KR19990072619A - 결정인상장치용초전도자석장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 결정인상장치를 사이에 두도록 서로 대면하는 1쌍의 환상의 초전도코일과, 초전도코일을 포위하는 방사쉴드와, 방사쉴드를 포위하는 진공용기를 포함하는 결정인사용 초전도자석장치에 있어서,
상기 결정인상장치에 서로 대면하는 측의 진공용기부재(51)를 비자성재로 하고, 서로 대면하지 않는 진공용기부재(52)를 자성재로 한 것을 특징으로한다

Description

결정인상장치용 초전도자석장치{Superconducting Magnet Device for Crystal Pulling Device}
본 발명은 반도체 장치용 결정을 발생시키는 결정인상장치에 사용되는 초전도자석장치에 관한 것이며, 구체적으로는 누출 자기장을 감소시킬수 있는 결정인상장치용 초전도자석장치에 관한 것이다.
반도체용 결정인상장치에 있어서, 용융 반도체 결정재료로부터 결정을 인상할 때, 초전도자석장치는 용융 반도체 결정재료에 정자기장(static magnetic field)을 인가함으로써 열대류에 의한 운동을 방지하기 위한 정자기장 발생장치로 사용된다.
도1은 종래의 결정인상장치용 초전도자석장치의 사시도이다. 도2는 도1의 II-II 선의 단면도이다. 도1에 나타낸 바와같이, 이 초전도자석장치는 2개의 초전도코일(2a,2b)을 C형 크리오스태트(cryostat)(1)내에 서로 대면하여 설치하고, 또한 초전도코일(2a,2b)에 의해 발생한 자기장 방향(3)을 결정인상장치(4)에 직교하도록 구성한 것이다.
또한 도2에 나타낸 바와같이, 크리오스태트(1)는 헬륨용기(40)내에 초전도코일(2a)을 내장하고 있으며, 그 결과 코일(2a)이 액체헬륨등의 냉매(41)에 침지된다. 또한 방사쉴드(42)는 헬륨용기(40) 외부에 설치되고, 이 헬륨용기(40)와 방사쉴드(42)의 전체가 진공용기(43)에 내장되어, 전체로서 크리오스태트를 구성한다.
상기 예는 1개의 방사쉴드(42)가 설치된 경우를 나타내지만, 필요에 따라 2중 방사쉴드를 설치할 수 있다.
또한 헬륨용기(40)내의 초전도코일(2a,2b)을 액체헬륨등의 냉매를 사용하지 않고 냉동기로 초전도상태까지 냉각하는 방식도 사용할 수 있다. 이 경우에는 도2의 헬륨용기와 냉매를 설치하지 않는다.
이것은 C형 크리오스태트(1)의 중앙부에 있는 구멍(5)내에 결정인상장치를 설치하여, 결정인상장치에 수평자기장을 인가하는 자석장치의 예이다.
도3은 종래의 결정인상장치용 초전도자석장치의 다른 구성예를 나타낸다. 이 초전도자석장치는 내통 및 외통으로 구성된 2중 원통형 크리오스태트(11)내에서 도1처럼 2개의 초전도코일(2a,2b)을 서로 대면하도록 설치하고, 또한 초전도코일(2a,2b)에 의해 발생하는 자기장방향(3)을 결정인상방향(4)에 직교하도록 구성한 것이다.
이것은 크리오스태트(11)의 내통 안쪽에 상온공간인 구멍(12)내에 결정인상장치를 설치하고, 그 결정인상장치에 수평 자기장을 인가하는 자석장치의 예이다.
도4는 또 다른 종래의 결정인상장치용 초전도자석장치의 구성예를 나타낸다. 이 초전도자석장치는 2중 원통형 크리오스태트(31)내에 2개의 초전도코일(2a,2b)을 크리오스태트(31)의 축방향으로 적당한 간격으로 서로 대면하도록 설치하여 상기 코일(2a,2b)이 상호 대향하는 방향으로 자기장(30a,30b)을 발생시켜 커스프(cusp) 자기장을 발생하도록 한 것이다. 이 경우에, 결정인상장치는 구멍(32)에 설치되고, 결정인상방향(4)은 도면에 나타낸 방향이다. 이 커스프 자기장 내에서 도면의 선(6)에서의 자기장은 제로가 되므로, 그 선상에 결정을 인상함으로써 도1 및 도3의 경우와 비교하여 양질의 결정을 얻을 수 있다.
상기의 종래 결정인상장치용 초전도자석장치에서는 스테인레스스틸 및 알루미늄 등의 비자성재가 크리오스태트의 진공용기로 사용되기 때문에, 초전도코일로부터 발생한 자기장이 자석의 외부로 누출되어 진공용기 주변에 있는 모터 또는 자성재로된 구성부재에 영향을 미친다. 이 때, 자성재와 초전도코일 사이에는 흡인력이 작용하고, 이 흡인력은 체적, 중량 및 자성재의 자기장 구배에 비례하므로, 자기구성부재 또는 자석이 클수록 흡인력도 동반하여 커진다.
그러므로 이 구성부재를 비싼 비자성재로 하거나 또는 코일을 지지하는 크리오스태트 내의 지지단면을 크게하여야 하므로, 크리오스태트의 열투과량이 커지는 문제점이 있다.
또한 크리오스태트 주변에 자기장의 영향을 받기 쉬운 모터 또는 계측장치가 있으면, 그것은 장치의 오동작 요인으로 작용한다.
또한 누출 자기장이 크면 서로 인접한 초전도자석 끼리는 서로 누출 자기장의 영향을 받아, 구멍내에 필요한 자기장 강도 또는 자기장 분포를 교란시키므로, 인접한 자석 및 결정인상장치의 설치공간을 넓힐 필요가 있고, 따라서 설치공간을 유효하게 사용할 수 없다.
본 발명의 목적은 비교적 경제적으로 누출자기장을 감소할 수 있고, 또한 소형 경량화가 적합한 결정인상장치용 초전도자석장치를 제공하는 것이다.
도1은 종래의 결정인상장치용 초전도자석장치의 구성을 나타내는 사시도.
도2는 도1의 II-II선 단면도.
도3은 다른 종래의 결정인상장치용 초전도자석장치의 구성을 나타내는 구성도.
도4는 또 따른 종래의 결정인상장치용 초전도자석장치의 구성을 나타내는 구성도.
도5는 본 발명의 결정인상장치용 초전도자석장치의 제1실시예를 나타내는 종단면도.
도6은 도5의 VI-VI선 단면도.
도7은 본 발명의 결정인상장치용 초전도자석장치의 제2실시예를 나타내는 종단면도.
도8은 도7의 VII-VII 선 단면도.
도9는 본 발명의 결정인상장치용 초전도자석장치의 제3실시예를 나타내는 종단면도.
도10은 본 발명의 결정인상장치용 초전도자석장치의 제4실시예를 나타내는 종단면도.
도11은 본 발명의 결정인상장치용 초전도자석장치의 제5실시예를 나타내는 종단면도.
도12는 본 발명의 결정인상장치용 초전도자석장치의 제6실시예를 나타내는 종단면도.
도13은 본 발명의 결정인상장치용 초전도자석장치의 제7실시예의 진공용기내에 설치된 코일의 구성도.
도14는 본 발명의 결정인상장치용 초전도자석장치의 제8실시예의 진공용기내에 설치된 코일의 구성도.
도15는 본 발명의 결정인상장치용 초전도자석장치의 제9실시예의 진공용기내에 설치된 코일의 접속도.
도16은 본 발명의 결정인상장치용 초전도자석장치의 제10실시예의 진공용기내에 설치된 코일의 접속도.
도17은 본 발명의 결정인상장치용 초전도자석장치의 제11실시예의 진공용기내에 설치된 코일의 접속도.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 하기의 수단에 의하여 결정인상장치용 초전도자석장치를 구성한다.
본 발명은 결정인상장치를 사이에 두도록 서로 대면하는 1쌍의 환상의 초전도코일과, 이 초전도코일을 포위하는 방사쉴드와, 이 방사쉴드를 포위하는 진공용기를 포함하는 결정인상장치용 초전도자석장치에 있어서, 상기 결정인상장치에 서로 대면하는 측의 진공용기부재를 비자성재로하고, 다른 측의 진공용기부재를 자성재로한 것이다.
본 발명에 의한 결정인상장치용 초전도자석장치에서는 결정인상장치에 대면하는 측의 진공용기 부분을 종래의 비자성재로 한 것이므로, 결정인상장치에 필요한 자기장 강도 및 자기장 분포를 종전처럼 확보할 수 있고, 또한 그에 인접하지 않은 다른 부재를 자성재로 한 것이므로, 누출된 자기장이 자기재에 흡수되어 누출자기장을 감소할 수 있다.
본 발명에서는, 결정인상장치에 서로 대면하는 측의 진공용기부재의 일부를 자성재로 한 것이다. 그러므로 서로 대면하는 진공용기부재의 일부를 자성재로 함으로써 결정인상장치의 축방향으로의 누출 자기장도 감소할 수 있다.
본 발명에서는, 코일 외경측 또는 초전도코일에 대하여 결정인상장치와는 반대측의 진공용기부재의 적어도 한쪽의 자성재를 다른쪽보다 더 두껍게 한 것이다.
본 발명에서는, 초전도코일에 가장 가까운 자성재만을 더 두껍게 한 것이다. 그러므로 초전도코일에 가까운 진공용기 부분을 더 두껍게 함으로써, 누출 자기장을 더욱 효과적으로 흡수할 수있다.
본 발명은, 축방향에 대하여 서로 대면하는 한쌍의 환상의 초전도코일과, 이 초전도 코일을 각각 포위하는 환상의 방사쉴드와, 이 환상의 방사쉴드를 코일 내경부에 공간이 설치되고, 이 공간에 결정인상장치를 설치한 결정인상장치를 포위하는 2중 원통형의 진공용기로 되어있는 결정인상장치용 초전도자석장치에 있어서, 양코일 중앙부분에 위치한 진공용기 외경부재에, 자석 내경측 또는 외경측 중의 적어도 한쪽에 도출한 자성부재를 설치한 것이다. 그러므로 누출 자기장이 가장 큰 코일 대칭면상의 진공용기에 많은 자성재를 설치하기 때문에, 전체로서 누출 자기장이 작은 자석을 제공할 수 있다.
본 발명은 진공용기의 자성부재가 간격을 갖는 다층판의 집합체를 포함하는 것이다. 그러므로 내측 자성판으로부터 누출하는 자기장을 본 발명의 다층판에 의한 외측의 자성재에 의해 더 흡수할 수 있으므로, 누출 자기장을 더 감소할 수 있다.
본 발명에서는, 상하 코일의 어느 한쪽을 전기적으로 단락한 것이다. 그러므로 본 발명에서는, 서로 대면하는 주코일의 어느 한쪽을 축방향으로 단락하고, 단락하지 않은 다른 주코일을 여자함으로써, 다른 주코일은 여자된 주코일에 대하여 역방향으로 자기장을 발생시킬 수있다. 즉 2개의 코일중 1개만을 여자함으로써 단락전류는 다른 코일에 유도되어 역방향으로 자기장을 발생시킨다.(커스프 자기장).
본 발명은, 결정인상장치를 사이에 두도록 축방향에 대하여 서로 대면하는 1쌍의 환상의 초전도코일과, 이 초전도코일을 포위하는 방사쉴드와, 이 방사쉴드를 포위하는 진공용기를 포함하는 결정인상장치용 초전도자석장치에 있어서, 주 초전도코일의 대칭축과 그 초전도코일의 중심축의 교차점으로부터 주 초전도코일쪽으로 연장하는 각도내에 주코일의 자기장 방향과 역방향의 자기장을 발생하는 보조코일을 설치한 것이다. 그러므로 보조코일은 주코일에 대하여 역방향으로 자기장을 발생시키므로, 주코일에서 발생한 누출자기장은 보조코일에 의해 상쇄될 수 있다.
본 발명에서는, 서로 대면하는 코일사이에 끼워져 있는 진공용기부재를 자성재로 한 것이다. 또한 본 발명에서는 보조코일에 자성쉴드를 더 부가함으로써 한층더 쉴드효과를 제공할 수있다.
본 발명에서는, 보조코일을 전기적으로 단락한 것이다. 그러므로 본 발명에서는 보조코일이 주코일에 대해 역방향으로 자기장을 유도하므로, 보조코일에 의한 자성쉴드는 주코일을 여자함으로써만 얻을 수 있다. 이것은 수평자기장, 수직자기장 또는 커스프 자기장을 갖는 어느 하나의 자석에 의해 얻을 수 있다.
본 발명에서는, 서로 대면하는 주코일의 어느 하나를 전기적으로 단락한 것이다. 그러므로 본 발명에서는, 하나의 주코일만을 여자함으로써 다른 주코일에 역방향(커스프 자기장)의 자기장을 유도할 수 있고, 또한 보조코일에 주코일의 자기장 방향과 각각 역방향의 자기장을 발생시켜 자성쉴드를 얻을 수 있다.
실시예
이하 본 발명의 양호한 실시예를 도면을 참조하여 설명한다.
도5는 본 발명의 결정인상장치용 초전도자석장치의 제1실시예를 나타내는 종단면도이고, 도6은 동장치의 전체의 횡단면도이다.
도5 및 도6에서, 진공용기(51)는 후판(52)과 1쌍의 측면판(53)으로 C형태로 형성된 프레임(54)과, 상기 프레임(54)내에 구멍를 형성하는 U형태의 내판(55)과, 상기 내판(55)과 프레임(54)의 전방단부 사이 공간를 폐쇄하는 전판(56)과, 상기 프레임(54) 및 내판(55)의 상부개구단 및 하부개구단을 폐쇄하는 상판(57) 및 하판(58)으로 구성되어 있다.
이 진공용기(51)내에는, 2개의 환상의 초전도코일(2a,2b)(초전도코일(2a)은 도5에 도시함)을 용기의 중심축 방향으로 서로 대면하여 설치하여, 액체 헬륨등의 냉매(41)로 침지한 헬륨용기(40)가 설치되고, 이 헬륨용기(40)를 포위하도록 그 외측에 방사쉴드(42)가 설치되어서 전체적으로 크리오스태트를 구성하고 있다.
제1실시예의 크리오스태트는, 진공용기(51)의 구성부재 중에서 후판(52), 측면판(53), 전판(56), 상판(57) 및 하판(58)을 자성재로하고, 구멍에 삽입된 결정인상장치(도시하지 않음)에 서로 대면하는 내판(55)를 비자성재로 한 것이다.
그러므로 본 크리오스태트에 의하면, 진공용기(51)를 구성하는 후판(52), 측면판(53), 전판(56), 상판(57) 및 하판(58)을 자성재로하고, 내판(55)만을 비자성재로 한 것이기 때문에, 초전도코일(2a,2b)로부터 발생한 자기장은 외부로 누출되지 않고 자성재에 의하여 흡수되며, 그 결과 주변의 모터 또는 자성재를 포함하는 구성물에 영향을 끼지지 않는다.
또 내판(55)이외의 다른 부재를 자성재로 하는 진공용기(51)는 또한 자성쉴드로의 역할도 하므로, 전체로서 소형, 경량화 할 수 있고, 종래와 같은 진공용기 전체를 비자성재로 한 것과 비교하여 비교적 경제성이 있다.
또한 자성쉴드에 의하여 자기장의 일부가 차폐되므로, 구멍 중앙부에서의 자기장 강도가 높게 된다. 즉 자기쉴드 없는 코일과 비교하면, 기자기력(암페어 권회수)은 작아질 수 있어서, 저전류값을 갖는 저용량의 전원도 사용할 수 있고, 권회수가 적은 초전도코일도 사용할 수 있다.
C형태의 프레임(54)과 내판(55)으를 포함하는 진공용기를 갖는 경우를 상기 실시예에서 설명하였지만, 원통형 또는 커스프 자기장 형태의 크리오스태트에서도 결정인상장치에 서로 대면하는 진동용기부재를 비자성재로하고 다른 진공용기부재를 자성재로 함으로써 같은 효과를 얻을 수 있다.
도7은 본 발명의 결정인상장치용 초전도자석장치의 제2실시예의 일부를 나타내는 종단면도이고, 도8은 동장치 전체의 단면도이다. 도5 및 도6의 동일부분에는 동일부호를 붙이고 그 설명을 생략한다. 단지 차이점만 설명한다.
제2실시예는, 도7 및 도8에 나타낸 바와같이 진공용기(51)의 구성부재의 일부인 U형태의 내판(55)의 전방개구단부를 자성재(60)로 제공한 것이다.
그러므로, 본 크리오스태트에 의하면, 내판(55)의 전방개구단부를 자성재(60)로 하므로, 상판(57) 및 하판(58)의 내판측단부로부터 누출된 자기력선을 안쪽으로 흡수할 수 있어 자석의 상하면에서 또는 결정인상장치축선상에서의 누출 자기장을 더욱 감소할 수있다. 또한 진공용기(51) 개구부에서의 누출 자기장을 자성재(60)에 의해 흡수할 수 있으므로 누출 자기장을 감소할 수 있다.
도9는 본 발명의 결정인상장치용 초전도자석장치의 제3실시예의 일부를 나타내는 종단면도이다. 도5와 동일부분에는 동일부호를 붙이고 그 설명을 생략한다. 단지 차이점만 설명한다.
제3실시예는, 도9에 나타낸 바와같이 진공용기(51)의 상판(57)과 상기 코일(2a) 사이의 거리(Y)가 측면판(53)과 코일(2a) 사이의 거리(X)보다 짧을 경우, 상판(57)의 판두께(t2)를 측면판(53)의 판두께(t1)보다 두껍게 한 것이다.
도시하지 않은 전판 및 후판은 제1실시예와 같다.
그러므로 본 크리오스태트에 의하면, 상기 코일(2a)에 대하여 더 짧은 거리의 상기 판두께를 더 긴 거리의 판두께보다 두껍게 함으로써, 자기장이 강한 코일에 인접한 측에서의 누출 자기장을 더 흡수할 수 있다. 따라서 자성진공용기부재를 모두 두껍게 만들 필요는 없으므로, 전체적으로 경량화 할 수 있다.
도10은 본 발명의 결정인상장치용 초전도자석장치의 제4실시예의 일부를 나타내는 종단면도이다. 도5의 동일부분에는 동일부호를 붙이고 그 설명을 생략한다. 단지 차이점만 설명한다.
제4실시예는, 도10에 나타난 바와같이, 소정 두께의 상보조판(71), 하보조판(72) 및 측면보조판(73)을 코일에 대응하는 상판(57), 하판(58) 및 측면판(53)의 내층에 각각 부착한 것이다. 이때 보조판(71~73)을 자성재로하고 기계적으로 또는 치금적으로 접합한다.
그러므로 본 크리오스태트에 의하면, 자기장이 가장 강한 코일 주변에서의 누출 자기장을 흡수할 수 있으므로, 다른 부재를 얇게 할 수 있어 진공용기의 경량화가 가능하다.
상기 실시예에서는 보조판을 상기판의 내면에 설치하지만, 외면에 설치하여도 좋다.
도11은 본 발명의 결정인상장치용 초전도자석장치의 제5실시예의 일부를 나타내는 종단면도이다. 도4와 동일부분에는 동일부호를 붙이고 그 설명을 생략한다. 단지 차이점만 설명한다.
도11에 나타낸 결정인상장치용 초전도자석장치는 이중 원통형 크리오스태트(31)내에 크리오스태트(31)의 축방향으로 적당한 간격을 갖는 서로 대면하는 2개의 초전도코일(2a,2b)을 설치함으로써 커스프 자기장을 형성하여 도11에 나타낸 바와같이 서로 대향하는 방향으로 자기장(30a,30b)을 발생한다.
제5실시예는, 외측원통부재(31a) 및 외측원통부재(31a)와 내측원통부재(31b)사이에 끼워진 상판(32c) 및 하판(32d)을 자성재(도면에서 해치된 부분)로 하고, 또 내측원통부재(31b)를 비자성재로 하고, 비장성재료를 포함하는 보조환(80)을 상기 도면의 초전도자석장치내의 2개의 초전도코일(2a,2b) 사이에 그 부분과 대응하는 외측원통부재(31a)의 내면에 설치한 것이다. 상기 도면에서, 부호(32)는 결정인상장치가 삽입될 공간부(구멍)의 직경을 나타낸다.
그러므로, 본 도면의 크리오스태트에 의하면, 자성재를 누출 자기장이 큰 상하 1쌍의 초전도코일(2a,2b)의 축방향 중앙부에 대응하는 외측원통부재(31a)의 면에 부가하므로, 누출 자기장을 흡수하는 능력이 한층 향상될 수 있고, 코일의 기자력을 한층 낮게할 수 있다.
도12는 본 발명의 결정인상장치용 초전도자석장치의 제6실시예의 일부를 나타내는 종단면도이다. 도5와 동일부분에는 동일부호를 붙이고 그 설명을 생략한다. 단지 차이점만 설명한다.
제6실시예는, 도12에 나타낸 바와같이, 진공용기를 구성하는 C형태 프레임의 후판(도시하지 않음), 양 측면판(53), 상판(57), 및 하판(58)을 자성재를 포함하는 상판(91), 하판(92) 및 외판(93), 및 바자성재를 포함하는 U형태의 내판(55)으로 덮어 다층으로 한 것이다.
도13은 본 발명의 결정인상장치용 초전도자석장치의 제7실시예의 진공용기내에 설치된 코일의 구성도이다.
제7실시예는, 초전도코일(2a)에 이 초전도코일의 직경보다 더 큰 직경의 보조코일(100)을 부가하여 설치함으로써 초전도코일(2a)과 역방향의 자기장을 발생시키는 것이다.
이 경우, 보조코일의 도체중심(P)이, 초전도코일(2a)과 그 대면하는 코일의 대칭축과 초전도코일(2a)의 외경부 대칭축측각부(200)와 그 반대측각부(201)의 중심축(M)과의 교차점(N)을 연결하는 선(202,203), 또는 교차점(N)과 그 내경부대칭축 측각부(204) 및 반대측각부(205)를 연결하는 선(206,207)으로 형성된 각도(g)의 범위 밖에 있는 경우, 예를들어 보조코일(100)의 도체중심(P)이 교차점(N)과 초전도코일(2a)의 코일내경부대칭축(L)에 대하여 반대측에 있는 측각부(204,205) 및 코일권선중심축(M)을 연결하는 선(206,207)으로 형성된 각도(h)의 범위에 있는 경우, 중심축(M)상의 누출 자기장을 감소시키는 효과는 있지만, 대칭축(L)상의 누출 자기장을 감소시키는 효과는 없다.
또한 보조코일(100)의 도체중심(P)이 각도(g+h)보다 큰 범위에 있는 경우는 상기와는 반대로 되어, 대칭축(L)상의 누출 자기장을 감소시키는 효과는 있지만, 중심축(M)상의 자기장을 감소시키는 효과는 없다.
본 실시예는, 보조코일(100)의 도체중심(P)이 그 보조코일(100)의 단면이 대면하는 주 초전도코일(2a)의 대칭축(L)과 코일권선중심축(M)의 교차점(N)으로부터 초전도코일(2a)의 단면부를 향하여 연장하는 선에 의해 형성된 각도(g)에 설치되도록 구성한 것이다.
그러므로 상기 구성도의 코일이 설치된 크리오스태트에 의하면, 주코일에 의해 발생한 누출자기장을 보조코일(100)에 의하여 외부외경방향(대칭축(L)방향)과 중심축(M)방향의 양방향으로 효과적으로 옵셋할 수 있으므로, 전체적으로 작은 기자력의 효율좋은 자석을 설치할 수 있고, 또한 자성재를 사용한 자성쉴드법에 비교하여 더 한층 경량화가 가능하다.
도14는 본 발명의 결정인상장치용 초전도자석장치의 제8실시예의 진공용기내에 설치된 코일의 구성도이다. 도13의 동일부분에 대해서는 동일부호를 붙이고 그설명을 생략한다. 단 차이점만 설명한다.
제8실시예는, 제7실시예의 구성도에 자성재를 포함하는 외판(110)을 진공용기의 일부분으로 부가하여 설치한 것이다.
그러므로 상기 구성의 크리오스태트에 의하면, 누출 자기장을 더 한층 감소할 수 있으며, 또한 주코일과 보조코일의 기자력을 더 작게 할 수 있다. 도면에 나타낸 실시예에서는 자성재를 포함하는 외판을 진공용기 일부로 설치하였지만, 그것을 진공용기부재 이외의 다른부재로서 진공용기의 내측 또는 외측에 설치해도 동일한 효과를 얻을 수 있다.
도15는 본 발명의 결정인상장치용 초전도자석장치의 제9실시예의 진공용기내에 설치된 코일의 접속도이다.
제9실시예는, 크리오스태트(123)내에 서로 대면하여 설치한 1쌍의 주코일(120,121)을 직렬 접속함과 함께, 그 주코일(120)을 여자전원(124)에 접속하고, 그 주코일(121)의 양단을 단락하여 여자전원(124)의 일단과 접속하는 구조를 갖는다.
본 코일 접속도를 갖는 크리오스태트에서는, 일방의 주코일(120)이 외부 여자전원(124)에 의해 여자되어 자기장을 발생한다. 그 때 주코일(120)의 여자중에 발생하는 자기장의 시간변화에 의해 크리오스태트(123)내에서 전기적으로 단락된 주코일(121)에는 주코일(120)과 같은 전류값으로 역방향의 자기장을 발생하는 전류가 흐른다.
그러므로 주코일(120)만을 여자함으로써 다른 주코일(121)도 함께 여자된다.
종래 접속도에서는, 크리오스태트내의 2 주코일 모두 전기적으로 접속되어 있으므로, 코일의 인덕턴스가 본 실시예보다 커서 큰 여자전압을 갖는 전원이 필요하다. 그러나 본 실시예에 의하면 저용량전원을 사용할 수 있다.
도16은 본 발명의 결정인상장치용 초전도자석장치의 제10실시예의 진공용기내에 설치된 코일의 접속도이다.
제10실시예는 도16에 나타낸 바와같이, 크리오스태트(123)에 설치된 주코일(130,131)을 전기적으로 직렬 접속함과 함께 그것의 양단을 이 코일이 동일방향의 자기장 또는 역방향의 자기장을 발생하도록 여자전원(124)에 접속하고, 또한 양단이 단락된 보조코일(131a,131b)을 각각 설치한 것이다.
그러므로 상기 구성에 의하면, 주코일(130a,130b)을 여자함으로써 주코일의 자기장과 역방향의 자기장을 발생시키는 전류가 보조코일(131a,131b)에 유도되므로, 보조코일에 대한 전원이 필요없다.
도17은 본 발명의 결정인상장치용 초전도자석장치의 제11실시예의 진공용기내에 설치된 코일의 접속도이다.
제11실시예는, 도15에 나타낸 코일 접속도에 도16의 보조코일(131a,131b)을 부가하여 설치한 것이다.
그러므로, 상기 구성에 의하면, 주코일(121)을 주코일(120)에 대향하도록 설함으로써, 커스프 자기장이 발생하고, 또한 보조코일(131a,131b)은 각 주코일에 의해 발생한 자기장과 역방향의 자기장을 발생시키므로, 제9실시예 및 제10실시예와 동일한 효과를 얻을 수있다.
이상과 같이 본 발명의 결정인상장치용 초전도자석장치에 의하여 하기의 효과를 얻을 수있다.
(1) 결정인상장치에 대면하는 진공용기부재를 비자성재로 하고, 이것에 대면하지 않는 다른 부재를 자성재로 함으로써, 종래와 동일한 중량과 크기에서 그 외부로 누출되는 자기장을 감소시킬 수 있다. 또한 자성재를 더 두껍게 함으로써 자성쉴드효과를 더욱 향상시킬 수 있다.
(2) 자기장이 자성쉴드에 의하여 진공용기 내부에 수용되므로 그 결과 내부의 자기장 강도가 크기 때문에, 코일의 기자력을 그만큼 작게 할 수 있다. 즉 저용량의 전원으로 여자할 수 있고 또한 권회수가 적은 코일을 경제적으로 제조할 수 있다.
(3) 또한 결정인상장치에 대면하는 측의 일부도 자성재로 함으로써, 자성쉴드효과를 더 한층 향상시킬 수 있다.
(4) 역방향의 자기장을 발생시키는 보조코일을 소정의 각도내로 설치함으로써, 누출 자기장을 효율적으로 감소시킬 수 있다. 또한 여기에 자성재를 부가함으로써, 더 한층의 효과를 얻을 수있다.
(5) 서로 인접하여 설치한 자석의 자기간섭을 자기장에 의해 막을 수 있으므로, 자석을 더 좁은 간격으로 설치할 수 있으며, 따라서 설치공간을 유효하게 이용할 수 있다.
(6) 누출 자기장이 작아지므로, 자석과 그 주변의 자석구성물 사이의 흡인력이 작아지고, 따라서 그 구성물을 비자성재로 할 필요가 없다.
(7) 자석 주변에 설치된 모터 및 계측장치와 같은 자기장에 의하여 쉽게 영향을 받는 장치에 대한 영향이 적어지므로, 그 장치를 종래에 비하여 자석에 더 가까운 위치에 부착할 수 있으므로 전체로서 인상장치의 소형화가 가능하다.
(8) 주코일과 보조코일 중 최소한 어느 하나를 크리오스태트내에 전기적으로 접속하므로, 대형자석을 저용량의 여자전원으로 여자할 수 있다. 또한 접속에 의해 인덕턴스가 작아지게 되고 그에 따라서 여자변화 및 자기력 변화를 신속하게 할 수있다.

Claims (12)

  1. 결정인상장치를 사이에 두도록 축방향에 대하여 서로 대면하는 1쌍의 환상의 초전도코일과, 이 초전도코일을 포위하는 방사쉴드와, 이 방사쉴드를 포위하는 진공용기를 포함하는 결정인상장치용 초전도자석장치에 있어서,
    상기 진공용기부재가, 결정인상장치에 대면하는 측의 일부를 비자성재로 하고, 다른 측의 일부를 자성재로하여 된 것을 특징으로 하는 결정인상장치용 초전도자석장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 결정인상장치에 대면하는 측의 진공용기부재의 일부를 자성재로한 것을 특징으로 하는 결정인상장치용 초전도자석장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 코일의 외경측 및 상기 초전도코일에 대하여 결정인상장치와의 반대측의 진공용기부재 중 적어도 한쪽의 자성재료를 다른쪽보다 더 두껍게 한 것을 특징으로 하는 결정인상장치용 초전도자석장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 초전도코일에 가장 가까운 부분의 자성재료만을 다른 부분보다 두껍게 한 것을 특징으로 하는 결정인상장치용 초전도자석장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 진공용기의 자성부재가 간격을 갖는 다층판의 집합체로 된 것을 특징으로 하는 결정인상장치용 초전도자석장치.
  6. 축방향에 대하여 서로 대면하는 환상의 초전도코일과, 이 초전도 코일을 각각 포위하는 환상의 방사쉴드와, 상기 코일의 내경부분에 공간을 갖고 이 공간에 결정인상장치를 설치하도록 상기 환상의 방사쉴드를 포위하는 2중 원통형의 진공용기를 포함하는 결정인상장치용 초전도자석장치에 있어서,
    상기 코일의 중앙부분에 위치한 진공용기 외경부재에, 자석 내경측 또는 외경측 중 적어도 한쪽으로 돌출한 자성부재를 설치한 것을 특징으로 하는 결정인상장치용 초전도자석장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 진공용기의 자성부재가 간격을 갖는 다층판의 집합체로 된 것을 특징으로 하는 결정인상장치용 초전도자석장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상하 코일중 어느 한쪽의 양단을 전기적으로 단락한 것을 특징으로 하는 결정인상장치용 초전도자석장치.
  9. 결정인상장치를 사이에 두도록 축방향에 대하여 쌍의 환상의 초전도코일과, 이 초전도코일을 포위하는 방사쉴드와, 이 방사쉴드를 포위하는 진공용기를 포함하는 결정인상장치용 초전도자석장치에 있어서,
    주 초전도코일의 대칭축과 주 초전도코일의 중심축의 교차점으로부터 주 초전도코일쪽으로 연장하는 각도내에, 주코일과 역방향의 자기장을 발생하는 보조코일을 설치한 것을 특징으로 하는 결정인상장치용 초전도자석장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 진공용기를 자성재로 한 것을 특징으로 하는 결정인상장치용 초전도자석장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 보조코일의 양단을 전기적으로 단락한 것을 특징으로 하는 결정인상장치용 초전도자석장치.
  12. 제11항에 있어서,
    서로 대면하는 주코일중 어느 한쪽의 양단을 전기적으로 단락한 것을 특징으로 하는 결정인상장치용 초전도자석장치.
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