JPH0442509A

JPH0442509A - 磁界発生装置

Info

Publication number: JPH0442509A
Application number: JP2150644A
Authority: JP
Inventors: Tsukasa Kobayashi; 司小林
Original assignee: Anelva Corp
Current assignee: Canon Anelva Corp
Priority date: 1990-06-08
Filing date: 1990-06-08
Publication date: 1992-02-13
Anticipated expiration: 2013-12-09
Also published as: JP2832487B2

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、永久磁石ブロックを１八角筒などの多角筒
に組合せて、角筒の内側空間に、２次元面内で均一磁界
分布を得るようにした磁界発生装置に関する。

（従来の技術）今日の多様な技術のなかで、均一磁界分布が必要とされ
る分野は数多い。このような要請に応じる為の手段とし
ては、大別してコイルに通電して磁界を発生させる方式
と、永久磁石を用いる方式とに分けられる。永久磁石を
用いる方式は、コイルに通電する為の電源が不要であり
、装置をより小型にできる点で優れている。

筒状の永久磁石の内部空間に、筒の中心軸に沿った方向
に磁界を生じさせることは比較的容易であるが、中心軸
と垂直の面内で均一な磁界を発生させることはそれ程容
易ではない、然し乍ら、このような磁界発生装置が核磁
気共鳴断層撮影装置や荷電粒子の偏向用装置等で有効で
あると認められる。

従来の、筒の中心軸と垂直の面内で均一磁界分布を得る
ようにした磁界発生装置として、第４図に示したような
装置がハルバッハ氏（Ｈａｌｂａｃｈ　）により提案さ
れている（Ｐｒｏｃ、　８Ｌｈ　Ｉｎｔ、　ｌ１ｏｒｋ
ｓｈｏｐｏｎ　　Ｒａｒｅ　　Ｅａｒｔｈ　　Ｍａｇｎ
ｅｔｓ、　　Ｄａｙｔｏｎ、　　ＯＬ　　ＵＳＡ（＋９
８５）　）。

この磁界発生装置は、８個の永久磁石ブロック１ａ、１
ｂ、・・・１ｈを１八角筒に組合せたもので、各永久磁
石ブロック１ａ％　ｌｂ、−１ｈの磁化の方向を図中矢
印で示した方向として、磁束が図において左右対称に環
流する構造とすることによって、１八角筒の内側空間に
、１八角筒の軸と垂直の２次元面内で、矢示２で示す均
一磁界分布を得られるようにしたものである。

（発明が解決しようとする課題）前記のハルハッパ氏が提案した磁界発生装置は、１八角
筒を構成した永久磁石ブロックｌａ、１ｂ、・・・１ｈ
の厚さを厚くすることによって、筒の内側空間に形成さ
れる磁界を強くすることができるという特徴を有するも
のであったが、製造上次のような問題点があった。

即ち前記永久磁石ブロック１ａ、ｌｂ、・・・ｌｂ中、
磁化の方向が正へ角筒の辺と直角の方向となる永久磁石
ブロックＩａ、ｌｅおよび辺と平行な方向となる永久磁
石ブロックｌｃ、Ｉｇの磁化は問題なくできるのに反し
て、磁化の方向が１八角筒の辺と直角又は平行の関係に
ない永久磁石ブロックｌｂ　　ｌｄ　　Ｉｆ　　ｌｈは
、辺と４５°の角度をなして磁化する必要があり、正確
な磁化が困難である問題点があった。磁化に際して、永
久磁石ブロックの断面形状に起因する反磁界の効果があ
り、磁化の方向がどうしても前記辺の方向に傾いてしま
う為である。このような磁化の方向の傾きを防ぐ為に、
着磁の際に、着磁後の反磁界による磁化方向の変化を予
め考慮して行うことが考えられるが、一般にこれを行う
ことは難しいことてあった。

従って、磁化の方向が正確でない永久磁石ブロックによ
って磁界発生装置が組立てられることになり、筒の内側
空間に得られる磁界の均一性も損なわれていた。

一例として前記第４図に示した磁界発生装置の磁界分布
を第５図に示した。第５図は、筒の内側空間における中
心位置のＸ方向の磁界の強さで規格化して、中心よりＸ
方向（曲線ａ）、Ｘ方向（曲線ｂ）およびＸ又はＸ方向
と４５°傾いた方向（曲線Ｃ）で夫々測定した磁界分布
を示したものである。磁界発生装置を構成した１八角筒
の内側対辺間距離は２４０ｍｍ、外側対辺間距離は３０
０ｍｍであり、永久磁石ブロックの材料はフェライト系
のものとした。尚、簡の長さは３００ｍｍで、磁界測定
は筒の中心で行なった。

以上のように、従来の磁界発生装置は、永久磁石ブロッ
クの磁化を正確に行うことが難しく、この結果、第５図
に示したように磁界の均一性が悪いものとなっていた。

この発明は以上のような問題点を考慮してなされたもの
で、永久磁石ブロックの磁化を正確にできる構造の磁界
発生装置を提供することを目的とし、更に磁界分布の均
一性を向上させた磁界発生装置を提供することを目的と
している。

（課題を解決する為の手段）上記の目的を達成するこの発明の磁界発生装置は、複数
の永久磁石ブロックな正４ｎ角筒（。は２以ヒの整数）
に結合して、角筒の内側空間に、角筒の軸と垂直の２次
元面内で均一な磁界分布を得るようにした磁界発生装置
において、前記正４０角筒を構成した辺中、均−磁界の
方向と直角又は平行の関係にない辺の永久磁石ブロック
が、複数の永久磁石小ブロックを組合せて構成してあり
、前記永久磁石小ブロックは、該小ブロックの辺と平行
な方向に磁化したものと、該小ブロックの辺と直角な方
向に磁化したものとからなることを特徴としている。

前記正４ｎ角筒は、代表的にはｎ＝２とされ、従来と同
様に１八角筒とされるものであるが、筒体の軸と垂直面
内において、上下および左右で対称となる正１２角筒、
正１６角筒、・・・でも良いものである。

前記二種類の永久磁石小ブロックを組合せて構成される
永久磁石ブロックは、例えば磁化の方向を正４０角簡の
辺に対して４５°傾いたものとするときは、夫々同一体
積とした永久磁石小ブロッりを同一個数、交互に組合せ
て構成することができるが、必要とする磁化の方向を考
慮して各永久磁石小ブロックの数、体積並びに配列を決
定する。

（作　　用）この発明の磁界発生装置によれば、前記永久磁石小ブロ
ックを組合せて構成した永久磁石ブロックの部分におい
ては、複数の永久磁石小ブロックの夫々の磁化の方向を
合成した磁化の方向となり、所要の磁化の方向を得るこ
とができる。この結果、正４０角簡の内側空間に分布す
る磁界の均一性を向上することができる。

また、永久磁石ブロックおよび永久磁石小ブロックは何
れも、その辺と直角又は平行の方向で磁化すれば良いの
で、製造も容易にできる。

（実　施　例）以下、この発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図が正六角筒に構成した磁界発生装置であって、８
個の永久磁石ブロックＩｌａ、ｌｌｂ、１１ｃ、ｌｌｄ
、ｌｌｅ、ｌ　Ｉｆ、Ｉ　Ｌｇ、ｌ　］ｈをエポキシ系
の接着剤で接合して構成されており、筒体の内側空間１
２に、筒体の軸と垂直な面内で矢示１３で示した方向に
、均一な磁界分布を得ようとしたものである。

前記永久磁石ブロックｌｌａ、１１ｂ、・・司１ｈのう
ち、矢示１３で示された磁界方向と直角な辺を形成して
いる永久磁石ブロック１１ａ、ｌｌｅと、矢示１３で示
された磁界方向と平行な辺を形成している永久磁石ブロ
ックｌｌｃ、ｌ１ｇは。

夫々−つの永久磁石とされ、かつ図中に示した矢示１４
ａ、１４ｅ、１４ｃ、１４ｇの方向で同一の強度に磁化
（約３にガウス）されている。

一方、前記磁界方向（矢示１３）と直角又は平行の関係
にない永久磁石ブロックｌｌｂ、１１ｄ、１１ｆ、ｌｌ
ｈは、夫々二種類の永久磁石小ブロック１５ａ、１５ｂ
を３個ずつ交互に組合せて構成しである。この永久磁石
小ブロック１５ａ、１５ｂは、互いに同一体積とした直
方体状の永久磁石であって、一方の永久磁石小ブロック
１５ａは、図中に矢示１６ａで示したように小ブロック
の辺と平行な方向に磁化（約３にガウス）しであるのに
対して、他方の永久磁石小ブロック＋５ｂは５図中に矢
示１６ｂで示したように小ブロックの辺と直角な方向に
磁化しであるものであって、磁化の強度は同一としであ
る。

このようにして、永久磁石ブロックｌｌｂにおいては１
組合せた永久磁石小ブロック１５ａ。

１５ｂ、１５ａ、・・・で、夫々の磁化方向（１６ａ、
＋６ｂ）に対して４５°の方向、即ちこの永久磁石ブロ
ックｌｌｂの辺に対して４５°傾いた方向に平均的な磁
化が矢示１４ｂのように得られ、かつ、その強度も隣接
する永久磁石ブロックｌｌａ、１１ｃの強度と同一（約
３にガウス）となるようにしである。

永久磁石ブロック１１ｄ、１１ｆ、ｌｌｈにおいても同
様で、夫々、該当する辺と４５°の方向で、矢示１４ｄ
、１４ｆ、１４ｈのように平均的磁化が得られるように
しである。

前記永久磁石ブロック並びに永久磁石小ブロックは、夫
々フェライト系の永久磁石で構成した。

そして、正六角筒の内側対辺間距離は２４０ｍｍ、外側
対辺間距離は３００ｍｍとした。尚、筒の長さは３００
ｍｍとした。

上記実施例の磁界発生装置によって、正六角筒の中心で
、矢示１３の方向に約５００ガウスの磁界が得られた。

また、矢示１３の方向をＹ方向として、Ｙ方向、Ｘ方向
およびＸおよびＹの方向と４５°傾いた方向で磁界を測
定し、中心軸上のＹ方向の磁界の強さで規格化したとこ
ろ、第２図のような結果であった。図中ａがＸ方向、ｂ
がＹ方向、Ｃが４５°の方向である。

第２図の結果から５、±１％以内で、磁界が均一な領域
として、約１３２ｍｒｎφの領域が得られることが確認
できた。

因に、前記第４図の従来装置では、中心部の磁界強度は
約６００ガウス、±１％以内で磁界が均一な領域は約７
５ｍｍφであった。

次に第３図は、前記永久磁石ブロックｌｌｂの他の実施
例（永久磁石ブロック１］ｄ、ｆ、ｈも同様）であって
、二種類の永久磁石ブロック１５ｃ、１５ｄを、正六角
筒壁の厚さ方向に組合せて構成したものである。永久磁
石小ブロック１５ｃは、その辺の方向で矢示１６ｃのよ
うに磁化されているのに対して、永久磁石小ブロック１
５ｄは、その辺と直角の方向で、矢示１６ｄのように磁
化されている。然してこの実施例でも永久磁石ブロック
ｌｌｂとしては、平均的な磁化を矢示１４ｂのようにす
ることができる。

以上、永久磁石ブロックを正次角筒に構成した実施例に
ついて説明したが、平面において上下および左右対称と
なる正１２角筒、正１６角筒など正４ｎ　（ｎは２以上
の整数）角筒でこの発明を実施することができる。角筒
の辺と直角又は平行でない方向に磁化する必要のある辺
については、前記永久磁石小ブロック１５ａ、１５ｂ、
１５ｃ。

１５ｄなどのように、その辺と平行な方向に磁化した永
久磁石小ブロックと、その辺と直角な方向に磁化した永
久磁石小ブロックの組合せを調節（個数比、体積比、磁
化強度比などを変更することで所望の合成磁界方向が得
られる）すれば良い。

永久磁石材料は、フェライト系に限られるものではなく
、希土類系など他の永久磁石材料を用いて、更に強い磁
界分布を得ることも可能である。

尚、このような磁界発生装置は、前記のように核磁気共
鳴断層撮影装置や荷電粒子偏向装置に利用されるが、更
に、磁性薄膜の成膜工程において磁気特性を制御する為
の磁界印加装置としたり、プラズマエツチング装置の磁
界印加装置として応用することも可能である。

（発明の効果）以上に説明したように、この発明によれば、装置を構成
する永久磁石の磁化方向を、その辺と直角又は平行な方
向とすることができるので、製造を容易にできる効果が
ある。また、磁化の方向を正確にできるので、広い領域
で均一な磁界分布が得られる磁界発生装置を提供できる
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１はこの発明の実施例の平面図、第２図は同じ〈実施
例の磁界分布を示すグラフ、第３図はこの発明の他の実
施例の一部平面図、第４図は従来装置の平面図、第５図
は従来装置の磁界分布を示すグラフである。１１ａ〜ｌｌｈ・・・永久磁石ブロック１５ａ〜］　５
　ｄ−・・永久磁石小ブロツク特許出願人　　日電アネ
ルバ株式会社

Claims

【特許請求の範囲】

１　複数の永久磁石ブロックを正４ｎ角筒（ｎは２以上
の整数）に結合して、角筒の内側空間に、角筒の軸と垂
直の２次元面内で均一な磁界分布を得るようにした磁界
発生装置において、前記正４ｎ角筒を構成した辺中、均
一磁界の方向と直角又は平行の関係にない辺の永久磁石
ブロックが、複数の永久磁石小ブロックを組合せて構成
してあり、前記永久磁石小ブロックは、該小ブロックの
辺と平行な方向に磁化したものと、該小ブロックの辺と
直角な方向に磁化したものとからなることを特徴とした
磁界発生装置