JPH11233332A - 結晶引上装置用超電導磁石装置 - Google Patents

結晶引上装置用超電導磁石装置

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JPH11233332A
JPH11233332A JP10034911A JP3491198A JPH11233332A JP H11233332 A JPH11233332 A JP H11233332A JP 10034911 A JP10034911 A JP 10034911A JP 3491198 A JP3491198 A JP 3491198A JP H11233332 A JPH11233332 A JP H11233332A
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    • H01F6/00Superconducting magnets; Superconducting coils
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    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
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    • C30B15/30Mechanisms for rotating or moving either the melt or the crystal
    • C30B15/305Stirring of the melt
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Abstract

(57)【要約】 【課題】比較的安価にして漏れ磁場を低減でき、しかも
小型軽量化に最適な結晶引上装置用超電導磁石を得るこ
とにある。 【解決手段】環状に形成され、且つ結晶引上装置を挟む
ように軸方向に対峙させて設けられた一対の超電導コイ
ル2aと、これら超電導コイル2aを包囲するように設
けられた輻射シールド42と、この輻射シールド42を
包囲する真空容器50とを備えた結晶引上装置用超電導
磁石装置において、前記結晶引上装置に相対面する側の
真空容器内側部材51を非磁性材とし、相対面しない側
の他の真空容器外側部材52を磁性材で構成したもので
ある。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体用結晶引上装
置に使用される超電導磁石において、特に磁場を発生す
る超電導磁石の漏れ磁場を低減するようにした結晶引上
装置用超電導磁石装置に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体用結晶引上装置において、融解し
た半導体結晶材料から結晶を引上げる際、融解した半導
体結晶材料に静磁場を与えて熱対流による運動を阻止す
る目的で超電導磁石装置が使用されている。
【0003】図14はかかる従来の結晶引上装置用超電
導磁石装置の構成例を示す斜視図であり、図15は図1
4のA−A線に沿う矢視断面図である。この超電導磁石
装置は、図14に示すように全体としてコ字形のクライ
オスタット1の中に2つの超電導コイル2a,2bを対
峙させて設け、これら超電導コイルから発生する磁場の
向き3が結晶の引上方向4に対して直交するようにした
ものである。
【0004】上記クライオスタット1は図15に示すよ
うにヘリウム容器40の中に超電導コイル2aが内蔵さ
れており、コイル2aは液体ヘリウム等の冷媒41に浸
されている。また、ヘリウム容器40の外側には輻射シ
ールド42が設けられ、さらにヘリウム容器40及び輻
射シールド42全体を真空容器43の中に内蔵し、全体
としてクライオスタットを構成している。
【0005】上記の例では1個の輻射シールドを設ける
場合を示したが、必要に応じて2重にして輻射シールド
を設ける場合もある。また、ヘリウム容器40の中に設
けられた超電導コイル2a,2bを液体ヘリウム等の冷
媒を用いず冷凍機でコイルを超電導状態まで冷却する方
式もある。この場合は図15において、ヘリウム容器と
冷媒がない構成となる。
【0006】この例はコ字形のクライオスタット1の中
央部に有するボア5内に結晶引上装置が設けられ、この
結晶引上装置に水平磁場を与える磁石装置の場合であ
る。また、図16は従来の結晶引上装置用超電導磁石装
置の他の構成例を示すものである。この超電導磁石装置
は、内筒及び外筒からなる二重円筒形のクライオスタッ
ト11の中に図14と同様に2つの超電導コイル2a,
2bを対峙させて設け、これら超電導コイルから発生す
る磁場の向き3が結晶の引上方向4に対して直交するよ
うにしたものである。
【0007】この例はクライオスタット11の内筒の内
側に有する常温空間であるボア12内に結晶引上装置が
設けられ、この結晶引上装置に水平磁場を与える磁石装
置の場合である。
【0008】さらに、図17は従来の結晶引上装置用超
電導磁石装置のさらに異なる他の構成例を示すものであ
る。この超電導磁石装置は二重円筒形のクライオスタッ
ト31の中に軸方向に適宜の間隔を存して2つの超電導
コイル2a,2bを対峙させて設け、各々のコイルが互
いに対向する方向に磁場30a,30bを発生すること
でカスプ磁場を形成するようにしたものである。なお、
この場合には結晶引上装置はボア32内に置かれ結晶引
上げ方向4は図17に示す方向となる。このカプス磁場
では図中6の線上では磁場がゼロとなるため、この線上
で結晶を引き上げることにより、図14、図16の場合
に比較して質のよい結晶が得られると言われている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うな従来の結晶引上装置用超電導磁石装置において、ク
ライオスタットの真空容器はステンレスやアルミニウム
等の非磁性材料が用いられているため、超電導コイルよ
り発生する磁場が磁石の外部に漏れ出し、周辺のモータ
や磁性体からなる構造部材等に影響を与えていた。この
場合、磁性体と超電導コイルは互いに吸引力が働き、そ
の力は磁性体の体積、重量と磁場勾配に比例するので、
磁性構造部材や磁石が大型化すると吸引力も大きくな
る。
【0010】従って、構造部材を高価な非磁性材料にし
たり、コイルを支持するクライオスタット内のサポート
の断面を大きくしなければならなくなり、熱侵入量の大
きいクライオスタットになるという問題がある。
【0011】また、クライオスタットの近傍にモータや
磁場の影響を受け易い計測機器があると、誤動作につな
がる要因となる。さらに、漏れ磁場が大きいと隣接した
超電導磁石同志が互いの漏れ磁場の影響を受け、ボア内
に必要な磁場強度や磁場分布を乱すことがあるため、隣
接する磁石と結晶引上装置の設置間隔を広くとる必要が
あり、設置スペースを有効に利用することができなかっ
た。
【0012】本発明は上記のような問題点を解消するた
めになされたもので、比較的安価にして漏れ磁場を低減
でき、しかも小型軽量化に最適な結晶引上装置用超電導
磁石装置を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するため、次のような手段により結晶引上装置用超電
導磁石装置を構成するものである。請求項1に対応する
発明は、環状に形成され、且つ結晶引上装置を挟むよう
に軸方向に対峙させて設けられた一対の超電導コイル
と、これら超電導コイルを包囲するように設けられた輻
射シールドと、この輻射シールドを包囲する真空容器と
を備えた結晶引上装置用超電導磁石装置において、前記
結晶引上装置に相対面する側の真空容器部材を非磁性材
とし、相対面しない側の他の真空容器部材を磁性材で構
成したものである。
【0014】請求項1に対応する発明の結晶引上装置用
超電導磁石装置にあっては、結晶引上装置に相対面する
真空容器部分は従来と同様の非磁性材なので、今まで通
り結晶引上装置に必要な磁場強度と磁場分布を確保する
ことができ、近接しない他の部材は磁性体なので、漏れ
ようとする磁場は磁性体に吸収され、漏れ磁場を低減す
ることができる。
【0015】請求項2に対応する発明は、請求項1に対
応する発明の結晶引上装置用超電導磁石装置において、
結晶引上装置に相対面する側の真空容器部材の一部分を
磁性材としたものである。
【0016】請求項2に対応する発明の結晶引上装置用
超電導磁石装置にあっては、上記請求項1に対応する発
明の作用効果に加えて、相対面する真空容器部材の1部
を磁性体とすることで結晶引上装置の軸上の漏れ磁場を
も低減することができる。
【0017】請求項3に対応する発明は、請求項1に対
応する発明の結晶引上装置用超電導磁石装置において、
コイル外径側もしくは超電導コイルを挟んで結晶引上装
置とは反対側の真空容器部材の少なくとも一方の側の磁
性材料を、他方より板厚を厚くしたものである。
【0018】請求項4に対応する発明は、請求項3に対
応する発明の結晶引上装置用超電導磁石装置において、
超電導コイルに最も近接する部分の磁性材料のみを厚く
したものである。
【0019】請求項3及び請求項4に対応する発明の結
晶引上装置用超電導磁石装置にあっては、上記請求項1
に対応する発明の作用効果に加えて、超電導コイルとの
距離が近い方の真空容器の板厚を厚くしてあるので、よ
り効果的に漏れ磁場を吸収することができる。
【0020】請求項5に対応する発明は、環状に形成さ
れた超電導コイルをその軸方向に対峙させ、これらの超
電導コイルを各々包囲するように設けられた環状の輻射
シールドと、これらの環状の輻射シールドをコイル内径
部分に空間を有するように包囲する2重円筒形の真空容
器とからなり、この空間に結晶引上装置を配設した結晶
引上装置用超電導磁石装置において、両コイル中央部分
に位置する真空容器外径部材を、磁石内径側もしくは外
径側の少なくとも一方に張出す磁性部材を設けたもので
ある。
【0021】請求項5に対応する発明の結晶引上装置用
超電導磁石装置にあっては、最も漏れ磁場の大きいコイ
ル対称面上の真空容器により多くの磁性体を設けること
で、全体として漏れ磁場範囲の小さい磁石にすることが
できる。
【0022】請求項6に対応する発明は、請求項1乃至
請求項5の何ずれかに対応する結晶引上装置用超電導磁
石装置において、真空容器の磁性体部材を間隙を設けた
多層板の集合体で構成したものである。
【0023】請求項5に対応する発明の結晶引上装置用
超電導磁石装置にあっては、多層板とすることで、内側
の磁性板から漏れ出す磁場をさらにその外側の磁性体で
吸収するので、さらに漏れ磁場を低減することができ
る。
【0024】請求項7に対応する発明は、請求項5に対
応する発明の結晶引上装置用超電導磁石装置において、
上下コイルの何ずれか一方のコイルを電気的に短絡した
ものである。
【0025】請求項7に対応する発明の結晶引上装置用
超電導磁石装置にあっては、軸方向に対峙した主コイル
のうち、何ずれか一方を電気的に短絡することで短絡さ
れていないもう一方の主コイルを励磁するだけで他の主
コイルは励磁されたコイルに対して逆向きの磁場を発生
することができる。すなわち、2ケのコイルのうち、1
ケのみ励磁するだけで他のコイルに短絡電流が誘起され
て逆向きの磁場(カプス磁場)を発生する。
【0026】請求項8に対応する発明は、環状に形成さ
れ、且つ結晶引上装置を挟むように軸方向に対峙させて
設けられた一対の超電導コイルと、これら超電導コイル
を包囲するように設けられた輻射シールドと、この輻射
シールドを包囲する真空容器とを備えた結晶引上装置用
超電導磁石装置において、主たる超電導コイルの対称軸
と超電導コイルの中心軸の交点から主たる超電導コイル
を見込んだ角度内に主たるコイルと逆向きの磁場を発生
する補助コイルを設けたものである。
【0027】請求項8に対応する発明の結晶引上装置用
超電導磁石装置にあっては、補助コイルが主コイルに対
して逆向きの磁場を発生するので、主コイルが発生する
漏れ磁場を補助コイルが打ち消す効果がある。
【0028】請求項9に対応する発明は、請求項8に対
応する発明の結晶引上装置用超電導磁石装置において、
対峙されたコイルに挟まれる真空容器部材を磁性体とし
たものである。
【0029】請求項9に対応する発明の結晶引上装置用
超電導磁石装置にあっては、上記請求項8に対応する発
明の作用効果に加えて、補助コイルにさらに磁性シール
ドを付加することで、より効果がある。
【0030】請求項10に対応する発明は、請求項8に
対応する発明の結晶引上装置用超電導磁石装置におい
て、補助コイルを電気的に短絡したものである。請求項
10に対応する発明の結晶引上装置用超電導磁石装置に
あっては、主コイルに対して補助コイルが逆向きの磁場
を誘起するので、主コイルを励磁するだけで、補助コイ
ルによる磁気シールドを得ることができる。これは水平
磁場、垂直磁場、カスプ磁場の何ずれの磁石についても
構成できる。
【0031】請求項11に対応する発明は、請求項10
に対応する発明の結晶引上装置用超電導磁石装置におい
て、対峙した主コイルの何ずれか一方のコイルを電気的
に短絡したものである。
【0032】請求項11に対応する発明の結晶引上装置
用超電導磁石装置にあっては、主コイル1個のみ励磁す
るだけで、他の主コイルは逆向き(カスプ磁場)を誘起
し、さらに補助コイルに各々の主コイルに対してそれぞ
れ逆向きの磁場を発生して磁気シールドを得ることがで
きる。
【0033】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面を
参照して説明する。図1は本発明による結晶引上装置用
超電導磁石装置の第1の実施の形態の一部を示す縦断面
図、図2は同装置全体の横断面図である。
【0034】図1及び図2において、51は真空容器
で、この真空容器51は後板52と一対の側面板53と
でコ字形に形成されたフレーム54と、このフレーム5
4内に設けられたボアを形成するU字状の内板55と、
この内板55とフレーム54の前方端部間を閉塞する前
板56と、これらフレーム54及び内板55の上部開口
端および下部開口端を閉塞する上板57および下板58
から構成されている。
【0035】この真空容器51内にはリング状の2つの
超電導コイル2a,2b(図1ではその一方の超電導コ
イル2aを示す)を容器の中心軸方向に対峙させ、且つ
液体ヘリウム等の冷媒41に浸漬させて内蔵したヘリウ
ム容器40が設けられ、このヘリウム容器40を包囲す
るようにその外側に輻射シールド42が設けられ、全体
としてクライオスタットを構成している。
【0036】第1の実施の形態では、このような構成の
クライオスタットにおいて、真空容器51の構成部材の
内、後板52、側面板53、前板56、上板57及び下
板58を磁性体からなる材料で構成し、またボアに挿入
される図示しない結晶引上装置に相対面する内板55を
非磁性材料で構成するものである。
【0037】従って、このようなクライオスタットとす
れば、真空容器50を構成する後板52、側面板53、
前板56、上板57及び下板58を磁性材料とし、内板
55のみ非磁性材料としているので、超電導コイル2
a,2bより発生する磁場は磁性体により吸収されて外
部に漏れ出すことがなく、周辺のモータや磁性体からな
る構造物等に影響を与えることがない。また、真空容器
51は内板55を除く他の部材を磁性体として磁気シー
ルドを兼ねているので、全体として小形、軽量化が可能
となり、従来のように真空容器全体を非磁性材で構成し
たものに比べて比較的安価になる。
【0038】さらに、磁気シールドによって磁場の一部
が閉込められるので、ボア中心の磁場強度が高くなる。
即ち、磁気シールドなしのコイルに比べて起磁力(アン
ペアターン数)が少なくてすみ、電流値の低い低容量の
電源でよく、巻回数の少ない、超電導コイルで良いこと
になる。
【0039】上記実施の形態では、コの字形のフレーム
54と内板55とで真空容器を構成する場合について述
べたが、円筒形やカスプ磁場形のクライオスタットにつ
いても結晶引上げ装置に相対面する真空容器部材を非磁
性部材とし、それ以外の真空容器部材を磁性材料で構成
することにより、前述同様の作用効果を得ることができ
る。
【0040】図3は本発明による結晶引上装置用超電導
磁石装置の第2の実施の形態の一部を示す縦断面図、図
4は同装置全体の横面図であり、図1及び図2と同一部
分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異
なる点について述べる。
【0041】第2の実施の形態では、図3及び図4に示
すように真空容器51の構成部材の一部であるU字状の
内板55の前方開口端部を磁性体60により構成したも
のである。
【0042】従って、このようなクライオスタットとす
れば、内板55の前方開口端部を磁性体60とすること
により、上板57及び下板58の内板側端部から漏れる
磁力線を内側へ吸収することができ、磁石の上下面で且
つ結晶引上装置軸線上の漏れ磁場をさらに低減すること
ができる。また、真空容器51の開口部の漏れ磁場を磁
性体60により吸収し、低減することができる。
【0043】図5は本発明による結晶引上装置用超電導
磁石装置の第3の実施の形態の一部を示す縦断面図で、
図1と同一部分には同一符号を付してその説明を省略
し、ここでは異なる点について述べる。
【0044】第3の実施の形態では、図5に示すように
真空容器51の上板57とコイル2aとの間の距離Yが
側面板53とコイル2aとの間の距離Xより小さい場合
は、上板57の板厚t2を側面板53の板厚t1より厚
くするものである。
【0045】図示しない前板及び後板については第1の
実施の形態と同様である。従って、このようなクライオ
スタットとすれば、コイル2aまでの距離の小さい方の
板厚を距離の大きい方の板厚より厚くすることで、磁場
の強いコイルに近い側をより漏れ磁場を吸収することが
できる。これにより、全ての磁性真空容器部材を厚くす
る必要がなく、全体として軽量にすることができるる。
【0046】図6は本発明による結晶引上装置用超電導
磁石装置の第4の実施の形態の一部を示す縦断面図で、
図1と同一部分には同一符号を付してその説明を省略
し、ここでは異なる点について述べる。
【0047】第4の実施の形態では、図6に示すように
真空容器51の上板57及び下板58と側面板53のコ
イルと対応する内面に所定厚みの上補助板71及び下補
助板72と側面補助板73をそれぞれ取付けるものであ
る。この場合、各補助板71〜73は磁性材料で構成さ
れ、機械的或いは冶金的に接合される。
【0048】従って、このようなクライオスタットとす
れば、最も磁場の高いコイル周辺の漏れ磁場を吸収する
ので、他の部材は肉厚の薄いものでよく、真空容器の軽
量化を図ることができる。
【0049】上記実施の形態では、補助板を各板の内面
に設けたが、外面に設けるようにしても良い。図7は本
発明による結晶引上装置用超電導磁石装置の第5の実施
の形態の一部を示す縦断面図であり、図17と同一部分
には同一符号を付して説明する。
【0050】図7に示す超電導磁石装置は、図7に示す
ように二重円筒形のクライオスタット31の中に軸方向
に適宜の間隔を存して2つの超電導コイル2a,2bを
対峙させて設け、各々のコイルが互いに対向する方向に
磁場30a,30bを発生することでカプス磁場を形成
するようにしたものである。
【0051】このような構成の超電導磁石装置におい
て、第5の実施の形態では真空容器を構成する外側の円
筒体31a及びこの外側の円筒体31aと内側の円筒体
31bの開口端部間に設けられる上部板31c及び下部
板31dを磁性材料で構成(図示ハッチング部分)する
と共に、内側の円筒体31bを非磁性材料で構成し、且
つ外側の円筒体31aの2つの超電導コイル2a,2b
間に対応する内面に磁性材料からなる補助リング80を
取付ける構成とするものである。図中、32は結晶引上
装置が挿入される空間部(ボア)の直径である。
【0052】従って、このような構成のクライオスタッ
トとすれば、外側の円筒体31aの漏れ磁場の大きい部
分である上下一対の超電導コイル2a,2bの軸方向中
央部に対応する面に磁性体が付加されているので、漏れ
磁場の吸収能力がさらに向上し、且つコイルの起磁力を
さらに低くすることができる。
【0053】図8は本発明による結晶引上装置用超電導
磁石装置の第6の実施の形態の一部を示す縦断面図で、
図1と同一部分には同一符号を付してその説明を省略
し、ここでは異なる点について述べる。
【0054】第6の実施の形態では、図8に示すように
真空容器を構成するコ字形のフレームの図示しない後
板、両側面板53、上板57及び下板58を、磁性材料
からなる上板91、下板92、外板93及び非磁性材料
からなるU字形の内板55とで多層にして覆うように設
ける構造とするものである。
【0055】従って、このようなクライオスタットとす
れば、内側の磁性体からの漏れ磁場を外側の磁性体でさ
らに低減することができる。図9は本発明による結晶引
上装置用超電導磁石装置の第7の実施の形態における真
空容器内に設けられるコイルの構成例を示すものであ
る。
【0056】第7の実施の形態では、図9に示すように
超電導コイル2aとこの超電導コイルより径の大きな補
助コイル100を並設し、超電導コイル2aに対して逆
向きの磁場を発生するようにするものである。この場
合、超電導コイル2aの対峙するコイルの対象軸Lとコ
イルの中心軸Mとの交点Nと超電導コイル2aの外径部
対象軸側角部と反対側角部とを結ぶ線とこの角部の対象
線上の内径部対称軸と反対側角部とを結ぶ線でとでなす
角度gの範囲外に補助コイル100の導体中心Pがある
場合、例えば図9に示す交点Nを中心にコイル巻線中心
軸Mを超電導コイル2aのコイル内径部の対称軸Lと反
対側の角部とを結ぶ線とでなす角度hの範囲内にある場
合は中心軸M上の漏れ磁場の低減には有効であるが、対
象軸L上の漏れ磁場低減には有効ではない。また、補助
コイル100の導体中心Pが角度(g+h)より大きい
範囲にある場合は上記とは逆になり、対象軸L上は有効
であるが、中心軸M上は有効ではなくなる。
【0057】本実施の形態では、補助コイル100の導
体中心Pがその断面が対峙する主たる超電導コイル2a
の対象軸Lとコイル巻線中心軸Mの交点Nから超電導コ
イル2aの断面を見込んだ角度gに入るように構成する
ものである。
【0058】従って上記のような構成のコイルを備えた
クライオスタットによれば、補助コイル100によって
主コイルの発生する漏れ磁場を主コイルの外径方向(対
象軸L方向)と中心軸M方向の両方を同時に効率良く打
ち消すことができ、全体として起磁力の小さい効率の良
い磁石を構成することが可能であり、磁性体を用いた磁
気シールド方法よりさらに軽量化することができる。
【0059】図10は本発明による結晶引上装置用超電
導磁石装置の第8の実施の形態における真空容器内に設
けられるコイルの構成例を示すもので、図9と同一部分
には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異な
る点についてのみ述べる。
【0060】第8の実施の形態では、第7の実施の形態
の構成に加えて、さらに磁性材からなる外板110を真
空容器の一部として構成するものである。従って、上記
のような構成のクライオスタットによれば、さらに漏れ
磁場を低減することができ、また主コイルや補助コイル
の起磁力を小さくすることが可能である。図の例では磁
性材からなる外板を真空容器の一部としたが、真空容器
とは別の部材として、真空容器の内側又は外側に付加す
るようにしても同様の効果を得ることができる。
【0061】図11は本発明による結晶引上装置用超電
導磁石装置の第9の実施の形態における真空容器内に設
けられるコイルの接続構成例を示すものである。第9の
実施の形態では、クライオスタット123内に対峙して
配設される一対の主コイル120,121を直列に接続
すると共に、主コイル120を励磁電源124に接続
し、主コイル121の両端を短絡させて励磁電源124
の一端に接続する構成とするものである。
【0062】このようなコイル接続構成のクライオスタ
ットにおいて、一方の主コイル120は外部の励磁電源
124により励磁され、磁場を発生する。この時、クラ
イオスタット123内で電気的に短絡された主コイル1
21は、主コイル120が励磁中に発生する磁場の時間
変化により主コイル120とは同じ電流値で、逆向きの
磁場を発生する電流が流れる。
【0063】従って、主コイル120を励磁するだけ
で、もう一方の主コイル121も励磁される。従来のコ
イルの接続構成は、クライオスタット内の両主コイル共
電気的に直列に接続されているので、本例よりもコイル
のインダクタンスが大きく、それだけ励磁電圧も大きな
電源が必要であったが、本例によれば低容量の電源でよ
いことになる。
【0064】図12は本発明による結晶引上装置用超電
導磁石装置の第10の実施の形態における真空容器内に
設けられるコイルの接続構成例を示すものである。第1
0の実施の形態では、図12に示すようにクライオスタ
ット123内に配置される主コイル130a,130b
を電気的に直列接続すると共に、その両端を励磁電源1
24に各コイルが同方向の磁場もしくは対向する磁場を
発生するように接続し、且つ両端が短絡された補助コイ
ル131a,131bをそれぞれ設けるものである。
【0065】従って、上記のような構成とすれば、主コ
イル130a,130bを励磁すると、補助コイル13
1a,131bにはそれぞれ主コイルとは逆向きの磁場
を発生する電流が誘起されるので、補助コイル用の電源
が不要となる。
【0066】図13は本発明による結晶引上装置用超電
導磁石装置の第11の実施の形態における真空容器内に
設けられるコイルの接続構成例を示すものである。第1
1の実施の形態では、図11に示すコイル接続構成に加
えて、図12と同様に補助コイル131a,131bを
設ける構成とするものである。
【0067】従って、上記のような構成とすれば、主コ
イル121は主コイル120に対して対向するようにコ
イルを配設することによりカプス磁場を発生し、且つ補
助コイル131a,131bは各々の主コイルが発生す
る磁場と逆向きの磁場を発生することにより、第9の実
施の形態及び第10の実施の形態と同様の作用効果を得
ることができる。
【0068】
【発明の効果】以上述べたように本発明による結晶引上
装置用超電導磁石装置によれば、次のような効果を得る
ことができる。 (1)真空容器の結晶引上装置に相対面する部材を非磁
性部材とし、相対面しない他の部材を磁性材料で構成す
ることで、従来と同じ大きさの重量で外部への漏れ磁場
を低減することができる。また磁性部材を厚くすること
でさらに磁気シールド効果を向上させることができる。 (2)磁気シールドによって磁場が真空容器の内側に閉
込められ、結果として内側の磁場強度が大きくなるの
で、コイルの起磁力をその分小さくすることができる。
即ち、低容量の励磁電源で励磁可能となり、且つ巻回数
の少ない安価なコイルを製造することができる。 (3)結晶引上装置と相対面する側の一部も磁性体にす
ることで、さらに磁気シールド効果が向上する。 (4)逆向きの磁場を発生する補助コイルを角度内に配
置することで効率よく漏れ磁場を低減でき、さらに磁性
体をそれと並設することでさらに効果がある。 (5)磁気シールドにより隣接して設置した磁石が互い
に磁気干渉しないために互いの設置間隔を狭くすること
が可能となり、設置スペースを有効に利用することがで
きる。 (6)漏れ磁場が小さくなるので、磁石周囲の磁性構造
物との間に働く吸引力が小さくなり、構造物を非磁性体
にする必要がなくなる。 (7)磁石周囲に設置されるモータや計測機器など磁場
の影響を受け易い物への影響が少なくなるので、従来と
比べて磁石に近い場所に取付け可能となり、全体として
小形の引上げ装置にすることができる。 (8)主コイル、補助コイルの少なくとも1つを電気的
にクライオスタット内出接続することにより、容量の小
さい励磁電源で大型の磁石を励磁することができる。ま
たインダクタンスが小さいので、励磁及び磁力変化を速
くすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による結晶引上装置用超電導磁石装置の
第1の実施の形態の一部を示す縦断面図。
【図2】図1のA−A線に沿う矢視断面図。
【図3】本発明による結晶引上装置用超電導磁石装置の
第2の実施の形態の一部を示す縦断面図。
【図4】図3のB−B線に沿う矢視断面図。
【図5】本発明による結晶引上装置用超電導磁石装置の
第3の実施の形態の一部を示す縦断面図。
【図6】本発明による結晶引上装置用超電導磁石装置の
第4の実施の形態の一部を示す縦断面図。
【図7】本発明による結晶引上装置用超電導磁石装置の
第5の実施の形態の一部を示す縦断面図。
【図8】本発明による結晶引上装置用超電導磁石装置の
第6の実施の形態の一部を示す縦断面図。
【図9】本発明による結晶引上装置用超電導磁石装置の
第7の実施の形態における真空容器内に設けられるコイ
ルの構成図。
【図10】本発明による結晶引上装置用超電導磁石装置
の第8の実施の形態における真空容器内に設けられるコ
イルの構成図。
【図11】本発明による結晶引上装置用超電導磁石装置
の第9の実施の形態における真空容器内に設けられるコ
イルの接続構成図。
【図12】本発明による結晶引上装置用超電導磁石装置
の第10の実施の形態における真空容器内に設けられる
コイルの接続構成図。
【図13】本発明による結晶引上装置用超電導磁石装置
の第11の実施の形態における真空容器内に設けられる
コイルの接続構成図。
【図14】従来の結晶引上装置用超電導磁石装置の構成
例を示す斜視図。
【図15】図14のA−A線に沿う矢視断面図。
【図16】従来の結晶引上装置用超電導磁石装置の他の
構成図。
【図17】従来の結晶引上装置用超電導磁石装置のさら
に異なる他の構成図。
【符号の説明】
2a,2b……超電導コイル 31……クライオスタット 31a,31b……円筒体 31c……上部板 31b……下部板 40……ヘリウム容器 41……冷媒 42……輻射シールド 51……真空容器 52……後板 53……側面板 54……フレーム 55……U字状の内板 56……前板 57……上板 58……下板 60……磁性体 71……上補助板 72……下補助板 73……側面補助板 80……補助リング 91……上板 92……下板 93……外板 100……補助コイル 110……外板 120,121……主コイル 123……クライオスタット 124……励磁電源

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 環状に形成され、且つ結晶引上装置を挟
    むように軸方向に対峙させて設けられた一対の超電導コ
    イルと、これら超電導コイルを包囲するように設けられ
    た輻射シールドと、この輻射シールドを包囲する真空容
    器とを備えた結晶引上装置用超電導磁石装置において、
    前記結晶引上装置に相対面する側の真空容器部材を非磁
    性材とし、相対面しない側の他の真空容器部材を磁性材
    で構成したことを特徴とする結晶引上装置用超電導磁石
    装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の結晶引上装置用超電導磁
    石装置において、結晶引上装置に相対面する側の真空容
    器部材の一部分を磁性材としたことを特徴とする結晶引
    上装置用超電導磁石装置。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の結晶引上装置用超電導磁
    石装置において、コイル外径側もしくは超電導コイルを
    挟んで結晶引上装置とは反対側の真空容器部材の少なく
    とも一方の側の磁性材料を、他方より板厚を厚くしたこ
    とを特徴とする結晶引上装置用超電導磁石装置。
  4. 【請求項4】 請求項3記載の結晶引上装置用超電導磁
    石装置において、超電導コイルに最も近接する部分の磁
    性材料のみを厚くしたことを特徴とする結晶引上装置用
    超電導磁石装置。
  5. 【請求項5】 環状に形成された超電導コイルをその軸
    方向に対峙させ、これらの超電導コイルを各々包囲する
    ように設けられた環状の輻射シールドと、これらの環状
    の輻射シールドをコイル内径部分に空間を有するように
    包囲する2重円筒形の真空容器とからなり、この空間に
    結晶引上装置を配設した結晶引上装置用超電導磁石装置
    において、両コイル中央部分に位置する真空容器外径部
    材を、磁石内径側もしくは外径側の少なくとも一方に張
    出す磁性部材を設けたことを特徴とする結晶引上装置用
    超電導磁石装置。
  6. 【請求項6】 請求項1乃至請求項5の何ずれかに記載
    の結晶引上装置用超電導磁石装置において、真空容器の
    磁性体部材を間隙を設けた多層板の集合体で構成したこ
    とを特徴とする結晶引上装置用超電導磁石装置。
  7. 【請求項7】 請求項5記載の結晶引上装置用超電導磁
    石装置において、上下コイルの何ずれか一方のコイルを
    電気的に短絡したことを特徴とする結晶引上装置用超電
    導磁石装置。
  8. 【請求項8】 環状に形成され、且つ結晶引上装置を挟
    むように軸方向に対峙させて設けられた一対の超電導コ
    イルと、これら超電導コイルを包囲するように設けられ
    た輻射シールドと、この輻射シールドを包囲する真空容
    器とを備えた結晶引上装置用超電導磁石装置において、 主たる超電導コイルの対称軸と超電導コイルの中心軸の
    交点から主たる超電導コイルを見込んだ角度内に主たる
    コイルと逆向きの磁場を発生する補助コイルを設けたこ
    とを特徴とする結晶引上装置用超電導磁石装置。
  9. 【請求項9】 請求項8記載の結晶引上装置用超電導磁
    石装置において、対峙されたコイルに挟まれる真空容器
    部材を磁性体としたことを特徴とする結晶引上装置用超
    電導磁石装置。
  10. 【請求項10】 請求項8記載の結晶引上装置用超電導
    磁石装置において、補助コイルを電気的に短絡したこと
    を特徴とする結晶引上装置用超電導磁石装置。
  11. 【請求項11】 請求項10記載の結晶引上装置用超電
    導磁石装置において、対峙した主コイルの何ずれか一方
    のコイルを電気的に短絡したことを特徴とする結晶引上
    装置用超電導磁石装置。
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