JP6628404B2 - シェイキング式開放型磁気シールド構造 - Google Patents

Description

本発明はシェイキング式開放型磁気シールド構造に関し，とくに磁気シェイキングを利用して遮蔽性能を向上させた開放型磁気シールド構造に関する。

半導体製造施設等で用いる電子顕微鏡，ＥＢ露光装置，ＥＢステッパー等の電子ビーム応用装置は，微弱な磁気変動でも電子ビームの軌道が変化して製品の品質が劣化するため，外乱磁場変動が１００ｎＴ（１ｍＧ）以下に制御された磁気シールドルーム（磁気シールド空間）に設置することが求められる。従来の一般的な磁気シールド空間はＰＣパーマロイ等の透磁率の高い磁性体で床，壁，天井の全体を隙間なく覆う構造（密閉型磁気シールド構造）であるが，材料サイズの制約等から接合部が多くなり，接合部からの外乱磁場の浸入に伴う性能劣化が問題となっていた。これに対し，図１５に示すように，簾状又はルーバー状に並べた帯状磁性板（短冊形磁性板）を用いた磁気シールド構造（開放型磁気シールド構造）５が開発されている（特許文献１参照）。

開放型磁気シールド構造５は，例えば幅５０ｍｍ程度の複数の帯状磁性板２を長さ方向中心軸Ｃが同一面Ｆ上に平行に並ぶように所要の板厚方向間隔ｄで積み重ねてシールド簾体３とし（図１５（Ａ）参照），複数のシールド簾体３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄを対応する端縁の接合部９の重ね合わせにより磁気的に接合して環状に閉じた帯状磁性板（以下，環帯状磁性板という）１０を形成し，複数の環帯状磁性板１０によって磁気シールド対象空間を囲んだものである（図１５（Ｂ）参照）。環帯状磁性板１０の適切な間隔ｄを設計することにより，磁気シールド対象空間に開放性（透視性，透光性，放熱性）を与えつつ，環帯状磁性板１０（磁性体回路）に磁束を集中させて間隔ｄからの磁束の侵入及び漏洩（性能劣化）を小さく抑えることができる。また，接合部９で磁気的連続性が確保しやすいことから，性能劣化が少なく，所期性能を発揮することが容易な構造となっている。更に，安全率を小さく抑え，従来の密閉型磁気シールド構造に比して使用する材料を減らすことができるため，コストダウンにも繋がる利点を有している。

また開放型磁気シールド構造５は，外乱磁場の周波数が高くなると環帯状磁性板１０の断面に流れる渦電流によって磁気シールド性能が劣化しうるが，環帯状磁性板１０（磁性体回路）に銅板やアルミニウム板等の環帯状導体（導体回路）を付加して導体シールド効果を重畳することにより，２００Ｈｚ程度までの外乱磁場（交流磁場）においても直流磁場と同等以上の遮蔽性能を発揮することができる（特許文献２参照）。すなわち，環帯状磁性板で構成された開放型磁気シールド構造５，或いは必要に応じて導体回路を付加した開放型磁気シールド構造５により磁気シールド空間を構築すれば，環境磁気ノイズ（外乱磁場変動）を効率的に１００ｎＴ以下にまで遮断し，電子ビーム応用装置等を設置するに相応しい磁気環境（磁気シールド空間）を提供することができる。

他方，医療施設や研究施設で用いるＳＱＵＩＤ（超電導量子干渉素子）応用装置は，脳や心臓の活動に伴い発生する超微弱な脳磁波，心磁波等の磁場を測定するため，設置空間を１ｎＴ以下の磁気環境に制御することが求められる。このような超高度な磁気環境を得る手段として磁気シェイキングが提案されている（特許文献３，４，非特許文献１参照）。磁気シェイキングとは，周期的に変動する磁場（シェイキング磁場）を磁性体に印加して磁性体内部で磁束を揺らすことにより磁性体の磁気特性（実効的な透磁率）を向上させる手法である。例えば特許文献３は，比較的低コストで製造できる厚さ２０μｍ以上５００μｍ以下のフィルム（又はリボン）状のアモルファス磁性薄帯材で密閉型磁気シールド構造を構成し，磁気シェイキングによってパーマロイ並みの性能を得たことを報告している。

磁気シェイキングでは，磁性体内部で磁束を揺らす（シェイキングする）ため，磁性体の磁化容易方向の軸の周りにほぼ垂直にシェイキングコイルを巻き，遮蔽したい環境磁気ノイズの周波数成分ｆｎよりも高い周波数ｆの電流（シェイキング電流）を印加してシェイキング磁場を発生させる。例えば特許文献４の開示する密閉型磁気シールド用の磁気シールド部材４０は，図１６に示すように，基材４１の表面上にリボン状の８本のアモルファス磁性薄帯４２ａを長手方向が縦方向で平行となるように所定間隙で配列し，その表面上にリボン状の８本のアモルファス磁性薄帯４２ｂを長手方向が横方向で平行となるように所定間隙で配列し，井桁配置の磁性薄帯４２ａ，４２ｂの所定間隙に表裏を縫うようにシェイキングコイル４３を巻き付ける。図示例のコイル４３は，入力端子４４と出力端子４５との間を１６の部分に分け，図１６（Ｂ）に示すように奇数の部分で表面を通過させると共に偶数の部分で裏面を通過させることにより，磁性薄帯４２ａ，４２ｂの何れの長手方向に対してもほぼ垂直方向に巻き付けられている。

国際公開２００４／０８４６０３号パンフレット 特開２０１４−０８６６４７号公報 特開平３−０６６８３９号公報 特開２０１３−１９７２９０号公報 特開２００６−１３５１１６号公報

中小企業庁「平成２４年度戦略的基盤技術高度化支援事業『高性能磁気シールド装置用磁性材料の熱処理技術開発』研究開発成果等報告書」平成２５年３月，インターネット＜ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｈｕｓｈｏ．ｍｅｔｉ．ｇｏ．ｊｐ／ｋｅｉｅｉ／ｓａｐｏｉｎ／ｐｏｒｔａｌ／ｓｅｉｋａ／２０１０／２２１３１３１６０８８．ｐｄｆ＞

しかし，従来の磁気シェイキングには，磁性体内部をシェイキングするための印加磁場（シェイキング磁場）が磁気シールド空間へ漏洩してしまう問題点がある。例えば図１６の磁気シールド部材４０において，シェイキングコイル４３が表面及び裏面の両側に隣接平行している部分ではコイル外側の磁場が打ち消されるので磁気シールド空間への漏洩をある程度抑制できるが，シェイキングコイル４３が表面又は裏面の方側のみに配置される周縁部分ではコイル外側の磁場（シェイキングノイズ）が磁気シールド空間に漏洩する。また，シェイキング効果を高めるためには磁性体の内部を均等にシェイキングすることが望ましいにも拘わらず，図１６の磁気シールド部材４０では，磁性薄帯４２ａ，４２ｂにそれぞれ長手方向のシェイキング磁場と他方の長手方向と交差する向きのシェイキング磁場とが同時に印加されるので，各磁性薄帯４２ａ，４２ｂの内部が均等にシェイキングされない問題点もある。

シェイキングノイズの漏洩を防止するため，例えば非特許文献１は，シェイキングコイルを巻き付けたアモルファス層の内側をアルミニウム層で被覆し，更にアルミニウム層の内側を磁気シェイキングのないアモルファス層で被覆する３層構造を提案している。ただし，このような３層構造の対策によっても磁気シールド空間の内壁付近において１０ｎＴを超えるシェイキングノイズが計測されている。また，３層構造のようなノイズ対策は，磁気シールドの施工コストの高騰に繋がる問題点もある。１ｎＴ以下の磁気シールド空間を磁気シェイキングによって実現するためには，磁性体内部を均等にシェイキングすると共に，シェイキングノイズを低減することが必要である。

そこで本発明の目的は，シェイキングノイズの漏洩を小さく抑えることができるシェイキング式開放型磁気シールド構造を提供することにある。

図１の実施例を参照するに，本発明によるシェイキング式開放型磁気シールド構造は，磁気シールド対象空間１を貫く第１方向軸Ａｚと所定間隔ｄｚで交差する複数段の平行な平面Ｐｚ１，Ｐｚ２，……上にそれぞれ対象空間１を所定帯幅Ｗで囲むように設けた環帯状磁性板１０の群，環帯状磁性板１０の各段にそれぞれ環状軸に沿って所定ピッチＴで且つ隣接する段毎に逆の右巻き又は左巻きとなるように巻き付けた導線コイル２０，及び導電コイル２０の各段に同じ向きで所定周波数のシェイキング電流を印加する各段に共通のコイル駆動手段３０を備え，導電コイル２０内側の発生磁場により環帯状磁性板１０の群を磁気シェイキングすると共に導電コイル１０外側の漏洩磁場が打ち消されるように各段の導電コイル１０の所定ピッチＴを設定してなるものである。

望ましい実施例では，図１及び図１０に示すように，導線コイル２０の各段に平行配置の入出力ライン２０ａ，２０ｂを含め，入出力ライン２０ａ，２０ｂの漏洩磁場を逆向きの入出力電流により打ち消す。必要に応じて，図１３（Ｄ）及び（Ｅ）に示すように，導線コイル２０の各段の入出力ライン２０ａ，２０ｂを収容するスリット２３付き磁気シールド筒体２２を設けることができる。

本発明によるシェイキング式開放型磁気シールド構造は，磁気シールド対象空間１を貫く第１方向軸Ａｚと所定間隔ｄｚで交差する複数段の平行な平面Ｐｚ１，Ｐｚ２，……上にそれぞれ対象空間１を所定帯幅Ｗで囲むように環帯状磁性板１０の群を設け，環帯状磁性板１０の各段にそれぞれ環状軸に沿って導線コイル２０を所定ピッチＴで且つ隣接する段毎に逆の右巻き又は左巻きとなるように巻き付け，導電コイル２０の各段に同じ向きで所定周波数のシェイキング電流を印加して導電コイル２０内側の発生磁場により環帯状磁性板１０の群を磁気シェイキングすると共に，導電コイル１０外側の漏洩磁場が打ち消されるように各段の導電コイル１０の所定ピッチＴを設定するので，次の有利な効果を奏する。

（イ）環帯状磁性板１０の各段に軸方向に沿って導線コイル２０を巻き付け，環帯状磁性板１０の軸方向の周りに同じ大きさでほぼ逆向きの電流を点対称で流すことにより，環帯状磁性板１０の内側に軸方向に沿った均等なシェイキング磁場を発生させつつ導線コイル２０の外側の漏洩磁場（シェイキングノイズ）を打ち消して低減することができる。
（ロ）環帯状磁性板１０の内側に環状軸に沿った均等なシェイキング磁場を発生させることにより，磁性体内部の磁束を均等に揺らして磁気特性を効率的に向上させることができる。
（ハ）また，導線コイル２０のピッチＴを短くし，環帯状磁性板１０の軸方向に対するコイル２０の電流の交差角度を直角に近付けることにより，環帯状磁性板１０の内側磁場の有効成分を高めると同時に導線コイル２０の外側磁場の打ち消し率を高めることができる。

（ニ）導線コイル２０のピッチＴを短くすることでシェイキング磁場を小さな電流量で発生させることが可能となり，所要のシェイキング磁場を発生させる最小の電流量を設定することにより，導線コイル２０の外側の漏洩磁場（シェイキングノイズ）を更に低減することができる。
（ホ）また，環帯状磁性板１０の隣接する段毎に導線コイル２０の巻き付けの向き又はシェイキング電流の向きを逆向きとし，隣接する段から漏洩する逆向きの磁場を相互に打ち消すことにより，磁気シールド空間へ漏洩する磁場（シェイキングノイズ）を更に低減することができる。
（へ）環帯状磁性板１０の内部の磁束を均等に揺らして磁気特性を効率的に向上させると共に，磁気シールド空間へ漏洩する磁場（シェイキングノイズ）を小さく抑えることにより，開放型磁気シールド構造の遮蔽性能を確実且つ大幅に向上させることができる。

以下，添付図面を参照して本発明を実施するための形態及び実施例を説明する。
環帯状磁性板１０の各段にそれぞれ導線コイル２０を所定ピッチＴで連続的に巻き付けた本発明によるシェイキング式開放型磁気シールド構造の実施例の説明図である。 環帯状磁性板１０の各段にそれぞれ導線コイル２０を所定ピッチＴ間隔で相互に独立させて取り付けたシェイキング式開放型磁気シールド構造の説明図である。 図１の磁気シールド構造のシェイキング電流による評価対象域Ｒの漏洩磁場分布を示す実験結果である。 図２の磁気シールド構造のシェイキング電流による評価対象域Ｒの漏洩磁場分布を示す実験結果である。 環帯状磁性板１０の複数段に跨って導線コイル２０を所定ピッチＴ間隔で相互に独立させて取り付けたシェイキング式開放型磁気シールド構造の説明図である。 図５の磁気シールド構造のシェイキング電流による評価対象域Ｒの漏洩磁場分布を示す実験結果である。 環帯状磁性板１０の複数段に跨って導線コイル２０を所定ピッチＴで連続的に巻き付けたシェイキング式開放型磁気シールド構造の説明図である。 図７の磁気シールド構造のシェイキング電流による評価対象域Ｒの漏洩磁場分布を示す実験結果である。 導線コイル２０の所定ピッチＴの違いに応じた本発明のシェイキング式開放型磁気シールド構造の漏洩磁場の変化を示す実験結果である。 本発明によるシェイキング式開放型磁気シールド構造の他の実施例の説明図である。 磁気シールド対象空間の周囲に入れ子状に配置する３層のシェイキング式開放型磁気シールド構造５ｘ，５ｙ，５ｚの説明図である。 図１１のシェイキング式開放型磁気シールド構造５ｙに対するシェイキング電流の印加方法の説明図である。 図１１のシェイキング式開放型磁気シールド構造５ｚに対するシェイキング電流の印加方法の一例の説明図である。 図１１のシェイキング式開放型磁気シールド構造５ｚに対するシェイキング電流の印加方法の他の一例の説明図である。 従来の開放型磁気シールド構造の説明図である。 従来のシェイキングを利用した磁気シールド部材の説明図である。

図１は，磁気シールド対象空間１（例えば磁気シールドルーム）の周囲に配置する本発明のシェイキング式開放型磁気シールド構造の実施例を示す。図１（Ａ）の開放型磁気シールド構造５ｚは，対象空間１の中心点Ｏを貫く第１方向軸Ａｚと所定間隔ｄｚで交差する複数の平行な平面Ｐｚ１，Ｐｚ２，……上にそれぞれ所定帯幅Ｗで空間を囲む環帯状磁性板１０を配置し，図１５（Ｂ）と同様に複数の環帯状磁性板１０によって磁気シールド対象空間１を囲んだものである。図１（Ｂ）は開放型磁気シールド構造５ｚのＸＹ平面と平行な平面図を示し，図１（Ｃ）は開放型磁気シールド構造５ｚのＹＺ平面と平行な断面図を示す。図示例では，各環帯状磁性板１０の中心軸である第１方向軸Ａｚを鉛直方向軸（Ｚ軸）としているが，方向軸Ａｚは外来磁場の到来方向に応じて適宜選択可能であり，図１１（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように，対象空間１を貫く水平なＸ軸又はＹ軸とすることができる。また，図示例では環帯状磁性板１０を設ける各平面Ｐｚを第１方向軸Ａｚと直交させているが，交差角度を直交以外とすることも可能である。

環帯状磁性板１０は，例えば図１５（Ａ）に示すように，第１方向軸Ａｚと交差する平面Ｐｚと対象空間の内面との交差線に沿って，帯幅Ｗで適当な長さの複数の帯状導体板２を端縁の重ね合わせによって平らな多角形状（例えば井桁状）に接合することにより作成する。環帯状磁性板１０は，磁気シェイキングにより磁気特性の向上が期待できる磁性体を用いて作成することができ，例えばコバルト系及び鉄系アモルファス，パーマロイ，電磁鋼板等とするが，とくに微弱磁場領域での透磁率が他と比べて格段に高いコバルト系アモルファスとすることが望ましい。一般にコバルト系アモルファスは，最大５０ｍｍ程度の幅の薄帯状磁性板として提供され，それ以上の広幅材料は提供されていないので，密閉型磁気シールド構造では図１６のように複数のアモルファス薄帯を平行に配列して磁気シールド面を形成する手間がかかるが，開放型磁気シールド構造では薄帯状磁性板をそのまま用いて環帯状磁性板１０を形成できるので，開放型磁気シールド構造に適した磁性体ということができる。

図示例の磁気シールド構造は，開放型磁気シールド構造５ｚの各段の環帯状磁性板１０にそれぞれ環状軸に沿って巻き付けた導線コイル２０（図１（Ｂ）及び（Ｃ）参照）と，その導線コイル２０に所定周波数のシェイキング電流を印加するコイル駆動装置３０とを有する。各段の環帯状磁性板１０（磁性体回路）に巻き付けた導線コイル２０は，環帯状磁性板１０の環状軸と交差する断面（磁性体回路の断面）の重心に対して点対称の位置にシェイキング電流を流すので，導線コイル２０の内側に環帯状磁性板１０の軸方向に沿った均等なシェイキング磁場を発生させ，環帯状磁性板１０の内部の磁束を均等に揺らして磁気シェイキング効果を効率的に発揮させることができる。このように磁性体内部の磁束を均等に揺らすことが比較的容易であることから，開放型磁気シールド構造では密閉型磁気シールド構造に比して磁気シェイキングによる遮蔽性能の大幅な向上が期待できる。また，各段の磁性体回路の軸方向に沿って巻き付けた導線コイル２０は，導線コイル２０の外側に漏洩する磁場（シェイキングノイズ）を十分に相殺できることが期待できる。

［実験例１］
開放型磁気シールド構造５ｚの各段の環帯状磁性板１０にそれぞれ導線コイル２０を巻き付けた場合の漏洩磁場（シェイキングノイズ）を確認するため，図２に示すようなモデル実験を行った。本実験では，図２（Ａ）に示すように幅５０ｍｍ，長さ１０００ｍｍ，厚さ５ｍｍの帯状磁性板４枚を井桁状に接合して外形１０００ｍｍの環帯状磁性板１０（磁性体回路）を構成し，その環帯状磁性板１０を所定間隔ｄｚ＝２００ｍｍで５段配置して開放型磁気シールド構造５ｚを形成し，各段の環帯状磁性板１０にそれぞれ環状軸と直角方向に導線コイル２０を所定ピッチＴで巻き付けてシェイキング電流（周波数２００Ｈｚ）を印加した。図２（Ｂ）はこの開放型磁気シールド構造５ｚのＸＹ平面と平行な平面図を示し，図２（Ｃ）はこの開放型磁気シールド構造５ｚのＹＺ平面と平行な断面図を示し，図２（Ｄ）は図２（Ｂ）の楕円Ｄ部分を拡大したコイル電流の模式的平面図を示し，図２（Ｅ）は環帯状磁性板１０の環状軸方向から見たコイル電流の模式的側面図を示す。この場合の導線コイル２０は，図２（Ｂ）及び（Ｄ）に示すように相互に連続しておらず，所定ピッチＴ間隔の巻き付け位置毎に相互に独立した閉回路を想定した。図２（Ｃ）及び（Ｅ）に示す各コイル（以下，１段コイルということがある）２０は，発生する磁場の相殺効果を考慮して，磁性体回路の断面の重心に対して点対称の位置に配置されており，断面の大きさは５０ｍｍ×５ｍｍである。

また，比較のため，図５に示すように開放型磁気シールド構造５ｚの５段の環帯状磁性板１０（磁性体回路）にまとめて導線コイル２０を所定ピッチＴで巻き付けてシェイキング電流（周波数２００Ｈｚ）を印加する実験を行った。図５に示す各コイル（以下，５段コイルということがある）２０も相互に連続しておらず，所定ピッチＴ間隔の巻き付け位置毎に相互に独立した閉回路を想定し，断面の大きさは５０ｍｍ×８０５ｍｍである。図２の１段コイルと図５の５段コイルとにそれぞれシェイキング電流を印加し，コイル内側の発生磁場とコイル外側の漏洩磁場とをそれぞれ数値シミュレーション（三次元非線形磁場解析）により求めた。

なお本実験では，図２の１段コイルと図５の５段コイルとで磁性体回路のシェイキング強度を揃えるため，環帯状磁性板１０の内部に誘起される磁束密度が一致するように１段コイル及び５段コイルのシェイキング電流を設定した。すなわち，図２の１段コイルに１Ａのシェイキング電流を印加したときの各段の磁性体回路の辺中央の磁束密度は１９．６ｍＴであるのに対し，図５の５段コイルに１Ａのシェイキング電流を印加したときの各段の磁性体回路の辺中央の磁束密度は，１段目及び５段目では３８.７ｍＴ，２段目〜４段目では５７．８ｍＴとなり，何れも１段コイルより大きくなった。これは５段コイルが各段の磁性体回路の間に跨っており，電流路が長いことに起因する。そのため，２段目〜４段目の磁束密度が１段コイルの１９．６ｍＴと一致するように，５段コイルに印加するシェイキング電流の電流値を０．３３９Ａと設定した。

図４（Ａ）及び（Ｂ）は，図２の１段コイル外側の漏洩磁場を，図２（Ｂ）及び（Ｃ）に示す開放型磁気シールド構造内側の評価対象域Ｒの磁場分布のコンター図・ベクトル図として表したものである。また図６（Ａ）及び（Ｂ）は，図５の５段コイル外側の漏洩磁場を評価対象域Ｒの磁場分布のコンター図・ベクトル図として表したものである。なお，図４及び図６はそれぞれ磁性体回路が存在しないコイルのみを配置した場合の漏洩磁場を示しており，磁性体回路が存在する場合は，シェイキング電流により磁化された磁性体から発生する磁場が重畳されるため評価対象域Ｒの磁場分布は大きくなる。ただし，磁性体の種類，厚さ（積層枚数），大きさなどにより重畳される値は様々に変わるため，シェイキングコイルから発生する磁場のみを評価するためには，磁性体回路のないコイルのみの漏洩磁場を考慮することが有効である。

１段コイルの作る図４の磁場分布と，５段コイルの作る図６の磁場分布とを比較すると，１段コイルのほうが１／１３程度小さくなっていることが分かる。また，いずれの場合も，漏洩磁場は水平成分のみであり，垂直方向の磁場は殆ど漏洩していないことが分かる。この理由は，図２（Ｄ）及び（Ｅ）に示すコイル電流の模式図から分かるように，コイルに流れる電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃ，Ｉｄは磁性体回路の断面の重心に対して点対称の位置（環状軸方向から見て点対称の位置）にあり，同じ大きさで方向が異なるため，電流Ｉａ及びＩｃから発生する磁場（垂直成分）は打ち消し合ってゼロとなり，電流Ｉｂ及びＩｄから発生する磁場（水平成分）のみが評価対象域Ｒに漏洩するからである。５段コイルは，電流値は小さいにも拘わらず，磁場の水平成分を誘起する垂直電流路が長いため，漏洩磁場が大きくなっている。もっとも垂直方向の漏洩磁場についても，コイル近傍（評価対象域Ｒの周縁）では比較的大きいが，コイルから離れるに従って打ち消し合う効果が高まり，評価対象域Ｒの中心部（磁気シールド対象空間の中心部）では一気に小さくなっている。

図４及び図６の磁場分布の比較から，図２のように開放型磁気シールド構造５ｚの各段の環帯状磁性板１０にそれぞれ環状軸に沿って導線コイル２０を巻き付けてシェイキング電流を印加することにより，導線コイル２０の外側に漏洩する磁場（シェイキングノイズ）を十分に低減できることが分かる。密閉型磁気シールド構造をシェイキングする場合は図５と同様の５段コイルが必要であることから，開放型磁気シールド構造は密閉型磁気シールド構造に比して磁気シェイキングの漏洩磁場を小さくできる利点があるといえる。また，図２（Ｅ）に示すように，磁性体回路の軸方向から見て点対称の位置に巻き付けた１段コイルは，磁性体回路の内部に軸方向に沿ったシェイキング磁場のみを発生させるので，環帯状磁性板内部の磁束を均等に揺らせることが分かる。

図２のモデル実験では，環帯状磁性板１０の所定ピッチＴの巻き付け位置毎に独立した閉回路コイルを巻き付けているが，実際の開放型磁気シールド構造５ｚの環帯状磁性板１０をシェイキングする場合は閉回路コイルとすることはあり得ず，図１のように各段の環帯状磁性板１０の環状軸に沿って所定ピッチＴで連続的に導線コイル２０に巻き付けることになる。図１では，開放型磁気シールド構造５ｚの５段配置の環帯状磁性板１０にそれぞれ同じ右巻き又は左巻きとなるように１本の導線コイル２０を連続的に巻き付け，そのコイル２０の一端及び他端を入出力ライン２０ａ，２０ｂに接続し，交流電源であるコイル駆動装置３０から入出力ライン２０ａ，２０ｂにシェイキング電流を印加している。

図１の開放型磁気シールド構造５ｚの磁気シェイキングでは，各段の磁性体回路に巻き付けたコイル２０と共に入出力ライン２０ａ，２０ｂからの磁場の漏洩も問題となりうるが，図示例のように入出力ライン２０ａ，２０ｂを隣接させて平行に配置することにより，入出力ライン２０ａ，２０ｂの発生磁場を逆向きの入出力電流によって打ち消して漏洩磁場を小さく抑えることができる。必要に応じて出力ライン２０ａ，２０ｂを撚ることにより打ち消し効果を高めることも有効である。ただし，導線コイル２０は，図示例のように複数段の環帯状磁性板１０に連続的に巻き付ける必要はなく，少なくとも１つの段において連続していれば足りる。その場合は，段毎にコイル駆動装置３０を設けて段毎の導線コイル２０にシェイキング電流を個別に印加する。

［実験例２］
図１のように各段の環帯状磁性板１０の環状軸に沿って所定ピッチＴで連続的に導線コイル２０に巻き付けた場合の漏洩磁場（シェイキングノイズ）を確認するため，上述した実験例１と同様に外形１０００ｍｍの環帯状磁性板１０（磁性体回路）を所定間隔ｄｚ＝２００ｍｍで５段配置して開放型磁気シールド構造５ｚを形成し，図１（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように５段の環帯状磁性板１０の環状軸方向にそれぞれ所定ピッチＴ（１００ｍｍ幅で１ターン，環帯状磁性板の各辺（９００ｍｍ）で９ターン）で連続的に導線コイル２０を巻き付けてシェイキング電流（周波数２００Ｈｚ）を印加し，コイル内側の発生磁場とコイル外側の漏洩磁場とをそれぞれ数値シミュレーションにより求める実験を行った。図１（Ｂ）はこの開放型磁気シールド構造５ｚのＸＹ平面と平行な平面図を示し，図１（Ｃ）はこの開放型磁気シールド構造５ｚのＹＺ平面と平行な断面図を示し，図１（Ｄ）は図１（Ｂ）の楕円Ｄ部分を拡大したコイル電流の模式的平面図を示し，図１（Ｅ）は環帯状磁性板１０の環状軸方向から見たコイル電流の模式的側面図を示す。

また，比較のため，図７に示すように開放型磁気シールド構造５ｚの５段の環帯状磁性板１０（磁性体回路）にまとめて導線コイル２０を所定ピッチＴ（１００ｍｍ幅で１ターン，環帯状磁性板の各辺（９００ｍｍ）で９ターン）で連続的に巻き付けてシェイキング電流（周波数２００Ｈｚ）を印加し，コイル内側の発生磁場とコイル外側の漏洩磁場とをそれぞれ数値シミュレーションにより求める実験を行った。環帯状磁性板１０の内部に誘起される磁束密度を実験例１（図２の１段コイルの場合）と揃えるため，図１の１段コイルに印加するシェイキング電流の電流値を１．４１４Ａと設定し，図７の５段コイルに印加するシェイキング電流の電流値は０．３３９Ａと設定した。

図３（Ａ）及び（Ｂ）は，図１の１段コイル外側の漏洩磁場を，開放型磁気シールド構造内側の評価対象域Ｒの磁場分布のコンター図・ベクトル図として表したものである。また図８（Ａ）及び（Ｂ）は，図７の５段コイル外側の漏洩磁場を評価対象域Ｒの磁場分布のコンター図・ベクトル図として表したものである。図３及び図８も，実験例１の図４及び図６の場合と同様に，磁性体から発生する磁場の重畳を避けるため，磁性体回路が存在しないコイルのみを配置した場合の漏洩磁場を示している。

１段コイルの作る図３の磁場分布と，５段コイルの作る図８の磁場分布とを比較すると，何れも漏洩磁場は垂直成分が支配的であり，１段コイルのほうが３０倍程度大きくなっていることが分かる。この理由は，図１（Ｄ）及び（Ｅ）に示すコイル電流の模式図から分かるように，コイルに流れる電流Ｉａ，Ｉｃは同じ大きさであるがＸＹ平面上で方向が異なっているため，発生する磁場の垂直成分を打ち消し合う効果が不十分となるからである。図８の５段コイルでは，電流Ｉａ，Ｉｃが離れているのである程度の打ち消し効果が見られるが，図３の１段コイルでは漏洩磁場の垂直成分が大きくなっている。なお，コイルに流れる電流Ｉｂ，ＩｄもＹ軸方向で位置がずれているが，漏洩磁場（水平成分）への影響は比較的小さい。

図３及び図８の磁場分布の比較から，開放型磁気シールド構造の磁性体回路に所定ピッチＴ（１００ｍｍ幅で１ターン）で連続的に導線コイル２０を巻き付けてシェイキング電流を印加した場合は，図７の５段コイルの漏洩磁場よりも図１の１段コイルの漏洩磁場が大きいことが分かる。すなわち，図１のように環帯状磁性板１０の環状軸方向から見て点対称の位置にシェイキング電流を流す１段コイルは，環帯状磁性板１０の内部の磁束を均等に揺らして磁気シェイキング効果を効率的に発揮させるために有効であるが，シェイキング電流に伴う漏洩磁場（シェイキングノイズ）によって磁気環境が劣化することが懸念される。

［実験例３］
図１のように各段の環帯状磁性板１０の各辺に所定ピッチＴで連続的に導線コイル２０に巻き付けた開放型磁気シールド構造５ｚにおいて，図１（Ｄ）及び（Ｅ）に示す所定ピッチＴの導線コイル２０のコイル電流Ｉａ，Ｉｃを，図２（Ｄ）及び（Ｅ）に示す導線コイル２０のコイル電流Ｉａ，ＩｃのようにＸＹ平面上で近付ければ，図１の１段コイル２０の作る図３の磁場分布を，図２の１段コイル２０の作る図４の磁場分布に近付けて漏洩磁場を低減することが期待できる。そこで，図１の環帯状磁性板１０の各辺（９００ｍｍ）に連続的に巻き付ける導線コイル２０の所定ピッチＴを，（ａ）１００ｍｍ（９００ｍｍ幅で９ターン），（ｂ）５０ｍｍ（９００ｍｍ幅では１８ターン），（ｃ）２０ｍｍ（９００ｍｍ幅では４５ターン），（ｄ）１０ｍｍ（９００ｍｍ幅では９０ターン）と変えながら，評価対象域Ｒの漏洩磁場を数値シミュレーションにより順次求める実験を繰り返した。

導線コイル２０の所定ピッチＴに拘わらず，環帯状磁性板１０の内部に誘起される磁束密度を実験例１（図２の１段コイルの場合）と揃えると，（ａ）所定ピッチＴ＝１００ｍｍのときはシェイキング電流の電流値を１．４１４Ａ，（ｂ）５０ｍｍのときは１．１１８Ａ，（ｃ）２０ｍｍのときは１．０２０Ａ，（ｄ）１０ｍｍのときは１．００５Ａとなる。また，所定ピッチＴを小さくするとターン数（巻き数）が多くなるので，ターン数の増加に応じてシェイキング電流の電流値を小さくすることにより，シェイキングノイズの漏洩を更に低減することが期待できる。

一般に環帯状磁性板１０の内部をシェイキングするために必要なシェイキング電流（励磁電流）は，巻き付けた導線コイル２０の電流値（Ａ）×ターン数（Ｔ）＝アンペアターン（ＡＴ）で表すことができる。そこで本実験では，導線コイル２０の所定ピッチＴに拘わらず，ターン数を考慮してアンペアターン（ＡＴ）が実験例１（図２の１段コイルの場合）と一致するように，（ａ）所定ピッチＴ＝１００ｍｍのときはシェイキング電流の電流値を１．４１４Ａ，（ｂ）５０ｍｍのときは０．５５９Ａ，（ｃ）２０ｍｍのときは０．２０４Ａ，（ｄ）１０ｍｍのときは０．１００Ａに設定した。本実験の結果を表１，及び図９のグラフに示す。

表１の１段コイル（連続）の漏洩磁場の平均値欄は，図１の導線コイル２０の所定ピッチＴを１００ｍｍ，５０ｍｍ，２０ｍｍ，１０ｍｍと切り替えたときの評価対象域Ｒの漏洩磁場の水平面における平均値，及び垂直面における平均値の変化をそれぞれ示している。また図９は，水平面における漏洩磁場の水平成分，垂直成分，及び両者を合成した漏洩磁場の平均値の変化をグラフで表している。図９（Ｂ）及び（Ｃ）のグラフから分かるように，図１の１段コイルのつくる漏洩磁場の垂直成分は，図７の５段コイルのつくる漏洩磁場の垂直成分よりも大きいが，１段コイルの所定ピッチＴを小さく（ターン数を大きく）するとコイル電流Ｉａ，ＩｃがＸＹ平面において接近するので（図１（Ｄ）及び（Ｅ）参照），漏洩磁場の打ち消し率を高めて垂直成分を低減することができる。

表１及び図９のグラフから，磁気シールド空間１を囲む環帯状磁性板１０の各段に軸方向に沿って導線コイル（１段コイル）２０を所定ピッチＴで巻き付け，導線コイル２０外側の漏洩磁場が打ち消されるように導線コイル２０の所定巻き付けピッチＴを設定することにより，環帯状磁性板１０の内部の磁束を均等に揺らして磁気特性を効率的に向上させると同時に，磁気シールド空間１への漏洩磁場（シェイキングノイズ）を小さく抑えられることが分かる。ただし，１段コイルの所定ピッチＴを１０ｍｍにまで小さくしても，漏洩磁場は所定ピッチが１００ｍｍの５段コイルよりも小さくならないので，漏洩磁場を更に低減するためにはピッチの設定以外の対策が求められる。

もっとも，表１及び図９のグラフは図１のモデル実験による漏洩磁場のシミュレーション結果であり，モデルが異なれば漏洩磁場も異なってくる。図１のモデル実験は比較的小型であるため漏洩磁場が大きくなっているが，磁気シールド空間１の大きさが変わると距離減衰効果によって漏洩磁場は低下し，通常の医療施設や研究施設の磁気シールドルームのサイズまで大きくすると漏洩磁場は大幅に低下するものと考えられる。すなわち，設計条件及び要求性能に応じて導線コイル２０の所定ピッチＴを適切に設定すれば，本発明のシェイキング式開放型磁気シールド構造は十分に実用化可能である。

［実験例４］
上述したように，図１のように磁気シールド空間１を囲む環帯状磁性板１０の各段に導線コイル２０を巻き付けた開放型磁気シールド構造５ｚは比較的大きなシェイキングノイズ（垂直成分）を漏洩するが，隣接する段毎に漏洩するシェイキングノイズを逆向きとすれば，隣接する段毎の漏洩磁場を互いに打ち消すことで磁気シールド空間１へのシェイキングノイズの漏洩を低減することが期待できる。このことを確認するため，図１０（Ａ）に示すように，環帯状磁性板１０の隣接する段毎に導線コイル２０を逆の右巻き又は左巻きとなるように巻き付けたうえで，コイル駆動装置３０により導線コイル２０の各段に同じ向きのシェイキング電流（周波数２００Ｈｚ）を印加し，磁気シールド空間１の漏洩磁場を数値シミュレーションにより求める実験を行った。印加するシェイキング電流は，実験例３の場合と同様に，（ａ）所定ピッチＴ＝１００ｍｍのときは１．４１４Ａ，（ｂ）５０ｍｍのときは０．５５９Ａ，（ｃ）２０ｍｍのときは０．２０４Ａ，（ｄ）１０ｍｍのときは０．１００Ａとした。本実験の結果を，上述した実験例３の結果と共に，表１及び図９のグラフに合わせて示す。

表１の電流方向交互の漏洩磁場の平均値欄は，図１の導線コイル２０の所定ピッチＴを１００ｍｍ，５０ｍｍ，２０ｍｍ，１０ｍｍと切り替えたうえで，隣接する段毎に導線コイル２０を逆巻きとしたときの評価対象域Ｒの漏洩磁場の水平面における平均値，及び垂直面における平均値の変化をそれぞれ示している。また図９のグラフ（電流方向交互）は，水平面及び垂直面における平均値の変化と共に，両者を合成した平均値の変化を表している。図９（Ｂ）及び（Ｃ）のグラフから分かるように，図１のコイル２０の巻き付けピッチＴを２０ｍｍ以下に小さくすると共に，隣接する段毎にコイルを逆巻きとすることにより，図１の１段コイルのつくる漏洩磁場を，図７の５段コイルのつくる漏洩磁場よりも小さくすることができる。

また，図１０（Ｂ）に示すように，環帯状磁性板１０の各段に同じ右巻き又は左巻きとなるように導線コイル２０を巻き付けたうえで，コイル駆動装置３０ａ，３０ｂにより導線コイル２０の隣接する段毎に逆向きのシェイキング電流を印加し，磁気シールド空間１の漏洩磁場を数値シミュレーションにより求める実験を行った。印加するシェイキング電流は，上述した図１０（Ａ）の場合と逆向きに，（ａ）所定ピッチＴ＝１００ｍｍのときは−１．４１４Ａ，（ｂ）５０ｍｍのときは−０．５５９Ａ，（ｃ）２０ｍｍのときは−０．２０４Ａ，（ｄ）１０ｍｍのときは−０．１００Ａとした。本実験の結果も，上述した表１の電流方向交互欄及び図９のグラフ（電流方向交互）と同様であった。

これらの実験結果から，磁気シールド空間１を囲む環帯状磁性板１０の各段に巻き付ける導線コイル（１段コイル）２０の所定ピッチＴを設定する共に，隣接する段毎にコイルを巻く方向（又は電流の方向）を逆向きとすることにより，隣接する段毎の漏洩磁場を互いに打ち消すことで磁気シールド空間１へのシェイキングノイズの漏洩を低減できることを確認できた。

［実験例５］
図１０（Ｂ）の開放型磁気シールド構造５ｚにおいて，導線コイル２０外側の漏洩磁場が最小となるように，隣接する各段の導線コイル２０に印加するシェイキング電流の電流値を段毎に独立に最適化することにより，磁気シールド空間１へのシェイキングノイズの漏洩を更に低減することも期待できる。すなわち，複数段の環帯状磁性板１０のうち，奇数段の環帯状磁性板１０の導線コイル２０にシェイキング電流を印加したときに漏洩するシェイキングノイズが，偶数段の環帯状磁性板１０から漏洩するシェイキングノイズによって打ち消されてゼロとなるように，偶数段の環帯状磁性板１０の導線コイル２０に印加するシェイキング電流の電流値を設定することができる。

例えば，図１０（Ｂ）の奇数段の環帯状磁性板１０の導線コイル２０に対してコイル駆動装置３０ａにより所定電流値Ｉ１のシェイキング電流を印加し，開放型磁気シールド構造内側の中心（評価対象域Ｒ）における漏洩磁場を求める。次いで，偶数段の環帯状磁性板１０の導線コイル２０に対してコイル駆動装置３０ｂによりシェイキング電流を印加すると共に，開放型磁気シールド構造内側の中心（評価対象域Ｒ）における漏洩磁場が打ち消されるようにシィキング電流の電流値Ｉ２を最適化する。

上述した実験例４において，シェイキング電流の電流値Ｉ１，Ｉ２を最適化することによってシェイキングノイズの漏洩を更に低減できることを確認するため，図１０（Ｂ）に示すように環帯状磁性板１０の各段に導線コイル２０を巻き付けたうえで，各段のコイル２０に最適化したシェイキング電流を印加し，磁気シールド空間１の漏洩磁場を数値シミュレーションにより求める実験を行った。具体的には，奇数段の環帯状磁性板１０の導線コイル２０には，実験例３の場合と同様に，（ａ）所定ピッチＴ＝１００ｍｍのときは１．４１４Ａ，（ｂ）５０ｍｍのときは０．５５９Ａ，（ｃ）２０ｍｍのときは０．２０４Ａ，（ｄ）１０ｍｍのときは０．１００Ａのシェイキング電流Ｉ１を印加したが，偶数段の環帯状磁性板１０の導線コイル２０には最適化したシェイキング電流Ｉ２，すなわち（ａ）所定ピッチＴ＝１００ｍｍのときは−１．７４１Ａ，（ｂ）５０ｍｍのときは−０．６８８Ａ，（ｃ）２０ｍｍのときは−０．２５１Ａ，（ｄ）１０ｍｍのときは−０．１２３Ａの逆向きシェイキング電流Ｉ２を印加した。本実験の結果を，上述した実験例３及び４の結果と共に，表１及び図９のグラフに合わせて示す。

表１の電流方向交互（最適電流値）の漏洩磁場の平均値欄は，各段の導線コイル２０のシェイキング電流の電流値を最適化したときの評価対象域Ｒの漏洩磁場の水平面における平均値，及び垂直面における平均値の変化をそれぞれ示している。また図９のグラフ（電流方向交互（最適電流値））は，水平面における漏洩磁場の水平成分，垂直成分，及び両者を合成した漏洩磁場の平均値の変化を表している。図９（Ｂ）及び（Ｃ）のグラフから分かるように，図１のように磁気シールド空間１を囲む環帯状磁性板１０の各段に導線コイル２０を巻き付けた開放型磁気シールド構造５ｚにおいて，隣接する段毎に電流の方向（又はコイルを巻く方向）を逆にすると共に，各段の導線コイル２０のシェイキング電流の電流値Ｉ１，Ｉ２を最適化することにより，図１の１段コイルのつくる漏洩磁場を，その１段コイルの所定ピッチＴに拘わらず，図７の５段コイルのつくる漏洩磁場よりも小さくすることができる。更に，環帯状磁性板１０の各段に巻き付ける導線コイル（１段コイル）２０のピッチＴを２０ｍｍ以下とすることにより，５段コイルの場合に比して，磁気シールド空間１へのシェイキングノイズの漏洩を１／５以下（２０％以下）に低減することができる。

なお，図１０（Ａ）の開放型磁気シールド構造５ｚの場合も，奇数段の環帯状磁性板１０の導線コイル２０に対してシェイキング電流Ｉ１を印加するコイル駆動装置３０ａと，偶数段の環帯状磁性板１０の導線コイル２０に対してシェイキング電流Ｉ２を印加するコイル駆動装置３０ｂとを設けることにより，磁気シールド空間１へのシェイキングノイズの漏洩が低減されるように，隣接する各段の導線コイル２０に印加するシェイキング電流の電流値を段毎に独立に最適化することができる。或いは，隣接する各段の導線コイル２０に印加するシェイキング電流の電流値自体を変えるのではなく，各段の導線コイル２０の所定ピッチＴ（ターン数）を最適化することにより，磁気シールド空間１へのシェイキングノイズの漏洩を低減することも可能である。

こうして本発明の目的である「シェイキングノイズの漏洩を小さく抑えることができるシェイキング式開放型磁気シールド構造」の提供を達成できる。

図１の開放型磁気シールド構造５ｚは主にＸＹ平面の一方向又は二方向の外乱磁場の遮蔽を目的としているが，外乱磁場の方向が決まっていない磁気シールド対象空間１において三方向の外乱磁場を遮蔽対象とする場合は，図１の構造を基本ユニットとして，図１１（Ａ）〜（Ｃ）のような複数ユニットを組み合わせた開放型磁気シールド構造とすることができる。図１１は，医療施設や研究施設に設置される外寸２５５０ｍｍを基本サイズとした立方体形状の開放型磁気シールドルームの一例を示す。

図１１（Ａ）は，磁気シールド対象空間１を貫く第１方向軸Ａｚ（Ｚ軸）と所定間隔ｄｚで交差する複数段の平行な平面Ｐｚ上にそれぞれ対象空間１を所定帯幅Ｗで囲むように環帯状磁性板１０を設けた図１と同様の開放型磁気シールド構造５ｚを示す。また，図１１（Ｂ）は磁気シールド対象空間１を貫く第２方向軸Ａｘ（Ｘ軸）と所定間隔ｄｘで交差する複数段の平行な平面Ｐｘ上にそれぞれ対象空間１を所定帯幅Ｗで囲むように環帯状磁性板１０を設けた開放型磁気シールド構造５ｘを示し，図１１（Ｃ）は磁気シールド対象空間１を貫く第３方向軸Ａｙ（Ｙ軸）と所定間隔ｄｙで交差する複数段の平行な平面Ｐｙ上にそれぞれ対象空間１を所定帯幅Ｗで囲むように環帯状磁性板１０を設けた開放型磁気シールド構造５ｙを示す。磁気シールド対象空間１の周囲に３つの開放型磁気シールド構造５ｚ，５ｘ，５ｙを入れ子状に配置し，或いは開放型磁気シールド構造５ｚ，５ｘ，５ｙのうち何れか２つを選択して入れ子状に配置して一体化することにより，三方向の外乱磁場を遮蔽する磁気シールドルームとすることできる。

図１１（Ａ）〜（Ｃ）の環帯状磁性板１０は，それぞれコバルト系アモルファス（厚さ２３μｍ×２０枚積層，幅５０ｍｍ）の帯板を井桁状に組んで構成し，例えば所定間隔ｄｚ＝２００ｍｍで１２段配置して開放型磁気シールド構造５ｚ，５ｘ，５ｙとすることができる。開放型磁気シールド構造５ｚ，５ｘには，同じ帯状磁性板（コバルト系アモルファス）１０で構成された扉枠１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄで囲まれた開口が設けられ，その開口にＰＣパーマロイ板（厚さ１ｍｍ×２枚積層）の２層（内側，外側）構造の扉１２が取り付けられている。

開放型磁気シールド構造５ｚ，５ｘ，５ｙの各段の環帯状磁性板１０には，図１又は図１０の場合と同様にそれぞれ環状軸に沿って所定ピッチＴで導線コイル２０を巻き付け，コイル駆動装置３０により各導線コイル２０に所定周波数のシェイキング電流を印加して開放型磁気シールド構造５ｚ，５ｘ，５ｙを磁気シェイキングする。各開放型磁気シールド構造５ｚ，５ｘ，５ｙの導線コイル２０の所定ピッチＴ（ターン数）は求められる磁場環境（シェイキングノイズの大きさ）に応じて適宜決定することができ，コイル２０に印加するシェイキング電流の電流値も軸方向に誘起される磁束密度をもとに決定することができ，電流の方向を隣接する段毎に逆向きとするか否かについても設計条件や要求性能に応じて適宜決定することができる。各開放型磁気シールド構造５ｚ，５ｘ，５ｙの導線コイル２０の所定ピッチＴとシェイキング電流の電流値及び方向を適切に設定することにより，図１又は図１０の場合と同様に，各開放型磁気シールド構造５ｚ，５ｘ，５ｙを磁気シェイキングすると共に，各導線コイル外側の漏洩磁場（すなわち各開放型磁気シールド構造５ｚ，５ｘ，５ｙで囲まれた磁気シールド対象空間１の内側領域への漏洩磁場）を効率的に打ち消して低減することができる。

図１２（Ａ）は，開口のない開放型磁気シールド構造５ｙの各段の環帯状磁性板１０に１本の導線コイル２０を連続的に巻き付ける方法の一例を示す。シェイキング電流は，入出力ライン２０ａ（又は２０ｂ）を介して１段目の磁性体回路の位置番号１に入力され，位置番号２〜５を周回する。次いで，位置番号７から２段目の磁性体回路に移り，位置番号８〜１２の順で周回する。図１０（Ａ）に示すように，２段目の周回方向は，１段目の周回方向と逆である。同様に１２段目の位置番号６８〜７２まで周回を繰り返したのち，位置番号７３を経由して１段目まで戻り，位置番号７４から入出力ライン２０ｂ（又は２０ａ）を介して出力される。

各段の磁性体回路のシェイキングノイズは，導線コイル２０の所定ピッチＴの設定により対応できる。各段のシェイキング電流を最適化する場合は，電流値自体を段毎に変えることはできないが，各段の所定ピッチＴ（ターン数）を調整することで実質的に対応できる。各段の磁性体回路からのシェイキングノイズと共に，隣接する磁性体回路に移行する経路でのシェイキングノイズの漏洩も懸念されるが，これについては入出力ライン２０ａ，２０ｂと同様に，位置番号７，１３，１９，２５，３１，３７，４３，４９，５５，６１，６７と位置番号７３とは電流値が同じで方向が逆のため，隣接させて平行に配置することにより逆向き電流によって互いに打ち消して漏洩を小さく抑えることができる。必要に応じて両者を撚ることにより打ち消し効果を高めることも有効である。

図１２（Ｂ）は，開放型磁気シールド構造５ｙの環帯状磁性板１０の奇数段に１本の導線コイル２０を連続的に巻き付けると共に偶数段に別の１本の導線コイル２０を同じ向きに連続的に巻き付け，奇数段及び偶数段の２本の導線コイルに逆向きのシェイキング電流を印加する方法の一例を示す。正方向のシェイキング電流は，入出力ライン２０ａ（又は２０ｂ）を介して１段目の磁性体回路の位置番号１に入力され，位置番号２〜５を周回する。次いで，位置番号７から３段目の磁性体回路に移り，位置番号８〜１２の順で周回する。図１０（Ｂ）に示すように，３段目の周回方向は，１段目の周回方向と同じである。同様に１１段目の位置番号３２〜３６まで周回を繰り返したのち，位置番号３７を経由して１段目まで戻り，位置番号３８から入出力ライン２０ｂ（又は２０ａ）を介して出力される。図１２（Ａ）の場合と同様に，位置番号７，１３，１９，２５，３１と位置番号３７とは電流値が同じで方向が逆のため，隣接させて平行に設置すれば，隣接する磁性体回路に移行する経路でのシェイキングノイズの漏洩を防止できる。

図１２（Ｂ）において，逆方向のシェイキング電流は，入出力ライン２０ｃ（又は２０ｄ）を介して２段目の磁性体回路の位置番号５１に入力され，位置番号５２〜５６の順で周回する。次いで，位置番号５７から４段目の磁性体回路に移り，位置番号５８〜６２の順で周回する。図１０（Ｂ）に示すように，４段目の周回方向は，２段目の周回方向と同じであるが，１段目の周回方向とは逆である。同様に１２段目の位置番号８２〜８６まで周回を繰り返したのち，位置番号８７を経由して２段目まで戻り，位置番号８８から入出力ライン２０ｃ（又は２０ｄ）を介して出力される。図１２（Ｂ）においても，位置番号５７，６３，６９，７５，８１と位置番号８７とは電流値が同じで方向が逆のため，隣接させて平行に設置すれば，隣接する磁性体回路に移行する経路でのシェイキングノイズの漏洩を防止できる。なお，正・逆方向の電流値を最適化するためには，方向ごとに電流値を変えれば対応できる。

図１３（Ａ）は，開口のある開放型磁気シールド構造５ｚの各段の環帯状磁性板１０に１本の導線コイル２０を連続的に巻き付ける方法の一例を示す。シェイキング電流は，入出力ライン２０ａ（又は２０ｂ）を介して１段目の磁性体回路の位置番号１に入力され，位置番号２〜７を周回する。次いで，位置番号８から２段目の磁性体回路に移り，位置番号９〜１３の順で周回する。図１０（Ａ）に示すように，２段目の周回方向は，１段目の周回方向と逆である。２段目の位置番号１３で流れを遮られた電流は，扉枠１４ｂの位置番号１４を介して３段目の磁性体回路に移り，位置番号１５〜１９の順で周回する。３段目の位置番号１９で遮られた電流は，扉枠１４ａの位置番号２０を介して４段目の磁性体回路に移る。同様に１１段目の位置番号６３〜６７まで周回を繰り返したのち，扉枠１４ａの位置番号６８を介して１２段目の磁性体回路に移り，位置番号６９〜７４の順で周回したのち，扉枠１４ａの位置番号７５を介して１段目まで戻り，位置番号７６から入出力ライン２０ｂ（又は２０ａ）を介して出力される。各段のシェイキング電流を最適化する場合は，電流値自体を変えることはできないが，各段の所定ピッチＴ（ターン数）を調整することで実質的に対応できる。

図１３（Ｂ）及び（Ｃ）は，隣接する磁性体回路への移行経路となる扉枠１４ａ，１４ｂのシェイキング電流をまとめて示したものである。扉枠１４ａでは，位置番号８，２０，３２，４４，５６，６８は一段おきに上向きで，位置番号７５は下向きであるが，これらを合成すると１段おきに下向きのシェイキング電流が単独で存在することになる。また扉枠１４ｂでは，位置番号１４，２６，３８，５０，６２が１段おきで上向きに存在するのみである。このように扉枠１４ａ，１４ｂにおいてシェイキングノイズの漏洩が懸念されるため，図１３（Ｄ）及び（Ｅ）に示すように，扉枠１４ａ，１４ｂに沿って例えばＰＣパーマロイ製のスリット２３付き磁気シールド筒体２２（角筒又は円筒）を設置し，その筒体２２内に隣接する磁性体回路へのコイルの移行経路部分を収容することが望ましい。スリット３３は，シールド筒体２２の長手方向に沿って設けられており，単線の導線コイル２０からの磁場の漏洩方向を制御する機能を有し，磁気シールド対象空間１と反対側に向けることで対象空間１へのシェイキングノイズの漏洩を低減する（特許文献５参照）。スリット３３は，導線コイル２０の引き入れ，引き出しにも利用できる。

図１４は，開放型磁気シールド構造５ｚの環帯状磁性板１０の奇数段に１本の導線コイル２０を連続的に巻き付けると共に偶数段に別の１本の導線コイル２０を同じ向きに連続的に巻き付け，奇数段及び偶数段の２本の導線コイルに逆向きのシェイキング電流を印加する方法の一例を示す。図１４（Ａ）に示すように，正方向のシェイキング電流は，入出力ライン２０ａ（又は２０ｂ）を介して１段目の磁性体回路の位置番号１に入力され，位置番号２〜７の順で周回する。次いで，位置番号８から３段目の磁性体回路に移って位置番号９に至り，扉枠１４ａ，１４ｄ，１４ｂの位置番号１０〜１２を介して迂回したのち，位置番号１３〜１７の順で周回する。同様に１１段目の位置番号４９から扉枠１４ａ，１４ｃ，１４ｂの位置番号５０〜５２を迂回して位置番号５３〜５７まで周回を繰り返したのち，位置番号５８を介して１段目まで戻り，位置番号５９から入出力ライン２０ｂ（又は２０ａ）を介して出力される。隣接する磁性体回路間を移行する経路のシェイキングノイズの漏洩は，位置番号８，１８，２８，３８，４８と位置番号５８とは電流値が同じで方向が逆であるため，隣接させて平行に配置することにより逆向き電流によって互いに打ち消して漏洩を小さく抑えることができる。必要に応じて両者を撚ることにより打ち消し効果を高めることも有効である。扉の迂回方向は，距離が短い方とする。

また１４（Ｂ）に示すように，逆方向のシェイキング電流は，入出力ライン２０ｃ（又は２０ｄ）を介して２段目の磁性体回路の位置番号５１に入力され，２段目の位置番号２〜３に至り，扉枠１４ａ，１４ｄ，１４ｂの位置番号４〜６を介して迂回したのち，位置番号７〜１１の順で周回し，４段目の位置番号１２に移る。同様に１０段目の位置番号４６〜４７から扉枠１４ｂ，１４ｃ，１４ａの位置番号４８〜５０を迂回して位置番号５１〜５５まで周回を繰り返したのち，１２段目の位置番号５６に移る。同様に１２段目の位置番号５７〜６３の順で周回したのち，位置番号６４を介して２段目まで戻り，位置番号６５から入出力ライン２０ｄ（又は２０ｃ）を介して出力される。隣接する磁性体回路間を移行する経路のシェイキングノイズの漏洩は，位置番号１２，２３，３４，４５，５６と位置番号６４とは電流値が同じで方向が逆であるため，隣接させて平行に配置することにより逆向き電流によって互いに打ち消して漏洩を小さく抑えることができる。必要に応じて両者を撚ることにより打ち消し効果を高めることも有効である。

図１４（Ｃ）〜（Ｆ）は，隣接する磁性体回路への移行経路となる扉枠１４ｃ，１４ａ，１４ｂ，１４ｄのシェイキング電流をまとめて示したものである。扉枠１４ｃでは，位置符号３１，４１，５１は右向き（正方向），位置符号３８，４９は左向き（逆方向）であるから，これらを合成すると右向き電流が単独で存在することとなる。また扉枠１４ｄでは，位置符号１１，２１は右向き（正方向），位置符号５，１６，２７は左向き（逆方向）であるから，これらを合成すると左向き電流が単独で存在することになる。扉枠１４ａでは，位置符号３０，４０，５０（正方向）は上向き，位置符号６，１７，２８（逆方向）は上向き，位置符号１０，２０（正方向）は下向き，位置符号３９，５０逆方向）は下向きであるから，これらを合成すると上向きが１段おきに単独で存在することになる。更に扉枠１４ｂでは，位置符号１２，２２（正方向）が上向き，位置符号３７，４８（逆方向）が上向き，位置符号３２，４２，５２（正方向）が下向き，位置符号４，１５，２６（逆方向）が下向きであるから，これらを合成すると下向き電流が１段おきに単独で存在する。このように扉枠１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄにおいてシェイキングノイズの漏洩が懸念されるため，上述した図１３（Ｄ）及び（Ｅ）の場合と同様に，扉枠１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄに沿って例えばＰＣパーマロイ製のスリット２３付き磁気シールド筒体２２（角筒又は円筒）を設置し，その筒体２２内に隣接する磁性体回路へのコイルの移行経路部分を収容することが望ましい。

１…磁気シールド対象空間 ２…帯状磁性板
３…シールド簾体 ５…開放型磁気シールド構造
８…磁気センサ ９…端縁（重ね合わせ部）
１０…環帯状磁性板 １２…扉
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ…扉枠
２０…導線コイル ２０ａ，２０ｂ…入出力ライン
２２…シールド筒体 ２３…スリット
３０…コイル駆動装置
４０…磁気シールド部材 ４１…基材
４２ａ，４２ｂ…磁性薄帯 ４３…導線
４４…入力端子 ４５…出力端子
Ａｘ，Ａｙ，Ａｚ…軸 ｄ…間隔
Ｉ…電流 Ｌ…電流担体（コイル）
Ｍ…外乱磁場 Ｏ…中心点
Ｐｘ，Ｐｙ，Ｐｚ…平面 Ｒ…評価対象域
Ｔ…ピッチ Ｗ…環帯状磁性板の帯幅

Claims (5)

1. 磁気シールド対象空間を貫く第１方向軸と所定間隔で交差する複数段の平行な平面上にそれぞれ当該空間を所定帯幅で囲むように設けた環帯状磁性板の群，前記環帯状磁性板の各段にそれぞれ環状軸に沿って所定ピッチで且つ隣接する段毎に逆の右巻き又は左巻きとなるように巻き付けた導線コイル，及び前記導線コイルの各段に同じ向きで所定周波数のシェイキング電流を印加する各段に共通のコイル駆動装置を備え，前記導線コイル内側の発生磁場により環帯状磁性板群を磁気シェイキングすると共に前記導線コイル外側の漏洩磁場が打ち消されるように各段の導線コイルの所定ピッチを設定してなるシェイキング式開放型磁気シールド構造。
2. 請求項１の構造において，前記導線コイルの各段に平行配置の入出力ラインを含め，当該入出力ラインの漏洩磁場を逆向きの入出力電流により打ち消してなるシェイキング式開放型磁気シールド構造。
3. 請求項２の構造において，前記導線コイルの各段の入出力ラインを収容するスリット付き磁気シールド筒体を設けてなるシェイキング式開放型磁気シールド構造。
4. 請求項１から３の何れかの構造において，前記磁気シールド対象空間を貫く第２方向軸と所定間隔で交差する複数段の平行な平面上にそれぞれ当該空間を所定帯幅で囲むように設けた第２環帯状磁性板の群，及び前記第２環帯状磁性板の各段にそれぞれ環状軸に沿って所定ピッチで巻き付けた第２導線コイルを設け，前記対象空間の周囲に環帯状磁性板群と第２環帯状磁性板群とを入れ子状に配置し，前記コイル駆動装置により各導線コイルに所定周波数のシェイキング電流を印加して各環帯状磁性板群を磁気シェイキングすると共に各導電コイル外側の漏洩磁場が打ち消されるように各導線コイルの所定ピッチを設定してなるシェイキング式開放型磁気シールド構造。
5. 請求項４の構造において，前記磁気シールド対象空間を貫く第３方向軸と所定間隔で交差する複数段の平行な平面上にそれぞれ当該空間を所定帯幅で囲むように設けた第３環帯状磁性板の群，及び前記第３環帯状磁性板の各段にそれぞれ環状軸に沿って所定ピッチで巻き付けた第３導線コイルを設け，前記対象空間の周囲に環帯状磁性板群と第２環帯状磁性板群と第３環帯状磁性板群とを入れ子状に配置し，前記コイル駆動装置により各導線コイルに所定周波数のシェイキング電流を印加して各環帯状磁性板群を磁気シェイキングすると共に各導線コイル外側の漏洩磁場が打ち消されるように各導線コイルの所定ピッチを設定してなるシェイキング式開放型磁気シールド構造。