JP3837741B2 - Magnetic shield device - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、微弱な脳磁場を計測する脳磁計測システムに必ず使われる磁気シールドルームの遮蔽特性改善に関するもので、電気的なアクティブ補正により環境磁場を低減させるアクティブ磁気シールド装置に関する。又、この発明は脳磁ばかりでなく、心磁などの生体磁場計測用磁気シールドルームにも適用可能である。更に、電子ビーム露光装置や高分解能のMRI装置(核磁気共鳴画像診断装置)用の簡易磁気シールドルームにも適用できる。
【0002】
【従来の技術】
従来技術における、SQUID(Superconducting Quantum Interference Device;超電導量子干渉素子)を使った生体磁気計測システムは、極めて微弱な信号を計測するため、環境磁気雑音を磁気シールドルームで低減させると共に、グラジオメータと呼ばれる差分ピックアップコイルを使って遠方に起源を持つ磁気変動ノイズを低減させている。
【0003】
SQUIDは、地磁気の1億分の1以下の磁場を検出することができる高感度の磁気センサであり、超電導の量子化現象を利用しており、従来の磁気センサに対し3桁以上の感度を有し、使用する材料により液体ヘリウム温度(4.2K)または液体窒素温度(77.3K)で動作可能となっている。
【0004】
ピックアップコイルの形状は、低減させる磁場の成分に応じて1次微分グラジオメータ、2次微分グラジオメータなどがあり、環境磁界変動を低減させる効果のないマグネトメータと呼ばれるものもある。一般的には効果と寸法の兼ね合いから1次微分グラジオメータが最もよく使われる。このピックアップコイルは、遠方磁界変動のゼロ次成分は差動コイルでキャンセルされるが、センシングコイルに近い磁場源(すなわち生体の神経活動など)から発生する磁場分布は1次以上の成分を持つため計測することができる。
【0005】
図13は磁気シールドルームの斜視図、図14はその断面図である。この図13及び図14において、磁気シールドルーム11はスペースを設けた2層のパーマロイの層からなる内壁12及び外壁13と、渦電流を利用して磁気遮蔽効果を増すことと高周波磁気遮蔽を目的とするアルミや銅などの高導電率層14をパーマロイ層の内壁12と外壁13の間に入れた構造となっており、又、ルーム内に出入りする出入口部15が設けられると共に、内部にSQUID16及び測定テーブル17が設置されている。
一方、このような磁気シールドルーム11によるシールドばかりでなく、磁気シールドの低コスト化を図るため、以下の参考文献1〜3に記載されたアクティブ磁気シールド法が提案されている。
これは、キャンセルコイルとしてのヘルムホルツコイル中に環境磁場計測用センサを置いてキャンセル磁場を生成することで、センサ周辺の環境磁場を低減させようというものである。
【0006】
▲1▼参考文献1:富田他 第15回日本生体磁気学会論文集vol.13 No1,2000 p172−173
▲2▼参考文献2:加藤他 第15回日本生体磁気学会論文集vol.13 No1,2000 p170−171
▲3▼参考文献3:栗城 北大電子科学研究所発行「電子科学研究」p18−23 平成12年。
【0007】
先ず、ここで、上記説明したパーマロイベースの磁気シールドルーム11の問題点、アクティブ磁気シールド法による問題点について、以下説明する。
【0008】
先ず、パーマロイベースの磁気シールドルーム11の問題点について記す。
パーマロイに代表される高透磁率の軟磁性材料により、磁気シールドしたい領域を囲むことで低周波の磁気変動が低減されることは公知であり一般的な手法である。
【0009】
しかし、パーマロイはニッケル・鉄を主成分とし、熱処理を経なければならないことや需要量が少ないこともあり高価である。また、重量が極めて大きいことから、薄い材料を組み合わせて、多層(上記の例では2層)にすることで効果対費用の比を上げている。しかし、パーマロイだけでは十分な効果が得られないことと高周波でのシールドを兼ね備えることから、高導電率層14での渦電流によるシールドも併用している。
【0010】
この高導電率層14における渦電流効果による遮蔽性能は層の厚さと周波数に比例するが、これも重量やコストによる制約を受け、さほど厚くすることができないため、数Hz以下の低周波においては以下に示すように効果が殆ど無い。
【0011】
図15に示すような、導電率σの金属性の壁で囲まれた、厚さt、幅w、高さhの長方形の箱体21の箱内の磁界Hiは、一様な外部交流磁界Ho(ω)のとき、渦電流効果による遮蔽効果は次式で表現される。
Hi=Ho(ω)/(1+jωτ)
τ=μoσwht/[2(w+h)]
ω:角周波数、μo:真空透磁率
【0012】
上の式によればアルミニウムの場合σ=0.36×10Ω―1−1、w=h=2000mm、t=3mmのとき約2Hzがカットオフ周波数となり、この周波数以上で遮蔽効果があることがわかる。
【0013】
厚さtを増せばカットオフ周波数は下がるが、重量が大きくなることとコストが増すため、それほど厚くできない。
【0014】
又、図16に示すように、磁気シールドルーム11内外の磁場雑音、即ち、環境磁気変動は、周波数の−2〜−3乗の振幅特性であることと、磁気遮蔽性能が低周波ほどよくないこと、更には生体磁気計測の計測帯域が0.1Hz〜100Hz程度であるから、磁気シールドルーム11内には遮蔽しきれない磁気雑音が侵入し、その影響は免れることができないことが理解できる。
【0015】
図17〜図19は、磁気シールドルーム11の断面とその外部の2次元的な磁力線分布の模式図で以上の説明を補足する為のものである。図17及び図18は低周波領域で、主にパーマロイの層である内壁12及び外壁13がシールドに寄与している場合である。一様な環境磁界分布に平行な磁気シールドルーム11の壁面に磁力線が集中するため、壁面付近の磁束密度が大きくなっている。
【0016】
一方、パーマロイの内壁12と外壁13との間の層である高導電率層14の効果にのみ着目すると、図18に示すように、数Hz以上の比較的高い周波数で渦電流23によるシールド効果が出てくる。これは中央付近で大きくなる。先に示したように周波数が高くなるにつれて、この効果は大きくなる。
その結果、図19に示すように、周波数が高くなるにつれ、パーマロイによる磁気シールドと渦電流シールドの両方の効果でますます内部磁界は排除される。
【0017】
次に、上記示した参考文献1〜3のアクティブ磁気シールド法の問題点及び課題について述べる。
【0018】
▲1▼参考文献1の手法は、磁気シールドルーム11内に設置したSQUIDマグネトメータをセンサとして使い、磁気シールドルーム11周囲に巡らせたフィードバックコイルにキャンセル磁界を発生させ、磁気シールドルーム11に侵入する磁界を低減させようというものである。
【0019】
フィードバック利得を十分大きく取れればSQUIDマグネトメータ近傍では、ほぼ1/(利得)に低減することができる。しかし、磁気シールドルーム11と組合せて適用する場合は、先に説明したように磁気シールドルーム11の壁面(内壁12及び外壁13)での渦電流遮蔽効果により位相回転した信号が侵入している。フィードバック系の安定性を確保しなければならず、自ずとキャンセルできる周波数限界が決まってくる。通常の生体磁気計測用磁気シールドルームでは、渦電流遮蔽のカットオフ点は数Hzにあるため、この周波数付近がフィードバック利得=1となりキャンセル効果が効かなくなる。また、安定性を確保するために利得を上げられない。
【0020】
▲2▼参考文献2の手法は、磁気シールドルーム11の外壁13の各面中央部に直交する方向に感度を持つようにフラックスゲート磁束計を張りつけて、各面に独立に設置されたフィードバックコイルにキャンセル磁界を発生させて、シールド効果を高めようというものである。
【0021】
しかし、フラックスゲート磁束計は各面に必要なため、既存の磁気シールドルーム11にあとから設置できないという問題がある。例えば底面に設置するのは困難である。
一方、環境磁界は磁気シールドルーム11のパーマロイの壁面(内壁12及び外壁13)に収束されるため、磁界強度は壁面近傍では大きく、壁面中央部では逆に小さい。従って、フラックスゲート磁束計から検出される磁気信号を元にキャンセル磁界を発生させた場合、フラックスゲート磁束計のある位置ではキャンセルされても、壁の端面では十分なキャンセル磁界が得られない。
【0022】
又、この手法では各面に入射する磁束に比例する磁界をそれぞれ独立に検出しているため勾配制御が可能となる。しかし、この方法では磁路を構成するパーマロイの内壁12及び外壁13の中を面方向に通る磁束は正確に測定・制御するのは困難である。また、この検出法にはフラックスゲート磁束計の近傍に磁場発生源や磁性体があったりすると磁気シールドルーム11全体にかかる磁界とは違った値に対しキャンセル磁界を発生させるため、補償が正確にできないという欠点がある。
【0023】
更に、生体磁気計測用磁気シールドルームのアクティブ制御には高感度のフラックスゲート磁束計が必要であるが、一般に高価であるため、6面全てに使うのは経済的ではない。
【0024】
▲3▼参考文献3のp21、図4に示す手法は、誘導コイルを磁気シールドルーム11に巻いて、環境磁場変動によりコイルに誘起された電圧をフィードバック信号とするものである。
【0025】
コイルに誘起される起電力は、面積に比例するため、磁気シールドルーム11程度の大きさの面では数10ターンの巻き数でフラックスゲート磁束計よりも十分な感度を得ることができる。併せて、磁気シールドルーム11の磁界収束効果があるため高感度となる。更にフィードバック系を構成するのに十分な周波数特性をもっている。
【0026】
誘導コイルに誘起される電圧は(誘導コイル面の)磁気シールドルーム11に鎖交する全磁束に相当するため、参考文献2のセンサのように近傍の磁界発生源や磁性体による検出磁界の歪みなどの影響が少ないという利点がある。またコスト的にも安価に構成することができる。即ち、上記▲1▼、▲2▼参考文献1、2の欠点は克服している。
【0027】
一方、この参考文献3に教示されているコイルの位置は、磁気シールドルーム11の中央であるが、これは生体磁気計測用SQUID16(図13参照)が中央部に置かれることが多いためで、センスコイル面が最小磁界となるようにフィードバック系が作用することによると解釈できる。
【0028】
磁界を制御したいのはSQUID磁束計が設置される空間であるため、この空間の磁気雑音に最も相関する部分に磁界検出センサを置けば高い制御性能が期待できる。参考文献1のSQUIDマグネトメータを使うのはこの点を配慮したものである。参考文献3に教示する中央部へのセンスコイルの設置は、脳磁計設置空間と磁気シールドルーム11のコイル設置位置が同一平面またはそれに近い位置で最も相関のある信号が検出されることを示唆している。
【0029】
一般に、磁気シールドルーム11の壁面(内壁12及び外壁13)を通る磁束は、磁界方向に沿って端面が少なく中央部が最も大きい。図20はこの様子を示すもので、上から下に向けて壁沿いに磁束線が収束され中央部で最も磁束密度が大きくなる。従って、磁気シールドルーム11の端部、例えば、フィードバックコイル付近に磁界検出用コイルを設けると中央部の磁界を補償し切れない。よって、磁界検出用コイルは磁気シールドルーム11内にあるSQUID16(図13、図14参照)と同一平面内近傍に設けなければならないという制限が生じる。
【0030】
しかし、磁気シールドルーム11には出入口部15(図13、図14参照)があるため、このような磁束検出コイルの配置は不都合である。また、磁気シールドルーム11が数トンもあるため既存の磁気シールドルーム11の床下にコイル配線を布設することは困難である。更に、教示された方法だけでは磁気勾配まで検出し補償することはできない。
【0031】
以上、一般的な磁気シールドルーム11とこの特性を補うアクティブ磁気シールド方式の3例につき説明した。これらをまとめると、
1) 磁気シールドルーム11のパーマロイで形成されている内壁12及び外壁13である高透磁率層は低域で遮蔽性能を発揮し、その原理は磁束を高透磁率の板材に収束させ、周囲の磁束線数を減らすことで、被シールド空間の磁束密度を減らす。
2) 内壁12と外壁13の間に形成されている高導電率層14は比較的高い周波域で渦電流遮蔽効果により、磁束侵入を排除することで、被シールド空間の磁束密度を低減する。
3) アクティブ磁気シールドは磁気センサで磁気シールドルーム11の内部又は外部の磁界を直接または間接に計測し、磁気シールドルーム11の周囲に設けたヘルムホルツコイルに反抗磁界(キャンセル磁界)を発生させることで、低周波域において上記2)の特性が低減するのを補っている。
【0032】
即ち、アクティブ磁気シールドは高導電率層14の渦電流シールドを電気的に低周波領域の特性を補償しているものとみなすことができる。
【0033】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来技術で説明したアクティブ磁気シールドはヘルムホルツコイルで補償しているため、内部磁場はサドル状に歪んでしまい、新たな磁気勾配を生じてしまうという欠点がある。
【0034】
一般に、磁気シールドルーム内部の磁場勾配は、低域は高透磁率材料の影響を受けて大きな勾配を生じているが、高域では内部の洩れ磁界の勾配は極めて小さい。これは高周波域で発生する渦電流が内部磁界を均一にするように、自発的に高導電率層を分布して流れることによると推定される。同一方向に流れる電流は互いに反発し合う性質があることがその理由として考えられる。
【0035】
これに反し、アクティブ磁気シールド用ヘルムホルツコイルでは、電流を集中して流すため渦電流による磁場分布とは異なる結果となるといえる。
均一磁場分布を発生させる方法として、無限長ソレノイドコイルが知られているが、現実には磁気シールドルームに適用できるのは有限長ソレノイドコイルのみであり、内部磁場はやはり歪んでしまう。
よって、いかなる計測法で検出しても、最終的に均一磁場を発生することはできないため、高い磁気シールド効果を大きな空間で低周波側に求めることは困難であり、その性能は限定的となってしまうという問題がある。
【0036】
従って、本発明は磁気シールドルームと組み合わせたアクティブシールド装置の本質的な欠点を改善するためになされたもので、ヘルムホルツコイルによる磁場勾配の発生を抑え、低周波から高周波に亘る高いシールド性能を得ることにより、軽量・低コスト・超高性能なアクティブ磁気シールド装置を実現させることを目的としている。
【0037】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するために、本発明に係る磁気シールド装置は、次に示す構成にすることである。
【0038】
(1)密封状態の部屋に形成し、少なくともアルミや銅を含む高導電率の部材で形成した高導電率層を少なくとも1層以上含み、且つ前記高導電率の部材を含まないパーマロイに代表される高透磁率の部材で形成した高透磁率層からなる壁を有する磁気シールドルームと、前記壁の前記高透磁率層の有する導電性による渦電流シールド効果によるシールドを行う磁気シールド手段とを備えてなる磁気シールド装置であって、前記磁気シールド手段は、前記壁に配置され、前記壁を形成する前記高導電率層が形成する渦電流分布による反抗磁場と同様の磁場分布を生成する電流を流すコイルを有することを特徴とする磁気シールド装置。
(2)(1)記載の磁気シールド装置において、前記コイルは、1ターンコイルを集合させてソレノイド状にして前記壁の周囲に配置すると共に、前記1ターンコイルの各々のコイルに不均一な電流を給電するための電極を接続したことを特徴とする磁気シールド装置。
(3)(2)記載の磁気シールド装置において、前記電極は、前記1ターンコイルを集合させてソレノイド状にしたコイルのソレノイド端の電流値がソレノイド胴部の電流分布よりも大きくなるように接続したことを特徴とする磁気シールド装置。
(4)(2)記載の磁気シールド装置において、前記1ターンコイルを集合させてソレノイド状にして前記壁の周囲に配置するコイルとは別に、磁場発生面を覆う面に同心状に1ターンコイルの集合体のコイルで囲み、該コイルに渦電流と同様の分布電流を流すようにしたことを特徴とする磁気シールド装置。
(5)(1)記載の磁気シールド装置において、前記磁気シールド手段には、誘導コイルで前記壁の一端の磁場を計測し、該計測した信号を負帰還させて前記コイルに流す電流を制御する手段を備えたことを特徴とする磁気シールド装置。
(6)(2)記載の磁気シールド装置において、前記壁の各端面の入力磁場を誘導コイルで計測し、該計測した信号を負帰還させて前記1ターンコイルの集合体からなるソレノイド状の各コイルに流す分布電流を制御することにより、前記各端面の磁場強度に応じた成分を持たせることで磁場勾配補正することを特徴とする磁気シールド装置。
(7)(1)記載の磁気シールド装置において、前記磁気シールドルームの外部にマグネトメータを設置し、該設置したマグネトメータにより磁場を検出し開ループ補償したことを特徴とする磁気シールド装置。
(8)(1)記載の磁気シールド装置において、前記磁気シールドルームの内部にSQUIDマグネトメータを設置し、該設置したSQUIDマグネトメータで閉ループ補償するようにフィードバック系を構成したことを特徴とする磁気シールド装置。
(9)(2)記載の磁気シールド装置において、前記1ターンコイルを集合させてソレノイド状にしたコイルは、縦横のメッシュ状の導電材で構成された細線をシートコイルとしたことを特徴とする磁気シールド装置。
(10)(2)記載の磁気シールド装置において、前記1ターンコイルを集合させてソレノイド状にしたコイルは、導電膜にスリットを設け、一方向に電流分布を構成するようにしたことを特徴とする磁気シールド装置。
(11)(1)記載の磁気シールド装置において、前記磁気シールドルームに設けた出入口部には、導電接続を施工したことを特徴とする磁気シールド装置。
(12)(1)記載の磁気シールド装置において、前記高導電率層の層を渦電流を生成できる程度に薄くするか互いに直交する方向に導電性を持たせたクロス状のメッシュによる渦電流シールド層と前記コイルを組み合わせて、高周波側にアクティブシールドとパッシブシールドの切り替わり点を設けたことを特徴とする磁気シールド装置。
【0039】
このように、1ターンコイルの集合体を磁気シールドルーム全体に巻くか予めパネルに組み込み有限長ソレノイドコイルを形成するようにしたことにより、渦電流シールドと同様、或いはそれを模した電流分布を人工的に発生させて均一磁界を発生させることが可能になり、これはパッシブな渦電流シールドは周波数の低下とともに反抗磁界を発生させるための渦電流が低下してしまうが、センサによって磁場を計測してアクティブに各コイルに反抗磁界発生用の電流を流せる為、薄い導電層でも低域から広域までカバーすることができるようになる。
【0040】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係る磁気シールド装置の実施形態を図面を参照して説明する。尚、従来技術で説明したものと同じものには同一符号を付与して説明する。
【0041】
本願発明に係る電磁シールド装置は、従来技術で説明した図13及び図14に示した、密封状態の部屋で高導電率の部材で形成した高導電率層を少なくとも1層以上含む壁を有する磁気シールドルーム、及び高導電率の部材で形成した高導電率層を含まず高透磁率の部材で形成した高透磁率層からなる壁で渦電流シールド効果によるシールドを兼用するアクティブ磁気シールド手段とを備えてなる。アクティブ磁気シールド手段は、渦電流シールド効果に基づく磁気シールド性能を電気的に補償・向上されるアクティブ磁気シールド方式のコイルを備えた構成となっている。
【0042】
このアクティブ磁気シールド方式によるコイルは、磁気シールドルームの外壁面周囲にシート状の導電材料、あるいは直交するメッシュ状に編み上げた導電材料で形成されたコイル、あるいは導電性のたて糸を不導体の横糸で編み上げたものであり、又、これらのコイルの電極に工夫を施して均一にコイル内磁界が生成されるように電流が印加できるようにした構造にして、磁気シールドルームに発生する磁場勾配を抑制できるものである。
【0043】
以下、このアクティブ磁気シールド方式のコイルを具現化するための種々の実施例について、以下説明する。
【0044】
第1の具体例のコイルは、図1及び図2に示すように、磁気シールドルーム11の外壁12周囲にシート状の導電材を一巡させてコイル33を形成したもので、このコイル33は上下方向に磁場を発生させる。
【0045】
このコイル33は、導電性フィルムや導電材をメッシュ状に編み上げたものでも導電材にスリットを設け全体として導電率異方性を持たせたものでもよく、1ターンコイルの集合体の構造になっている。又、コイル33は、磁気シールドルーム11の高導電率層14や高透磁率層の内壁12或いは外壁13に張り合わせてもよいし、図2に示すように、外壁13の最外層に配置してもよい。
更に、図示していないが、このコイル33は、一巡させた端部で電極に接続され、図中のZ座標の各位置に対応するコイルに対し、電流分布を持たせられるようになっている。
【0046】
このように、1ターンコイルの集合体を磁気シールドルーム全体に巻くか予めパネルに組み込み有限長ソレノイドコイルを形成し、渦電流シールドと同様、あるいはそれを模した電流分布を人工的に発生させ、均一磁界を発生させる。このようにすると、パッシブな渦電流シールドは周波数の低下とともに反抗磁界を発生させるための渦電流が低下してしまうが、センサによって磁場を計測してアクティブに各コイルに電流を流して疑似渦電流を生成すれば、薄い導電層でも低域から広域までカバーすることができる。
【0047】
第2の具体例のコイルは、図3に示すように、メッシュ状に導電材料を編み上げたシート状にしたものである。このメッシュ状に編み上げたそれぞれの絶縁材はそれぞれが被覆したもので接触する線は互いに絶縁されている。
このシートを磁気シールドルーム11の外壁12の周囲に沿って一巡させ端部に電極を接続する。導電材は一方向のみでも、直交した2方向でもよい。
【0048】
図4は1巡させたコイル33の端部の接続例である。シート状のコイル33を外壁13の周囲に張り巡らせた端部は電気的に面接触する導電率が低い第1及び第2の電極34、35と、これらの第1及び第2の電極34、35に接続され、外部のコイルドライバ(図示しない)に接続する第1及び第2の引出し線36、37とからなる。
第1及び第2の電極34、35に電流を流すと第1及び第2の電極34、35から近いコイル33は抵抗が低く、遠い部分は抵抗が高いため電流分布は右側のグラフで示す|I|のようになる。すなわち電流密度はソレノイド状のコイル端部が大きく、中央部が小さくなる。内部磁場分布は各コイルから発生される磁場の積分値となるため、Z軸方向の分布は|B|のようになる。
逆に、磁場分布が均一になるように、電極への接続点を多数設け電流分布を各点について調整してもよい。
【0049】
このように、ヘルムホルツコイルが発生する磁場と異なり、渦電流シールドに近い電流分布であるためアクティブシールドに起因する内部磁場勾配を低減させることができる。
【0050】
図5は、電極部の一例を示すもので、38は低導電率接続部、39は分布電流を設定する為の抵抗群、40はこれらを接続するための高導電率の接続電極である。
抵抗群39を構成する各抵抗のうち端部の抵抗から中間部になるに従って流れる電流を高くすることでコイル33の中間部の電流値を抑え均一な磁場分布を得ることができる。この抵抗群39を構成する抵抗の抵抗値は固定でも可変でもよい。又、コイル33そのものの抵抗値や本数の分布を作りこめば同等の効果を得ることもできる。
【0051】
このように、電流分布は、低伝導率の電極を経由して接続することにより、有限長ソレノイドとは異なり、簡単な構成で均一磁場分布が得られることになる。
【0052】
図6は、電極部の更なる一例を示すもので、38は低導電率接続部、39は分布電流を設定する為の抵抗群、41は抵抗群39の各抵抗に接続してドライブするドライバである。ドライバ41を設けることで、抵抗群39の各抵抗を介してコイル33に注入する電流を独立に設定することが可能になり、分布電流を自由に制御することができコイル内部磁場分布は均一な設定ばかりでなく高透磁率層(内壁12、外壁13、図2参照)が作り出す磁場勾配も制御することが可能になる。
【0053】
このように、電流分布は、低伝導率の電極を経由して接続することにより、有限長ソレノイドとは異なり、簡単な構成で均一磁場分布が得られることになる。
【0054】
図7は、誘導コイル42を磁気シールドルーム11の上端部に設けて、磁気シールド壁に流入する磁場を検出し、フィードバック回路を経て分布電流コイルにキャンセル磁界発生用の電流を流すための構成である。
【0055】
その構成は、磁気シールドルーム11の上端部の外周に巻回して配置してなる誘導コイル42と、磁気シールドルーム11の外壁周囲を覆うように配置したシート状のコイル33と、誘導コイル42で検出した信号を増幅してコイル42にフィードバックする制御装置51とからなる。
【0056】
制御装置51は、誘導コイル42で検出した微弱な信号を増幅する増幅器52と、増幅された誘導コイル42の出力信号を積分する積分器54と、増幅器55と加減算器53で構成されている正帰還回路と、コイル33に供給する電流のバランスを調整する調整器56と、コイル33へ電流を供給するコイルドライバ57a、57bとから構成され、誘導コイル42の出力信号が略最小となるようにコイル33に供給する電流を負帰還制御する。
【0057】
この誘導コイル42は磁気シールドルーム11の外周を覆っているコイル33に外部から電流が供給されることにより、誘導コイル42の検出する磁束と同一方向で、誘導コイル42で検出された磁気ノイズをキャンセルする磁場を発生させる。
【0058】
このように、発生すべき電流は誘導コイル42によって検出することにより、導電層に侵入する磁場と同様、低周波〜高周波まで高い線形性をもってフィードバックできるようになる。
【0059】
次に、磁気シールドルーム11の出入口部15のシールド状態について説明する。
図8は、磁気シールドルーム11の出入口部15の結線の様子を示したものであり、出入口部15の両側端に設けた固定した電極58a、58b、出入口部15の開閉可動部分にコイル33aを敷き詰め、その両端部に設けた電極58c、58dとからなる。そして、この電極58aと出入口部15に設けた電極58cを導電ケーブル59aで接続し、電極58bと出入口部15の電極58dとを導電ケーブル59bで電気的に接続した構造となっている。
【0060】
このように、磁気シールドルーム11に巻いたコイル11は出入口部15で一度電極58aと58c、58bと58dを導電ケーブル59a、59bで可動部及び開放部は接続される。このように接続することで、電流分布の空間的な形状は保持することができる。上下方向の接続も同じように行うことができる。
【0061】
次に、シート状のコイルの変形例について説明する。
シート状のコイル33Bは、図9に示すように、シート状の導電体59にスリット60を設けた構造となっており、全体として異方性導電率を持たせたもので、これで1ターンコイルを構成してシールドコイルとしたものである。又、このようなものと同じような性質をもつ異方性導電膜によっても同じことができる。
【0062】
次に、空間磁場のゼロ次成分だけでなく1次勾配の補償を可能にした磁気シールド装置について説明する。
【0063】
図10は、磁気シールドルームの両端部で侵入磁場を誘導検出し、ゼロ次成分と1次勾配成分をそれぞれ独立してコイルアレイに電流注入する場合の構成を模式的に示したものである。その構成は、互いに逆極性の検出コイル64a、64bと作動コイルとしての検出コイル64aが磁気シールドルームの壁にその軸方向に離間された位置に直列に設けられ、検出コイル64a、64bの出力の差分に基づいて磁気シールドルーム11内の検出コイル64a、64bの軸方向の磁場勾配を補正してキャンセルコイル(ヘルムホルツコイル)63a、63bに流す電流を制御する制御装置71を設けた構成になっている。
【0064】
制御装置71は、検出コイル64bの両端に接続されてその出力を増幅する増幅器72と、増幅された検出コイル64bの出力を積分する積分器74と、ヘルムホルツコイル63a、63bに供給する電流のバランスを調整する調整器76と、ヘルムホルツコイル63a、63bへ電流を供給するコイルドライバ78、79と、直列接続された検出コイル64a、64bの両端に接続されてその出力を増幅する増幅器73と、増幅器73の出力を積分する積分器75とヘルムホルツコイルに供給する電流のバランスを調整する調整器76a、76bと、ヘルムホルツコイル63a、63bへ電流を供給するコイルドライバ79と、調整器76a、76bの出力を加減算してヘルムホルツコイル63a、63bを構成するコイルに入力する加減算器77a、77bとからなっている。
【0065】
ここで、壁を通る磁束は環境磁場(磁場ノイズ)に勾配がある場合、壁w1への入射磁束Φc、出射磁束Φc'に差が出る。
差動コイルとしての検出コイル64aはこの差分を反映する磁束を検知し、検出コイル64bは磁気シールドルーム11内のゼロ次成分Bに比例する成分を検出する。
そして、検出コイル64a、64bを直列した出力はシールド壁面内の1次微分成分が得られるが、これは磁気シールドルーム11内の洩れ磁束の密度の差分ΔBに比例する。
【0066】
そして、調整器76a、76bの出力を加減算器77a、77bで加減算して、ヘルムホルツコイル63a、63bにフィードバックすることにより、検出コイル64a、64bの軸方向の磁場勾配の補正を行うことができる。
【0067】
このように、コイル電流は空間的に独立して流すことが可能であるため、磁場勾配を検出することにより積極的に勾配磁場を発生させ、近接磁界もキャンセルすることが可能となる。
尚、1次勾配検出のみ扱ったが電流分布を制御すれば2次以上の成分もキャンセルすることができるのは勿論のことである。
【0068】
次に、磁気シールドルームの上下面に円形コイルを設けた変形例について、図11を参照して説明する。
【0069】
円形コイル33C、33Dは、渦巻き状の平面コイル又は同心円状にコイルを設けても、或いは辺の長さが異なる方形コイルを同心状に並べてもよい。図では省略するが、各コイルには胴部に巻いた電流と同方向に外側は大きく内側は小さくなるように分布して電流を流すか、それと同じような効果を生じるようにコイルの密度分布をもたせてもよい。又、誘導コイルは磁気シールドルーム全体に巻いてもよい。
尚、センサは誘導コイルばかりでなく、フラックスゲート磁束計をコイルの構成する平面上のパネル面に配置してもよい。又、内部のSQUIDマグネトメータを用いてもよい。更に、コイル電流はフィードバックによらず、開ループにより制御してもよい。
【0070】
このように、渦電流シールドが磁気シールドルーム11の導電層全体で電流分布を構成することにより内部磁場勾配を無くすことができるのである。従って、導電層の渦電流に、より近い電流分布を模擬できるため、更に内部磁場勾配を低減させることができるようになる。
【0071】
次に、磁気シールドルームを球形の磁気シールドルームにした、コイルの更なる変形例について、図12を参照して説明する。
【0072】
球形の磁気シールドルーム11Aでのコイル構成では、電流は互いに反発するように分布を生じることで渦電流分布を生じるが、これは上下端の密度は大きく、周方向には小さくなる。これは、前述した箱型形状の磁気シールドルームでも同様である。このようなコイル配置、電流分布を発生させることで、低周波でも高い磁気シールド性能を得ることが出きる。
尚、円筒状シールドでは、上記の図11に示す構成で円形コイルを開口端に設ければよい。
【0073】
次に、上記説明した種々のコイル形状に対して、磁気シールドルームを構成する導電層の構成について説明する。導電層の構成はバルクで厚みのあるものとしていたが、これを極めて薄い構成にすると別のメリットが発生する。
図示しないが、メッシュ或いは薄い導電シートと組み合わせると、高い周波数で渦電流効果が発生する為、渦電流による位相まわりが低周波域で制御系に影響を与えるのを防ぐことが出きる。また軽量で安価に磁気シールドが実現できる。
【0074】
【発明の効果】
上記説明したように、本発明に係る磁気シールド装置は、1ターンコイルの集合体を磁気シールドルーム全体に巻くか予めパネルに組み込み有限長ソレノイドコイルを形成し、渦電流シールドと同様、或いはそれを模した電流分布を人工的に発生させ、均一磁界を発生させるようにしたことにより、パッシブな渦電流シールドは周波数の低下とともに反抗磁界を発生させるための渦電流が低下してしまうが、センサによって磁場を計測してアクティブに各コイルに電流を流せる為、薄い導電層でも低域から広域までカバーすることができるという効果がある。
【0075】
又、ヘルムホルツコイルが発生する磁場と異なり、渦電流シールドに近い電流分布であるためアクティブシールドに起因する内部磁場勾配を低減させることができるという効果もある。
【0076】
更に、電流分布は、低伝導率の電極を経由して接続することにより、有限長ソレノイドとは異なり、簡単な構成で均一磁場分布を得ることができるという効果がある。
【0077】
また、発生すべき電流は誘導コイルによって検出することにより、導電層に侵入する磁場と同様、低周波から高周波まで高い線形性をもってフィードバックでき、一方、コイル電流は空間的に独立して流すことが可能であるため、磁場勾配を検出することにより積極的に勾配磁場を発生させ、近接磁界もキャンセルすることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る磁気シールド装置に採用されたソレノイド状のコイルを示した説明図図である。
【図2】同図1におけるソレノイド状のコイルの断面図である。
【図3】同コイルをメッシュ状に形成した説明図である。
【図4】同一巡したコイルの端部の接続例を示した説明図である。
【図5】同電極部の一例を示した説明図である。
【図6】同電極部の一例を示した説明図である。
【図7】同誘導コイルを用いた磁気シールドルームのキャンセル磁界発生用の電流を流すための略示的構成図である。
【図8】同出入口部の結線状態を示す説明図である。
【図9】同シート状の導電体にスリットを設けてコイルを形成した説明図である。
【図10】同磁気シールドルームの両端部で侵入磁場を検出して、キャンセルする構成を略示的に示した説明図である。
【図11】同上下の面に円形コイルを設けた構成を示す説明図である。
【図12】同球形のシールドルームの場合を想定した説明図である。
【図13】磁気シールドルームの外観を示す説明図である。
【図14】図13におけるシールドルームの断面図である。
【図15】箱体における電磁遮蔽の様子を示す説明図である。
【図16】磁気シールドルーム内外の磁場雑音の例をグラフに表したものである。
【図17】従来技術における磁気シールドルームの磁場の様子を示す説明図である。
【図18】従来技術における磁気シールドルームの磁場の様子を示す説明図である。
【図19】従来技術における磁気シールドルームの磁場の様子を示す説明図である。
【図20】従来技術における磁気シールドルームの磁場の様子を示す説明図である。
【符号の説明】
11 磁気シールドルーム
12 内壁面
13 外壁面
14 高導電率層
15 出入口部
33 コイル
33A コイル
33B コイル
34 第1の電極
35 第2の電極
36 第1の引出し線
37 第2の引出し線
38 低導電率接続部
39 抵抗群
40 接続電極
41 ドライバ
42 誘導コイル
51 制御装置
52 増幅器
53 加減算器
54 積分器
55 増幅器
56 調整器
57a コイルドライバ
57b コイルドライバ
58a 電極
58b 電極
58c 電極
58d 電極
59a 導電ケーブル
59b 導電ケーブル
60 導電体
60a スリット
63a ヘルムホルツコイル
63b ヘルムホルツコイル
64a 検出コイル
64b 検出コイル
71 制御装置
72 増幅器
73 増幅器
74 積分器
75 積分器
76a 調整器
76b 調整器
77a 加減算器
77b 加減算器
78 コイルドライバ
79 コイルドライバ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an improvement in shielding characteristics of a magnetic shield room that is always used in a magnetoencephalographic measurement system that measures a weak cerebral magnetic field, and relates to an active magnetic shield device that reduces an environmental magnetic field by electrical active correction. The present invention can be applied not only to the magnetoencephalogram but also to a magnetic shield room for measuring a biomagnetic field such as a magnetocardiogram. Furthermore, the present invention can be applied to a simple magnetic shield room for an electron beam exposure apparatus or a high-resolution MRI apparatus (nuclear magnetic resonance imaging apparatus).
[0002]
[Prior art]
A biomagnetic measurement system using a SQUID (Superconducting Quantum Interference Device) in the prior art measures an extremely weak signal and reduces environmental magnetic noise in a magnetic shield room and is called a gradiometer. Using a differential pickup coil, magnetic fluctuation noise originating in the distance is reduced.
[0003]
SQUID is a high-sensitivity magnetic sensor that can detect a magnetic field of 1 / 100,000 or less of the geomagnetism. It utilizes the superconducting quantization phenomenon and has a sensitivity of 3 digits or more compared to a conventional magnetic sensor. It can be operated at liquid helium temperature (4.2K) or liquid nitrogen temperature (77.3K) depending on the material used.
[0004]
The shape of the pickup coil includes a first-order differential gradiometer and a second-order differential gradiometer depending on the component of the magnetic field to be reduced, and there is also a so-called magnetometer that has no effect of reducing environmental magnetic field fluctuations. In general, the first derivative gradiometer is most often used because of the balance between effect and size. In this pickup coil, the zero-order component of the far field fluctuation is canceled by the differential coil, but the magnetic field distribution generated from the magnetic field source close to the sensing coil (ie, the nerve activity of the living body) has a first-order component or more. It can be measured.
[0005]
FIG. 13 is a perspective view of the magnetic shield room, and FIG. 14 is a sectional view thereof. 13 and 14, the magnetic shield room 11 has an inner wall 12 and an outer wall 13 made of two layers of permalloy with a space, and aims at increasing the magnetic shielding effect by utilizing eddy current and high-frequency magnetic shielding. A high conductivity layer 14 such as aluminum or copper is inserted between the inner wall 12 and the outer wall 13 of the permalloy layer, and an entrance / exit 15 for entering / exiting the room is provided, and a SQUID 16 is provided inside. And the measurement table 17 is installed.
On the other hand, in order to reduce the cost of not only the shield by the magnetic shield room 11 but also the magnetic shield, the active magnetic shield methods described in the following references 1 to 3 have been proposed.
This is to reduce the environmental magnetic field around the sensor by generating a canceling magnetic field by placing an environmental magnetic field measuring sensor in a Helmholtz coil as a canceling coil.
[0006]
(1) Reference 1: Tomita et al. The 15th Annual Meeting of the Biomagnetic Society of Japan vol. 13 No1, 2000 p172-173
(2) Reference 2: Kato et al. 15th Annual Meeting of the Biomagnetic Society of Japan vol. 13 No1, 2000 p170-171
(3) Reference 3: Kurisaki Research Institute of Electronic Science, Hokkaido University “Electronic Science Research” p18-23, 2000.
[0007]
First, the problem of the above-described permalloy-based magnetic shield room 11 and the problem of the active magnetic shield method will be described below.
[0008]
First, the problems of the permalloy-based magnetic shield room 11 will be described.
It is a well-known and general technique that low-frequency magnetic fluctuations are reduced by surrounding a region to be magnetically shielded with a soft magnetic material having a high magnetic permeability typified by Permalloy.
[0009]
However, permalloy is mainly composed of nickel and iron, and is expensive because it has to undergo heat treatment and the demand is small. In addition, since the weight is extremely large, the ratio of effect to cost is increased by combining thin materials into a multilayer (in the above example, two layers). However, since permalloy alone does not provide a sufficient effect and has a high frequency shield, a shield by eddy currents in the high conductivity layer 14 is also used.
[0010]
The shielding performance due to the eddy current effect in the high conductivity layer 14 is proportional to the thickness and frequency of the layer, but this is also limited by weight and cost and cannot be so thick, so at a low frequency of several Hz or less. As shown below, there is almost no effect.
[0011]
As shown in FIG. 15, a magnetic field Hi in a rectangular box 21 having a thickness t, a width w, and a height h surrounded by a metallic wall having conductivity σ is a uniform external AC magnetic field. When Ho (ω), the shielding effect by the eddy current effect is expressed by the following equation.
Hi = Ho (ω) / (1 + jωτ)
τ = μoσwht / [2 (w + h)]
ω: angular frequency, μo: vacuum permeability
[0012]
According to the above formula, for aluminum, σ = 0.36 × 10 8 Ω ―1 m -1 When w = h = 2000 mm and t = 3 mm, about 2 Hz is the cutoff frequency, and it can be seen that there is a shielding effect above this frequency.
[0013]
If the thickness t is increased, the cut-off frequency is lowered. However, since the weight is increased and the cost is increased, the thickness cannot be increased so much.
[0014]
Also, as shown in FIG. 16, the magnetic field noise inside and outside the magnetic shield room 11, that is, the environmental magnetic fluctuation is an amplitude characteristic of -2 to -3 power of the frequency, and the magnetic shielding performance is not as good as the low frequency. In addition, since the measurement band of biomagnetic measurement is about 0.1 Hz to 100 Hz, it can be understood that magnetic noise that cannot be shielded enters the magnetic shield room 11 and its influence cannot be avoided.
[0015]
FIGS. 17 to 19 are for supplementing the above description with schematic views of the cross section of the magnetic shield room 11 and the two-dimensional magnetic field line distribution outside thereof. FIG. 17 and FIG. 18 show the case where the inner wall 12 and the outer wall 13 which are mainly permalloy layers contribute to the shield in the low frequency region. Since the lines of magnetic force concentrate on the wall surface of the magnetic shield room 11 parallel to the uniform environmental magnetic field distribution, the magnetic flux density near the wall surface is increased.
[0016]
On the other hand, focusing only on the effect of the high conductivity layer 14 that is a layer between the inner wall 12 and the outer wall 13 of permalloy, as shown in FIG. 18, the shielding effect by the eddy current 23 at a relatively high frequency of several Hz or more. Comes out. This grows near the center. As indicated above, this effect increases as the frequency increases.
As a result, as shown in FIG. 19, as the frequency increases, the internal magnetic field is increasingly eliminated by the effects of both magnetic shielding and eddy current shielding by permalloy.
[0017]
Next, problems and problems of the active magnetic shield method described in Reference Documents 1 to 3 will be described.
[0018]
(1) The method of Reference Document 1 uses a SQUID magnetometer installed in the magnetic shield room 11 as a sensor, generates a canceling magnetic field in a feedback coil around the magnetic shield room 11, and enters the magnetic shield room 11. This is to reduce the magnetic field.
[0019]
If the feedback gain is sufficiently large, it can be reduced to approximately 1 / (gain) in the vicinity of the SQUID magnetometer. However, when applied in combination with the magnetic shield room 11, the signal rotated in phase due to the eddy current shielding effect on the wall surface (inner wall 12 and outer wall 13) of the magnetic shield room 11 enters as described above. The stability of the feedback system must be ensured, and the frequency limit that can be canceled by itself is determined. In a normal magnetic shield room for biomagnetism measurement, the cutoff point of eddy current shielding is several Hz, so that the vicinity of this frequency becomes feedback gain = 1 and the canceling effect does not work. Also, the gain cannot be increased to ensure stability.
[0020]
(2) The method of Reference 2 is a feedback coil installed independently on each surface by attaching a fluxgate magnetometer so as to have sensitivity in a direction perpendicular to the center of each surface of the outer wall 13 of the magnetic shield room 11. In other words, a canceling magnetic field is generated to enhance the shielding effect.
[0021]
However, since the fluxgate magnetometer is necessary for each surface, there is a problem that it cannot be installed in the existing magnetic shield room 11 later. For example, it is difficult to install on the bottom surface.
On the other hand, since the environmental magnetic field is converged on the permalloy wall surfaces (inner wall 12 and outer wall 13) of the magnetic shield room 11, the magnetic field strength is large in the vicinity of the wall surface and conversely small in the center portion of the wall surface. Therefore, when a cancel magnetic field is generated based on a magnetic signal detected from the fluxgate magnetometer, even if the cancel magnetic field is canceled at a position where the fluxgate magnetometer is present, a sufficient cancel magnetic field cannot be obtained at the end face of the wall.
[0022]
In this method, since the magnetic field proportional to the magnetic flux incident on each surface is independently detected, gradient control is possible. However, with this method, it is difficult to accurately measure and control the magnetic flux passing through the permalloy inner wall 12 and outer wall 13 constituting the magnetic path in the plane direction. In addition, in this detection method, if there is a magnetic field generation source or a magnetic material in the vicinity of the fluxgate magnetometer, a canceling magnetic field is generated for a value different from the magnetic field applied to the entire magnetic shield room 11, so that compensation can be performed accurately. There is a disadvantage that it can not.
[0023]
Furthermore, a high-sensitivity fluxgate magnetometer is required for active control of the magnetic shield room for biomagnetism measurement, but since it is generally expensive, it is not economical to use all six surfaces.
[0024]
(3) The method shown in p21 of Reference Document 3 and FIG. 4 is a method in which an induction coil is wound around a magnetic shield room 11 and a voltage induced in the coil due to environmental magnetic field fluctuation is used as a feedback signal.
[0025]
Since the electromotive force induced in the coil is proportional to the area, sufficient sensitivity can be obtained compared to the fluxgate magnetometer with a number of turns of several tens of turns on the surface of the size of the magnetic shield room 11. In addition, since the magnetic shield room 11 has a magnetic field convergence effect, the sensitivity is high. Furthermore, it has sufficient frequency characteristics to constitute a feedback system.
[0026]
Since the voltage induced in the induction coil corresponds to the total magnetic flux interlinked with the magnetic shield room 11 (on the induction coil surface), distortion of the detected magnetic field due to a nearby magnetic field generation source or magnetic material as in the sensor of Reference 2. There is an advantage that there are few influences. Further, it can be configured at a low cost. That is, the above-mentioned drawbacks (1) and (2) References 1 and 2 are overcome.
[0027]
On the other hand, the position of the coil taught in this reference 3 is the center of the magnetic shield room 11 because the SQUID 16 for biomagnetic measurement (see FIG. 13) is often placed in the center. It can be interpreted that the feedback system acts so that the sense coil surface has a minimum magnetic field.
[0028]
Since it is the space where the SQUID magnetometer is installed that wants to control the magnetic field, high control performance can be expected if a magnetic field detection sensor is placed in a portion most correlated with the magnetic noise in this space. The SQUID magnetometer of Reference 1 is used in consideration of this point. The installation of the sense coil in the center as taught in Reference 3 suggests that the most correlated signal is detected when the magnetoencephalograph installation space and the coil installation position of the magnetic shield room 11 are on the same plane or close to each other. ing.
[0029]
In general, the magnetic flux passing through the wall surface (inner wall 12 and outer wall 13) of the magnetic shield room 11 has few end faces along the magnetic field direction and the largest central portion. FIG. 20 shows this state, and the magnetic flux lines are converged along the wall from the top to the bottom, and the magnetic flux density is maximized at the central portion. Therefore, if a magnetic field detection coil is provided at the end of the magnetic shield room 11, for example, in the vicinity of the feedback coil, the magnetic field at the center cannot be fully compensated. Therefore, there is a restriction that the magnetic field detection coil must be provided in the vicinity of the same plane as the SQUID 16 (see FIGS. 13 and 14) in the magnetic shield room 11.
[0030]
However, since the magnetic shield room 11 has the entrance / exit 15 (see FIGS. 13 and 14), the arrangement of the magnetic flux detection coils is inconvenient. Moreover, since the magnetic shield room 11 has several tons, it is difficult to lay coil wiring under the floor of the existing magnetic shield room 11. Furthermore, it is not possible to detect and compensate for magnetic gradients only with the taught method.
[0031]
In the above, three examples of the general magnetic shield room 11 and the active magnetic shield system that compensates for this characteristic have been described. Putting these together,
1) The high permeability layer which is the inner wall 12 and the outer wall 13 formed of permalloy in the magnetic shield room 11 exhibits a shielding performance in a low range, and the principle is that the magnetic flux is converged on a high permeability plate, By reducing the number of magnetic flux lines, the magnetic flux density in the shielded space is reduced.
2) The high conductivity layer 14 formed between the inner wall 12 and the outer wall 13 reduces magnetic flux density in the shielded space by eliminating magnetic flux intrusion due to the eddy current shielding effect in a relatively high frequency range.
3) An active magnetic shield is a magnetic sensor that directly or indirectly measures the magnetic field inside or outside the magnetic shield room 11 and generates a repulsive magnetic field (cancellation magnetic field) in the Helmholtz coil provided around the magnetic shield room 11. This compensates for the reduction in the characteristic 2) in the low frequency range.
[0032]
That is, the active magnetic shield can be considered that the eddy current shield of the high conductivity layer 14 is electrically compensating for the characteristics in the low frequency region.
[0033]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the active magnetic shield described in the prior art is compensated by the Helmholtz coil, the internal magnetic field is distorted in a saddle shape, which causes a new magnetic gradient.
[0034]
In general, the magnetic field gradient inside the magnetic shield room has a large gradient in the low range due to the influence of the high permeability material, but the gradient of the internal leakage magnetic field is extremely small in the high range. This is presumably due to the fact that eddy currents generated in the high frequency region spontaneously distribute and flow through the high conductivity layer so as to make the internal magnetic field uniform. The reason can be considered that currents flowing in the same direction have the property of repelling each other.
[0035]
On the other hand, it can be said that the Helmholtz coil for active magnetic shield has a different result from the magnetic field distribution due to the eddy current because the current flows in a concentrated manner.
An infinite length solenoid coil is known as a method for generating a uniform magnetic field distribution, but in reality, only a finite length solenoid coil can be applied to a magnetic shield room, and the internal magnetic field is still distorted.
Therefore, even if it is detected by any measurement method, it is impossible to finally generate a uniform magnetic field, so it is difficult to obtain a high magnetic shield effect on the low frequency side in a large space, and its performance is limited. There is a problem that it ends up.
[0036]
Therefore, the present invention has been made to improve the essential drawbacks of the active shield device combined with the magnetic shield room, and suppresses the generation of magnetic field gradient due to the Helmholtz coil and obtains high shielding performance from low frequency to high frequency. Therefore, it aims to realize a lightweight, low-cost, ultra-high performance active magnetic shield device.
[0037]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a magnetic shield device according to the present invention is configured as follows.
[0038]
(1) Represented by permalloy that is formed in a sealed room and includes at least one high-conductivity layer formed of a high-conductivity member including at least aluminum or copper, and does not include the high-conductivity member. A magnetic shield room having a wall made of a high magnetic permeability layer formed of a high magnetic permeability member, and a magnetic shield means for performing shielding by an eddy current shielding effect due to conductivity of the high magnetic permeability layer of the wall. The magnetic shield device comprises a current that is arranged on the wall and generates a magnetic field distribution similar to a repulsive magnetic field generated by the eddy current distribution formed by the high conductivity layer forming the wall. A magnetic shield device comprising a coil for flowing.
(2) In the magnetic shield device according to (1), the coils are arranged around the wall by gathering one-turn coils into a solenoid shape, and non-uniform current in each coil of the one-turn coils A magnetic shield device characterized in that an electrode for supplying power is connected.
(3) In the magnetic shield device according to (2), the electrodes are connected such that the current value at the solenoid end of the coil formed by collecting the one-turn coils into a solenoid is larger than the current distribution in the solenoid body. A magnetic shield device characterized by that.
(4) In the magnetic shield device according to (2), the one-turn coil is concentrically formed on the surface covering the magnetic field generating surface, separately from the coil arranged to collect the one-turn coil into a solenoid and arranged around the wall. A magnetic shield device characterized in that a distribution current similar to an eddy current is caused to flow in the coil.
(5) In the magnetic shield device according to (1), the magnetic shield means measures the magnetic field at one end of the wall with an induction coil, and negatively feeds back the measured signal to control the current flowing through the coil. A magnetic shield device comprising means.
(6) In the magnetic shield device according to (2), each of the solenoid-like elements including the one-turn coil assembly is obtained by measuring the input magnetic field of each end face of the wall with an induction coil and negatively feeding back the measured signal. A magnetic shield device, wherein a magnetic field gradient is corrected by providing a component corresponding to the magnetic field strength of each of the end faces by controlling a distributed current flowing through the coil.
(7) The magnetic shield device according to (1), wherein a magnetometer is installed outside the magnetic shield room, a magnetic field is detected by the installed magnetometer, and open loop compensation is performed.
(8) The magnetic shield device according to (1), wherein a SQUID magnetometer is installed inside the magnetic shield room, and a feedback system is configured so that closed loop compensation is performed by the installed SQUID magnetometer. Shield device.
(9) In the magnetic shield device according to (2), the coil formed by gathering the one-turn coils into a solenoid is characterized in that a thin wire made of a vertical and horizontal mesh-like conductive material is a sheet coil. Magnetic shield device.
(10) In the magnetic shield device according to (2), the coil formed by collecting the one-turn coils into a solenoid shape is provided with a slit in the conductive film so as to form a current distribution in one direction. Magnetic shield device.
(11) The magnetic shield device according to (1), wherein a conductive connection is made at an entrance / exit portion provided in the magnetic shield room.
(12) In the magnetic shield device according to (1), the high-conductivity layer is thinned to such an extent that eddy currents can be generated, or an eddy current shield is formed by a cross-shaped mesh having conductivity in directions orthogonal to each other. A magnetic shield device characterized in that a switching point between an active shield and a passive shield is provided on the high frequency side by combining a layer and the coil.
[0039]
In this way, by winding a one-turn coil assembly around the entire magnetic shield room or incorporating it into a panel in advance to form a finite-length solenoid coil, a current distribution similar to or simulating an eddy current shield can be artificially created. It is possible to generate a uniform magnetic field by generating a passive eddy current shield, which reduces the eddy current for generating a repulsive magnetic field with a decrease in frequency. Thus, a current for generating a repulsive magnetic field can be actively passed through each coil, so that even a thin conductive layer can be covered from a low range to a wide range.
[0040]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, an embodiment of a magnetic shield device according to the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected and demonstrated to the same thing as what was demonstrated by the prior art.
[0041]
The electromagnetic shield device according to the present invention is a magnetic material having a wall including at least one high conductivity layer formed of a high conductivity member in a sealed room as shown in FIGS. 13 and 14 described in the prior art. Active magnetic shielding means that also serves as a shield by an eddy current shielding effect on a shield room and a wall made of a high magnetic permeability layer formed of a high magnetic permeability member without including a high electric conductivity layer formed of a high electric conductivity member. Prepare. The active magnetic shield means includes an active magnetic shield type coil that can electrically compensate and improve the magnetic shield performance based on the eddy current shielding effect.
[0042]
This active magnetic shield type coil is made of a sheet-like conductive material around the outer wall surface of the magnetic shield room, a coil made of a conductive material knitted into an orthogonal mesh, or a conductive warp yarn made of non-conductive material. Weft In addition, the electrodes of these coils are devised so that a current can be applied so that the magnetic field in the coil is uniformly generated, and the magnetic field gradient generated in the magnetic shield room is reduced. It can be suppressed.
[0043]
Various embodiments for realizing the active magnetic shield type coil will be described below.
[0044]
As shown in FIGS. 1 and 2, the coil of the first specific example is a coil 33 formed by circulating a sheet of conductive material around the outer wall 12 of the magnetic shield room 11. Generate a magnetic field in the direction.
[0045]
The coil 33 may be a conductive film or conductive material knitted in a mesh shape, or a conductive material provided with slits to give conductivity anisotropy as a whole, and has a structure of a one-turn coil assembly. ing. Further, the coil 33 may be bonded to the inner wall 12 or the outer wall 13 of the high conductivity layer 14 or the high magnetic permeability layer of the magnetic shield room 11, or may be disposed on the outermost layer of the outer wall 13 as shown in FIG. Also good.
Further, although not shown, this coil 33 is connected to the electrode at a rounded end so that a current distribution is given to the coil corresponding to each position of the Z coordinate in the figure. .
[0046]
In this way, an assembly of one-turn coils is wound around the entire magnetic shield room or previously incorporated into a panel to form a finite-length solenoid coil, and a current distribution that simulates or simulates an eddy current shield is generated artificially, Generate a uniform magnetic field. In this way, the passive eddy current shield reduces the eddy current for generating a repulsive magnetic field as the frequency decreases, but the sensor measures the magnetic field and actively sends current to each coil to simulate pseudo eddy currents. If it produces | generates, even a thin conductive layer can cover from a low range to a wide area.
[0047]
As shown in FIG. 3, the coil of the second specific example is a sheet formed by knitting a conductive material in a mesh shape. The respective insulating materials knitted into a mesh shape are covered with each other, and the contacting wires are insulated from each other.
This sheet is made a round along the periphery of the outer wall 12 of the magnetic shield room 11, and an electrode is connected to the end. The conductive material may be only in one direction or in two orthogonal directions.
[0048]
FIG. 4 is a connection example of the end of the coil 33 that has been rotated once. First and second electrodes 34 and 35 having low electrical conductivity are in surface contact with the end portions of the sheet-like coil 33 extending around the outer wall 13, and the first and second electrodes 34, The first and second lead wires 36 and 37 are connected to an external coil driver (not shown).
When a current is passed through the first and second electrodes 34 and 35, the coil 33 close to the first and second electrodes 34 and 35 has a low resistance, and the far portion has a high resistance. I | That is, the current density is large at the end of the solenoidal coil and small at the center. Since the internal magnetic field distribution is an integral value of the magnetic field generated from each coil, the distribution in the Z-axis direction is | B |.
Conversely, a large number of connection points to the electrodes may be provided to adjust the current distribution for each point so that the magnetic field distribution is uniform.
[0049]
Thus, unlike the magnetic field generated by the Helmholtz coil, the current distribution is close to that of the eddy current shield, so that the internal magnetic field gradient due to the active shield can be reduced.
[0050]
FIG. 5 shows an example of an electrode part, 38 is a low conductivity connection part, 39 is a resistance group for setting a distributed current, and 40 is a high conductivity connection electrode for connecting them.
By increasing the current flowing from the resistance at the end portion toward the intermediate portion among the resistors constituting the resistance group 39, the current value at the intermediate portion of the coil 33 can be suppressed and a uniform magnetic field distribution can be obtained. The resistance value of the resistors constituting the resistor group 39 may be fixed or variable. Further, if the resistance value and the number distribution of the coil 33 itself are created, the same effect can be obtained.
[0051]
In this way, the current distribution is connected via the low-conductivity electrode, so that a uniform magnetic field distribution can be obtained with a simple configuration, unlike a finite-length solenoid.
[0052]
FIG. 6 shows a further example of the electrode section, 38 is a low conductivity connection section, 39 is a resistance group for setting a distributed current, and 41 is a driver connected to each resistance of the resistance group 39 for driving. It is. By providing the driver 41, it is possible to independently set the current injected into the coil 33 via each resistance of the resistor group 39, and the distributed current can be freely controlled, and the magnetic field distribution inside the coil is uniform. It is possible to control not only the setting but also the magnetic field gradient created by the high permeability layer (inner wall 12, outer wall 13, see FIG. 2).
[0053]
In this way, the current distribution is connected via the low-conductivity electrode, so that a uniform magnetic field distribution can be obtained with a simple configuration, unlike a finite-length solenoid.
[0054]
FIG. 7 shows a configuration in which an induction coil 42 is provided at the upper end of the magnetic shield room 11 to detect a magnetic field flowing into the magnetic shield wall, and a canceling magnetic field generating current is supplied to the distributed current coil via a feedback circuit. is there.
[0055]
The configuration includes an induction coil 42 that is wound around the outer periphery of the upper end portion of the magnetic shield room 11, a sheet-like coil 33 that is arranged so as to cover the periphery of the outer wall of the magnetic shield room 11, and an induction coil 42. The control unit 51 amplifies the detected signal and feeds it back to the coil 42.
[0056]
The control device 51 includes an amplifier 52 that amplifies a weak signal detected by the induction coil 42, an integrator 54 that integrates the output signal of the amplified induction coil 42, an amplifier 55, and an adder / subtractor 53. The feedback circuit, a regulator 56 for adjusting the balance of current supplied to the coil 33, and coil drivers 57a and 57b for supplying current to the coil 33, so that the output signal of the induction coil 42 is substantially minimized. The current supplied to the coil 33 is subjected to negative feedback control.
[0057]
In this induction coil 42, when current is supplied from the outside to the coil 33 covering the outer periphery of the magnetic shield room 11, magnetic noise detected by the induction coil 42 in the same direction as the magnetic flux detected by the induction coil 42 is generated. Generate a magnetic field to cancel.
[0058]
As described above, by detecting the current to be generated by the induction coil 42, feedback can be performed with high linearity from a low frequency to a high frequency in the same manner as a magnetic field entering the conductive layer.
[0059]
Next, the shield state of the entrance / exit part 15 of the magnetic shield room 11 will be described.
FIG. 8 shows a state of connection of the entrance / exit portion 15 of the magnetic shield room 11. The fixed electrodes 58 a and 58 b provided on both side ends of the entrance / exit portion 15, and the coil 33 a are attached to the opening / closing movable portion of the entrance / exit portion 15. It consists of electrodes 58c and 58d provided on both ends of the floor. The electrode 58a and the electrode 58c provided at the entrance / exit part 15 are connected by a conductive cable 59a, and the electrode 58b and the electrode 58d of the entrance / exit part 15 are electrically connected by a conductive cable 59b.
[0060]
In this way, the coil 11 wound around the magnetic shield room 11 is once connected at the entrance / exit part 15 to the electrodes 58a and 58c, 58b and 58d with the conductive cables 59a and 59b. By connecting in this way, the spatial shape of the current distribution can be maintained. The vertical connection can be made in the same way.
[0061]
Next, a modified example of the sheet-like coil will be described.
As shown in FIG. 9, the sheet-like coil 33B has a structure in which a slit 60 is provided in a sheet-like conductor 59, and has an anisotropic conductivity as a whole. The coil is configured as a shield coil. The same can be done with an anisotropic conductive film having properties similar to those described above.
[0062]
Next, a magnetic shield device that can compensate not only the zeroth-order component of the spatial magnetic field but also the first-order gradient will be described.
[0063]
FIG. 10 schematically shows a configuration in which intrusion magnetic fields are inductively detected at both ends of the magnetic shield room, and currents are injected into the coil array independently of the zero-order component and the first-order gradient component. The configuration is that detection coils 64a and 64b having opposite polarities and a detection coil 64a as an actuating coil are provided in series on the wall of the magnetic shield room in a position spaced apart in the axial direction, and the outputs of the detection coils 64a and 64b are output. Based on the difference, a control device 71 is provided which corrects the magnetic field gradient in the axial direction of the detection coils 64a and 64b in the magnetic shield room 11 and controls the current flowing through the cancel coils (Helmholtz coils) 63a and 63b. Yes.
[0064]
The control device 71 is connected to both ends of the detection coil 64b, amplifies the output of the amplifier 72, an integrator 74 that integrates the output of the amplified detection coil 64b, and the balance of current supplied to the Helmholtz coils 63a and 63b. A regulator 76 for adjusting the current, coil drivers 78 and 79 for supplying current to the Helmholtz coils 63a and 63b, an amplifier 73 connected to both ends of the detection coils 64a and 64b connected in series to amplify the output, and an amplifier 73, an integrator 75 for integrating the output of 73, regulators 76a, 76b for adjusting the balance of current supplied to the Helmholtz coils, a coil driver 79 for supplying current to the Helmholtz coils 63a, 63b, and outputs of the regulators 76a, 76b. Addition / subtraction to input / output to the coils constituting the Helmholtz coils 63a, 63b Vessel 77a, is made from the 77b.
[0065]
Here, when the magnetic flux passing through the wall has a gradient in the environmental magnetic field (magnetic field noise), there is a difference between the incident magnetic flux Φc and the outgoing magnetic flux Φc ′ to the wall w1.
The detection coil 64 a as a differential coil detects a magnetic flux reflecting this difference, and the detection coil 64 b detects a component proportional to the zero-order component B in the magnetic shield room 11.
An output obtained by connecting the detection coils 64a and 64b in series provides a first-order differential component in the shield wall surface, which is proportional to the difference ΔB in the density of the leakage magnetic flux in the magnetic shield room 11.
[0066]
Then, the magnetic field gradient in the axial direction of the detection coils 64a and 64b can be corrected by adding and subtracting the outputs of the adjusters 76a and 76b by the adders / subtractors 77a and 77b and feeding back to the Helmholtz coils 63a and 63b.
[0067]
As described above, since the coil current can flow spatially independently, it is possible to positively generate a gradient magnetic field by detecting the magnetic field gradient and cancel the proximity magnetic field.
Although only primary gradient detection has been dealt with, it goes without saying that secondary and higher components can be canceled by controlling the current distribution.
[0068]
Next, a modification in which circular coils are provided on the upper and lower surfaces of the magnetic shield room will be described with reference to FIG.
[0069]
The circular coils 33C and 33D may be provided as spiral planar coils or concentric coils, or square coils having different side lengths may be arranged concentrically. Although not shown in the figure, each coil is distributed so that the outside is large and the inside is small in the same direction as the current wound around the body, or the current density is distributed so that the same effect is produced. You may give it. The induction coil may be wound around the entire magnetic shield room.
In addition to the induction coil, the sensor may be provided with a fluxgate magnetometer on a panel surface on a plane constituting the coil. An internal SQUID magnetometer may be used. Furthermore, the coil current may be controlled by an open loop without using feedback.
[0070]
As described above, the eddy current shield constitutes a current distribution in the entire conductive layer of the magnetic shield room 11 so that the internal magnetic field gradient can be eliminated. Therefore, since the current distribution closer to the eddy current of the conductive layer can be simulated, the internal magnetic field gradient can be further reduced.
[0071]
Next, a further modification of the coil in which the magnetic shield room is a spherical magnetic shield room will be described with reference to FIG.
[0072]
In the coil configuration in the spherical magnetic shield room 11A, currents are distributed so as to repel each other, thereby generating an eddy current distribution, which has a high density at the upper and lower ends and a smaller value in the circumferential direction. The same applies to the box-shaped magnetic shield room described above. By generating such coil arrangement and current distribution, high magnetic shielding performance can be obtained even at low frequencies.
In the cylindrical shield, a circular coil may be provided at the opening end with the configuration shown in FIG.
[0073]
Next, the structure of the conductive layer constituting the magnetic shield room will be described for the various coil shapes described above. The structure of the conductive layer is assumed to be bulky and thick, but if this is made extremely thin, another merit is generated.
Although not shown, when combined with a mesh or a thin conductive sheet, an eddy current effect is generated at a high frequency, so that the phase around the eddy current can be prevented from affecting the control system at a low frequency range. In addition, the magnetic shield can be realized at low cost and at low cost.
[0074]
【The invention's effect】
As described above, in the magnetic shield device according to the present invention, a one-turn coil assembly is wound around the entire magnetic shield room or previously incorporated into a panel to form a finite-length solenoid coil, which is the same as or similar to an eddy current shield. By artificially generating a simulated current distribution and generating a uniform magnetic field, the passive eddy current shield reduces the eddy current for generating a counter magnetic field as the frequency decreases. Since a magnetic field is measured and a current can be actively passed through each coil, there is an effect that even a thin conductive layer can be covered from a low range to a wide range.
[0075]
Further, unlike the magnetic field generated by the Helmholtz coil, the current distribution is close to that of the eddy current shield, so that the internal magnetic field gradient caused by the active shield can be reduced.
[0076]
Furthermore, the current distribution has an effect that a uniform magnetic field distribution can be obtained with a simple configuration, unlike a finite length solenoid, by connecting via a low conductivity electrode.
[0077]
In addition, by detecting the current to be generated by the induction coil, it is possible to feed back with high linearity from low frequency to high frequency as well as the magnetic field entering the conductive layer, while the coil current can flow spatially independently. Therefore, it is possible to positively generate a gradient magnetic field by detecting the magnetic field gradient and to cancel the near magnetic field.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory view showing a solenoid-like coil employed in a magnetic shield device according to the present invention.
2 is a cross-sectional view of the solenoid-like coil in FIG. 1. FIG.
FIG. 3 is an explanatory diagram in which the coil is formed in a mesh shape.
FIG. 4 is an explanatory view showing a connection example of end portions of coils that have made the same round.
FIG. 5 is an explanatory view showing an example of the electrode part.
FIG. 6 is an explanatory view showing an example of the electrode part.
FIG. 7 is a schematic configuration diagram for flowing a current for generating a canceling magnetic field in a magnetic shield room using the same induction coil.
FIG. 8 is an explanatory view showing a connection state of the entrance / exit part.
FIG. 9 is an explanatory view in which a coil is formed by providing a slit in the sheet-like conductor.
FIG. 10 is an explanatory view schematically showing a configuration in which an intruding magnetic field is detected and canceled at both ends of the magnetic shield room.
FIG. 11 is an explanatory diagram showing a configuration in which circular coils are provided on the upper and lower surfaces.
FIG. 12 is an explanatory diagram assuming a case of the same spherical shield room.
FIG. 13 is an explanatory view showing an appearance of a magnetic shield room.
14 is a cross-sectional view of the shield room in FIG.
FIG. 15 is an explanatory view showing a state of electromagnetic shielding in the box.
FIG. 16 is a graph showing an example of magnetic field noise inside and outside a magnetic shield room.
FIG. 17 is an explanatory diagram showing a state of a magnetic field in a magnetic shield room in the prior art.
FIG. 18 is an explanatory diagram showing a state of a magnetic field in a magnetic shield room in the prior art.
FIG. 19 is an explanatory diagram showing a state of a magnetic field in a magnetic shield room in the prior art.
FIG. 20 is an explanatory diagram showing a state of a magnetic field in a magnetic shield room in the prior art.
[Explanation of symbols]
11 Magnetic shield room
12 inner wall
13 Exterior wall
14 High conductivity layer
15 gateway
33 coils
33A coil
33B coil
34 First electrode
35 Second electrode
36 First leader line
37 Second leader line
38 Low conductivity connection
39 Resistance group
40 connection electrode
41 drivers
42 induction coil
51 Control device
52 Amplifier
53 Adder / Subtractor
54 Integrator
55 Amplifier
56 Adjuster
57a Coil driver
57b Coil driver
58a electrode
58b electrode
58c electrode
58d electrode
59a Conductive cable
59b Conductive cable
60 Conductor
60a slit
63a Helmholtz coil
63b Helmholtz coil
64a detection coil
64b detection coil
71 Controller
72 Amplifier
73 Amplifier
74 Integrator
75 integrator
76a regulator
76b regulator
77a Adder / Subtractor
77b Adder / Subtractor
78 Coil driver
79 Coil driver

Claims (12)

密封状態の部屋に形成し、少なくともアルミや銅を含む高導電率の部材で形成した高導電率層を少なくとも1層以上含み、且つ前記高導電率の部材を含まないパーマロイに代表される高透磁率の部材で形成した高透磁率層からなる壁を有する磁気シールドルームと、前記壁の前記高透磁率層の有する導電性による渦電流シールド効果によるシールドを行う磁気シールド手段とを備えてなる磁気シールド装置であって、前記磁気シールド手段は、前記壁に配置され、前記壁を形成する前記高導電率層が形成する渦電流分布による反抗磁場と同様の磁場分布を生成する電流を流すコイルを有することを特徴とする磁気シールド装置。  A high-permeability represented by permalloy, which is formed in a sealed room and includes at least one high-conductivity layer formed of a high-conductivity member containing at least aluminum or copper, and does not include the high-conductivity member. Magnetic shield room comprising a magnetic shield room having a wall made of a high permeability layer formed of a magnetic permeability member, and a magnetic shield means for shielding by an eddy current shielding effect due to conductivity of the high permeability layer of the wall. A shield device, wherein the magnetic shield means includes a coil that is arranged on the wall and that passes a current that generates a magnetic field distribution similar to a repulsive magnetic field due to an eddy current distribution formed by the high conductivity layer forming the wall A magnetic shield device comprising: 請求項1記載の磁気シールド装置において、前記コイルは、1ターンコイルを集合させてソレノイド状にして前記壁の周囲に配置すると共に、前記1ターンコイルの各々のコイルに不均一な電流を給電するための電極を接続したことを特徴とする磁気シールド装置。  The magnetic shield device according to claim 1, wherein the coils are arranged around the wall by gathering one-turn coils into a solenoid shape and supplying a non-uniform current to each coil of the one-turn coils. Magnetic shield device characterized in that an electrode for connecting is connected. 請求項2記載の磁気シールド装置において、前記電極は、前記1ターンコイルを集合させてソレノイド状にしたコイルのソレノイド端の電流値がソレノイド胴部の電流分布よりも大きくなるように接続したことを特徴とする磁気シールド装置。  3. The magnetic shield device according to claim 2, wherein the electrodes are connected so that a current value at a solenoid end of a coil obtained by collecting the one-turn coils into a solenoid shape is larger than a current distribution of the solenoid body. A magnetic shield device. 請求項2記載の磁気シールド装置において、前記1ターンコイルを集合させてソレノイド状にして前記壁の周囲に配置するコイルとは別に、磁場発生面を覆う面に同心状に1ターンコイルの集合体のコイルで囲み、該コイルに渦電流と同様の分布電流を流すようにしたことを特徴とする磁気シールド装置。  3. The magnetic shield device according to claim 2, wherein the one-turn coil is concentrically arranged on a surface covering the magnetic field generating surface, separately from the coil arranged in the form of a solenoid by collecting the one-turn coil around the wall. A magnetic shield device characterized in that a distributed current similar to an eddy current flows through the coil. 請求項1記載の磁気シールド装置において、前記磁気シールド手段には、誘導コイルで前記壁の一端の磁場を計測し、該計測した信号を負帰還させて前記コイルに流す電流を制御する手段を備えたことを特徴とする磁気シールド装置。  2. The magnetic shield device according to claim 1, wherein the magnetic shield means includes means for measuring a magnetic field at one end of the wall with an induction coil, and negatively feeding back the measured signal to control a current flowing through the coil. A magnetic shield device characterized by that. 請求項2記載の磁気シールド装置において、前記壁の各端面の入力磁場を誘導コイルで計測し、該計測した信号を負帰還させて前記1ターンコイルの集合体からなるソレノイド状の各コイルに流す分布電流を制御することにより、前記各端面の磁場強度に応じた成分を持たせることで磁場勾配補正することを特徴とする磁気シールド装置。  3. The magnetic shield device according to claim 2, wherein an input magnetic field at each end face of the wall is measured by an induction coil, and the measured signal is negatively fed back to flow through each solenoid-like coil composed of the one-turn coil assembly. A magnetic shield device, wherein a magnetic field gradient is corrected by providing a component corresponding to the magnetic field intensity of each end face by controlling a distributed current. 請求項1記載の磁気シールド装置において、前記磁気シールドルームの外部にマグネトメータを設置し、該設置したマグネトメータにより磁場を検出し開ループ補償したことを特徴とする磁気シールド装置。  2. The magnetic shield device according to claim 1, wherein a magnetometer is installed outside the magnetic shield room, a magnetic field is detected by the installed magnetometer, and open loop compensation is performed. 請求項1記載の磁気シールド装置において、前記磁気シールドルームの内部にSQUIDマグネトメータを設置し、該設置したSQUIDマグネトメータで閉ループ補償するようにフィードバック系を構成したことを特徴とする磁気シールド装置。  2. The magnetic shield device according to claim 1, wherein a SQUID magnetometer is installed inside the magnetic shield room, and a feedback system is configured so that closed loop compensation is performed by the installed SQUID magnetometer. 請求項2記載の磁気シールド装置において、前記1ターンコイルを集合させてソレノイド状にしたコイルは、縦横のメッシュ状の導電材で構成された細線をシートコイルとしたことを特徴とする磁気シールド装置。  3. The magnetic shield device according to claim 2, wherein the coil formed by gathering the one-turn coils into a solenoid is a sheet coil made of a thin wire made of vertical and horizontal mesh-like conductive materials. . 請求項2記載の磁気シールド装置において、前記1ターンコイルを集合させてソレノイド状にしたコイルは、導電膜にスリットを設け、一方向に電流分布を構成するようにしたことを特徴とする磁気シールド装置。  3. The magnetic shield device according to claim 2, wherein said one-turn coil is assembled into a solenoid-like coil, and a slit is formed in the conductive film so that a current distribution is formed in one direction. apparatus. 請求項1記載の磁気シールド装置において、前記磁気シールドルームに設けた出入口部には、導電接続を施工したことを特徴とする磁気シールド装置。  2. The magnetic shield device according to claim 1, wherein a conductive connection is made at an entrance / exit part provided in the magnetic shield room. 請求項1記載の磁気シールド装置において、前記高導電率層の層を渦電流を生成できる程度に薄くするか互いに直交する方向に導電性を持たせたクロス状のメッシュによる渦電流シールド層と前記コイルを組み合わせて、高周波側にアクティブシールドとパッシブシールドの切り替わり点を設けたことを特徴とする磁気シールド装置。  2. The magnetic shield device according to claim 1, wherein the high-conductivity layer is thinned to such an extent that an eddy current can be generated, or an eddy current shield layer made of a cloth-like mesh having conductivity in a direction perpendicular to each other; A magnetic shield device in which a switching point between an active shield and a passive shield is provided on the high frequency side by combining coils.
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