JP2003339659A

JP2003339659A - 超電導磁気シールド装置

Info

Publication number: JP2003339659A
Application number: JP2002148516A
Authority: JP
Inventors: Keiji Tsukada; 啓二塚田; Kuniomi Ogata; 邦臣緒方; Daisuke Suzuki; 大介鈴木; Akihiko Kandori; 明彦神鳥; Koichi Yokozawa; 宏一横澤
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2002-05-23
Filing date: 2002-05-23
Publication date: 2003-12-02
Also published as: US20030218872A1

Abstract

(57)【要約】【課題】開放性が高く、小型な磁気シールド装置及びそ
れを用いたS/Nが高い精密計測装置の構成を提供する。【解決手段】１対の閉ループでリング状の超電導線材５
０を内蔵した超電導リングに、強磁性体からなる磁気遮
蔽体で該超電導リングの軸方向に平行な面をもった筒状
で、強磁性体からなる磁気遮蔽体30-1の両端開口部が、
超電導リング面に対向して超電導リング間に配置し構成
の磁気シールド装置を生体磁気計測装置用として用い
た。ここで、生体磁気計測装置の検出コイル面の方向を
超電導リング軸に対して平行に配置した。【効果】開放性が高く、軽量、小型な磁気シールドを実
現できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は各種の磁気計測を用
いた、あるいは電子線を用いた検査装置、理化学機器、
磁場計測装置等の環境磁場雑音の影響を取り除くための
磁気シールド装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、外界の磁場を遮蔽する磁気シール
ドは電子線を用いた電子顕微鏡や電子描画装置などのほ
か、生体から発生する微弱磁場を計測する生体磁場計測
装置などに用いられている。磁気シールドルームの構成
としては、大きく3種類が報告されている。その第1の構
造として、パーマロイやフェライト等の透磁率が高い強
磁性体で囲み、磁気遮蔽空間を形成している磁気シール
ドルームのものがある。その構造として、アルミニウム
やステンレス製の箱型の構造フレームに、高透磁率のNi
を35〜80%含むFe-Ni合金のパーマロイの板を隙間なくボ
ルト等で締め付けて、磁気遮蔽空間を画定している。壁
面に敷き詰めたパーマロイを第一層とすると、さらに磁
気遮蔽率を高めるため、何層も重ね合わせていた。通
常、厚さ１ｍｍのパーマロイを2枚重ねて厚さ２ｍｍと
したものを第一層として、さらに間隔10mm以上離してパ
ーマロイの第二層目を設けている。同様に第三層目、第
四層目と層を増やすことにより遮蔽率を高めていた。ま
た、一般には磁気遮蔽のみならず電波遮蔽もおこなえる
ように厚さ１〜１０mm程度のアルミニウム板からなる壁
をパーマロイの層間に設けていた。しかし、パーマロイ
を用いた磁気シールドでは、おおくの部品点数が必要と
され、加工後熱処理が必要とされていた。このため、パ
ーマロイの代わりに、高透磁率で厚み100μm以下の軟磁
性アモルファス合金をポリマーフィルムあるいは導電性
を有する銅、あるいはアルミニウムなどの金属箔と重ね
合わせた積層構造の磁気シールドシートを用いた磁気シ
ールド構造も「特願平10-241329」で報告されている。
この材料としては、Fe-B-Si−Cu系あるいはCo-Fe-Si-B
系あるいはCo-Fe-Ni-Si-B系あるいはFe-Cu-Nb-Si-B系で
結晶粒界の大きさが100nm以下とした超微結晶組織を有
する構造軟磁性アモルファス合金を用い、かつ軟磁性ア
モルファス合金の薄膜をポリマーシートと接着させたる
ものがある。これにより、磁気シールド構造体にフレキ
シブルな高透磁率の磁気シールドシートを貼り付けるこ
とだけで製作ができるようになった。また、磁気シール
ドルームのように完全に空間を囲む構造ではなく、両端
を開放した円筒状の磁気シールド構造もD. Suzuki, et.
al., Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 40 (2001) pp L1026-
1028に報告されている。第2の構造として、外部磁界を
フラックスゲートや超電導量子干渉素子（SQUID）等の
磁気センサで計測して、この計測した外部磁界を打ち消
すようにコイルを用いて逆向きの磁界を加えるアクティ
ブコイル方式の磁気シールドが報告されている。また、
これと前者のパーマロイを用いた磁気シールドルームの
外部に大型のヘルムホルツコイルからなるアクティブシ
ールドを組み合わせた磁気シールドルームがある。これ
により、パーマロイの積層数を減らし、簡易な構造とし
ている。第3の構造として、外界の磁場は侵入できない
ように超電導体の完全反磁性の特性を用いたものがあ
る。特に、高温超電導体は液体窒素で冷却ができること
から、低温系の超電導体に比べ磁気シールド体として多
く使われる。超電導体としては、高温超電導ではYBa₂Cu₃
O_y組成や、Ba₂Sr₂CaCu₂O_yあるいはBa₂Sr₂Ca₂Cu₃O_y等
が、低温系の超電導体では、NbTi, Nb₃Sn等が使われる。
またその形体としては、板状のものや線材状のものがあ
る。超電導体を用いた磁気シールドの構造としては、両
端が開放あるいは片側だけが開放された円筒状のものが
報告されている。なお、特開平8-102416には超電導コイ
ルを用いた磁気遮蔽体を設けたＭＲＩ用磁石の記載があ
るが、これはＭＲＩ用磁石であるコイルが作る磁場が外
部にもれないようにするため遮蔽用コイルを用いたもの
で目的が異なる。また、ここでのコイルは全て外部電流
源から電流を流すことができる構成で、ＭＲＩ用の印加
磁場をつくるためコイルに電流を流し、それが作る磁場
をキャンセルするように遮蔽用コイルに電流を流す構成
になっている。このため、遮蔽用コイルに電流源を必要
としていた。また、特開平11-283823にもＭＲＩ用遮蔽
コイルの記載があるが、これらのコイルは同様に外部電
流源から遮蔽電流を流す必要があった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】高透磁率の強磁性体を
用いた磁気シールドルームでは、全体を囲む必要があっ
た。さらに、遮蔽率をあげるため、何重もの積層空間を
つくる必要があった。このため、磁気シールドルームの
容量と重量が大きいため、大きな設置場所が必要であっ
た。さらに、半導体製造場所であるクリーンルーム内に
設置した電子顕微鏡や電子描画装置などでは、磁気シー
ルドルームが閉所空間を作るため、磁気シールドルーム
にもさらに空調装置が必要とされ、磁気シールドルーム
が大規模化してコストもかかっていた。一方、この閉所
性を改善するため、両端が開放された円筒型シールドも
あるが、開放端からの外部磁場が漏れてくるため、開口
径に対してが約２倍以上の長さが必要とされた。アクテ
ィブシールドでは、磁気シールドルームの軽量化と開放
化が実現できている。しかし、外部磁場を計測してか
ら、コイルに外部磁場を打ち消すように電流を流すフィ
ードバック方式では、完全に外部磁場の周波数全てに対
応できるわけではなく、コイルを含んだ回路系により遮
蔽磁場に位相遅れが生じていた。特に、簡単な磁気シー
ルドルームと組み合わせたアクティブシールド方式では
その位相遅れが回路系からだけでなく、強磁性体からも
生じていた。また、外部磁場を打ち消すことができる磁
場強度の範囲は、外部磁場を計測する磁気センサの設置
位置とその磁場分解能で決まる。このため、アクティブ
シールド方式では、外部磁場を計測する磁気センサと遮
蔽磁場の位相変化により、アクティブシールドそのもの
が作る磁気が無視できない雑音となる場合があった。超
電導体を磁気遮蔽体として用いた場合、磁気遮蔽する空
間を連続した構造物として形成する必要があった。この
ため、高温超電導体で板状の大きな構造体をつくること
は、製造法として焼成用加熱炉の大きさの制限や、一体
ものとして完全に空間を囲む構造を作れない等の理由か
ら、困難であった。このため、円筒状のもので、両端が
開放あるいは一方だけ開放された構造が報告されてい
た。したがって、この開放口以外には扉等の自由に開放が
できる機械機構部をつくることができなかった。また、
超伝導体の面積が大きいため冷却装置としての冷凍機の
電力が大きいものが必要とされ、超電導体及び冷却装置
の価格が非常に高いものになっていた。バルクな材料を
用いる以外に、超電導線材を幾重にも巻きつけたコイル
状のものも報告されているが、これも、コイルの内部で
も遮蔽空間を使うものであるため、コイルが連続して一
定以上の長さを必要とした。したがって、両端では開放
されているものの、これ以外には開口部を自由に作成で
きない問題があった。また、ＭＲＩ用遮蔽コイルでは遮
蔽電流を流すため外部電流源を必要とした。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は外部電流源と接
続する超電導コイルとは異なり閉ループ状の超電導体を
用いることにより、超電導の特性である完全反磁性を利
用して外部磁気遮蔽を行う。ここで、磁気シールド装置
の構成として、閉ループ状の超電導リングの軸方向に対
向して配置した１対の超電導リングを用いた。ここで超
電導リングは超電導線材を巻きつけたコイルの両端を超
電導接続して閉ループ状にしたもの、あるいはバルクな
超電導材料をリング状に形成したものを含む。これによ
り、従来での高透磁率の強磁性体を用いた磁気シールド
ルームで問題であった閉塞性と大きな設置場所が改善さ
れた。さらに、それぞれ独立した閉ループ状の超電導リ
ングの数を増やすことにより磁気シールド空間での磁場
均一性が高まった。また、複数の対からなる超電導リン
グの径を中心に向うにつれ径を大きくすることにより、
さらに磁場の均一性が高まった。

【０００５】磁気シールドの構成として、閉ループ状の
超電導リングの軸方向に対向して配置した１対の超電導
リングを２組設け、それぞれの軸が直交して、それぞれ
の軸中心が一致している構成とした。この構成により超
電導リングの2つの軸が作る平面に平行な磁場成分を遮
蔽できるようになった。さらに、１対の超電導リングを
３組設け、それぞれの軸が直交して、それぞれの軸中心
が一致している構成としたことにより、全方位の磁場成
分を遮蔽できるようになった。

【０００６】1対の超電導リングの間に、強磁性体から
なる磁気遮蔽体で超電導リングの軸方向に平行な面をも
った筒状の磁気遮蔽体を組合せることにより、従来の強
磁性体からなる磁気遮蔽体単体だけでの円筒型磁気シー
ルドよりも、より短い円筒形状ですむため、より開放性
の高い磁気シールドを実現した。この円筒形状の強磁性
体からなる磁気遮蔽体に、開閉できる扉機構を設けるこ
とにより、円筒両端での開口から被験者あるいは測定者
の操作が制限されていたものを、円筒側面からもできる
ようになった。円筒の材料として、超電導体で一体化し
た円筒ものではなく強磁性体を用いたことにより、この
ような開閉できる機構が自由につくれるようになった。

【０００７】生体磁場計測装置用磁気シールド装置とし
て、１対の超電導リングを３組設け、それぞれの軸が直
交して、それぞれの軸中心が一致している構成の磁気シ
ールド装置を用いた。これにより、全方位の外部磁場を
遮蔽できるので、S/Nが高い生体磁場計測が可能となっ
た。１対の超電導リングを用いて、生体磁場計測での検
出コイル面を超電導リング軸に対して垂直になるように
配置した。これにより軸方向の外部磁場が遮蔽できるの
で、生体磁場計測において軸方向の成分はS/Nが高く検
出できるようになった。また、この計測成分及び遮蔽成
分を限定することにより、より開放性が高く、装置とし
ても簡単な構成を提供できるようになった。また、１対
の超電導リングに、強磁性体からなる磁気遮蔽体で該超
電導リングの軸方向に平行な面をもった筒状で、強磁性
体からなる磁気遮蔽体の両端開口部が、超電導リング面
に対向して超電導リング間に配置し構成の磁気シールド
装置を生体磁気計測装置用として用いた。ここで、生体
磁気計測装置の検出コイル面の方向を超電導リング軸に
対して平行に配置した。これにより、円筒状で開放型の
磁気シールドで超電導リング軸に対して垂直成分の磁場
が効果的に遮蔽できるので、生体磁場計測における検出
コイル面を同じ垂直成分が検出できるように向けること
により、S/Nが高い計測ができるようになった。この構
成により、従来の両端が開放の円筒状高透磁率の強磁性
体を用いる磁気シールドを使った生体磁気計測装置よ
り、円筒の長さが短くできるので、開放性が高まった。

【０００８】電子顕微鏡等の電子線を使った精密測定機
器において、閉ループ状の超電導リングの軸方向に対向
して配置した１対の超電導リングを２組設け、それぞれ
の軸が直交して、それぞれの軸中心が一致している構成
の磁気シールドを用いた。さらに、電子線の方向と超電
導リング面が平行になるように配置することにより、電
子線に影響する電子線に垂直な磁場成分を遮蔽できるよ
うになった。これにより、外部磁場に影響されないで、
精度の高い顕微鏡撮影ができるようになった。また従来
の磁気シールドでは閉塞性の高かったが、本構成により
開放性が高く例えばクリーンルームに設置する場合でも
単独の空調設備を必要としなくなった。また、１対の超
電導リングに、強磁性体からなる磁気遮蔽体で該超電導
リングの軸方向に平行な面をもった筒状で、強磁性体か
らなる磁気遮蔽体の両端開口部が、超電導リング面に対
向して超電導リング間に配置し構成の磁気シールド装置
を電子顕微鏡用の磁気シールドとして用いた。ここで、
電子顕微鏡の電子線の方向と超電導リング軸に対して平
行に配置した。これにより、円筒状で開放型の磁気シー
ルドで超電導リング軸に対して垂直成分の磁場が効果的
に遮蔽できるので、電子線に影響をおよぼす磁場を遮蔽
できる。従って、外部磁場に影響されないで、精度の高
い顕微鏡撮影ができるようになった。また従来の磁気シ
ールドでは閉塞性があったが、本構成により開放性が高
く例えばクリーンルームに設置する場合でも単独の空調
設備を必要としなくなった。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の第１実施例による超電導
磁気シールド装置を図１より説明する。図１は超電導磁
気シールド装置の斜視図、図２は磁気遮蔽特性図であ
る。超電導磁気シールド装置は図１に示すように超電導
リング軸であるY軸の方向に対向して設置した1対の超電
導リング10-1と10-2で構成される。Y軸は超電導リング1
0-1のリング中心を通り、リングが作る平面に垂直であ
る。X軸及びZ軸は、1対の超電導リング10-1と10-2の中
点であるY=0の点をX=0,Z=0とする軸であり、X,Y,Z軸は
互いに直交する。超電導リング内部に線径が2mmφのBa₂
Sr₂CaCu₂O_yの高温超電導線材をコイル状に巻き両端を超
電導接続した閉ループのものを用いた。線材の両端を間
隙ができないように接触させ、Agパイプに挿入するよう
にし、圧着することにより超電導接合して、閉ループを
形成している。この超電導線材が真空容器内に設けられ
て、冷凍機により超電導転移温度Tc以下に冷却され超電
導状態になっている。ここで、超電導線材がつくるコイ
ルの直径を1.2mとして、対の超電導リングとの距離も1.
2mとした。超電導リングの中に入ろうとする環境磁気雑
音は超電導の完全反磁性により超電導線材に遮蔽電流が
流れ、超電導リング面で打ち消される。しかし、１個の
超電導リングだけでは、超電導リングから遠ざかるにつ
れ遮蔽磁場は減衰していく。このため、コイル軸方向に
もう1つの超電導リングを配置するとこの遮蔽磁場の減
衰を少なくすることができる。図2に図1における1対の
超電導リングが作る遮蔽磁場強度Bsと環境磁場Beの関係
を示す。磁場強度はコイル軸方向つまりｙ軸方向でのコ
イル中心つまりｘ＝0でのBsとBeの関係を実線及び点線
でそれぞれ示している。ここで、超電導リングがある場
所をｙ1及びｙ2とし、y1とy2との中点がy＝0とする。こ
れにより、それぞれのコイル位置では、完全に環境磁場
と遮蔽磁場が作る磁場強度がつりあい、遮蔽できている
ことが分かる。ところで、超電導リングは円形だけでは
なく、閉ループを形成すれば任意の形状が可能である。
本発明の第２実施例による超電導磁気シールド装置を図
３より説明する。図３は超電導磁気シールド装置の斜視
図、図４は磁気遮蔽特性図である。図２を見ると、第１
実施例では1対の超電導リングの中心つまりｙ＝0の点で
はBsがBeより小さくなっており、環境磁場を減衰させる
ことはできるが、遮蔽が完全ではないことが分かる。図
３はさらに、第１実施例における超電導リング10-1及び
10-2にはさまれた空間での遮蔽磁場の均一性をさらに高
めるために、さらにもう１対の超電導リング10-3及び10
-4を追加したものである。超電導リング10-1及び10-2は
y=0を中心に対称に配置され、超電導リング10-3及び10-
4もy=0を中心に対称に配置されている。図４の磁気特性
図から中心部での環境磁場と遮蔽磁場強度の差が小さく
なっていることがわかる。本発明の第３実施例による超
電導磁気シールド装置を図５より説明する。図５は超電
導磁気シールド装置の斜視図、図６は磁気遮蔽特性図で
ある。図５はさらに、第２実施例における超電導リング
にはさまれた空間での遮蔽磁場の均一性をさらに高める
ために、さらにもう内側の１対の超電導リング10-5及び
10-6の直径を外側の超電導リング10-1及び10-2の直径よ
り大きくしたもので、ここでは超電導リング10-5及び10
-6の直径を1.6mとした。図６の磁気特性図から中心部で
の環境磁場と遮蔽磁場強度の差が第２実施例よりさらに
小さくなっていることが分かる。それぞれの対となるリ
ングは、y=0を中心に対称に配置されている。本発明の
第４実施例による超電導磁気シールド装置を図７に説明
する。第１実施例から第３実施例までは、磁気遮蔽効果
が高いのは、超電導リングの軸方向である。そのため、
軸に垂直な方向の磁場成分に対しては、磁気遮蔽効果が
少ない。第４実施例は、直交した２方向に超電導リング
の軸が向いている２対の四角形状超電導リング20-1と20
-2、20-3と20-4を設けた超電導磁気シールド装置であ
る。ここで、超電導リングの形状は円形ではなく正方形
とした。この構成により、ｘ及びｙ方向からの接線成分
の磁場を遮蔽することができるようになった。本発明の
第５実施例による超電導磁気シールド装置を図８に説明
する。第４実施例の直交した２対の四角形状超電導リン
グ20-1と20-2、20-3と20-4にもう１対の超電導リング20
-5と20-6を追加した６面体の超電導磁気シールド装置で
ある。この構成により、ｘ及びｙ方向のみならず、全て
の方向からの磁場成分を遮蔽することができるようにな
った。本発明の第６実施例による超電導磁気シールド装
置を図９に説明する。第１実施例では、超電導リング軸
に垂直な方向の磁場成分に対しては、磁気遮蔽効果が少
ない。このため、強磁性体からなる磁気遮蔽体30-1を１
対の超電導リング10-1及び10-2の間に設けた。ここで、
強磁性体からなる磁気遮蔽体30-1の開口部の形状は超電
導リングと同じ円とした。強磁性の材料としては、1mm
厚のパーマロイを３枚重ね合計3mm厚の板材を用いた。パ
ーマロイのほか、高透磁率で厚み100μm以下の軟磁性ア
モルファス合金をポリマーフィルムあるいは導電性を有
する銅、あるいはアルミニウムなどの金属箔と重ね合わ
せた積層構造の磁気シールドシートを用いることができ
る。円筒状の強磁性体からなる磁気遮蔽体30-1の壁は、
超電導リングの軸に平行になるようにした。円筒の直径
は1.2mとし、長さを1mとした。これにより、超電導リン
グだけでは遮蔽できなかった軸垂直方向の磁場を遮蔽で
きるようになった。この超電導と強磁性を組み合わせた
超電導磁気シールド装置により、従来円筒状の強磁性体
からなる磁気遮蔽体では開口部の径より大きく円筒の長
さが必要であったものを、超電導リングを組み合わせす
ることにより、短くすることができた。図１０に超電導
リングの内部構造を示す。超電導リング内部に線径が2mm
φのBa₂Sr₂CaCu₂O_yの高温超電導線材50を用いた。線材
の両端を間隙ができないように接触させ、Agパイプに挿
入するようにし、圧着することにより超電導接合して、
閉ループを形成している。この高温超電導線材50が真空
容器内に設けられて、冷凍機により超電導転移温度Tc以
下に冷却され超電導状態になっている。ここでは冷凍機
としてパルス管冷凍機を用いた。他には、ギフォード・
ホフマン型冷凍機等など超電導線材の臨界温度以下に冷
却できる冷凍機であれば用いることができる。パルス管
冷凍機の寒冷発生部55と超電導線材50とを銅製の接続部
56により熱接触させている。これらは、ガラス繊維強化
プラスチック（FRP）製の真空容器である超電導リング
容器40に入って、外気と熱的に遮断している。さらに、
熱的な遮断を強化するために、幾重にも積層するように
巻きつけたスーパーインシュレーション80を用いた。ま
た超電導リング容器40と超電導線材50とのスペースを維
持するため、保持材としてFRP製のスペーサー70を用い
た。また、超電導線材50を巻き付けるための保持及び熱
的安定及び冷却時間を早くするために、銅製のコイル保
持・冷却ガイド60を設けた。パルス管冷凍機はバッファ
部51と、真空容器である超電導リング容器40の内部に設
置したパルス管52、寒冷発生部55、蓄冷管53からなる冷
却部58と、バッファ部51からガス配管57とつながれた圧
縮機54から構成される。本発明の第１実施例による１対
の超電導リングからなる超電導磁気シールド装置を用い
た第７実施例である心臓磁場計測装置を図１１に説明す
る。心臓磁場計測装置は心臓の電気生理学的活動に伴っ
て発生する磁場を計測する装置である。超電導量子干渉
素子SQUIDを用いて、微弱な心臓磁場を計測するもので
あり、検出効率をよくするために、SQUIDは超電導接続
された検出コイルを備えている。検出コイルの面に垂直
な磁場成分をとらえることができる。SQUIDとしてここ
では、Yba₂Cu₃O_7-δの材料を使った高温超電導SQUIDを
用いた。コイル面は超電導リングの軸方向に垂直つまり
心臓磁場のｚ成分をとらえるように配置してある。磁気
シールドは１対の超電導リング10-1と10-2によって行
い、ｚ方向の環境磁場を遮蔽している。この超電導リン
グにより環境磁場雑音のｚ成分を除去できるので、心臓
磁場のｚ成分をS/Nが良く検出することができる。SQUID
および検出コイルからなる磁束計は真空容器であるデュ
ワ90-1に内蔵している。デュワ内部には磁束計を超電導
状態にするために液体窒素を保持している。蒸発した液
体窒素は液体窒素供給装置95により随時、補給される。
SQUIDとして高温超電導体ではなく低温系の超伝導体Nb
を用いた場合は、デュワ内部には液体ヘリウムを用い
る。デュワはガントリー100-1によって保持され、被験者
130-1の胸部に接近するように配置する。デュワに対し
て胸部位置を最適化するために、ベッド110-1の上にベ
ッド可動上板120-1を設け位置あわせができるようにし
た。磁束計の駆動及び出力は計測回路140によって行わ
れ、計測データとしてデータ収録解析装置150に取り込
まれ、解析結果が表示される。本発明の第６実施例によ
る１対の超電導リングと強磁性体からなる磁気遮蔽体と
を組み合わせた超電導磁気シールド装置を用いた第８実
施例である心臓磁場計測装置を図１２より説明する。本
実施例ではコイル面は心臓磁場のｚ成分をとらえるよう
に配置し超電導リングの軸方向に平行でｚ方向に向いて
いる。磁気シールドは強磁性体からなる磁気遮蔽体30-1
と１対の超電導リング10-1と10-2によって行い、ｚ方向
の環境磁場を遮蔽している。この超電導リングにより環
境磁場雑音のｚ成分を除去できるので、心臓磁場のｚ成
分をS/Nが良く検出することができる。第６実施例の内
部構造を図１３に示す。円筒状の強磁性体からなる磁気
遮蔽体30-1の内部に被験者130-2が入り心臓磁場を計測
する。被験者130-2の胸部上部にはデュワ90-2がガント
リー100-2によって保持されている。デュワに対して胸
部位置を最適化するために、ベッド110-2の上にベッド
可動上板120-2を設け位置あわせができるようにした。
１対の超電導リングは円筒状の強磁性体からなる磁気遮
蔽体の開口部両端に配置した。この１対の超電導リング
と強磁性体からなる磁気遮蔽体とを組み合わせた超電導
磁気シールド装置を用いることにより、従来の円筒状の
強磁性体からなる磁気遮蔽体では長さが開口部の直径の
２倍以上必要であったものを大幅に短縮することがで
き、被験者に対する開放感と測定者に対する操作性を高
めることができた。また、円筒状のバルクな超電導体に
強磁性を組合せた例えば特開平7-226598で示される磁気
シールドと比べると、本発明では大きな面を持つ超電導
体を必要としないので、冷却装置が容易になり、さらに
超伝導体リングと強磁性体を別々に作り合わせる簡単な
組みたてを実現できた。本発明の第９実施例における心
臓磁場計測装置を図１４に説明する。本実施例では第８
実施例における心臓磁場計測装置の強磁性体による磁気
遮蔽体30-1の代わりに、開閉機構付き強磁性体からなる
磁気遮蔽体31-1を設けている。強磁性体からなる磁気遮
蔽体にスライド式の開閉機構をつけ、一部が開閉できる
ようになっている。この構造により、第８実施例では開
口部からしか被験者の出入りや計測者の操作ができなか
ったものを、側面からでもできるようになった。本発明
の第１０実施例における電子顕微鏡用超電導磁気シール
ド装置を図１５に説明する。第４実施例で用いた構造と
同様にコイル軸が直交した２対の正方形状の超電導リン
グ20-1と20-2、および20-3と20-4の超電導磁気シールド
装置を電子顕微鏡用の磁気シールドとして用いている。
電子顕微鏡160-1の電子線は上から下に向いているの
で、電子線の方向と超電導リングの軸方向が垂直になっ
ている。これにより、電子線に影響を及ぼすｘおよびｙ
方向からの磁場成分を遮蔽することができる。この超電
導磁気シールド装置の構成により電子顕微鏡をクリーン
ルームに設置する場合でも、従来のパーマロイで全空間
を覆うような磁気シールドルームでは磁気シールドルー
ムに独自に空調装置をつけなくてはいけなかったもの
が、クリーンルームの空調装置だけですむようになっ
た。なお、本超電導磁気シールド装置は電子顕微鏡だけ
でなく、電子線を用いた例えば電子描画装置などにも用
いることができる。本発明の第１１実施例における電子
顕微鏡用超電導磁気シールド装置を図１６に説明する。
第９実施例で用いた構造と同様に１対の超電導リング10
-7と10-8と開閉機構付き強磁性体31-2からなる磁気遮蔽
体とを組み合わせた超電導磁気シールド装置を用いた。
ここでは、縦置きにしてあり上下に超電導リング面が向
いている。電子顕微鏡160-2の電子線は上から下に向いて
いるので、電子線の方向と超電導リングの軸方向が平行
になっている。これにより、電子線に影響を及ぼすｘお
よびｙ方向からの磁場成分を遮蔽することができる。な
お、この超電導磁気シールド装置は電子顕微鏡だけでな
く、電子線を用いた例えば電子描画装置などにも用いる
ことができる。本超電導磁気シールド装置の構成により
第１０実施例と同様に電子顕微鏡をクリーンルームに設
置する場合でも、従来のパーマロイで全空間を覆うよう
な磁気シールドルームでは磁気シールドルームに独自に
空調装置をつけなくてはいけなかったものが、クリーン
ルームの空調は一般にダウンフローつまり上から下に空
調した空気を流しているので、この流れを妨げずにでき
る構造を供給できるようになった。

【００１０】

【発明の効果】以上のように、本発明の超電導磁気シー
ルド装置の構成により開放性が高く、多くの超電導体を
必要としないので冷却が容易になる。また、外部磁場に
応答した遮蔽電流が自然に発生できるので、モニタ用磁
気センサも必要としない効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の超電導磁気シールド装
置の斜視図。

【図２】本発明の第１の実施例の超電導磁気シールド装
置の1対の超電導リングが作る遮蔽磁場強度Bsと環境磁
場Beの関係図。

【図３】本発明の第２の実施例の超電導磁気シールド装
置の斜視図。

【図４】本発明の第２の実施例の超電導磁気シールド装
置の２対の超電導リングが作る遮蔽磁場強度Bsと環境磁
場Beの関係図。

【図５】本発明の第３の実施例の超電導磁気シールド装
置の斜視図。

【図６】本発明の第３の実施例の超電導磁気シールド装
置の1対の超電導リングが作る遮蔽磁場強度Bsと環境磁
場Beの関係図。

【図７】本発明の第４の実施例の超電導磁気シールド装
置の斜視図。

【図８】本発明の第５の実施例の超電導磁気シールド装
置の斜視図。

【図９】本発明の第６の実施例の超電導磁気シールド装
置の斜視図。

【図１０】本発明が実施される超電導リングの構造図。

【図１１】本発明の第７の実施例の超電導磁気シールド
装置を用いた心臓磁場計測装置の斜視図。

【図１２】本発明の第８の実施例の超電導磁気シールド
装置を用いた心臓磁場計測装置の斜視図。

【図１３】本発明の第８の実施例の超電導磁気シールド
装置を用いた心臓磁場計測装置の斜視図。

【図１４】本発明の第９の実施例の超電導磁気シールド
装置を用いた心臓磁場計測装置の斜視図。

【図１５】本発明の第１０の実施例の超電導磁気シール
ド装置を用いた電子顕微鏡の斜視図。

【図１６】本発明の第１１の実施例の超電導磁気シール
ド装置を用いた電子顕微鏡の斜視図。

【符号の説明】

１０…超電導リング，２０…四角形状超電導リング，３
０…強磁性体からなる磁気遮蔽体，３１…開閉機構付き
強磁性体からなる磁気遮蔽体,４０…超電導リング容器,
５０…高温超電導線材，６０…コイル保持・冷却ガイ
ド，５１…バッファ部，５２…パルス管，５３…蓄冷
管，５４…圧縮機，５５…寒冷発生部，５６…接続部,
５８…冷却部, ６０…コイル保持・冷却ガイド，７０
…スペーサー，８０…スーパーインシュレーション, ９
０…デュワ，９５…液体窒素供給装置、１００…ガント
リー，１１０…ベッド，１２０…ベッド可動上板，１３
０…被験者，１４０…計測回路，１５０…データ収録解
析装置，１６０…電子顕微鏡。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者鈴木大介東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者神鳥明彦東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者横澤宏一東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内Ｆターム(参考） 4C027 AA10 CC01 5E321 BB53 BB60 GG07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】閉ループ状の超電導リングの軸方向に対向
して配置した１対の該超電導リングを有することを特徴
とする超電導磁気シールド装置。
【請求項２】所定の１点を中心として対称となるように
閉ループ状の超電導リングの軸方向に対向して配置され
た１対の超電導リングを、複数対有することを特徴とす
る超電導磁気シールド装置。
【請求項３】請求項２において、上記複数対の超電導リ
ングの径は、上記所定の１点に向かって大きく、かつ対
をなす該超電導リングの径は同じにしたことを特徴とす
る超電導磁気シールド装置。
【請求項４】閉ループ状の超電導リングの軸方向に対向
して配置した１対の該超電導リングが２組設けられ、そ
れぞれの軸が直交して、それぞれの軸中心が一致してい
ることを特徴とする超電導磁気シールド装置。
【請求項５】閉ループ状の超電導リングの軸方向に対向
して配置した１対の該超電導リングが３組設けられ、そ
れぞれの軸が直交して６面体を形成していることを特徴
とする超電導磁気シールド装置。
【請求項６】請求項１において、上記１対の該超電導リ
ングのリング間に、該超電導リングの軸方向に平行な面
をもった筒状で強磁性体からなる磁気遮蔽体を有するこ
とを特徴とする超電導磁気シールド装置。
【請求項７】請求項６において、該磁気遮蔽体の一部に
設けられた開閉できる扉機構を有することを特徴とする
超電導磁気シールド装置。
【請求項８】請求項５の超電導磁気シールド装置と生体
磁場計測装置との相対的配置方法において、該生体磁場
計測装置を該超電導磁気シールド装置の内部に配置する
ことを特徴とする相対的配置方法。
【請求項９】請求項１から４の何れかの超電導磁気シー
ルド装置と生体磁場計測装置との相対的配置方法におい
て、該生体磁場計測装置の検査対象から発する磁場を検
出する検出コイルのコイル面が１対の該超電導リングの
中心軸に対し垂直となるように該生体磁場計測装置を該
超電導磁気シールド装置の内部に配置することを特徴と
する相対的配置方法。
【請求項１０】請求項６又は７の超電導磁気シールド装
置と生体磁場計測装置との相対的配置方法において、該
生体磁場計測装置の検査対象から発する磁場を検出する
検出コイルのコイル面が超電導リングの軸に対し平行と
なるように該生体磁場計測装置を該超電導磁気シールド
装置の内部に配置することを特徴とする相対的配置方
法。
【請求項１１】請求項６又は７の超電導磁気シールド装
置と電子線利用精密計測装置との相対的配置方法におい
て、該超電導リングの軸に対して、該電子線利用精密計
測装置の電子銃の電子線の方向とが平行になるように該
電子線利用精密計測装置を該超電導磁気シールド装置の
内部に配置することを特徴とする相対的配置方法。
【請求項１２】請求項４の超電導磁気シールド装置の２
対の該超電導リング軸に対して、該電子線利用精密計測
装置の電子銃の電子線の方向が垂直になるように該電子
線利用精密計測装置を該超電導磁気シールド装置の内部
に配置することを特徴とする相対的配置方法。