JPH01149405A - 高均一安定化磁界発生装置 - Google Patents
高均一安定化磁界発生装置Info
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- JPH01149405A JPH01149405A JP62308191A JP30819187A JPH01149405A JP H01149405 A JPH01149405 A JP H01149405A JP 62308191 A JP62308191 A JP 62308191A JP 30819187 A JP30819187 A JP 30819187A JP H01149405 A JPH01149405 A JP H01149405A
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- Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)
- Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野」
この発明は磁界の時間的な微小変動を安定化させ、極め
て安定度の高い磁界発生装置に関するものであり特に磁
界の空間的均一度が高い装置に関する。
て安定度の高い磁界発生装置に関するものであり特に磁
界の空間的均一度が高い装置に関する。
第６図は例えば時開ｆｌ１３６Ｇ−２１８８０８号公報
に示された従来の磁界発生装置を示す断面図であり、図
において、（１）は極低温領域、（２）は座標軸、（３
）はメインコイル、（４）と（５）はサブコイルである
。これらのコイＡ／（３）ｌ （４Ｌ （ｓ）は全て液
体ヘリウムを寒剤とする超電導コイルであＩＩ） 、（
６）はこれらのコイル（３）ｌ （４）Ｉ （５）を励
磁した時の発生磁界であり、記うＢで表わす。
に示された従来の磁界発生装置を示す断面図であり、図
において、（１）は極低温領域、（２）は座標軸、（３
）はメインコイル、（４）と（５）はサブコイルである
。これらのコイＡ／（３）ｌ （４Ｌ （ｓ）は全て液
体ヘリウムを寒剤とする超電導コイルであＩＩ） 、（
６）はこれらのコイル（３）ｌ （４）Ｉ （５）を励
磁した時の発生磁界であり、記うＢで表わす。
第７図は、第６図の電気結線図の一例であり、図におい
て、（７）は接続部、（８）は直流電源である。
て、（７）は接続部、（８）は直流電源である。
第８図は、第６図のコイルを永久電流モードで運転する
場合の電気結線図である０図において、（９）は永久電
流スイッチであり常電導状態においてＲＮ（ロ）の抵抗
をもつ超電導体（ｌＯ）と、ヒータ（１１）から構成さ
れている。（１２）はヒータ（１１）に通電するための
ヒータ電源である。
場合の電気結線図である０図において、（９）は永久電
流スイッチであり常電導状態においてＲＮ（ロ）の抵抗
をもつ超電導体（ｌＯ）と、ヒータ（１１）から構成さ
れている。（１２）はヒータ（１１）に通電するための
ヒータ電源である。
４ｓ９図は、第８図の結線によって永久電流モード運転
している場合の等価回路を示す。
している場合の等価回路を示す。
第１θ図は、第９図の回路によって得られた磁界減衰の
一例である。図において、横軸は時間、縦軸は磁界の減
衰率Ｂ（ｔ）−Ｂ ｏであり、ＢＯは時間ｔ＝０におけ
る発生磁界Ｂ（ｔ）を表わし、ＢＯ＝Ｂ（ｔ＝０）であ
る。（１３）は得られた磁界減衰曲線Ｉである。
一例である。図において、横軸は時間、縦軸は磁界の減
衰率Ｂ（ｔ）−Ｂ ｏであり、ＢＯは時間ｔ＝０におけ
る発生磁界Ｂ（ｔ）を表わし、ＢＯ＝Ｂ（ｔ＝０）であ
る。（１３）は得られた磁界減衰曲線Ｉである。
次に動作について説明する。液体ヘリウムなどの寒剤に
よし極低温領域（１）を超電導コイ／Ｌ／（３Ｌ （４
）、（５）の臨界温度以下の温度にして超電導状態にし
た後、直流電源（８）により各コイＡ／に通電し、発生
磁界Ｂ（６）を発生させる。第７図の結線として通電し
た場合には、発生磁界Ｂ（６）の時間的な安定度は、直
流電源（８）の出力電流安定度によ秒定まる。直流電源
（８）の安定度は、通常、１Ｏ−３〜１Ｏ−４／ｈｒで
ある。この値よしも安定度を良好にするためには、電源
（８）内に複雑なフィートドック機構を備える必要がち
抄、電源が高価なものとなる欠点がある。
よし極低温領域（１）を超電導コイ／Ｌ／（３Ｌ （４
）、（５）の臨界温度以下の温度にして超電導状態にし
た後、直流電源（８）により各コイＡ／に通電し、発生
磁界Ｂ（６）を発生させる。第７図の結線として通電し
た場合には、発生磁界Ｂ（６）の時間的な安定度は、直
流電源（８）の出力電流安定度によ秒定まる。直流電源
（８）の安定度は、通常、１Ｏ−３〜１Ｏ−４／ｈｒで
ある。この値よしも安定度を良好にするためには、電源
（８）内に複雑なフィートドック機構を備える必要がち
抄、電源が高価なものとなる欠点がある。
フィードバック機構を備えた場合においては、安定度は
１０−５〜１０′／ｈｒ である。発生磁界Ｂ（６）の
安定度を丈に良くするためには、永久電流モード運転を
用いる。第８図のように、超電導体（ｌＯ）とヒータ（
１１）を巻回した永久電流スイッチ（９）をコイル（３
）、 （４）Ｋ並列に設置する。ヒータ電源（１２）に
よりヒータＱｌ）に通電した場合、超電導体（ｌＯ）は
臨界温度以上となって、抵抗（ｍＲＮ（２）を有す。し
かしヒータ（１１）への通電を止めると、超電導体（１
Ｇ）は臨界温度以下となりＲＮ＝０（ロ）となる。ヒー
タ（１１）に通電して、直流電源（８）によりコイ／Ｉ
／＜３）＊ （４）ｔ （５）を励磁した後、ヒータ（
１１）への通電を止めてＲＮ＝０（ロ）とした場合の永
久電流ループＯ′４ＦｌｉＩＩｉ回路を第９図に示す。
１０−５〜１０′／ｈｒ である。発生磁界Ｂ（６）の
安定度を丈に良くするためには、永久電流モード運転を
用いる。第８図のように、超電導体（ｌＯ）とヒータ（
１１）を巻回した永久電流スイッチ（９）をコイル（３
）、 （４）Ｋ並列に設置する。ヒータ電源（１２）に
よりヒータＱｌ）に通電した場合、超電導体（ｌＯ）は
臨界温度以上となって、抵抗（ｍＲＮ（２）を有す。し
かしヒータ（１１）への通電を止めると、超電導体（１
Ｇ）は臨界温度以下となりＲＮ＝０（ロ）となる。ヒー
タ（１１）に通電して、直流電源（８）によりコイ／Ｉ
／＜３）＊ （４）ｔ （５）を励磁した後、ヒータ（
１１）への通電を止めてＲＮ＝０（ロ）とした場合の永
久電流ループＯ′４ＦｌｉＩＩｉ回路を第９図に示す。
永久電流スイッチ（９）の抵抗は完全に０い）であるか
ら等価回路に描く必要がない。
ら等価回路に描く必要がない。
同図より、超電導コイ１ｖ（３）ｌ （４）ｌ （５）
又は永久電流スイッチ（９）と超電導コイ／Ｌ’（４）
１ （５）間に存在する接続部（７）の微弱な接続抵抗
が存在するのみである。
又は永久電流スイッチ（９）と超電導コイ／Ｌ’（４）
１ （５）間に存在する接続部（７）の微弱な接続抵抗
が存在するのみである。
この値は、通常１０″〜１０−１４０である。同図の等
価回路における発生磁界Ｂ（６）の時間変化の一例を第
９図に磁界減衰曲線Ｉ （１３）として示す。同図より
、磁界の減衰率は１０時間でｌ Ｘ １０−’すなわち
１Ｘ１Ｇ＝／ｈｒであることがわかる。磁界の減衰は、
コイｊｖＯ全インダクタンスと接続部の全抵抗で決まる
時定数によし定まり、接続部抵抗が小さいほど減衰が少
ない。接続部の抵抗値はハンダ接続を行う場合、ｌ接続
部当９１０−’（ロ）以下の微弱な抵抗値である。しか
し、装置の利用上、さらに安定な磁界が必要な場合があ
り、また、コイルのインダクタンスが小さい場合には同
一の接続抵抗値でこの抵抗値を更に小さくして磁界減衰
を小さくする場合、スポット溶接法などの特殊な技術を
必要とするので接続抵抗値のばらつきが大きくなった抄
、また、接続部の臨界電流が低下したりする問題が発生
し、装置の信頼性に大きな問題が伐ってしまう。
価回路における発生磁界Ｂ（６）の時間変化の一例を第
９図に磁界減衰曲線Ｉ （１３）として示す。同図より
、磁界の減衰率は１０時間でｌ Ｘ １０−’すなわち
１Ｘ１Ｇ＝／ｈｒであることがわかる。磁界の減衰は、
コイｊｖＯ全インダクタンスと接続部の全抵抗で決まる
時定数によし定まり、接続部抵抗が小さいほど減衰が少
ない。接続部の抵抗値はハンダ接続を行う場合、ｌ接続
部当９１０−’（ロ）以下の微弱な抵抗値である。しか
し、装置の利用上、さらに安定な磁界が必要な場合があ
り、また、コイルのインダクタンスが小さい場合には同
一の接続抵抗値でこの抵抗値を更に小さくして磁界減衰
を小さくする場合、スポット溶接法などの特殊な技術を
必要とするので接続抵抗値のばらつきが大きくなった抄
、また、接続部の臨界電流が低下したりする問題が発生
し、装置の信頼性に大きな問題が伐ってしまう。
このように、永久電流モードという超電導独特の特性を
用いても磁界減衰は避けることができないものである。
用いても磁界減衰は避けることができないものである。
例えば、磁気共鳴イメージング用超電等マグネットは、
永久電流モードで運転されている場合が多い。イメージ
ングの性能向上のために、磁界の安定性を支配する接続
部の低抵抗化に多大の努力が払われている。接続抵抗を
小さくするのは、発生磁界を時間的に安定にするためで
あ抄、当然のことながら、接続抵抗値を小さくすること
が最終目標ではない。磁界を安定化するために、接続抵
抗値低下以外の方法が見出されるならば、装置の信頼性
は飛躍的に向上するといえる。
永久電流モードで運転されている場合が多い。イメージ
ングの性能向上のために、磁界の安定性を支配する接続
部の低抵抗化に多大の努力が払われている。接続抵抗を
小さくするのは、発生磁界を時間的に安定にするためで
あ抄、当然のことながら、接続抵抗値を小さくすること
が最終目標ではない。磁界を安定化するために、接続抵
抗値低下以外の方法が見出されるならば、装置の信頼性
は飛躍的に向上するといえる。
〔発明が解決しようとする問題点Ｊ
従来の磁界発生装置は以上のように構成されているので
、磁界の安定度が悪いという問題点があった。
、磁界の安定度が悪いという問題点があった。
との発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、磁界の時間的安定度を向上させると共に、磁
界の空間的均一度も時間的に変化しないような高均一安
定化磁界発生装置を得ることを目的とする。
たもので、磁界の時間的安定度を向上させると共に、磁
界の空間的均一度も時間的に変化しないような高均一安
定化磁界発生装置を得ることを目的とする。
ｃ問題点を解決するための手段Ｊ
この発明に係る高均一安定化磁界発生装置は、磁界を発
生するコイ〃と、このコイルの内周内に配置され上記マ
グネットの発生磁界変化により誘導電流を誘起して磁界
を発生する超電導リングとを備え、 上記コイルが高均−磁界須域に発生する磁界Ｂ＾の級数
展開が、 Ｂａ ＝４（１＋ａｄ” ＋ ａ４’ ＋ ＝ ＋ａ２
Ｈｚ”ｍ ＋ ・・・で表わされ、上記超電導リングの
誘導電流によね発生する磁界ＢＢＯ級敗展開が、 ３Ｂ＝３１＋ｂ２Ｚ”＋ｂ４Ｚ、’ ＋−＋ｂ２１ｎＺ
”ｍ ＋−で表わされる時、上記高均−磁界領域におけ
るｈとＢＢ ＯＩＣＪＢＡ＋ｎＢが、 Ｂａ＋Ｂｎ＝Ｂｇ ＋ＣｚｐＺ”ｌＯ＋Ｃ４＋ｚＺ”ｌ
” ＋＝（ｎ：２以上の整数） でほぼ表わされるように上記超電導リングの形状を決定
するものである。
生するコイ〃と、このコイルの内周内に配置され上記マ
グネットの発生磁界変化により誘導電流を誘起して磁界
を発生する超電導リングとを備え、 上記コイルが高均−磁界須域に発生する磁界Ｂ＾の級数
展開が、 Ｂａ ＝４（１＋ａｄ” ＋ ａ４’ ＋ ＝ ＋ａ２
Ｈｚ”ｍ ＋ ・・・で表わされ、上記超電導リングの
誘導電流によね発生する磁界ＢＢＯ級敗展開が、 ３Ｂ＝３１＋ｂ２Ｚ”＋ｂ４Ｚ、’ ＋−＋ｂ２１ｎＺ
”ｍ ＋−で表わされる時、上記高均−磁界領域におけ
るｈとＢＢ ＯＩＣＪＢＡ＋ｎＢが、 Ｂａ＋Ｂｎ＝Ｂｇ ＋ＣｚｐＺ”ｌＯ＋Ｃ４＋ｚＺ”ｌ
” ＋＝（ｎ：２以上の整数） でほぼ表わされるように上記超電導リングの形状を決定
するものである。
〔作用Ｊ
この発明における超電導リングは、コイルが発生する磁
界ＢＡと超電導リングにより排除される磁界Ｂ、の和Ｂ
Ａ十ＢＢが ＢＡ ＋ＢＢ ＝ Ｂ ２ ＋ＣｚｐＺ”＋Ｃｚｐ＋ｓ
Ｊ”＋２＋・＋＋（但しＤ≧２） のように４次補償以上となるようにその形状が決定され
ているので磁界均一度に支配的となる低次の不均一磁界
成分が存在せず高均一磁界となると共に、コイルの発生
磁束のほとんどと鎖交している超電導リングには、コイ
ルの発生磁界の変化をほぼ完全に打消すようＩｆ−誘導
電流が流れ、リングには抵抗がないため、この電流が持
続し、その結果時間的にほとんど変化しない安定な磁界
が持続する。
界ＢＡと超電導リングにより排除される磁界Ｂ、の和Ｂ
Ａ十ＢＢが ＢＡ ＋ＢＢ ＝ Ｂ ２ ＋ＣｚｐＺ”＋Ｃｚｐ＋ｓ
Ｊ”＋２＋・＋＋（但しＤ≧２） のように４次補償以上となるようにその形状が決定され
ているので磁界均一度に支配的となる低次の不均一磁界
成分が存在せず高均一磁界となると共に、コイルの発生
磁束のほとんどと鎖交している超電導リングには、コイ
ルの発生磁界の変化をほぼ完全に打消すようＩｆ−誘導
電流が流れ、リングには抵抗がないため、この電流が持
続し、その結果時間的にほとんど変化しない安定な磁界
が持続する。
〔実施例Ｊ
以下、この発明の一実施例を図にりいて説明する。第１
図において、（２１）は低温領域、（２２） 、 （２
３）は低ＩＡ領域（２１）中のコイ／ｌ／ （３）〜（
５）の内周内すなわち内側に配設され、液体窒素を４剤
とする第１゜第２の超電導リングであり、例えばＹＩＢ
ａ□ＣｕｚＯ１ｒｗ？などの’１−Ｂａ−Ｃｕ−０系の
酸化物超電導体よしなる。
図において、（２１）は低温領域、（２２） 、 （２
３）は低ＩＡ領域（２１）中のコイ／ｌ／ （３）〜（
５）の内周内すなわち内側に配設され、液体窒素を４剤
とする第１゜第２の超電導リングであり、例えばＹＩＢ
ａ□ＣｕｚＯ１ｒｗ？などの’１−Ｂａ−Ｃｕ−０系の
酸化物超電導体よしなる。
とれら第１．第２酸化物超電導リング（ｚ２）ｓ （
２３）は電気的！ＩＣ接触しており、両リング向は絶縁
されず、電気的には一体物である。
２３）は電気的！ＩＣ接触しており、両リング向は絶縁
されず、電気的には一体物である。
第２図は第１図のコイルを永久電流モードで運転する場
合の電気結線図で６９、（２４）は鎖交磁束−を示す。
合の電気結線図で６９、（２４）は鎖交磁束−を示す。
ＩＪ３図は超電導リング（２２Ｌ （２３）の断面形
状を拡大して示し、ａｌｌ ＆２１ ａｍ ｌ ２Ｘｔ
、 ２Ｘ２の各数値は例えば次表に示すとおりである
。
状を拡大して示し、ａｌｌ ＆２１ ａｍ ｌ ２Ｘｔ
、 ２Ｘ２の各数値は例えば次表に示すとおりである
。
この断面形状は、よく知られた６次補償の高均一コイ〃
断面と同一であり、１次から５次までの不均一磁界成分
を全く発生しないコイル断面形状である。断面内の電流
密度が一様であれば、磁束−（２４）の時間変化による
超電導リング（２２）、 （２３）への誘導電流が作
る磁界は空間的に極めて−様な均一磁界であ−る。
断面と同一であり、１次から５次までの不均一磁界成分
を全く発生しないコイル断面形状である。断面内の電流
密度が一様であれば、磁束−（２４）の時間変化による
超電導リング（２２）、 （２３）への誘導電流が作
る磁界は空間的に極めて−様な均一磁界であ−る。
すなわち、上記実施例ではコイＡ／（３Ｌ （４）、
（５）が高均−磁界領域に発生する磁界ＢＡＯ級数展開
が、ＢＡ ＝Ｂ６ ＋ａ２Ｚ”＋ａ４Ｚ’＋ ＝ ＋ｇ
Ｉｎｚｚｍ＋−で表わされ、超電導リング（２２） ｓ
（２３）により排除される磁界Ｂ、の数歌展開が、 ＢＢ＝Ｂｌ＋ｂ２Ｚ”＋ｂ４Ｚ’ ＋ ・−＋ ｂ２ｍ
Ｚ”ｍ ＋ −で表わされ、上記高均−磁界唄域に２け
るＢＡとＢＢの和Ｂ＾＋ＢＢが、 ＢＡ＋ＢＢ＝Ｂ２＋Ｃ６Ｚ６＋Ｏ，Ｚ” ＋ ・・・で
ほぼ表わされるように上記超電導リングの形状を決定し
ている。
（５）が高均−磁界領域に発生する磁界ＢＡＯ級数展開
が、ＢＡ ＝Ｂ６ ＋ａ２Ｚ”＋ａ４Ｚ’＋ ＝ ＋ｇ
Ｉｎｚｚｍ＋−で表わされ、超電導リング（２２） ｓ
（２３）により排除される磁界Ｂ、の数歌展開が、 ＢＢ＝Ｂｌ＋ｂ２Ｚ”＋ｂ４Ｚ’ ＋ ・−＋ ｂ２ｍ
Ｚ”ｍ ＋ −で表わされ、上記高均−磁界唄域に２け
るＢＡとＢＢの和Ｂ＾＋ＢＢが、 ＢＡ＋ＢＢ＝Ｂ２＋Ｃ６Ｚ６＋Ｏ，Ｚ” ＋ ・・・で
ほぼ表わされるように上記超電導リングの形状を決定し
ている。
なお、代表的な数値としては、
Ｂ、 ＝０．５〜２Ｔ。
Ｂ、≦ｔｘｔｏ Ｔ、
ａ２ｏ１７．ｋｌｌ≦ＢＯＸＩＯ” Ｔ 。
ｂ２ｍＺ”ｍ≦ＢＩＸｌＯ−” ’ｌ”が挙げられる。
空間的に変化しない均一磁界成分Ｂ２の他には、１次〜
５次の不均一磁界成分の各係数が０であり、６次以上の
偶数次の不均一磁界成分が発生するのみである。奇数次
の不均一磁界成分が発生しないのは、コイｐおよびリン
グの中心面対称構造によるものである。このような磁界
分布の均一度は、ある領域−２０≦ｚ６屹ｏＫ対して、 Ｃ２り Ｚ＠”ｎ ＋ Ｃ２Ｄ −１−２Ｚ”Ｊ’ ”
＋ −で表わされる。通常、次数の低い不均一磁界成
分が支配的であし、１〜５次の不均一成分の除去により
均一度は飛躍的に向上する。
５次の不均一磁界成分の各係数が０であり、６次以上の
偶数次の不均一磁界成分が発生するのみである。奇数次
の不均一磁界成分が発生しないのは、コイｐおよびリン
グの中心面対称構造によるものである。このような磁界
分布の均一度は、ある領域−２０≦ｚ６屹ｏＫ対して、 Ｃ２り Ｚ＠”ｎ ＋ Ｃ２Ｄ −１−２Ｚ”Ｊ’ ”
＋ −で表わされる。通常、次数の低い不均一磁界成
分が支配的であし、１〜５次の不均一成分の除去により
均一度は飛躍的に向上する。
なお、高力−磁界屓域は゛、一般に超電導リングの直径
の５％〜５０％の直径を有する球の領域である。
の５％〜５０％の直径を有する球の領域である。
次に動作について説明する。酸化物超電導リング（２２
） 、 （２３）の臨界湿度以上に低温頭＊ （２１
）を釆りた状頷で、従来例と同様にして永久電流セード
運転を行ない発生磁界Ｂ（６）を得る。酸化物超電導リ
ング（２２） ｓ （２３）には、コイ／ｌ／（３１
＊ （４）ｔ （５）の発生する磁束のほとんどが鎖交
する。この時、酸化物超電導！ｊ ンク（２２） 、
（２３）ハ常ｔｒｔＳ状９に６す、有限の抵抗値を有
しているので、コイ／ｌ’（３）ｓ （４Ｌ （５）の
励磁中の磁束変化）こ共なうリング（２２）、 （２
３）への誘導電流は、完全にジュール損として消費され
ている。従って励磁完了後のリング（２２）、 （２
３）Ｋ流れている電流は０である。
） 、 （２３）の臨界湿度以上に低温頭＊ （２１
）を釆りた状頷で、従来例と同様にして永久電流セード
運転を行ない発生磁界Ｂ（６）を得る。酸化物超電導リ
ング（２２） ｓ （２３）には、コイ／ｌ／（３１
＊ （４）ｔ （５）の発生する磁束のほとんどが鎖交
する。この時、酸化物超電導！ｊ ンク（２２） 、
（２３）ハ常ｔｒｔＳ状９に６す、有限の抵抗値を有
しているので、コイ／ｌ’（３）ｓ （４Ｌ （５）の
励磁中の磁束変化）こ共なうリング（２２）、 （２
３）への誘導電流は、完全にジュール損として消費され
ている。従って励磁完了後のリング（２２）、 （２
３）Ｋ流れている電流は０である。
次に低温瞑＊ （２１）をリング（２２） 、 （２
３）の臨界温度以下に冷却する。例えばＹ−Ｂａ−Ｃｕ
−０系の酸化物超電導体の場合、液体窒素のｌ！Ａ圧下
Ｏふう点７７Ｋにすれば十分である。 − この操作により、リング（２２） 、 （２３）の抵
抗値は完全に０である。
３）の臨界温度以下に冷却する。例えばＹ−Ｂａ−Ｃｕ
−０系の酸化物超電導体の場合、液体窒素のｌ！Ａ圧下
Ｏふう点７７Ｋにすれば十分である。 − この操作により、リング（２２） 、 （２３）の抵
抗値は完全に０である。
抵抗が全くない超電導リング内にトラップされた磁束は
完全に一定に保たれることがよく知られている。磁束−
（２４）が−ノーだけ変化しようとすれば、変化した磁
束相当分を補うように超電導りｙ り（２２） ＊
（２３） ＩＣ誘導電流が流れ、＋ノーの磁束を発生す
る＠ ＋ｌ−Ｏ磁束を発生した超電導リング（２２）
、 （２３）に・は抵抗が全くないためジュール損が
存在せず、＋ノーの磁束は保持される。すなわち、超電
導リング（２２） 、 （２３）内の磁束は全く変化
しない。
完全に一定に保たれることがよく知られている。磁束−
（２４）が−ノーだけ変化しようとすれば、変化した磁
束相当分を補うように超電導りｙ り（２２） ＊
（２３） ＩＣ誘導電流が流れ、＋ノーの磁束を発生す
る＠ ＋ｌ−Ｏ磁束を発生した超電導リング（２２）
、 （２３）に・は抵抗が全くないためジュール損が
存在せず、＋ノーの磁束は保持される。すなわち、超電
導リング（２２） 、 （２３）内の磁束は全く変化
しない。
なお第２図の永久電流モード運転の結線は、従来例と同
一であるので説明を省略した。
一であるので説明を省略した。
上記のような実験の結果第４図の磁界減衰曲線ｎ （２
６）を得た。
６）を得た。
この曲線（２６）よ抄、従来例より１桁磁界減衰の少な
い、すなわち、安定度の良好な磁界が得られた。なお、
この実験中においては、磁界の空間的均一度は全く変化
しなかった。
い、すなわち、安定度の良好な磁界が得られた。なお、
この実験中においては、磁界の空間的均一度は全く変化
しなかった。
第５図はこの発明の他の実施例による高均一安定化磁界
発生装置を示し、この例では超電導リング（２２） ｌ
（ｚａ）の形状がコイ／ｌ’（３）Ｉ （４）ｌ
（５）の形状と相似となっている。この場合、第３図又
は本文中の添付表に示すように、高均一コイμの各部寸
法は、コイル半径で規格化されているので、コイル形状
が相似であれば同一〇Ｍ償次数をもつコイルとナル。例
ｊｃ、 Ｉｄ 、 ：Ｉ イ／Ｓ／（３）（４）（５）
が６次補償の時、くれと、相似形なリング（２２） （
２３）も誘導電流にょ秒６次補償の磁界を発生する。高
均一磁界領域はリングの方がわずかに小さくなる。但し
、コイＡ／ （３）（４） （５）とリング（２２）
（２３）との大きさは通常の装置ではあまｂｉいなく、
高力−磁界領域の差が実用上問題となることはない。上
記の相似性の考え方は、その前提としてコイル断面内の
電流密度が一定でなければならない。
発生装置を示し、この例では超電導リング（２２） ｌ
（ｚａ）の形状がコイ／ｌ’（３）Ｉ （４）ｌ
（５）の形状と相似となっている。この場合、第３図又
は本文中の添付表に示すように、高均一コイμの各部寸
法は、コイル半径で規格化されているので、コイル形状
が相似であれば同一〇Ｍ償次数をもつコイルとナル。例
ｊｃ、 Ｉｄ 、 ：Ｉ イ／Ｓ／（３）（４）（５）
が６次補償の時、くれと、相似形なリング（２２） （
２３）も誘導電流にょ秒６次補償の磁界を発生する。高
均一磁界領域はリングの方がわずかに小さくなる。但し
、コイＡ／ （３）（４） （５）とリング（２２）
（２３）との大きさは通常の装置ではあまｂｉいなく、
高力−磁界領域の差が実用上問題となることはない。上
記の相似性の考え方は、その前提としてコイル断面内の
電流密度が一定でなければならない。
〔発明の効果」
以上のように、この発＋ｔｔｃよれば、磁界を発生する
コイルと、このコイルの内周内に配置され上記マグネッ
トの発生磁界変化により誘導電流を誘起して磁界を発生
する超電導リングとを備え、上記コイルが高均一磁界ｖ
域に発生する磁界ＢＡの級数展關が、 ＢＡ＝Ｂｏ＋ａｚＺ ２ ＋ａ４Ｚ’ 十 ” ＋
ａ２（Ｈ２２ｍ＋ ＋＋＋で表わされ、上記超電導リ
ングの誘導電流により発生する磁界ＢＢの級数展開が、 Ｂ、＝Ｂ１ ＋ｂ２Ｚ２ ＋ｂ４Ｚ４ ＋−＋ｂ２．Ｚ
２ｍ ＋ −・・で表わされる時、上記高力−磁界領域
におけるＢＡとＢＢの和ＢＡ ＋ＢＢが、 ＢＡ＋ｌＢＢ ＝ Ｂ２ ＋Ｃ２ＤＺ” ＋ Ｃ２Ｄ＋
４ Ｚ”＋２” ””でほぼ表わされるように上記超電
導リングの形状を決定するので、磁界の時間的安定度が
向上すると共に、空間的均一度も時間的に変化しないよ
うな高均一安定化磁界発生装置が得られる効果がある。
コイルと、このコイルの内周内に配置され上記マグネッ
トの発生磁界変化により誘導電流を誘起して磁界を発生
する超電導リングとを備え、上記コイルが高均一磁界ｖ
域に発生する磁界ＢＡの級数展關が、 ＢＡ＝Ｂｏ＋ａｚＺ ２ ＋ａ４Ｚ’ 十 ” ＋
ａ２（Ｈ２２ｍ＋ ＋＋＋で表わされ、上記超電導リ
ングの誘導電流により発生する磁界ＢＢの級数展開が、 Ｂ、＝Ｂ１ ＋ｂ２Ｚ２ ＋ｂ４Ｚ４ ＋−＋ｂ２．Ｚ
２ｍ ＋ −・・で表わされる時、上記高力−磁界領域
におけるＢＡとＢＢの和ＢＡ ＋ＢＢが、 ＢＡ＋ｌＢＢ ＝ Ｂ２ ＋Ｃ２ＤＺ” ＋ Ｃ２Ｄ＋
４ Ｚ”＋２” ””でほぼ表わされるように上記超電
導リングの形状を決定するので、磁界の時間的安定度が
向上すると共に、空間的均一度も時間的に変化しないよ
うな高均一安定化磁界発生装置が得られる効果がある。
第１図はこの発明の一実施例による高均一安定化磁界発
生装置の主要部断面図、第２図は第１図の磁界発生装置
の電気結線図、第３図は第１図の超電導リングを拡大し
て示す断面図、第４図はこの発明の一実施例によって得
られた磁界減衰特性を示す特性図、第５図はこの発明の
他の実施例による高均一安定化磁界発生装置の主要部断
面図、第６図は従来の磁界発生装置を示す主要部断面側
面図、第７図は従来の磁界発生装置の電気結線図、第８
図は従来の磁界発生装置の永久電流モード運転時の結線
図、第９図は第８図の永久電流モード運転時の等両回路
図、第１０図は第９図の等師回路により得られた磁界減
衰特性を示す図である。 ３・・・メインコイ＊、４．５・・・サブコイル、２２
゜２３・・・第１．第２の酸化物超電導リング。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。
生装置の主要部断面図、第２図は第１図の磁界発生装置
の電気結線図、第３図は第１図の超電導リングを拡大し
て示す断面図、第４図はこの発明の一実施例によって得
られた磁界減衰特性を示す特性図、第５図はこの発明の
他の実施例による高均一安定化磁界発生装置の主要部断
面図、第６図は従来の磁界発生装置を示す主要部断面側
面図、第７図は従来の磁界発生装置の電気結線図、第８
図は従来の磁界発生装置の永久電流モード運転時の結線
図、第９図は第８図の永久電流モード運転時の等両回路
図、第１０図は第９図の等師回路により得られた磁界減
衰特性を示す図である。 ３・・・メインコイ＊、４．５・・・サブコイル、２２
゜２３・・・第１．第２の酸化物超電導リング。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。
Claims (4)
- （１）磁界を発生するコイルと、このコイルの内周内に
配置され上記マグネットの発生磁界変化により誘導電流
を誘起して磁界を発生する超電導リングとを備え、 上記コイルが高均一磁界領域に発生する磁界Ｂ＿Ａの級
数展開が、 Ｂ＿Ａ＝Ｂ＿０＋ａ＿２Ｚ＾２＋ａ＿４Ｚ＾４＋…＋ａ
＿２＿ｍＺ＾２＾ｍ＋…ただし （Ｂ＿０：均一磁界成分 ａ＿２、ａ＿４…、ａ＿２＿ｍ、…：２ｍ次の不均一磁
界成分の係数 ｍ：正の整数 Ｚ：主磁界方向の座標） で表わされ、上記超電導リングの誘導電流により発生す
る磁界Ｂ＿Ｂの級数展開が、 Ｂ＿Ｂ＝Ｂ＿１＋ｂ＿２Ｚ＾２＋ｂ＿４Ｚ＾４＋…＋ａ
＿２＿ｍＺ＾２＾ｍ＋…ただしＢ＿１：均一磁界成分 ｂ＿２、ｂ＿４…、ｂ＿２＿ｍ…：２＿ｍ次の不均一磁
界成分の係数 で表わされる時、上記高均一磁界領域におけるＢ＿Ａと
Ｂ＿Ｂの和Ｂ＿Ａ＋Ｂ＿Ｂが、 Ｂ＿Ａ＋Ｂ＿Ｂ＝Ｂ＿２＋Ｃ＿２＿ｎＺ＾２＾ｎ＋Ｃ＿
２＿ｎ＿＋＿２Ｚ＾２＾ｎ＾＋＾２＋…Ｂ＿２：均一磁
界成分 ただし （Ｂ＿２：均一磁界成分 Ｃ＿２＿ｎ、Ｃ＿２＿ｎ＿＋＿２…：不均一磁界成分の
係数ｎ：２以上の整数） でほぼ表わされるように上記超電導リングの形状を決定
することを特徴とする高均一安定化磁界発生装置。 - （２）高均一磁界領域は、超電導リングの直径の５％〜
５０％の直径を有する球の領域である特許請求の範囲第
１項記載の高均一安定化磁界発生装置。 - （３）超電導リングの形状は、コイルの形状と相似であ
る特許請求の範囲第１項または第２項記載の高均一安定
化磁界発生装置。 - （４）超電導リングは酸化物高温超電導体から成る特許
請求の範囲第１項ないし第３項の何れかに記載の高均一
安定化磁界発生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62308191A JP2504083B2 (ja) | 1987-12-04 | 1987-12-04 | 高均一安定化磁界発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62308191A JP2504083B2 (ja) | 1987-12-04 | 1987-12-04 | 高均一安定化磁界発生装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01149405A true JPH01149405A (ja) | 1989-06-12 |
| JP2504083B2 JP2504083B2 (ja) | 1996-06-05 |
Family
ID=17978010
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62308191A Expired - Lifetime JP2504083B2 (ja) | 1987-12-04 | 1987-12-04 | 高均一安定化磁界発生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2504083B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5138383A (en) * | 1989-07-06 | 1992-08-11 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Apparatus for using superconductivity |
| EP0828264A1 (en) * | 1996-03-21 | 1998-03-11 | Hitachi Medical Corporation | Superconducting magnet device and method for adjusting magnetization of the same |
-
1987
- 1987-12-04 JP JP62308191A patent/JP2504083B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5138383A (en) * | 1989-07-06 | 1992-08-11 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Apparatus for using superconductivity |
| EP0828264A1 (en) * | 1996-03-21 | 1998-03-11 | Hitachi Medical Corporation | Superconducting magnet device and method for adjusting magnetization of the same |
| EP0828264A4 (en) * | 1996-03-21 | 1999-05-19 | Hitachi Medical Corp | ELECTRICAL MAGNET WITH SUPERCONDUCTIVITY AND METHOD FOR ADJUSTING ITS MAGNET |
| US6037850A (en) * | 1996-03-21 | 2000-03-14 | Hitachi Medical Corporation | Superconducting magnet apparatus and method of regulating magnetization thereof |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2504083B2 (ja) | 1996-06-05 |
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