JP2536287Y2 - Ｅｓｒ装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この考案は、磁場発生装置として
永久磁石磁気回路を用い、マイクロ波の受発信器を組み
合わせた電子スピン共鳴装置（ 以下ＥＳＲ装置という
）に係り、所要空隙内の磁場強度を連続的に調整する
ため、例えば一対の板状継鉄の接続部に該対向面に平行
方向の回転軸で回転して継鉄板間に挿入出可能な磁気抵
抗調整部材を配置して磁気抵抗を連続可変にした構成と
なし、磁気回路組立て後の調整が極めて困難な空隙Ｚ軸
方向の磁界均一度の対称性を向上させたＥＳＲ装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】ＥＳＲ装置は化学分析用として研究、開
発の分野で多用されている。また、ＥＳＲ装置は、被測
定物の自然放射線損傷による不対電子を検出することが
でき、遺物や地質鉱物、化石類の年代を正確に測定する
ことができるため、最近、考古学や地球科学の分野でも
活用されている。

【０００３】かかる用途に用いるＥＳＲ装置は磁場発生
装置とこれに接続するマイクロ波の受発信装置とからな
り、測定に際して発生させた高精度に均一な磁場を連続
的に変化させて磁気共鳴を起こす磁場強度を測定するた
め、従来、磁場発生装置には、所要空隙内の磁場発生及
びその磁場強度の連続変化を、電磁石への印加電流を連
続的に変化させることで容易に実施できる電磁石磁気回
路が使用されていた。

【０００４】電磁石磁気回路を用いたＥＳＲ装置は大型
であるため、永久磁石を用いた小型軽量なＥＳＲ装置が
求められていたが、一対の永久磁石の対向距離（空隙
長）を変化させることで、磁場強度を変化させる構成で
は、磁場の均一度が悪くなり、要求される高精度な均一
度で測定に必要な磁場強度を変化させる構成が提案され
ておらず、永久磁石磁気回路を使ったＥＳＲ装置は実用
化されていなかった。

【０００５】そこで、出願人は所要空隙内の磁場強度を
連続的に変化させる構成を検討して先に、永久磁石磁気
回路を使ったＥＳＲ装置を提案した。すなわち、空隙を
介して対向配置した一対の継鉄の各々対向面に永久磁石
を配置し、磁石対向面に磁極片を着設し、一対の継鉄の
うち少なくとも一方に継鉄の対向面間の距離を連続的に
変化させるための可動ヨークを配置し、前記永久磁石と
継鉄及び可動ヨークで形成される磁路の磁気抵抗を可動
ヨークの操作によって連続可変し、空隙内の磁場強度を
連続的に調整できる構成を提案した（実開平１−１０４
５７４号）。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】永久磁石磁気回路では
均一度を保持したまま磁場強度を連続的に変化させるこ
とが困難であるが、上述の対向配置した一対の継鉄の対
向面間の距離を連続的に変化させるための可動ヨークを
用いる構成により、高い均一度を保持して磁場強度を変
化させることができる。

【０００７】しかし、可動ヨークを移動させて継鉄の対
向面間の距離を変化させるには、比較的大きな力を要
し、また可動ヨークの作動により磁路の対称性が損なわ
れ、空隙内の磁場強度の均一度に影響を及ぼす問題があ
った。特に、空隙内の磁場強度の均一性はＸ，Ｙ，Ｚ軸
方向の何れもが均一であることが要求され、従来、磁気
回路の組立て後に磁場強度の調整を行うが、磁極対向方
向、すなわちＺ軸方向の調整は極めて困難なものであっ
た。

【０００８】この考案は、空隙内の磁場強度の均一度が
良好で、かつ高い均一度を保持しながら、磁場強度を連
続的にかつ高精度に変化させることができ、特に空隙内
のＺ軸方向の磁場強度の均一性が高い構成からなり、小
型軽量な磁気回路を有するＥＳＲ装置の提供を目的とし
ている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この考案は、対向面に磁
極片を着設し空隙を介して対向配置した一対の永久磁石
を継鉄で接続して磁路を形成した磁気回路を有するＥＳ
Ｒ装置において、前記継鉄の少なくとも一箇所に、磁極
片の対向面に平行方向の回転軸を中心に磁路に交差する
ように回転挿入出可能にした磁気抵抗調整部材を配置し
たことを特徴とするＥＳＲ装置である。

【００１０】

【作用】この考案による磁気回路は、磁極片の対向面に
平行方向の回転軸を中心に回転挿入出可能にした磁気抵
抗調整部材を継鉄に配置、すなわち、継鉄に形成されて
いる磁路に交差するように回転挿入出可能に磁気抵抗調
整部材を配置したことにより、磁気抵抗調整部材の回転
挿入量を変化させて磁路の磁気抵抗を連続的に変化させ
ることができ、磁極片が対向する空隙内に連続的に変化
する磁場を形成することができる。

【００１１】この考案において、磁気抵抗調整部材を設
ける継鉄には、対向面に磁極片を着設し空隙を介して対
向配置した一対の永久磁石を磁気的に接続して磁路を形
成できれば、板状、柱状など種々形状のもの、組立てに
より所要形状に構成したもの、あるいは一体成型物な
ど、永久磁石の形状や磁気特性等に応じて公知の種々の
継鉄の構成から適宜採用でき、磁気抵抗調整部材の材質
も継鉄と同材質を用いるほか、異材質を適宜選定でき
る。

【００１２】この考案において、磁気抵抗調整部材は磁
極片の対向面に平行方向の回転軸を中心に磁路に交差す
るように回転挿入出させるのに適した形状であれば、継
鉄に半円柱が埋没可能な凹部を設けて半円柱部材が凹部
内に回転挿入可能に軸支されたり、複数の半円板を用い
てそれぞれ継鉄に埋没可能して所謂バリコン型に配置し
たり、継鉄の所要部を磁路の直交方向に分断して空間部
を設けて同部内に磁気抵抗調整部材が回転挿入可能に軸
支するなど、また部材形状が半円柱や１／４円柱などい
ずれの構成、形状でもよく、要求される空隙内の磁場変
化量に応じて、その形状寸法等を決定すればよい。ま
た、必要とする磁場強度の最下限を確保するオフセット
の機能を果たし、かつ磁路の対称性や磁界均一度を確保
するための継鉄の接続部を、空隙に近い側の磁気抵抗調
整部材近傍に形成するのもよい。また、磁気抵抗調整部
材は磁極片の対向面に平行方向の回転軸で回転して磁路
に交差するように挿入出する構成であるため、回転挿入
量を変化させるのに要する力が少ない利点がある。

【００１３】また、磁気抵抗調整部材は継鉄の何れか一
箇所に設けられればよいが、空隙内の磁場強度の均一
性、特にＺ軸方向の磁場強度の均一性を得るためには、
長さ、量、形状性などの何れも対称な磁路を形成する必
要があり、磁気抵抗調整部材はその対称性を損なうこと
がないよう、配置箇所、部材数及び形状を適宜選定する
必要がある。例えば一箇所のみ設ける場合、実施例では
対向する磁極片間の中心水平横断面上にある一対の板状
継鉄の接続用継鉄に凹部を設け、磁極片対向面に平行方
向の回転軸で回転挿入出する磁気抵抗調整部材を設ける
単純な構成により、磁極片の対向方向に対称な磁路を形
成することができ、磁気回路中で最も空隙から遠い部分
に磁気抵抗調整部材を設けるため、磁場の均一度に対す
る影響が少なくなる。また、磁極片間の中心水平横断面
で対称位置にある２箇所に設けるなど、種々構成を採用
することができる。また、磁気抵抗調整部材と継鉄間は
必ずしも接触する必要はなく、実施例の如く、挿入出に
適した隙間を設けることもできる。

【００１４】この考案において磁場発生源となる永久磁
石には、希土類系磁石、フェライト磁石等、要求される
磁場強度、装置の大きさ等に応じて、公知の材料並びに
その形状等を選定することが望ましい。特に、Ｒとして
ＮｄやＰｒを中心とする資源的に豊富な軽希土類を用
い、Ｂ、Ｆｅを主成分として３０ＭＧＯｅ以上の極めて
高いエネルギー積を発生するＦｅ−Ｂ−Ｒ系永久磁石を
使用することにより、著しく小型化することができる。

【００１５】永久磁石に着設する磁極片は、空隙内の磁
場均一度を向上させるために有効である。磁極片として
は公知の種々の構成が採用できるが、特に円盤状磁極片
の周縁部に断面台形状または矩形状等の環状突起を設け
る構成が望ましい。

【００１６】なお、ＥＳＲ装置は上述の磁気回路に、空
隙内に変調磁場を印加する変調磁場印加用コイル及び／
または前記空隙内にスイープ磁場を印加するスイープ磁
場印加用コイルと、前記空隙内に配置され、被測定試料
を挿入可能とした空洞共振器と、空洞共振器に付設され
るマイクロ波発振器とマイクロ波検波器を有する構成か
らなる。

【００１７】

【実施例】図１に示すこの考案によるＥＳＲ装置用の磁
気回路は、一対の板状継鉄１，２を対向させ、対向面の
一方にそれぞれ円板状の永久磁石３，４が異磁極を対向
させて配置され、各永久磁石３，４対向面に磁極片５，
６を固着し、また、板状継鉄１，２の他方端対向面間に
接続部として接続継鉄７を設け、磁極片５，６間に所要
の空隙９を形成してある。

【００１８】また、板状継鉄１，２間の接続部の接続継
鉄７は、板状継鉄１，２の短辺方向に配置する角柱状
で、該短辺側の外向側面には後述の半円柱状の磁気抵抗
調整部材１０と相似形の溝部８が該短辺方向に設けてあ
る。この接続継鉄７には、板状継鉄１，２の対向面に平
行方向で該短辺方向の回転軸で回転自在であり、該溝部
８に嵌め込み可能に半円柱状の磁気抵抗調整部材１０を
配置してある。

【００１９】上記回転軸は図示する如く、接続継鉄７の
板状継鉄１，２の長辺側端面に軸支部を設け、該短辺方
向に回転軸を設けて磁気抵抗調整部材１０を軸止し、軸
端に設けたハンドルで回転させる構成とすることができ
る。

【００２０】永久磁石（５８ｍｍ径×１６ｍｍ）にＢＨ
（ｍａｘ）が４０ＭＧＯｅのＦｅ−Ｂ−Ｎｄ系磁石を用
い、磁極片５，６の外径を５２ｍｍ、磁極片５，６間距
離（空隙９）を２２．４ｍｍに設定し、また磁気抵抗調
整部材１０に５０ｍｍ長径×２５ｍｍ短径×７２ｍｍ高
さ寸法の半円柱状材を用いて、接続継鉄７の溝部８に回
転挿入出させて、空隙９中心の磁束密度の変化を調べ
た。その結果を図２に示す。

【００２１】また、接続継鉄７の溝部８に磁気抵抗調整
部材１０を完全に回転挿入した状態（回転角度０°）で
の上記磁気回路の空隙９中心のＸ，Ｙ，Ｚ方向の磁束密
度の変化を調べた。その結果を図３に示す。なお、図３
中の○印でプロットした曲線はＸ方向、△印でプロット
した曲線はＹ方向、×印でプロットした曲線はＺ方向を
示す。

【００２２】板状継鉄１，２間の接続部に磁気抵抗調整
部材１０，１１を磁極片対向面に平行方向の回転軸で軸
支して接続継鉄７の溝部８に磁路（図１中破線で示す）
に交差するように回転挿入出可能となしたことにより、
磁路の磁気抵抗を連続的に変化させることができ、図２
に示す如く、磁気抵抗調整部材の挿入出により空隙内の
磁束密度を自由に変化させることができ、また図３に示
す如く、空隙内の磁束密度の分布も組立て後に磁界調整
が困難なＺ軸方向に対称であることがわかる。さらに、
Ｘ軸、Ｙ軸方向の磁界調整を施すことにより、空隙９中
心のＸ，Ｙ，Ｚ軸方向の何れにも均一でかつ方向対称性
を有する磁界を発生する磁気回路が得られる。

【００２３】

【考案の効果】この考案による磁気回路は、継鉄の少な
くとも一箇所に、磁極片の対向面に平行方向の回転軸を
中心に磁路に交差するように回転挿入出可能に磁気抵抗
調整部材を配置した簡単な構成により、空隙内の磁場強
度の均一度が良好で、かつ高い均一度を保持しながら、
磁路の磁気抵抗を連続可変となし、磁場強度を連続的に
かつ高精度に変化させることができ、さらに、磁気回路
組立て後の調整が極めて困難な空隙Ｚ軸方向の磁界均一
度の対称性を向上させ、構成の簡素化と超小型化を図る
ことができＥＳＲ装置に最適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案によるＥＳＲ装置用の磁気回路を示す
説明図であり、ａは上面説明図、ｂは正面一部破断説明
図である。

【図２】磁気抵抗調整部材の回転角度と空隙の中心磁束
密度との関係を示すグラフである。

【図３】空隙中心からの距離と磁束密度との関係を示す
グラフである。

【符号の説明】

１，２ 板状継鉄 ３，４ 永久磁石 ５，６ 磁極片 ７ 接続継鉄 ８ 溝部 ９ 空隙 １０ 磁気抵抗調整部材

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 対向面に磁極片を着設し空隙を介して対
   向配置した一対の永久磁石を継鉄で接続して磁路を形成
   した磁気回路を有するＥＳＲ装置において、前記継鉄の
   少なくとも一箇所に、磁極片の対向面に平行方向の回転
   軸を中心に磁路に交差するように回転挿入出可能にした
   磁気抵抗調整部材を配置したことを特徴とするＥＳＲ装
   置。