JPH06224027A - 磁場発生装置 - Google Patents
磁場発生装置Info
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- JPH06224027A JPH06224027A JP5027225A JP2722593A JPH06224027A JP H06224027 A JPH06224027 A JP H06224027A JP 5027225 A JP5027225 A JP 5027225A JP 2722593 A JP2722593 A JP 2722593A JP H06224027 A JPH06224027 A JP H06224027A
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Abstract
場強度を変化させることのできる、永久磁石を用いた磁
場発生装置を提供すること。 【構成】 複数の異方性磁石の磁化方向の角度を変えな
がらリング状に配置して双極子リング磁石を構成し、こ
の双極子リング磁石を複数個使用して磁場を発生させる
装置において、上記双極子リング磁石を二重以上に配置
し、かつ、該双極子リング磁石の各々が独立して回転す
ることを特徴とする磁場発生装置を提供する。
Description
一磁場を必要とし、かつ、磁場強度を変える必要のある
分野に用いられる。たとえば、加速器での偏向用磁石で
は粒子のエネルギーに応じて、プラズマエッチングでは
磁性を持ったターゲットの厚みに応じて、磁場強度を変
える必要があるし、また、磁場配向した試料のX線回折
においても磁場強度変化の要望がある。
る技術は、磁気共鳴断層装置などの医療関係、加速器で
の偏向用磁石、半導体プロセスのプラズマエッチング及
びスパッタ、磁場配向した試料のX線回折などの分野に
必要とされる。
強度を変化させたいという要望のある分野がある。たと
えば、上記の産業上の利用分野の欄で述べたように、加
速器での偏向用磁石では粒子のエネルギーに応じて、プ
ラズマエッチングでは磁性を持ったターゲットの厚みに
応じて磁場強度を変えたいという要望があり、また、磁
場配向した試料のX線回折においても磁場強度変化の要
望がある。
たとえば、双極子リング磁石型磁場発生装置、永久磁石
対向型磁場発生装置、電磁石あるいは超伝導磁石を用い
た磁場発生装置などがある。
発生装置では磁場強度を変えることができなかった。
は、磁場強度を変えるために対向磁石間の間隔を変更し
なければならず、均一磁場空間の大きさも変化してしま
うという問題があった。
磁場発生装置の場合は、均一磁場を発生させ、装置に流
す電流量を変化させることにより、その均一磁場空間の
大きさを変えずに磁場強度を変えることができる。しか
し、電磁石あるいは超伝導磁石を用いた磁場発生装置は
安定な電源、冷却手段などを必要とするために、装置全
体が大がかりになるという問題があった。
磁場空間の大きさを一定に保ちながら磁場強度を変化さ
せることのできる、永久磁石を用いた磁場発生装置を提
供することである。
方向の角度を変えながらリング状に配置して双極子リン
グ磁石を構成し、該双極子リング磁石を複数個使用して
磁場を発生させる装置において、上記複数の双極子リン
グ磁石を二重以上に配置し、かつ、該双極子リング磁石
の各々が独立して回転することを特徴とする磁場発生装
置を提供する。
て双極子リング磁石型磁場発生装置を用い、これを二重
以上に配置して、磁場強度を変化させることのできる磁
場発生装置を作製する。
重の双極子リング磁石型磁場発生装置について説明す
る。この装置の例を図4に示す。図4(a)は装置を上
からみた図、図4(b)は図4(a)のAA’断面を示
した図である。
枠4の中に配置して、双極子リング磁石6を構成してい
る。磁石2内の矢印は、各々の磁石の磁化の向きを示し
ている。
状に配置することにより、双極子リング磁石6の中心部
分に矢印8の向きの磁場が発生する。この時、リング枠
4内がすべて均一磁場となるわけではなく、中心部分の
みが均一磁場となる。図4の装置における均一磁場領域
は、空間10(通常、均一磁場領域は球体となるよう、
磁場発生装置は設計される)である。
体積は、双極子リング磁石に用いる各磁石の大きさ(長
さL及び厚さ(図4では直径)W)で決まる。
磁石のみで磁気回路が構成されている。すなわち、永久
磁石対向型磁場発生装置のように継鉄が用いられてはい
ない。このため、装置の外部で発生した磁場が、その向
きを変えることなく双極子リング磁石の内側にまで浸透
することができる。よって、外部で発生した磁場を、双
極子リング磁石内に発生している磁場と重ね合わせるこ
とができる。本発明は、この点に着目したものである。
図1(a)は装置を上からみた図、図1(b)は、図1
(a)のBB’断面とCC’断面を便宜上まとめて示し
た図である。
に配置している。二重の双極子リング磁石の中に発生す
る磁場は、外側の双極子リング磁石20による磁場と内
側の双極子リング磁石22による磁場とを重ね合わせた
ものとなる。
の磁化を図の矢印の向きに向けて配置した場合には、双
極子リング磁石20も22も中心部分に上向き(図1
(a)において)の磁場を発生する。したがって、重ね
合わせられた磁場は矢印28の向きとなる。
側の双極子リング磁石22に対して回転させていくと
(または、その逆を行うと)、両方の双極子リング磁石
の作る磁場の向きがずれ、回転を進めるにつれて、双極
子リング磁石20と22との磁場を重ね合わせた磁場
は、その向きと強度が変化する。
リング磁石22に対してある角度だけ回転させた場合に
ついて、図2を用いて説明する。図2(a)の矢印3
4、36は、双極子リング磁石20、22が作る磁場の
向きを表わしている。各々の磁場の大きさと向きを考慮
してベクトル表示すると、図2(b)のベクトル37、
38となる。図2(b)に示したように、各々の双極子
リング磁石20、22が作る磁場(ベクトル37、3
8)を加えた(ベクトル合成した)もの(ベクトル3
9)が、双極子リング磁石20と22との合成磁場にな
っている。
と内側の双極子リング磁石22との作る磁場の向きが同
じ場合には二重リング内に発生する磁場の強度は最大に
なり、反対の場合には最小となる。
外側の双極子リング磁石20が作る均一磁場空間30と
内側の双極子リング磁石22が作る均一磁場空間32の
うち、どちらか小さい方の空間の大きさとなる(図1の
場合は空間32となる)。
リング磁石を回転させることにより、装置内の磁場の強
度を変化させることができる。しかも、均一磁場空間
(図1の場合は空間32)の大きさは変わらないという
利点もある。ただし、磁場強度を変えるために双極子リ
ング磁石を回転させていくと、合成磁場の向きが変化し
てしまう。ところが、通常は磁場の向きを一定にしてお
きたい場合が多いので、その場合は磁場発生装置全体の
向きを磁場の向きに合わせて回転させるか、または後述
するような三重リング構成とすれば良い。
は、次のような二重の双極子リング磁石型磁場発生装置
を用いた。
を用いた。外側のリングには直径W1が42mm、長さ
L1が300mmの円柱状磁石24を16個配置し、上
から見たとき(図1(a)の状態のとき)に、磁石24
の中心が円を描き、その直径R1が450mmとなるよ
うにした。一方、内側のリングには直径W2が42m
m、長さL2が150mmの円柱状磁石26を16個配
置し、磁石26の中心が描く円の直径R2が250mm
となるようにした。
石20による、磁束密度400Gの均一磁場空間30
(直径R3が100mmの球体)と、内側の双極子リン
グ磁石22による、磁束密度1600Gの均一磁場空間
32(直径R4が50mmの球体)とが得られた。よっ
て、合成磁場の均一磁場空間は直径R4(=50mm)
の球体空間32となり、合成磁場の磁束密度の最大値は
2000G、最小値は1200Gとなる。
の双極子リング磁石型磁場発生装置は、均一磁場空間を
直径R4=50mmの球体空間32に保ったまま、発生
磁場の磁束密度を1200Gから2000Gまで変える
ことができる。
る磁場発生装置の特徴は、均一磁場空間を一定に保ちな
がら、発生磁場の強度を変えることができる点にある。
め、電磁石・超伝導磁石のように安定な電源・冷却装置
を必要とはせず、したがって、装置が複雑にならないの
でメンテナンスがほとんど必要ないという利点がある。
極子リング磁石の作る磁場の大きさと、各磁場同士のな
す角度より簡単に計算で求めることができる。合成磁場
の大きさを求めることは、従来の、たとえば永久磁石対
向型磁場発生装置では、計算機を用いても難しいもので
あった。よって、本発明の、簡単に計算できるという点
は画期的なことであり、磁場発生装置を設計する上で大
変便利な点である。
強度の計算値と測定値を図3に示す。横軸は外側の双極
子リング磁石20が作る磁場(磁束密度400G)と内
側の双極子リング磁石22が作る磁場(磁束密度160
0G)とのなす角度、縦軸は合成磁場の磁束密度の大き
さを表わす。計算値40が測定値42をよく再現してい
ることがわかる。
を得るためには、磁場装置全体の向きを回転させる必要
がある。しかし、たとえば、双極子リング磁石を三重に
した磁場発生装置を作製し、そのうち2つの双極子リン
グ磁石の作る磁場強度を等しくして、この2つのリング
をお互い反対方向に等しい角度だけ回転させるようにす
れば、合成磁場の向きを一定の向きに固定し、さらにも
うひとつのリングで磁場強度をバイアスとして与えたま
ま磁場強度を変化させることができる。
生装置により、永久磁石を用いた装置で、均一磁場空間
の大きさを一定に保ちながら磁場強度を変化させること
ができるようになった。
置の例。
の一方がある角度だけ回転した場合の合成磁場を説明す
る図。
置が作る磁場の強度の計算値および測定値の例。
Claims (1)
- 【請求項1】 複数の異方性磁石の磁化方向の角度を変
えながらリング状に配置して双極子リング磁石を構成
し、該双極子リング磁石を複数個使用して磁場を発生さ
せる装置において、 上記双極子リング磁石を二重以上に配置し、かつ、該双
極子リング磁石の各々が独立して回転することを特徴と
する磁場発生装置。
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- 1993-01-22 JP JP5027225A patent/JP2704352B2/ja not_active Expired - Fee Related
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