JPH06224027A - 磁場発生装置 - Google Patents
磁場発生装置Info
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- JPH06224027A JPH06224027A JP5027225A JP2722593A JPH06224027A JP H06224027 A JPH06224027 A JP H06224027A JP 5027225 A JP5027225 A JP 5027225A JP 2722593 A JP2722593 A JP 2722593A JP H06224027 A JPH06224027 A JP H06224027A
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- dipole ring
- magnet
- magnets
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 均一磁場空間の大きさを一定に保ちながら磁
場強度を変化させることのできる、永久磁石を用いた磁
場発生装置を提供すること。 【構成】 複数の異方性磁石の磁化方向の角度を変えな
がらリング状に配置して双極子リング磁石を構成し、こ
の双極子リング磁石を複数個使用して磁場を発生させる
装置において、上記双極子リング磁石を二重以上に配置
し、かつ、該双極子リング磁石の各々が独立して回転す
ることを特徴とする磁場発生装置を提供する。
場強度を変化させることのできる、永久磁石を用いた磁
場発生装置を提供すること。 【構成】 複数の異方性磁石の磁化方向の角度を変えな
がらリング状に配置して双極子リング磁石を構成し、こ
の双極子リング磁石を複数個使用して磁場を発生させる
装置において、上記双極子リング磁石を二重以上に配置
し、かつ、該双極子リング磁石の各々が独立して回転す
ることを特徴とする磁場発生装置を提供する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明に係る磁場発生装置は、均
一磁場を必要とし、かつ、磁場強度を変える必要のある
分野に用いられる。たとえば、加速器での偏向用磁石で
は粒子のエネルギーに応じて、プラズマエッチングでは
磁性を持ったターゲットの厚みに応じて、磁場強度を変
える必要があるし、また、磁場配向した試料のＸ線回折
においても磁場強度変化の要望がある。
一磁場を必要とし、かつ、磁場強度を変える必要のある
分野に用いられる。たとえば、加速器での偏向用磁石で
は粒子のエネルギーに応じて、プラズマエッチングでは
磁性を持ったターゲットの厚みに応じて、磁場強度を変
える必要があるし、また、磁場配向した試料のＸ線回折
においても磁場強度変化の要望がある。
【０００２】
【従来の技術】ある一定の空間内に均一磁場を発生させ
る技術は、磁気共鳴断層装置などの医療関係、加速器で
の偏向用磁石、半導体プロセスのプラズマエッチング及
びスパッタ、磁場配向した試料のＸ線回折などの分野に
必要とされる。
る技術は、磁気共鳴断層装置などの医療関係、加速器で
の偏向用磁石、半導体プロセスのプラズマエッチング及
びスパッタ、磁場配向した試料のＸ線回折などの分野に
必要とされる。
【０００３】上記の分野の中には、発生する均一磁場の
強度を変化させたいという要望のある分野がある。たと
えば、上記の産業上の利用分野の欄で述べたように、加
速器での偏向用磁石では粒子のエネルギーに応じて、プ
ラズマエッチングでは磁性を持ったターゲットの厚みに
応じて磁場強度を変えたいという要望があり、また、磁
場配向した試料のＸ線回折においても磁場強度変化の要
望がある。
強度を変化させたいという要望のある分野がある。たと
えば、上記の産業上の利用分野の欄で述べたように、加
速器での偏向用磁石では粒子のエネルギーに応じて、プ
ラズマエッチングでは磁性を持ったターゲットの厚みに
応じて磁場強度を変えたいという要望があり、また、磁
場配向した試料のＸ線回折においても磁場強度変化の要
望がある。
【０００４】均一磁場を発生させる磁場発生装置には、
たとえば、双極子リング磁石型磁場発生装置、永久磁石
対向型磁場発生装置、電磁石あるいは超伝導磁石を用い
た磁場発生装置などがある。
たとえば、双極子リング磁石型磁場発生装置、永久磁石
対向型磁場発生装置、電磁石あるいは超伝導磁石を用い
た磁場発生装置などがある。
【０００５】ところが、従来の双極子リング磁石型磁場
発生装置では磁場強度を変えることができなかった。
発生装置では磁場強度を変えることができなかった。
【０００６】また、永久磁石対向型磁場発生装置の場合
は、磁場強度を変えるために対向磁石間の間隔を変更し
なければならず、均一磁場空間の大きさも変化してしま
うという問題があった。
は、磁場強度を変えるために対向磁石間の間隔を変更し
なければならず、均一磁場空間の大きさも変化してしま
うという問題があった。
【０００７】一方、電磁石あるいは超伝導磁石を用いた
磁場発生装置の場合は、均一磁場を発生させ、装置に流
す電流量を変化させることにより、その均一磁場空間の
大きさを変えずに磁場強度を変えることができる。しか
し、電磁石あるいは超伝導磁石を用いた磁場発生装置は
安定な電源、冷却手段などを必要とするために、装置全
体が大がかりになるという問題があった。
磁場発生装置の場合は、均一磁場を発生させ、装置に流
す電流量を変化させることにより、その均一磁場空間の
大きさを変えずに磁場強度を変えることができる。しか
し、電磁石あるいは超伝導磁石を用いた磁場発生装置は
安定な電源、冷却手段などを必要とするために、装置全
体が大がかりになるという問題があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、均一
磁場空間の大きさを一定に保ちながら磁場強度を変化さ
せることのできる、永久磁石を用いた磁場発生装置を提
供することである。
磁場空間の大きさを一定に保ちながら磁場強度を変化さ
せることのできる、永久磁石を用いた磁場発生装置を提
供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】複数の異方性磁石の磁化
方向の角度を変えながらリング状に配置して双極子リン
グ磁石を構成し、該双極子リング磁石を複数個使用して
磁場を発生させる装置において、上記複数の双極子リン
グ磁石を二重以上に配置し、かつ、該双極子リング磁石
の各々が独立して回転することを特徴とする磁場発生装
置を提供する。
方向の角度を変えながらリング状に配置して双極子リン
グ磁石を構成し、該双極子リング磁石を複数個使用して
磁場を発生させる装置において、上記複数の双極子リン
グ磁石を二重以上に配置し、かつ、該双極子リング磁石
の各々が独立して回転することを特徴とする磁場発生装
置を提供する。
【００１０】
【実施例】本発明では、均一磁場を発生させる装置とし
て双極子リング磁石型磁場発生装置を用い、これを二重
以上に配置して、磁場強度を変化させることのできる磁
場発生装置を作製する。
て双極子リング磁石型磁場発生装置を用い、これを二重
以上に配置して、磁場強度を変化させることのできる磁
場発生装置を作製する。
【００１１】本発明の磁場発生装置を説明する前に、一
重の双極子リング磁石型磁場発生装置について説明す
る。この装置の例を図４に示す。図４（ａ）は装置を上
からみた図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＡＡ’断面を示
した図である。
重の双極子リング磁石型磁場発生装置について説明す
る。この装置の例を図４に示す。図４（ａ）は装置を上
からみた図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＡＡ’断面を示
した図である。
【００１２】図４の例では１６個の永久磁石２をリング
枠４の中に配置して、双極子リング磁石６を構成してい
る。磁石２内の矢印は、各々の磁石の磁化の向きを示し
ている。
枠４の中に配置して、双極子リング磁石６を構成してい
る。磁石２内の矢印は、各々の磁石の磁化の向きを示し
ている。
【００１３】図のように磁化された永久磁石２をリング
状に配置することにより、双極子リング磁石６の中心部
分に矢印８の向きの磁場が発生する。この時、リング枠
４内がすべて均一磁場となるわけではなく、中心部分の
みが均一磁場となる。図４の装置における均一磁場領域
は、空間１０（通常、均一磁場領域は球体となるよう、
磁場発生装置は設計される）である。
状に配置することにより、双極子リング磁石６の中心部
分に矢印８の向きの磁場が発生する。この時、リング枠
４内がすべて均一磁場となるわけではなく、中心部分の
みが均一磁場となる。図４の装置における均一磁場領域
は、空間１０（通常、均一磁場領域は球体となるよう、
磁場発生装置は設計される）である。
【００１４】発生する磁場の強度と均一磁場空間１０の
体積は、双極子リング磁石に用いる各磁石の大きさ（長
さＬ及び厚さ（図４では直径）Ｗ）で決まる。
体積は、双極子リング磁石に用いる各磁石の大きさ（長
さＬ及び厚さ（図４では直径）Ｗ）で決まる。
【００１５】また、双極子リング磁石型磁場発生装置は
磁石のみで磁気回路が構成されている。すなわち、永久
磁石対向型磁場発生装置のように継鉄が用いられてはい
ない。このため、装置の外部で発生した磁場が、その向
きを変えることなく双極子リング磁石の内側にまで浸透
することができる。よって、外部で発生した磁場を、双
極子リング磁石内に発生している磁場と重ね合わせるこ
とができる。本発明は、この点に着目したものである。
磁石のみで磁気回路が構成されている。すなわち、永久
磁石対向型磁場発生装置のように継鉄が用いられてはい
ない。このため、装置の外部で発生した磁場が、その向
きを変えることなく双極子リング磁石の内側にまで浸透
することができる。よって、外部で発生した磁場を、双
極子リング磁石内に発生している磁場と重ね合わせるこ
とができる。本発明は、この点に着目したものである。
【００１６】本発明の磁場発生装置の例を図１に示す。
図１（ａ）は装置を上からみた図、図１（ｂ）は、図１
（ａ）のＢＢ’断面とＣＣ’断面を便宜上まとめて示し
た図である。
図１（ａ）は装置を上からみた図、図１（ｂ）は、図１
（ａ）のＢＢ’断面とＣＣ’断面を便宜上まとめて示し
た図である。
【００１７】本発明の装置は、双極子リング磁石を二重
に配置している。二重の双極子リング磁石の中に発生す
る磁場は、外側の双極子リング磁石２０による磁場と内
側の双極子リング磁石２２による磁場とを重ね合わせた
ものとなる。
に配置している。二重の双極子リング磁石の中に発生す
る磁場は、外側の双極子リング磁石２０による磁場と内
側の双極子リング磁石２２による磁場とを重ね合わせた
ものとなる。
【００１８】図１（ａ）のように永久磁石２４及び２６
の磁化を図の矢印の向きに向けて配置した場合には、双
極子リング磁石２０も２２も中心部分に上向き（図１
（ａ）において）の磁場を発生する。したがって、重ね
合わせられた磁場は矢印２８の向きとなる。
の磁化を図の矢印の向きに向けて配置した場合には、双
極子リング磁石２０も２２も中心部分に上向き（図１
（ａ）において）の磁場を発生する。したがって、重ね
合わせられた磁場は矢印２８の向きとなる。
【００１９】ここで、外側の双極子リング磁石２０を内
側の双極子リング磁石２２に対して回転させていくと
（または、その逆を行うと）、両方の双極子リング磁石
の作る磁場の向きがずれ、回転を進めるにつれて、双極
子リング磁石２０と２２との磁場を重ね合わせた磁場
は、その向きと強度が変化する。
側の双極子リング磁石２２に対して回転させていくと
（または、その逆を行うと）、両方の双極子リング磁石
の作る磁場の向きがずれ、回転を進めるにつれて、双極
子リング磁石２０と２２との磁場を重ね合わせた磁場
は、その向きと強度が変化する。
【００２０】例として、双極子リング磁石２０を双極子
リング磁石２２に対してある角度だけ回転させた場合に
ついて、図２を用いて説明する。図２（ａ）の矢印３
４、３６は、双極子リング磁石２０、２２が作る磁場の
向きを表わしている。各々の磁場の大きさと向きを考慮
してベクトル表示すると、図２（ｂ）のベクトル３７、
３８となる。図２（ｂ）に示したように、各々の双極子
リング磁石２０、２２が作る磁場（ベクトル３７、３
８）を加えた（ベクトル合成した）もの（ベクトル３
９）が、双極子リング磁石２０と２２との合成磁場にな
っている。
リング磁石２２に対してある角度だけ回転させた場合に
ついて、図２を用いて説明する。図２（ａ）の矢印３
４、３６は、双極子リング磁石２０、２２が作る磁場の
向きを表わしている。各々の磁場の大きさと向きを考慮
してベクトル表示すると、図２（ｂ）のベクトル３７、
３８となる。図２（ｂ）に示したように、各々の双極子
リング磁石２０、２２が作る磁場（ベクトル３７、３
８）を加えた（ベクトル合成した）もの（ベクトル３
９）が、双極子リング磁石２０と２２との合成磁場にな
っている。
【００２１】したがって、外側の双極子リング磁石２０
と内側の双極子リング磁石２２との作る磁場の向きが同
じ場合には二重リング内に発生する磁場の強度は最大に
なり、反対の場合には最小となる。
と内側の双極子リング磁石２２との作る磁場の向きが同
じ場合には二重リング内に発生する磁場の強度は最大に
なり、反対の場合には最小となる。
【００２２】合成磁場による均一磁場空間の大きさは、
外側の双極子リング磁石２０が作る均一磁場空間３０と
内側の双極子リング磁石２２が作る均一磁場空間３２の
うち、どちらか小さい方の空間の大きさとなる（図１の
場合は空間３２となる）。
外側の双極子リング磁石２０が作る均一磁場空間３０と
内側の双極子リング磁石２２が作る均一磁場空間３２の
うち、どちらか小さい方の空間の大きさとなる（図１の
場合は空間３２となる）。
【００２３】以上のように、外側あるいは内側の双極子
リング磁石を回転させることにより、装置内の磁場の強
度を変化させることができる。しかも、均一磁場空間
（図１の場合は空間３２）の大きさは変わらないという
利点もある。ただし、磁場強度を変えるために双極子リ
ング磁石を回転させていくと、合成磁場の向きが変化し
てしまう。ところが、通常は磁場の向きを一定にしてお
きたい場合が多いので、その場合は磁場発生装置全体の
向きを磁場の向きに合わせて回転させるか、または後述
するような三重リング構成とすれば良い。
リング磁石を回転させることにより、装置内の磁場の強
度を変化させることができる。しかも、均一磁場空間
（図１の場合は空間３２）の大きさは変わらないという
利点もある。ただし、磁場強度を変えるために双極子リ
ング磁石を回転させていくと、合成磁場の向きが変化し
てしまう。ところが、通常は磁場の向きを一定にしてお
きたい場合が多いので、その場合は磁場発生装置全体の
向きを磁場の向きに合わせて回転させるか、または後述
するような三重リング構成とすれば良い。
【００２４】以下に本発明の実施例を示す。本実施例で
は、次のような二重の双極子リング磁石型磁場発生装置
を用いた。
は、次のような二重の双極子リング磁石型磁場発生装置
を用いた。
【００２５】永久磁石として、 Ｎｄ2Ｆｅ14Ｂ系の磁石
を用いた。外側のリングには直径Ｗ１が４２ｍｍ、長さ
Ｌ１が３００ｍｍの円柱状磁石２４を１６個配置し、上
から見たとき（図１（ａ）の状態のとき）に、磁石２４
の中心が円を描き、その直径Ｒ１が４５０ｍｍとなるよ
うにした。一方、内側のリングには直径Ｗ２が４２ｍ
ｍ、長さＬ２が１５０ｍｍの円柱状磁石２６を１６個配
置し、磁石２６の中心が描く円の直径Ｒ２が２５０ｍｍ
となるようにした。
を用いた。外側のリングには直径Ｗ１が４２ｍｍ、長さ
Ｌ１が３００ｍｍの円柱状磁石２４を１６個配置し、上
から見たとき（図１（ａ）の状態のとき）に、磁石２４
の中心が円を描き、その直径Ｒ１が４５０ｍｍとなるよ
うにした。一方、内側のリングには直径Ｗ２が４２ｍ
ｍ、長さＬ２が１５０ｍｍの円柱状磁石２６を１６個配
置し、磁石２６の中心が描く円の直径Ｒ２が２５０ｍｍ
となるようにした。
【００２６】以上の設定により、外側の双極子リング磁
石２０による、磁束密度４００Ｇの均一磁場空間３０
（直径Ｒ３が１００ｍｍの球体）と、内側の双極子リン
グ磁石２２による、磁束密度１６００Ｇの均一磁場空間
３２（直径Ｒ４が５０ｍｍの球体）とが得られた。よっ
て、合成磁場の均一磁場空間は直径Ｒ４（＝５０ｍｍ）
の球体空間３２となり、合成磁場の磁束密度の最大値は
２０００Ｇ、最小値は１２００Ｇとなる。
石２０による、磁束密度４００Ｇの均一磁場空間３０
（直径Ｒ３が１００ｍｍの球体）と、内側の双極子リン
グ磁石２２による、磁束密度１６００Ｇの均一磁場空間
３２（直径Ｒ４が５０ｍｍの球体）とが得られた。よっ
て、合成磁場の均一磁場空間は直径Ｒ４（＝５０ｍｍ）
の球体空間３２となり、合成磁場の磁束密度の最大値は
２０００Ｇ、最小値は１２００Ｇとなる。
【００２７】上で述べたように、本実施例における二重
の双極子リング磁石型磁場発生装置は、均一磁場空間を
直径Ｒ４＝５０ｍｍの球体空間３２に保ったまま、発生
磁場の磁束密度を１２００Ｇから２０００Ｇまで変える
ことができる。
の双極子リング磁石型磁場発生装置は、均一磁場空間を
直径Ｒ４＝５０ｍｍの球体空間３２に保ったまま、発生
磁場の磁束密度を１２００Ｇから２０００Ｇまで変える
ことができる。
【００２８】以上の説明よりわかるように、本発明に係
る磁場発生装置の特徴は、均一磁場空間を一定に保ちな
がら、発生磁場の強度を変えることができる点にある。
る磁場発生装置の特徴は、均一磁場空間を一定に保ちな
がら、発生磁場の強度を変えることができる点にある。
【００２９】また、使用する磁石は永久磁石であるた
め、電磁石・超伝導磁石のように安定な電源・冷却装置
を必要とはせず、したがって、装置が複雑にならないの
でメンテナンスがほとんど必要ないという利点がある。
め、電磁石・超伝導磁石のように安定な電源・冷却装置
を必要とはせず、したがって、装置が複雑にならないの
でメンテナンスがほとんど必要ないという利点がある。
【００３０】さらにまた、合成磁場の強度は、各々の双
極子リング磁石の作る磁場の大きさと、各磁場同士のな
す角度より簡単に計算で求めることができる。合成磁場
の大きさを求めることは、従来の、たとえば永久磁石対
向型磁場発生装置では、計算機を用いても難しいもので
あった。よって、本発明の、簡単に計算できるという点
は画期的なことであり、磁場発生装置を設計する上で大
変便利な点である。
極子リング磁石の作る磁場の大きさと、各磁場同士のな
す角度より簡単に計算で求めることができる。合成磁場
の大きさを求めることは、従来の、たとえば永久磁石対
向型磁場発生装置では、計算機を用いても難しいもので
あった。よって、本発明の、簡単に計算できるという点
は画期的なことであり、磁場発生装置を設計する上で大
変便利な点である。
【００３１】例として、上記の実施例の場合の合成磁場
強度の計算値と測定値を図３に示す。横軸は外側の双極
子リング磁石２０が作る磁場（磁束密度４００Ｇ）と内
側の双極子リング磁石２２が作る磁場（磁束密度１６０
０Ｇ）とのなす角度、縦軸は合成磁場の磁束密度の大き
さを表わす。計算値４０が測定値４２をよく再現してい
ることがわかる。
強度の計算値と測定値を図３に示す。横軸は外側の双極
子リング磁石２０が作る磁場（磁束密度４００Ｇ）と内
側の双極子リング磁石２２が作る磁場（磁束密度１６０
０Ｇ）とのなす角度、縦軸は合成磁場の磁束密度の大き
さを表わす。計算値４０が測定値４２をよく再現してい
ることがわかる。
【００３２】図１に示した例の場合、一定の向きの磁場
を得るためには、磁場装置全体の向きを回転させる必要
がある。しかし、たとえば、双極子リング磁石を三重に
した磁場発生装置を作製し、そのうち２つの双極子リン
グ磁石の作る磁場強度を等しくして、この２つのリング
をお互い反対方向に等しい角度だけ回転させるようにす
れば、合成磁場の向きを一定の向きに固定し、さらにも
うひとつのリングで磁場強度をバイアスとして与えたま
ま磁場強度を変化させることができる。
を得るためには、磁場装置全体の向きを回転させる必要
がある。しかし、たとえば、双極子リング磁石を三重に
した磁場発生装置を作製し、そのうち２つの双極子リン
グ磁石の作る磁場強度を等しくして、この２つのリング
をお互い反対方向に等しい角度だけ回転させるようにす
れば、合成磁場の向きを一定の向きに固定し、さらにも
うひとつのリングで磁場強度をバイアスとして与えたま
ま磁場強度を変化させることができる。
【００３３】
【発明の効果】本発明に係る双極子リング磁石型磁場発
生装置により、永久磁石を用いた装置で、均一磁場空間
の大きさを一定に保ちながら磁場強度を変化させること
ができるようになった。
生装置により、永久磁石を用いた装置で、均一磁場空間
の大きさを一定に保ちながら磁場強度を変化させること
ができるようになった。
【図１】本発明の二重の双極子リング磁石型磁場発生装
置の例。
置の例。
【図２】本発明において２つの双極子リング磁石のうち
の一方がある角度だけ回転した場合の合成磁場を説明す
る図。
の一方がある角度だけ回転した場合の合成磁場を説明す
る図。
【図３】本発明の二重の双極子リング磁石型磁場発生装
置が作る磁場の強度の計算値および測定値の例。
置が作る磁場の強度の計算値および測定値の例。
【図４】双極子リング磁石の説明図。
Claims (1)
- 【請求項１】 複数の異方性磁石の磁化方向の角度を変
えながらリング状に配置して双極子リング磁石を構成
し、該双極子リング磁石を複数個使用して磁場を発生さ
せる装置において、 上記双極子リング磁石を二重以上に配置し、かつ、該双
極子リング磁石の各々が独立して回転することを特徴と
する磁場発生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5027225A JP2704352B2 (ja) | 1993-01-22 | 1993-01-22 | 磁場発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5027225A JP2704352B2 (ja) | 1993-01-22 | 1993-01-22 | 磁場発生装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06224027A true JPH06224027A (ja) | 1994-08-12 |
| JP2704352B2 JP2704352B2 (ja) | 1998-01-26 |
Family
ID=12215153
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5027225A Expired - Fee Related JP2704352B2 (ja) | 1993-01-22 | 1993-01-22 | 磁場発生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2704352B2 (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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