JP4145248B2

JP4145248B2 - 永久磁石式磁界発生装置

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Publication number: JP4145248B2
Application number: JP2004013746A
Authority: JP
Inventors: 大樋口
Original assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date: 2004-01-22
Filing date: 2004-01-22
Publication date: 2008-09-03
Anticipated expiration: 2024-01-22
Also published as: US20050162250A1; EP2863401B1; EP1557848A3; TW200531097A; TWI367509B; EP1557848A2; EP2863401A1; US7760059B2; JP2005204849A; EP1557848B1

Description

本発明は、永久磁石式磁界発生装置に関するものである。

以下に詳細に説明するように、一般に、ダイポールリング磁界発生装置は、環状をなし、各永久磁石片の着磁方向が環の半周で１回転可能なように配列された複数の永久磁石片を含み、環の内部空間に実質的に一方向の磁界を発生し、各永久磁石片が同じ強度の磁力を有するように構成されており、磁気共鳴断層撮影装置（ＭＲＩ）や半導体素子製造工程、そして基礎研究向け均一磁界発生手段等として広く利用されている（非特許文献１参照）。従来、１軸性の均一な磁界発生手段としては常伝導電磁石、超伝導電磁石等が使用されているが、最近の高特性希土類永久磁石の開発により、希土類永久磁石（以下単に永久磁石という）を均一磁界発生装置として使用することが、例えば１Ｔ（テスラ：kg・s^-2・A^-1）以下の低磁場では主流となってきている。

図８を参照して従来のダイポールリング磁界発生装置及びこの装置に使用する永久磁石片などを説明する。図８は、従来のダイポールリング磁界発生装置の中心軸に垂直な平面での模式的な断面図である。図に示すように、ダイポールリング磁界発生装置１は、複数の永久磁石片１０１〜１２４が環状に配置され、好ましくは、その外周を環状の外縁部ヨーク２により囲われている。

ダイポールリング磁界発生装置の構成磁石を形成する永久磁石片１０１〜１２４は、実質的に同じ強度の磁力を有し、永久磁石片を環状に配置した際に各永久磁石片の着磁方向が環の半周で１回転するように、夫々径方向に対して特定の周期で磁化される。このため、各永久磁石片は、通常、磁界発生装置を構成する環の中心軸から見てちょうど対極にあたる永久磁石片同士（例えば、永久磁石片１０１と１１３）が、互いに１８０度の角度差で着磁される。より具体的には、各永久磁石片は、下記（１）、（２）式で示す角度差で磁化されると好ましい。しかし、使用条件や最適化等により、例えば±約５度以内の範囲で磁化方向を調節して配置することもできる。

Ｎ：構成磁石の分割数（自然数）
ｎ：永久磁石片番号（自然数）
θｎ：ｎ番目の永久磁石片の磁化方向

このような構成により、ダイポールリング磁界発生装置１の環の内部空間には実質的に一方向であり、実質的に均一の大きさの磁界（主磁場成分）が発生する。以下、ダイポールリング磁界発生装置を構成する環の中心軸をＺ軸とし、前記環の中心を通り前記一方向の磁界と平行な軸をＹ軸（図８中、ＮＳ磁場方向）とし、該中心を通りＺ軸およびＹ軸に垂直な軸をＸ軸（図８中、ＥＷ磁場方向）とする。ここで、磁界発生装置を構成する環の中心は、環の中心軸上であって、中心軸方向の中点をいうものとする。

上記したように、ダイポールリング磁界発生装置の一つの特徴として、磁界発生装置の内部空間において、実質的に一方向の磁場を形成できることが挙げられる。ここで、ダイポールリング磁界発生装置の内部空間に発生するＮＳ磁場方向（Ｙ軸方向）を０°とした場合の、内部空間の各点における磁場ベクトルの角度（以下スキュー角と記す）は、磁界発生装置の特性上、環の中心軸付近では殆ど０°であるが、磁界発生装置の内壁に近づくほど悪化していく、すなわち大きくなる傾向が見られる。

一般のダイポールリング磁界発生装置を使用する際には、このスキュー角が大きい磁場成分が不純物、すなわちノイズと見なされることが多い。特に図８に示したような磁界発生装置の内部空間のＸＹ平面上のスキュー角成分は、例えば半導体向け基板等の製造工程において、製造される素子の性能に大きく影響を与えるものと考えられており、出来る限り小さく抑える必要がある。

また、上記したように、ダイポールリング磁界発生装置のもう一つの特徴として、磁界発生装置の内部空間において、実質的に均一の大きさの磁場を形成できること、すなわち磁場均一性が良いことが挙げられる。これら２つの特徴と、磁気効率の良さが本磁界発生装置の最大の利点であり、ダイポールリング磁界発生装置が工業的に広く利用される所以である。しかし、スキュー角の向上と磁場均一性の向上は、必ずしも同時に達成できるものではなく、どちらか一方を最適化しようとした場合、残る一方の特性が損なわれる恐れがある。
Halbach,K., Design of permanent magnet multipole magnets with oriented rare earth cobalt material, Nuclear Instruments and Methods,vol.169,1980,pp.1-10

従って、本発明の目的は、ダイポールリング磁界発生装置において、高磁場均一性と低スキュー角を達成することである。

本発明によると、環状に配置された複数の永久磁石片を含み、環の内部空間に実質的に一方向の磁界を発生する永久磁石式磁界発生装置であって、各永久磁石片の着磁方向が環の半周で１回転し、各永久磁石片が実質的に同じ強度の磁力を有し、各永久磁石片の外径側と該環の中心軸との距離が同一であり、該永久磁石片の内径側が該中心軸に向けて凹凸を有する形状である磁界発生装置が提供される。好ましくは、前記中心軸をＺ軸とし、前記環の中心を通り前記一方向の磁界と平行な軸をＹ軸とし、該中心を通りＺ軸およびＹ軸に垂直な軸をＸ軸とした場合、前記凹凸が、ＸＹ面、ＹＺ面およびＺＸ面の少なくとも１に対して対称である。

また、好ましくは、本発明にかかる磁界発生装置は、前記凹凸のうち凹部に磁場調整機構をさらに含む。なお、好ましくは、前記磁場調整機構が、強磁性体または磁石である。

本発明者は、ダイポールリング磁界発生装置の永久磁石片の配置を最適化することを目的としており、好ましくは、ＸＹ面、ＹＺ面およびＺＸ面の各基準面に対して鏡面対称となるように磁石の径方向厚みを最適化し、さらに、最適化によって生じた空隙部に強磁性体や磁石からなる磁場調整機構を配置することによって、より高磁場均一性で低スキュー角となることを知見し、本発明に到達したものである。

以下に詳細に説明するように、本発明によると、特に、永久磁石片の径方向寸法を最適化し、更には、最適化によって生じた空隙を利用した磁場調整機構を設けることによって、高磁場均一性と低スキュー角を同時に達成することができる。

以下に、本発明の実施の形態を、添付図面を参照しながら説明する。もっとも、以下に説明する実施の形態は本発明を限定するものではない。

上記したように、本発明によると、環状に配置された複数の永久磁石片を含み、環の内部空間に実質的に一方向の磁界を発生する永久磁石式磁界発生装置であって、各永久磁石片の着磁方向が環の半周で１回転し、各永久磁石片が実質的に同じ強度の磁力を有し、各永久磁石片の外径側と該環の中心軸との距離が同一であり、該永久磁石片の内径側が該中心軸に向けて凹凸を有する形状である磁界発生装置が提供される。本発明の基本構成および原理は、図８に例示した従来のダイポールリング磁界発生装置に順ずるものである。

すなわち、本発明にかかる磁界発生装置は、環状に配置された複数の永久磁石片を含み、好ましくは、その外周を環状の外縁部ヨークにより囲われている。永久磁石片には、一般に、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系、Ｓｍ−Ｃｏ系、Ｓｍ−Ｎ−Ｆｅ系の希土類永久磁石が用いられる。特に限定されるものではないが、比較的安価で高エネルギー積を有するＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石を使用すると好ましい。また、外縁部ヨークには、一般に、環状の強磁性材料または非磁性材料が用いられるが、強磁性体を用いた方が若干ではあるが磁気効率が向上する。また、特に限定されるものではないが、永久磁石片の形状は、略台形柱状、略扇形柱状（その断面が、同心円状の２つの円弧と各円弧の両端を通る２つの半径とで囲まれた形状）等とすることができる。また、特に限定されるものではないが、磁界発生装置を構成する磁石の分割数は、４分割から６０分割程とすることができる。特に、磁気効率や回路製作の容易さを考慮すると、１２から３６分割程度の範囲で磁石構成数を決定すると好ましい。

また、上記したように、ダイポールリング磁界発生装置の構成磁石を形成する永久磁石片１０１〜１２４は、実質的に同じ強度の磁力を有し、永久磁石片を環状に配置した際に各永久磁石片の着磁方向が環の半周で１回転するように、夫々径方向に対し特定周期で磁化される。より具体的には、各永久磁石片は、上記（１）、（２）式で示す角度差で磁化されると好ましい。このような構成により、ダイポールリング磁界発生装置１の環の内部空間に実質的に一方向であり、実質的に均一の大きさの磁界が発生する。

ここで、ダイポールリング磁界発生装置を構成する永久磁石片は、従来、中心軸までの距離、すなわち内径側の高さを同じにして構成されていた。これは、従来のダイポールリングの場合、複雑な磁石を構成するために磁気回路製作が非常に困難であり、したがって、形状の工夫にまで配慮できなかったことと、従来は高均一性、低スキュー角を必要とする工業的用途が少なかったこと等が原因として挙げられる。一方で、本発明にかかる磁界発生装置は、該永久磁石片が該環の中心軸に向けて凹凸を形成するように配置されるか、または該永久磁石片が該中心軸に向けて凹凸を有する形状である。このように、磁界発生装置の永久磁石片の内径側に凹部を設けることで、高磁場均一性と低スキュー角を達成することができる。上記したように、従来からスキュー角の向上と磁場均一性の向上が望まれていたが、これらは、必ずしも同時に達成できるものではなかった。しかしながら、本発明者は、磁界発生装置の内径側に凹凸を設けることで、高磁場均一性と低スキュー角を同時に達成することができることを見出し、本発明を完成するに至った。

特に限定されるものではないが、永久磁石片と中心軸との距離を調節することで、すなわち、該永久磁石片のいずれかと該環の中心軸との距離が、該永久磁石片の他のいずれかと該中心軸との距離よりも長くなるように、永久磁石片を配置することで、環の中心軸に向けて凹凸を形成することができる。さらに、各永久磁石片の径方向の長さ（高さ）を調節し、各永久磁石片の外径側と環の中心軸との距離が同一となるように永久磁石片を配置することで、永久磁石片と中心軸との距離を調節することができる。この場合、設計が容易となり、また、従来と同様に各永久磁石片を環状の外縁部ヨークに沿って配置させることで、磁界発生装置を製造できるため、製造が容易となる。ここで、永久磁石片と中心軸との距離は、中心軸と永久磁石片と間の最短の距離とすることができる。

また、特に限定されるものではないが、永久磁石片と中心軸との距離、または各永久磁石片の径方向の長さの決定には、計算手法として準ニュートン法または探索法等の非線形計画法を用いると好ましい。具体的には、各永久磁石片と中心軸との距離や各永久磁石片の径方向の長さを変数として、磁界発生装置のスキュー角（ｔａｎ^-1（Ｂｙ／Ｂｘ））が極小値になるように、変数を決定することができる。この場合、例えば、構成磁石を例えば２４分割とした場合、２４の変数について決定することとなる。ここで、Ｂｘ、Ｂｙは、磁界発生装置の形成する磁場のＸ軸方向磁場成分、Ｙ軸方向磁場成分を示す。これらの計算手法を用いて数値を最適化することは、当業者に明らかであるので、これらの計算手法についての説明は簡単に留める。

また、中心軸に向けて凹凸を有する永久磁石片を用いることで、磁界発生装置の内径側に凹凸を設けることができる。この場合も、その凹凸の形状、配置、大きさ等は、準ニュートン法または探索法等の非線形計画法により決定することができる。

ここで、上記したようにＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を定めた場合、前記凹凸が、ＸＹ面、ＹＺ面およびＺＸ面の少なくとも１、好ましくは全てに対して対称であることが好ましい。これはスキュー角分布、すなわちＸ軸方向磁場成分の分布が、前述した各基準面に対して鏡面対称であるためである。

図１を参照して本発明の１の実施形態を説明する。図１は、本発明の１の実施形態にかかるダイポールリング磁界発生装置の中心軸に垂直な平面での模式的な断面図である。本実施形態にかかるダイポールリング磁界発生装置は、台形柱状の２４個の永久磁石片から構成される。本磁界発生装置では、ＹＺ面およびＺＸ面に対して対称となるように、各永久磁石片の径方向の長さが調節され、永久磁石片と中心軸との距離がこれらの面に対して対称となるように、永久磁石片が配置されている。すなわち、ＹＺ面およびＺＸ面の各基準面に対して鏡面対称となるように、永久磁石片の内径側に凹みが設けられている。なお、図１には示していないが、これらの永久磁石片は、ＸＹ面に対しても対称になるように配置することができる。

図２に、本発明の他の実施形態にかかるダイポールリング磁界発生装置の中心軸に垂直な平面での模式的な断面図を示す。本実施形態にかかるダイポールリング磁界発生装置は、４個の永久磁石片であって、略扇形柱状（その断面が同心円状の２つの円弧と各円弧の両端を通る二つの半径とで囲まれた形状）であるものから構成され、ＹＺ面およびＺＸ面の各基準面に対して鏡面対称となるように、永久磁石片の内径側に凹みが設けられている。

また、図３、４に、本発明にかかるダイポールリング磁界発生装置の中心軸に平行な平面（ＺＸ面、ＹＺ面）での模式的な断面図を示す。図３、４に示すように、永久磁石片の配置は、ＹＺ面、ＺＸ面に対して対象となるように配置すると好ましい。なお、上記したように、永久磁石片はＸＹ面に対しても対称になるように配置することができるが、図３、４に示すように、段階的に永久磁石片の長さを変えて空隙部の大きさを変化させてもよい。この場合、以下のようなメリットがある。すなわち、該磁気回路の均一空間における磁場均一性を向上させるため、中心軸方向でより広く磁場を利用することができる。したがって、軸方向の磁石高さ最適化は、工業的プロセスにおける該磁気回路の使用効率を向上させる効果がある。

以上のように、特にＢｘ成分を軽減させることを目的に、永久磁石片の配置および寸法をコントロール（最適化）した場合、各基準面に対して鏡面対称となるように永久磁石片を配置することができる。その最適化によって得られる磁石配置形状は、勿論Ｂｘ成分の軽減の度合いにもよるが、永久磁石片の大きさが個々に異なるため、段差が付いたような形状となる。

このように、上記最適化の計算によって得られた適当な寸法を有する永久磁石片でダイポールリングを構成することにより、スキュー角すなわちＢｘ成分の軽減が達成できる。しかしながら、実際の製造では、個々の永久磁石片の磁気特性や寸法のばらつき、そして磁界発生装置の組上げに伴う累積的な誤差等の影響によって、磁場均一性やスキュー角は、最適化計算により期待できるものと比較して、悪化してしまう場合がある。

このように、完成後の磁界発生装置の磁場均一性やスキュー角は、事前に完全に予測することは困難であるため、これらの不均一成分は発生するものであると考えて、予め磁場調整機構（以下シムとも記す）を有することが好ましい。特に、本発明にかかる磁界発生装置は、前記凹凸のうち凹部、すなわち、前記永久磁石片のうち、前記中心軸までの距離が長いものの内径側に磁場調整機構をさらに含むことが好ましい。すなわち、本発明では、最適化計算によって得られた永久磁石片の形状および配置により、低スキュー角、高均一性を達成すると同時に、磁界発生装置の組上げ上での誤差要因によって発生する不均一磁場に対応できるように、上記永久磁石片の配置によって生じる永久磁石片の内径側空間（凹部）を利用し、該空間に磁場調整機構を挿入することができる。このように、磁場調整機構は、永久磁石片の内径側の凸部ではなく、凹部に設けると特に好ましい。これは、該磁気回路の内径側空間に真空チャンバー等を挿入することが多いため、その場合、内径空間を有効に利用するためには、できる限り内部の突起部がないほうが好ましいためである。

特に限定されるものではないが、該磁場調整機構は、強磁性体または磁石であると好ましく、より具体的には、鉄、ニッケル等の強磁性体の他に、フェライト、希土類磁石さらに焼結磁石、およびボンド磁石等、空間磁場を変化させることが可能である素材であれば任意のものを使用することができる。特に鉄や希土類磁石等の焼結磁石は、空間に大きな磁場変化を発生させることができるのでより好ましく、また、最大エネルギーが３５ＭＧＯｅ（２７８ｋＪ／ｍ³）以上であることが好ましい。また、強磁性体としては、飽和磁化が０．７Ｔ以上のものを用いた方が磁場調整に有効である。

図５に、本発明にかかる磁場調整機構２０４、２０６を備えるダイポールリング磁界発生装置の中心軸に垂直な平面での模式的な断面図を示す。上記磁場調整機構の形状は、任意のものとすることができるが、永久磁石片および凹部の形状に合わせると好ましい。すなわち、特に限定されるものではないが、例えば、図５に示すように、台形柱状とすることができる。また、永久磁石片の内壁部を破損してしまう恐れがあるので、場合によっては磁場調整機構の周辺をエポキシ樹脂、塩化ビニル樹脂などの樹脂、Ａｌ等の非磁性体等でモールドし、磁場調整機構を挿入する際の破損を防ぐ等の工夫も有効である。

なお、磁場調整機構を設ける位置および磁場調整機構の数量等は、最適化計算によって解析されると好ましい。磁場調整機構の均一空間への寄与は、高々一箇所、一辺の磁場調整機構であっても非常に大きいため、計測しながらの手作業で磁場を向上させるのは困難であるためである。特に限定されるものではないが、最適化の計算手法として準ニュートン法または探索法等の非線形計画法を用いることができる。このように位置、数量等を決定された磁場調整機構を永久磁石片の内径側の凹部に挿入することで、磁場調整機構が磁場を変化させ、磁界発生装置の磁場均一性とスキュー角をさらに向上させることができる。特に、磁場調整機構の位置、数量等は、上記した永久磁石片の配置等と同様に、ＸＹ面、ＹＺ面およびＺＸ面の少なくとも１、好ましくは全てに対して対称となるように、前記永久磁石片が配置されると好ましい。これはスキュー角分布、すなわちＸ軸方向磁場成分の分布が、前述した各基準面に対して鏡面対称であるためである。なお、磁場調整機構は、永久磁石片を組上げた後に設置することができる。特に限定されるものではないが、磁場調整機構を設置する方法としては、例えば、接着剤を用いて固定すること、ボルト等で機械的に固定すること等が挙げられる。

なお、上記したように、本発明にかかる磁界発生装置は、磁気共鳴断層撮影装置（ＭＲＩ）や半導体素子製造工程、そして基礎研究向け均一磁界発生手段等に利用することができる。例として、図６に、本発明にかかる磁界発生装置を利用したプラズマ処理装置の中心軸に平行な平面での模式的な断面図を示す。すなわち、本発明にかかる磁界発生装置を半導体ウエハ等の被処理基板の表面に所定の処理を行うように構成されたプラズマ処理装置に利用する場合、磁界発生装置１の構成磁石からなる環の内部空間に処理室（図示せず）を設け、さらに、電極３０１、３０２および各電極に所定の周波数、電圧で電力を供給するための電源３０３、３０４を設けることができる。これにより、図６に示すように、ウエハＷを含む平面に対して、ほぼ平行な磁場を形成することができる。

以下に、本発明の実施例を、添付図面を参照しながら説明する。もっとも、以下に説明する実施例は本発明を限定するものではない。

図７に、本発明の実施例にかかるダイポールリング磁界発生装置の中心軸に垂直な平面での模式的な断面図を示す。実施例１にかかるダイポールリング磁界発生装置は、図７に模式的に示す形状のダイポールリング磁界発生装置において、図１に示した番号に相当する永久磁石片の径方向高さを表１のように最適化し、これらの計算結果を基に製作した。すなわち、ダイポールリング磁界発生装置１では、略台形状の２４個の永久磁石片１０１〜１２４が環状をなすように配置され、その外周を環状の外縁部ヨーク２により囲われている。ここで、各々の永久磁石片１０１〜１２４は、上記式（１）、（２）により与えられる方向に着磁した。なお、該ダイポールリング磁界発生装置１の外縁部ヨーク２を含めた外径は３５０ｍｍとし、磁界発生装置の奥行きは３００ｍｍとした。なお、永久磁石片の径方向高さを表１に示すようにしたため、内部空間の内径は約１００ｍｍとなる。また、磁場評価空間３は、直径５０ｍｍ、奥行き１００ｍｍで、環の中心軸を主軸とする円筒形とし、該環の中心と均一空間の中心は同一とした。これは通常のダイポールリング磁界発生装置を使用する際には一般的な空間設計である。なお、構成される磁石はネオジウム系希土類焼結磁石（信越化学製Ｎ４５Ｍグレード、磁力１．３５Ｔ）を用い、外縁部ヨーク２には炭素鋼を用いた。

さらに、実施例１にかかるダイポールリング磁界発生装置に、磁場調整機構（シム）を設け、実施例２にかかるダイポールリング磁界発生装置とした。シムには、強磁性体（ニッケルメッキ処理を施された炭素鋼）を用い、これを磁石番号２，４，６の内径側凹部に挿入した。シムは、信越化学製塩ビ樹脂により被覆したものを用い、永久磁石片の凹部へのシムの挿入によって永久磁石片の内面が破損されることを防いだ。なお、シムの形状および寸法は、特に限定されるものではないが、通常磁気回路内径側では、非常に強い磁場が発生しているために、大型の磁石または鉄等の強磁性体を挿入することは困難な場合があり、今回は約２０ｍｍ四方、厚み５ｍｍの鉄片を挿入して調整を行った。

なお、最適化された永久磁石片の形状、シムの貼付位置および貼付量は、ＸＹ面、ＹＺ面およびＺＸ面に対して対称とした。このため、表１に示した磁石番号１０１から１０７の永久磁石片の高さは、そのままダイポールリング磁界発生装置の全周の永久磁石片の高さに適応することが出来る。すなわち、図５に示したＸ軸およびＹ軸上に鏡を置いたように、磁界発生装置の全周を対称的にすることで、好適に、回路の内径側全域に亘って、磁場均一性、スキュー角等の低減が可能である。

さらに、実施例１にかかるダイポールリング磁界発生装置において、磁石内径側に凹部を設けていないものを比較例にかかるダイポールリング磁界発生装置とした。

実施例１（磁場調整前）、実施例２（磁場調整後）および比較例の磁界発生装置の磁場均一性およびスキュー角の比較結果を表２に示す。ここで、磁場均一性およびスキュー角は、以下のように求めた。
１）磁場均一度＝（均一空間内の最大磁場−最小磁場）／均一空間内の磁場平均値×１００［％］
２）スキュー角＝ｔａｎ^-1（副生成（Ｘ軸方向）の磁場成分／主磁場（Ｙ軸方向）成分）

以上のように、本発明によると、永久磁石片の内径側に凹部を設けることで、高磁場均一性と低スキュー角が達成され、さらに、磁場調整機構を使った一連の磁場調整によって、スキュー角はその半分以下にまで向上し、磁場均一性もさらに向上した。このように、本発明によると、磁場調整が困難であるダイポールリング磁界発生装置の磁場特性を向上させるだけではなく、さらに特性を向上させるための磁場調整機構を設け、低スキュー角、高均一性の磁場を達成することが可能である。

本発明の１の実施形態にかかるダイポールリング磁界発生装置の中心軸に垂直な平面での模式的な断面図である。本発明の他の実施形態にかかるダイポールリング磁界発生装置の中心軸に垂直な平面での模式的な断面図である。本発明にかかるダイポールリング磁界発生装置の中心軸に平行な平面（ＺＸ面）での模式的な断面図である。本発明にかかるダイポールリング磁界発生装置の中心軸に平行な平面（ＹＺ面）での模式的な断面図である。本発明にかかる磁場調整機構を備えるダイポールリング磁界発生装置の中心軸に垂直な平面での模式的な断面図である。本発明にかかる磁界発生装置を利用したプラズマ処理装置の中心軸に平行な平面での模式的な断面図である。本発明の実施例にかかるダイポールリング磁界発生装置の中心軸に垂直な平面での模式的な断面図である。従来のダイポールリング磁界発生装置の中心軸に垂直な平面での模式的な断面図である。

符号の説明

１ダイポールリング磁界発生装置
２外縁部ヨーク
３磁場評価空間
１０１〜１２４永久磁石片
２０４、２０６磁場調整機構
３０１、３０２電極
３０３、３０４電源

Claims

環状に配置された複数の永久磁石片を含み、環の内部空間に実質的に一方向の磁界を発生する永久磁石式磁界発生装置であって、各永久磁石片の着磁方向が環の半周で１回転し、各永久磁石片が実質的に同じ強度の磁力を有し、各永久磁石片の外径側と該環の中心軸との距離が同一であり、該永久磁石片の内径側が該中心軸に向けて凹凸を有する形状である永久磁石式磁界発生装置。
前記中心軸をＺ軸とし、前記環の中心を通り前記一方向の磁界と平行な軸をＹ軸とし、該中心を通りＺ軸およびＹ軸に垂直な軸をＸ軸とした場合、前記凹凸が、ＸＹ面、ＹＺ面およびＺＸ面の少なくとも１に対して対称である請求項１に記載の永久磁石式磁界発生装置。
前記凹凸のうち凹部に磁場調整機構をさらに含む請求項１または２に記載の永久磁石式磁界発生装置。
前記磁場調整機構が、強磁性体または磁石である請求項３に記載の永久磁石式磁界発生装置。