JP2790549B2 - Superconducting magnet device for crystal pulling device - Google Patents

Superconducting magnet device for crystal pulling device

Info

Publication number
JP2790549B2
JP2790549B2 JP13690591A JP13690591A JP2790549B2 JP 2790549 B2 JP2790549 B2 JP 2790549B2 JP 13690591 A JP13690591 A JP 13690591A JP 13690591 A JP13690591 A JP 13690591A JP 2790549 B2 JP2790549 B2 JP 2790549B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
superconducting
liquid helium
superconducting magnet
single crystal
crystal pulling
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP13690591A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH04361526A (en
Inventor
昭彦 有吉
達也 尾上
隆博 松本
昭弘 原田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP13690591A priority Critical patent/JP2790549B2/en
Publication of JPH04361526A publication Critical patent/JPH04361526A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2790549B2 publication Critical patent/JP2790549B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、例えば半導体用シリ
コンウエハーの材料となる単結晶シリコンロッド引上げ
に用いる結晶引上げ装置用超電導マグネット装置に関す
るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a superconducting magnet device for a crystal pulling apparatus used for pulling a single crystal silicon rod used as a material of a silicon wafer for semiconductors.

【0002】[0002]

【従来の技術】高温で溶融させたシリコンの原料からシ
リコン単結晶を成長させて引上げ、単結晶シリコンロッ
ドを製造する際に、溶融させたシリコン原料に均一な強
い静磁界を印加すると、溶融容器からの不純物溶出拡散
の原因となる対流が抑制され、良質の単結晶シリコンロ
ッドが得られる。これは先願特許の「結晶成長法」(特
願昭55−8578)で示されており、CZ法と呼ば
れ広く使用されている。
2. Description of the Related Art When a silicon single crystal is grown and pulled from a silicon material melted at a high temperature, and when a single crystal silicon rod is produced, a uniform strong static magnetic field is applied to the molten silicon material. Convection, which causes impurity elution and diffusion from silicon, is suppressed, and a high-quality single-crystal silicon rod can be obtained. This is illustrated by the "crystal growth method" in the prior application Patent (No. Sho 55-8578), widely used is called M CZ method.

【0003】この発明は上記溶融させたシリコン原料に
均一な強い静磁界を印加するための超電導マグネット装
置に関するものであり、図7〜図10は従来の単結晶引
上げ装置用超電導マグネット装置を示す。図7において
1は互いに対向する1対の超電導マグネット、2は超電
導マグネット1の励消磁を行うための電流リード口出し
や液体ヘリウムの供給、さらには蒸発気化したヘリウム
ガスの排気を行う配管を通すサービスポート、3は液体
ヘリウムの蒸発消費を抑えるためのシールド冷凍機、4
は超電導マグネット1の架台、6は超電導マグネット開
口内に設けられた磁性体の磁極、7は磁極6間をつなぎ
磁束を還流する磁性体ヨークを示す。8は2つの超電導
マグネット1間で溶融容器の配置される空間であり、均
一な一方向の強い静磁界の必要な空間を示す。9は空間
8での静磁界の方向を示すものである。10は超電導マ
グネット1と磁性体ヨーク7を位置決めして固定する固
定金具である。
The present invention relates to a superconducting magnet apparatus for applying a uniform strong static magnetic field to the above-mentioned molten silicon raw material, and FIGS. 7 to 10 show a conventional superconducting magnet apparatus for a single crystal pulling apparatus. In FIG. 7, reference numeral 1 denotes a pair of superconducting magnets opposed to each other, and 2 denotes a service through which a current lead outlet for supplying the excitation and demagnetization of the superconducting magnet 1 and a supply of liquid helium, and a pipe for exhausting the evaporated helium gas are provided. Ports 3 are shield refrigerators for suppressing the evaporation consumption of liquid helium, 4
Denotes a mount of the superconducting magnet 1, 6 denotes a magnetic pole of a magnetic substance provided in the opening of the superconducting magnet, and 7 denotes a magnetic yoke for connecting the magnetic poles 6 and returning a magnetic flux. Reference numeral 8 denotes a space in which the melting vessel is disposed between the two superconducting magnets 1, and shows a space in which a uniform unidirectional strong static magnetic field is required. 9 indicates the direction of the static magnetic field in the space 8. Reference numeral 10 denotes a fixture for positioning and fixing the superconducting magnet 1 and the magnetic yoke 7.

【0004】図8はサービスポート2を含む垂直断面を
示した図であり、図において符号1,2,6,7,8,
9は図7と同一部分を示す。符号11〜15は超電導マ
グネット1の構成を示したものであり、11は真空槽、
12は第1熱シールド、13は第2熱シールド、14は
液体ヘリウム槽、15は液体ヘリウムにより極低温に保
たれたソレノイド状の超電導コイル、16は液体ヘリウ
ムを示す。
FIG. 8 is a view showing a vertical section including the service port 2, and reference numerals 1, 2, 6, 7, 8,
9 shows the same part as FIG. Reference numerals 11 to 15 show the configuration of the superconducting magnet 1, 11 is a vacuum chamber,
Reference numeral 12 denotes a first heat shield, 13 denotes a second heat shield, 14 denotes a liquid helium tank, 15 denotes a solenoidal superconducting coil kept at a very low temperature by liquid helium, and 16 denotes liquid helium.

【0005】図9はシールド冷凍機3を含む斜め方向の
断面を示した図であり、図において符号1,11,1
2,13,14,15,16,3,6,7,8,9は図
7および図8と同一部分を示す。51,52はシールド
冷凍機3の温度の異なる冷却部分(コールドヘッド)を
示し、52の冷却部分は51の冷却部分より低温とな
る。コールドヘッド51,52は各々熱シールド12,
13に熱的に結合された構成となる。
FIG. 9 is a diagram showing a cross section in an oblique direction including the shield refrigerator 3, and reference numerals 1, 11, 1
2, 13, 14, 15, 16, 3, 6, 7, 8, 9 show the same parts as in FIGS. Reference numerals 51 and 52 denote cooling portions (cold heads) of the shield refrigerator 3 having different temperatures, and the cooling portion of the cooling device 52 has a lower temperature than the cooling portion of the cooling device 51. The cold heads 51 and 52 are respectively heat shields 12,
13 is thermally coupled.

【0006】図10は超電導マグネットの電気回路図を
示したものであり、図において15はソレノイド状の超
電導コイル、21は超電導コイル15を励消磁する際外
部電源と超電導コイル15をつなぐ常電導導体の励磁リ
ード、23は超電導コイル15の両端を超電導状態で短
絡若しくは解放する永久電流スイッチ、24は永久電流
スイッチ23をオン・オフするための常電導導体の制御
リード、25は万一超電導コイル15が常電導転移故障
した際に発生電圧の抑制のために設けられた短絡用逆並
列保護ダイオード、26は万一鉄体などの吸着事故によ
り超電導マグネット1を緊急に消磁する必要が生じた場
合、超電導コイル15を加熱し常電導転移させ電流減衰
させるためのヒータ、14は上記回路が収納させる液体
ヘリウム槽を示す。
FIG. 10 shows an electric circuit diagram of a superconducting magnet. In FIG. 10, 15 is a solenoidal superconducting coil, 21 is a normal conducting conductor which connects the external power supply and the superconducting coil 15 when the superconducting coil 15 is demagnetized. 23, a permanent current switch for short-circuiting or releasing both ends of the superconducting coil 15 in a superconducting state; 24, a control lead of a normal conductor for turning on and off the permanent current switch 23; 25, a superconducting coil 15 Reverse-parallel for short-circuiting provided to suppress the voltage generated when a normal conduction transition fault occurs
The column protection diode 26 is provided with a heater for heating the superconducting coil 15 to transfer to normal conduction and attenuate the current when the superconducting magnet 1 needs to be demagnetized urgently due to an adsorption accident of an iron body or the like. Shows a liquid helium tank to be stored.

【0007】次に動作について説明する。第1に超電導
マグネット1の通常の励消磁について説明する。液体ヘ
リウム槽14内に収納された超電導コイル15および永
久電流スイッチ23は、サービスポート2より液体ヘリ
ウム槽14内に注液された液体ヘリウム16により4.
2Kの極低温状態に保持され超電導状態となっている。
いま、永久電流スイッチ23のオン・オフ制御リード2
4に必要な電流を流し永久電流スイッチ23を開き、超
電導コイル15の励磁リード21より所定の電流を超電
導コイル15に供給する。然る後、制御リード24の電
流を切り、永久電流スイッチ23を閉じ、超電導コイル
15の両端を超電導短絡する。その後、励磁リード21
の電流をゼロとすると、超電導コイル15の電流は減ず
ることなく永久電流スイッチ23を介して流れる永久電
流ループを形成し、電源からの電流供給を受けることな
く磁界発生を継続することとなる。これを永久電流モー
ド運転という。この従来装置では、2つの超電導マグネ
ット1で励磁率が異なる場合、2つの超電導マグネット
1の磁界出力が異なり空間8の磁界均一度が悪くなるた
め、同一電流の励磁となるように励磁電源の出力を調整
し、励磁する必要がある。なお、超電導マグネットの通
常の消磁作業について上記手順を逆に行うこととなる。
Next, the operation will be described. First, normal excitation and demagnetization of the superconducting magnet 1 will be described. 3. The superconducting coil 15 and the permanent current switch 23 housed in the liquid helium tank 14 are controlled by the liquid helium 16 injected into the liquid helium tank 14 from the service port 2.
It is kept in a cryogenic state of 2K and is in a superconducting state.
Now, on / off control lead 2 of the permanent current switch 23
4, the permanent current switch 23 is opened, and a predetermined current is supplied to the superconducting coil 15 from the excitation lead 21 of the superconducting coil 15. After that, the current of the control lead 24 is turned off, the permanent current switch 23 is closed, and both ends of the superconducting coil 15 are superconductingly short-circuited. Then, the excitation lead 21
Is zero, a current in the superconducting coil 15 is not reduced, a permanent current loop flowing through the permanent current switch 23 is formed, and a magnetic field is generated without receiving a current supply from a power supply. This is called permanent current mode operation. In this conventional device, when the excitation rates of the two superconducting magnets 1 are different, the magnetic field outputs of the two superconducting magnets 1 are different and the uniformity of the magnetic field in the space 8 is deteriorated. Need to be adjusted and excited. The above procedure is reversed for the normal demagnetizing operation of the superconducting magnet.

【0008】第2に超電導マグネット1の緊急消磁につ
いて説明する。鉄体等の吸着事故により超電導マグネッ
ト1を緊急に消磁する必要が生じた場合、超電導コイル
15に近接して設けられたヒータ26に通電し、超電導
コイル15を加熱して常電導転移せしめ、発生した抵抗
により永久電流ループ内に封じ込められた電流を減衰さ
せる。この従来装置では、2つの超電導マグネット1の
緊急消磁を行うためのヒータ通電に時間的な差異が生じ
た場合、先に消磁された超電導マグネット1の電流減衰
によりもう一方の超電導マグネット1に誘導電流が誘起
し、超電導コイルの通電電流が増加し、磁性体ヨークと
の間の常規運転時以上の磁気吸引力の発生や、コイルの
径方向電磁力が増大しコイル自体破損する可能性がある
ため、これを防止するよう同時にヒータ電流を通電して
緊急消磁を行う。
Second, the emergency demagnetization of the superconducting magnet 1 will be described. When it becomes necessary to demagnetize the superconducting magnet 1 urgently due to an accident such as the adsorption of an iron body, the heater 26 provided in the vicinity of the superconducting coil 15 is energized to heat the superconducting coil 15 to cause a normal conduction transition. The current contained in the permanent current loop is attenuated by the resistor. In this conventional device, when there is a temporal difference in the energization of the heater for emergency demagnetization of the two superconducting magnets 1, the induced current is supplied to the other superconducting magnet 1 due to the current decay of the previously demagnetized superconducting magnet 1. Is induced, the conduction current of the superconducting coil increases, and the magnetic attraction between the magnetic yoke and the normal operation is generated, and the radial electromagnetic force of the coil increases and the coil itself may be damaged. In order to prevent this, the heater current is applied at the same time to perform the emergency demagnetization.

【0009】第3に超電導コイル15の常電導転移故障
時の保護について説明する。超電導コイル15が何等か
の理由、例えば、微小ストップしたときの発熱等により
常電導転移故障した場合、常電導転移した部分の抵抗の
発生および常電導部の拡大により永久電流ループを流れ
る電流は急速な電流減衰を起こす。この急速な電流減衰
により超電導コイル15に、例えば数百Vの誘導電圧L
・di/dtが発生する(ただし、Lは超電導コイルの
インダクタンス、di/dtは電流の減衰度)。このよ
うな電圧の発生に対し任意の2点間を低抵抗の保護素子
25で短絡し、高電圧の発生を抑制することにより絶縁
破壊を防止する。図10の保護素子25はターンオン電
圧が液体ヘリウム液中温度4.2Kで数10Vあり、通
常の励消磁の電流増減速度で発生するインダクタンス電
圧ではターンオンすることなく励消磁がなされるが、常
電導転移故障時にはターンオンして上記保護動作を行
う。
Third, protection of the superconducting coil 15 at the time of a fault in the normal conduction transition will be described. If the superconducting coil 15 fails for some reason, for example, a normal conduction transition failure due to heat generation or the like at the time of a minute stop, the current flowing through the permanent current loop rapidly increases due to the generation of resistance in the part where the normal conduction has transitioned and the enlargement of the normal conduction part. Causes severe current decay. The rapid current decay causes the superconducting coil 15 to have an induced voltage L of, for example, several hundred volts.
Di / dt is generated (where L is the inductance of the superconducting coil, and di / dt is the degree of current attenuation). In response to the generation of such a voltage, any two points are short-circuited by the protection element 25 having a low resistance to suppress the generation of a high voltage, thereby preventing the dielectric breakdown. The protection element 25 shown in FIG. 10 has a turn-on voltage of several tens of volts at a temperature of 4.2 K in liquid helium liquid. Excitation and demagnetization are performed without turning on at an inductance voltage generated at a current increase / decrease rate of normal demagnetization. At the time of the transfer failure, the protection circuit is turned on to perform the above protection operation.

【0010】第4に液体ヘリウムの供給および蒸発ガス
の排気について説明する。液体ヘリウムの供給および蒸
発ガスの排気は、サービスポート2に設けられた外部と
液体ヘリウム槽14をつなぐ配管により行う。従来装置
の図示においては詳細構成を示さなかったが、外気が液
体ヘリウム槽14内に侵入すると、空気中の酸素および
窒素が氷結し、上記配管を詰まらせる恐れがあるため、
通常、液体ヘリウムの供給用配管と蒸発ガスの排気配管
は別配管とされ、供給用配管は液体ヘリウム供給時以外
は封止される。また、蒸発ガスの排気配管には通常の蒸
発ガス排気経路中に逆止弁が設けられ、大気の侵入がな
いようにされる一方、万一の常電導転移故障時に短時間
に発生する大量の蒸発ガスを液体ヘリウム槽14の内圧
が液体ヘリウム槽を破壊する圧力に上昇することのない
よう、排気するための放圧装置を有する排気経路が上記
逆止弁を有する通常の排気経路と並列に取付けられ、故
障時発生ガスを排気する。
Fourth, supply of liquid helium and evacuation of evaporative gas will be described. The supply of the liquid helium and the exhaust of the evaporative gas are performed by a pipe connecting the outside provided in the service port 2 and the liquid helium tank 14. Although the detailed configuration is not shown in the drawing of the conventional apparatus, when outside air enters the liquid helium tank 14, oxygen and nitrogen in the air freeze and may clog the above-mentioned piping.
Normally, the liquid helium supply pipe and the evaporative gas exhaust pipe are separate pipes, and the supply pipe is sealed except when liquid helium is supplied. Also, a check valve is provided in the evaporative gas exhaust pipe in the normal evaporative gas exhaust path to prevent the invasion of the atmosphere. In order to prevent the internal pressure of the liquid helium tank 14 from rising to a pressure at which the liquid helium tank is destroyed, an evacuation path having a pressure relief device for evacuation is provided in parallel with a normal evacuation path having the check valve. It is installed and exhausts gas generated in the event of a failure.

【0011】第5にシールド冷凍機3の液体ヘリウム蒸
発消費の低減について説明する。2つの超電導マグネッ
ト1にそれぞれ取付けられたシールド冷凍機3は、例え
ばヘリウムガスを用いた断熱膨張による吸熱サイクル
(ギフォード・マクマホンサイクル等)により超電導マ
グネット1の熱シールド12,13を吸熱冷却する。こ
の結果、外部から液体ヘリウム槽14への熱侵入が低減
され、液体ヘリウム16の蒸発消費が抑制されることと
なる。
Fifth, the reduction of the liquid helium evaporation consumption of the shield refrigerator 3 will be described. The shield refrigerators 3 respectively attached to the two superconducting magnets 1 endothermicly cool the heat shields 12 and 13 of the superconducting magnet 1 by a heat absorption cycle (Gifford McMahon cycle or the like) by adiabatic expansion using helium gas. As a result, heat intrusion from the outside into the liquid helium tank 14 is reduced, and evaporation consumption of the liquid helium 16 is suppressed.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】従来の結晶引上げ装置
用超電導マグネット装置は以上のように構成されている
ので、第1に励磁において、2つの超電導マグネットを
正確に同一電流で励磁しなければならず、2台の励磁電
源で励消磁する際には2台の励磁電源の出力調整を行う
必要があり、また、1台の励磁電源で並列あるいは直列
に励磁し電流を一同に設定する際には2つの超電導マグ
ネット間に外部結線を行う必要が生じるという繁雑さが
あった。
Since the conventional superconducting magnet apparatus for a crystal pulling apparatus is constructed as described above, first, in excitation, two superconducting magnets must be excited with exactly the same current. However, when exciting and demagnetizing with two excitation power supplies, it is necessary to adjust the output of the two excitation power supplies. Also, when exciting with one excitation power supply in parallel or series and setting the currents all together, However, there is a problem that external connection is required between two superconducting magnets.

【0013】第2には、緊急消磁の際に緊急消磁用ヒー
タを2つの超電導マグネット間で同時に通電する必要が
あり、2台のヒータ電源を用いる場合、2台のヒータ電
源間の協調が、また、1台のヒータ電源で直列若しくは
並列に通電する場合は超電導マグネット間に外部結線を
行う必要が生じるという繁雑さがあった。
Second, in the event of emergency demagnetization, it is necessary to energize the heater for emergency demagnetization simultaneously between the two superconducting magnets. When two heater power supplies are used, the coordination between the two heater power supplies is as follows. In addition, when current is supplied in series or in parallel by one heater power supply, there is a complication that external connection is required between superconducting magnets.

【0014】第3には、2つの超電導マグネットのう
ち、一方の超電導マグネットの超電導コイルに常電導転
移故障が発生した場合、常電導転移故障した超電導コイ
ルは抵抗の発生に伴い保護素子を短絡回路として速やか
に電流が減衰する。もう一方の超電導マグネットの超電
導コイルには上記常電導転移故障の電流減衰による誘導
電流が誘起されコイル電流が増加し、これに伴う磁界の
上昇によりこの超電導コイルと隣接する磁性体ヨークと
の間の磁気吸引力が増大する。このためコイル支持構造
を強化する必要があるという問題があった。またコイル
の径方向電磁力も増大するので、コイルが破損しないよ
うにバインド線等でコイルを巻回補強することも必要と
なる問題があった。
Third, when a normal conduction failure occurs in the superconducting coil of one of the two superconducting magnets, the superconducting coil having the normal conduction transition failure short- circuits the protection element due to the generation of resistance. As a result, the current rapidly decreases. Induction current is induced in the superconducting coil of the other superconducting magnet due to the current decay of the normal conduction transition fault, and the coil current increases. The magnetic attraction increases. For this reason, there is a problem that the coil supporting structure needs to be strengthened. In addition, since the radial electromagnetic force of the coil also increases, there is a problem that it is necessary to wind and reinforce the coil with a bind wire or the like so as not to damage the coil.

【0015】第4に、2つの超電導マグネットがそれぞ
れヘリウム槽を有することから、注液作業についてもそ
れぞれ独立に行うという繁雑さがあった。
Fourth, since each of the two superconducting magnets has a helium tank, there is a trouble that the injection operation is performed independently.

【0016】第5に、2つの超電導マグネット静磁界の
必要な空間8の中心を通る鉛直方向の面に対して全く対
称なマグネットとして設計された場合でも、マグネット
製作に用いた材料の特性、例えば表面状態の差による熱
幅射率の差や、製作上の寸法のバラッキによる熱伝達経
路の長さの若干の差、および真空槽の真空度の差により
断熱特性に差が生じる。このため、2つの超電導マグネ
ットに同時に液体ヘリウム槽上限まで液体ヘリウムを供
給しても各々のマグネットで単位時間当りの蒸発消費量
が異なるため、以後の供給周期が2つのマグネットで異
なり、各々のマグネットに対して別々の日に液体ヘリウ
ム供給を行うという繁雑さがあった。
Fifth, even if the magnet is designed to be completely symmetrical with respect to a vertical plane passing through the center of the space 8 in which the two superconducting magnet static magnetic fields are required, the characteristics of the material used for manufacturing the magnet, for example, Differences in heat insulation characteristics due to differences in the thermal width emissivity due to differences in the surface condition, slight differences in the length of the heat transfer path due to variations in manufacturing dimensions, and differences in the degree of vacuum in the vacuum chamber. For this reason, even if liquid helium is simultaneously supplied to the two superconducting magnets up to the upper limit of the liquid helium tank, the amount of evaporation consumed per unit time differs for each magnet. Liquid helium supply on separate days.

【0017】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、第1に、2つの超電導コイルを
超電導マグネット外部の直並列結線をすることなく、1
台の電源で同一電流に励磁することを可能とする。第2
に、緊急消磁用ヒータの通電に際しても、上記励消磁同
様、2つのヒータを超電導マグネット外部の直並列結果
線をすること無く、1台の電源による同時通電を可能と
する。第3に、2つの超電導コイルのいずれか一方に常
電導転移故障が発生した場合でも、他方の超電導コイル
のコイル電流の増加がなく、磁気吸引力やコイルの電磁
力の増大を生起しないものとする。第4に、2つの超電
導マグネットが、それぞれ互いに異なる液体ヘリウムの
蒸発消費特性を有していても、1つの供給周期で液体ヘ
リウムの供給が行えるようにする等の機能を有する結晶
引上げ装置用超電導マグネット装置を得ることを目的と
する。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems. First, two superconducting coils can be connected without series-parallel connection outside the superconducting magnet.
It is possible to excite the same current with one power supply. Second
In addition, even when the heater for emergency demagnetization is energized, the two heaters can be energized simultaneously by one power supply without forming a series-parallel result wire outside the superconducting magnet similarly to the above-described energization and demagnetization. Third, even if a normal conduction transition fault occurs in one of the two superconducting coils, the coil current of the other superconducting coil does not increase, and the magnetic attraction force and the electromagnetic force of the coil do not increase. I do. Fourth, even if the two superconducting magnets have different liquid helium evaporation consumption characteristics, the superconducting element for a crystal pulling apparatus has a function of supplying liquid helium in one supply cycle. An object is to obtain a magnet device.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】この発明に係る単結晶引
上げ装置用超電導マグネット装置は、溶融した原料を挟
む2つの超電導マグネットの液体ヘリウム槽を2本の断
熱構造を有する連通管で連通し、この連通管の断熱構造
の各々は超電導マグネットの対応する各々の断熱構造と
熱的に接続され、上記連通管内は液体ヘリウムおよび液
体ヘリウムの蒸発ガスが流通できるものとする。
A superconducting magnet apparatus for a single crystal pulling apparatus according to the present invention is characterized in that a liquid helium tank of two superconducting magnets sandwiching a molten raw material is communicated by two communicating pipes having a heat insulating structure. Each of the heat insulating structures of the communication pipe is thermally connected to each of the corresponding heat insulating structures of the superconducting magnet, and liquid helium and vaporized gas of liquid helium can flow through the communication pipe.

【0019】また、上記連通管内を通る超電導導体若し
くは常電導導体で2つの超電導マグネットが電気的に結
線されるようにしたものである。
The two superconducting magnets are electrically connected by a superconducting conductor or a normal conducting conductor passing through the inside of the communication pipe.

【0020】[0020]

【作用】この発明においては、2つの超電導マグネット
間を連通する連通管は2つの超電導マグネット間で液体
ヘリウムおよび液体ヘリウム蒸発ガスの流通を可能とし
たので、液体ヘリウムの供給を2つの超電導マグネット
に対して一括して行うこともでき、2つの超電導マグネ
ット間に液体ヘリウムの蒸発消費特性に差があっても1
つの注液周期で液体ヘリウムの供給を行うことができ
る。
In the present invention, since the communication pipe communicating between the two superconducting magnets allows the liquid helium and the liquid helium vaporized gas to flow between the two superconducting magnets, the supply of the liquid helium is performed to the two superconducting magnets. However, even if there is a difference in the liquid helium evaporation consumption characteristics between the two superconducting magnets,
Liquid helium can be supplied in one injection cycle.

【0021】また、2つの超電導マグネットの液体ヘリ
ウム槽を結ぶ連通管を設け、この連通管により2つの超
電導マグネットが電気的に結線され、この結線により各
々のマグネットの超電導コイルが1つの励磁電源により
同一電流に励磁される。また、緊急消磁の際は2つの超
電導マグネットが一方のマグネットを消磁すると、他方
のマグネットも同時に消磁される。
Further, a communication pipe is provided for connecting the liquid helium tanks of the two superconducting magnets, and the two superconducting magnets are electrically connected by the communication pipe. With this connection, the superconducting coils of each magnet are connected by one excitation power supply. Excited to the same current. In the case of emergency demagnetization, when two superconducting magnets demagnetize one magnet, the other magnet is also demagnetized at the same time.

【0022】さらに、常電導転移故障に対する保護素子
による短絡回路が上記連通管を通して2つの超電導マグ
ネットの各々の超電導コイルの対称点間を結んで形成さ
れる。このため常電導転移故障時、導電導転移故障発生
マグネットからもう一方のマグネットへの誘導による電
流集中がなく、磁性体ヨーク間に働く磁気吸引力および
コイル径方向電磁力の増大はない。
Further, a short circuit by a protection element against a normal conduction transition fault is formed between the symmetric points of the superconducting coils of the two superconducting magnets through the communication pipe. For this reason, at the time of the normal conduction transition failure, there is no current concentration due to the induction from the conduction conduction failure occurrence magnet to the other magnet, and there is no increase in the magnetic attractive force and the coil radial electromagnetic force acting between the magnetic yokes.

【0023】[0023]

【実施例】実施例1.以下、この発明の一実施例を図1
〜図4について説明する。図1において、符号1,2,
3,6,7,8,9は図7と同一部分を示す。30は2
つの超電導マグネット1の液体ヘリウム槽を連通する上
下2本の連通管である。31は連通管30に設けられた
可撓部である。なお、本図では2つの超電導マグネット
1が連通管30で電気的,熱的に接続されているので、
一方の超電導マグネット1のサービスポートおよびシー
ルド冷凍機は他方の超電導マグネットに集約されてい
る。
[Embodiment 1] FIG. 1 shows an embodiment of the present invention.
4 will be described. In FIG.
3, 6, 7, 8, and 9 indicate the same parts as in FIG. 30 is 2
The upper and lower communication pipes communicate the liquid helium tank of the two superconducting magnets 1. Reference numeral 31 denotes a flexible portion provided in the communication pipe 30. In this figure, since the two superconducting magnets 1 are electrically and thermally connected by the communication pipe 30,
The service port and shield refrigerator of one superconducting magnet 1 are integrated in the other superconducting magnet.

【0024】図2はサービスポート2と連通管30を仮
に同一平面上にあるものとして、この平面での断面図を
示したものであり、符号1,2,6,7,8,9,1
1,12,13,14,15は図8と同一部分を示す。
31は連通管30に設けられた可撓部を示す。連通管3
0の32は真空槽、33は第1熱シールド、34は第2
熱シールド、35は液体ヘリウム槽で、これらはそれぞ
れ超電導マグネット1の真空槽11、第1熱シールド1
2、第2熱シールド13、液体ヘリウム槽14に接続さ
れている。液体ヘリウム槽35内は液体ヘリウム16お
よび液体ヘリウムの蒸発ガスが流通し、本図には図示さ
れていないが、2つの超電導マグネットを電気的に接続
するリードが通っている。
FIG. 2 shows a sectional view on this plane, assuming that the service port 2 and the communication pipe 30 are on the same plane. Reference numerals 1, 2, 6, 7, 8, 9, 9, 1
Reference numerals 1, 12, 13, 14, and 15 indicate the same parts as in FIG.
Reference numeral 31 denotes a flexible portion provided in the communication pipe 30. Communication pipe 3
0 of 32 is a vacuum chamber, 33 is a first heat shield, 34 is a second heat shield.
A heat shield, 35 is a liquid helium tank, which is a vacuum tank 11 of the superconducting magnet 1, a first heat shield 1, respectively.
2, connected to the second heat shield 13 and the liquid helium tank 14. In the liquid helium tank 35, liquid helium 16 and vaporized gas of liquid helium flow, and though not shown in the figure, leads through which two superconducting magnets are electrically connected pass.

【0025】図3はシールド冷凍機3と連通管30を仮
に同一平面上にあるものとして、この平面での断面図を
示したものであり、符号1,3,6,7,8,9,1
1,12,13,14,15,16,51,52は図9
と同一部分を示す。また、符号30,31,32,3
3,34,35は図2に示した同一部分を示す。図にお
いてコールドヘッド51,52は一方の超電導マグネッ
ト1の熱シールド12,13に熱的に接合されており、
この熱シールドは連通管30の熱シールド33,34を
介して他方の超電導マグネット1の熱シールドにつなが
った構成となっている。
FIG. 3 shows a sectional view on this plane, assuming that the shield refrigerator 3 and the communication pipe 30 are on the same plane. Reference numerals 1, 3, 6, 7, 8, 9, and 1
1, 12, 13, 14, 15, 16, 51 and 52 are shown in FIG.
The same parts are shown. Reference numerals 30, 31, 32, 3
Reference numerals 3, 34 and 35 indicate the same parts shown in FIG. In the figure, cold heads 51 and 52 are thermally joined to heat shields 12 and 13 of one superconducting magnet 1, respectively.
This heat shield is configured to be connected to the heat shield of the other superconducting magnet 1 via the heat shields 33 and 34 of the communication pipe 30.

【0026】図4は超電導マグネットの電気回路図を示
したものであり、図において、符号14,15,21,
23,24,25,26は図10と同一部分を示す。ま
た、35は2つの超電導マグネットを連通する連通管3
0の液体ヘリウム槽を、41は2つの超電導マグネット
1の超電導コイル15を直列に結線する超電導リード、
42は2つの超電導マグネット1を永久電流スイッチ2
3で短絡するための超電導リード、43は超電導リード
の接続点を示し、超電導リード43は液体ヘリウム槽1
4の液体ヘリウムレベルの下限高さより低い位置に設け
られた連通管を通っている。常電導転移故障に対する保
護素子25は、2つの超電導マグネットの超電導コイル
15の対称点を常電導リード44を用いて接続し、接続
リード44は液体ヘリウム槽14の液体ヘリウムレベル
の上限付近以上の位置に設けられた連通管を通ってい
る。緊急消磁用のヒータ26は保護素子25により超電
導コイル15を含み形成された各閉ループに1個ずつ設
けられている。
FIG. 4 shows an electric circuit diagram of the superconducting magnet.
23, 24, 25 and 26 indicate the same parts as in FIG. Reference numeral 35 denotes a communication pipe 3 for connecting two superconducting magnets.
0, a superconducting lead 41 for connecting the superconducting coils 15 of the two superconducting magnets 1 in series,
Reference numeral 42 designates two superconducting magnets 1 as permanent current switches 2
3 is a superconducting lead for short-circuiting, 43 is a connection point of the superconducting lead, and the superconducting lead 43 is a liquid helium bath 1
4 through a communication pipe provided at a position lower than the lower limit of the liquid helium level. The protection element 25 against the normal conduction transition fault connects the symmetric point of the superconducting coil 15 of the two superconducting magnets using the normal conducting lead 44, and the connecting lead 44 is located at a position above the upper limit of the liquid helium level of the liquid helium tank 14. Through the communication pipe provided in One heater 26 for emergency demagnetization is provided for each closed loop formed including the superconducting coil 15 by the protection element 25.

【0027】次に動作について説明する。第1に超電導
マグネットの通常の励消磁について説明する。2つの超
電導マグネット1の液体ヘリウム槽14内に収納された
2つの超電導コイル15が超電導リード41で直列に結
線され、また2つの超電導コイル15の両端が永久電流
スイッチ23と超電導リード43で超電導ループとして
短絡、開放できるようになっている。従って、まず永久
電流スイッチ23のオンオフ制御リード24に必要な電
流を流し、永久電流スイッチ23を開く。次に超電導コ
イル15の励磁リード21より所定の電流を2つの超電
導コイル15に供給する。このとき、2つの超電導コイ
ル15は超電導リード41により直列に接続されている
ので、1つの励磁電源で2つの超電導マグネット1間に
外部結線を行うことなく、2つの超電導コイル15は同
一電流で励磁される。次に制御リード24の電流を切
り、永久電流スイッチ23を閉じ、2つの超電導コイル
15の両端を超電導リード42を介して超電導短絡す
る。その後、励磁リード21の電流をゼロとすると、超
電導コイル15の電流は減ずることなく、永久電流スイ
ッチ23および超電導リード41,42を介して2つの
超電導コイル15を直列に流れる永久電流ループを形成
し、電源からの電流供給を受けることなく磁界発生を継
続することとなる。また、消磁手順については上記励磁
手順を逆に行う。
Next, the operation will be described. First, normal excitation and demagnetization of the superconducting magnet will be described. Two superconducting coils 15 housed in the liquid helium bath 14 of the two superconducting magnets 1 are connected in series by a superconducting lead 41, and both ends of the two superconducting coils 15 are connected by a permanent current switch 23 and a superconducting lead 43 to a superconducting loop. It can be short-circuited and opened. Therefore, first, a necessary current is supplied to the on / off control lead 24 of the permanent current switch 23, and the permanent current switch 23 is opened. Next, a predetermined current is supplied from the excitation lead 21 of the superconducting coil 15 to the two superconducting coils 15. At this time, since the two superconducting coils 15 are connected in series by the superconducting leads 41, the two superconducting coils 15 are excited by the same current without external connection between the two superconducting magnets 1 by one excitation power supply. Is done. Next, the current of the control lead 24 is turned off, the permanent current switch 23 is closed, and both ends of the two superconducting coils 15 are superconductingly short-circuited via the superconducting lead 42. Thereafter, assuming that the current of the excitation lead 21 is zero, the current of the superconducting coil 15 is not reduced, and a permanent current loop is formed that flows through the two superconducting coils 15 in series via the permanent current switch 23 and the superconducting leads 41 and 42. Thus, the generation of the magnetic field is continued without receiving the current supply from the power supply. As for the demagnetization procedure, the above excitation procedure is reversed.

【0028】なお、2つの超電導マグネット1の超電導
リード41,42による接続については、超電導導体同
志を圧着やスポット溶接などを用い、接続点43で超電
導特性が失われることのないよう接続する。しかしなが
ら接続点43では環境磁界の強い条件において超電導リ
ードの超電導導体より低い通電電流で常電導転移すると
いう特性の劣化が生じる。従って磁界の強い超電導コイ
ル15の付近を避け比較的磁界の低い連通管内に接続点
43を配置し、常電導転移することのないようにする。
For the connection of the two superconducting magnets 1 by the superconducting leads 41 and 42, the superconducting conductors are connected by crimping or spot welding so that the superconducting characteristics are not lost at the connection point 43. However, at the connection point 43, under the condition of a strong environmental magnetic field, the normal conduction transition occurs with a lower conduction current than the superconducting conductor of the superconducting lead. Therefore, the connection point 43 is arranged in the communication pipe having a relatively low magnetic field, avoiding the vicinity of the superconducting coil 15 having a strong magnetic field, so that the normal conduction transition is prevented.

【0029】また、超電導導体のリード41,42は、
通常運転時、液体ヘリウムの液面上に出て温度上昇して
常電導転移することのないよう、液体ヘリウムレベル下
限以下に設けられた連通管内を通している。その上、接
続点43を連通管35内に配置することにより、マグネ
ット装置の製作時点において、それぞれの断熱容器を単
独に製作でき、2つの超電導マグネット1の組立、相対
位置の調整等を容易に行うことができる。
The leads 41 and 42 of the superconducting conductor are
During normal operation, the liquid helium passes through a communication pipe provided below the lower limit of the liquid helium level so that the liquid helium does not rise above the liquid level and undergo normal temperature transition due to temperature rise. In addition, by disposing the connection point 43 in the communication pipe 35, each of the heat insulating containers can be manufactured independently at the time of manufacturing the magnet device, so that the assembly of the two superconducting magnets 1 and the adjustment of the relative position can be easily performed. It can be carried out.

【0030】第2に超電導マグネットの緊急消磁につい
て説明する。緊急時に際しての超電導マグネット1の消
磁方法については、超電導コイル15に近接して設けら
れたヒータ26に通電し超電導コイル15を加熱し常電
導転移させるという基本的方法は従来例と同一である。
ただし、従来では緊急消磁の際、2つの超電導マグネッ
ト1の緊急消磁の時間的差異により、過度の磁気的吸引
力や電磁力によるコイル損傷防止のため、2つの超電導
マグネットの各々のヒータ26を同時通電できるように
配慮していた。しかし、この実施例では2つの超電導マ
グネット1は図4に示す如く連通管30のヘリウム槽3
5内を通るリード41,42,44により、2つの超電
導コイル15の対称部分を含む閉回路群で構成されてい
る。このため、一方の超電導マグネット1の各閉回路を
構成する超電導コイル15各部分に各1個のヒータ26
を近接配置し、これらを直列若しくは並列に接続し通電
することにより、1つの電源で2つの超電導マグネット
間に外部結線をすることなく、同時に2つの超電導マグ
ネット1を流れる電流を緊急に減衰させることができ
る。
Second, emergency demagnetization of the superconducting magnet will be described. Regarding the method of demagnetizing the superconducting magnet 1 in an emergency, the basic method of energizing the heater 26 provided in the vicinity of the superconducting coil 15 to heat the superconducting coil 15 and cause the normal conduction transition is the same as the conventional example.
However, conventionally, in the event of emergency demagnetization, the heaters 26 of the two superconducting magnets are simultaneously operated to prevent coil damage due to excessive magnetic attraction or electromagnetic force due to the time difference of the emergency demagnetization of the two superconducting magnets 1. Care was taken so that electricity could be supplied. However, in this embodiment, the two superconducting magnets 1 are connected to the helium tank 3 of the communication pipe 30 as shown in FIG.
The lead 41, 42, 44 passing through the inside 5 constitutes a closed circuit group including symmetrical portions of the two superconducting coils 15. Therefore, one heater 26 is provided at each portion of the superconducting coil 15 constituting each closed circuit of one superconducting magnet 1.
Are arranged in close proximity to each other and connected in series or in parallel, and by energizing, the current flowing through the two superconducting magnets 1 at the same time can be urgently attenuated without external connection between the two superconducting magnets with one power supply. Can be.

【0031】第3に超電導コイルの常電導転移故障時の
保護について説明する。上記緊急消磁の説明にも記載の
とおり、2つの超電導マグネット1は、図4に示す如く
連通管30のヘリウム槽35内を通る通常永久電流モー
ド運転時通電される超電導導体のリード41,42と保
護素子25とこのリード44により2つの超電導コイル
15の対称部分を含む閉回路群で構成されている。リー
ド44は常電導導体であり、永久電流ループを形成しな
いものであるため液体ヘリウムレベル上限付近以上に設
けられた連通管に配置されることを許容するものであ
る。前述の如く、閉回路群構成となっていることから2
つの超電導マグネット1の超電導コイル15と永久電流
スイッチ23、超電導導体のリード41,42で構成さ
れる超電導の永久電流モード運転閉回路内のいずれかの
部分で常電導転移故障が発生し、保護素子25のどれが
動作短絡しても、2つの超電導コイル15の対称部分の
電流が等しく減衰する。従って一方の超電導マグネット
1の常電導転移故障により他方の超電導マグネット1の
誘導電流が誘起し、その超電導コイルの電流が過大とな
り、この超電導コイルと隣接する磁性体ヨークとの間の
磁気吸引力が増大することはない。
Third, the protection of the superconducting coil in the event of a normal conduction transition failure will be described. As described in the description of the emergency demagnetization, the two superconducting magnets 1 are composed of the superconducting conductor leads 41 and 42 which are energized during the normal permanent current mode operation passing through the helium tank 35 of the communication pipe 30 as shown in FIG. The protection element 25 and the leads 44 constitute a closed circuit group including a symmetric portion of the two superconducting coils 15. Since the lead 44 is a normal conductor and does not form a permanent current loop, it is allowed to be disposed in a communication pipe provided near the upper limit of the liquid helium level. As described above, because of the closed circuit group configuration, 2
A superconducting transition fault occurs in any part of the superconducting permanent current mode operation closed circuit including the superconducting coil 15 and the persistent current switch 23 of the two superconducting magnets 1 and the leads 41 and 42 of the superconducting conductor. Whichever of the 25 is short-circuited, the current in the symmetrical portion of the two superconducting coils 15 attenuates equally. Therefore, the induction current of the other superconducting magnet 1 is induced by the normal conduction transition failure of one superconducting magnet 1, the current of the superconducting coil becomes excessive, and the magnetic attraction force between this superconducting coil and the adjacent magnetic yoke is reduced. It does not increase.

【0032】第4に液体ヘリウムの供給および蒸発ガス
の排気について説明する。液体ヘリウムの供給及び蒸発
ガスの排気は一方の超電導マグネット1に設けられたサ
ービスポート2内の供給用配管と蒸発ガスの排気管によ
り行われる。供給用配管と蒸発ガスの排気管の構成は基
本的に従来と同等である。ここで2つの超電導マグネッ
ト1が連通管30の液体ヘリウム槽35で連通している
ため、一方の超電導マグネット1に設けられたサービス
ポート2から注液された液体ヘリウムは他方の超電導マ
グネット1へも流入し、2つの超電導マグネットの液体
ヘリウムの液面高さは等しいものとなる。また、液体ヘ
リウムの蒸発消費特性が2つの超電導マグネットで異な
る場合でも、連通管30により液体ヘリウムが行き来す
るので、2つの超電導マグネット1の液体ヘリウムの液
面高さは等しく維持される。なお、この際、2本の連通
管30が1本は液体ヘリウム槽の液体ヘリウムレベルの
下限高さより低い位置に、もう1本が液体ヘリウムレベ
ルの上限付近以上にあるため、サービスポート2を持た
ない超電導マグネット1の液体ヘリウム蒸発消費に伴う
発生ガスは、この超電導マグネット1内に蓄積停留して
液面を押し下げることなく、液体ヘリウムレベルの上限
付近以上にある連通管30よりもう一方の超電導マグネ
ット1へ移り、サービスポートを介して排気される。
Fourth, supply of liquid helium and evacuation of evaporative gas will be described. Supply of liquid helium and evacuation of evaporative gas are performed by a supply pipe in a service port 2 provided in one superconducting magnet 1 and an evaporative gas exhaust pipe. The configurations of the supply pipe and the exhaust pipe of the evaporative gas are basically the same as the conventional one. Here, since the two superconducting magnets 1 communicate with each other in the liquid helium tank 35 of the communication pipe 30, the liquid helium injected from the service port 2 provided in one superconducting magnet 1 also flows to the other superconducting magnet 1. Then, the liquid helium of the two superconducting magnets has the same liquid level. Further, even when the evaporative consumption characteristics of the liquid helium are different between the two superconducting magnets, the liquid helium flows back and forth through the communication tube 30, so that the liquid surface height of the liquid helium of the two superconducting magnets 1 is maintained equal . In this case, the service port 2 is provided because one of the two communication pipes 30 is at a position lower than the lower limit of the liquid helium level of the liquid helium tank and the other is at or above the upper limit of the liquid helium level. The generated gas accompanying the liquid helium evaporation consumption of the superconducting magnet 1 does not accumulate and stop in the superconducting magnet 1 and pushes down the liquid surface, and the other superconducting magnet from the communicating pipe 30 near the upper limit of the liquid helium level. Go to 1 and exhaust through the service port.

【0033】液体ヘリウムレベルの下限以下にある連通
管30は超電導マグネット1の通常運転時、液体ヘリウ
ムが常に満されていることとなり、2つの超電導マグネ
ット1の液体ヘリウム蒸発消費特性に差のある場合で
も、消費の少ない方から消費の多い方へ消費量の差分だ
け液体ヘリウムを供給する配管の役目を果たす。
The communication tube 30 below the lower limit of the liquid helium level is always filled with liquid helium during the normal operation of the superconducting magnet 1, and there is a difference in the liquid helium evaporation consumption characteristics of the two superconducting magnets 1. However, it plays the role of a pipe that supplies liquid helium by the difference in consumption from the less consuming to the more consuming.

【0034】第5にシールド冷凍機の液体ヘリウム蒸発
量の低減について説明する。2つの超電導マグネット1
の一方に取付けられたシールド冷凍機3は、この超電導
マグネット1の熱シールド12,13を吸熱冷却する。
2つの超電導マグネット1は連通管30で結ばれ、この
連通管30の熱シールド33,34は2つの超電導マグ
ネット1の熱シールド12,13と各々熱的に接続され
ている。このため、一方の超電導マグネット1に取付け
られたシールド冷凍機3は他方の超電導マグネット1の
熱シールドをも吸熱冷却できるものとなり、シールド冷
凍機の台数を減じることができる。
Fifth, the reduction of the liquid helium evaporation amount in the shield refrigerator will be described. Two superconducting magnets 1
The shield refrigerator 3 attached to one side of the superconducting magnet 1 absorbs and cools the heat shields 12 and 13 of the superconducting magnet 1.
The two superconducting magnets 1 are connected by a communication tube 30, and the heat shields 33 and 34 of the communication tube 30 are thermally connected to the heat shields 12 and 13 of the two superconducting magnets 1, respectively. For this reason, the shield refrigerator 3 attached to one superconducting magnet 1 can also absorb and cool the heat shield of the other superconducting magnet 1, and the number of shield refrigerators can be reduced.

【0035】その他、2つの超電導マグネット1をそれ
ぞれ独立に位置調整可能な位置調整具を有する1つの架
台40に取付け、2つの超電導マグネット1を連通管3
0を取付け組み立てた状態で輸送できる構造となってい
る。また、連通管30は可撓部31を有するが、この部
分は超電導マグネット1の初期冷却に伴う熱収縮の吸収
や2つの超電導マグネット1の連通管30でつなぐ際の
工作上の誤差吸収として有効に働く。
In addition, the two superconducting magnets 1 are mounted on one mount 40 having a position adjuster capable of independently adjusting the position, and the two superconducting magnets 1 are connected to the communication pipe 3.
0 can be transported in the assembled state. The communicating tube 30 has a flexible portion 31, which is effective for absorbing heat shrinkage caused by the initial cooling of the superconducting magnet 1 and for absorbing error in machining when connecting the two superconducting magnets 1 with the communicating tube 30. Work on.

【0036】実施例2.なお、実施例1では、サービス
ポート2とシールド冷凍機3を同一の超電導マグネット
1に取付けたが、図5のように異なる超電導マグネット
1にそれぞれ取付けても良い。
Embodiment 2 FIG. In the first embodiment, the service port 2 and the shield refrigerator 3 are mounted on the same superconducting magnet 1, but they may be mounted on different superconducting magnets 1 as shown in FIG.

【0037】実施例3.また、永久電流スイッチを持た
ず、永久電流モード運転ではない励磁電源をつないだま
まで使用する図6に示す如くの超電導マグネットであっ
てもよい。
Embodiment 3 FIG. Further, a superconducting magnet as shown in FIG. 6 which has no permanent current switch and is used while connected to an exciting power supply which is not in the permanent current mode operation may be used.

【0038】[0038]

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、第1
に、通電管で液体ヘリウムおよび液体ヘリウム蒸発ガス
が2つの超電導マグネット間で行き来を自由としたの
で、液体ヘリウムの供給、蒸発ガスの排気に用いるサー
ビスポートは一方の超電導マグネットに設けるだけでよ
い。また、2つの超電導マグネットは連通管の熱シール
ドを介して互いに熱的に接続されているのでシールド冷
凍機は一方の超電導マグネットに取付けるだけでよい。
As described above, according to the present invention, the first
In addition, since the liquid helium and the liquid helium evaporating gas can freely move between the two superconducting magnets by the current supply tube, the service port used for supplying the liquid helium and exhausting the evaporating gas need only be provided in one of the superconducting magnets. Further, since the two superconducting magnets are thermally connected to each other via the heat shield of the communication pipe, the shield refrigerator need only be attached to one of the superconducting magnets.

【0039】第2に、1台の励磁電源で2つの超電導マ
グネット間に外部結線をすることなく2つの超電導マグ
ネットが同一電流に励磁され均一度の良い磁界が得られ
る。
Second, the two superconducting magnets are excited to the same current by one excitation power supply without external connection between the two superconducting magnets, and a magnetic field with good uniformity can be obtained.

【0040】第3に、緊急消磁の際にそれぞれの超電導
マグネットに対して同時に緊急消磁ヒータの通電を行う
配慮をすることなく、一方の超電導マグネットに設けた
ヒータ通電により2つの超電導マグネットを同時に消磁
できる。
Third, at the time of emergency demagnetization, the two superconducting magnets are simultaneously demagnetized by energizing the heater provided in one of the superconducting magnets without giving consideration to energizing the respective superconducting magnets simultaneously. it can.

【0041】第4に、一方の超電導マグネットの常電導
転移故障発生時、2つの超電導コイルの対称線間を結ぶ
保護回路が形成されているので、他方の超電導マグネッ
トへ誘導電流の増加を発生せず、磁性体ヨークとの間の
磁気吸引力の増大を発生しない。以上により磁界均一特
性の良い構造が簡単で信頼性の高い安価な装置を得るこ
とができる。
Fourth, when a fault occurs in one of the superconducting magnets during a normal conduction transition, a protection circuit is formed between the symmetrical lines of the two superconducting coils, so that an induced current increases in the other superconducting magnet. Therefore, the magnetic attraction force between the magnetic yoke and the magnetic yoke does not increase. As described above, an inexpensive device with a simple structure having good magnetic field uniformity characteristics and high reliability can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明の実施例1の斜視図である。FIG. 1 is a perspective view of Embodiment 1 of the present invention.

【図2】図1のもののサービスポートおよび連通管に沿
う平面での断面図である。
FIG. 2 is a sectional view in a plane along a service port and a communication pipe of FIG. 1;

【図3】図1のもののシールド冷凍機および連通管に沿
う平面での断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view of the shield refrigerator of FIG. 1 and a plane along a communication pipe.

【図4】図1のものの電気回路図である。FIG. 4 is an electrical circuit diagram of the one of FIG.

【図5】この発明の実施例2の斜視図である。FIG. 5 is a perspective view of a second embodiment of the present invention.

【図6】この発明の実施例3の電気回路図である。FIG. 6 is an electric circuit diagram according to a third embodiment of the present invention.

【図7】従来の結晶引上げ装置用超電導マグネット装置
の斜視図である。
FIG. 7 is a perspective view of a conventional superconducting magnet device for a crystal pulling device.

【図8】図7のもののサービスポートに沿う平面での断
面図である。
8 is a cross-sectional view in a plane along the service port of FIG.

【図9】図7のもののシールド冷凍機に沿う平面での断
面図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view taken along a plane along the shield refrigerator of FIG. 7;

【図10】図7のものの電気回路図である。FIG. 10 is an electrical circuit diagram of the one in FIG. 7;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 超電導マグネット 2 サービスポート 3 シールド冷凍機 8 溶融容器の配置される空間 11 真空槽 12,13 第1,第2の熱シールド 14 液体ヘリウム槽 15 超電導コイル 16 液体ヘリウム 21 励磁リード 23 永久電流スイッチ 24 制御リード 25 保護素子 26 ヒータ 30 連通管 31 可撓部 32 真空槽 33,34 第1,第2の熱シールド 35 液体ヘリウム槽 40 架台 41,42 超電導リード 43 超電導リードの接続点 44 常電導リード DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Superconducting magnet 2 Service port 3 Shield refrigerator 8 Space where melting vessel is arranged 11 Vacuum tank 12, 13 First and second heat shield 14 Liquid helium tank 15 Superconducting coil 16 Liquid helium 21 Excitation lead 23 Permanent current switch 24 Control lead 25 Protective element 26 Heater 30 Communication pipe 31 Flexible part 32 Vacuum tank 33, 34 First and second heat shield 35 Liquid helium tank 40 Mount 41, 42 Superconducting lead 43 Connection point of superconducting lead 44 Normal conducting lead

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 原田 昭弘 赤穂市天和651番地 三菱電機株式会社 赤穂製作所内 (56)参考文献 特開 昭60−36391(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C30B 15/00 - 15/36 C30B 28/00 - 35/00 H01L 21/208 H01L 21/368 H01F 7/22──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Akihiro Harada 651 Tenwa, Ako City Mitsubishi Electric Corporation Ako Works (56) References JP-A-60-36391 (JP, A) (58) Fields investigated ( Int.Cl. 6 , DB name) C30B 15/00-15/36 C30B 28/00-35/00 H01L 21/208 H01L 21/368 H01F 7/22

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 シリコン等の単結晶材料を製造するため
に溶融した原料から結晶化した材料を引上げ精製する際
に少なくとも2個の超電導マグネットにより溶融した原
料を挟んで前記原料に静磁界を印加する単結晶引上げ装
置用超電導マグネット装置において、前記少なくとも2
つの超電導マグネットの液体ヘリウム槽を互いに連通す
る少なくとも1本の連通管を備え、しかも、前記連通管
は真空槽および熱シールドを有する断熱構造でなり、か
つ、連通される超電導マグネット本体及び熱シールドに
それぞれつながっていることを特徴とする単結晶引上げ
装置用超電導マグネット装置。
1. A static magnetic field is applied to a raw material that has been melted by at least two superconducting magnets when the crystallized material is pulled up and refined from the raw material melted to produce a single crystal material such as silicon. A superconducting magnet device for a single crystal pulling device,
At least one communication pipe for communicating the liquid helium tanks of the two superconducting magnets with each other, and the communication pipe has a heat insulating structure having a vacuum tank and a heat shield, and is connected to the superconducting magnet body and the heat shield which are communicated with each other. A superconducting magnet device for a single crystal pulling device, which is connected to each other.
【請求項2】 溶融した原料を挟む少なくとも2つの超
電導マグネットが連通管を通るリードにより電気的に結
線されていることを特徴とする請求項1記載の単結晶引
上げ装置用超電導マグネット装置。
2. The superconducting magnet device for a single crystal pulling apparatus according to claim 1, wherein at least two superconducting magnets sandwiching the molten raw material are electrically connected by leads passing through the communication pipe.
【請求項3】 溶融した原料を挟む少なくとも2つの超
電導マグネットの磁界発生用超電導コイルが連通管を通
る超電導リードで直列に接続されていることを特徴とす
る請求項2記載の単結晶引上げ装置用超電導マグネット
装置。
3. A single crystal pulling apparatus according to claim 2, wherein the superconducting coils for generating a magnetic field of at least two superconducting magnets sandwiching the molten raw material are connected in series by a superconducting lead passing through a communication tube. Superconducting magnet device.
【請求項4】 直列に接続された超電導コイルの両端を
連通管を通る超電導リードにより永久電流スイッチで超
電導状態で短絡できるようにしたことを特徴とする請求
項3記載の単結晶引上げ装置用超電導マグネット装置。
4. A superconductor for a single crystal pulling apparatus according to claim 3, wherein both ends of the superconducting coil connected in series can be short-circuited in a superconducting state by a permanent current switch by a superconducting lead passing through a communication tube. Magnet device.
【請求項5】 超電導リードの接続点が連通管内に配置
されていることを特徴とする請求項3または4記載の単
結晶引上げ装置用超電導マグネット装置。
5. The superconducting magnet device for a single crystal pulling apparatus according to claim 3, wherein a connection point of the superconducting lead is disposed in the communication pipe.
【請求項6】 少なくとも2つの超電導マグネットそれ
ぞれの超電導コイルの対称となる点が抵抗または逆並列
接続したダイオードいずれかの保護素子で接続される
際、この接続リードが連通管を通るリードであることを
特徴とする請求項3記載の単結晶引上げ装置用超電導マ
グネット装置。
6. When the symmetrical point of each superconducting coil of at least two superconducting magnets is connected by a protection element of either a resistor or a diode connected in antiparallel, the connection lead is a lead passing through a communication pipe. The superconducting magnet device for a single crystal pulling device according to claim 3, characterized in that:
【請求項7】 超電導マグネットを緊急に消磁するため
に超電導コイルの近傍にこの超電導コイルを常電導転移
させるためのヒータを設ける際、保護素子で接続形成さ
れた前記超電導コイルを含む各閉ループに対して少なく
とも1つの前記ヒータが設けられていることを特徴とす
る請求項6記載の単結晶引上げ装置用超電導マグネット
装置。
7. When a heater for transferring the superconducting coil to normal conduction is provided near the superconducting coil for urgently degaussing the superconducting magnet, the closed loop including the superconducting coil connected and formed by a protection element is provided. The superconducting magnet device for a single crystal pulling apparatus according to claim 6, wherein at least one heater is provided.
【請求項8】 連通管が少なくとも2本あり、そのうち
の少なくとも1本が、超電導マグネットの液体ヘリウム
槽の液体ヘリウムレベルの下限高さより低い位置にあ
り、別の1本が前記液体ヘリウム槽の液体ヘリウムレベ
ルの上限付近以上の位置にあることを特徴とする請求項
1記載の単結晶引上げ装置用超電導マグネット装置。
8. At least two communication pipes, at least one of which is located at a position lower than the lower limit of the liquid helium level of the liquid helium tank of the superconducting magnet, and another is connected to the liquid of the liquid helium tank. The superconducting magnet device for a single crystal pulling device according to claim 1, wherein the superconducting magnet device is located at a position near or above the upper limit of the helium level.
【請求項9】 液体ヘリウム槽の液体ヘリウムレベルの
下限より低い位置の連通管内に超電導リードを配置し、
上限付近以上の位置の連通管内に常電導リードを配置し
たことを特徴とする請求項2または8記載の単結晶引上
げ装置用超電導マグネット装置。
9. A superconducting lead is arranged in a communication pipe at a position lower than a lower limit of a liquid helium level in a liquid helium tank,
9. The superconducting magnet device for a single crystal pulling apparatus according to claim 2, wherein a normal conducting lead is disposed in the communication pipe at a position near or above the upper limit.
JP13690591A 1991-06-10 1991-06-10 Superconducting magnet device for crystal pulling device Expired - Lifetime JP2790549B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP13690591A JP2790549B2 (en) 1991-06-10 1991-06-10 Superconducting magnet device for crystal pulling device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP13690591A JP2790549B2 (en) 1991-06-10 1991-06-10 Superconducting magnet device for crystal pulling device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH04361526A JPH04361526A (en) 1992-12-15
JP2790549B2 true JP2790549B2 (en) 1998-08-27

Family

ID=15186314

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP13690591A Expired - Lifetime JP2790549B2 (en) 1991-06-10 1991-06-10 Superconducting magnet device for crystal pulling device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2790549B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009216424A (en) * 2008-03-07 2009-09-24 Kobe Steel Ltd Magnet position measuring method and magnetic field measuring instrument

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0947785B1 (en) * 1997-10-20 2003-04-23 Kabushiki Kaisha Toshiba Cold-accumulating material and cold-accumulating refrigerator
US6334909B1 (en) 1998-10-20 2002-01-01 Kabushiki Kaisha Toshiba Cold-accumulating material and cold-accumulating refrigerator using the same
JP4677313B2 (en) * 2005-09-16 2011-04-27 財団法人電力中央研究所 Cryostat for magnetic field generator
US8989827B2 (en) 2011-03-22 2015-03-24 Mitsubishi Electric Corporation Superconducting magnet
GB201217782D0 (en) 2012-10-04 2012-11-14 Tesla Engineering Ltd Magnet apparatus
JP6158700B2 (en) * 2013-12-27 2017-07-05 株式会社日立製作所 Superconducting magnet device and superconducting device
JP6491828B2 (en) * 2014-07-09 2019-03-27 株式会社日立製作所 Superconducting magnet system

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009216424A (en) * 2008-03-07 2009-09-24 Kobe Steel Ltd Magnet position measuring method and magnetic field measuring instrument

Also Published As

Publication number Publication date
JPH04361526A (en) 1992-12-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8384504B2 (en) Superconducting quick switch
US8134434B2 (en) Superconducting quick switch
EP0596249B1 (en) Compact superconducting magnet system free from liquid helium
US8174803B2 (en) System for creating a magnetic field via a superconducting magnet
US5680085A (en) Magnetic field generator, a persistent current switch assembly for such a magnetic field generator, and the method of controlling such magnetic field generator
JP2790549B2 (en) Superconducting magnet device for crystal pulling device
JPH0236504A (en) Superconducting magnet device
US8035379B2 (en) Coil energization apparatus and method of energizing a superconductive coil
JP2004222494A (en) Vacuum retention method and superconducting machine with vacuum retention
JP3529437B2 (en) Superconducting magnet device
JP2020035842A (en) Superconducting magnet device
JP2007335616A (en) Superconductive magnet
JP3020140B2 (en) Permanent current switch device for refrigerator cooled superconducting magnet
JP2515813B2 (en) Current lead for superconducting equipment
JP3573972B2 (en) Superconducting magnet
JP3117173B2 (en) Superconducting magnet device with refrigerator
JP2821549B2 (en) Superconducting magnet system
JPS6233759B2 (en)
JPH10172796A (en) Superconducting wiggler having dually structured beam chamber
WO2024048179A1 (en) Superconducting magnet device and nuclear magnetic resonance diagnosis device
JPS62244110A (en) Superconducting coil device
JP3382794B2 (en) Permanent current switch
KR20240018625A (en) Superconducting switch for superconducting magnets
JP2818261B2 (en) Cryostat
JPH0536527A (en) Current lead

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080612

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080612

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090612

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100612

Year of fee payment: 12

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100612

Year of fee payment: 12

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110612

Year of fee payment: 13

EXPY Cancellation because of completion of term