JPH0236504A

JPH0236504A - 超電導マグネツト装置

Info

Publication number: JPH0236504A
Application number: JP63185565A
Authority: JP
Inventors: Moriaki Takechi; 盛明武智; Tatsuya Onoe; 尾上　達也
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1988-07-27
Filing date: 1988-07-27
Publication date: 1990-02-06
Anticipated expiration: 2009-11-02
Also published as: DE3924579C2; JPH0687447B2; US4990878A; GB2221348B; GB8916624D0; GB2221348A; DE3924579A1

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。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、超電導マグネット装置、特Ｋ、筒形の静磁
場発生用の超電導マグネットの内径側にパルス磁場発生
用コイルを有する超電導マグネット装置であり、例えば
、磁気共鳴イメージング装置や核磁気共鳴分析装置に用
いられる超電導マグネット装置に関するものである。

〔従来の技術〕

第４図は例えは従来の超電導マグネット装置の縦断面図
を示す図である。

図において、符号（１）は液体ヘリウム温度で超電導状
態となる静磁場発生用の超電導コイル、（２）は上記超
電導コイル（１）を収納する液体ヘリウム槽（１）あっ
て、（３）はこの液体ヘリウム槽（２）に貯溜されてい
る液体ヘリウム、（４）は液体ヘリウム槽（２）への液
体ヘリウム（３）の供給及び超電導コイル（１）の励磁
リード配線を行なう液体ヘリウム槽サービスポート、（
５）は熱シールド用の液体窒素槽、（６）は液体窒素槽
（５）へ液体窒素を供給“するための液体槽サービスボ
ー　ト、（７）は液体窒素槽（５）Ｋ貯溜されている液
体窒素、（８）は液体窒素槽（５）につながる液体窒素
温度に保持されている熱シールド鏡板、（９）は熱シー
ルド鏡板（８）につながる液体窒素温度に保持の熱シー
ルド簡、（１０１は断熱用の真空槽を示す。

また、（１１）はパルス磁場発生用コイル例えばパルス
磁場発生用常電導コイルであり、（１２）はパルス磁場
発生用常電導コイル（１１）の巻枠を示す。

更に％　（１３）はマグネット中心の関心磁界空間を示
す。

次に上記従来装置の動作について説明する。

液体ヘリウム（３）で冷却された超電導コイル（１）は
電気抵抗零の超電導状態となり、直流通電により損失無
く静磁場を発生する。

一方、液体ヘリウム（３）は浩然が小さく、外部からの
小さな熱侵入に対しても、大量に蒸発することとなる。

これに対応するため罠、超電導マグネット装置は、液体
窒素槽（５）、これにつながる液体窒素温度に保持の熱
シールド腕板（８）及び熱シールド筒（９）、並びに、
真空４％（１ｏ）の断熱により、外部からの熱侵入を可
能な限り防止し、これによって、液体ヘリウム（３）の
蒸発を抑制する構造となっている。なお、熱シールド筒
（９）は通常銅やアルミニウムの艮熱伝導性金机板が使
用されている。

また、パルス磁場発生用常電導コイル（１１）はパルス
状電流を通電し関心磁界空間（１３）において上記超電
導コイルｆｌ）による静磁場に所望のパルス状磁場を１
畳出力するように運転される。

然るに、パルス磁場発生用常電導コイル（１１）をパル
ス状１１．流で駆動すると、熱シールド筒（９）に誘導
による電流が流れることとなる。

第３図では液体窒素温度の熱シールド筒（９）がパルス
磁場発生用常電導コイル（１１）を円筒状に近接して囲
み、従って、相互インダクタンスが高く、且つ、液体窒
素温度に冷却された金属板で構成され電気抵抗が低い条
件となっていることから、熱シールド筒（９）に大きな
誘ＩＡ１！流が流れ、その値はパルス磁場発生用常電車
コイル（１１）のｔｍに対しく１）式で示すような関係
となる。この誘４市流による磁界がパルス磁場発生用常
電導コイル（１１）のｔｉによる磁界に反符号で重畳さ
れた形でパルス状磁界が発生することとなる。

ｄｔ　　　　　　　　　　　　　ｄｔ但しＪｘ＋！式（ｆこおいてＬ；熱シールド筒の自己インダクタンスＭ；パルス磁場
発生用常電與コイルと熱シールド筒との間の相互インダ
クタンスＲ；熱シールド簡の抵抗ｉｌ；パルス磁場発生用常電導コイル電流１２：熱シー
ルド簡の誘導電流例えは第５図Ａに示すように、パルス磁場発生用常電導
コイル（１１）に台形電流を印加した場合には、熱シー
ルド筒（９）に流れる酵′導電流は熱シールド筒（９）
の持つ抵抗Ｒのために、第５図Ｂのように、減該特性を
有する電流となり、第５図Ａと第５図ＢＫ示す電流によ
る関心磁界空間における合成出力磁界は第５図Ｃに示す
ように時間に従って変化するものとなる。従って、１．
５図Ｃにおいて、Ｔで示した期間一定の磁場出力を所望
する場合は、第６図Ａに示すよう罠、パルス磁場発生用
常電導コイル（１１）に印加する電流を、予め熱シール
ド筒（９）に流れる誘導電流の変化を補償する値とし、
出力磁界を一定の値とするよう運転する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の超を導マグネット装置は、以上のように構成され
ているので、所望の時間一定なパルス状磁界を発生させ
るためには、熱シールド筒における誘導電流の減衰を考
１した電流をパルス磁場発生用常電導コイルに通電する
必要があり、従って、パルス磁場発生用常ｍｓコイルの
励磁電源に、このｙＡ姫機能を有するものを必要とする
という欠点を有しており、このような欠点のない超電導
マグネット装置を得ないとする課題を従来装置は有して
いた。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされ
たもので、熱シールド筒における誘導電流の減衰の無い
超電導マグネット装置を得ることを目的とするものであ
る。

〔保題を解決するための手段〕

この発明に係る超電導マグネット装置は、熱シールド筒
を液体窒素温度以上で超電導状態となる超電導体で構成
しているものである。

〔作　用〕

この発明における超電導マグネット装置は、誘導電流の
流れる熱シールド筒が、液体窒素温度に冷却されること
によって超電導状態となり、その結果、抵抗が零となる
ことによって、熱シールド簡の抵抗による誘導ＩＩ流の
減衰が無くなり、従って、出力磁界は一定となる。

〔実施例〕

以下、この発明をその一実施例を示す図に基づいて説明
する。

図において、符号（１）〜（８）及び（１０）〜（１３
）で示すものは、従来装置において同一符号で示したも
のと同−又は同等のものである。

第１図において、符号（２１）は、液体窒素温度に保持
の熱シールド鏡板（８）につながる液体窒素温度以上で
超電導状態となる超電導体例えばセラミックス系超′ｒ
に導体製の熱シールド筒であり、（２２）は上記セラミ
ックス系超Ｔ４．４体製の熱シールド筒（２１）を常電
導へ転位させるために熱シールド筒上に巻かれたヒータ
である。

次に上記実施例の動作について説明する。

静磁場が設定された通常の状態において、熱シールド筒
（２１）は熱シールド鏡板（８）を介して液体窒素槽（
５）につながれており、従って、液体窒素温度となって
いるので、超電導状態となっている。

ここにおいて、パルス磁場発生用常電導コイル（１１）
の通電ｔｉと熱シールド筒（２１）の誘導電流との関係
は、前記（１）式の熱シールド筒（９）の抵抗Ｒが零と
なることにより、（２）式のようになる。

ｄｔ　　　　　　　　ｄｔ但し、（２）式において、Ｌ／　＜−熱シールド簡の自己インダクタンスＭ′！、
−パルス磁場発生用常電導コイルと熱シールド筒との間
の相互インダクタンス１１：パルス磁場発生用常短専コイル亀流１２；熱シー
ルド簡に発生の誘４１！流従って、第２図Ａに示すよう
に、パルス磁場発生用常！４コイル（１１）に台形の電
流を入力しても熱シールド筒（２工）に流れる誘導電流
は、抵抗による減衰が無く第２図Ｂに示す台形の電流が
流れることとなる。従って、パルス磁場発生用常電導コ
イル（１１）の電流と熱シールド筒（２１）の誘＝１流
による関心磁界空間（１３）での合成出力磁界は、第２
図Ｃに示すように、Ｔで示した期間時間変動の無い一定
の磁界を発生することとなる。

なお、静磁場の設定については次の要領で行なうものと
する。

従来の超電導マグネット装置では、熱シールド筒（９）
が常電導体で構成されていたため、超電導コイル（１）
を励磁した場合、熱シールド館（９）に誘起される誘導
電流は、熱シールド節（９）の持つ抵抗で減衰し、最終
的に超電導コイル（１）の電流で決まる静磁場が設定さ
れる。

一方、この発明の実施例による超・電導マグネット装置
では、熱シールド筒（２１）を液体窒素温度以上で＠東
都状態となる例えばセラミックス系超電導体で構成し、
熱シールド鏡板（８）を介して液体窒素槽（５）につな
ぎ、液体窒素温度としているため。

熱シールド筒（２１）は超電導状態となっている。

このため、超電導コイル（１）を励磁した場合、熱シー
ルド筒（２１）に誘起される誘導電流は減衰せず、関心
磁界空間（１３）に対し、超を導コイル（１）Ｋよる磁
界をしやべするように誘導電流が流れ続ける。

従って、静磁場の設定においては、ヒータ（２２）に通
電してセラミックス系超電導体からなる熱シールド筒（
２１）を常電導状態に転移させ、静磁場を設定した後、
ヒータ（２２）の通電を止め、熱シールド筒（２１）を
超電導状態にもどすことにより、静磁場を発生させるこ
とができる。

なお、上記実施例では、液体窒素槽（５）につながる液
体窒素温度の熱シールド筒（２１）をセラミックス系超
電導体とした例を示したが、例えば、冷凍機により液体
窒素温度以下に冷却された熱シールド筒をセラミックス
系超電導体で構成しても良い。

また、セラミック系超電導体からなる熱シールド筒（２
１）の常電導転位用ヒータ（２２）を、上記実施例では
、セラミックス系超電導体の全面に巻回したものとした
が、第３図に示すように、静磁場励磁による誘導電流ル
ープ（２３）を切るように常！４転位できればヒータ（
２２）は一部分の取付けでも良い。

〔発明の効果〕

以上のようＫ、この発明によれば、熱シールド筒を液体
窒素温度以上で超電導状態となる超電導体で構成してい
るので、パルス磁場発生用コイルの通電による液体窒素
温度に保持されている熱シールド筒に生ずる防御電流の
抵抗減衰は無くなり、従って、関心磁界空間の磁界も所
望時間一定とすることができ、その結果、パルス磁場発
生用コイルの励磁電源に調整用回路を設ける必要も無く
装置も安価に製作し得る超電導マグネット装置が得られ
る効果を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による超電導マグネット装
置の縦断面図、第２図Ａは第１図の時間に対するコイル
通電電流量線図、第２図Ｂは同様の熱シールド筒誘導電
流線図、第２図Ｃは同様の出力磁界線図、第３図はこの
発明の他の実施例の熱シールド筒の貌明図、第４図は従
来の超電導マグネット装置の縦断面図、第５図Ａは第４
図の時間に対するコイル通電電流線図、第５図Ｂは同様
の熱シールド筒肪４電流線図、第５図Ｃは同様の出力磁
界線図、第６図Ｃは出力磁界を所望時間−定にした場合
の出力磁界線図、第６図Ａ、Ｂは従来の第６図ＣＫする
ためのコイル通電電流線図及び熱シールド筒肪４電流線
図である。（１）・・超１！４コイル、（２）・・液体ヘリウム槽
、（５）・拳液体窒素槽、（１１）・・パルス磁場発生
用コイル（パルス磁場発生用常電導コイル）、（１３）
・φ関心磁界空間、（２１）・・熱シールド筒、（２２
）争拳ヒータ。なお、各図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。代理人　　　　曾　　我　　道　　焦熱２図１　超電導コイル２　：　ＦＬイ水ヘソウ４＃５　　翫１本を預不会１３　　間ｌ（・１（花不空間２１　　塾５−ルド間２２　〔−タ

Claims

【特許請求の範囲】

　静磁場を発生する筒形の超電導コイルの内径側にパル
ス磁場発生用コイルを配している超電導マグネット装置
において、上記超電導コイルとパルス磁場発生用コイル
との間に液体窒素温度以下に保持されて設けられている
熱シールド筒を液体窒素温度以上で超電導状態となる超
電導体によつて構成していることを特徴とする超電導マ
グネット装置。