JPH0318782A

JPH0318782A - 磁界発生装置

Info

Publication number: JPH0318782A
Application number: JP1154875A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kobayashi; 隆小林; Kenta Konishi; 健太小西
Original assignee: Sumitomo Special Metals Co Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1989-06-16
Filing date: 1989-06-16
Publication date: 1991-01-28
Anticipated expiration: 2012-08-13
Also published as: JP2640377B2

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】利用産業分野この発明は、電子スピン共鳴装置等に用いられる磁界発
生装置に係り、対向配置した永久磁石の磁極間の空隙内
磁界を、永久磁石を接続する継鉄にもうけた空隙中心に
対して対称に近接離反する一対の可動ヨークにて、高均
一度を保持したまま連続可変できる磁界発生装置に関す
る。

背景技術電子スピン共鳴装置（以下ＥＳＲ装置という）は、化学
分析用として研究、開発の分野で多用されている。

また、ＥＳＲ装置は、前記被測定物の自然放射線損傷に
よる不対電子を検出することができ、遺物や地質鉱物、
化石類の年代を正確に測定することができるため、最近
、考古学や地球科学の分野でも活用されている。

かかる用途に用いるＥＳｌ’ｕ装置の主要部分を構戒す
る磁界発生装置は、被測定物を配置する空隙内に、３４
００Ｇ程度の高精度に均一な磁界を形戒するとともに、
この磁界強度を中心に±１００Ｇ程度の範囲内で、直線
的に変化させる必要がある。

従来、ＥＳＲ装置に使用される磁界発生装置は、電磁石
を使用するのが通常である。所要空隙内の磁界の発生及
びその磁界の連続変化は、電磁石への印加電流を連続的
に変化させることで容易に実施可能であるが、装置全体
が犬型でがっ高価となる欠点を有している。

また、磁界発生源として永久磁石のみを使用し、互いの
対向距離（空隙長）を変化させることで、磁界強度を変
化させる構或が提案されている。

しかし、対向距離を変化させる際に、互いの永久磁石の
軸心が移動する等の要因により、磁界の均一度が悪くな
る欠点を有していた。

一方、通常ＥＳＲ装置に要求される磁界は、０．０１％
以下の高精度な均一度が必要とされており、永久磁石の
磁気回路を使ったものは見当たらない。

発明の目的この発明は、上記現状に鑑み提案するもので、空隙内の
磁界強度の均一度が良好で、がっ高い均一度を保持しな
がら、磁界強度を安定的にリニアに変化させることがで
きる磁界発生装置の提供、また、小型で安価なＥＳｋ装
置用の磁界発生装置の提供を目的としている。

発明の概要この発明は、ＥＳＲ装置用の磁界発生装置として、その
磁界発生源に永久磁石を用い、該永久磁石間に形成され
る空隙の寸法を変化させることなく、磁路を形成する一
対の継鉄にその対向面間距離を変化させ、磁気抵抗を変
化させる可動ヨークを配設することにより、前記目的を
達成したものである。

すなわち、この発明は、空隙を介して対向配置した一対の継鉄の各々の対向面に
永久磁石を配置し、永久磁石が対向する空隙内に連続的
に変化する磁界を形成する磁界発生装置において、前記一対の継鉄にその対向面間距離を連続的に変化させ
るための可動ヨークを、一対の可動ヨークが永久磁石の
対向面間の中心横断面、すなわち空隙中心面に対して対
称に近接離反するよう配置し、永久磁石と継鉄及び可動
ヨークで形威される磁路の磁気抵抗を連続可変となした
ことを特徴する磁界発生装置である。

また、この発明は、前記構戒において、一対の可動ヨー
クの周囲に配設したソレノイドコイルに直流電流を通電
し、空隙内にソレノイドコイルによる例えば±ＩＯＯＧ
程度の弱磁界を重畳して空隙内磁界を斗変となしたこと
を特徴する磁界発生装置である。

発明の構戒この発明において、永久磁石を配設する継鉄は、方形板
状等、永久磁石の形状や磁気特性等に応じて任意に選定
することができる。

磁界発生源となる永久磁石には、希土類磁石、フエライ
ト磁石等、要求される磁界強度、装置の大きさ等に応じ
て、公知の材料並びにその形状等を選定することが望ま
しい。

また、一対の永久磁石の各々対向面には、必要に応じて
磁界の均一度を向上させるために磁極片を配置してもよ
い。

この発明の特徴である磁路の磁気抵抗を連続可変とする
ための一対の可動ヨークは、空隙中心面に対して対称に
近接離反するように、一対の継鉄に設ける必要がある。

すなわち、一対の可動ヨークが、空隙中心面に対し対称
的に近接離反することにより、永久磁石の対向する空隙
に均一で広範囲に変化する磁界を形戒することができる
。

上記一対の可動ヨークの対向面間距離を連続的に変化さ
せる方法は、実施例に示す如く、空隙中心面に直交させ
て装着したボルトに、空隙中心面を境にして上、下で逆
ネジを切り、これに一対の可動ヨークを螺合させ、ボル
トを回転させることによって可動ヨーク間の対向距離を
変化させる構成のほか、町動ヨークの対向面間距離を変
化させ、磁路の磁気抵抗を連続的に変化させることがで
きれば、可動ヨークの形状などは任意に選定でき、また
ラックピニオン、油圧ピストン、スライド機構などの構
或等公知の移動手段が採用できる。

上記一対の可動ヨークの対向面間距離を変化させること
により、永久磁石の対向空隙内の磁界を連続的に変化さ
せることができるが、空隙内の磁界を±ＩＧ以下の高精
度に維持して直線的に変化させるためには、以下の点を
考慮することが望ましい。

すなわち、一対の可動ヨークの対向面間距離の変化と空
隙内の磁界変化とは必ずしも比例関係になく、所望の高
精度磁界変化を形成するには、前記対向面間距離と磁界
強度とを公知の測定手段にて検出し、これらの検出値に
基づいて一対の可動ヨークの近接離反を制御することが
望ましレ）。

特に、ＥＡＲ装置の用途には、±１００Ｇ程度の範囲で
磁界を直線的に変化させる必要があるが、一対の可動ヨ
ークの移動制御のみでこの磁界変化を形成ずるには、前
述の如く、可動ヨークの操作制御が煩雑となり、これを
容易に操作できる構或とするには、装置全体が複雑にな
りかつ高価になるため好ましくない。

そこでこの発明では、上記一対の可動ヨークの回りにソ
レノイドコイルを配設した構或により、前記目的を達或
している。

すなわち、予め一対の可動ヨークの対向面間距離を制御
して、空隙内に所定の高磁界を発生させた後、設定した
該対向面間距離を一定に保持し、ソレノイドコイルに所
要の直流電流を通じることにより、空隙の磁界分布を変
えることなく±１Ｇ以下の高精度に維持し、例えば±Ｉ
ＯＯＧの範囲で磁界を直線的に変化させることができる
。

また、可動ヨークは、配設位置によって空隙の磁界分布
が大きく変化しないよう継鉄への配設位置を適宜選定す
る必要があり、必要に応じて永久磁石対向面に微小磁極
片を適宜配置するなどの調整を行うとよい。

図面に基づく発明の開示第１図はこの発明の一実施例を示す磁気回路の一部縦断
面図である。第２図は第１図の磁気回路の空隙内の磁界
分布を示すグラフである。

構或一対の板状継鉄（ｌａ）（ｌｂ）は、永久磁石（３ａＸ
３ｂ）間に所要の空隙（２）を形成するため、非磁性材
からなる継鉄支持材（５ａＸ５ｂ）を介在させて、対向
配置してある。

すなわち、板状継鉄（１ａＸ１ｂ）の対向面にそれぞれ
着設した円板状の永久磁石（３ａ）（３ｂ）は、異磁極
を対向させて配置されるとともに各対向面に磁極片（４
ａ）（４ｂ）を固着し、磁極片（４ａＸ４ｂ）間に所要
の空隙（２）を形成する。

一対の板状継鉄（ｌａ）（ｌｂ）には、継鉄支持材（５
ａＸ５ｂ）間にそれぞれ孔部が設けられ、孔部の軸受（
１１）に軸支されたシャフト（１０）が空隙（２）を通
る空隙中心面（６）に直交配置されている。

シャフト（１０）外周には螺子部が空隙中心面（６）を
境に上下反対方向に螺刻してあり、同部に円盤状の可動
ヨーク（１３ａＸ１３ｂ）が上下一対螺合配設してある
。

また、各可動ヨーク（１３ａＸ１３ｂ）は、板状継鉄（
１ａＸ１ｂ）間にシャフト（１０）と同軸配置した磁性
材からなるスリーブ（１２ａＸ１２ｂ）内に嵌大してお
り、シャフ｝（１０）の回転に伴い摺動移動し、回転方
向により一対の可動ヨーク（１３ａＸ１３ｂ）は空隙中
心面（６）に対して近接離反する。

さらに、前記スリーブ（１２）の外周にはソレノイドコ
イル（１４）が配設してある。

作用詳述した第１図に示す構戒により、磁界発生装置に図中
破線（イ）の磁路、すなわち、永久磁石（３ａ）、板状
継鉄（１ａ〉、スリーブ（１２ａ）、可動ヨーク（１３
ａ）、ヨーク空隙（１５）、可動ヨーク（１３ｂ）、ス
リーブ（１２ｂ）、板状継鉄（１ｂ）、永久磁石（３ｂ
）、磁極片（４ｂ）、空隙（２）、磁極片（４ａ）へと
流れる磁路が形戒される。

ここでシャフト（１０）を回転させ一対の可動ヨーク（
１３ａ）（１３ｂ）を螺合進退、すなわち近接離反させ
ることにより、一対の可動ヨーク（１３ａ）（１３ｂ）
の列向距離、すなわちヨーク空隙（１５）を連続的に変
化させることができ、磁極片（４ａＸ４ｂ）によって形
戒された空隙（２）内の磁界強度を連続的に変化させる
ことが可能となる。

すなわち、可動ヨーク（１３ａ）（１３ｂ）間の対向距
離を大きくすると、空隙（２）内の磁界強度は弱くなり
、逆に前記対向距離を小さくすると、空隙（２）内の磁
界強度は大きくなる。

まず、可動ヨーク（１３ａＸ１３ｂ）間の対向距離を調
整することにより、空隙（２）内に磁界強度を例えば、
３４００Ｇ±ＬＯＧ程度の均一な磁界を発生させた後、
ＥＳＲ装置の用途には、ソレノイドコイル（１４）に直
流電流を印加して、空隙（２）内の磁界に±ＩＯＯＧ程
度の弱磁界を重畳することにより、弱磁界を連続的に変
化させることができ、空隙（２）内の磁界強度の高い均
一度を保持しながら、磁界強度を安定的にノニアに変化
させることができる。

ちなみに、第１図に示す磁気回路を用い、３３５０Ｇを
目標に、可動ヨーク（１３ａＸ１３ｂ）間の対向距離を
調整し、空隙（２）内の磁界強度を測定したところ、第
２図に示す如く、空隙（２）中心の半径５ｍｍ以内は２
０ｐｐｍの高い均一性が得られた。

さらに、ソレノイドコイル（１４）に直流電流を印加し
て、空隙（２）内の磁界に±ＩＯＯＧ程度の弱磁界を重
畳しても、空隙（２）内の磁界強度の高い均一度は変化
しなかった。

発明の効果以上に示すように、この発明の磁界発生装置においては
、被測定物を配置する磁極対向間の空隙の寸法を一定に
しているため、磁界強度の均一化が安定して得られる。

また、可動ヨークを移動させるという簡単な操作にて、
磁路の磁気抵抗を変化させ、所要空隙内の磁界強度を連
続的に変化させることができる。

しかも可動ヨークの移動範囲内において任意な磁界強度
を選定できる。

特に、一対の可動ヨークは一対の可動ヨークが、空隙中
心面に対し対称的に近接離反することにより、空隙内の
磁界強度の高い均一度を保持しながら、磁界強度を安定
的にリニアに変化させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す磁気回路の一部縦断
面図である。第２図は第１図の磁気回路の空隙内の磁界
分布を示すグラフである。ｌａ，ｌｂ・・・継鉄、２・・・空隙、３ａ，３ｂ・・
・永久磁石、４ａ，４ｂ・・・磁極片、５ａ，５ｂ・・
・継鉄支持材、６・・・空隙中心面、１０・・・シャフ
ト、１１・・・軸受、１２ａ，１２ｂ−スリーブ、１３
ａ，１３ｂ−可動ヨーク、１４・・・ソレノイドコイル
、１５・・・ヨーク空隙。

Claims

【特許請求の範囲】１空隙を介して対向配置した一対の継鉄の各々の対向面に
永久磁石を配置し、永久磁石が対向する空隙内に連続的
に変化する磁界を形成する磁界発生装置において、前記一対の継鉄にその対向面間距離を連続的に変化させ
るための可動ヨークを、一対の可動ヨークが空隙中心面
に対して対称に近接離反するよう配置し、永久磁石と継
鉄及び可動ヨークで形成される磁路の磁気抵抗を連続可
変となしたことを特徴する磁界発生装置。２一対の可動ヨークの周囲にソレノイドコイルを配設し、
空隙内にソレノイドコイルの弱磁界を重畳して空隙内磁
界を可変となしたことを特徴する請求項１記載の磁界発
生装置。