JP2615579B2 - 超電導マグネツト - Google Patents
超電導マグネツトInfo
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- JP2615579B2 JP2615579B2 JP61314102A JP31410286A JP2615579B2 JP 2615579 B2 JP2615579 B2 JP 2615579B2 JP 61314102 A JP61314102 A JP 61314102A JP 31410286 A JP31410286 A JP 31410286A JP 2615579 B2 JP2615579 B2 JP 2615579B2
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- Japan
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- coil
- magnetic field
- superconducting
- active shield
- superconducting magnet
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、超電導マグネツトが発生する漏洩磁場を
減少し、しかも所要磁場特性を保持する磁気共鳴イメー
ジング（以下MRIと称す）用超電導マグネツト装置に関
するものである。
減少し、しかも所要磁場特性を保持する磁気共鳴イメー
ジング（以下MRIと称す）用超電導マグネツト装置に関
するものである。
一般にマグネツト装置を用いて磁場を発生させる場
合、磁場が欲しい空間以外例えば、測定者又は一般の人
々が出入りする空間にも磁束が漏れ、人体及び設置機器
に対し悪影響を及ぼす可能性がある為この漏洩磁場を極
力押える必要がある。
合、磁場が欲しい空間以外例えば、測定者又は一般の人
々が出入りする空間にも磁束が漏れ、人体及び設置機器
に対し悪影響を及ぼす可能性がある為この漏洩磁場を極
力押える必要がある。
特に超電導マグネツトの様に、強い磁場を発生する装
置においては漏洩磁場も大きく、この為、種々の磁性体
を用いた磁気シールド及び超電導体を用いたアクテイブ
シールドが考案されている。第３図にMRI用超電導マグ
ネツトにアクテイブシールドを設置した場合の従来例を
示す。同図において、（１）は巻枠（２）上に巻回され
た超電導主コイルであり、（３）は漏洩磁場を減少させ
るためのアクテイブシールドコイルであり、超電導主コ
イル（１）と逆磁場を発生する様に巻回されている。第
３図では簡略の為、両コイルを共に１コのコイルとして
描いたが、分割コイルとして製作する場合もある。
（４）は磁場高均一化のための微調を行なうための超電
導シムコイル、（５）はこれら超電導コイルを極低温に
保持するための液体ヘリウム槽であり液体ヘリウムで満
される。（６）は断熱シールドとしての液体チツ素槽、
（７）は真空槽である。
置においては漏洩磁場も大きく、この為、種々の磁性体
を用いた磁気シールド及び超電導体を用いたアクテイブ
シールドが考案されている。第３図にMRI用超電導マグ
ネツトにアクテイブシールドを設置した場合の従来例を
示す。同図において、（１）は巻枠（２）上に巻回され
た超電導主コイルであり、（３）は漏洩磁場を減少させ
るためのアクテイブシールドコイルであり、超電導主コ
イル（１）と逆磁場を発生する様に巻回されている。第
３図では簡略の為、両コイルを共に１コのコイルとして
描いたが、分割コイルとして製作する場合もある。
（４）は磁場高均一化のための微調を行なうための超電
導シムコイル、（５）はこれら超電導コイルを極低温に
保持するための液体ヘリウム槽であり液体ヘリウムで満
される。（６）は断熱シールドとしての液体チツ素槽、
（７）は真空槽である。
次に動作原理について、第４図を用いて説明する。第
４図は第３図の超電導主コイル（１）及びアクテイブシ
ールドコイル（３）のみを抽出したものであり前述の様
に超電導主コイル（１）とアクテイブシールドコイル
（３）は、必要磁場空間（Ｏ点近傍）において逆極性の
磁場を発生する様巻回されている。磁束の向きをコイル
の径方向に沿つてみると第３図に示すように、超電導主
コイル（１）とアクテイブシールドコイル（３）とには
さまれた領域においては、超電導主コイル（１）による
磁束Φ1とアクテイブシールドコイル（３）による磁束
1と同一方向であり、和となるが、アクテイブシール
ドコイル（３）外の領域では、それぞれΦ2及び2と逆
方向で合成磁束は両者の差となり、従つて、問題として
いる漏洩磁場は減少する。
４図は第３図の超電導主コイル（１）及びアクテイブシ
ールドコイル（３）のみを抽出したものであり前述の様
に超電導主コイル（１）とアクテイブシールドコイル
（３）は、必要磁場空間（Ｏ点近傍）において逆極性の
磁場を発生する様巻回されている。磁束の向きをコイル
の径方向に沿つてみると第３図に示すように、超電導主
コイル（１）とアクテイブシールドコイル（３）とには
さまれた領域においては、超電導主コイル（１）による
磁束Φ1とアクテイブシールドコイル（３）による磁束
1と同一方向であり、和となるが、アクテイブシール
ドコイル（３）外の領域では、それぞれΦ2及び2と逆
方向で合成磁束は両者の差となり、従つて、問題として
いる漏洩磁場は減少する。
又MRI用超電導マグネツトの様に必要磁場空間（Ｏ点
近傍）で高均一磁場が要求される場合、第４図のＯ点近
傍のアクテイブシールドコイル（３）による磁束
0は、誤差磁界を作る為、第３図中の超電導シムコイル
（４）（このコイルは、常温中に設置し、常電導シムコ
イルとする場合も多い。）により磁場の補正を行なう
か、又は以下の方針にて超電導コイル（１）及びアクテ
イブシールドコイル（３）の製作を行なう。
近傍）で高均一磁場が要求される場合、第４図のＯ点近
傍のアクテイブシールドコイル（３）による磁束
0は、誤差磁界を作る為、第３図中の超電導シムコイル
（４）（このコイルは、常温中に設置し、常電導シムコ
イルとする場合も多い。）により磁場の補正を行なう
か、又は以下の方針にて超電導コイル（１）及びアクテ
イブシールドコイル（３）の製作を行なう。
すなわち、Ｏ点近傍において、超電導主コイル（１）
が作る磁場は、ルシヤンドル関数P1（ｕ）を用いて 同様にアクテイブシールドコイル（３）が作る磁場は で表わされる。ここでa0,aAは超電導主コイル（１）及
びアクテイブシールドコイル（３）の内半径である。又
両コイル共Ｏを中心として対称に製作されるものとし、
奇数次項は無視している。
が作る磁場は、ルシヤンドル関数P1（ｕ）を用いて 同様にアクテイブシールドコイル（３）が作る磁場は で表わされる。ここでa0,aAは超電導主コイル（１）及
びアクテイブシールドコイル（３）の内半径である。又
両コイル共Ｏを中心として対称に製作されるものとし、
奇数次項は無視している。
今Ｏ点近傍で高均一磁場を発生する超電導マグネツト
を製作する場合例えば、2,4次誤差を消去することを考
えれば を満足する様に超電導コイル（１）及びアクテイブシー
ルドコイル（３）を製作すればよい。
を製作する場合例えば、2,4次誤差を消去することを考
えれば を満足する様に超電導コイル（１）及びアクテイブシー
ルドコイル（３）を製作すればよい。
従来装置は以上の様に構成及び動作するため、以下の
ような問題点が存在する。即ち シムコイル（４）を用いて高均一化を図る場合、誤差磁
界成分が大きく従つて、シムコイル（４）のアンペアタ
ーン数が大きく不経済であると共に、シムコイル（４）
自身が作る誤差磁界が大きくなり、達成できる磁界均一
度に限界がある。
ような問題点が存在する。即ち シムコイル（４）を用いて高均一化を図る場合、誤差磁
界成分が大きく従つて、シムコイル（４）のアンペアタ
ーン数が大きく不経済であると共に、シムコイル（４）
自身が作る誤差磁界が大きくなり、達成できる磁界均一
度に限界がある。
（２）超電導主コイル（１）及びアクテイブシールドコ
イル（３）の磁界誤差の和を０にする場合、各コイル励
磁の電流設定精度及び電源変動等により誤差磁界を生ず
る。直列励磁する場合は、この様な電源変動による誤差
磁界は生じないが、同一電流値及び整数ターンという制
限条件のもとでの設計となるため、コイル形状の設計の
自由度に制約を受ける。
イル（３）の磁界誤差の和を０にする場合、各コイル励
磁の電流設定精度及び電源変動等により誤差磁界を生ず
る。直列励磁する場合は、この様な電源変動による誤差
磁界は生じないが、同一電流値及び整数ターンという制
限条件のもとでの設計となるため、コイル形状の設計の
自由度に制約を受ける。
本発明は、上記の様な従来形の問題点を解消するため
になされたもので、超電導主コイルが必要磁場空間に作
る磁場特性を変えず、しかも漏洩磁場を減少させるアク
テイブシールド方式を備えた超電導マグネツトを得るこ
とを目的とする。
になされたもので、超電導主コイルが必要磁場空間に作
る磁場特性を変えず、しかも漏洩磁場を減少させるアク
テイブシールド方式を備えた超電導マグネツトを得るこ
とを目的とする。
この発明に係る超電導マグネツトは、アクテイブシー
ルドコイル自体がその軸中心において磁場高均一化を達
成する様にしたものである。
ルドコイル自体がその軸中心において磁場高均一化を達
成する様にしたものである。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第
１図において（21）は巻枠（22）上に巻回された超電導
主コイルであり、それ自身で必要磁場空間（Ｏ点近傍）
にて、高均一磁場を達成する様に製作されている。すな
わち（１）式の▲ε0 2▼，▲ε0 4▼が０、もし、さらに
高均一性が必要なら▲ε0 6▼……も０とする。
１図において（21）は巻枠（22）上に巻回された超電導
主コイルであり、それ自身で必要磁場空間（Ｏ点近傍）
にて、高均一磁場を達成する様に製作されている。すな
わち（１）式の▲ε0 2▼，▲ε0 4▼が０、もし、さらに
高均一性が必要なら▲ε0 6▼……も０とする。
これは、図に示す様にコイルを２コ以上に分割し（図
では５分割を示している。）適当な寸法及びアンペアタ
ーンを選択すれば、容易に製作可能である。（23）は漏
洩磁場を減少させるためのアクテイブシールドコイルで
あり、超電導主コイル（21）と逆磁場を発生する様逆極
性に巻回されており、分割コイル形状を用いて超電導主
コイル（21）と同等以上に誤差成分が０となる様に、す
なわち▲εA 2▼，▲εA 4▼…が０となる様に製作され
る。
では５分割を示している。）適当な寸法及びアンペアタ
ーンを選択すれば、容易に製作可能である。（23）は漏
洩磁場を減少させるためのアクテイブシールドコイルで
あり、超電導主コイル（21）と逆磁場を発生する様逆極
性に巻回されており、分割コイル形状を用いて超電導主
コイル（21）と同等以上に誤差成分が０となる様に、す
なわち▲εA 2▼，▲εA 4▼…が０となる様に製作され
る。
ここで、超電導主コイル（21）及びアクテイブシール
ドコイル（23）を分割コイル形状にするか否かは、本発
明の本質ではなく、（１）（２）式の誤差磁場を各々消
去する為に、いかなるコイル形状も選択できる。
ドコイル（23）を分割コイル形状にするか否かは、本発
明の本質ではなく、（１）（２）式の誤差磁場を各々消
去する為に、いかなるコイル形状も選択できる。
さらに、本発明を用いれば、コイルの励磁方式により
誤差磁界を発生しない利点もある。すなわち、超電導主
コイルとアクテイブシールドコイルとを直列励磁する場
合はもちろん、並列励磁の場合も、各々について誤差磁
界がない為、電源変動等による考慮を払う必要がない。
誤差磁界を発生しない利点もある。すなわち、超電導主
コイルとアクテイブシールドコイルとを直列励磁する場
合はもちろん、並列励磁の場合も、各々について誤差磁
界がない為、電源変動等による考慮を払う必要がない。
なお、上記実施例では、MRI用超電導マグネツト等に
用いられる高均一磁場達成についてのみ言及してきた
が、その他の磁場特性例えば、ある空間で、一定の磁場
勾配が必要な超電導マグネツト等のアクテイブシールド
方式としても採用できる。
用いられる高均一磁場達成についてのみ言及してきた
が、その他の磁場特性例えば、ある空間で、一定の磁場
勾配が必要な超電導マグネツト等のアクテイブシールド
方式としても採用できる。
第２図はこの発明の他の実施例のコイルのみの断面図
を示す。（31）が点０の近傍で必要な磁場勾配を作る超
電導マグネツトコイルであり、（33）が漏洩磁場を減少
させるためのアクテイブシールドコイルであり、点０の
近傍では誤差磁界を発生しない様に製作されている。
を示す。（31）が点０の近傍で必要な磁場勾配を作る超
電導マグネツトコイルであり、（33）が漏洩磁場を減少
させるためのアクテイブシールドコイルであり、点０の
近傍では誤差磁界を発生しない様に製作されている。
以上の様にこの発明によれば、必要磁場空間で、誤差
磁界を発生しないアクテイブシールドコイルを製作する
ため、超電導主コイルによる磁気特性が損なわれず、精
度の高い磁気特性が得られる効果がある。
磁界を発生しないアクテイブシールドコイルを製作する
ため、超電導主コイルによる磁気特性が損なわれず、精
度の高い磁気特性が得られる効果がある。
第１図は、この発明の一実施例によるMRI用超電導マグ
ネツトの全体を示す断面図、第２図はこの発明の他の実
施例におけるコイル部分のみの断面図、第３図は従来の
ものの断面図、第４図はアクテイブシールドの効果を示
す模式図である。図において（21）は超電導コイル、
（23）はアクテイブシールドコイル、（Ｏ）はコイルの
軸中心である。
ネツトの全体を示す断面図、第２図はこの発明の他の実
施例におけるコイル部分のみの断面図、第３図は従来の
ものの断面図、第４図はアクテイブシールドの効果を示
す模式図である。図において（21）は超電導コイル、
（23）はアクテイブシールドコイル、（Ｏ）はコイルの
軸中心である。
Claims (3)
- 【請求項１】超電導主コイルとこの超電導主コイルと逆
極性の磁場を発生することにより外部への漏洩磁場を抑
制するアクテイブシールドコイルとを備えたものにおい
て、上記両コイルの軸中心を一致させるとともに上記ア
クテイブシールドコイル自体が上記軸中心に発生する磁
場が高均一となるように構成したことを特徴とする超電
導マグネツト。 - 【請求項２】アクテイブシールドコイルは相互に直列に
通電励磁される複数個の分割コイルからなることを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の超電導マグネツト。 - 【請求項３】超電導主コイルとアクテイブシールドコイ
ルとが相互に直列に通電励磁されることを特徴とする特
許請求の範囲第１項又は第２項記載の超電導マグネツ
ト。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61314102A JP2615579B2 (ja) | 1986-12-27 | 1986-12-27 | 超電導マグネツト |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61314102A JP2615579B2 (ja) | 1986-12-27 | 1986-12-27 | 超電導マグネツト |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63166203A JPS63166203A (ja) | 1988-07-09 |
| JP2615579B2 true JP2615579B2 (ja) | 1997-05-28 |
Family
ID=18049264
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61314102A Expired - Fee Related JP2615579B2 (ja) | 1986-12-27 | 1986-12-27 | 超電導マグネツト |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2615579B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101894652B (zh) * | 2009-05-20 | 2012-11-28 | 三菱电机株式会社 | 超导磁体 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5136273A (en) * | 1988-10-17 | 1992-08-04 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Magnet apparatus for use in a magnetic resonance imaging system |
| IL90050A (en) * | 1989-04-23 | 1992-07-15 | Elscint Ltd | Integrated active shielded magnet system |
| JPH05234746A (ja) * | 1991-12-20 | 1993-09-10 | Applied Superconetics Inc | 磁気共鳴結像用近接自在磁石 |
-
1986
- 1986-12-27 JP JP61314102A patent/JP2615579B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101894652B (zh) * | 2009-05-20 | 2012-11-28 | 三菱电机株式会社 | 超导磁体 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63166203A (ja) | 1988-07-09 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |