JP2007129158A - 磁場発生装置及び核磁気共鳴装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の磁場発生装置は、真空容器内で超伝導遷移温度以下に冷却される中空円筒状の超伝導バルク体に磁場を捕捉させて超伝導バルク体の中空部に磁場を発生させる磁場発生装置において、前記超伝導バルク体は、この超伝導バルク体を軸方向に着磁したときに、軸方向中央部よりも臨界電流密度が高くなる領域が軸方向両端部側に形成されるように構成されていることを特徴とする。
例えば、超伝導バルク体201は2個の超伝導バルク体Sと1個の超伝導バルク体Gとからなり、超伝導バルク体SはSm系の超伝導バルク体であり、超伝導バルク体GはGd系の超伝導バルク体でる。Sm系はGd系に比べてそのイオン半径が大きいので臨界温度(Tc)が高く、同じ温度でも臨界電流密度(Jc)が高い。
【選択図】図2
Description
図1は、本発明の核磁気共鳴装置1の全体構成を示す図であり、点線の範囲が本発明の好適な態様の磁場発生装置10である。
具体例1は、図2の断面模式図に示す超伝導バルク体201であり、超伝導バルク体Sで超伝導バルク体Gを挟持するように構成されている。この超伝導バルク体201は2個の超伝導バルク体Sと1個の超伝導バルク体Gとからなり、超伝導バルク体Sは、Sm、Ba、Cu、Oを主成分とするSm系の超伝導バルク体で、外径60mm×内径10mm×厚さ10mmの中空円筒(穴あき円盤形状)である。また、超伝導バルク体Gは、Gd、Ba、Cu、Oを主成分とするGd系の超伝導バルク体で、外径60mm×内径10mm×厚さ20mmの中空円筒(穴あき円盤形状)である。Sm系はGd系に比べてそのイオン半径が大きいので臨界温度(Tc)が高く、同じ温度でも臨界電流密度(Jc)が高い。これらを図2のように軸方向に超伝導バルク体S−超伝導バルク体G−超伝導バルク体Sの順に積層して、外径60mm×内径10mm×厚さ40mmの中空円筒を形成した。
具体例2の超伝導バルク体202(図示せず)は、具体例1と同様に3個の超伝導バルク体からなり、両端部は、外径60mm×内径10mm×厚さ10mmの(Nd,Eu,Gd)−Ba−Cu−O(Nd,Eu,Gdの原子比1:1:1)を主成分とするNEG系の超伝導バルク体Nからなり、中央部は、外径60mm×内径10mm×厚さ25mmのDy−Ba−Cu−Oを主成分とするDy系の超伝導バルク体Dからなる。NEG系の超伝導バルク体NはDy系の超伝導バルク体Dに比べて臨界温度(Tc)が高く、かつ微細な絶縁相が析出するため臨界電流密度(Jc)が高い。従って、超伝導バルク体202は、具体例1と同様の手順で着磁することで、図3と同様の磁場分布と、図4と同様の臨界電流密度分布とを示す。
具体例3の超伝導バルク体203(図示せず)は、3個の超伝導バルク体が全てDy−Ba−Cu−Oを主成分とするDy系の超伝導バルク体からなり、絶縁相であるDy2BaCuO5粒子を含むものである。両端部は、平均粒径が約1μmの絶縁相粒子を含む外径60mm×内径10mm×厚さ15mmの超伝導バルク体D1であり、中央部は、平均粒径が約5μmの絶縁相粒子を含む外径60mm×内径10mm×厚さ20mmの超伝導バルク体D2である。すでに述べたように絶縁相の粒子が小さい両端部の超伝導バルク体D1の方が臨界電流密度(Jc)が高い。従って、超伝導バルク体203は、具体例1と同様の手順で着磁することで、図3と同様の磁場分布と、図4と同様の臨界電流密度分布とを示す。
具体例4の超伝導バルク体204(図示せず)は、3個の超伝導バルク体が全てSm−Ba−Cu−Oを主成分とするSm系の超伝導バルク体からなり、絶縁相であるSm2BaCuO5粒子を含むものである。両端部は、この絶縁相粒子を体積分率で16.5%含む外径50mm×内径10mm×厚さ15mmの超伝導バルク体S1であり、中央部はこの絶縁相粒子を体積分率で10.5%含む外径50mm×内径10mm×厚さ25mmの超伝導バルク体S2である。すでに述べたように絶縁相の粒子を多く含む両端部の超伝導バルク体S1の方が臨界電流密度(Jc)が高い。従って、超伝導バルク体204は、具体例1と同様の手順で着磁することで、図3と同様の磁場分布と、図4と同様の臨界電流密度分布とを示す。
具体例5の超伝導バルク体205は、上記の第1の実施の形態を変形したものであり、図6に示すように、同一特性を持つ2個の超伝導バルク体S3、S3を当接して構成される。すなわち、超伝導バルク体S3は厚さt方向において、下面S3bから上面S3aに向かうにつれて(矢印Y)臨界電流密度(Jc)が次第に高くなるように形成されている。そしてその下面S3bを互いに当接する向きに積層して超伝導バルク体205を構成する。
同じ組成をもつ超伝導バルク体では着磁温度が低いほど臨界電流密度(Jc)が大きい。すなわち、第2の実施形態の磁場発生装置は、超伝導バルク体を着磁する際に両端部を中央部よりも低温とする温度調節手段を有する。
本発明の磁場発生装置10を備えた核磁気共鳴装置の一例を図1に、また、その検出部を図9に併記して示す。図1において、13は高周波発生装置、14はパルスプログラマ(送信器)、15は高周波増幅器、16はプリアンプ(信号増幅器)、17は位相検波器(受信器)、18はアナログデジタル変換器、19はコンピュータである。
Claims (13)
- 真空容器内で超伝導遷移温度以下に冷却される中空円筒状の超伝導バルク体に磁場を捕捉させて該超伝導バルク体の中空部に磁場を発生させる磁場発生装置において、
前記超伝導バルク体は、該超伝導バルク体を軸方向に着磁したときに、軸方向中央部よりも臨界電流密度が高くなる領域が軸方向両端部側に形成されるように構成されていることを特徴とする磁場発生装置。 - 超伝導遷移温度以下で着磁されて中央部に磁場を捕捉する中空円筒状の超伝導バルク体と、前記超伝導バルク体を冷却する冷却装置と、前記超伝導バルク体を収容する真空容器とを備える請求項1に記載の磁場発生装置。
- 前記超伝導バルク体は、前記両端部が前記中央部よりも高い臨界温度を有する材料で構成されている請求項1又は2に記載の磁場発生装置。
- 前記超伝導バルク体を着磁する際に前記両端部を前記中央部よりも低温とする温度調節手段を有する請求項1又は2に記載の磁場発生装置。
- 前記温度調節手段は、前記中央部を加熱するヒータである請求項4に記載の磁場発生装置。
- 前記温度調節手段は、前記超伝導バルク体を挟持して前記両端部を冷却する冷却部材である請求項4に記載の磁場発生装置。
- 前記超伝導バルク体は、その主成分がRE−Ba−Cu−Oで表せる酸化物超伝導体であり、銀あるいは白金あるいはセリウムのうち1種あるいは複数種を0ないし50質量%含み、REはイットリウム(元素記号Y)、サマリウム(Sm)、ランタン(La)、ネオジウム(Nd)、ユーロピウム(Eu)、ガドリニウム(Gd)、エルビウム(Er)、イッテルビウム(Yb)、ジスプロシウム(Dy)、ホルミウム(Ho)のうち少なくとも1種または2種以上を合わせてなるものであって、絶対温度90度Kないし96度Kの超伝導遷移温度をもつ超伝導相とその内部にあって同素体の絶縁相を50μm以下、望ましくは10μm以下の粒度で分散した組織を含む請求項1〜6のいずれかに記載の磁場発生装置。
- 前記超伝導バルク体は、該超伝導バルク体の両端部が中央部よりも前記REの平均イオン半径が大きい元素を含む材料で構成されている請求項7に記載の磁場発生装置。
- 前記超伝導バルク体は、該超伝導バルク体の両端部が中央部よりも平均粒径が小さい前記絶縁相を含む材料で構成されている請求項7に記載の磁場発生装置。
- 前記超伝導バルク体は、該超伝導バルク体の両端部が中央部よりも前記絶縁相の体積分率が大きい材料で構成されている請求項7に記載の磁場発生装置。
- 前記超伝導バルク体は、中央部の厚さが該超伝導バルク体の厚さの30〜70%である請求項8〜10のいずれかに記載の磁場発生装置。
- 超伝導遷移温度以下で着磁されて中空部に磁場を捕捉する中空円筒状の超伝導バルク体と、前記超伝導バルク体を冷却する冷却装置と、前記超伝導バルク体を収容する真空容器とを備えた磁場発生装置と、前記超伝導バルク体の前記中空部に挿入される被測定物のNMR信号を検出する検出コイルとを備え、
前記超伝導バルク体は、該超伝導バルク体を軸方向に着磁したときに、軸方向中央部よりも臨界電流密度が高くなる領域が軸方向両端部側に形成されるように構成されていることを特徴とする核磁気共鳴装置。 - 前記磁場発生装置は、請求項3〜11のいずれかに記載の磁場発生装置である請求項12に記載の核磁気共鳴装置。
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