JP2699251B2 - 磁場発生装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】狭い空間に高磁場を発生させるこ
とが要求される装置、特に電子顕微鏡において使用され
る磁気レンズ等、に用いて最適である。

【０００２】

【従来の技術】図３に、永久磁石を用いた従来の磁場発
生装置の断面図を示す。継鉄１４の内側に永久磁石１０
ａ、１０ｂが対向して設けられており、各々の永久磁石
１０ａ、１０ｂは、それぞれ矢印４ａ、４ｂの向きに磁
化されている。上記永久磁石１０ａ、１０ｂの対向面に
は、ポールピース１２ａ、１２ｂが設けられている。

【０００３】また、継鉄１４、永久磁石１０ａ、１０
ｂ、ポールピース１２ａ、１２ｂの中央には貫通孔６が
設けられている。図３の磁場発生装置が磁気レンズとし
て用いられる場合は孔６から電子線が入射され、磁場発
生装置をＸ線の散乱の観測に用いる場合には孔６からＸ
線が入射される。

【０００４】ポールピース１２ａ、１２ｂの対向面側が
図３のように狭くなっていることにより、永久磁石１０
ａ、１０ｂからの磁束が収束し、ポールピースの間隙に
高磁場が発生する。この高磁場により、孔６から入射さ
れる電子線を、ポールピース間隙の一点に集めることが
できる。

【０００５】しかし、図３の従来の磁場発生装置におい
ては、ポールピース１２ａ、１２ｂの対向面側が狭くな
っているため、そこで磁気飽和が起こってしまい、磁束
をポールピースの間隙に充分に収束させることができな
いという問題があった。

【０００６】また、高磁場を発生させることができると
いっても、図３の従来例のように永久磁石を用いるので
は高々数ｋＯｅの磁場しか発生させることができないた
め、磁気レンズ用には不向きだった。よって、磁気レン
ズ用として磁場発生装置を用いる場合、その磁石には永
久磁石ではなく電磁石を使用することが多い。しかし、
電磁石を使用する際には、コイルの他に導線等の付属設
備が必要であり、装置が大型化するという問題があっ
た。また電磁石は電力を消費するので、そのための費用
がかかるという問題もあった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、永久
磁石を用いて高い磁場を発生させることのできる磁場発
生装置を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】純鉄またはＦｅＣｏ合金
から成る、中央に孔を設けたポールピースと、該ポール
ピースの周囲に４個以上設けられ、磁化の向きが上記ポ
ールピース側に向いている永久磁石とから成る磁気回路
（１）と、該磁気回路（１）の永久磁石とは磁化の向き
が反対である永久磁石を設けた磁気回路（２）とを対向
させて配置する。

【０００９】

【実施例】図１に本発明の永久磁石を用いた磁場発生装
置の斜視図を示す。できるだけ少ない量の磁石で高い磁
場を発生させられるように、本発明では、永久磁石に希
土類磁石を用いている。

【００１０】純鉄またはＦｅＣｏ合金から成るポールピ
ース２０ａ、２０ｂがあり、各々のポールピース２０
ａ、２０ｂの中央には、それぞれ貫通孔３０ａ、３０ｂ
が設けられている。この貫通孔３０ａ、３０ｂは、図３
の貫通孔６と同じく、電子線やＸ線などを入射させる目
的で設けられている。

【００１１】ポールピース２０ａの周囲には、４個の永
久磁石２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄが設けられてお
り、磁気回路３２ａを形成している。永久磁石２２ａ、
２２ｂ、２２ｃ、２２ｄの磁化の向きは、各々２４ａ、
２４ｂ、２４ｃ、２４ｄのように内側（ポールピース２
０ａに向かう向き）に向いている。

【００１２】一方、ポールピース２０ｂの周囲には、４
個の永久磁石２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄが設けら
れており、磁気回路３２ｂを形成している。永久磁石２
６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄの磁化の向きは、各々２
８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄのように外側（ポールピ
ース２０ｂから遠ざかる向き）に向いている。

【００１３】上述の磁気回路３２ａと磁気回路３２ｂと
を図１のように対向させて、本発明の磁場発生装置を形
成している。

【００１４】図２に図１の磁場発生装置のＡＡ’断面図
を示す。図１と同じ部分には同じ符号を付した。符号４
０で示した線は、本発明の磁場発生装置の作る磁場の様
子を表わす磁力線の一部であり、そこに付けられている
矢印は磁力線の向きを表わしている。

【００１５】図２において、磁気回路３２ａの磁石２２
ｂから出る磁力線のうちの一部は、ポールピース２０ａ
内を通って上方に行き再び磁石２２ｂに戻る。他の大部
分は、ポールピース２０ａ内を通って下方に行き間隙４
２を越えて反対側の磁気回路３２ｂの方へ行き、そこで
ポールピース２０ｂを通って磁石２６ｂに入る。また、
磁気回路の外側では、磁石２２ｂと２６ｂとの間で磁力
線の出入りがある。

【００１６】図２の左側における磁力線の流れも右側に
おける流れと同様であり、また、図示していない部分
（磁石２２ａ、２２ｃ、２６ａ、２６ｃ）における磁力
線の流れも同様である。

【００１７】図２に示した磁力線の振舞いよりわかるよ
うに、ポールピース側には四方の磁石からの磁力線が集
まってくる。したがって、間隙の中央部分４２に磁力線
が集中し、ここに高磁場が形成される。

【００１８】例として実際に行った実験の結果を以下に
示す。図１において、磁気回路の希土類磁石の寸法を各
々、Ｌ１＝５０ｍｍ、Ｌ２＝６０ｍｍ（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ
３がそれぞれ２０ｍｍずつ）、Ｌ３＝４０ｍｍとした。
また、純鉄またはＦｅＣｏ合金のポールピースの幅ＰＬ
を６ｍｍとし、そこに３ｍｍ四方の貫通孔３０ａ（３０
ｂ）を設けた。

【００１９】上記の寸法の磁気回路３２ａおよび３２ｂ
を、その間隔Ｇを１０ｍｍとして図１のように対向させ
た。

【００２０】以上の寸法で作製した磁場発生装置を用い
て磁場を発生させたところ、間隙の中央部分４２（図２
参照）に１０ｋＯｅ以上の高磁場を発生させることがで
きた。磁気回路の厚みＬ３を厚くしたり、間隔Ｇを狭め
たりすることにより、より高い磁場を発生させることも
できる。

【００２１】以上説明したように、純鉄またはＦｅＣｏ
合金のポールピースと、希土類磁石とから成る本発明に
係る磁場発生装置を用いることにより、間隙の中央部分
４２に１０ｋＯｅ以上の高磁場を発生させることができ
た。

【００２２】本発明において、中心のポールピースがな
くとも１０ｋＯｅ以上の高磁場を発生させることは可能
である。しかし、ポールピースを有する場合に比べ、効
率は低くなる。すなわち、同じ量の磁石を用いた場合、
ポールピースを有する磁場発生装置の方がより高い磁場
を発生させることができる。

【００２３】

【発明の効果】本発明に係る磁場発生装置により、永久
磁石を用いて高い磁場（１０ｋＯｅ以上）を発生させる
ことができるようになった。よって、磁気レンズにも用
いることが可能となり、従来の電磁石を用いた磁場発生
装置に比べ、装置の小型化、省電力化がなされ、非常に
便利になった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る、永久磁石を用いた磁場発生装置
の斜視図。

【図２】図１の断面図を用いて磁力線の様子を説明した
図。

【図３】従来の、永久磁石を用いた磁場発生装置の断面
図。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 純鉄またはＦｅＣｏ合金から成る、中央
   に孔を設けたポールピースと、該ポールピースの周囲に
   ４個以上設けられ、磁化の向きが上記ポールピース側に
   向いている永久磁石とから成る磁気回路（１）と、 該磁気回路（１）の永久磁石とは磁化の向きが反対であ
   る永久磁石を設けた磁気回路（２）とを、 対向させて配置することを特徴とする磁場発生装置。
2. 【請求項２】 上記磁気回路（１）と磁気回路（２）と
   の間隙の中央において、１０ｋＯｅ以上の磁場を発生す
   ることを特徴とする、特許請求の範囲第１項記載の磁場
   発生装置。