JPH04347137A - 磁場補正装置 - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば磁気共鳴イメ
ージング装置などに用いられる均一磁界発生用マグネッ
トの磁場補正装置に関するものである。に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】一般に、均一磁界発生用マグネットは、
それ自体で均一な磁界を発生するように設計されるが、
工作上の誤差や設置場所周囲の鉄体の影響などのため、
設計当初の磁界均一度を完全に達成することは困難であ
る。従って、均一磁界発生用マグネットには、磁場補正
装置が設けられており、これにより工作上の誤差や鉄体
の影響に対する補償が行われる。

【０００３】図７は従来の磁界発生用マグネットの一例
を示す斜視図である。図において、マグネットケース１
は、均一な磁界を発生するように設計されたソレノイド
状のコイル（図示せず）を内蔵している。マグネットケ
ース１の上部には、コイルへの通電のための端子（図示
せず）を内蔵したポート２が設けられている。このポー
ト２への通電により、マグネットケース１の内側の磁界
発生空間３に、コイルによる磁界が発生する。

【０００４】マグネットケース１の内周面上には、非磁
性管４が取り付けられている。この非磁性管４の内部に
は、磁界均一度補正用の磁性体シム要素５が複数挿入さ
れている。それぞれの磁性体シム要素５は、長さの異な
る棒状の磁性体を接合してなっている。非磁性管４の両
端部は、非磁性体の栓６により封止されている。また、
従来の磁場補正装置７は、非磁性管４，磁性体シム要素
５及び栓６により構成されている。

【０００５】次に、動作について説明する。図８は図７
のＺ軸方向を長手方向として置かれた磁性体シム要素５
の１本の磁性体１１を示す斜視図である。棒状の磁性体
１１は、Ｚ軸方向の外部磁界１２により磁化されて磁気
飽和する。これにより、磁性体１１の端面１１ａ，１１
ｂには、それぞれ外部磁界１２と逆方向の磁界１３を発
生するような磁荷が生じる。従って、適切な形状の磁性
体１１を有する磁性体シム要素５を、マグネットケース
１の開口内の適切な位置に配置することにより、磁界発
生空間３の不均一な磁場を補正することができることに
なる。

【０００６】以下、磁場補正方法の詳細について説明す
る。図９は図７の磁性体シム要素５の１本の磁性体１１
及び測定点ＰのＺＹ面での位置を示す説明図、図１０は
図９の磁性体１１及び測定点ＰのＸＹ面での位置を示す
説明図である。図において、磁性体１１は、ＸＹ面の取
付角度φ、取付半径ａの位置に取り付けられており、ま
た磁性体１１のＺＹ面の端面角度はα１，α２である。 測定点Ｐは、ＸＹ面の角度Φ、ＺＹ面の角度θ、半径ｒ
の位置である。

【０００７】このような座標表現を用いた場合、磁性体
１１の測定点Ｐでの磁場Ｂｚは、式１により示される。

【０００８】

【数１】

【０００９】ここで、Ｋは定数（磁性体シム要素５の磁
気特性で決まる数値）、Ａは磁性体１１の断面積、εｍ
はノイマン係数（ｍ≠０ならεｍ＝２、ｍ＝０ならεｍ
＝１）、Ｐｎｍはｎ次ｍ位のルジャンドル陪多項式であ
る。 また、表１は、極座標系での磁界出力Ｂｚｎｍと直交座
標系での出力成分を、ｎ＝２までについて対照して示す
ものである。

【００１０】

【表１】

【００１１】次に、一例として、直交座標系で示される
Ｘ成分の負の出力を出す磁場補正について説明する。式
１から分かるように、磁性体１１がつくる磁界成分は無
限個であるが、一般にはａ＞ｒであるから、ｎの値が大
きい成分は、式１中の（ｒ／ａ）ｎが非常に小さくなり
、無視できる。従って、ｎ，ｍの小さい成分Ｂｚ１１，
Ｂｚ２１，Ｂｚ２２，Ｂｚ３１，Ｂｚ３２，Ｂｚ３３，
Ｂｚ４１，Ｂｚ４２，Ｂｚ４３，Ｂｚ４４，Ｂｚ５１，
Ｂｚ５２，Ｂｚ５３，Ｂｚ５４の中から、Ｘ成分に対応
するＢｚ１１だけを発生させるような磁性体１１の形状
，位置を次の（ｉ），（ｉｉ），（ｉｉｉ）のように決
めればよい。

【００１２】（ｉ）　　磁性体１１の取付角度φを、以
下の式２〜式９の通りとする。これにより、ｍ＝２，３
，４に対して式１のｃｏｓｍ（Φ−φ）はゼロとなり、
Ｂｚ２２，Ｂｚ３２，Ｂｚ３３，Ｂｚ４２，Ｂｚ４３，
Ｂｚ４４，Ｂｚ５２，Ｂｚ５３，Ｂｚ５４の成分は出力
しない。また、Ｂ１１ではＸ成分の負の出力を発生する
ものとなる。

【００１３】

【数２】

【００１４】

【数３】

【００１５】

【数４】

【００１６】

【数５】

【００１７】

【数６】

【００１８】

【数７】

【００１９】

【数８】

【００２０】

【数９】

【００２１】（ｉｉ）　　磁性体１１の端面角度α１，
α２をα２＝π−α１とする。これにより、次の式１０
及び式１１が成立し、Ｂ２１，Ｂ４１の成分は出力しな
い。さらに、２本の磁性体１１について、端面角度（α
１，α２）を、それぞれ（３３．８８°，１４６．１２
°）、（６２．０４°，１１７．９６°）に選べば、双
方のＢ５１をともにゼロにすることができる。

【００２２】

【数１０】

【００２３】

【数１１】

【００２４】（ｉｉｉ）　　端面角度（３３．８８°，
１４６．１２°）の磁性体１１、及び端面角度（６２．
０４°，１１７．９６°）の磁性体１１の断面積を、そ
れぞれＡ１，Ａ２とすると、双方の磁性体１１を同時に
配置した場合のＢ３１出力は、次の式１２となる。

【００２５】

【数１２】

【００２６】従って、次の式１３のように、Ａ１／Ａ２
を７．１６とすれば、Ｂ３１がゼロとなる。

【００２７】

【数１３】

【００２８】以上、（ｉ），（ｉｉ），（ｉｉｉ）の手
順により、所望のＢ１１成分のみが発生するような磁性
体１１の位置及び２本の磁性体１１の断面積比が決定さ
れる。

【００２９】このように決定された長さの異なる２本の
磁性体１１は、図１１に示すように、長さ方向への相互
の位置がずれないようにはんだ１４等により接合されて
、１個の磁性体シム要素５にされる。そして、（ｉ）で
示した取付角度φの位置に配置された非磁性管４内に、
それぞれ所定の個数の磁性体シム要素５が挿入され固定
される。これにより、Ｘ成分の磁界均一度が調整される
。なお、補正する磁界の大きさに応じて磁性体１１の断
面積は増減させるが、２本の磁性体１１の断面積比は一
定に維持する。

【００３０】

【発明が解決しようとする課題】上記のように構成され
た従来の磁場補正装置７においては、２本の磁性体１１
をはんだ１４等により接合して非磁性管４に挿入する必
要があるため、この磁性体１１の接合作業に手間がかか
り、また複数の磁性体シム要素５を１本の非磁性管４に
挿入する場合、先に挿入された磁性体シム要素５の短い
磁性体１１に、後から挿入する磁性体シム要素５が引っ
掛かるため、非磁性管４への磁性体シム要素５の挿入作
業が面倒であるなどの問題点があった。

【００３１】この発明は、上記のような問題点を解決す
ることを課題としてなされたものであり、磁性体シム要
素の長さの異なる磁性体相互を接合せずに使用すること
ができ、これにより製造・組立を簡単にすることができ
る磁場補正装置を得ることを目的とする。

【００３２】

【課題を解決するための手段】この発明に係る磁場補正
装置は、長さの異なる第１及び第２の磁性体を、それぞ
れ第１及び第２の非磁性管に別々に挿入して、それぞれ
その長さ方向に固定するようにしたものである。

【００３３】

【作用】この発明においては、長さの異なる第１及び第
２の磁性体を、それぞれ第１及び第２の非磁性管に別々
に挿入することにより、第１及び第２の磁性体の接続を
省略し、かつ各磁性体の各非磁性管への挿入をスムーズ
にする。

【００３４】

【実施例】以下、この発明の実施例を図について説明す
る。なお、この実施例では、一例としてＸ成分の負の出
力を出す補正について説明する。図１はこの発明の一実
施例による磁場補正装置の磁性体シム要素を示す構成図
であり、図において、磁性体シム要素２０を構成する第
１及び第２の磁性体２１，２２は、それぞれ任意の磁性
体棒材から所定の長さに切断されている。

【００３５】第１の磁性体２１はＹＺ平面において図２
に示すような端面角度を形成するように、長さＬ１が決
定されている。第２の磁性体２２はＹＺ平面において図
３に示すような端面角度を形成するように、長さＬ２が
決定されている。また、第１の磁性体２１の第１の端面
２１ａと第２の磁性体２２の第１の端面２２ａとの断面
積比、及び第１の磁性体２１の第２の端面２１ｂと第２
の磁性体２２の第２の端面２２ｂとの断面積比が、それ
ぞれほぼ７．１６となるように、第１及び第２の磁性体
２１，２２の断面積Ａ１，Ａ２がそれぞれ決定されてい
る。

【００３６】図４は図１の磁性体シム要素２０を有する
磁場補正装置のＸＹ面での取付状態を示す構成図、図５
は図４のＹＺ面での取付状態を示す構成図である。第１
の非磁性管２３とこれに平行に隣接する第２の非磁性管
２４とからなる組は、従来例の式２〜式９で示したのと
同様の８カ所に取り付けられており、第１の非磁性管２
３には第１の磁性体２１が、第２の非磁性管２４には第
２の磁性体２２がそれぞれ挿入されている。各非磁性管
２３，２４は、それぞれ各磁性体２１，２２の長さに合
わせて形成されている。 各磁性体２１，２２は、各非磁性管２３，２４の端部に
設けられた栓（図示せず）等により、それらの長さ方向
への位置ずれが防止されている。そして、各非磁性管２
３，２４の長さ方向の相互の取付位置を調節することに
より、各磁性体２１，２２の長さ方向への相互の位置が
所定の位置に調節されている。

【００３７】次に、動作について説明する。磁性体シム
要素２０は、式２〜式９に示した取付角度で取り付けら
れ、端面角度が（３３．８８°，１４６．１２°）、（
６２．０４°，１１７．９６°）となり、断面積比が７
．１６となっているため、従来例と同様に、Ｘ成分の負
の出力だけを出す磁場補正が行われる。

【００３８】このとき、上記実施例の磁性体シム要素２
０では、第１及び第２の磁性体２１，２２が相互に接続
されておらず、各磁性体２１，２２の長さ方向の相互の
位置は、第１及び第２の非磁性管２３，２４相互の位置
により調節されているので、各磁性体２１，２２相互の
接続の手間はかからず、各非磁性体２３，２４への各磁
性体２１，２２の挿入も容易である。

【００３９】なお、上記実施例ではＸ成分の出力を補正
するものについて述べたが、その他の成分を補正するも
のであってもよい。例えば、Ｘ成分補正用の磁性体シム
要素２０の取付箇所をそれぞれ９０°移動させると、Ｙ
成分を補正するものとなる。また、上記実施例では２本
の磁性体２１，２２を有する磁性体シム要素２０を示し
たが、例えば図６に示すように、長さの異なる第１，第
２及び第３の磁性体２１，２２，２５を有するものであ
ってもよい。この場合、第１，第２及び第３の非磁性管
２３，２４，２６を使用すればよい。さらに。磁性体を
４本以上有するものであってもよく、磁性体シム要素２
０の個数も特に限定されない。

【００４０】さらに、上記実施例では第１及び第２磁性
体２１，２２の長さに応じて長さが異なる第１及び第２
の非磁性管２３，２４を示したが、各非磁性管２３，２
４の長さを同じにして、第１の磁性体２１の長さ方向の
位置決めをするストッパ等を、第１の非磁性管２３内に
設けるなどしてもよい。さらにまた、上記実施例では磁
気共鳴イメージング装置用の磁場補正装置を示したが、
この発明の磁場補正装置は他の装置に適用してもよい。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の磁場補
正装置は、長さの異なる第１及び第２の磁性体を、それ
ぞれ第１及び第２の非磁性管に別々に挿入して、それぞ
れその長さ方向に固定するようにしたので、各磁性体相
互の接続を省略することができ、かつ各磁性体を各非磁
性管にスムーズに挿入することができ、従って製造・組
立を簡単にすることができ、作業性を向上させることが
できるなどの効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例による磁場補正装置の磁性
体シム要素を示す構成図である。

【図２】図１の第１の磁性体のＹＺ平面における長さ及
び端面角度を示す説明図である。

【図３】図１の第２の磁性体のＹＺ平面における長さ及
び端面角度を示す説明図である。

【図４】図１の磁性体シム要素を有する磁場補正装置の
ＸＹ面での取付状態を示す構成図である。

【図５】図４のＹＺ面での取付状態を示す構成図である
。

【図６】この発明の他の実施例による磁性体及び非磁性
管を示す斜視図である。

【図７】従来の磁界発生用マグネットの一例を示す斜視
図である。

【図８】図７のＺ軸方向を長手方向として置かれた磁性
体シム要素の１本の磁性体を示す斜視図である。

【図９】図７の磁性体シム要素の１本の磁性体及び測定
点ＰのＺＹ面での位置を示す説明図である。

【図１０】図９の磁性体及び測定点ＰのＸＹ面での位置
を示す説明図である。

【図１１】図７の１個の磁性体シム要素を示す斜視図で
ある。

【符号の説明】

２０　　　　磁性体シム要素 ２１　　　　第１の磁性体 ２２　　　　第２の磁性体 ２３　　　　第１の非磁性管 ２４　　　　第２の非磁性管

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　棒状の第１の磁性体と、この第１の磁
   性体と長さが異なる棒状の第２の磁性体とを有し、周囲
   の磁場を補正する磁性体シム要素、前記第１の磁性体が
   挿入されている第１の非磁性管、及びこの第１の非磁性
   管に近接して平行に設けられ、前記第２の磁性体が挿入
   されている第２の非磁性管を備え、第１及び第２の磁性
   体は、前記第１及び第２の非磁性管内で長さ方向への相
   互の位置ずれが防止されていることを特徴とする磁場補
   正装置。