JPH0378592B2 - - Google Patents
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- JPH0378592B2 JPH0378592B2 JP57172600A JP17260082A JPH0378592B2 JP H0378592 B2 JPH0378592 B2 JP H0378592B2 JP 57172600 A JP57172600 A JP 57172600A JP 17260082 A JP17260082 A JP 17260082A JP H0378592 B2 JPH0378592 B2 JP H0378592B2
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- JP
- Japan
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- magnetic field
- circular
- plane
- permanent magnet
- pole
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Links
- 238000005481 NMR spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
- G01R33/28—Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64
- G01R33/38—Systems for generation, homogenisation or stabilisation of the main or gradient magnetic field
- G01R33/383—Systems for generation, homogenisation or stabilisation of the main or gradient magnetic field using permanent magnets
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、均一磁界発生装置に関し、さらに
詳しくは、一対の円環形永久磁石により均一磁界
を発生させる装置に関する。
詳しくは、一対の円環形永久磁石により均一磁界
を発生させる装置に関する。
たとえば核磁気共鳴（NMR）映像装置におい
て均一な磁界を発生させることが必要であり。従
来このような均一磁界は特別に設計されたコイル
に電流を流すことにより発生させるのが一般的で
ある。
て均一な磁界を発生させることが必要であり。従
来このような均一磁界は特別に設計されたコイル
に電流を流すことにより発生させるのが一般的で
ある。
しかし、コイルに大電流（たとえば200A）を
定常的に流すために、ランニング・コストが高額
となり、また大規模な冷却システムを必要とする
欠点がある。
定常的に流すために、ランニング・コストが高額
となり、また大規模な冷却システムを必要とする
欠点がある。
この発明は、上記欠点を解消すべくなされたも
ので、永久磁石を利用して磁界の大半または全部
を永久磁石に受けもたせることにより、定常的に
流す電流を減少するかまたは電力を全く使用しな
いようにし、ランニング・コストを少なくしかつ
大規模な冷却システムを不要としたものである。
ので、永久磁石を利用して磁界の大半または全部
を永久磁石に受けもたせることにより、定常的に
流す電流を減少するかまたは電力を全く使用しな
いようにし、ランニング・コストを少なくしかつ
大規模な冷却システムを不要としたものである。
以下、図面を参照して、この発明を詳細に説明
する。
する。
第１図に示すように、軸１方向の一側面１ａ
にＮ極，他側面１ｂにＳ極を設けた円環形永久磁
石１と、同じく軸２方向の一側面２ａにＮ極，
他側面２ｂにＳ極を設けた円環形永久磁石２と
を、同軸に、同方向を向けて、かつ間隔ｄをあけ
て対向させて設置し、間隔ｄを適当に調節する
と、これら一対の円環形永久磁石１，２間の空〓
付近に第２図に示すような磁界が生じそれは以下
に示すような特徴を持つている。（なお、第２図
で示している部分以外にも磁界を生じているが、
この発明には直接の関係がないので、省略してい
る。） （） 空〓３の中央に位置し、軸１，２に
垂直な平面を考えると、この平面内の磁界３
０，３１，３２の大きさは軸１，２に近い
程大きく、方向は軸１，２に平行である。
にＮ極，他側面１ｂにＳ極を設けた円環形永久磁
石１と、同じく軸２方向の一側面２ａにＮ極，
他側面２ｂにＳ極を設けた円環形永久磁石２と
を、同軸に、同方向を向けて、かつ間隔ｄをあけ
て対向させて設置し、間隔ｄを適当に調節する
と、これら一対の円環形永久磁石１，２間の空〓
付近に第２図に示すような磁界が生じそれは以下
に示すような特徴を持つている。（なお、第２図
で示している部分以外にも磁界を生じているが、
この発明には直接の関係がないので、省略してい
る。） （） 空〓３の中央に位置し、軸１，２に
垂直な平面を考えると、この平面内の磁界３
０，３１，３２の大きさは軸１，２に近い
程大きく、方向は軸１，２に平行である。
（） （）で述べた平面よりも上方に位置
し、軸１，２に垂直な平面を考えると、こ
の平面内の磁界１０，１１，１２の大きさは軸
１，２に近い程大きく、方向は、軸１，
２から遠い程外向きになる。
し、軸１，２に垂直な平面を考えると、こ
の平面内の磁界１０，１１，１２の大きさは軸
１，２に近い程大きく、方向は、軸１，
２から遠い程外向きになる。
（） （）で述べた平面よりも下方に位置
し、軸１，２に垂直な平面を考えると、こ
の平面内の磁界２０，２１，２２の大きさは軸
１，２に近い程大きく、方向は軸１，２
から遠い程内向きになる。
し、軸１，２に垂直な平面を考えると、こ
の平面内の磁界２０，２１，２２の大きさは軸
１，２に近い程大きく、方向は軸１，２
から遠い程内向きになる。
（） 磁界３０より磁界１０，２０の方が大き
く、磁界３１より磁界１１，２１の方が大き
く、磁界３２より磁界１２，２２の方が大き
い。
く、磁界３１より磁界１１，２１の方が大き
く、磁界３２より磁界１２，２２の方が大き
い。
以上の特徴（）〜（）は、間隔ｄを変え
ることによつて異つたものとなり、かなり均一
磁界に近付けることができるが、充分均一な磁
界を形成することは困難である。
ることによつて異つたものとなり、かなり均一
磁界に近付けることができるが、充分均一な磁
界を形成することは困難である。
ところで、第３図に示すような円形ソレノイ
ド４に、図中矢印のごとく電流Ｉを流すと、第
４図に示すような磁界が生じる。（ただし、図
で、この発明と直接関係のない磁界は省略して
いる。） この磁界の特徴を列挙すると、 （） ソレノイド４の内部空間７の中央に位置
し、軸４に垂直な平面を考えると、この平面
内の磁界４０，４１，４２の大きさは軸４に
近い程小さく、方向は軸４に平行である。
ド４に、図中矢印のごとく電流Ｉを流すと、第
４図に示すような磁界が生じる。（ただし、図
で、この発明と直接関係のない磁界は省略して
いる。） この磁界の特徴を列挙すると、 （） ソレノイド４の内部空間７の中央に位置
し、軸４に垂直な平面を考えると、この平面
内の磁界４０，４１，４２の大きさは軸４に
近い程小さく、方向は軸４に平行である。
（） （）で述べた平面よりも上方に位置
し、軸４に垂直な平面を考えると、この平面
内の磁界５０，５１，５２の大きさは軸４に
近い程小さく、方向は軸４から遠い程内向き
になる。
し、軸４に垂直な平面を考えると、この平面
内の磁界５０，５１，５２の大きさは軸４に
近い程小さく、方向は軸４から遠い程内向き
になる。
（） （）で述べた平面よりも下方に位置
し、軸４に垂直な平面を考えると、この平面
内の磁界６０，６１，６２の大きさは軸４に
近い程小さく、方向は軸４から遠い程外向き
になる。
し、軸４に垂直な平面を考えると、この平面
内の磁界６０，６１，６２の大きさは軸４に
近い程小さく、方向は軸４から遠い程外向き
になる。
（） 磁界４０より磁界５０，６０の方が小さ
く、磁界４１より磁界５１，６１の方が小さ
く、磁界４２より磁界５２，６２の方が小さ
い。
く、磁界４１より磁界５１，６１の方が小さ
く、磁界４２より磁界５２，６２の方が小さ
い。
以上の特徴（）〜（）と、前記特徴（）
〜（）とを比較すると、互いに正反対の特徴で
あるから、これらを合成すれば互いに相補い合つ
て、全ての場所で磁界の大きさが等しくかつ方向
が軸に平行となる均一な磁界を形成できることが
分る。
〜（）とを比較すると、互いに正反対の特徴で
あるから、これらを合成すれば互いに相補い合つ
て、全ての場所で磁界の大きさが等しくかつ方向
が軸に平行となる均一な磁界を形成できることが
分る。
第５図は、このようにして均一な磁界を形成す
る、この発明の均一磁界発生装置の一実施例であ
る。
る、この発明の均一磁界発生装置の一実施例であ
る。
この均一磁界発生装置１５は、一対の円環形永
久磁石８，９を間隔ｄをあけて同軸に設置すると
共に、それら円環形永久磁石８，９のあいだの空
〓に同軸に円筒形ソレノイド１０を設置したもの
である。ソレノイド１０は、原理的には、軸方向
の長さがごく小さい単なる円形コイルでもよい。
或る程度の長さを持つた円筒ソレノイドと円形コ
イルとを含め、「円形ソレノイド」と呼ぶことに
する。間隔ｄは、間隔コントローラ１１で永久磁
石ホルダ１２，１３を移動させることにより調節
可能である。また、円形ソレノイド１０に流す電
流Ｉは、電流コントローラ１４で調節可能であ
る。注意すべきことは、永久磁石８，９による磁
界の軸上の方向と、ソレノイド１０による磁界
の軸上の方向とを一致させるように電流Ｉの方
向を決めるべきことである。第５図のソレノイド
１０中に示した記号は、電流Ｉの方向をあらわし
ている。
久磁石８，９を間隔ｄをあけて同軸に設置すると
共に、それら円環形永久磁石８，９のあいだの空
〓に同軸に円筒形ソレノイド１０を設置したもの
である。ソレノイド１０は、原理的には、軸方向
の長さがごく小さい単なる円形コイルでもよい。
或る程度の長さを持つた円筒ソレノイドと円形コ
イルとを含め、「円形ソレノイド」と呼ぶことに
する。間隔ｄは、間隔コントローラ１１で永久磁
石ホルダ１２，１３を移動させることにより調節
可能である。また、円形ソレノイド１０に流す電
流Ｉは、電流コントローラ１４で調節可能であ
る。注意すべきことは、永久磁石８，９による磁
界の軸上の方向と、ソレノイド１０による磁界
の軸上の方向とを一致させるように電流Ｉの方
向を決めるべきことである。第５図のソレノイド
１０中に示した記号は、電流Ｉの方向をあらわし
ている。
この均一磁界発生装置１５によれば、第５図中
０で示す空間において、均一磁界が得られ、定常
電流Ｉは従来に比べて著しく小さくてすむように
なる。
０で示す空間において、均一磁界が得られ、定常
電流Ｉは従来に比べて著しく小さくてすむように
なる。
第６図は、第５図に示す装置１５を実際に構成
して磁界を測定した結果を示すものである。図中
ａは永久磁石８，９間の中央に位置する平面内の
データ、ｂはその中央平面より５mm下の平面内の
データ、ｃは前記中央平面より10mm下の平面内の
データ、ｄは前記中央平面より13mm下の平面内の
データ、ｅは前記中央平面より18mm下の平面内の
データ、ｆは前記中央平面より23mm下の平面内の
データである。この結果から判るように、軸か
ら半径３cm以内でかつ中央平面からその20mm下の
平面までの間の空間で、527.4ガウスの高磁界が
３×10-4の均一性で得られている。磁界の大きさ
は中央平面の上下で対称であるから、軸から半
径３cm以内でかつ中央平面からその20mm上の平面
までの間の空間でも同じ均一磁界が得られる。な
お、円環形永久磁石８，９は内径380mm，外形700
mm，高さ150mm，内部空間中央位置での磁界の強
さ500ガウスのものであり、間隔ｄは63mmであり、
円形ソレノイド１０は内径370mm，外形407mm，高
さ60mm，巻数120のものであり、電流Ｉは18Aで
ある。
して磁界を測定した結果を示すものである。図中
ａは永久磁石８，９間の中央に位置する平面内の
データ、ｂはその中央平面より５mm下の平面内の
データ、ｃは前記中央平面より10mm下の平面内の
データ、ｄは前記中央平面より13mm下の平面内の
データ、ｅは前記中央平面より18mm下の平面内の
データ、ｆは前記中央平面より23mm下の平面内の
データである。この結果から判るように、軸か
ら半径３cm以内でかつ中央平面からその20mm下の
平面までの間の空間で、527.4ガウスの高磁界が
３×10-4の均一性で得られている。磁界の大きさ
は中央平面の上下で対称であるから、軸から半
径３cm以内でかつ中央平面からその20mm上の平面
までの間の空間でも同じ均一磁界が得られる。な
お、円環形永久磁石８，９は内径380mm，外形700
mm，高さ150mm，内部空間中央位置での磁界の強
さ500ガウスのものであり、間隔ｄは63mmであり、
円形ソレノイド１０は内径370mm，外形407mm，高
さ60mm，巻数120のものであり、電流Ｉは18Aで
ある。
第７図は、この発明の他の実施例を模式的に示
すもので、前記実施例の円形ソレノイド１０に代
えて、軸方向の一側面２０ａにＮ極，他側面２
０ｂにＳ極を有する円環形永久磁石２０を用いた
ものである。円環形永久磁石２０は単独では第４
図に示したと同様の磁界を形成するので、この装
置２５によつても空間０に均一磁界を形成するこ
とができる。
すもので、前記実施例の円形ソレノイド１０に代
えて、軸方向の一側面２０ａにＮ極，他側面２
０ｂにＳ極を有する円環形永久磁石２０を用いた
ものである。円環形永久磁石２０は単独では第４
図に示したと同様の磁界を形成するので、この装
置２５によつても空間０に均一磁界を形成するこ
とができる。
第８図は、さらに他の実施例を模式的に示すも
ので、前記実施例の円環形永久磁石２０に代え
て、円環形磁性体３０を用いたものである。この
磁性体３０は、下側の永久磁石９のＮ極から上側
の永久磁石８のＳ極へ向かう磁界によりあたかも
一側面３０ａにＮ極，他側面３０ｂにＳ極をもつ
磁石のようにふるまうので、第７図の装置２５と
同様に、この装置２５によつても空間０の均一磁
界を形成することができる。
ので、前記実施例の円環形永久磁石２０に代え
て、円環形磁性体３０を用いたものである。この
磁性体３０は、下側の永久磁石９のＮ極から上側
の永久磁石８のＳ極へ向かう磁界によりあたかも
一側面３０ａにＮ極，他側面３０ｂにＳ極をもつ
磁石のようにふるまうので、第７図の装置２５と
同様に、この装置２５によつても空間０の均一磁
界を形成することができる。
第９図は、また他の実施例を模式的に示すもの
で、第７図の実施例の円環形永久磁石２０に代え
て、薄い円環形非磁性体４３の上下に円環形永久
磁石４１，４２を積層してなる磁石アセンブリ４
０を用いたものである。円環形非磁性体４３の厚
さを変えることで磁石アセンブリ４０の磁界の調
整を容易に行える。
で、第７図の実施例の円環形永久磁石２０に代え
て、薄い円環形非磁性体４３の上下に円環形永久
磁石４１，４２を積層してなる磁石アセンブリ４
０を用いたものである。円環形非磁性体４３の厚
さを変えることで磁石アセンブリ４０の磁界の調
整を容易に行える。
第１０図は、さらにまた他の実施例を模式的に
示すもので、円環形永久磁石５３の上下に円形ソ
レノイド５１，５２を積層してある。ソレノイド
５１，５２の電流を変えることで磁石アセンブリ
５０の磁界の調整を容易に行える。
示すもので、円環形永久磁石５３の上下に円形ソ
レノイド５１，５２を積層してある。ソレノイド
５１，５２の電流を変えることで磁石アセンブリ
５０の磁界の調整を容易に行える。
第１１図はまた他の実施例を模式的に示すもの
で、円環形磁性体６３の上下に円形ソレノイド６
１，６２を配置してなる磁界補正部材６０が円環
形永久磁石８，９の間の間隙の配置されている。
ソレノイド６１，６２の電流値，磁性体の厚さの
一方または両者を調整することにより、磁石アセ
ンブリ６０の磁界を調整することができる。
で、円環形磁性体６３の上下に円形ソレノイド６
１，６２を配置してなる磁界補正部材６０が円環
形永久磁石８，９の間の間隙の配置されている。
ソレノイド６１，６２の電流値，磁性体の厚さの
一方または両者を調整することにより、磁石アセ
ンブリ６０の磁界を調整することができる。
第１２図は、またさらに他の実施例を模式的に
示すもので、これは第５図に示すソレノイド１０
の代えていわゆる差動巻きソレノイド７０を用い
たものである。第１２図のソレノイド７０中の記
号は電流の向きを示している。
示すもので、これは第５図に示すソレノイド１０
の代えていわゆる差動巻きソレノイド７０を用い
たものである。第１２図のソレノイド７０中の記
号は電流の向きを示している。
なお以上の各実施例において、円環状永久磁石
と磁界補正部材とは原則として互いに同軸に配置
されるが、つねに厳密に同軸関係に配置されなけ
ればならないものではなく、最良の補正結果を得
るため、磁石の磁束分布等に応じ、補正要素の一
部又は全部を同軸から多少ずらせて配置する場合
がある。
と磁界補正部材とは原則として互いに同軸に配置
されるが、つねに厳密に同軸関係に配置されなけ
ればならないものではなく、最良の補正結果を得
るため、磁石の磁束分布等に応じ、補正要素の一
部又は全部を同軸から多少ずらせて配置する場合
がある。
以上の説明から理解されるように、この発明
は、軸方向の一側面にＮ極，他側面にＳ極を有す
る一対の円環形永久磁石を同方向に向けて同軸に
かつ間隔をあけて設置すると共に、それら円環形
永久磁石間の空隙に同軸に円形ソレノイドや円環
形永久磁石や円環形磁性体やこれらを組合せた円
形磁界補正部材を設置し、その円形磁界補正部材
により前記円環形永久磁石の磁界を補正して均一
な磁界を形成可能としてなる均一磁界発生装置を
提供するものであつて、これにより電力消費量を
著しく減少させうるのでランニングコストを低減
でき、また小規模な冷却システムですむので装置
コストを低減でき、さらにメインテナンスも容易
になる。
は、軸方向の一側面にＮ極，他側面にＳ極を有す
る一対の円環形永久磁石を同方向に向けて同軸に
かつ間隔をあけて設置すると共に、それら円環形
永久磁石間の空隙に同軸に円形ソレノイドや円環
形永久磁石や円環形磁性体やこれらを組合せた円
形磁界補正部材を設置し、その円形磁界補正部材
により前記円環形永久磁石の磁界を補正して均一
な磁界を形成可能としてなる均一磁界発生装置を
提供するものであつて、これにより電力消費量を
著しく減少させうるのでランニングコストを低減
でき、また小規模な冷却システムですむので装置
コストを低減でき、さらにメインテナンスも容易
になる。
第１図は一対の円環形永久磁石の配置を示す斜
視図、第２図は第１図に示す一対の円環形永久磁
石による磁界を示す模式的断面図、第３図は円形
ソレノイドの斜視図、第４図は第３図に示す円形
ソレノイドによる磁界を示す模式的断面図、第５
図はこの発明の均一磁界発生装置の一実施例の構
成説明図、第６図は第５図に示す構成の装置によ
る磁界の強さの実験データのグラフ、第７図〜第
１２図はこの発明の均一磁界発生装置の様々な実
施例の要部を示す模式的断面図である。 １，２，８，９……円環形永久磁石、１ａ，２
ａ，８ａ，９ａ……一側面、１ｂ，２ｂ，８ｂ，
９ｂ……他側面、１，２，４，……軸、
４，１０，５１，５２，６１，６２，７０……円
形ソレノイド、２０，４１，４２，５３……円環
形永久磁石、３０，６３……円環形磁性体、１
５，２５，３５，４５，５５，６５，７５……均
一磁界発生装置。
視図、第２図は第１図に示す一対の円環形永久磁
石による磁界を示す模式的断面図、第３図は円形
ソレノイドの斜視図、第４図は第３図に示す円形
ソレノイドによる磁界を示す模式的断面図、第５
図はこの発明の均一磁界発生装置の一実施例の構
成説明図、第６図は第５図に示す構成の装置によ
る磁界の強さの実験データのグラフ、第７図〜第
１２図はこの発明の均一磁界発生装置の様々な実
施例の要部を示す模式的断面図である。 １，２，８，９……円環形永久磁石、１ａ，２
ａ，８ａ，９ａ……一側面、１ｂ，２ｂ，８ｂ，
９ｂ……他側面、１，２，４，……軸、
４，１０，５１，５２，６１，６２，７０……円
形ソレノイド、２０，４１，４２，５３……円環
形永久磁石、３０，６３……円環形磁性体、１
５，２５，３５，４５，５５，６５，７５……均
一磁界発生装置。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 軸方向の一側面にＮ極，他側面にＳ極を有す
る一対の円環形永久磁石を同方向に向けてかつ間
隔をあけて設置すると共に、それら円環形永久磁
石間の空〓に円形磁界補正部材を設置し、その円
形磁界補正部材により前記円環形永久磁石の磁界
を補正して均一な磁界を形成可能としてなる均一
磁界発生装置。 ２ 円形磁界補正部材が、円形ソレノイドである
請求の範囲第１項記載の装置。 ３ 円形磁界補正部材が、軸方向の一側面にＮ
極，他側面にＳ極を有する円環形永久磁石である
請求の範囲第１項記載の装置。 ４ 円形磁界補正部材が、円環形磁性体である請
求の範囲第１項記載の装置。 ５ 円形磁界補正部材が、円形ソレノイドと円環
形永久磁石の組み合せからなる請求の範囲第１項
記載の装置。 ６ 円形磁界補正部材が、円形ソレノイドと円環
形磁性体の組み合せからなる請求の範囲第１項記
載の装置。 ７ 円形磁界補正部材が、円環形永久磁石と円環
形磁性体の組み合せからなる請求の範囲第１項記
載の装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57172600A JPS5961763A (ja) | 1982-09-30 | 1982-09-30 | 均一磁界発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57172600A JPS5961763A (ja) | 1982-09-30 | 1982-09-30 | 均一磁界発生装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5961763A JPS5961763A (ja) | 1984-04-09 |
| JPH0378592B2 true JPH0378592B2 (ja) | 1991-12-16 |
Family
ID=15944855
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57172600A Granted JPS5961763A (ja) | 1982-09-30 | 1982-09-30 | 均一磁界発生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5961763A (ja) |
Families Citing this family (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3566185D1 (en) * | 1984-04-11 | 1988-12-15 | Sumitomo Spec Metals | Magnetic field generating device for nmr-ct |
| JPS60179009U (ja) * | 1984-05-08 | 1985-11-28 | 住友特殊金属株式会社 | 磁界発生装置 |
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-
1982
- 1982-09-30 JP JP57172600A patent/JPS5961763A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5961763A (ja) | 1984-04-09 |
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