JPH0339676A - 磁場補正装置 - 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】 ［産業上の利用分野１ この発明は、核磁気共鳴用マグネット等に使用される磁
場補正装置に関するものである。

「従来の技術］ 第７図は例えば特開昭６２−１９３２３０号公報に示さ
れた従来の磁場補正装置であり、図において符号（１０
）で示されるものは非磁性体の円筒内壁で、このｒｒ１
筒内を（１０）には棒状の磁性体（２〉が貼りつけられ
ている。

コイル（３）が設けられており、この円筒内壁（１０）
内には、磁場均一性が要求される領域（４）が丸印の点
線にて示されている。

従来の磁場補正装置は前述したように構成されており、
以下に、その動作について説明する。

−ａ的に、コイル（３〉によって発生する磁場は領域（
４〉においては必ずしも必要とされる均一性を右してい
ない。そこで均一性を高める手段の１つとして１円筒内
壁（１０）に棒状の磁性体〈２〉　を貼りつけることに
より、発生磁場の空間分布に変化を与えることが考えら
れる。前述の従来の装置では、予め磁性体（２）を円筒
内壁（１０）の適当な位置に複数個配置した状態で、領
域（４〉の磁場分布がと゛のように変化するかを実験的
に確かめておき、いくつかの磁性体の組み合わせで経験
的に均一性を高める方法がとられていた。

［発明が解決しようとする課題］ 従来の磁場補正装置は以上のように構成されているので
、磁性体の大きさ、形状、本数、貼付位置等の決定に際
しては取付ける人間の経験的な勘に頼ることが多く、一
定の規則がない為、組立後の各磁場補正装置は必ずしも
Ｉ＆適な磁性体の選定になっておらず、特性にバラツキ
があると云う重大な課題を有していた。

この発明は以上のような課題を解決するためになされた
もので、特に、必要とする磁性体の構成、取付位置等を
一定の規則に従って定めることができるとともに、磁性
体の取付けおよび取外しを容易にすることができる磁場
補正装置を得ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る磁場補正装置は、空間的に均一な磁場分
布が要求されるマグネットに使用される磁性体を用いた
磁場補正装置において、主磁場に含まれる不均一な誤差
成分を補正するための磁性体が、各成分に応じ特定の位
置に配置されるように円周方向の特定位置に配置された
複数本の非磁性管の内部に対して選択的に取付けおよび
取外しができるようにした構成である。

［作　　用］ この発明における磁場補正装置においては、補正すべき
特定の磁場成分の補正量が分がれば、それに応じた磁性
体の量を予め決められた位置に配置することによって実
現できるため、作業者の勘や経験に頼ることなく、一定
特性の品質を確保することができる。

［実施例］ 以下、この発明による磁場補正装置の一実施例を図につ
いて説明する。

第１図および第２図において、符号（１〉で示されるも
のは非磁性体よりなる非磁性管であり、この非磁性管〈
１〉内には棒状の磁性体（２〉が選択的に挿入および引
抜き自在、すなわち、取付けおよび取外しができるよう
に設けられており、これらの非磁性管（１）および磁性
体（２）は、円筒状をなし主磁場を発生するコイル（３
）内に配設されている。また、丸印の点線にて示される
部分は均一性が要求される磁場領域の均一度領域である
。

第３図および第４図は、主磁場方向（ｚ）に沿って長い
断面ｍＡを有する棒状の磁性体（２）が取付角度ψの位
置に配置された状態を示している。

この磁性体（２〉が均一性の必要な均一度領域（４〉の
点Ｐ（ｒ、θ、φ）に作る磁場のＺ方向成分Ｂｚは次式
で表される。

１　　■　　　住ｙ址　　　。

Ｂｚ　＝　−Ｋ　−＾・Σ込ｔｍ　　　（Ｐａ−ｍ、＋
（ｃｏｓａ）・５ｉｎａ　］、？＆”　　　ｎ−Ｏｍ−
０（ｎ”１ｌｌ）×■’ＸＰａ”（ｃｏｓａ）Ｘｃｏｓ
ｍ（φ−ψ）　　　　　　　　　　　　　−−−（１）
ここで、Ｋ：磁性体の磁気特性によって決まる値で定数 ａ：磁性体の取付半径 ε、：ノイマン係数、ｍ１＝ｏならε、＝２゜ｍ＝ｏな
らε、＝１ Ｐｎ”：ｎ次ｍ位のルジャンドル陪多項式（１）式は極
座標系での表穴であるが、通常使われる直交座標系との
対応は表１の通りである。

表 （ｎ＝２までの対応） 一方、前記コイル（３）が均一度領域（４）に作る磁場
のＺ方向成分１３ｃｇは次式で表される。

Ｂｃ、＝Ｉ１．＋＾１Ｘ＋＾２Ｙ＋＾、Ｚχ＋＾、ＺＹ
＋＾、ＸＹ＋＾ａ（ｘ２−ｙ”）＋　・・・（２）ここ
で、Ｂｏは原点（０，０，Ｏ）での磁場、　従って、例
えば、＾１ｘは、Ｘに比例した誤差成分を示している。

即ち、前記均一度領域（４）の均一性を高めるには（２
）式の＾、χ等を打消すような磁性体（２）が必要であ
ることが分かる。以下に、−例として、Ｘ成分補正用の
磁性体（２）について述べる。前述のく１）式から分か
るように、磁性体〈２）が作る磁場成分は無限個あるが
、一般的にａ　＞　ｒであるからｎの値が大きい成分は
（１）式中のく−〉　　が非常に小さくなる為に無視で
きる。そこで、実用上はｎ。

ｍの値が小さい成分についてのみ考えればよい。

ここで、前述の磁場のＺ方向成分Ｂ２の径方向成分（即
ちｍ≠Ｏ）のみに注目して以下の成分を考える。

１３１１　　１３２１　　　Ｂ１２　　　Ｂ３１　　　
Ｂ３２　　　Ｂ３３　　　Ｂ４１Ｂ”、　Ｂ”ｌ　Ｂ”
、　Ｂ’ｌ、　Ｂ”、　Ｂｓ２．　ＢｓｚコこでＢ”成
分は前記表１により、Ｘ成分に対応している。従って、
Ｂ１成分だけを発生するような磁性体（２）の形状、位
置は次の手順で決まる６ｍ＝２．３．４の成分を発生し
ないように、取付角π　１１１ 度ψをψ＝２−（±ｉ±ｓ”ｊ）に選ぶと（１）式でｃ
ｏｓ＋＊（φ−ψ）＝Ｏとなるから、Ｂ２２．　Ｂコ２
．ＢｏＢ”、Ｂ”、Ｂ４４．Ｂ”、Ｂｓ２．Ｂ”の成分
はなくなることになり、残りはＢ”、　Ｂ２１．　Ｂ５
１Ｂ４自　１３１１である。

また、前記磁性体（２〉の一方の端面角度をαとした時
、もう一方の端面角度を（π−α）に選べば、即ち、Ｚ
軸について対称な磁性体（２〉であれば、（１）式で Ｂ”ｏｃ　［Ｂ３（ｃｏｓａ　）ｓｉｎ’α］ニーｍ＝
ｏ。

Ｂ”ｏｃ［Ｐｓ’（ｃｏｓａ）ｓｉｎ・α］ニーａ＝０
となり、結局、Ｂ”、Ｂ”は発生しない、最後にｔ３ｓ
ｌ−０，９３１＝Ｑを満たすように、２本の磁性体（２
）の端面角度とそれらの断面積比を決める。

Ｂｓ１＝０となる端面角度は３３．８８°、　１４６．
１２゜１１７．９８°である。端面角度が（３３，８８
°、１４６．１２°）の磁性体（２）の断面積をＡ、、
　　（６２，０４，１１７，９６°〉の磁性体（２〉の
断面積をＡ２とすると９”ａ：Ａ１［Ｂ４（ｃｏｓａ３
．８８°）（ｓｉｎ３３．８８°〉ｓ］＋＾ａ［Ｐ＜　
（ｃｏｓａ２．０４°）（ｓｉｎ８２．０４°〉％］＝
０ム より、　　冨７；　ｔｏ　　であればＢ　３１　＝　Ｑ
となる。以２ 上のようにしてＸ成分磁性体の端面角度（α〉、取付角
度（ψ〉、断面積を決めることができた。

次に、第５図に上記設計案によるＸシム用磁性体（２〉
の形状を示す、第５図の磁性体（２）を第１π　１１１ 図のようにψ＝１（±ｉ±ｊｔｈｊ）に配置すると、Ｘ
のマイナス出力（＾、Ｘ＜Ｏ）が発生し、各々ψ→ψ十
πとすると、Ｘのプラス出力（＾、Ｘ＞Ｏ）となる、ま
た、Ａ、Ｘの出力調整は、前述の（１）式から分かるよ
うに、磁性体（２）の断面積を変えることによって可能
である。

以上でＸ成分の棒状の磁性体（２〉の構成が決まったの
で補正前に長さが同一で断面積の異なるいくつかの種類
の棒を用意しておき、選択的に用いれば良いことになる
。尚、第５図における磁性体へ であり、各断面ＭＡ＋、Ａ２の断面積比は、−：＝７．
＋６である。

そこで、本発明では、磁場の均一度１１Ｎに先立って、
予め、Ｘ成分用の磁性体（２）が取付けられる位置に非
磁性体よりなる非磁性管（１）を取付けておくことにし
た。この非磁性管（１〉の長さは、磁性体（２）の長さ
相当分であり、この非磁性管（１）の内径は、必要とさ
れる成分の出力の絶対値によって定められる。

さらに、Ｙ、ＺＸ、ＺＹ、ＸＹ、Ｘ２−Ｙ”用の棒状の
磁性体（２）の構成について表２に示す。

上記の表２より分かるようにＸとＹ、ＺＸとＺＹ、ＸＹ
とＸ２　　Ｙ２とはそれぞれ同じ磁性体形状をしており
、それぞれ共用できる。また、前述ノ（Ｘ、　Ｙ）、　
（ＺＸ、　ＺＹ）、　（ＸＹ、　Ｘ２−Ｙ２）４；：ツ
イテ全テに非磁性管を取付↓すておけば、補正すべき成
分の磁性体だけを選択的に用いる調整が可能である。

すなわち、第６図Ｇ、：（Ｘ、　Ｙ）、　（ＺＸ、　Ｚ
Ｙ）、　オＪ：ヒ（ＸＹ、　Ｘ２−４”）用ノＪｌｌ性
管（ＩＡ）、　（ＩＢ）、　（ＩＣ）ヲ各々均−度領域
（４〉に取付けた状態を示している。

又、上記以外の誤差成分である、Ｘ３．Ｙ）等の成分に
ついても同様に磁性体の形状、配置を決定することがで
きる。さらに誤差成分が軸方向（Ｚ）に関与したＺｌ、
Ｚ２．Ｚ３　・・・についても周方向に６０°ピツチ、
或は３０°ピッチ−１戒は１５°ピツチで特定の長さの
非磁性管を各成分ごとに配置しておけば、各成分に応じ
た長さ形状の棒状の磁性体（２）を前記非磁性管内に選
択的に挿入していくことにより、磁場の均一度調整を行
うことが可能である。

［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、誤差成分ごとに磁性
体の大きさ、配置を決定でき、かつ当該成分用の非磁性
管を取付け、この磁性体を非磁性管内に対して選択的に
取付は又は取外しできるようにしたので、均一度の調整
が簡単かつ確実にできるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１１２１はこの発明の一実施例による磁場補正装置を
示す断面図、第２図は第１図の側断面図、第３図および
第４図は磁性体の発生磁場を説明するための説明図、第
５図はＸ成分補正用磁性体の構成図、第６図は各成分補
正用磁性体の構成図、第７図は従来の磁場補正装置を示
す斜視図である。 （１）、　（１＾＞、　（１Ｂ）、　（ＩＣ）は非磁性
管、（２）は磁性体、（３）はコイル、（４）は均一度
領域である。 尚、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。 代　　理　　人　　　曽　　我　　道　　照尾１図 昂３図 昂２図 児４図 昂６図 昂７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　空間的に均一な磁場分布が要求されるマグネットに使
   用される磁性体を用いた磁場補正装置において、主磁場
   に含まれる不均一な誤差成分を補正するための前記磁性
   体が、各成分に応じ特定の位置に配置されるように円周
   方向の特定位置に配置された複数本の非磁性管の内部に
   対して選択的に取付けおよび取外しができるようにした
   ことを特徴とする磁場補正装置。