JPH0795484B2 - 関心領域に永久磁界を発生させるための磁化調整可能な磁性ブロック - Google Patents
関心領域に永久磁界を発生させるための磁化調整可能な磁性ブロックInfo
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- JPH0795484B2 JPH0795484B2 JP62506177A JP50617787A JPH0795484B2 JP H0795484 B2 JPH0795484 B2 JP H0795484B2 JP 62506177 A JP62506177 A JP 62506177A JP 50617787 A JP50617787 A JP 50617787A JP H0795484 B2 JPH0795484 B2 JP H0795484B2
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- H01F7/0273—Magnetic circuits with PM for magnetic field generation
- H01F7/0278—Magnetic circuits with PM for magnetic field generation for generating uniform fields, focusing, deflecting electrically charged particles
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
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- G01R33/383—Systems for generation, homogenisation or stabilisation of the main or gradient magnetic field using permanent magnets
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Description
【発明の詳細な説明】 本発明は、国立強磁界機関（Service National des Cha
mps Intenses）の代表であるギー オベール（Guy AUBE
RT）氏によってなされたものであり、関心領域に永久磁
界を発生させるための磁化調整可能な磁性ブロックに関
する。本発明は特に医学の分野に応用することができ、
この分野ではこのような磁石が核磁気共鳴により画像を
測定するために利用されている。しかし、本発明は、特
別な分布の誘起磁界が求められているどのような分野に
も応用することが可能である。
mps Intenses）の代表であるギー オベール（Guy AUBE
RT）氏によってなされたものであり、関心領域に永久磁
界を発生させるための磁化調整可能な磁性ブロックに関
する。本発明は特に医学の分野に応用することができ、
この分野ではこのような磁石が核磁気共鳴により画像を
測定するために利用されている。しかし、本発明は、特
別な分布の誘起磁界が求められているどのような分野に
も応用することが可能である。
核磁気共鳴によるイメージングの分野では、画像を得よ
うとする物体、すなわち患者に、関心のある大きな空間
（一般には直径が50cmの球）の中で均一かつ一様（数pp
mの変動）で強力な誘起磁界（一般には0.1〜1.5テス
ラ）を印加する必要がある。現在までに幾つかのタイプ
の磁界発生装置が開発されている。主なものとして、超
伝導磁石、また、いわゆる抵抗性磁石、更に、永久磁石
がある。超伝導磁石を用いると非常に強い磁界が得られ
るが、技術的に難しいため実現ならびに開発にコストが
かかる。さらに、超伝導磁石は、液体ヘリウムなどの少
量しか存在しない高価な冷媒を消費する。いわゆる抵抗
性磁石は、磁性材料を伴っていてもいなくてもかなりの
量の電気エネルギを消費する。さらに、このタイプの磁
石には、0.2テスラを越える磁界を発生させたい場合に
発生する熱の放出という熱の問題がある。これに対して
永久磁石には多数の利点がある。
うとする物体、すなわち患者に、関心のある大きな空間
（一般には直径が50cmの球）の中で均一かつ一様（数pp
mの変動）で強力な誘起磁界（一般には0.1〜1.5テス
ラ）を印加する必要がある。現在までに幾つかのタイプ
の磁界発生装置が開発されている。主なものとして、超
伝導磁石、また、いわゆる抵抗性磁石、更に、永久磁石
がある。超伝導磁石を用いると非常に強い磁界が得られ
るが、技術的に難しいため実現ならびに開発にコストが
かかる。さらに、超伝導磁石は、液体ヘリウムなどの少
量しか存在しない高価な冷媒を消費する。いわゆる抵抗
性磁石は、磁性材料を伴っていてもいなくてもかなりの
量の電気エネルギを消費する。さらに、このタイプの磁
石には、0.2テスラを越える磁界を発生させたい場合に
発生する熱の放出という熱の問題がある。これに対して
永久磁石には多数の利点がある。
特に、磁界を発生させるためにエネルギを供給する必要
がない。従って、電源のドリフトが原因で、または場合
によっては散逸される熱の放出システムが原因で磁界の
値がドリフトする危険性がない。冷却手段、特に冷却用
流体を循環させるために高度な制御技術を備える冷却手
段が必要とされない。また、動作温度を簡単に安定させ
ることができる。永久磁石は、横方向、すなわち物体ま
たは患者を磁石内に導入する方向に対して垂直な方向の
主要磁界を発生させる構造またはシステムを実現するた
めに特に適している。この構成は、高ゲインで極めて均
一な共鳴信号を受信するアンテナを実現するために非常
に都合がよい。永久磁石の主な欠点は、NMRイメージン
グに十分な磁界を発生させたい場合の重量とコストにあ
る。
がない。従って、電源のドリフトが原因で、または場合
によっては散逸される熱の放出システムが原因で磁界の
値がドリフトする危険性がない。冷却手段、特に冷却用
流体を循環させるために高度な制御技術を備える冷却手
段が必要とされない。また、動作温度を簡単に安定させ
ることができる。永久磁石は、横方向、すなわち物体ま
たは患者を磁石内に導入する方向に対して垂直な方向の
主要磁界を発生させる構造またはシステムを実現するた
めに特に適している。この構成は、高ゲインで極めて均
一な共鳴信号を受信するアンテナを実現するために非常
に都合がよい。永久磁石の主な欠点は、NMRイメージン
グに十分な磁界を発生させたい場合の重量とコストにあ
る。
従って、所定量の材料の可能性を最大限に使用する、す
なわち所期の目的を実現するために必要とされる最小量
の材料しか使用しないことが特に重要である。さらに、
関心領域の磁界を均一にする条件を満たすことは極めて
難しく、構造体のあらゆる点で材料の磁化が理論的に実
現したい磁化になっていることが不可欠である。遭遇す
る主要な問題点は、関心領域に所望の誘起磁界を発生さ
せる磁化された磁性ブロックが、磁化力を全空間に、
従って材料自体の中のあらゆる点にも発生させるという
事実に起因する。当業者には周知のように、磁化（磁気
モーメントの体積密度）がである材料の任意の一点で
の磁化力は「減磁性」である場合が極めて一般的であ
る。すなわちこの磁化力をに垂直な成分であるＨ
⊥と、に平行な成分であるＨ とに分けることが可能
であり、後者はとは逆方向を向いている。材料は、
に対して与えたい方向の十分な磁化力を印加するいわゆ
る磁化プロセスの間に与えられた磁化をできるだけ保存
する性質のものを選択して使用する必要がある。
なわち所期の目的を実現するために必要とされる最小量
の材料しか使用しないことが特に重要である。さらに、
関心領域の磁界を均一にする条件を満たすことは極めて
難しく、構造体のあらゆる点で材料の磁化が理論的に実
現したい磁化になっていることが不可欠である。遭遇す
る主要な問題点は、関心領域に所望の誘起磁界を発生さ
せる磁化された磁性ブロックが、磁化力を全空間に、
従って材料自体の中のあらゆる点にも発生させるという
事実に起因する。当業者には周知のように、磁化（磁気
モーメントの体積密度）がである材料の任意の一点で
の磁化力は「減磁性」である場合が極めて一般的であ
る。すなわちこの磁化力をに垂直な成分であるＨ
⊥と、に平行な成分であるＨ とに分けることが可能
であり、後者はとは逆方向を向いている。材料は、
に対して与えたい方向の十分な磁化力を印加するいわゆ
る磁化プロセスの間に与えられた磁化をできるだけ保存
する性質のものを選択して使用する必要がある。
完成した磁石の構造が、材料内の領域において垂直成分
Ｈ⊥がそれほど小さくない場合には、このような領域で
いわゆる異方性の大きい材料、すなわち磁化容易軸また
は磁気異方性方向と呼ばれる好ましい方向に沿って揃っ
た磁化を保存しようとする性質が極めて強い材料を使用
する必要がある。材料のこの特徴はこの材料の異方性磁
界HAによりおおまかに特徴付けられる。この異方性磁界
HAから、垂直磁化力Ｈ⊥によって引き越こされてる異方
性磁界の異方性方向からの磁化ベクトルＭのずれ角度ε
を評価することができる。なお、εは、Ｈ⊥がHAよりも
はるかに小さいという条件でほぼＨ⊥/HAに等しいとい
う関係式に従う。異方性が大きな市販の材料の中では、
バリウム系またはストロンチウム系のフェライト、例え
ばSmCo5のような希土類元素とコバルトの化合物、それ
に、さらに近年になって出現した鉄、ニオジム、ホウ素
をベースとした材料を挙げることができる。
Ｈ⊥がそれほど小さくない場合には、このような領域で
いわゆる異方性の大きい材料、すなわち磁化容易軸また
は磁気異方性方向と呼ばれる好ましい方向に沿って揃っ
た磁化を保存しようとする性質が極めて強い材料を使用
する必要がある。材料のこの特徴はこの材料の異方性磁
界HAによりおおまかに特徴付けられる。この異方性磁界
HAから、垂直磁化力Ｈ⊥によって引き越こされてる異方
性磁界の異方性方向からの磁化ベクトルＭのずれ角度ε
を評価することができる。なお、εは、Ｈ⊥がHAよりも
はるかに小さいという条件でほぼＨ⊥/HAに等しいとい
う関係式に従う。異方性が大きな市販の材料の中では、
バリウム系またはストロンチウム系のフェライト、例え
ばSmCo5のような希土類元素とコバルトの化合物、それ
に、さらに近年になって出現した鉄、ニオジム、ホウ素
をベースとした材料を挙げることができる。
垂直磁化力による磁化の憂乱の問題が、必要であれば十
分な大きさの磁気異方性をもつ材料を用いて解決された
と仮定しても、平行成分Ｈ がやはり磁化の値を所望
の値からずらしていることに変わりはない。第１図の曲
線は、この観点から見た材料の主要な特徴を表してい
る。適当な外部磁界を印加することにより内部磁化力の
強さがHTにされた体積要素は、飽和磁化MSに近い値に磁
化されている。この体積要素は、外部磁界を取り除いて
装置全体の中の所定の位置に配置した後、一般には負
（減磁性）で値が例えばHPの内部磁化力にさらされる。
この内部磁化力により、この体積要素に、減磁曲線と呼
ばれる材料の特性曲線の点Ｐに対応する磁化MPが与えら
れる。しかし、このことは、材料が、磁化力HT以外にHP
よりも小さな磁化力に一度もさらされていないという条
件で生じる。実際、このことがあてはまり、しかも問題
の体積要素が任意の時刻に（例えば組み立て中に、装置
の他の部材の影響によって）HPよりも小さな磁化力HQの
印加を受け、この体積要素がその後HQよりも大きな例え
ば磁化力HPを再び受けるのであれば、この体積要素は磁
化MPを回復せず、減磁曲線上に位置するのではなく、第
２象限でこの曲線の内側に位置する点Ｐ′に対応するよ
り小さな磁化MP′となる。材料のこの体積要素の動作点
は、「戻り直線」と呼ばれる小さな傾斜の曲線に沿って
ＱからＰ′に「上昇する」と言うことができる。という
のは、この曲線が一般にはほぼ直線だからである。この
特徴が、所定の内部磁化力、例えばHPによって可能な最
大磁化MPよりも小さな磁化を得るために使用されること
がある。一般に、磁化のこの「調整」は、初期磁化磁界
とは逆方向であり、「上昇し」次いで「戻り直線」に沿
って変化することにより磁化が所望の値になるように適
切に選択された外部磁界を印加することにより実現され
る。この方法は実施が難しいだけでなく、経済的観点か
らするとほとんど満足できるものではない。というの
は、この方法では高価な磁性材料を最大限に活用してい
ないからである。この調節方法の代わりとなる方法を提
供できるという点が本発明の利点の１つであるが、それ
についてはあとで説明する。
分な大きさの磁気異方性をもつ材料を用いて解決された
と仮定しても、平行成分Ｈ がやはり磁化の値を所望
の値からずらしていることに変わりはない。第１図の曲
線は、この観点から見た材料の主要な特徴を表してい
る。適当な外部磁界を印加することにより内部磁化力の
強さがHTにされた体積要素は、飽和磁化MSに近い値に磁
化されている。この体積要素は、外部磁界を取り除いて
装置全体の中の所定の位置に配置した後、一般には負
（減磁性）で値が例えばHPの内部磁化力にさらされる。
この内部磁化力により、この体積要素に、減磁曲線と呼
ばれる材料の特性曲線の点Ｐに対応する磁化MPが与えら
れる。しかし、このことは、材料が、磁化力HT以外にHP
よりも小さな磁化力に一度もさらされていないという条
件で生じる。実際、このことがあてはまり、しかも問題
の体積要素が任意の時刻に（例えば組み立て中に、装置
の他の部材の影響によって）HPよりも小さな磁化力HQの
印加を受け、この体積要素がその後HQよりも大きな例え
ば磁化力HPを再び受けるのであれば、この体積要素は磁
化MPを回復せず、減磁曲線上に位置するのではなく、第
２象限でこの曲線の内側に位置する点Ｐ′に対応するよ
り小さな磁化MP′となる。材料のこの体積要素の動作点
は、「戻り直線」と呼ばれる小さな傾斜の曲線に沿って
ＱからＰ′に「上昇する」と言うことができる。という
のは、この曲線が一般にはほぼ直線だからである。この
特徴が、所定の内部磁化力、例えばHPによって可能な最
大磁化MPよりも小さな磁化を得るために使用されること
がある。一般に、磁化のこの「調整」は、初期磁化磁界
とは逆方向であり、「上昇し」次いで「戻り直線」に沿
って変化することにより磁化が所望の値になるように適
切に選択された外部磁界を印加することにより実現され
る。この方法は実施が難しいだけでなく、経済的観点か
らするとほとんど満足できるものではない。というの
は、この方法では高価な磁性材料を最大限に活用してい
ないからである。この調節方法の代わりとなる方法を提
供できるという点が本発明の利点の１つであるが、それ
についてはあとで説明する。
本発明の可能性のすべてを十分に理解できるようにする
ためには、永久磁石用のあらゆる材料に共通する特徴を
幾つか思い起こす必要がある。−HCを作用させて磁化が
ゼロとなるという磁化力（磁界の強さ）HCは材料の「保
磁力」と呼ばれるのに対し、磁化力がゼロの場合は磁化
MRは「残留磁気」と呼ばれる。減磁曲線は、材料に応じ
多少の屈曲部（第１図の矢印）が存在していることで特
徴付けられる。この屈曲部は、問題の体積要素の磁化を
大きくかつ不可逆的には減らしたくない場合に内部磁化
力がどのような値よりも小さくなってはいけないかをお
おまかに示している。MRよりもほんのわずかに小さな磁
化にすることのできるこのカットオフ磁化力−HC0は、
ほぼ−0.7HCである。永久磁石の非常に興味ある構造の
うちの幾つかは実際には実現不能である（あるいは、実
現しても失望に終わる）。というのは、残念なことに既
存の材料だとこの限界値を越えるからである。本発明に
よりこの問題に対する解決法も提供される。この方法で
は、材料の特性を知ることによって、この材料のどの体
積要素においても内部磁化力に対してあらかじめ決めた
限界値を越えることがないようにすることができる。
ためには、永久磁石用のあらゆる材料に共通する特徴を
幾つか思い起こす必要がある。−HCを作用させて磁化が
ゼロとなるという磁化力（磁界の強さ）HCは材料の「保
磁力」と呼ばれるのに対し、磁化力がゼロの場合は磁化
MRは「残留磁気」と呼ばれる。減磁曲線は、材料に応じ
多少の屈曲部（第１図の矢印）が存在していることで特
徴付けられる。この屈曲部は、問題の体積要素の磁化を
大きくかつ不可逆的には減らしたくない場合に内部磁化
力がどのような値よりも小さくなってはいけないかをお
おまかに示している。MRよりもほんのわずかに小さな磁
化にすることのできるこのカットオフ磁化力−HC0は、
ほぼ−0.7HCである。永久磁石の非常に興味ある構造の
うちの幾つかは実際には実現不能である（あるいは、実
現しても失望に終わる）。というのは、残念なことに既
存の材料だとこの限界値を越えるからである。本発明に
よりこの問題に対する解決法も提供される。この方法で
は、材料の特性を知ることによって、この材料のどの体
積要素においても内部磁化力に対してあらかじめ決めた
限界値を越えることがないようにすることができる。
特別な例を検討することによりこの問題の現実性をさら
によく理解することができよう。比較的大きな体積内に
均一な磁界を発生させる永久磁石の構造が従来技術とし
て文献に記載されている。特に、エイチ．ジユルストラ
（H.Zijlstra）が、フィリップス研究ジャーナル（Phil
ips Journal of Research）、1985年、第40巻、第５号
の259ページ以降に発表した「NMRトモグラフィー用の永
久磁石システム（Permanent magnet system for NMR to
mography）」というタイトルの論文と、1985年７月８日
に出願され、1986年２月５日に公開された「永久磁石を
用いた核磁気共鳴装置（Nuclear magnetic resonance a
pparatus with a permanent magnet）」というタイトル
のヨーロッパ特許出願公開第00170318号に、（円筒の長
さが無限ではあるが）横方向な均一磁界を発生させる円
筒形磁石の構造を記述している。彼は、この円筒の内部
の束密度B0が理論上、 B0＝μ0M Log（r2/r1） と書かれることを示すことができた。この式で、Ｍは、
絶対値が一定であると仮定して、更に、第２図に示した
ように、半直線OxとOPのなす角度（Ox,OP）＝θによっ
て位置が同定される任意の点ＰでOxと角度＝２θをな
す使用している磁性材料の磁化を表す。さらに、r1とr2
は磁石を構成する円筒のそれぞれ内径と外径である。係
数μ０は真空の透磁率を表す。
によく理解することができよう。比較的大きな体積内に
均一な磁界を発生させる永久磁石の構造が従来技術とし
て文献に記載されている。特に、エイチ．ジユルストラ
（H.Zijlstra）が、フィリップス研究ジャーナル（Phil
ips Journal of Research）、1985年、第40巻、第５号
の259ページ以降に発表した「NMRトモグラフィー用の永
久磁石システム（Permanent magnet system for NMR to
mography）」というタイトルの論文と、1985年７月８日
に出願され、1986年２月５日に公開された「永久磁石を
用いた核磁気共鳴装置（Nuclear magnetic resonance a
pparatus with a permanent magnet）」というタイトル
のヨーロッパ特許出願公開第00170318号に、（円筒の長
さが無限ではあるが）横方向な均一磁界を発生させる円
筒形磁石の構造を記述している。彼は、この円筒の内部
の束密度B0が理論上、 B0＝μ0M Log（r2/r1） と書かれることを示すことができた。この式で、Ｍは、
絶対値が一定であると仮定して、更に、第２図に示した
ように、半直線OxとOPのなす角度（Ox,OP）＝θによっ
て位置が同定される任意の点ＰでOxと角度＝２θをな
す使用している磁性材料の磁化を表す。さらに、r1とr2
は磁石を構成する円筒のそれぞれ内径と外径である。係
数μ０は真空の透磁率を表す。
この式から、ある程度までは多角形または柱体の構造で
近似することのできる「＝２θ」の円筒構造の永久磁
石は、重量に関係なく望む限りの大きな磁界を発生させ
うることが導出させる。実際、理論的には、円筒の外径
r2を大きくするだけでそれに伴って磁束密度B0が大きく
なる。しかし、実際にこの理論を実践した様々な実験に
より、磁界の値に対して得られた結果は現在のところこ
の理論が予知する結果に対応しないことがわかってい
る。
近似することのできる「＝２θ」の円筒構造の永久磁
石は、重量に関係なく望む限りの大きな磁界を発生させ
うることが導出させる。実際、理論的には、円筒の外径
r2を大きくするだけでそれに伴って磁束密度B0が大きく
なる。しかし、実際にこの理論を実践した様々な実験に
より、磁界の値に対して得られた結果は現在のところこ
の理論が予知する結果に対応しないことがわかってい
る。
この困難の原因は、先に説明した減磁性励磁（減磁力）
の問題の中に探すべきである。ここでは、第２図の２つ
の特定の体積要素P1とP2に議論を限定する。磁化が円筒
内で本当に所望の状態にある場合（絶対値が同じで＝
２θ）には、P1においてH1 ＝−（ＭはOxと平行で同
じ方向を向いている）であり、P2においてH2 ＝H0−B0
/μ０＝M Log（r2/r1）（はここではOxと平行である
が反対方向を向いている）となることを容易に示すこと
ができる。これら２つの場合、Ｈ はOxに沿って代数的
に測定され、従っていずれの場合にもと方向が逆であ
る（Ｈ は減磁力である）。従って、カットオフ磁化力
HC0がMRよりも大きい材料を使用することができ、しか
も、材料を最大限に利用したい場合、すなわちこの材料
の磁化の絶対値をできるだけ大きくしてMRに近くしたい
場合には、所望の磁束密度B0の値に関係なくこのことが
可能である（点P1での条件）ときにのみ上記のような構
造が実際に実現されることがわかる。このような材料
（例えば何種類かの希土類元素とコバルトの合金）を使
用できるとしても、そのことが既に例外的であるが、望
みのままに外径r2を、従って磁束密度B0を大きくするこ
とはできない。というのは、B0/μ０に等しい減磁力がH
C0よりも小さいままにとどまっている必要があるからで
ある（点P2での条件）。この議論は、わざと単純化して
上記の２つの特別の点に限定して行ったが、永久磁石の
構造を設計する場合に遭遇する問題点をよく代表してい
る。
の問題の中に探すべきである。ここでは、第２図の２つ
の特定の体積要素P1とP2に議論を限定する。磁化が円筒
内で本当に所望の状態にある場合（絶対値が同じで＝
２θ）には、P1においてH1 ＝−（ＭはOxと平行で同
じ方向を向いている）であり、P2においてH2 ＝H0−B0
/μ０＝M Log（r2/r1）（はここではOxと平行である
が反対方向を向いている）となることを容易に示すこと
ができる。これら２つの場合、Ｈ はOxに沿って代数的
に測定され、従っていずれの場合にもと方向が逆であ
る（Ｈ は減磁力である）。従って、カットオフ磁化力
HC0がMRよりも大きい材料を使用することができ、しか
も、材料を最大限に利用したい場合、すなわちこの材料
の磁化の絶対値をできるだけ大きくしてMRに近くしたい
場合には、所望の磁束密度B0の値に関係なくこのことが
可能である（点P1での条件）ときにのみ上記のような構
造が実際に実現されることがわかる。このような材料
（例えば何種類かの希土類元素とコバルトの合金）を使
用できるとしても、そのことが既に例外的であるが、望
みのままに外径r2を、従って磁束密度B0を大きくするこ
とはできない。というのは、B0/μ０に等しい減磁力がH
C0よりも小さいままにとどまっている必要があるからで
ある（点P2での条件）。この議論は、わざと単純化して
上記の２つの特別の点に限定して行ったが、永久磁石の
構造を設計する場合に遭遇する問題点をよく代表してい
る。
本発明は、この問題に対する解決法を提供し、活性部分
が常に最大限に利用されるが、等価磁化を所望の割合で
低下させる組成の複合材料を使用することを提案する。
この結果は、逆に、ベースとなる活性材料の保持力HCと
カットオフ磁化力HC0を維持することにより得られる。
従って、上記の例を再び取り上げると、HC0がMRよりも
大きくないベース材料を使用できる場合には、等価残留
磁化MReqがHC0よりも小さくなる組成を選択する。する
と、MReq Log（r2/r1）に等しいB0/μ０がHC0よりも小
さいままにとどまるような外径r2を越えないようにする
だけで十分である。従って、望みのままの大きな磁界を
得ることはできないが、理論上の構造を実際に実現する
ことは可能になる。
が常に最大限に利用されるが、等価磁化を所望の割合で
低下させる組成の複合材料を使用することを提案する。
この結果は、逆に、ベースとなる活性材料の保持力HCと
カットオフ磁化力HC0を維持することにより得られる。
従って、上記の例を再び取り上げると、HC0がMRよりも
大きくないベース材料を使用できる場合には、等価残留
磁化MReqがHC0よりも小さくなる組成を選択する。する
と、MReq Log（r2/r1）に等しいB0/μ０がHC0よりも小
さいままにとどまるような外径r2を越えないようにする
だけで十分である。従って、望みのままの大きな磁界を
得ることはできないが、理論上の構造を実際に実現する
ことは可能になる。
磁化のこの減少は材料の減磁によってなされたのではな
く、常に最大限に利用される活性材料の体積の減少によ
るのであることをしっかりと認識しておく必要がある。
この活性材料は複合体により占められる体積の１よりも
小さな所定の割合にしか過ぎない。従って、磁化のこの
減少は、はるかに優れた再現性ではるかに経済的な方法
で実現される。実際、このようにするためには複合体に
対して磁化に十分な磁界を印加するだけでよく、部分的
に減磁された最初の材料の場合のように調節することが
極めて難しい減磁磁界を印加する必要性はない。さら
に、単一のベース材料をもとにして減磁曲線が調節可能
な複合材料を実現する可能性があることから、本発明に
とって、この調節可能性を利用した新しい構造の新しい
分野が開かれる。第３図は、得ることのできる無数の曲
線群のうちの１本を示している。各曲線は、ベースとな
る材料の減磁曲線（ｘ＝１）の比の類似性ｘ（０≦＜ｘ
≦１）から導出される。結局、異方性のあるベース材料
を使用する場合には、複合体の製造方法はやはり完全に
異方性を残している。すなわち、複合体はベース材料と
同じ異方性磁界HAを有する。
く、常に最大限に利用される活性材料の体積の減少によ
るのであることをしっかりと認識しておく必要がある。
この活性材料は複合体により占められる体積の１よりも
小さな所定の割合にしか過ぎない。従って、磁化のこの
減少は、はるかに優れた再現性ではるかに経済的な方法
で実現される。実際、このようにするためには複合体に
対して磁化に十分な磁界を印加するだけでよく、部分的
に減磁された最初の材料の場合のように調節することが
極めて難しい減磁磁界を印加する必要性はない。さら
に、単一のベース材料をもとにして減磁曲線が調節可能
な複合材料を実現する可能性があることから、本発明に
とって、この調節可能性を利用した新しい構造の新しい
分野が開かれる。第３図は、得ることのできる無数の曲
線群のうちの１本を示している。各曲線は、ベースとな
る材料の減磁曲線（ｘ＝１）の比の類似性ｘ（０≦＜ｘ
≦１）から導出される。結局、異方性のあるベース材料
を使用する場合には、複合体の製造方法はやはり完全に
異方性を残している。すなわち、複合体はベース材料と
同じ異方性磁界HAを有する。
従って、本発明は、関心領域に永久磁界を発生させるた
めに、永久に磁化させることが可能な材料と非磁性材料
とを所定の割合で含む磁化調節可能な磁性ブロックであ
って、このブロック内の磁化可能材料の割合が、このブ
ロック内に存在している減磁力が実質的にこの磁化可能
材料のカットオフ磁化力以下となるようにされているこ
とを特徴とするブロックに関する。
めに、永久に磁化させることが可能な材料と非磁性材料
とを所定の割合で含む磁化調節可能な磁性ブロックであ
って、このブロック内の磁化可能材料の割合が、このブ
ロック内に存在している減磁力が実質的にこの磁化可能
材料のカットオフ磁化力以下となるようにされているこ
とを特徴とするブロックに関する。
本発明は、添付の図面を参照した以下の説明を読むこと
によりさらによく理解できよう。しかし、図面は単なる
例であって、本発明を限定するものではない。図面は以
下のものを示している。
によりさらによく理解できよう。しかし、図面は単なる
例であって、本発明を限定するものではない。図面は以
下のものを示している。
第１図と第２図は従来技術を示す図である。
第３図は、本発明の複合材料の減磁曲線である。
第4a図と第4b図は、本発明の複合ブロックの実施例を示
す図である。
す図である。
第５図は、本発明の複合材料をNMRイメージングに応用
した場合の利用例を示す図である。
した場合の利用例を示す図である。
第4a図と第4b図は、本発明の磁性ブロックの可能な実施
例のうちの２つの実施例を示している。この磁性ブロッ
クでは、磁化が減少して、ハッチングなしで示したベー
ス材料10の磁化の例えば半分になっている。この磁性材
料は、プレート、例えば10（第4a図）または棒、例えば
12（第4b図）の形態であり、それぞれ、非磁性材料から
なるプレート11または棒13によって互いに隔離されてい
る。この非磁性材料は例えばPVCまたはエポキシ樹脂に
することができる。プレート10、11または棒12、13は、
全体の強度を保証するために適当な接着剤または樹脂で
一体に接合することができる。磁性ブロックを構成する
には、プレートまたは棒の端部をタイの中に保持しても
よい。ブロックの強度を保証するためには、エポキシ樹
脂をプレートまたは棒とタイの間に流すことができるよ
うになっていることが好ましい。磁化の方向Ａ（従って
異方性材料に対しては必然的に異方性の方向）に垂直に
測定したプレートまたは棒の断面は、任意の形状でよい
（第4a図と第4b図の場合には長方形）。
例のうちの２つの実施例を示している。この磁性ブロッ
クでは、磁化が減少して、ハッチングなしで示したベー
ス材料10の磁化の例えば半分になっている。この磁性材
料は、プレート、例えば10（第4a図）または棒、例えば
12（第4b図）の形態であり、それぞれ、非磁性材料から
なるプレート11または棒13によって互いに隔離されてい
る。この非磁性材料は例えばPVCまたはエポキシ樹脂に
することができる。プレート10、11または棒12、13は、
全体の強度を保証するために適当な接着剤または樹脂で
一体に接合することができる。磁性ブロックを構成する
には、プレートまたは棒の端部をタイの中に保持しても
よい。ブロックの強度を保証するためには、エポキシ樹
脂をプレートまたは棒とタイの間に流すことができるよ
うになっていることが好ましい。磁化の方向Ａ（従って
異方性材料に対しては必然的に異方性の方向）に垂直に
測定したプレートまたは棒の断面は、任意の形状でよい
（第4a図と第4b図の場合には長方形）。
工業的に製造するのが簡単であるという理由で、プレー
トまたは棒はこの方向Ａに沿って端部が接した状態の複
数の部材で構成される。しかし、この場合、これら部材
の間に物理的に測定可能ないかなるスペースもあっては
ならない。実際には、これら部材の間のスペースは1/10
mmを越えてはならない。これら部材（プレートまたは
棒）の磁化の方向に垂直な方向の断面のサイズに関して
は、少なくとも１つのサイズ（プレートの厚さ、円形断
面の棒の直径など）が十分に小さい必要がある。典型的
には、このサイズは、最大で、この磁石が発生させた誘
起磁界が存在している関心のある球の半径の1/10または
1/20となっている必要がある。このように構成された磁
性ブロックの減磁曲線は、先に第３図に割合ｘを用いて
示したようにベース材料の減磁曲線から導出される。こ
の割合は、磁性材料の断面積と磁化方向に垂直な断面の
合計面積の比に等しい。
トまたは棒はこの方向Ａに沿って端部が接した状態の複
数の部材で構成される。しかし、この場合、これら部材
の間に物理的に測定可能ないかなるスペースもあっては
ならない。実際には、これら部材の間のスペースは1/10
mmを越えてはならない。これら部材（プレートまたは
棒）の磁化の方向に垂直な方向の断面のサイズに関して
は、少なくとも１つのサイズ（プレートの厚さ、円形断
面の棒の直径など）が十分に小さい必要がある。典型的
には、このサイズは、最大で、この磁石が発生させた誘
起磁界が存在している関心のある球の半径の1/10または
1/20となっている必要がある。このように構成された磁
性ブロックの減磁曲線は、先に第３図に割合ｘを用いて
示したようにベース材料の減磁曲線から導出される。こ
の割合は、磁性材料の断面積と磁化方向に垂直な断面の
合計面積の比に等しい。
第５図は、本出願人によって同じ日に出願された別の特
許出願に記載された磁石構造体の中のこのような磁性ブ
ロックの使用例を示している。柱状ブロック１〜６の組
立体は、断面が正多角形（ここでは正六角形）の筒状構
造体を構成する。断面が台形である各柱体は、磁化が、
この柱体の中央平面の位置を決定する半径に平行な方向
を向いている。この磁化の値は、この半径とOx軸の間の
角度のコサインに比例する。各ブロックの位置を決定す
る角度は従って60゜の倍数となり、従って、cos60゜が1
/2に等しいことから割合が1/2になる。先に指摘した特
許出願では、磁化のこの分布によって、筒状構造体の内
部で一様な横方向の磁束密度B0が発生する。磁石の構造
は、ブロック１と４の全体を構成する磁性材料を用いて
実現することができるために対し、ブロック２、３、
５、６は、この同じ材料と非磁性材料をそれぞれ1/2対1
/2の割合で使用した複合体を用いて実現する。例えば、
この構造は磁性材料からなる１種類の台形プレートを複
数枚用いて実現することができる。これらプレートの厚
さｅは、筒状体の内部の空間の直径が数10cmのオーダー
であれば約1cmである。プレートは、自身の平面内で台
形の互いに平行な２辺に垂直な方向に磁化される。ブロ
ック１と４はこれらプレートの面と面を密着させて積み
重ねることにより構成されるのに対し、ブロック２、
３、５、６は、磁化されたこれら磁性プレートと、サイ
ズが同じではあるが非磁性材料からなるプレートとを交
互に積み重ねることにより構成される。ここで検討した
実施例では、従って、ブロック２、３、５、６を実現す
るために、これらブロックに対して、ブロック１ならび
に４と同じではあるが磁化が半分に減っているようにす
るために適当な磁界を印加して部分的に減磁したブロッ
クを使用したと仮定した場合と比べて半分の磁性材料が
使用されていることがわかる。
許出願に記載された磁石構造体の中のこのような磁性ブ
ロックの使用例を示している。柱状ブロック１〜６の組
立体は、断面が正多角形（ここでは正六角形）の筒状構
造体を構成する。断面が台形である各柱体は、磁化が、
この柱体の中央平面の位置を決定する半径に平行な方向
を向いている。この磁化の値は、この半径とOx軸の間の
角度のコサインに比例する。各ブロックの位置を決定す
る角度は従って60゜の倍数となり、従って、cos60゜が1
/2に等しいことから割合が1/2になる。先に指摘した特
許出願では、磁化のこの分布によって、筒状構造体の内
部で一様な横方向の磁束密度B0が発生する。磁石の構造
は、ブロック１と４の全体を構成する磁性材料を用いて
実現することができるために対し、ブロック２、３、
５、６は、この同じ材料と非磁性材料をそれぞれ1/2対1
/2の割合で使用した複合体を用いて実現する。例えば、
この構造は磁性材料からなる１種類の台形プレートを複
数枚用いて実現することができる。これらプレートの厚
さｅは、筒状体の内部の空間の直径が数10cmのオーダー
であれば約1cmである。プレートは、自身の平面内で台
形の互いに平行な２辺に垂直な方向に磁化される。ブロ
ック１と４はこれらプレートの面と面を密着させて積み
重ねることにより構成されるのに対し、ブロック２、
３、５、６は、磁化されたこれら磁性プレートと、サイ
ズが同じではあるが非磁性材料からなるプレートとを交
互に積み重ねることにより構成される。ここで検討した
実施例では、従って、ブロック２、３、５、６を実現す
るために、これらブロックに対して、ブロック１ならび
に４と同じではあるが磁化が半分に減っているようにす
るために適当な磁界を印加して部分的に減磁したブロッ
クを使用したと仮定した場合と比べて半分の磁性材料が
使用されていることがわかる。
最後に、特定の材料を製造する方法が異なる場合に常に
生じる可能性のある差を本発明で調節できることを指摘
しておく。実際、同じ材料でもロットが異なると磁気特
性が数％異なることが産業界で一般に知られている。使
用される磁性材料および非磁性材料からなるプレートの
厚さまたは棒のサイズを連続的に変化させるという特性
を利用すると、たとえ構成磁性材料の磁化が等しくなく
とも磁化の等しい同等な複合ブロックが実現される。こ
れは、極めて均一な永久磁石を実現するにあたっての決
定的な利点であることがわかる。
生じる可能性のある差を本発明で調節できることを指摘
しておく。実際、同じ材料でもロットが異なると磁気特
性が数％異なることが産業界で一般に知られている。使
用される磁性材料および非磁性材料からなるプレートの
厚さまたは棒のサイズを連続的に変化させるという特性
を利用すると、たとえ構成磁性材料の磁化が等しくなく
とも磁化の等しい同等な複合ブロックが実現される。こ
れは、極めて均一な永久磁石を実現するにあたっての決
定的な利点であることがわかる。
結論として、所定の場所に存在しているべき減磁力の絶
対値|Hd|は、使用する磁性材料のカットオフ減磁力より
も小さい必要がある。この減磁力は材料自体の等価磁化
MReq（ｘ＝１のときにMReq＝MR）と関係しているため、
この等価磁化を調節してHdがHc0よりも小さくなるよう
にする。２つの場合が考えられる。第１の場合、Hdは既
にHc0よりも小さい。すなわち、磁性材料を単独で使用
することができる。第２の場合には、この材料を単独で
使用すると減磁力が大きくなり過ぎるため、この磁性材
料の割合を減らして、限界値Hc0よりも小さな新たな減
磁力が発生するようにするとよい。従って、割合は、新
しい減磁力と前の減磁力の比に等しい。すなわち、この
比は、最大で、回避すべき減磁力Hdに対するカットオフ
磁化力Hc0の比に等しい。つまり、本実施例では、磁性
材料の割合を減らすことにより、あらゆる場所で確実に
一様な（しかし値が小さくなった）磁束密度B0が得られ
る。
対値|Hd|は、使用する磁性材料のカットオフ減磁力より
も小さい必要がある。この減磁力は材料自体の等価磁化
MReq（ｘ＝１のときにMReq＝MR）と関係しているため、
この等価磁化を調節してHdがHc0よりも小さくなるよう
にする。２つの場合が考えられる。第１の場合、Hdは既
にHc0よりも小さい。すなわち、磁性材料を単独で使用
することができる。第２の場合には、この材料を単独で
使用すると減磁力が大きくなり過ぎるため、この磁性材
料の割合を減らして、限界値Hc0よりも小さな新たな減
磁力が発生するようにするとよい。従って、割合は、新
しい減磁力と前の減磁力の比に等しい。すなわち、この
比は、最大で、回避すべき減磁力Hdに対するカットオフ
磁化力Hc0の比に等しい。つまり、本実施例では、磁性
材料の割合を減らすことにより、あらゆる場所で確実に
一様な（しかし値が小さくなった）磁束密度B0が得られ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０１Ｒ 33/387
Claims (12)
- 【請求項１】関心領域（Ｖ）に永久磁界（B0）を発生さ
せるために、永久に磁化させることが可能な材料（10）
と非磁性材料（11）とを所定の割合（ｘ）で含む磁化調
節可能な磁性ブロック（２）であって、このブロック内
の磁化可能材料の割合が、このブロック内に存在してい
る減磁力（Hd）が実質的にこの磁化可能材料のカットオ
フ磁化力（Hc0）以下となるようにされていることを特
徴とするブロック。 - 【請求項２】上記割合が、関心領域内に発生させるべき
磁界の値と、上記ブロック（第５図）の対応する磁化と
に応じて変化することを特徴とする請求項１に記載のブ
ロック。 - 【請求項３】上記磁化可能材料を構成する材料からなる
部材（10、12）を備え、その磁気異方性による好ましい
方向（Ａ）が、該部材の位置で発生させるべき磁化
（Ｍ）の方向を向いていることを特徴とする請求項１ま
たは２に記載のブロック。 - 【請求項４】上記部材の磁化（Ｍ）と直交する方向のサ
イズ（e1）が、上記関心領域（Ｖ）のサイズの1/10以下
であることを特徴とする請求項３に記載のブロック。 - 【請求項５】上記サイズが、上記関心領域のサイズの約
1/20であることを特徴とする請求項４に記載のブロッ
ク。 - 【請求項６】上記磁化可能材料と上記非磁性材料が、互
いに接して連結されたプレート（７、８）の形態であ
り、その中での磁化（Ｍ）の方向は該プレートに平行で
あることを特徴とする請求項１または２に記載のブロッ
ク。 - 【請求項７】上記磁化可能材料が棒（９）の形態であ
り、磁化の方向は棒全体の構成体に平行であることを特
徴とする請求項４に記載のブロック。 - 【請求項８】上記磁化可能材料が、非磁性材料内に埋め
込まれた棒の形態であり、磁化の方向は棒全体の構成体
に平行であることを特徴とする請求項１または２に記載
のブロック。 - 【請求項９】上記磁化可能材料が、発生させる磁化の方
向に沿って相互に接して並んだ部材の形態であることを
特徴とする請求項１または２に記載のブロック。 - 【請求項１０】上記磁化可能材料がフェライトであるこ
とを特徴とする請求項１または２に記載のブロック。 - 【請求項１１】上記磁化可能材料が、希土類元素とコバ
ルトをベースとした材料であることを特徴とする請求項
１または２に記載のブロック。 - 【請求項１２】上記磁化可能材料が、鉄−ネオジム−ホ
ウ素をベースとした材料であることを特徴とする請求項
１または２に記載のブロック。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR86/14416 | 1986-10-17 | ||
| FR8614416A FR2605449B1 (fr) | 1986-10-17 | 1986-10-17 | Bloc magnetique a aimantation ajustable pour la production d'un champ magnetique permanent dans une zone d'interet |
| PCT/FR1987/000391 WO1988002922A1 (fr) | 1986-10-17 | 1987-10-13 | Bloc magnetique a aimantation ajustable pour la production d'un champ magnetique permanent dans une zone d'interet |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02501003A JPH02501003A (ja) | 1990-04-05 |
| JPH0795484B2 true JPH0795484B2 (ja) | 1995-10-11 |
Family
ID=9339926
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62506177A Expired - Lifetime JPH0795484B2 (ja) | 1986-10-17 | 1987-10-13 | 関心領域に永久磁界を発生させるための磁化調整可能な磁性ブロック |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4990879A (ja) |
| EP (1) | EP0327554B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0795484B2 (ja) |
| DE (1) | DE3783462T2 (ja) |
| FR (1) | FR2605449B1 (ja) |
| WO (1) | WO1988002922A1 (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2665016B1 (fr) * | 1989-03-30 | 1994-01-28 | Francosid | Aimants permanents pour le traitement magnetique des plantes ou analogues. |
| FR2644976B1 (fr) * | 1989-03-30 | 1994-01-28 | Francosio | Methode pour favoriser la croissance des plantes et/ou des arbres, et aimants permanents pour la mise en oeuvre de ladite methode |
| JP2808198B2 (ja) * | 1990-07-02 | 1998-10-08 | 住友特殊金属株式会社 | Ｍｒｉ用磁界発生装置とその製法 |
| IT1247385B (it) * | 1990-07-16 | 1994-12-12 | Esaote Biomedica | Magneti permanenti generatori di campi magnetici omogenei, in particolare per magnetic resonance imaging (rappresentazione per risonanza magnetica), e relativo metodo di fabbricazione |
| CA2141188A1 (en) * | 1992-07-27 | 1994-02-03 | Manlio G. Abele | High field magnets for medical applications |
| IES990305A2 (en) * | 1999-04-13 | 2000-11-15 | Magnetic Solutions Holdings Lt | A compound magnet |
| US6680663B1 (en) * | 2000-03-24 | 2004-01-20 | Iowa State University Research Foundation, Inc. | Permanent magnet structure for generation of magnetic fields |
| US20040189123A1 (en) * | 2001-08-24 | 2004-09-30 | Peter Nusser | Magnetically hard object and method for adjusting the direction and position of a magnetic vector |
| CH701267B1 (fr) * | 2009-06-02 | 2014-08-29 | Clean Cooling Systems Sa | Générateur de champ magnétique et dispositif magnétocalorique comportant ledit générateur de champ magnétique. |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB447457A (en) * | 1935-07-05 | 1936-05-19 | Jean Loumiet Et Lavigne | Improvements in or relating to centrifugal separators |
| CH306175A (de) * | 1943-09-01 | 1955-03-31 | Siemens Ag | Verfahren zur Einsparung von Magnetbaustoff für stabilisierte Dauermagnete. |
| NL193099C (nl) * | 1981-10-30 | 1998-11-03 | Novo Industri As | Gestabiliseerde insuline-oplossing. |
| NL8402250A (nl) * | 1984-07-17 | 1986-02-17 | Philips Nv | Kernspin resonantie apparaat met een rechthoekig permanent magnetische magneet. |
| JPS61218180A (ja) * | 1985-03-23 | 1986-09-27 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 受光デバイス |
| DE3518852A1 (de) * | 1985-05-23 | 1986-11-27 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Magnet eines kernspintomographen |
| US4707663A (en) * | 1985-08-15 | 1987-11-17 | Fonar Corporation | Nuclear magnetic resonance apparatus using low energy magnetic elements |
| US4692732A (en) * | 1986-05-30 | 1987-09-08 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Remanence varying in a leakage free permanent magnet field source |
-
1986
- 1986-10-17 FR FR8614416A patent/FR2605449B1/fr not_active Expired
-
1987
- 1987-10-13 US US07/353,645 patent/US4990879A/en not_active Expired - Fee Related
- 1987-10-13 JP JP62506177A patent/JPH0795484B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1987-10-13 DE DE8787906825T patent/DE3783462T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1987-10-13 EP EP87906825A patent/EP0327554B1/fr not_active Expired - Lifetime
- 1987-10-13 WO PCT/FR1987/000391 patent/WO1988002922A1/fr active IP Right Grant
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4990879A (en) | 1991-02-05 |
| DE3783462T2 (de) | 1993-05-06 |
| FR2605449B1 (fr) | 1988-12-02 |
| EP0327554A1 (fr) | 1989-08-16 |
| JPH02501003A (ja) | 1990-04-05 |
| DE3783462D1 (de) | 1993-02-18 |
| EP0327554B1 (fr) | 1993-01-07 |
| FR2605449A1 (fr) | 1988-04-22 |
| WO1988002922A1 (fr) | 1988-04-21 |
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