JPS60189905A - 高均一磁界発生装置 - 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】 〔発明の技術分野〕 この発明は、空間的な磁界均一度が著しく高い高均一磁
界発生技術に関するものである。

〔従来の技術〕

第１図は例えばＩＢＭ　Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｄｉｓｃ
ｌｏｓｕｒｅＢｕｌｌｅｔｉｎ　（Ｖｏｅ　１９．Ａ９
　１９７７　Ｐ８５１７〜Ｐ８５１９　）に示された従
来の高均一磁界発生のための磁界補正装置の最適出力を
定めるフロー図である。ここでは磁界補正装置としてシ
ムコイルを用いているが、シムコイルとは、不均一な磁
界成分中の１成分にのみ対応する出力が独立に発生でき
るコイルであり１種類や次数の異なる多数のシムコイル
を設置することにより多数の不均一磁界成分をとり除く
ことができる〇 図において（１）は演算器、（２）は演算器（１）によ
って駆動される１次の補正電流の最適化、（３）は２次
の補正電流の最適化、　（４Ｊ（５１は最適化が不可能
な場合の帰還路、（６）はシムコイルの最適化完了、（
７）はＮＭＲ（Ｎｕｃｌｅａｒ　Ｍａｇｎｅｔｉｃ　Ｒ
ｅ５ｏｎａｎｃｅ）スペクトロメータである。ＮＭＲス
ペクトロメータ（７）は通當パルスＮＭＲ法によって受
信されるＦＩＤ　（Ｆｒｅｅ　Ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ　Ｄ
ｅｃａｙ）信号をフーリュ変換し、フーリエ変換後の信
号の半値幅から測定対象試料中の磁界均一度が測定でき
る装置である。ＦＩＤ信号は磁界均一度の悪い場合には
その減衰が早くなり、磁界均一度が著しく悪い場合には
測定不可能となる。

補正出力が発生する領域には、磁界分布を補正して高均
一化するための粗磁界（図示せず）が既に発生している
。

まず磁界補正工程は演算器（υに適当な開始命令を入れ
ることにより開始され、まず、１次の磁界出力を発生す
るシムコイル群中の特定の１種のシムコイルを任意の電
流値に演算器（１）によりセットすることにより、１次
の補正出力の最適化（２）が開始される。１種のシムコ
イルが任意の１１Ｅ流値ニ１ツトされて磁界を発生して
いる状態でＮＭＲスペクトｏ　／　−タ（７）により磁
界均一度を測定し、シムコイルが磁界を全く発生してい
ない状態との均一度を比較する。この時もし均一度が悪
化している場合には演算器（υによりシムコイルの通電
々流の大きさを変えてシムコイルの発生磁界の大きさを
変え同様にＮＭＲスペクトロメータ（７）により磁界均
一度の測定と比較を行う。あるいは、シムコイルの通電
々流の向きと大きさの両方を変更することにより、シム
コイルの発生磁界の大きさ向き共に変えた状態でスペク
トロメータ（７）により磁界均一度の測定および比較を
行う。このような試行錯誤を何度も繰返した後に、シム
コイルへの通電前より磁界均一度が向上している状態が
ＮＭＲスペクトロメータ（７）の測定により明らかにな
った場合に、ようやくシムコイルへの通電々流の向きが
正しく設定されたことになる。続いてシムコイルへの通
電々流を最適化せねばならない。最適化とはあるシムコ
イルの発生できる磁界成分と同一の磁界成分が粗磁界分
布中に全く含まれなくなるまであるシムコイルの発生磁
界値を調整することである。まず、シムコイルへの通電
々流Ｉを演算器ｔｌ）によりＩ＋ΔＩとして、　ＮＭＲ
スペクトロメータ（７）により磁界均一度α＋Δαを測
定する。シムコイルへの通電々流がＩの時の磁界均一度
がαであり、同様にＩ＋ΔＩの場合の均一度がα＋△α
となった時。

α＋△α〈α となった場合には、電流の変化分△Ｉは磁界均一度を向
上させる方向に変化している。従って１±１ｉ ”　Ｏ又ハｌ、「ｌが最小になるまでシムコイルの通電
々流を変化してゆく。

このようにして、ようやく１次のシムコイル中（Ｊ）　
１　種（７）　シＡ　：Ｉイルの最適化が完了した。続
いて１次のシムコイル群中の他の１ｍのシムコイルを上
記と同様の方法により最適化し、１次のシムコイル群の
全種の最適化が完了することにより１次の補正電流の最
適化（２）が完了する。但し、１−１Ｉ が極値をもたないような場合には、最適化が不可能であ
ったので、帰還路（４月こより、補正電流の最適化がで
きなかった旨の信号が演算器（１）に送られ。

補正工程が停止されるかあるいは最適補正ではないまま
次の工程に進むことになる。

このようにして１次の補正電流の最適化が行なわれたあ
と、続いて２次の補正電流の最適化（３）がＮＭＲスペ
クトロメータ（７）による磁界均一度の測定を繰返すこ
とにより完了され、最適化完了（６）となる。

また、　ＦＩＤ信号が十分観測可能となるためにシムコ
イルによって補正される前の磁界均一度はある程度高く
なければならない。同一の粗磁界分布がある場合測定領
域が広い場合には通常、磁界変化量が大きくなるので磁
界均一度は低下−していく。

従って、広い領域を高均一化するためには、狭い領域を
高均一化する場合よりも更に粗磁界分布の磁界均一度が
高くなくてはＦＩＤによる磁界均一度の測定が不可能と
なる。

シムコイルには超電導シムコイルと常電導シムコイルの
２種類がある。超電導シムコイルは粗磁界発生装置が超
電導コイルの場合に用いられるシムコイルであり高価な
液体ヘリウム中に設置される。シムコイルの発生磁界を
調整する場合には同じく液体ヘリウム中に設置された永
久電流スイッチと呼ばれるヒータ付スイッチのヒータに
常時通電して加熱しておかねばならず、調整時間が長い
場合には液体ヘリウムの蒸発ｔがぼり大となる。

常電導シムコイルとは、常温で用いるコイルでアリ、銅
やアルミなどの通常の電線材料によって巻回されたコイ
ルである。

従来の高均一磁界発生装置は以上のように試行錯誤的磁
界高均一化法により構成されているのでシムコイル数が
増すにつれ補正に必要な時間が著しく増大して高均一磁
界がすばやく得られない欠点がある上に、もし超電導シ
ムコイルを用いた場合には高価な液体ヘリウムの消費量
がぼう大となり調整費用が著しく高価になる欠点があっ
た。また、粗磁界の均一度が悪い場合にはＦＩＤ信号の
減衰が著しく早くなって磁界高均一化の調整が不可能に
なるという欠点があった。

〔発明の概要〕

この発明は上記のような従来の磁界高均一化技術の欠点
を除去するためになされたもので、粗磁界分布をいくつ
かの点で測定することにより、補正磁界発生装置が発生
すべき最適磁界を計算装置によって直ちにめ、これを補
正磁界発生装置に加えることにより高均一磁界を得る装
置を提供するものである。

〔発明の実施例〕

最初に、この発明に用いる磁界補正法について説明する
〇 不均一磁界成分の少ない高均一磁界を発生させるために
１例えばノツチ付ソレノイドコイルを用いると、その発
生磁界Ｂｚはコイル中心付近で次式のように表わせる。

■ ここでａはソレノイドコイルの半径、　ＰｎはｎＱルジ
ャンドル多項式、εｎはコイル形状により定まる定数で
ある。■式は５次以下の不均一磁界成分を全く含まない
高均一磁界が発生できることを示す。

しかし、コイルの製作精度には上限があり、また、コイ
ルの設置環境を完全に非磁性とはできないことを考慮す
れば、■式通りの磁界が発生することはあり得ない。む
しろ、任意の磁界成分が発生していると考える必要があ
る。

そこで、空間的に変化しない均一磁界中に微弱な不均一
磁界成分が多数台まれている磁界分布について検討し、
これら不均一磁界成分を打消す方法について考察してみ
る。

任意の磁界Ｂはスカラーポテンシャル−により下式のよ
うに表わせる。

Ｂ±−一　■ ≠は直交球関数展関を用いて一般に次式で表わせる。

−＝　−Σ　Σ　７”　Ｐ’；　（ｃｏｓθ）ＣＡ：ｃ
ｏｓｍ−＋Ｂ：ｓ−５−１ｎ：Ｉｎ”１ｍ＝Ｑ ここでｉ　Ａｎ　、　Ｂｎは定数、γ、θ、φは極座標
表示の変数である。磁界補正を行う場合には磁界補正コ
イルの出力と対応がとり易いために一般に直角座標が用
いられるので以後直角座標表示を用いる。

空間的に変化しない主磁界成分Ｂｏを２軸方向にとりｉ
　Ｂ　ｏに任意の不均一磁界成分Ｂ′がｌＢ’ｌ／１Ｂ
ｏｌ〈〈１の条件のもと憂ζ重畳されている場合につい
”；；；　Ｂｏ　＋　Ｂｚ 従って不均一磁界成分は主磁界と同一方向の２式分のみ
考えればよい。Ｚ軸方向の磁界成分は次式の変換公式に
より表わせる。

■式を０式に代入し、直交座標により低次側から各成分
を表示する。

Ｂｚ　−ＢＯ＋ＡＩ　ｘ　＋Ａｓ　ｙ　＋Ａａ　Ｚ＋Ａ
４　（ｚ”−７（ｘ”＋ｙリ　）＋Ａｓ　ｚｘ＋Ａａｚ
ｙ＋ＡｙｘＹ＋Ａｓ　（ｘ２−ｙす＋んｚ（ｚ”−４ｘ
”＋ｙす ＋Ａ＋ｏｘ（４ｚ″−ｘ２ｙす ＋Ａ＋＋　ｙ　（４ｚ　”−ｘ”−ｙつ＋Ａｌ２Ｘ（Ｘ
”−８ｙ”） ＋ＡＩ３　ｙ　（８ｘ”−ｙす ＋Ａ１４ｘｙｚ ＋Ａ＋ｓ　ｚ　（Ｘ２−ｙ”）　＋　・＝−・・　■す
なわち、０式の各項の重ね合せとしてＢｚを表わすこと
ができる。■式中第１項以外は空間的に変化する磁界成
分であり磁界高均一化のためにはこれら不均一磁界成分
が含まれないことが必要である。不均一磁界成分を除去
するために、シムコイルによる磁界補正を行う。シムコ
イルとは０式の各項中の唯−項の変数に一致する磁界成
分をもつ特殊なコイルである。独立した磁界成分が発生
できるので任意の磁界分布に対する補正が可能となる。

ソレノイドコイルに取付けるシムコイル構造は、円形コ
イル対またはくら型コイルの組合せとなっている。不均
一磁界は実際に発生磁界を測定しない限りその成分や振
幅の判定ができないので。

高均一磁界を得るためには多くのシムコイルを準備する
必要がある。従って高均一磁界を得るための磁界分布調
整および最適調整値であることの判定には多大の労力を
要す。

補正磁界の最適値を容易にめる方法として。

本発明は最小２乗法を適用する。すなわち、主コイルの
発生磁界である祖母界分布を、最小２乗法を用いて均一
磁界成分Ｂｏとマグネットが有する多数のシムコイル関
数およびそれ以外の項で表わすと、任意点の磁界Ｂｚは
次式で表わせる。

Ｂｚ（ｘ、　ｙ、　Ｚ）　−Ｂｏ　＋　ａＨｆＩ＋　ａ
２ｈ　”　−＋　ａｎｆ　、＋Ｒｈ（ｘ、　Ｌ　Ｚ）■ ここでｆ＋１ｆ２ｅ・・・、　ｆｎは各々シムコイルの
磁界出力関数でありａｌ、・・・、ａｎは各々振幅を表
わす。またＲｆｌはｎ種のシムコイル関数では表わせな
い残差である。また、祖母界とはここでは補正前の磁界
分布という意味で用いた。

各シムコイルを励磁すると０式は次式のように表わせる
。

Ｂｚ（ｘ、ｙ、ｚ）−Ｂｏ＋（ａ＋ｆ＋　−ｂ＋　ｆ＋
）＋（ａ２ｆａ−ｂ２ｆｚ）＋−＋（ａｎｆｎ−ｂｎｆ
ｎ）＋Ｒｎ（ｘ、ｙ、ｚ）＋Σ　Ｒ’ｍ（ｘ、７．ｚ）
　■ ｍ÷１ Ｒ１０は各シムコイル磁界出力にわずかに含まれるｆ、
〜ｆｎ　以外の誤差磁界成分を表わしている。

各シムコイルの磁界出力ｂｎｆｎ　を祖母界分布より得
た磁界ａゎｆｎを完全に打消すようにａｆｌ−ｂｎトな
るよう励磁電流を調整すると任意点の磁界は次式のよう
になる。

Ｂｚ（ｘ、ｙ、ｚ）＝Ｂｏ＋Ｂｎ（ｘ、ｙ、ｚ）＋Ｊ　
Ｒ’ｍ（ｘ、ｙ、ｚ）　０ｍ”１ ０式は、様々な原因により発生していた不均一磁界成分
中のシムコイル関数対応分が全て打ち消された均一度の
高い磁界分布が得られたことを表わしている。

ところで、非常に数多くのシムコイルを設置することは
実用的ではなく１通常低次の不均一磁界成分をとり除く
ために１０種類程度が用いられるが。

このような実用的な範囲内ではｌ　Ｒｎ　１）１ΣＲ’
ｍ　Ｉであり、シムコイルの磁界出力精度が磁界分布補
正上の問題となることはない。

測定領域内の残差の最小値ＲＴ　ｌ　ｎ　と最大値Ｒｍ
ａｘは数値的にめられているので、この特待られる磁界
的均一度αは次式のようにシムコイルによる磁界分布補
正前に推定できる。

上記の磁界高均一化の方法を第２図にフロー図として示
す。Ｏυは祖母界分布の測定であり、Ｑｌは祖母界分布
０１の０式を用いた多項式表示、斡は多項式表示（ロ）
より直ちに得ることができるシムコイル励磁電流決定、
ａ◆は決定されたシムコイル電流に従って行なわれるシ
ムコイル励磁、（６）は磁界分布の測定による磁界均一
度の確認′、鱒はシムコイル励磁（１４を行うことによ
って磁界高均一化完了を表わす。また、シムコイル励磁
電流決定Ｑ３が行なわれた後の残留磁界成分より磁界均
一度の予想ａΦを行う。

祖母界分布測定（ロ）は、複数の座標点において行い１
点測定とみなすことができる位の十分小さな領域内の磁
界を各座標点で測定した。測定した祖母界分布は、０式
のように多項式表示（２）とした。

補正に用いるシムコイルの種類をｎ種にあらかじめ定め
ることにより、ｆ＋””ｆｎの関数が具体的な変数で表
わせる。全測定点に対しΣＲ−が最小となるようにｑ、
〜Ｑｎを定め、■式のようにシムコイルを励磁した場合
について式で表わし、ａ、−ｂｎ”０（ｎ＝１．２．・
・・、ｎ）となるようにｂ１〜ｂｏを定め１シムコイル
励磁電流決定（至）を行い、直ちにシムコイル励磁Ｑ４
を実施した。シムコイルの磁界出力により補正された磁
界分布を測定することにより磁界均一度確認０啼を行う
、シムコイルの励磁電流を決定した際の残留磁界成分Ｒ
ｎの最大値および最小値より磁界均一度αを０式のよう
に予想することができたが、このような磁界均一度の予
想αηと磁界均一度確認（２）との値を比較することに
より、磁界補正の妥当性を確認することができる。ただ
し１本発明による磁界補正法の妥当性が実験的にも確認
できた後においては、磁界均一度確認（至）は必ずしも
必要ではなく、省略してもよい。

以下、この発明の一実施例を説明する。第８図において
ｅυは直流粗磁界を発生する超電導主コイル、磐はこの
超電導主コイルなりが発生する祖母界分布を補正するた
めの直流補正磁界を発生する超電導シムコイルであり２
両コイル（２）（２）は超電導状態を維持するために液
体ヘリウム（図示しない）中に浸漬冷却されている。■
はある座標点の磁界測定用のパルスＮＭＲプローブであ
り、このプローブはプローブ固定台（財）上に置かれ、
プローブ固定台は、超電導主コイル３υのボア内の任意
点にパルスＮＭＲプローブが移動できるように、プロー
ブ移動装置に）を備えている。パルスＮＭＲプローブ勢
は高周波送受信回路（至）に接続されており、■１０バ
ス（ホ）を介してコンピュータ（ハ）に接続されている
。またＩ１０バス四を介してシムコイル動磁電源（至）
が接続され、シムコイル励磁ｖｔ源に）の直流出力端子
はシムコイルと接続されている。また、プローブ移動装
置に）はｒ１０バス６Ｘｌを介してコンピュータと接続
されている。同図中に座標軸（ｘＩＬＺ）を示した。

超電導主コイル（ハ）がある座標点（”’　ｒ　ｙｌ　
ｒ　ｚｌ　、）　において発生している磁界は、その座
標点におかれたパルスＮＭＲプローブに）によって測定
した。パルスＮＭＲプローブ（至）は、■１０バスＯυ
を通したコンピュータに）の指令によりプローブ移動装
置に）が稼動してプローブ固定台（財）を８次元的に動
かすことにより超電導主コイル３υのボア内の任意点に
移動することができる。パルスＮＭＲプローブ員は高周
波送受信回路（イ）から、核磁気共鳴法を用いた磁界測
定に必要な高周波信号を受けてプローブ内サンプルに核
磁気共鳴を発生させ、この共鳴現象により発生した信号
をまた高周波送受信回路で受信して、信号処理を行った
後にＩ１０バス（ハ）を通してコンピュータに）にその
データを入力する。コンピュータ（ホ）はプローブ移動
装置に）ともＩ／Ｑバス０］）を通して接続されている
ので、コンピュータ（ハ）には磁界の測定された座標と
、その座標での磁界の値とが入力すれる。・コンピュー
タ（至）の指令によりノｆルスＮＭＲプローブ縛の位置
を次々と考えて、必要な座標点における磁界の測定を行
い、これら全てのデータをコンピュータ（ハ）に入力し
た。磁界の全測定が終了した時点において、これら全測
定データを用いてコンピュータ（至）は直ちに超電導シ
ムコイル四が磁界分布補正のために必要な補正磁界出力
をめ、シムコイル電源（１）をＩ１０パス四を通して稼
動させ超電導シムコイルに）にあらかじめめである磁界
対電流の換算値に従い通電し、補正磁界を発生させた。

通常超電導コイルは磁界立下げの時のみに電源を必要と
する永久電流モード方式で運転され、そのため、永久電
流スイッチと呼ばれるヒータ付スイッチを液体ヘリウム
中に設置し、磁界立下げ時のみにヒータに通電する。シ
ムコイル電源（１）にはこれらヒータ電源も含まれてい
るが。

ヒータに通電が開始されるのは、コンピュータ（財）が
超電導シムコイル（イ）の補正磁界出力、すなわち超電
導シムコイルに）への通電々流を導びき出した時点であ
る。

この発明の実証試験を行うため、第４図の装置を用いた
。超電導主コイル３ηと、その外周とに１０種類の磁界
出力が独立に発生できる超電導シムコイル（２）とを設
置した。磁界補正実験は、中心磁界を０８５Ｔとして実
施した。座ｔａ軸（ｘ、　Ｌ　Ｚ）および主磁界成分Ｂ
ｏを矢印で示した。原点を中心とした０、８ｍの立方体
を高均一化対象領域と定め、この領域内の代表的な８面
であるＺ＝−０，１５ｍ　、　ｚ　４０　。

ｚ−０，１５ｍの各面上の磁界分布を各々第５図（ａ）
　、　（ｂ）。

（ｃ）に示した。測定点は各軸５０ｒｎｍ間隔で７点、
立方体内で８４８点である。各図共１主磁界とに重畳さ
れた不均一磁界成分のみ強調している。シムコイル関数
を変数とし、後記第１表のシムコイルの磁界成分に基づ
いて最小２乗法計算を行った結果次式を得た。

Ｂ（ｘ、ｙ、ｚ）＝０．８４９９４４５５１−０．１６
Ｘ１０　”ｘ＋０．８４Ｘ１０　’ｙ−０．７９Ｘ１０
”−’　ｚ−０，２０ｘ　１０−’（ｚ”−’（ｘ”＋
ｙす）一０．１５ＸＩＯ”−’　ｚｘ＋　０．７８ｘｌ
Ｏ−’　ｚｙ−０，６８刈０−′ｘｙ＋０．８８Ｘ１０
−’（ｘ”　−ｙ２）　−０，１８ｘ１０７　’ｚ（ｚ
”　−４ｚ”＋ｙす＋Ｒ（ｘ　＋　ｙ　＊　ｚ　）　（
Ｔ）　（ＤＲ””＝４．７Ｘ１０’（Ｔ）　Ｒ”””−
１，８Ｘ１０−１ｍＯ式を用い、各係数と絶対値等しく
符合が逆の磁界を各シムコイルを励磁することにより発
生させた。ここでは、磁界の高均一化が主目的であるの
で、０次の補正は行なわなかった。従って０式にも０次
項の補正は含めていない。シムコイルへの通電々流に対
する発生磁界は数値計算によりあらかじめめてあり、こ
の値に従って通電し磁界補正を行った。パルスＮＭＲ法
により測定した補正後の磁界分布を第６図（ａ）　（ｂ
）　（ｃ）に示す。第５図に示しｔコ補正前磁界分布と
同一平面上の磁界分布を示して両者の比較を容易にした
。まず、補正効果を概観してみるとシムコイルによる磁
界分布の補正により不均一磁界成分の振幅が減少し、ま
た１分布曲線が凹凸に父化し磁界勾配の正負符合が全体
として平均化されている事より磁界補正がほぼ最適であ
ると推定できる。

次に数値計算結果と実験結果とを比較検討してみる。数
値計算による磁界均一度の推定値と補正実験から得られ
た値とを後記第２表に示した◎第２表中、（１）はａ−
Ｏｌｌ　ｍ　ｉ　（２）はａ−０，２ｍ＋（３）はａ−
０，８ｍである。磁界分布補正前の均一度に対し、同表
に示す補正後の数値は十分小さく、効果的な磁界補正が
行なわれていると考えられる。但し、補正後均一度は実
験値が推定値より悪い結果となっている。この原因はシ
ムコイルの通電々流が実験値ではなく理論出力を基にし
て決定されている事と測定精度上の限界によるためであ
り、また、シムコイル電流通電時の１％程度の設定誤差
もその原因と推定される。これら実験上の種々の誤差成
分が取り除かれれば、推定値と実験値は更によく一致す
るといえる。シムコイルがどの程度有効に利用できたか
を確認する事は重要であるので、補正後の磁界分布を測
定し１シムコイル関数を用いた最小２乗法を適用して磁
界補正結果を判定した。

後記第８表に最小２乗法により得た磁界分布の表式中の
各係数を示した。同表より、１次のシムコイルは数％ま
で不均一磁界成分を減じ、２次のシムコイルではその値
が数ｌθ％となり、８次のシムは補正に対して効果的で
ないといえる。高次シムコイルはど超電シムコイル（イ
）を構成するコイル数が増し、電流設定が困難となり、
理論出力と実験値がずれやすいこと、又高次成分はどそ
の絶対値が著しく小さいｔこめ精度よくシムコイル電流
を調整することが困難となるためである。

なお、上記実施例では祖母界発生装置と補正磁界発生装
置とは共に超電導コイルである場合を示したが１両コイ
ルは常電導コイルであっても、永久磁石であってもよい
。また、超電導、常電導。

永久磁石の８種の磁界発生源中の複数種の組合せであっ
てもよい。

また、上記実施例では、パルスＮＭＲ法による磁界測定
法を用いたが、ＣＷＮＭＲ法によってもよく。

あるいはホール素子による磁界測定法であってもよい。

また、上記実施例はコンピュータによる無人全自動測定
方式について示したが、全自動測定ではない方式もある
。すなわち、磁界分布の測定を行う際、記録用紙に各座
標点での磁界を記入し、このデータを磁界分布の多項式
表示のみを行うことを目的としてコンピュータに入力し
、出力として得たシムコイル補正電流値に従ってシムコ
イル電源を手動操作により励磁する方法である。このよ
うに手動操作又はオフラインでの操作が入る場合には、
磁界分布の多項式表示のみの機能があり。

各装置の制御機能のない能力の低いコンピュータでよく
、高均一磁界発生装置を安価にすることが可能である。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によればシムコイルの出力を試
行錯誤的に決定することなく１回の磁界分布の測定によ
り直ちにコンピュータにより出力させるので、磁界高均
一化に必要な時間が大幅に短縮でき、超電導シムコイル
を用いた場合の液体ヘリウムの消費量もわずかでよい効
果がある。まｔコシムコイルの種類が増しても磁界高均
一化に必要な時間はほとんど増加しない効果もある。

第　１　表 ｂＯ〜ｂ９；定数

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の磁界高均一化のためのフロー図。 第２図は本発明による磁界補正法のフロー図、第８図は
この発明の一実施例による高均一磁界発生装置の断面斜
視図、第４図はこの発明の方法を立証するための実験装
置の断面図、第５図（ａ）　（ｂ）　（ｃ）は立証実験
時の補正面磁界分布を示す状態図、第６図（ａｌ　（ｂ
）　（ｃｌは同じく補正後磁界分布を示す状態図である
。 図中、？υ・超電導主コイル、（財）・・・超電導シム
コイル、（ホ）・・・パルスＮＭＲプローブ、Ｈ・・・
プローブ固定台、（ホ）・・・プローブ移動装置１（ホ
）・・・高周波送受信ＵＵａ、＠・・Ｉ１０バス、ｇＲ
・・・コンピュータ、＠・・・■１０バス、に）・・・
シムコイルＮ源、＠ＩＪ・・・Ｉ１０バス。 なお、図中同一符号は同−又は相当部分を示す。 代理人　大岩増雄 第１図 第２図 第３図 １σ 第４図 （４）　第５図 第６図 （０） （Ｃ） 手続補正書（自発） 特許庁長官殿 １、事件の表示　特願昭　５９−４６２６７２、発明の
名称 高均一磁界発生装置 ３、補正をする者 ５、補正の対象 明細書の全文および図面 補正の内容 （１）明細書の全文を別紙のとおり訂正する。 （２）図面の第５図、第６図をそれぞれ別紙のとおり訂
正する。 ７、　添付書類の目録 （１）訂正後の明細書　１通 ＋２）図面（第５図、第６図）　各１通以上 明　細　書 １１発明の名称 高均一磁界発生装置 ２、特許請求の範囲 （１）祖母界発生装置と、この装置が発生する和硫界分
布を測定する磁界測定装置、各装置を制御しかつ測定さ
れた磁界分布を計算処理する計算装置。 補正磁界発生装置とを備え磁界測定装置によって測定さ
れた和硫界分布を空間的に変化しない磁界成分と補正磁
界発生装置の出力関数成分とそれ以外の成分との８種類
の成分に分け、補正磁界発生装置の出力関数成分の振幅
より補正磁界発生装置が磁界高均一化のために発生すべ
き磁界出力値を決定しこの磁界出力値を補正磁界発生装
置により発生させたことを特徴とする高均一磁界発生装
置。 ３、発明の詳細な説明 〔発明の技術分野〕 この発明は、空間的な磁界均一度が著しく高い高均一磁
界発生技術に関するものである。 〔従来の技術〕 Ｂｕｌｌｅｔｉｎ　（Ｖｏｉ？　１９　、　Ａ　９１９
７７　Ｐ８５１７〜Ｐ８６１９　）に示された従来の高
均一磁界発生のための磁界補正装置の最適出力を定める
フロー図である。ここでは磁界補正装置としてシムコイ
ルを用いているが、シムコイルとは、不均一な磁界成分
中の１次分にのみ対応する出力が独立に発生できるコイ
ルであり、種類や次数の異なる多数のシムコイルを設置
することにより多数の不均一磁界成分をとり除くことが
できる。 図においてｔｌ）は演算器、（２）は演算器（１１によ
って駆動される１次の補正電流の最適化、（３）は２次
の補正電流の最適化、　ｔ４１ｆ５１は最適化が不可能
な場合の帰還路、（６）はシムコイルの最適化完了、（
７）はＮＭＲ（Ｎｕｃｌｅａｒ　Ｍａｇｎｅｔｉｃ　Ｒ
ｅ５ｏｎａｎｃｅ　）スペクトロメータである。ＮＭＲ
スペクトロメータ（７）は通常パルスＮＭＲ法によって
受信されるＦＩＤ　（Ｆｒｅｅ　Ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ　
Ｄｅｃａｙ　）信号をフーリエ変換し、フーリエ変換後
の信号の半値幅から測定対象試料中の磁界均一度が測定
できる装置である。ＦＩＤ信号は磁界均一度の悪い場合
にはその減衰が早くなり、磁界均一度が著しく悪い場合
には測定不可能となる。 補正出力が発生する領域には、磁界分布を補正して高均
一化するための祖母界（図示せず）力；既に発生してい
る。 まず磁界補正工程は演算器（りに適当な開始命令を入れ
ることにより開始され、まず、１次の磁界出力を発生す
るシムコイル群中の特定の１種のシムコイルを任意の電
流値に演算器（１）によりセ゛ノドすることにより、１
次の補正電流の最適化＋２１力５開始される。１種のシ
ムコイルが任意の電流値にセットされて磁界を発生して
いる状態でＮＰｖｌＲスペクトロメータ（７）により磁
界均一度を測定し、シムコイルが磁界を全く発生してい
ない状態との均一度を比較する。この時もし均一度が悪
化しても）る場合には演算器（υによりシムコイルの通
電々流の大きさを変えてシムコイルの発生磁界の大きさ
を変え同様にＮＭＲスペクトロメータ（７）により磁界
均一度の測定と比較を行う。あるいは、シムコイルの通
電々流の向きと大きさの両方を変更すること醤こより、
シムコイルの発生磁界の大きさ向き共に変えた状態でス
ペクトロメータ（７）により磁界均一度の測定および比
較を行う。このような試行錯誤を何度も繰返した後に、
シムコイルへの通電前より磁界均一度が向上している状
態がＮＭＲスペクトロメータ（７）の測定により明らか
になった場合に、ようや（シムコイルへの通電々流の向
きが正しく設定されたことになる。続いてシムコイルへ
の通電々流を最適化せねばならない。最適化とはあるシ
ムコイルの発生できる磁界成分と同一の磁界成分が祖母
異性布中に全く含まれなくなるまであるシムコイルの発
生磁界値を調整することである。まず、シムコイルへの
通電々流Ｉを演算器１１）によりＩ十△■として、ＮＭ
Ｒスペクトロメータ（７）により磁界均一度α＋Δａを
測定する。シムコイルへの通電々流がＩの時の磁界均一
度がａであり、同様に■＋△Ｉの場合の均一度がα＋△
αとなった時、α＋Δαくα となった場合には、電流の変化分ΔＩは磁界均一度ｄα を向上させる方向に変化しているので、ｊ〒＝〇になる
までシムコイルの通電々流を変化してゆく。 このようにして、ようやく１次のシムコイル中の１種の
シムコイルの最適化が完了した。続いて１次のシムコイ
ル群中の他の１種のシムコイルを上記と同様の方法によ
り最適化し、１次のシムコイル群の全種の最適化が完了
することにより１次ｄα の補正電流の最適化（２）が完了する。但し、ａ了”　
０とならない場合には、最適化が不可能であったので、
帰還路＜４７１とより、補正電流の最適化ができなかっ
た旨の信号が演算器（１）に送られ、補正工程が停止さ
れるかあるいは最適補正ではないまま次の工程に進むこ
とになる。 このようにして１次の補正電流の最適化が行なわれたあ
と、続いて２次の補正電流の最適化（３）がＮ１ｖｌＲ
スペクトロメータ（７）による磁界均一度の測定を繰返
す仁とにより完了され、最適化完了（６）となる。 また、　ＦＩＤ信号が十分観測可能となるためにシムコ
イルによって補正される前の磁界均一度はある程度高く
なければならない。同一の祖母界分布がある場合測定領
域が広い場合には通常、磁界変化量が大きくなるので磁
界均一度は低下していく。 従って、広い領域を高均一化するためには、狭い領域を
高均一化する場合よりも更に祖母界分布の磁界均一度が
高くなくてはＦＩＤによる磁界均一度の測定が不可能と
なる。 シムコイルには超電導シムコイルと常電導シムコイルの
２種類がある。超電導シムコイルは祖母界発生装置が超
電導コイルの場合に用いられるシムコイルであり高価な
液体ヘリウム中に設置される。シムコイルの発生磁界を
調整する場合には同じ（液体ヘリウム中に設置された永
久電流スイッチと呼ばれるヒータ付スイッチのヒータに
常時通電して加熱しておかねばならず、８１１時間が長
い場合には液体ヘリウムの蒸発量がぼう大となる。 常電導シムコイルとは、常温で用いるコイルであり、銅
やアルミなどの通常の電線材料によって巻回されたコイ
ルである。 従来の高均一磁界発生装置は以上のように試行錯誤的磁
界高均一化法により構成されているのでシムコイル数が
増すにつれ補正に必要な時間が著しく増大して高均一磁
界がすばやく得られない欠点がある上に、もし超電導シ
ムコイルを用いた場合には高価な液体ヘリウムの消費量
がぼう大となり調整費用が著しく高価になる欠点力やあ
った。また、祖母界の均一度が悪い場合にはＦＩＤ信号
の減衰が著しく早くなって磁界高均一化の調整が不可能
になるという欠点があった。　′ 〔発明の概要〕　。 この発明は上記のような従来の磁界高均一化技術の欠点
を除去するためになされたもので、祖母界分布をいくつ
かの点で測定することにより２補正磁界発生装置が発生
すべき最適磁界を計算装置によって直ちにめ、これを補
正磁界発生装置に加えることにより高均一磁界を得る装
置を提供するものである。 〔発明の実施例〕 最初に１．この発明に用いる礎界補正法について説明す
る。 不均一磁界成分の少ない高均一磁界を発生させるだめに
、例えばノツチ付ソレノイドコイルを用いると、その発
生磁界Ｂｚはコイル中心付近で次式のように表わせる。 ■ ここでａはソレノイドコイルの半径、　Ｐｎはｎ次ルジ
ャンドル多項式、εｎはコイル形状により定まる定数で
ある。０式は５次以下の不均一磁界成分を全く含まない
高均一磁界が発生できることを示す。 しかし、コイルの製作精度には上限があり、また、コイ
ルの設置環境を完全に非磁性とはできないことを考慮す
れば、０式通りの磁界が発生することはあり得ない。む
しろ、５次以下の不均一磁界を含む任意の磁界成分が発
生していると考える必要がある。 そこで、空間的に変化しない均一磁界中に微弱な不均一
磁界成分が多数台まれている磁界分布について検討し、
これら不均一磁界成分を打消す方法について考察してみ
る。 任意の磁界Ｂはスカラーポテンシャル−により下式のよ
うに表わせる。 Ｂ−一φ　■ −は直交球関数展開を用いて一般に次式で表わせる〇 一一一Σ　Σ　ｒ”Ｐ”：Ｃｃｏｓθ）（Ａ胃ｃｏｓｒ
ｎｌ＋Ｂ：ｓｌｎｍφ〕ｎ＝ｌｍ＝０ にで、Ａｎ、Ｂｎは定数、γ、θ、φは極座標表示の変
数である。磁界補正を行う場合には磁界補正コイルの出
力と対応がとり易いために一般に直角座標が用いられる
ので以後直角座標表示を用いる。 空間的に変化しない主磁界成分Ｂｏを２軸方向にとり＋
　Ｂｏに任意の不均一磁界成分Ｂ′がＩＢ’ｌ／１Ｂｏ
ｌく〈１の条件のもとに重畳されている場合について考
える。このとき ”：、　Ｂｏ　＋　Ｂ’ｚ 従って不均一磁界成分は主磁界と同一方向のＺ成分のみ
考えればよい。２軸方向の磁界成分は次式の変換公式に
より表わせる。 Ｂｚ　＝　−（φ７　ＣＯ８θ−φθｓｉｎθ）　００
式を０式に代入し、直交座標により低次側から各成分を
表示する。 Ｂｚ　＝　Ｂｏ＋Ａ＋　ｘ＋Ａ２Ｙ＋Ａｓ　Ｚ＋Ａ４　
（ｚ”−、（ｘ”　Ｙす）＋Ａｌ１ＺＸ＋Ａ６　ｚｙ十
Ａ７ｘｙ＋Ａａ　（ｘ”　Ｙ”　）十Ａｇｚ（ｚ’−Ｈ
ｘ”−Ｈｙ”） 十Ａ＋ｏｘ（４ｚ”−ｘ”　ｙ”　） ＋Ａ＋＋Ｙ（４ｚ’−ｘｌ−ｙす ＋Ａｌ２Ｘ（Ｘ”　８ｙ”　） ＋Ａ＋３ｙ（８ｘ”−ｙ”） ＋Ａｌ４ｘｙＺ ＋Ａｕ＋ｚ（ｘ”７ｙす＋＝−＠ すなわち、■式の各項の重ね合せとしてＢｚを表わすこ
とができる。■式中第１項以外は空間的に変化する磁界
成分であり磁界高均一化のためにはこれら不均一磁界成
分が含まれないことが必要である。不均一磁界成分を除
去するために、シムコイルによる磁界補正を行う。シム
コイルとは■式の各項中の唯−項の変数に一致する磁界
成分をもっ特殊なコイルである。独立した磁界成分が発
生できるので任意の磁界分布に対する補正が可能となる
。ソレノイドコイルに取付けるシムコイル構造は１円形
コイル対またはくら型コイルの組合せとなっている。不
均一磁界は実際に発生磁界を測定しない限りその成分や
振幅の判定ができないので。 高均一磁界を得るためには多くのシムコイルを準備する
必要がある。従って高均一磁界を得るための磁界分布調
整および最適調整値であることの判定には多大の労力を
要す。 補正磁界の最適値を容易にめる方法として。 本発明は最小２乗法を適用する。すなわち４主コイルの
発生磁界である祖母界分布を、最小２乗法を用いて均一
磁界成分Ｂｏとマグネットが有する多数のシムコイル関
数およびそれ以外の項で表わちこの時、任意点の磁界Ｂ
ｚは次式で表わせる。 Ｂｚ（ｘ＋ｙ＋ｚ）−Ｂｏ＋ａ＋ｆ＋＋ａ２ｆｇ＋−＝
＋ａｎｆｎ＋Ｒｎ（ｘ＋Ｙ＋ｚ）■にでｆ＋、ｆ２．・
・・、ｆｎは各々シムコイルの磁界出力関数でありａ＋
、・・・ｒａｎは各々振幅を表わす。まりＲｎはｎ種の
シムコイル関数では表わせない残差である。また、祖母
界とはここでは補正前の磁界分布という意味で用いた。 各シムコイルを励磁すると０式は次式のように表わせる
。 Ｂｚ（ｘ、ｙ、ｚ）＝Ｂｏ＋（ａ＋ｆ＋−ｂ＋ｆ＋）＋
（ａｚｆ２−ｂｚｆｚ）ｉ・・＋（ａｎｆｎ　ｂｎｆｎ
）ｒａｎ（ｘ＋ｙ＋ｚ）ｆ１〜ｆｎ以外の誤差磁界成分
を表わしている。 各シムコイルの磁界出力ｂｎｆ、を祖母界分布より得た
磁界ａｎｆｎ　を完全に打消すように、すなわちａ。−
ｂｎとなるよう励磁電流を調整すると任意点の磁界は次
式のようになる。 Ｂｚ（ｘ、ｙ＋ｚ）−Ｂｏ＋Ｒｎ（ｘ＋ｙ、ｚ）＋１’
　Ｒ’ｍ（ｘ＋ｙ＋ｚ）　０ｍ”１ ０式は、様々な原因により発生していた不均一磁界成分
中のシムコイル関数対応分が全て打ち消された均一度の
高い磁界分布が得られたことを表わしている。 ところで、非常に数多くのシムコイルを設置することは
実用的ではなく１通常紙次の不均一磁界成分をとり除く
ために１０種類程度が用いられるが。 このような実用的な範囲内ではＩＲｎ　Ｄ＞ｌ尿’ｍ　
ｌであり、シムコイルの磁界出力精度が磁界分布補正上
の問題となることはない。 測定領域内の残差の最小値Ｒｎ　と最大値ＲＴ１は数値
的にめられているので、この特待られる磁界的均一度α
は次式のようにシムコイルによる磁界分布補正前に推定
できる。 ２Ｂ。 上記の磁界高均一化の方法を第２図にフロー図として示
す。ａ◇は祖母界分布測定であり、Ｑ２は祖母界分布の
０式を用いた多項式表示、ａａは多項式表示（６）より
直ちに得ることができるシムコイル励磁電流決定、Ｑ４
は決定されたシムコイル電流に従って行なわれるシムコ
イル励磁、（ト）は磁界分布の測定による磁界均一度の
確認、ａ・は磁界高均一化完了を表わす。また、シムコ
イル励磁電流決定（至）が行なわれた後の残留磁界成分
より磁界均一度の予想ａηを行う。 祖母界分布測定σηは、複数の座標点において行い、点
測定とみなすことができる位の十分小さな領域内の磁界
を各座標点で測定した。測定した祖母界分布は、［Ｆ］
式のように多項式表示（６）とした。 補正に用いるシムコイルの種類をｎ種にあらかじめ定め
ることにより、ｆｌ〜ｆｎの関数が具体的な変数で表わ
せる。全測定点に対しΣＲＡが最小となるようにＱ　Ｉ
　””’　Ｑ　ｎを定め、■式のようにシムコイルを励
磁した場合について式で表わし、ａｎ−ｂ、”０（ｎ　
”　１　＋　２　＋、　”’　＋　ｎ　）となるように
ｂ１〜ｂｎを定め１シムコイル励磁電流決定餞を行い、
直ちにシムコイル励磁ａ４を実施した。シムコイルの励
磁出力により補正された磁界分布を測定することにより
磁界均一度確認（ト）を行う。シムコイルの励磁電流を
決定した際の残留磁界成分Ｒｎの最大値および最小値よ
り磁界均一度αを０式のように予想することができたが
、このような磁界均一度の予想０ηと磁界均一度確認（
へ）との値を比較することにより、磁界補正の妥当性を
確認することができる。ただし。 本発明による磁界補正法の妥当性が実験的にも確認でき
た後においては、磁界均一度確認（へ）は必ずしも必要
ではなく、省略してもよい。 以下、この発明の一実施例を説明する。第８図において
ゆは直流粗磁界を発生する超電導主コイル、（至）はこ
の超電導主コイルにｌｌが発生する祖母界分布を補正す
るための直流補正磁界を発生する超電導シムコイルであ
り１両コイルｑ＠は超電導状態を維持するために液体ヘ
リウム（図示しない）中に浸漬冷却されている。四はあ
る座標点の磁界測定用のパルス照プローブであり、この
プローブはプローブ固定台（ハ）上に置かれ、プローブ
固定台は、超電導主コイル同のボア内の任意点にパルＸ
ＮＭＲプローブが移動できるように、プローブ移動装置
に）を備えている。パルスＮＭＲプローブ（財）は高周
波送受信回路（至）に接続されており、Ｉ１０バス鋤を
介してコンピュータ（２）に接続されている。またＩ／
Ｑバス四を介してシムコイル励磁電源に）が接続され、
シムコイル励磁電源に）の直流出力端子は超電導シムコ
イル（財）と接続されている。また、プローブ移動装置
に）はＩ／ＱパスＣ１，）を介してコンピュータと接続
されている。同図中に座標軸（ｘ＋ｙ＋ｚ）を示した。 超電導主コイルなりがある座標点（Ｘｉ、　ｙｌ、　Ｚ
］）において発生している磁界は、その座標点におかれ
たパルスＮＭＲプローブ（ハ）によって測定した。パル
ス調プローブ峙は、Ｉ１０パス６υを通したコンピュー
タ（ハ）の指令によりプローブ移動装置（ハ）が稼動し
てプローブ固定台（ハ）を８次元的に動かすことにより
超電導主コイル（ハ）のボア内の任意点に移動すること
ができる。パルスＮＭＲプローブに）は高周波送受信回
路（ホ）から、核磁気共鳴法を用いた磁界測定に必要な
高周波信号を受けてプローブ内サンプルに核磁気共鳴を
発生させ、この共鳴現象により発生した信号をまた高周
波送受信回路で受信して、信号処理を行った後にＩ１０
バス（財）を通してコンピュータ（ハ）にそのデータを
入力する。コンピュータ（ハ）はプローブ移動装置に）
ともＩ１０パスｅＤを通して接続されているので、コン
ピュータ（ハ）には磁界の測定された座標と、その座標
での磁界の値とが入力される。コンピュータ（ハ）の指
令によりパルス側プローブ（ハ）の位置を次々と変えて
、必要な座標点における磁界の測定を行い、これら全て
のデータをコンピュータ＠に入力した。磁界の全測定が
終了した時点において、これら全測定データを用いてコ
ンピュータ（ハ）は回ちに超電導シムコイル（イ）が磁
界分布補正のために必要な補正磁界出力をめ、シムコイ
ル電源（７）をＩ１０バス（ホ）を通して稼動させ超電
導シムコイル（ホ）にあらかじめめである磁界対電流の
換算値に従い通電し、補正磁界を発生させた。通常超電
導コイルは励消磁の時のみに電源を必要とする永久電流
モード方式マ運転され、そのため、永久電流スイッチと
呼ばれるヒータ付スイ゛ツチを液体ヘリウム中に設置し
、励消磁時のみにヒータに通電する。シムコイル電源（
１）にはこれらヒータ電源も含まれているが、ヒータに
通電が開始されるのは、コンピュータ（至）が超電導シ
ムコイル四の補正磁界出力、すなわち超電導シムコイ、
ル■への通電々流を導びき出した時点である。 この発明の実証試験を行うため、第４図の装置を用いた
。内直径１ｍ、長さ１．８６ｍの超電導主コイル？υと
、その外周上ニ１０種類（ＺＯ，Ｚｌ、　Ｚ”、　Ｚ”
。 Ｘ、　Ｙ、　ＺＸ、　ＺＹ、ＮＹ、Ｘ”−Ｙ２）　ノ超
［導シム：Ｉイに＠とを設置した。磁界補正実験は、中
心磁界を０８６Ｔとして実施した。座標軸（ｘ＋ｙ＋Ｚ
）および主磁界成分Ｂｏを矢印で示した。原点を中心と
した０、８ｍの立方体を高均一化対象領域と定め、この
領域内の代表的な８面であるｚ−−０，１５ｍ　、　ｚ
　−０、ｚｍｏ、１５ｍの各面上の磁界分布を各々第５
図（ａ）　、　（ｂ）　、　（ｃＤに示した。測定点は
各軸５０ｍｍ間隔で７点、立方体内で８４８点である。 各図共、主磁界上に重畳された不均一磁界成分のみ強調
している。シムコイル関数を変数とし、後記第１表のシ
ムコイルの磁界成分に基づいて最小２乗法計算を行った
結果次式％式％ ） （ ） ０式を用い、各係数と絶対値等しく符号が逆の磁界を各
シムコイルを励磁することにより発生させた。ここでは
、磁界の高均一化が主目的であるので、０次の補正は行
なわなかった。従っての式にも０次項の補正は含めてい
ない。シムコイルへの通電々流に対する発生磁界は数値
計算によりあらかじめめてあり、この値に従って通電し
磁界補正を行った。パルスＮＭＲ法により測定した補正
後の磁界分布を第６図（ａ）　（ｂ）　（ｃ）に示す。 第５図に示した補正前出界分布と同一平面上の磁界分布
を示して両者の比較を容易にした。まず、補正効果を概
観してみるとシムコイルによる磁界分布の補正により不
均一磁界成分の振幅が減少し、また１分布曲線が凹凸に
変化し磁界勾配の正負符号が全体として平均化されてい
る事より磁界補正がほぼ最適であると推定できる◎ 次に数値計算結果と実験結果とを比較検討してみる。数
値計算による磁界均一度の推定値と補正実験から得られ
た値とを後記第２表に示した。第２表中、（１）はａ翼
０．１ｍ、（２）はａ−〇、　２　ｍ　＋　（３］はａ
ヰ０．８ｍの各立方体中での数値である。磁界分布補正
前の均一度に対し、同表に示す補正後の数値は十分小さ
く、効果的な磁界補正が行なわれていると考えられる。 但し、補正後均一度は実験値が推定値より悪い結果とな
っている。この原因はシムコイルの通電々流が実験値で
はなく理論出力を基にして決定され両者間に若干の違い
がある事と測定精度上の限界によるためであり、また、
シムコイル電流通電時の１％程度の設定誤差もその原因
と推定される。これら実験上の種々の誤差要因が取り除
かれれば、推定値と実験値は更によく一致するといえる
。シムコイルがどの程度有効に利用できたかを確認する
事は重要であるので、補正後の磁界分布を測定し、シム
コイル関数を用いた最小２乗法を適用して磁界補正結果
を判定した。後記第８表に最小２乗法により得た磁界分
布の表式中の各係数を示した。同表より、１次のシムコ
イルは数％まで不均一磁界成分を減じ、２次のシムコイ
ルではその値が数１０％となり、８次のシムは補正に対
して効果的でないといえる。高次シムコイルはど超電シ
ムコイル（イ）を構成するコイル数が増し、電流設定が
困難となり、理論出力と実験値がずれやすいこと、又高
次成分はど電流設定のわずかな違いによる誤差が大きい
ため、精度よくシムコイル電流を調整することが困難と
なるためである。 なお、上記実施例では祖母界発生装置と補正磁界発生装
置とは共に超電導コイルである場合を示したが１両コイ
ルは常電導コイルであっても、永久磁石であってもよい
。また、超電導、常電導、永久磁石の８種の磁界発生源
中の複数種の組合せであってもよい。 また、上記実施例では、パルスＮＭＲ法による磁界測定
法を用いたが、　ＣＷＮＭＲ法によってもよく。 あるいはホール素子による磁界測定法であってもよい。 また、上記実施例はコンピュータによる無人全自動測定
方式について示したが、全自動測定ではない方式もある
。すなわち、磁界分布の測定を行う際、記録用紙に各座
標点での磁界を記入し、このデータを磁界分布の多項式
表示のみを行うことを目的としてコンピュータに入力し
、出力として得たシムコイル補正電流値に従ってシムコ
イル電源を手動操作により励磁する方法である。このよ
うに手動操作又はオフラインでの操作が入る場合には、
磁界分布の多項式表示のみの機能があり、各装置の制御
機能のない能力の低いコンピュータでよく、高均一磁界
発生装置を安価にすることが可能である。 （発明の効果〕 以上のように、この発明によればシムコイルの出力を試
行錯誤的に決定することなく１回の磁界分布の測定によ
り直ちにコンピュータにより出力させるので、磁界高均
一化に必要な時間が大幅に短縮でき、超電導シムコイル
を用いた場合の液体ヘリウムの消費量もわずかでよい効
果がある。またシムコイルの種類が増しても磁界高均一
化に必要な時間はほとんど増加しない効果もある。 第　１　表 ｂｏ””　ｂ会：定数 第１図は従来の磁界高均一化のためのフロー図。 第２図は本発明による磁界補正法のフロー図、第８図は
この発明の一実施例による高均一磁界発生装置の断面斜
視図、第４図はこの発明の方法を立証するための実験装
置の断面図、第５図（ａ）　（ｂ）　（ｃ）は立証実験
時の補正後ｍ界分布を示す状態図、第６図（ａ）　（ｂ
）　（ｃ）は同じく補正後ｍ界分布を示す状態図である
。 図中、？１し・ｍ電導子コイル、（イ）・・・超電導シ
ムコイル、（財）・・・パルスＮＭＲフローブ、りや・
・・プローブ固定台、（ハ）・・・プローブ移動装置、
（７）・ａ周波送受信回路、＠・・・■１０ハス、（ハ
）・・・コンピュータ、翰・・・Ｉ１０バス、（７）・
・・シムコイル［ｌＩｉ？ｆ、、０１）・・・Ｉ１０ハ
ス。 なお１図中同一符号は同−又は相当部分を示す。 代理人　大岩増雄 第６図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）粗磁界発生装置と、この装置が発生する粗砥界分
   布を測定する磁界測定装置、各装置を制御しかつ測定さ
   れた磁界分布を計算処理する計算装置１補正磁界発生装
   置とを備え磁界測定装置によって測定された粗砥界分布
   を空間的に変化しない磁界成分と補正磁界発生装置の出
   力関数成分とそれ以外の成分との８種類の成分に分け、
   補正磁界発生装置の出力関数成分の振幅より補正磁界発
   生装置が磁界高均一化のために発生すべき磁界出力値を
   決定しこの磁界出力値を補正磁界発生装置により発生さ
   せたことを特徴とする高均一磁界発生装置。