JPH0448606A - 超電導マグネット用低温容器 - 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】 Ａ　産業上の利用分野 この発明は、例えば人体の断層像を撮影する核磁気共鳴
断層撮影装置などに利用されている超電導マグネット用
低温容器に係り、特に、超電導マグ７．７トが形成する
静磁場の外部漏洩を抑止するための技術に関する。

Ｂ、従来技術 超電導マグネ、トによって形成される静磁場が、超電導
マグ７、　ｙ　トを収納している低温容器外に漏洩して
、外部の電子機器などに悪影響を及ぼすことが従来から
知られており、その外部漏洩磁場を抑止するために、低
温容器には第３図に示すような工夫が施されている。

同図（ａ）に示しているのは、−Ｃにハイブリッ］。

シールド方式と呼称される磁気ソールド方式を採用した
低温容器１で、超電導マグネット２の外周部に、超電導
マグネット２とは逆向きの磁場を形成するキャンセルコ
イル３を配置して、これらを液体ヘリウムなどの極低温
寒剤を充填した内容器４の中に収納し、この内容器４を
真空下に内包する真空容器７の胴部外周面を、磁気シー
ルド板１１で包囲して構成されている。なお、通常、内
容器４と真空容器７との間に熱シールド板が設置される
が、この図では省略している。このような、磁気シール
ド板＋１の磁気遮蔽作用と、キャンセルコイル３が形成
する磁場（外部漏洩磁場を打ち消す作用をもった磁場で
、以下キャンセル磁場と称する）の二つの磁気ソールド
作用を併用して外部漏洩磁場の抑制を図るのが、このノ
１イブリントシールド方式である。

また、同図（ｂ）に示しているように、低温容器１全体
を磁気シールド板１２で完全に包囲して外部漏洩磁場を
抑制するパラノブシールド方式や、同図（Ｃ）に示すよ
うに、キャンセルコイル３のみを備え、そのキャンセル
磁場によって、外部漏洩磁場を打ち消すアクティブシー
ルド方式を採用した低温容器１は一般によく知られてい
る。

Ｃ９発明が解決しようとする課題 しかしながら、上述した従来技術には次のような問題点
がある。

最初に記載したハイブリッドシールド方式では、真空容
器７の胴部分の全外周を磁気シールド板１１で覆ってい
るために、キャンセル磁場の作用を著しくｔ員なうもの
であった。第４回にこのハイブリッドシールド方式によ
るキャンセル磁場（−点鎖線で図示）と、超電導マグネ
ット２の静磁場（実線で図示）の分布図を示している。

図示のように、磁気シールド板１１は低温容器１　（こ
こでは図示省略）の径方向Ｘへの外部漏洩磁場を遮蔽し
ているが、これと同時に、キャンセル磁場が外部に及ぶ
のをほぼ完全に遮蔽している。このため、磁気シールド
板１１で遮蔽できなかった外部漏洩磁場（王として低温
容器ｌの筒軸方向Ｙへの漏洩磁場）を打ち消すだけのキ
ャンセル磁場を作用さセることかできず、磁気ソールド
効果が低減するという問題点がある。これを解決するた
めには、磁気シルト板１１を通過してしまうほどに、キ
ャンセル磁場を大きくして、キャンセル磁場を外部に及
ぼすことが考えられるが、キャンセル磁場を大きくする
とｅＭするアクティブシールド方式と同し欠点が生しる
。

パラノブシールド方式では、磁気ノールト板１２のみで
外部漏洩磁場の抑制を図っているため磁気ソールド板１
２の肉厚はかなり厚く、その重量は、例えば０．５ＥＴ
ｌクラスの静磁場を発生する超電導マグネットを備えた
低温容器に配される場合、５〜１０トンにも及ぶ。この
ため、低温容器１全体の総重量はかなりの重さになり、
低温容器１を収容する建物には、その重量に耐えるだけ
の補強を施す必要があるので、建物にかける費用が高く
なるという欠点があった。また、かなりの厚さの磁気シ
ールド板１２を配設することで、低温容器の外形寸法も
大きくなり、収容に際して、かなりのスペースも必要と
なるため、広い部屋を確保しなければならず、高価にな
る欠点があった。

アクティブシールド方式では、外部漏洩磁場の抑制をキ
ャンセル磁場のみに輔っているので、ある程度の大きさ
のキャンセル磁場を形成する必要があるが、このキャン
セル磁場は、静磁場に対して逆向きの磁場であるため、
外部漏洩磁場だけではなく、静磁場の磁場強度を下げる
作用がある。

したがって、キャンセル磁場が大きいと、超電導マグＺ
ノドに使用されている超電導線に流す電流値を増加して
、キャンセル磁場によって凋しられる静磁場を補正する
必要があるため、臨界値の高い高価な超電導線を多量に
必要とするという欠点があった。

この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであ
って、低温容器の重量軽減および超電導線のコストダウ
ンをＲるとともに、磁気ノールト効果の向ヒを図ること
ができる超電導マグネット用低温容器を提供することを
目的としている。

Ｄ、　、課題を解決するための手段 この発明は、上記目的を達成するためご二次のような構
成を備えている。

即ち、この発明は、超電導マグ７、ノドを極低温東側中
に浸漬して収納する内容器と、内容器を覆う熱ノールト
板と、この熱ソールト板および前記内容器を真空下に内
包する真空容器とを備えた超電導マグ名ノド用低温容器
乙こおいて、前記超電導マグネットが形成する静磁場に
対して逆向きの磁場を形成するキャンセルコイルを超電
導マグネットの外側両端部付近にそれぞれ設けるととも
に、軸方向の長さがこれらのキャンセルコイルの間隔以
下である磁気シールド板を、前記両キャンセルコイル間
に相当する前記真空容器の外面部に取り付けたことを特
徴としている。

８３作用 この発明によると、磁気シールド板の軸方向の長さを、
キャンセルコイルの間隔以下にしたので、キャンセル磁
場の分布範囲を著しく規制することがなく、キャンセル
磁場が低温容器外に及ぶのを大きく許容するため、従来
のハイブリンドソールド方式に比べて、キャンセル磁場
による磁気シールド作用は向上する。また、磁気シール
ド板の幅長さを！ＩＩ限しているので、従来のパンシブ
シールド方式に比べ、低温容器の重量は減少する。

さらに、この磁気シールド板によって、超電導マグネッ
トによる外部漏洩磁場はある程度抑制されるので、従来
のアクティブシールド方式よりも、キャンセル磁場の大
きさを減少させることができ、キャンセル磁場による静
磁場の減磁分も少なくて済むため、超電導マグぶ、／ト
に通ずる電流を低減できる。

Ｆ、実施例 以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は、この発明の一実施例の概略構成を示した一部
破′＃Ｔ側面図であり、核磁気共鳴断層撮影装置（以下
、ＭＲＩ装置）の超電導マグ名ノド用低温容器を図示し
ている。

図中、符号１は筒状体として形成される低温容器全体を
示しており、低温容器１の空洞部分が被検体（図示せず
）のＭＲＩ装置内への挿入孔１０である。２はソレノイ
ド形の超電導マグネットであり、この例の超電導マグネ
ット２は、６個のマグネットを低温容器ｌの筒袖上に並
列配置したものとして構成されている。超電導マグネッ
ト２の外周両端部付近には、超電導マグネット２が形成
する静磁場に対して逆向きの磁場（キャンセル磁場）を
発生する２個の環状のキャンセルコイル３が間隔りを隔
てて、低温容器１の筒袖上に並設されている。このキャ
ンセルコイル３と超Ｎ４マグネット２は、超電導状態の
維持のために極低温寒剤（王として、液体ヘリウム）中
に浸漬されて、内容器４に収納されている。

内容器４の周囲は、アルミニウムなどの熱伝導性の高い
材料で形成された第２熱ンールト５によって覆われ、第
２熱シールド５の周囲は、同様の材料で形成された第１
熱シールトロによって覆われている。第２熱シールド５
は、冷凍機（図示せず）の冷却作用によって約２０°Ｋ
に維持され、第】熱シールドロは約８０°Ｋに維持され
ている。内容器４、および第２熱シールド５、第１熱シ
ールドロは常温の真空容器７内に収納されている。

前記キャンセルコイル３の間隔りに相当する真空容器７
の外周面Ｇこは、鉄、ニッケルなどの強磁性材料で形成
された磁気シールド板８が帯状に配されている。この磁
気シールド板８は、前記間隔りよりも若千、短い幅長さ
をもち、その肉厚は、低温容器１の重量軽減を回るため
、従来のパンノブノールト方式の低温容器に取り付けら
れている磁気シールド板１２（第３図（Ｃ）参照）より
も、薄い肉厚となっている。

このような構成の低温容器ｌの作用は、以下の通りであ
る。

貫通孔ｌＯ内に挿入された被検体の周囲空間に、核磁気
共鳴断層撮影に必要なりＩ場を形成するため、超電導マ
グネット２Ｓこ電流を通ずる。これと同時にキャンセル
コイル３！こも電流を通りる。超ｌマグぶノド２と、キ
ャンセルコイル３とを所定の電流値で励磁ε、図示を省
略している永久電流スイ、・チにより、超電導マグ２ノ
ド２およびキャンセルコイル３を水入運転状ｕ５こする
。

このようにして、超電導マグネット２による静ｆ！ｚ場
と、キャンセルコイル３によるキャンセル磁場が形成さ
れる。静磁場は、貫通孔１０内において均一に分布する
だけでなく、低温容器１の外部にもその分布範囲は及ぶ
が、真空容器７の外周面に配されている磁気シールド板
８によって、その外部漏洩磁場は、ある程度抑制され、
次いで、キふンセルＩｔｓの作用で完全に打ち消される
。このキャンセル磁場の磁気シールド作用を引き出して
いるのが、磁気シールド板８の軸方向の長さに制限を加
えた点である。以下、第２図を参照して説明する。第２
図は、静磁場およびキャンセル磁場の分布をコンピュー
タでシュミレーションしたものを簡単化した図である。

なお、この図では、超電導マグネット２とキャンセルコ
イル３および磁気シールド板８の一部分のみを示してい
る。また、超電導マグ矛ント２による静磁場を実線で、
キャンセル磁場を一点鎖線で示している。

この第２図と、従来のハイブリッドシールド方式による
磁場の分布図（第４回）とを比べると明らかなように、
磁気シールド板８の軸方向の長さを、キャンセルコイル
３の間隔り以下に構成したことによる磁気シールド効果
の違いが出ている。

すなわち、磁気シールド板８の幅が短くなった分、キャ
ンセル磁場の分布は、低温容Ｐ８Ｉの外部（径方向Ｘ）
に対して広がりをもつようになり、磁気シールド板８で
遮断できなかった外部漏洩磁場（主に、低温容器ｌの筒
袖方向Ｙへの漏洩磁場）を打ち消す作用が発揮される。

このように、磁気シールド板８の長さに制限を加えるこ
とによって、キャンセル磁場が低温容器１の外部に及ぶ
のを、大きく許容しているため、キャンセルコイル３の
磁気シールド作用を損なうことなく、キャンセルコイル
３および磁気シールド板８による磁気シールド作用が有
効なものになる。

Ｇ１発明の効果 以上の説明から明らかなように、この発明に係る超電導
マグ不ント用低温容器によれば、次のような効果がある
。

（１）磁気シールド板の軸方向の長さを、キャンセルコ
イルの間隔以下にしたので、キャンセル磁場の分布は、
低温容器外部に向かって大きく広がる。これによって、
外部漏洩磁場は打ち消され、磁気シールド効果の向上を
図ることができる。

（２）外部漏洩磁場をある程度、磁気シールド板で滅し
ているので、キャンセルコイルおよび超電導マグネット
に通ずる電流を従来のアクティブソールド方式に比べて
減少することができ、超電導線のコストの低下を関るこ
とができる。

（３）上記のように、磁気シールド板の幅長さに制限を
加えているので、磁気シールド板を低温容器の全周にわ
たって取りつけている従来のパノンブノールＦカ式より
も、低温容器の重量を軽減することができ、低温容器を
収容する建物の強度が小さくて済むとともに、装置を収
容するのに必要なスペースを小さくでき、建物にかかる
費用を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、この発明の一実施例に係り、第
１図は超電導マグ♀ント用低温容器の一部破断側面口、
第２回はキャンセル磁場と静磁場の分布を示した口であ
る。 また、第３図および第４同は従来技術乙こ係り、第３図
は従来の各種の磁気シールド方式を採用した低温容器の
給断面図、第４０はハイブリッドシル［一方式乙こおけ
る各磁場の分布を示した図である。 低温容器　　　　２・・・超電導マグネット５・・・第
２熱ノールト板　６・・第１熱シールド板７・・・真空
容器 ８・　磁克ノールト′牟反 特許出願人　株式会社　島律製作所

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）超電導マグネツトを極低温寒剤中に浸漬して収納
   する内容器と、内容器を覆う熱シールド板と、この熱シ
   ールド板および前記内容器を真空下に内包する真空容器
   とを備えた超電導マグネツト用低温容器において、前記
   超電導マグネットが形成する静磁場に対して逆向きの磁
   場を形成するキャンセルコイルを超電導マグネットの外
   側両端部付近にそれぞれ設けるとともに、軸方向の長さ
   がこれらのキャンセルコイルの間隔以下である磁気シー
   ルド板を、前記両キャンセルコイル間に相当する前記真
   空容器の外面部に取り付けたことを特徴とする超電導マ
   グネツト用低温容器。