40d)的第2励磁电流I2的方向被确定为使这两个第2超导线圈也产生朝向径向外侧的磁场。供给至相邻配置与产生朝向径向内侧的磁场的另一个第1超导线圈(在该例子中为30b)的两侧的第2超导线圈(在该例子中为40b和40c)的第2励磁电流I2的方向被确定为使这些2个第2超导线圈也产生朝向径向内侧的磁场。因此，如图3中(a)所示，通过彼此相邻的两个第2超导线圈(40a和40c、或40b和40d)的中心的磁力线弯曲成通过这两个第2超导线圈中的一个第2超导线圈而穿入中心空腔24并通过另一个第2超导线圈而从中心空腔24穿出。
由第2超导线圈组40产生的第2磁场在通过该线圈中心的弯曲的磁力线上最强，并且随着远离该磁力线而变弱。因此，在X轴上，第2磁场在中心空腔24的中心相对较强，并且随着从中心沿X轴朝向外侧远离而变弱。即，如图3中(b)所示，第2磁场在X轴上向上凸出。并且，在Y轴上，第2磁场在中心空腔24的中心相对较弱，并且随着从中心沿Y轴朝向外侧远离而变强。即，如图3中(c)所示，第2磁场在Y轴上向下凸出。
图4是例示了由第1超导线圈组30和第2超导线圈组40产生的磁场重叠而成的磁场分布的图表。在图4中(a)中示出了X轴上的磁通密度，在图4中(b)中示出了Y轴上的磁通密度。这些均为基于发明人的计算结果。图表的纵轴表示将中心空腔24的中心处的磁通密度归一化为1的磁通密度，横轴表示距中心空腔24的中心的距离。
在图4中(a)及(b)中示出了供给第1超导线圈组30的第1励磁电流I1与供给第2超导线圈组40的第2励磁电流I2的比例互不相同的三个情况。情况A为将第1励磁电流I1与第2励磁电流I2设为1:0的情况(即，电流仅在第1超导线圈组30中流过而不在第2超导线圈组40中流过的情况)。此时，只有第1超导线圈组30产生磁场，因此如上所述，可以获得在X轴上向下凸出而在Y轴上向上凸出的磁场分布。情况B为将第1励磁电流I1与第2励磁电流I2设为0:1的情况(即，电流不在第1超导线圈组30中流过而仅在第2超导线圈组40中流过的情况)。此时，只有第2超导线圈组40产生磁场，因此如上所述，可以获得在X轴上向上凸出而在Y轴上向下凸出的磁场分布。
情况C为将第1励磁电流I1与第2励磁电流I2设为1:1的情况(即，相同大小的电流流过第1超导线圈组30和第2超导线圈组40中的情况)。在情况C中，如图4中(a)及(b)所示，可以获得具有将情况A和情况B平均的凸形状的磁场分布。基于相同理由可以认为，在将第1励磁电流I1与第2励磁电流I2的比例设定为其他值的情况下，能够获得根据该比例而具有情况A和情况B的中间的凸形状的磁场分布。
如此，通过改变第1励磁电流I1的大小能够改变第1超导线圈组30在中心空腔24中产生的磁场分布的凸形状，并且通过改变第2励磁电流I2的大小能够改变第2超导线圈组40在中心空腔24中产生的磁场分布的凸形状。
已知如下：第1超导线圈组30的磁场分布(在X轴上向下凸出而在Y轴上向上凸出的磁场分布)适于生成氧浓度相对较高的单晶，而第2超导线圈组40的磁场分布(在X轴上向上凸出而在Y轴上向下凸出的磁场分布)适于生成氧浓度相对较低的单晶。优选的氧浓度根据最终制造的半导体装置的用途而不同。例如，在CPU或存储器等所谓的卧式设备和功率设备等立式设备中，所要求的氧浓度不同。
根据实施方式所涉及的超导磁体装置10，通过分别独立地控制第1励磁电流I1和第2励磁电流I2，能够控制分别由第1超导线圈组30和第2超导线圈组40产生的磁场重叠而成的中心空腔24的磁场分布的凸形状。
在以往的装置中，只能够生成单一的磁场分布或者只能够切换两种磁场分布，因而晶体质量的提高是有限的。相比之下，实施方式所涉及的超导磁体装置10能够更加细致地控制所产生的磁场分布。由此，能够微调熔液中的热对流的抑制程度并且能够更加细致地调整单晶中的氧浓度，从而能够提高晶体质量。
搭载有实施方式所涉及的超导磁体装置10的单晶拉制装置可以用于制造出具有最终产品所需的各种氧浓度的单晶。与以往的装置相比，实施方式所涉及的单晶拉制装置能够提高制造现场的运转率，并且能够实现更加经济的工厂运营。
图5是示意地表示图1所示的超导磁体装置10的线圈电源电路的一例的图。电源系统50具备：第1电源52，向第1超导线圈组30供给第1励磁电流I1；第2电源54，向第2超导线圈组40供给第2励磁电流I2；及电源控制装置56，控制第1电源52及第2电源54。
如上所述，第1超导线圈组30配置于筒型低温恒温器20内，电源系统50配置于筒型低温恒温器20的外部。因此，将第1电源52连接于第1超导线圈组30的第1电路53在正极侧和负极侧均具有馈通部58。馈通部58为用于向筒型低温恒温器20内导入电流的气密端子，且其设置成贯穿筒型低温恒温器20的壁面。两个馈通部58分别与对应的电流引线部60连接。一对第1超导线圈30a、30b在筒型低温恒温器20内串联连接。第1电源52的正极经由一个馈通部58及电流引线部60与一个第1超导线圈30a连接，另一个第1超导线圈30b经由另一个馈通部58及电流引线部60与第1电源52的负极连接，从而形成第1电路53。
在将第2电源54连接于第2超导线圈组40的第2电路55中，第2电源54的正极经由馈通部58及电流引线部60与第2超导线圈40a、40b连接。第2超导线圈40a、40b在筒型低温恒温器20内串联连接。第2超导线圈40a、40b和第2超导线圈40c、40d经由第2超导线圈40a、40b侧的电流引线部60和馈通部58、在筒型低温恒温器20的外部连接两个馈通部58的外部配线62、第2超导线圈40c、40d侧的电流引线部60和馈通部58彼此连接。第2超导线圈40c、40d在筒型低温恒温器20内串联连接。第2超导线圈40c、40d经由馈通部58及电流引线部60与第2电源54的负极连接。
因此，第1电源52能够通过第1电路53向第1超导线圈组30供给第1励磁电流I1，第2电源54能够通过第2电路55向第2超导线圈组40供给第2励磁电流I2。第1电路53与第2电路55并未彼此连接。
电源控制装置56能够决定第1励磁电流I1和第2励磁电流I2，以实现所期望的磁场分布。在此，电源控制装置56可以控制第1励磁电流I1的大小及第2励磁电流I2的大小，以使第1超导线圈组30和第2超导线圈组40在中心空腔24中的规定位置(例如中心)处产生的磁场的合计值不超过上限值。
图6是将第1励磁电流I1和第2励磁电流I2分别作为横轴及纵轴来表示由实施方式所涉及的超导磁体装置10产生的磁场的等高线图的一例的图表。图表所示的磁场值表示第1超导线圈组30和第2超导线圈组40在中心空腔24中的规定位置(例如中心)处产生的磁场的合计值。在该例子中，越是右上的等高线，磁场值越大，越是左下的等高线，磁场值越小。
电源控制装置56可以从多个等高线中选择某个等高线64(由粗线表示)并从提供所选择的等高线64的磁场值或比其低的磁场值的区域66决定第1励磁电流I1和第2励磁电流I2的组合。即，禁止从提供比所选择的等高线64更高的磁场值的区域68决定第1励磁电流I1和第2励磁电流I2。所选择的等高线64的磁场值可以适当地确定为超导磁体装置10或单晶拉制装置的规格，并且可以输入或存储于电源控制装置56中。
如此一来，能够避免产生超过相当于所选择的等高线64的磁场值的磁场的过大的第1励磁电流I1和第2励磁电流I2供给至第1超导线圈组30和第2超导线圈组40。通过避免向超导线圈供给过大的电流，能够抑制作用于线圈的电磁力和热负荷，从而能够降低超导被破坏的风险。能够更加安全地运用超导磁体装置10。
图7是示意地表示超导磁体装置10的外观的立体图。图8是例示图7所示的超导磁体装置10中的超低温制冷机的配置位置的示意图。
如图7所示，超导磁体装置10具备至少一个超低温制冷机70，并且配置于筒型低温恒温器20内的第1超导线圈组30及第2超导线圈组40与超低温制冷机70热连接。超低温制冷机70例如可以为二级式的吉福德-麦克马洪(Gifford-McMahon；GM)制冷机或其他形式的超低温制冷机。各超导线圈在被超低温制冷机70冷却至超导转变温度以下的超低温的状态下使用。在本实施方式中，超导磁体装置10采用通过超低温制冷机70直接冷却超导线圈的所谓的传导冷却式而并非将超导线圈浸渍于液氦等超低温液态制冷剂中。
在图7所示的例子中，四台超低温制冷机70设置于筒型低温恒温器20的上表面上。从Z轴方向观察时，超低温制冷机70可以配置于在围绕Z轴的方向上彼此相邻的两个超导线圈之间。通过利用线圈之间的空闲空间设置超低温制冷机70，能够将筒型低温恒温器20设计成更加紧凑，从而能够实现超导磁体装置10小型化。
如图8中(a)所示，第一台超低温制冷机70可以配置于第1超导线圈30a与第2超导线圈40a之间，第二台超低温制冷机70可以配置于第1超导线圈30a与第2超导线圈40d之间，第三台超低温制冷机70可以配置于第1超导线圈30b与第2超导线圈40b之间，第四台超低温制冷机70可以配置于第1超导线圈30b与第2超导线圈40c之间。如此，各超导线圈可以被某一台超低温制冷机70直接冷却。
设置于筒型低温恒温器20的超低温制冷机70的数量也可以更少。例如，如图8中(b)所示，可以将三台超低温制冷机70设置于筒型低温恒温器20，并且各超低温制冷机70可以配置于在围绕Z轴的方向上彼此相邻的两个超导线圈之间。此时，如图所示，超低温制冷机70可以在围绕Z轴的方向上等角度间隔配置。
或者，如图8中(c)所示，可以将两台超低温制冷机70设置于筒型低温恒温器20，并且可以在围绕Z轴的方向上隔着180度间隔配置。在图示的例子中，第一台超低温制冷机70配置于第1超导线圈30a与第2超导线圈40d之间，第二台超低温制冷机70配置于第1超导线圈30b与第2超导线圈40c之间。此时，相比与超低温制冷机70相邻的其他超导线圈，一部分超导线圈(例如，第2超导线圈40a、40b)配置成远离超低温制冷机70。这些超导线圈(40a、40b)可以经由适当的导热部件与超低温制冷机70(或与超低温制冷机70相邻的超导线圈)连接从而被冷却。
或者，也可以根据需要在筒型低温恒温器20上设置更多的超低温制冷机70。例如，可以针对每个超导线圈设置超低温制冷机70。一个超导线圈也可以被多个超低温制冷机70冷却。
图9是示意地表示超导磁体装置10的线圈支承结构72的剖视图。在图9中示出了沿图7的A-A线剖切的截面。线圈支承结构72将属于第1超导线圈组30或第2超导线圈组40的超导线圈(在图示的例子中为第1超导线圈30a)连接于筒型低温恒温器20，并且支承作用于超导线圈的自重和工作时产生的电磁力。如图9所示，线圈支承结构72具备线圈支承板74和线圈支承体76。设置线圈支承板74的目的在于连接超导线圈和线圈支承体76，并且线圈支承板74安装于超导线圈的单侧(例如，筒型低温恒温器20的内周侧)。
线圈支承体76将超导线圈支承于筒型低温恒温器20的周面(例如外周面)，并且配置于该超导线圈的内侧。线圈支承体76的一端在超导线圈的内侧安装于线圈支承板74上，而另一端则安装于筒型低温恒温器20的外周面上。线圈支承体76具有棒状的形状，并且沿水平方向延伸。在图7中示出了设置于筒型低温恒温器20的外周面上的线圈支承体76的端部。一个超导线圈也可以被多根(例如两根)线圈支承体76支承于筒型低温恒温器20上。
图10是示意地表示实施方式所涉及的超导磁体装置10中的超导线圈配置的另一例的立体图。如图10所示，超导磁体装置10也可以使用大小互不相同的两种马鞍形线圈。
第1超导线圈组30具备在X轴上彼此之间隔着中心空腔24而对置配置的一对第1超导线圈。第2超导线圈组40具备在X轴上彼此之间隔着中心空腔24而对置配置的一对第2超导线圈。一对第1超导线圈配置于一对第2超导线圈的内侧。
即使在使用了这样的双重马鞍形线圈配置的情况下，也与上述六个线圈型同样地，在供给第1励磁电流I1时，第1超导线圈组30在中心空腔24中产生在X轴上向下凸出而在Y轴上向上凸出的磁场分布，在供给第2励磁电流I2时，第2超导线圈组40在中心空腔24中产生在X轴上向上凸出而在Y轴上向下凸出的磁场分布。通过分别独立地控制第1励磁电流I1和第2励磁电流I2，能够控制分别由第1超导线圈组30和第2超导线圈组40产生的磁场重叠而成的中心空腔24的磁场分布的凸形状。
以上，根据实施例对本发明进行了说明。本领域技术人员应当可以理解，本发明并不只限于上述实施方式，可以进行各种设计变更，可以存在各种变形例，并且这种变形例也在本发明的范围内。在一种实施方式中进行说明的各种特征也可以适用于其他实施方式中。通过组合而产生的新的实施方式兼具所组合的实施方式各自的效果。
在上述六个线圈型的实施方式中，所有超导线圈具有相同形状和尺寸，但是这并不是必需的。例如，在第1超导线圈组30和第2超导线圈组40中，超导线圈可以具有不同的形状和/或不同的尺寸。
电源系统50除了可以改变第1励磁电流I1和/或第2励磁电流I2的大小以外，也可以改变第1励磁电流I1和/或第2励磁电流I2的方向，或者电源系统50可以代替改变第1励磁电流I1和/或第2励磁电流I2的大小而改变第1励磁电流I1和/或第2励磁电流I2的方向。
搭载有实施方式所涉及的超导磁体装置10的单晶拉制装置可以为用于生成除了硅以外的半导体材料或其他材料的单晶的单晶拉制装置。
只要能够适用，超导磁体装置10也可以搭载于除了单晶拉制装置以外的装置中。超导磁体装置10可以作为高磁场利用设备的磁场源而搭载于高磁场利用设备上，并且产生该设备所需要的高磁场。
以上，基于实施方式使用具体的语句对本发明进行了说明，但是，实施方式仅表示本发明的原理、应用的一个方式，在不脱离技术方案范围所限定的本发明的思想的范围内，可以对实施方式进行各种变形或配置的变更。
Claims (8)
1.一种超导磁体装置，其特征在于，具备：
筒型低温恒温器，在其内侧划定有中心空腔；
第1超导线圈组及第2超导线圈组，在所述中心空腔的外侧配置于所述筒型低温恒温器的内部；及
电源系统，能够分别独立地控制供给所述第1超导线圈组的第1励磁电流的大小和供给所述第2超导线圈组的第2励磁电流的大小，
在将所述筒型低温恒温器的中心轴设为Z轴并将与Z轴正交且彼此正交的两个轴分别设为X轴及Y轴的情况下，
在供给所述第1励磁电流时，所述第1超导线圈组在所述中心空腔中产生在X轴上向下凸出而在Y轴上向上凸出的磁场分布，
在供给所述第2励磁电流时，所述第2超导线圈组在所述中心空腔中产生在X轴上向上凸出而在Y轴上向下凸出的磁场分布。
2.根据权利要求1所述的超导磁体装置，其特征在于，
所述第1超导线圈组具备在X轴上彼此之间隔着所述中心空腔而对置配置的一对第1超导线圈，
所述第2超导线圈组具备：一对第2超导线圈，彼此之间隔着所述中心空腔而对置配置，并且在围绕Z轴的方向上的顺时针方向侧与所述一对第1超导线圈相邻配置；及另一对第2超导线圈，彼此之间隔着所述中心空腔而对置配置，并且在围绕Z轴的方向上的逆时针方向侧与所述一对第1超导线圈相邻配置。
3.根据权利要求2所述的超导磁体装置，其特征在于，
所述一对第2超导线圈配置于从X轴以Z轴为中心朝向顺时针方向旋转60度的线上，所述另一对第2超导线圈配置于从X轴以Z轴为中心朝向逆时针方向旋转60度的线上。
4.根据权利要求2或3所述的超导磁体装置，其特征在于，
还具备冷却所述第1超导线圈组及所述第2超导线圈组的至少一个超低温制冷机，
从Z轴方向观察时，所述至少一个超低温制冷机配置于在围绕Z轴的方向上彼此相邻的两个超导线圈之间。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的超导磁体装置，其特征在于，
还具备线圈支承体，所述线圈支承体将属于所述第1超导线圈组或所述第2超导线圈组的超导线圈支承于所述筒型低温恒温器的周面上，并且配置于该超导线圈的内侧。
6.根据权利要求1所述的超导磁体装置，其特征在于，
所述第1超导线圈组具备在X轴上彼此之间隔着所述中心空腔而对置配置的一对第1超导线圈，
所述第2超导线圈组具备在X轴上彼此之家隔着所述中心空腔而对置配置的一对第2超导线圈，
所述一对第1超导线圈配置于所述一对第2超导线圈的内侧。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的超导磁体装置，其特征在于，
所述电源系统具备：第1电源，向所述第1超导线圈组的各超导线圈供给所述第1励磁电流；及第2电源，向所述第2超导线圈组的各超导线圈供给所述第2励磁电流。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的超导磁体装置，其特征在于，
所述电源系统具备电源控制装置，所述电源控制装置控制所述第1励磁电流的大小及所述第2励磁电流的大小，以使所述第1超导线圈组和所述第2超导线圈组在所述中心空腔中的规定位置处产生的磁场的合计值不超过上限值。
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