KR101272239B1 - 미세자기장 측정을 위한 차폐장치, 차폐방법 및 탈자화방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 미세자기장 측정을 위한 차폐장치 및 차폐방법에 대한 것이다. 보다 상세하게는 내부에 정밀자기센서를 갖고, 샘플을 여기시키기 위한 자기장 발생장치가 포함된 미세자기장 측정 장치에서 외부 자기장을 차폐하기 위한 차폐장치에 있어서, 내부의 측정공간을 밀폐시키도록 고전도율의 고주파 차폐성을 갖는 분할된 복수의 고전도율금속층과 고전도율금속층과 소정간격 이격된 폐쇄된 고투자율연자성체층을 구비한 차폐벽을 포함하여, 외부 자기장을 차폐하고, 자기장 발생장치에서 발생되는 여기자기장에 의한 유도 와전류의 흐름을 차단하여 와전류로부터 발생하는 자기장이 미세자기장의 측정에 간섭을 방지하는 것을 특징으로 하는 미세자기장 측정을 위한 차폐장치, 그리고, 내부에 정밀자기센서를 구비하여, 샘플의 미세자기장 측정을 위한 장치에서 외부 자기장을 차폐하기 위한 차폐장치에 있어서, 고전도율의 고주파 차폐성을 갖는 고전도율금속층과 고전도율금속층의 내측으로 소정간격 이격되어 구비된 고투자율의 저주파 자기장 차폐성을 갖는 고투자율연자성체층을 갖는 차폐벽과 내부에 측정공간을 구비한 밀폐된 차폐실; 고투자율연자성체층의 꼭지점 각각에 형성된 복수의 홀; 홀과 인접한 또 다른 홀에 코일이 삽입되어 고투자율연자성체층의 모서리 각각에 코일이 권취되어 형성된 복수의 코일부; 및 코일부에 전류를 인가하도록 구성된 전원인가부를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세자기장 측정을 위한 차폐장치에 관한 것이다.

Description

미세자기장 측정을 위한 차폐장치, 차폐방법 및 탈자화방법{shielding apparatus, shielding method and demagnetizing for measuring magnetic field}

본 발명은 미세자기장 측정을 위한 차폐장치 및 차폐방법에 대한 것이다. 보다 상세하게는 차폐장치를 구성하는 차폐벽을 복수의 분할된 고전도율금속층으로 형성시키거나, 차폐벽 각각에 모서리를 관통하는 복수 코일부를 구비시켜 차폐장치를 따라 흐르는 와전류를 방지 또는 차폐벽의 탈자화가 가능한 미세자기장 측정을 위한 차폐장치 및 차폐방법에 관한 것이다.

차폐장치를 구성하는 차폐실은 투자율이 큰 연자성체를 사용한 자기차폐효과와 전기전도도가 큰 금속을 사용한 와전류(eddy current) 차폐효과를 동시에 이용하여 직류-저주파 자기장 뿐만아니라 고주파 자기장을 차폐하는데 효과적이다. 이러한 차폐실은 차폐율을 높이기 위하여 보통 2중 내지 3중의 벽으로 제작되며, 각 벽은 연자성체층과 고전도율금속층의 이중층으로 구성 되게 된다.

도 1a은 종래 다중벽으로 구성된 차폐실(2)을 구비한 차폐장치(1)의 사시도를 도시한 것이다. 그리고, 도 1b은 종래 다중벽으로 구성된 차폐실(2)을 구비한 차폐장치(1)의 단면도를 도시한 것이다. 즉, 도 1b는 도 1a의 A-A 단면도를 도시한 것이다. 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 종래 다중벽으로 된 차폐실(2)에서는 공간의 자기장 세기에 관계없이 각 벽의 내층으로 모두 투자율이 높은 재료로서 니켈이 함유된 뮤메탈, 퍼말로이 등의 자성재료를 사용된다. 그리고, 각 벽 간의 거리는 약 10 ~ 30cm정도이고, 각 벽의 외층은 전도도가 좋은 알루미늄으로 구성된 금속층(4)이 설치되게 된다.

이러한 종래 차폐장치(1)의 경우, 내부 측정공간(7)에 구비된 샘플에서 발생되는 미세자기장을 정밀자기센서(미도시)에 의해 측정하게 된다. 그러나, 샘플을 여기(excitation)시키기 위해서 차폐장치(1)의 내부에서 강한 자기장을 가할 경우, 종래의 차폐장치(1)는 이러한 여기자기장에 의해 차폐실(2)의 고전도율금속층에 와전류가 생성되거나, 연자성체층이 자화된다. 이러한 차폐실(2)의 와전류는 도 1a 및 도 1b에서 도시된 바와 같이, 차폐실(2)을 구성하는 각 층들이 각각 모두 연결된 폐곡면 구조로 형성되어 있기 때문이다. 즉, 차폐벽에서 유도 자기장이 생성되면 와전류가 닫힌 회로를 따라 오랜 시간 흐르게 되므로, 이 지속되는 와전류에 의해 생기는 강한 자기장 때문에 내부에 구비된 샘플의 미세자기장을 정밀하게 측정할 수 없게 되는 문제점이 존재한다.

또한, 여기자기장에 의해 차폐장치(1)를 구성하는 차폐실(2)이 자화된 경우, 종래에는 차폐벽 내층인 연자성체층의 표면에 다수의 코일부(6)를 삽입 설치하여, 이러한 코일부(6)에 전류를 인가함으로써 연자성체층을 탈자화하는 방법이 사용되고 있다. 도 2는 종래 차폐벽 내부에 코일부(6)가 삽입된 차폐장치의 사시도를 도시한 것이다. 그러나 이러한 방법은 차폐벽 내부에 다수의 코일을 삽입하는 것이 제조상에 어려움이 있고, 제조단가를 상승시킨다는 문제점이 존재한다. 또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 차폐벽 내부에 코일부(6)를 삽입하는 경우, 코일부(6)에 전류를 인가하여 발생되는 유도자기장은 차폐실(2)의 모서리 부분에는 미치지 않아 차폐실(2) 전면을 탈자화하는데는 한계가 있다는 문제점이 존재하게 된다.

따라서 이러한 종래 차폐장치에 대해, 차폐장치의 측정공간에서 발생되는 여기자기장에 의한 와전류의 생성을 감소시킬 수 있고, 자화된 차폐실을 효율적으로 탈자화할 수 있는 차폐장치 및 방법이 요구되었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 일실시예에 따르면, 각 차폐벽의 고전도율금속층이 서로 다르게 분할하여 구성되어, 차폐실 내부의 여기자기장에 의해 고전도율금속층에 유도되는 와전류의 흐름을 차단할 수 있어서 와전류 자기장에 의한 영향을 최소화하는 차폐장치 및 방법을 제공하게 된다.

또한, 본 발명의 또 다른 실시예에에 따르면, 차폐실을 구성하는 고투자율연자성체층의 모서리 각각을 관통하여 코일을 권선시켜 형성된 복수의 코일부를 구비하게 됨으로써, 전원인가부에 의해 코일부로 전류를 인가하여 차폐실을 구성하는 고투자율연자성체층 전면을 탈자화할 수 있는 차폐장치 및 방법을 제공하게 된다.

본 발명의 그 밖에 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 관련되어 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명확해질 것이다.

본 발명의 제1목적은, 내부에 정밀자기센서를 갖고, 샘플을 여기시키기 위한 자기장 발생장치가 포함된 미세자기장 측정 장치에서 외부 자기장을 차폐하기 위한 차폐장치에 있어서, 내부의 측정공간을 밀폐시키도록 고전도율의 고주파 차폐성을 갖는 분할된 복수의 고전도율금속층과 고전도율금속층과 소정간격 이격된 폐쇄된 고투자율연자성체층을 구비한 차폐벽을 포함하여, 외부 자기장을 차폐하고, 자기장 발생장치에서 발생되는 여기자기장에 의한 유도 와전류의 흐름을 차단하여 와전류로부터 발생하는 자기장이 미세자기장의 측정에 간섭을 방지하는 것을 특징으로 하는 미세자기장 측정을 위한 차폐장치로서 달성될 수 있다.

차폐벽은 다중벽으로 구성되고, 최외곽 차폐벽을 구성하는 고전도율금속층은 모든 면이 폐쇄되어 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

차폐벽은, 샘플의 투입 및 기타 장치의 입출을 위해 개폐가 가능한 도어를 포함하고, 도어가 닫힌 상태에서 최외곽 차폐벽의 고전도율금속층이 모든 면을 폐쇄하는 것을 특징으로 할 수 있다.

최외곽 차폐벽의 고전도율금속층이 모든 면을 폐쇄되어 있고, 안쪽의 차폐벽으로 갈수록 측정공간을 둘러싸는 고전도율금속층의 분할정도가 증가하여 고전도율금속층의 크기가 감소하는 것을 특징으로 할 수 있다.

고전도율금속층은 알루미늄, 구리, 황동, 은 및 금 중 적어도 어느 하나로 구성된 것을 특징으로 할 수 있다.

고투자율연자성체층은 뮤메탈, 퍼멀로이, 하이퍼놈, 페라이트 및 마그네피어 7904 중 적어도 어느 하나로 구성된 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 제2목적은 앞서 언급한 차폐장치를 이용한 미세자기장 측정을 위한 차폐방법에 있어서, 내부의 측정공간을 밀폐시키도록 고전도율의 고주파 차폐성을 갖는 분할된 복수의 고전도율금속층과 고전도율금속층과 소정간격 이격되어 폐쇄된 고투자율연자성체층을 구비한 차폐벽의 측정공간으로 샘플을 투입하는 단계; 차폐벽에 의해 외부 자기장이 차폐되는 단계; 측정공간에 구비되어 샘플을 여기시키기 위한 자기장 발생장치에서 여기자기장이 발생되는 단계; 및 측정공간에 구비된 정밀자기센서가 샘플에서 발생되는 미세자기장을 측정하는 단계;를 포함하여 발생단계와 측정단계에서, 복수의 분활된 고전도율금속층 끝단면이 서로 특정간격으로 이격되어 있어 자기장 발생장치에서 발생된 여기 자기장에 의해 고전도율금속층을 타고 흐르는 와전류의 흐름을 차단하여, 정밀자기센서가 불필요한 유도자기장을 측정하는 것이 방지되는 것을 특징으로 하는 미세자기장 측정을 위한 차폐방법으로 달성될 수 있다.

차폐벽은 다중벽으로 형성되고, 최외곽 차폐벽의 고전도율금속층은 모든 면이 폐쇄되어 있고, 안쪽의 차폐벽으로 갈수록 측정공간을 둘러싸는 고전도율금속층의 분할정도가 증가하여 고전도율금속층의 크기가 감소하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 제3목적은, 내부에 정밀자기센서를 구비하여, 샘플의 미세자기장 측정을 위한 장치에서 외부 자기장을 차폐하기 위한 차폐장치에 있어서, 고전도율의 고주파 차폐성을 갖는 고전도율금속층과 고전도율금속층의 내측으로 소정간격 이격되어 구비된 고투자율의 저주파 자기장 차폐성을 갖는 고투자율연자성체층을 갖는 차폐벽과 내부에 측정공간을 구비한 밀폐된 차폐실; 고투자율연자성체층의 꼭지점 각각에 형성된 복수의 홀; 홀 및 홀과 인접한 또 다른 홀에 코일이 삽입되어 고투자율연자성체층의 모서리 각각에 코일이 권취되어 형성된 복수의 코일부; 및 코일부에 전류를 인가하도록 구성된 전원인가부를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세자기장 측정을 위한 차폐장치로서 달성될 수 있다.

코일부는 육면체 고투자율연자성체층의 가로, 세로 및 높이 방향의 독립된 세 축 방향 각각을 기준으로 서로 평행하도록 권취된 4개 코일을 하나의 코일군으로 하여 코일군을 직렬 또는 병렬로 연결하여 독립된 세 개의 코일군을 이루는 전기배선을 갖고, 특정 코일군에 전류를 흘렸을 때, 고투자율연자성체층을 구성하는 직육면체의 네 면을 따라 같은 방향의 자속폐회로가 생성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

고투자율연자성체층은 뮤메탈, 퍼멀로이, 페라이트, 하이퍼놈 및 마그네피어 7904 중 적어도 어느 하나로 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

고투자율연자성체층이 자화된 경우, 전원인가부가 코일군을 이루는 전기배선으로 시간에 따라 연속적으로 감소하는 진폭의 교류 전류를 인가하여 자화된 고투자율연자성체층에 유도 자기장을 형성시켜 고투자율연자성체층을 탈자화하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 제4목적은 앞서 언급한 의 차폐장치를 이용한 미세자기장 측정을 위한 차폐방법에 있어서, 꼭지점 각각에 형성된 복수의 홀과 고투자율의 저주파수 차폐성을 갖는 고투자율연자성체층과 고전도율의 고주파 차폐성을 갖는 고전도율금속층을 구비한 밀폐된 차폐실의 측정공간으로 샘플을 투입하는 단계; 차폐실에 의해 외부 자기장이 차폐되는 단계; 샘플을 여기시키기위해 설치된 자기장 발생장치에서 여기자기장이 발생되는 단계; 측정공간에 구비된 정밀자기센서가 샘플에서 발생되는 미세자기장을 측정하는 단계; 및 여기자기장에 의해 고투자율연자성체층에 형성된 자화가, 홀 및 홀과 인접한 또 다른 홀에 코일이 삽입되어 모서리 각각에 권취되어 형성된 복수의 코일부를 흐르는 연속적으로 감소하는 진폭의 교류 전류에 의해 탈자화되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세자기장 측정을 위한 차폐방법으로서 달성될 수 있다.

또한, 본 발명의 제5목적은 앞서 언급한 차폐장치를 이용한 미세자기장 측정을 위한 탈자화방법에 있어서, 밀폐된 차폐실을 구성하는 고투자율의 자주파 차폐성을 갖는 고투자율연자성체층이 자화된 경우, 고투자율연자성체층의 꼭지점에 구비된 복수의 홀 및 홀과 홀에 인접한 또 다른 홀에 코일이 삽입되어 고투자율연자성체층의 모서리 각각에 권취되어 형성된 복수의 코일부로 전원 인가부가 특정 전류를 인가하는 단계; 특정전류에 의해 고투자율연자성체층에 자속폐회로가 생성되는 단계; 및 특정전류 값을 변화시키면서 고투자율연자성체층이 탈자화되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세자기장 측정을 위한 탈자화방법으로서 달성될 수 있다.

따라서, 설명한 바와 같이 본 발명의 일실시예에 의하면, 각 차폐벽의 고전도율금속층이 서로 다르게 분할된 복수로 구성되어 차폐실 내부의 여기자기장에 의해 고전도율금속층에 유도되는 와전류의 흐름을 차단할 수 있어서 와전류 자기장에 의한 영향을 최소화할 수 있는 효과를 갖는다.

또한, 본 발명의 또 다른 실시예에에 따르면, 차폐실을 구성하는 고투자율연자성체층 모서리 각각을 관통하여 코일을 권선시켜 형성된 복수의 코일부를 구비하게 됨으로써, 전원인가부에 의해 코일부로 전류를 인가하여 차폐실을 구성하는 고투자율연자성체층 전면을 탈자화할 수 있는 효과를 갖는다.

비록 본 발명이 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어 졌지만, 본 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다른 다양한 수정 및 변형이 가능한 것은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 이러한 변경 및 수정은 모두 첨부된 특허 청구 범위에 속함은 자명하다.

도 1a은 종래 다중벽으로 구성된 차폐실을 구비한 차폐장치의 사시도,
도 1b은 종래 다중벽으로 구성된 차폐실을 구비한 차폐장치의 단면도,
도 2는 종래 차폐벽 내부에 코일부가 삽입된 차폐장치의 사시도,
도 3a는 본 발명의 제1실시예에 따른 분할된 다수의 고전도율금속층을 갖는 차폐장치의 사시도,
도 3b는 본 발명의 제1실시예에 따른 분할된 다수의 고전도율금속층을 갖는 차폐장치의 단면도,
도 4a는 본 발명의 제2실시예에 따른 분할된 다수의 고전도율금속층을 갖는 차폐장치의 사시도,
도 4b는 본 발명의 제2실시예에 따른 분할된 다수의 고전도율금속층을 갖는 차폐장치의 사시도,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 분할된 다수의 고전도율금속층을 갖는 차폐장치를 이용한 차폐방법의 흐름도,
도 6a은 본 발명의 제1실시예에 따른 모서리 각각에 코일부가 형성된 차폐장치의 사시도,
도 6b는 본 발명의 제2실시예에 따른 모서리 각각에 코일부가 형성되고 다중 차폐벽을 갖는 차폐장치의 단면도,
도 6c는 본 발명의 제3실시예에 따른 모서리 각각에 코일부가 형성되고 다중 차폐벽을 갖는 차폐장치의 단면도,
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 모서리 각각에 코일부가 형성된 차폐장치를 이용한 차폐방법의 흐름도,
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 모서리 각각에 코일부가 형성된 차폐장치를 이용한 탈자화방법의 흐름도를 도시한 것이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 쉽게 실시할 수 있는 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 분할된 다수의 고전도율금속층(21)을 갖는 차폐장치(100)의 구성 및 작용에 대해 설명하도록 한다. 먼저, 도 3a는 본 발명의 제1실시예에 따른 분할된 다수의 고전도율금속층(21)을 갖는 차폐장치(100)의 사시도를 도시한 것이다. 그리고, 도 3b는 본 발명의 제1실시예에 따른 분할된 다수의 고전도율금속층(21)을 갖는 차폐장치(100)의 단면도를 도시한 것이다. 즉, 도 3b는 도 3a의 B-B단면도를 도시한 것이다.

도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 분할된 다수의 고전도율금속층(21)을 갖는 차폐장치(100)는 고전도율금속층과 고전도율금속층의 내측으로 소정간격 이격되어 설치되는 고투자율연자성체층을 갖는 차폐벽(40)을 포함하고 있고, 이러한 차폐벽(40)은 이중벽으로 구성되어 짐을 알 수 있다.

구체적으로 외곽에 설치되는 차폐벽(40)은 밀폐된 육면체 형상(이러한 육면체 형상에 제한되는 것은 아니다.)의 고전도율금속층(20) 및 고전도율금속층(20)의 내측으로 소정간격 이격되어 구비되는 밀폐된 육면체 형상의 고투자율연자성체층(30)을 갖는다. 또한, 안쪽에 설치되는 차폐벽(40)은 다수의 분할된 고전도율금속층(21)과 밀폐된 육면체 형상의 고투자율연자성체층(30)을 갖는다.

본 발명의 제1실시예에 따른 차폐장치(100)는 외곽의 차폐벽(40)과 복수의 분할된 고전도율금속층(21)들을 갖는 안쪽에 구비된 차폐벽(40)에 의해 밀폐되고, 내부에 측정공간(7)을 갖게 된다. 따라서 이러한 측정공간(7)으로 샘플이 투입되고 측정공간(7)에 구비된 정밀자기센서에 의해 샘플에서 발생되는 미세자기장을 측정하게 된다. 이러한 분할된 고전도율금속층(21)을 포함하게 됨으로써, 측정공간(7) 내부에 구비된 샘플을 여기시키기 위한 자기장 발생장치에서 발생되는 강한 여기자기장에 의해 유도되는 와전류의 흐름을 차단하게 된다.

본 발명의 제1실시예에서, 고전도율금속층(20)과 분할된 고전도율금속층(21)은 고전도율의 고주파수 차폐성을 갖는 재료가 사용되게 된다. 예를 들어, 알루미늄, 구리, 황동, 음 및 금 등으로 구성될 수 있다. 그러나, 이러한 구성은 하나의 일실시예를 제시한 것일 뿐 전기 전도성이 좋은 금속이라면 이러한 재료에 한정되어 권리범위를 해석해서는 아니될 것이다. 또한, 본 발명의 제1실시예에 따른 고투자율연자성체층(30)은 뮤메탈, 퍼멀로이, 하이퍼놈, 페라이트 및 마그네피어 7904 등으로 구성되며 또는 고투자율의 연자성 물질이라면 구체적인 재질에 한정되는 것은 아니다.

또한, 본 발명의 제1실시예에 따른 분할된 고전도율금속층(21)은 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이 6개로 구성되어 고투자율연자성체층(30) 사이에 소정간격 이격되어 설치되게 됨을 알 수 있다. 따라서 분할된 고전도율금속층(21) 끝단은 서로 특정 간격으로 이격되어 틈을 형성하고 있게 된다. 이러한 분할된 고전도율금속층(21) 간에 특정간격의 틈을 형성하고 있어, 샘플을 여기시키기 위한 자기장 발생장치에서 발생된 여기자기장에 의해 발생되는 와전류의 흐름을 차단하게 된다.

즉, 차폐장치(100)의 측정공간(7)에서 발생되는 여기 자기장은 종래 차폐장치(100)의 경우, 모든 면이 연결되어 있으므로 금속층에 와전류가 흐르게 된다. 그러나 본 발명의 제1실시예에 따른 분할된 고전도율금속층(21)을 갖는 차폐장치(100)는 분할된 고전도율금속층(21) 간에 특정간격의 틈을 형성하고 있어 이러한 와전류의 흐름을 차단하게 된다.

이하에서는 본 발명의 제2실시예에 따른 분할된 다수의 고전도율금속층(21)을 갖는 차폐장치(100)의 구성 및 작용에 대해 설명하도록 한다. 먼저, 도 4a는 본 발명의 제2실시예에 따른 분할된 다수의 고전도율금속층(21)을 갖는 차폐장치(100)의 사시도를 도시한 것이다. 또한, 도 4b는 본 발명의 제2실시예에 따른 분할된 다수의 고전도율금속층(21)을 갖는 차폐장치(100)의 단면도를 도시한 것이다. 즉, 도 4b는 도 4a의 C-C 단면도를 도시한 것이다. 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예의 차폐벽(40)은 3중벽으로 형성됨을 알 수 있다.

도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 제2실시예에 따른 차폐장치(100)에서 최외곽 차폐벽(40)은 모두 밀폐된 고전도율금속층(20)과 고투자율연자성체층(30)을 갖고, 중단에 설치되는 차폐벽(40)은 단면이 ㄱ 자형인 분할된 제1고전도율금속층(22) 3개와 분할된 제1고전도율금속층(22) 내측으로 소정간격 이격되어 설치되는 밀폐된 고투자율연자성체층(30)을 갖는다. 또한, 가장 안쪽에 설치되는 차폐벽(40)은 단면이 ㅡ자형인 분할된 제2고전도율금속층(23) 6개와 분할된 제2고전도율금속층(23) 내측으로 소정간격 이격되어 설치되는 밀폐된 고투자율연자성체층(30)을 갖는다. 따라서, 최외곽 차폐벽(40)에 구비되는 고전도율금속층은 밀폐된 형태이고, 안쪽의 차폐벽으로 갈수록 고전도율금속층의 분할정도가 증가하여 고전도율금속층의 크기가 감소되도록 구성된다.

본 발명의 제2실시예에 따른 차폐장치(100)는 3개의 차폐벽(40)들에 의해 밀폐되고, 내부에 측정공간(7)을 갖게 된다. 따라서 이러한 측정공간(7)으로 샘플이 투입되고 측정공간(7)에 구비된 정밀자기센서에 의해 샘플에서 발생되는 미세자기장을 측정하게 된다.

본 발명의 제2실시예에서 고투자율연자성체층(30)은 제1실시예에서와 같이, 고투자율의 연자성 물질이 사용되게 된다. 또한, 본 발명의 제2실시예에 따른 고전도율금속층(20), 분할된 제1고전도율금속층(22) 및 분할된 제2고전도율금속층(23)은 알루미늄, 구리, 황동, 은 및 금 등의 전기전도율이 좋은 금속층으로 구성될 수 있다.

따라서 제1고전도율금속층(22) 간에는 특정 간격으로 이격된 틈을 형성하고 있게 된다. 이러한 제1고전도율금속층(22) 간에 틈을 형성하고 있어, 샘플을 여기시키기 위한 자기장발생장치에서 발생된 여기자기장에 의한 와전류가 제1고전도율금속층(22)에 형성되는 것이 차단되게 된다. 또한 본 발명의 제2실시예에 따른 제2고전도율금속층(23)은 모두 6개로 구성되고, 제2고전도율금속층(23) 역시 서로 특정간격으로 이격되어 짐을 알 수 있다.

따라서 본 발명의 제2실시예에 따른 분할된 다수의 제1고전도율금속층(22) 및 제2고전도율금속층(23) 각각은 특정간격의 틈을 형성하고 있어 측정공간(7)에서 발생되는 여기자기장에 따른 와전류의 흐름을 차단하게 된다.

앞서 설명한 제1실시예 내지 제2실시예에서 제시된 분할된 다수의 고전도율금속층(21)을 갖는 차폐장치(100)는 바람직한 일 예를 제시한 것일 뿐, 이러한 실시예로 본 발명의 권리범위를 제한해석할 수 없음은 자명하다. 또한, 경우에 따라 차폐벽(40)을 4중벽, 5중벽으로 형성될 수도 있고, 이러한 고전도율금속층(21) 서로가 소정간격의 틈을 형성하고 있어 와전류의 흐름을 차단할 수 있다면 그 분할된 형태, 형상은 다양하게 형성될 수 있다.

이하에서는 앞서 설명한 본 발명의 일실시예에 따른 분할된 다수의 고전도율금속층(21)을 갖는 차폐장치(100)를 이용한 차폐방법에 대해 설명하도록 한다. 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 분할된 다수의 고전도율금속층(21)을 갖는 차폐장치(100)를 이용한 차폐방법의 흐름도를 도시한 것이다.

먼저, 분할된 복수의 고전도율금속층(21)을 갖는 차폐벽(40) 내부의 측정공간(7)으로 샘플을 투입하게 된다(S1). 그리고, 이러한 분할된 고전도율금속층(21)은 앞서 설명한 바와 같이, 다양한 형태를 가질 수 있다. 그리고, 차폐벽(40)에 의해 외부 자기장이 차폐되게 된다(S2). 이러한 차폐벽(40)은 다중벽으로 형성될 수 있어 외부에 흐르는 고주파, 저주파 자기장을 차폐하게 된다.

그리고, 샘플을 여기시키기 위한 자기장발생장치에서 강한 여기자기장이 발생되게 된다(S3). 다음으로, 측정공간(7)에 구비된 정밀자기센서가 샘플에서 발생되는 미세자기장을 측정하게 된다(S4). 미세자기장을 측정하는 동안 그리고, 샘플에서 미세자기장이 발생되는 동안 복수의 고전도율금속층(21)들은 서로 특정간격으로 이격되어 있어 여기자기장에 따른 와전류가 고전도율금속층(21)에 흐르는 것이 차단되게 된다(S5). 따라서 구조적으로 차폐벽(40)에 흐르는 와전류를 차단하게 된다.

이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 모서리 각각에 코일부(220)가 형성된 차폐장치(200)의 구성 및 작용에 대해 설명하도록 한다. 도 6a는 본 발명의 제1실시예에 따른 고투자율연자성체층(30) 모서리 각각에 코일부(220)가 형성된 차폐장치(200)의 사시도를 도시한 것이다.

도 6a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 모서리 각각에 코일부(220)가 형성된 차폐장치(200)는 고투자율의 차폐기능을 갖는 고투자율연자성체층(30)을 포함하고 내부에 측정공간(7)을 구비한 차폐실(210), 차폐실(210)의 꼭지점 각각에 형성된 복수의 홀(230) 그리고, 인접한 2개의 홀(230)에 코일이 삽입되어 차폐실(210)의 모서리에 권취되어 형성된 복수의 코일부(220)를 포함하고 있음을 알 수 있다. 또한, 코일에 전류를 인가하도록 구성된 전원인가부를 포함할 수 있다.

이러한 차폐실(210)을 구성하는 고투자율연자성체층(30)은 뮤메탈, 퍼멀로이, 하이퍼놈, 페라이트 및 마그네피어 7904 등으로 구성될 수 있다. 따라서, 고투자율연자성체층(30)이 측정공간에 구비되어 샘플을 여기시키기 위한 자기장발생장치에서 발생된 여기자기장에 의해 자화된 경우, 전원인가부에 의해 코일부로 전류를 인가하게 됨으로써 특정방향으로 자속폐회로를 생성시켜 고투자율연자성체층(30)을 탈자화하게 된다.

구체적으로, 코일부는 4개의 코일로 구성된 3개의 코일군을 이루는 전기배선으로 이루어질 수 있다. 즉, 도 6a에 도시된 바와 같이, x축, y축, z축 방향 각각을 기준으로 서로 평행하게 권취된 4개의 코일을 하나의 코일군으로 정의할 수 있다. 이러한 코일군을 직렬 또는 병렬로 연결하여 전기배선을 형성하게 된다. 따라서, 특정 코일군에 전원인가부에 의해 전류를 인가하였을 때, 고투자율연자성체층(30)을 구성하는 네 면을 따라 같은 방향으로 자속폐회로가 생성되게 된다. 예를 들어, x축에 평행한 4개의 코일을 특정코일군으로 하여 이러한 4개의 코일에 전류를 인가하게 되는 경우, 고투자율연자성체층(30)을 구성하는 네 면을 따라 y축 방향으로 자속폐회로가 생성되게 된다. 또한, 전원인가부가 코일군을 이루는 전기배선으로 시간에 따라 연속적으로 감소하는 진폭의 교류전류를 인가하여 자화된 고투자율연자성체층(30)에 유도 자기장을 형성시켜 탈자화할 수 있게 된다.

또한, 차폐실(210)은 다중층으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 차폐실(210)은 내측으로 고투자율을 갖는 육면이 폐쇄된 육면체 형상의 고투자율연자성체층(30), 외벽(3)과 외측으로 소정간격 이격되고 고전도율의 고주파 차폐성을 갖는 육면이 폐쇄된 육면체 형상의 고전도율금속층(20)으로 구성될 수 있다. 또한, 고투자율연자성체층(30)은 뮤메탈, 퍼멀로이, 폐라이트, 하이퍼놈 및 마그네피어 7904 중 적어도 어느 하나를 포함하여 구성될 수 고거, 고전도율금속층(20)은 알루미늄, 구리, 황동, 음 및 금 등으로 구성될 수 있다.

도 6b는 본 발명의 제2실시예에 따른 고투자율연자성체층(30)의 모서리 각각에 코일부(220)가 형성되고 그 외곽으로 고저전도율금속층(20)을 갖는 차폐장치(200)의 단면도를 도시한 것이다. 도 6b에 도시된 바와 같이, 코일부(220)는 고투자율연자성체층(30) 각각의 모서리에 코일이 권취되어 형성됨을 알 수 있다. 또한, 본 발명의 제2실시예에 따른 코일부(220)를 갖는 차폐장치(200)는 고투자율연자성체층(30)이 자화된 경우, 전원인가부가 코일로 전류를 인가하여 자화된 고투자율연자성체층(30)을 탈자화할 수 있도록 구성된다.

도 6c는 본 발명의 제3실시예에 따른 고투자율연자성체층(30) 모서리 각각에 코일부(220)가 형성된 차폐장치(200)의 단면도를 도시한 것이다. 도 6c에 도시된 바와 같이, 제3실시예의 차폐실은 4중층으로 구성된다. 구체적으로 가장 내측에는 고투자율연자성체층(30)가 구비되고, 이러한 고투자율연자성체층(30)의 모서리 각각에 코일부(220)가 형성되고, 그 외곽으로 고전도율금속층(20)이 구비되고, 그 고전도율금속층 외곽으로 다시 고투자율연자성체층(30)가 구비되고, 이러한 고투자율연자성체층(30)의 모서리 각각에 코일부(220)가 형성되어 있고, 그 외곽으로 다시 고전도율금속층(20)이 구비됨을 알 수 있다. 코일부(220)는 고투자율연자성체층(30) 각각의 모서리에 코일이 권취되어 형성되어 있어, 고투자율연자성체층(30)이 자화된 경우, 전원인가부가 코일로 전류를 인가하여 자화된 고투자율연자성체층(30)을 탈자화할 수 있도록 구성된다.

이하에서는 앞서 언급한 본 발명의 일실시예에 따른 모서리 각각에 코일부(220)가 형성된 차폐장치(200)를 이용한 차폐방법 및 탈자화방법에 대해 설명하도록 한다. 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 모서리 각각에 코일부(220)가 형성된 차폐장치(200)를 이용한 차폐방법의 흐름도를 도시한 것이다.

먼저, 꼭지점 각각에 형성된 복수의 홀(230)과 고투자율의 저주파자기장 차폐기능을 갖는 고투자율연자성체층(30)과 고투자율연자성체층(30)과 소정간격 이격되어 배치되는 고전도율의 고주파자기장 차폐기능을 갖는 고전도율금속층(20)을 구비한 밀폐된 차폐실(210)의 측정공간(7)으로 샘플을 투입하게 된다(S10). 그리고, 이러한 차폐실(210)에 의해 외부 자기장이 차폐되게 된다(S20). 앞서 언급한 바와 같이, 이러한 차폐실(210)은 다중층으로 형성될 수 있고 외부의 고주파 자기장, 저주파 자기장을 차폐하게 된다.

그리고, 샘플을 여기시키기 위한 자기장 발생장치에 의해 강한 여기자기장이 발생되게 된다(S30). 다음으로, 측정공간(7)에 구비된 정밀자기센서가 샘플에서 발생되는 미세자기장을 측정하게 된다(S40).

그리고, 전원인가부가 고투자율연자성체층(30) 모서리 각각에 형성된 코일부로 시간에 따라 연속적으로 감소하는 진폭의 교류전류를 인가하여 자화된 고투자율연자성체층(30)을 탈자화하게 된다(S50)

또한, 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 모서리 각각에 코일부(220)가 형성된 차폐장치(200)를 이용한 탈자화방법의 흐름도를 도시한 것이다. 밀폐된 차폐실(210)에 구비된 고투자율의 저주차 차폐기능을 갖는 고투자율연자성체층(30)이 자화된 경우, 고투자율연자성체층(30)의 꼭지점에 구비된 복수의 홀(230)과 이러한 홀(230)과 인접한 또 다른 홀(230)에 코일이 삽입되어 모서리를 따라 권취되어 형성된 복수의 코일부(220)의 특정 코일군으로 전원 인가부에 의해 특정 전류가 인가되게 된다(S100).

이러한 특정전류에 의해 고투자율연자성체층(30)의 4면을 따라 같은 방향으로 자속폐회로가 발생되게 된다(S200). 그리고, 전원인가부를 제어하여 코일부(220)로 인가되는 특정전류 값을 변화, 감소시키면서 고투자율연자성체층(30)을 탈자화시키게 된다(S300).

1:종래 차폐장치
2:종래 차폐실
3:외벽
4:금속층
5:내벽
6:종래 코일부
7:측정공간
20:고전도율금속층
21:분할된 고전도율금속층
22:분할된 제1고전도율금속층
23:분할된 제2고전도율금속층
30:고투자율연자성체층
40:차폐벽
100:분할된 다수의 고전도율금속층을 갖는 차폐장치
200:코일부를 갖는 차폐장치
210:차폐실
220:코일부
230:홀

Claims (14)

1. 내부에 정밀자기센서를 갖고, 샘플을 여기시키기 위한 자기장 발생장치가 포함된 미세자기장 측정 장치에서 외부 자기장을 차폐하기 위한 차폐장치에 있어서,
   내부의 측정공간을 밀폐시키도록 고전도율의 고주파 차폐성을 갖는 분할된 복수의 고전도율금속층과 상기 고전도율금속층과 소정간격 이격된 폐쇄된 고투자율연자성체층을 구비한 차폐벽을 포함하여,
   상기 외부 자기장을 차폐하고, 상기 자기장 발생장치에서 발생되는 여기자기장에 의한 유도 와전류의 흐름을 차단하여 상기 와전류로부터 발생하는 자기장이 미세자기장의 측정에 간섭을 방지하고,
   상기 차폐벽은 다중벽으로 구성되고, 최외곽 차폐벽을 구성하는 고전도율금속층은 모든 면이 폐쇄되어 구성되며,
   상기 차폐벽은 상기 샘플의 투입 및 기타 장치의 입출을 위해 개폐가 가능한 도어를 포함하고, 상기 도어가 닫힌 상태에서 최외곽 차폐벽의 고전도율금속층이 모든 면을 폐쇄하고,
   상기 최외곽 차폐벽의 고전도율금속층이 모든 면을 폐쇄되어 있고, 안쪽의 차폐벽으로 갈수록 상기 측정공간을 둘러싸는 상기 고전도율금속층의 분할정도가 증가하여 상기 고전도율금속층의 크기가 감소하는 것을 특징으로 하는 미세자기장 측정을 위한 차폐장치.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제 1항에 있어서,
   상기 고전도율금속층은 알루미늄, 구리, 황동, 은 및 금 중 적어도 어느 하나로 구성된 것을 특징으로 하는 미세자기장 측정을 위한 차폐장치.
   
6. 제 1항에 있어서,
   상기 고투자율연자성체층은 뮤메탈, 퍼멀로이, 하이퍼놈, 페라이트 및 마그네피어 7904 중 적어도 어느 하나로 구성된 것을 특징으로 하는 미세자기장 측정을 위한 차폐장치.
   
7. 제1항의 차폐장치를 이용한 미세자기장 측정을 위한 차폐방법에 있어서,
   내부의 측정공간을 밀폐시키도록 고전도율의 고주파 차폐성을 갖는 분할된 복수의 고전도율금속층과 상기 고전도율금속층과 소정간격 이격되어 폐쇄된 고투자율연자성체층을 구비한 차폐벽의 상기 측정공간으로 샘플을 투입하는 단계;
   상기 차폐벽에 의해 외부 자기장이 차폐되는 단계;
   상기 측정공간에 구비되어 상기 샘플을 여기시키기 위한 자기장 발생장치에서 여기자기장이 발생되는 단계; 및
   상기 측정공간에 구비된 정밀자기센서가 상기 샘플에서 발생되는 미세자기장을 측정하는 단계;를 포함하여
   상기 발생단계와 측정단계에서, 복수의 분활된 상기 고전도율금속층 끝단면이 서로 특정간격으로 이격되어 있어 상기 자기장 발생장치에서 발생된 여기 자기장에 의해 상기 고전도율금속층을 타고 흐르는 와전류의 흐름을 차단하여, 상기 정밀자기센서가 불필요한 유도자기장을 측정하는 것이 방지되는 것을 특징으로 하는 미세자기장 측정을 위한 차폐방법.
   
8. 제 7항에 있어서,
   상기 차폐벽은 다중벽으로 형성되고,
   최외곽 차폐벽의 고전도율금속층은 모든 면이 폐쇄되어 있고, 안쪽의 차폐벽으로 갈수록 상기 측정공간을 둘러싸는 고전도율금속층의 분할정도가 증가하여 상기 고전도율금속층의 크기가 감소하는 것을 특징으로 하는 미세자기장 측정을 위한 차폐방법.
   
9. 내부에 정밀자기센서를 구비하여, 샘플의 미세자기장 측정을 위한 장치에서 외부 자기장을 차폐하기 위한 차폐장치에 있어서,
   고전도율의 고주파 차폐성을 갖는 고전도율금속층과 상기 고전도율금속층의 내측으로 소정간격 이격되어 구비된 고투자율의 저주파 자기장 차폐성을 갖는 고투자율연자성체층을 갖는 차폐벽과 내부에 측정공간을 구비한 밀폐된 차폐실;
   상기 고투자율연자성체층의 꼭지점 각각에 형성된 복수의 홀;
   상기 홀 및 상기 홀과 인접한 또 다른 홀에 코일이 삽입되어 상기 고투자율연자성체층의 모서리 각각에 상기 코일이 권취되어 형성된 복수의 코일부; 및
   상기 코일부에 전류를 인가하도록 구성된 전원인가부를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세자기장 측정을 위한 차폐장치.
   
10. 제 9항에 있어서,
    상기 코일부는
    육면체의 고투자율연자성체층의 가로, 세로 및 높이 방향의 독립된 세 축 방향 각각을 기준으로 서로 평행하도록 권취된 4개 코일을 하나의 코일군으로 하여 상기 코일군을 직렬 또는 병렬로 연결하여 독립된 세 개의 코일군을 이루는 전기배선을 갖고,
    특정 코일군에 전류를 흘렸을 때, 고투자율연자성체층을 구성하는 상기 육면체의 네 면을 따라 같은 방향의 자속폐회로가 생성되는 것을 특징으로 하는 미세자기장 측정을 위한 차폐장치.
    
11. 제 9항에 있어서,
    상기 고투자율연자성체층은 뮤메탈, 퍼멀로이, 페라이트, 하이퍼놈 및 마그네피어 7904 중 적어도 어느 하나로 구성되는 것을 특징으로 하는 미세자기장 측정을 위한 차폐장치.
    
12. 제 10항에 있어서,
    상기 고투자율연자성체층이 자화된 경우,
    상기 전원인가부가 상기 코일군을 이루는 전기배선으로 시간에 따라 연속적으로 감소하는 진폭의 교류 전류를 인가하여 자화된 상기 고투자율연자성체층에 유도 자기장을 형성시켜 상기 고투자율연자성체층을 탈자화하는 것을 특징으로 하는 미세자기장 측정을 위한 차폐장치.
    
13. 제9항의 차폐장치를 이용한 미세자기장 측정을 위한 차폐방법에 있어서,
    꼭지점 각각에 형성된 복수의 홀과 고투자율의 저주파수 차폐성을 갖는 고투자율연자성체층과 고전도율의 고주파 차폐성을 갖는 고전도율금속층을 구비한 밀폐된 차폐실의 측정공간으로 샘플을 투입하는 단계;
    상기 차폐실에 의해 외부 자기장이 차폐되는 단계;
    상기 샘플을 여기시키기위해 설치된 자기장 발생장치에서 여기자기장이 발생되는 단계;
    상기 측정공간에 구비된 정밀자기센서가 상기 샘플에서 발생되는 미세자기장을 측정하는 단계; 및
    상기 여기자기장에 의해 상기 고투자율연자성체층에 형성된 자화가,
    상기 홀 및 상기 홀과 인접한 또 다른 홀에 코일이 삽입되어 모서리 각각에 권취되어 형성된 복수의 코일부를 흐르는 연속적으로 감소하는 진폭의 교류 전류에 의해 탈자화되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세자기장 측정을 위한 차폐방법.
    
14. 제12항의 차폐장치를 이용한 미세자기장 측정을 위한 탈자화방법에 있어서,
    밀폐된 차폐실을 구성하는 고투자율의 자주파 차폐성을 갖는 고투자율연자성체층이 자화된 경우, 상기 고투자율연자성체층의 꼭지점에 구비된 복수의 홀 및 상기 홀과 상기 홀에 인접한 또 다른 홀에 코일이 삽입되어 상기 고투자율연자성체층의 모서리 각각에 권취되어 형성된 복수의 코일부로 전원 인가부가 특정 전류를 인가하는 단계;
    상기 특정전류에 의해 상기 고투자율연자성체층에 자속폐회로가 생성되는 단계; 및
    상기 특정전류 값을 변화시키면서 상기 고투자율연자성체층이 탈자화되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세자기장 측정을 위한 탈자화방법.

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