JPH02271507A - 超電導体を用いた低磁場形成方法 - Google Patents
超電導体を用いた低磁場形成方法Info
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- JPH02271507A JPH02271507A JP9175389A JP9175389A JPH02271507A JP H02271507 A JPH02271507 A JP H02271507A JP 9175389 A JP9175389 A JP 9175389A JP 9175389 A JP9175389 A JP 9175389A JP H02271507 A JPH02271507 A JP H02271507A
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- magnetic field
- magnetic
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- Shielding Devices Or Components To Electric Or Magnetic Fields (AREA)
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。
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］
本発明は、超電導体で磁気的にシールドされた極めて低
磁場の空間を実現するための低磁場形成方法に関するも
のである。
磁場の空間を実現するための低磁場形成方法に関するも
のである。
［従来の技術］
従来から知られる超電導体による空間の磁気シールド方
法について、その方法原理を説明すると以下のステップ
（１） 、 （２）の通りである。
法について、その方法原理を説明すると以下のステップ
（１） 、 （２）の通りである。
（１）先ず、遮蔽対象の空間の周囲を覆うようにマイス
ナー効果を示す材料（例えば酸化物超電導体）からなる
シールド体を配置する。但し、このときのシールド体の
温度Ｔは、マイスナー効果における臨界温度Ｔｃよりも
高い温度にある。つまリ、シールド体は末だ常電導状態
にある。
ナー効果を示す材料（例えば酸化物超電導体）からなる
シールド体を配置する。但し、このときのシールド体の
温度Ｔは、マイスナー効果における臨界温度Ｔｃよりも
高い温度にある。つまリ、シールド体は末だ常電導状態
にある。
（２）次に、シールド体を臨界温度Ｔｃ以下まで冷却し
、超電導状態に転移させる。ここで、シールド体中の磁
場の強さＨと磁束密度Ｂとの間には、 Ｂ＝μ。（Ｈ＋ Ｍ ） （但し、Ｍはシールド体の磁化、μ。は真空透磁率とす
る） の関係があり、シールド体が超電導状態にあるときは、
シールド体中ではＢ＝０であるからＭ＝−Ｈである。
、超電導状態に転移させる。ここで、シールド体中の磁
場の強さＨと磁束密度Ｂとの間には、 Ｂ＝μ。（Ｈ＋ Ｍ ） （但し、Ｍはシールド体の磁化、μ。は真空透磁率とす
る） の関係があり、シールド体が超電導状態にあるときは、
シールド体中ではＢ＝０であるからＭ＝−Ｈである。
従って臨界温度Ｔｃ以下まで冷却されたシールド体は外
部からの磁束の侵入を許さず、その内面で覆われた空間
が磁気的にシールドされることになる。
部からの磁束の侵入を許さず、その内面で覆われた空間
が磁気的にシールドされることになる。
［発明が解決しようとする課題］
しかしながら、上記の従来の方法は、その効果はシール
ド体外部からの磁束に対して有効であって、始めから遮
蔽対象空間内に存在していた磁場に対しては何等考慮さ
れていない。それ故、冷却によりシールド体を常電導状
態から超電導状態に転！３させる際、遮蔽対象空間内に
既に存在していた地球磁場などの周囲磁場（以下、隼に
”既存磁場”と称す）による６１束は、対象空間内にそ
のままトラップされてしまう、従って既存磁場以下の低
磁場を実現することは現実には困難であった。
ド体外部からの磁束に対して有効であって、始めから遮
蔽対象空間内に存在していた磁場に対しては何等考慮さ
れていない。それ故、冷却によりシールド体を常電導状
態から超電導状態に転！３させる際、遮蔽対象空間内に
既に存在していた地球磁場などの周囲磁場（以下、隼に
”既存磁場”と称す）による６１束は、対象空間内にそ
のままトラップされてしまう、従って既存磁場以下の低
磁場を実現することは現実には困難であった。
本発明は係る問題点に鑑みて成されたものであり、その
目的とするところは、上述のトラップされた既存磁場を
減少させ、極めて低い磁場空間の実現可能な超電導体を
用いた低ｂｆｉ場形成方法を提供することである。
目的とするところは、上述のトラップされた既存磁場を
減少させ、極めて低い磁場空間の実現可能な超電導体を
用いた低ｂｆｉ場形成方法を提供することである。
［課題を解決するための手段］
上記課題を達成するために、本発明に係る超電導体を用
いた低磁場形成方法は、マイスナー効果を示す材料から
なり、且つ常電導状態にあるシールド体の内面で、遮蔽
対象の空間の周囲を覆った後、このシールド体を前記マ
イスナー効果における臨界温度以下まで冷却して超電導
状態へ転移させることにより、前記対象空間を前記シー
ルド体で磁気的にシールドするに際し；前記対象空間内
に、磁束の大きさを可変制御可能な磁場を発生する磁場
発生源を予め設け；前記対象空間内に前記シールド体の
超電導状態への転移以前に既に存在していた地球磁場等
の周囲磁場の１．２倍以上の磁場を、前記磁場発生源に
よって前記超電導状態のシールド体の内面の少なくとも
一部に印加することにより；前記対象空間内の前記既存
の周囲磁場の磁束を、前記磁場発生源の発生する磁束と
共に前記超電導状態のシールド体を通るフラックスフロ
ーとして前記対象空間の外部へ流出させるものである。
いた低磁場形成方法は、マイスナー効果を示す材料から
なり、且つ常電導状態にあるシールド体の内面で、遮蔽
対象の空間の周囲を覆った後、このシールド体を前記マ
イスナー効果における臨界温度以下まで冷却して超電導
状態へ転移させることにより、前記対象空間を前記シー
ルド体で磁気的にシールドするに際し；前記対象空間内
に、磁束の大きさを可変制御可能な磁場を発生する磁場
発生源を予め設け；前記対象空間内に前記シールド体の
超電導状態への転移以前に既に存在していた地球磁場等
の周囲磁場の１．２倍以上の磁場を、前記磁場発生源に
よって前記超電導状態のシールド体の内面の少なくとも
一部に印加することにより；前記対象空間内の前記既存
の周囲磁場の磁束を、前記磁場発生源の発生する磁束と
共に前記超電導状態のシールド体を通るフラックスフロ
ーとして前記対象空間の外部へ流出させるものである。
［作用］
本発明の作用について、添付図面を参照して説明すれば
以下の通りである。
以下の通りである。
第１図及び第２図には、本発明の低磁場形成方法を実現
するための磁気シールド装置の概略構成例が示されてい
る。但し、本発明の方法を実現するだめの装置構成は、
図示したものに限定されるものではない。
するための磁気シールド装置の概略構成例が示されてい
る。但し、本発明の方法を実現するだめの装置構成は、
図示したものに限定されるものではない。
図において、酸化物超電導体により形成された円筒状の
磁気シールド体１は、その両面に設けられた熱絶縁層１
ａにより熱絶縁されており、例えば液体窒素により臨界
温度以下まで冷却されるようになっている。この磁気シ
ールド体１の長さは、その内径の２倍から２０倍程度が
普通であるが、必要とするシールド空間（ｌｉｌｌｉ気
シール上シール１体１た空間Ｓ）の大きさや磁場の小さ
さに応じて適宜に変更し得ることは述べるまでもない。
磁気シールド体１は、その両面に設けられた熱絶縁層１
ａにより熱絶縁されており、例えば液体窒素により臨界
温度以下まで冷却されるようになっている。この磁気シ
ールド体１の長さは、その内径の２倍から２０倍程度が
普通であるが、必要とするシールド空間（ｌｉｌｌｉ気
シール上シール１体１た空間Ｓ）の大きさや磁場の小さ
さに応じて適宜に変更し得ることは述べるまでもない。
一方、シールド空間Ｓに配置された５ｉ１場発生源２は
、電流源（図示せず）からの電流の通電によりｂｉｉ場
を発生するソレノイドコイルである。ここで、コイル２
の発生する磁場の＆ｎ束の大きさは、電流源の電流値と
通電時間の操作により可変制御可能になっているとする
。
、電流源（図示せず）からの電流の通電によりｂｉｉ場
を発生するソレノイドコイルである。ここで、コイル２
の発生する磁場の＆ｎ束の大きさは、電流源の電流値と
通電時間の操作により可変制御可能になっているとする
。
いま、コイル２を通電しない状態で、磁気シールド体１
を冷却して超電導状態へ転移させたとする。このとき、
シールド空間Ｓ内の既存磁場による磁束Φ。は、上記従
来技術で説明したようにシールド体１の超電導状態への
転移以降もシールド空間Ｓ内にトラップされる。このと
きのシールド空間内の磁束密度Ｂ１は、シールド空間Ｓ
の断面積をＳ。とすると、 Ｂｌ＝Φ。／ｓｏ （１）で与
えられる。
を冷却して超電導状態へ転移させたとする。このとき、
シールド空間Ｓ内の既存磁場による磁束Φ。は、上記従
来技術で説明したようにシールド体１の超電導状態への
転移以降もシールド空間Ｓ内にトラップされる。このと
きのシールド空間内の磁束密度Ｂ１は、シールド空間Ｓ
の断面積をＳ。とすると、 Ｂｌ＝Φ。／ｓｏ （１）で与
えられる。
次に、コイル２を通電し、シールド空間Ｓ内に磁場を発
生させたとする。それに伴ないコイル２から発生する磁
束は、第１図（Ａ） に示すように、コイル２の内外面
を通り、且つシールド体１の内面側に位置する磁束経路
Ｐ０を構成する。これにより、シールド体１の内面側に
磁束密度Ｂｅｌの磁場が形成される。
生させたとする。それに伴ないコイル２から発生する磁
束は、第１図（Ａ） に示すように、コイル２の内外面
を通り、且つシールド体１の内面側に位置する磁束経路
Ｐ０を構成する。これにより、シールド体１の内面側に
磁束密度Ｂｅｌの磁場が形成される。
一方、シールド体１の外面側の磁場の磁束密度を８０と
すると、シールド体１の内外面の磁束密度の差Ｂｄ＝Ｂ
ｅｌ Ｂｅにより、シールド体１の内面側（即ち、シ
ールド空間）の磁束がシールド体１を通過して外面側に
移動する。この穆動量は、第３図に示すように磁束密度
差Ｂ、と時間ｔとの間におおよそ、 Ｂａ ＝Ｂｏ （１−ａ＊ｌｏｇ （ｔ＋ｔｏ）
（Ｉ＋）の関係がある。ここで、Ｂｏ、ａは定数であ
り、ｌｏｇｔｏ＝（Ｉ Ｂｍ／Ｂｏ）／ａ （Ｉ
Ｉ＋）である。ここで、Ｂ、は１＝０のときのＢｄの値
である。
すると、シールド体１の内外面の磁束密度の差Ｂｄ＝Ｂ
ｅｌ Ｂｅにより、シールド体１の内面側（即ち、シ
ールド空間）の磁束がシールド体１を通過して外面側に
移動する。この穆動量は、第３図に示すように磁束密度
差Ｂ、と時間ｔとの間におおよそ、 Ｂａ ＝Ｂｏ （１−ａ＊ｌｏｇ （ｔ＋ｔｏ）
（Ｉ＋）の関係がある。ここで、Ｂｏ、ａは定数であ
り、ｌｏｇｔｏ＝（Ｉ Ｂｍ／Ｂｏ）／ａ （Ｉ
Ｉ＋）である。ここで、Ｂ、は１＝０のときのＢｄの値
である。
従ってコイル２により作られる磁束の一部の磁束Φ１は
、シールド体１を通り抜け、第１図（Ｂ）に示す如くシ
ールド体１外部を通る１ｉｉｉ束経路Ｐ１を構成する。
、シールド体１を通り抜け、第１図（Ｂ）に示す如くシ
ールド体１外部を通る１ｉｉｉ束経路Ｐ１を構成する。
この状態でコイル２の通電を切ると、シールド体ｌ外部
の磁束Φ１のみが残留する。そこで、この磁束Φ、の大
きさを適宜に設定することにより、既存磁場の磁束Φ。
の磁束Φ１のみが残留する。そこで、この磁束Φ、の大
きさを適宜に設定することにより、既存磁場の磁束Φ。
を低減できる。例えば、Φ１＝−Φ。
（ＩＶ）となるように設定すれば磁束Φ。を零とす
ることができる。
（ＩＶ）となるように設定すれば磁束Φ。を零とす
ることができる。
この磁束Φ、の設定は、図示の例では上述の通りコイル
２に対する電流値と通電時間の操作により行われる。こ
の場合、−度の通電で磁束Φ０を零としなくても、通電
を繰り返し行い磁束Φ。を徐々に減少させても良い。
２に対する電流値と通電時間の操作により行われる。こ
の場合、−度の通電で磁束Φ０を零としなくても、通電
を繰り返し行い磁束Φ。を徐々に減少させても良い。
ところで、磁束密度差Ｂ、の大きさは、シールド体のフ
ラックスクリープが実用的時間内、即ち数時間の間に内
部磁場（シールド空間内の磁場）が変化する程度の値と
することが望ましい。
ラックスクリープが実用的時間内、即ち数時間の間に内
部磁場（シールド空間内の磁場）が変化する程度の値と
することが望ましい。
一方、地球磁場など周囲に存在する磁場によるフラック
スクリープの大きさは、内部磁場が充分長時間係てる程
度に充分に小さい必要がある。
スクリープの大きさは、内部磁場が充分長時間係てる程
度に充分に小さい必要がある。
従ってシールド体１の形状は、周囲に存在する磁場では
フラックスクリープが充分に小さくなるよう設計される
。通常、この設計条件を満たすには、シールド体の内面
に周囲磁場の１．２倍以上の６１場を印加すると実用時
間内でフラックスクリープが起きる程度とする必要があ
る。これは、上記印加磁場が周囲磁場の１．２倍以下で
あると、周囲６ｎ場による磁束が徐々にシールド空間内
へ侵入し、長時間６ｉｉ場を保つことができないためで
ある。従って本発明においては、シールド体に印加する
磁場は周囲磁場の１．２倍以上とする。
フラックスクリープが充分に小さくなるよう設計される
。通常、この設計条件を満たすには、シールド体の内面
に周囲磁場の１．２倍以上の６１場を印加すると実用時
間内でフラックスクリープが起きる程度とする必要があ
る。これは、上記印加磁場が周囲磁場の１．２倍以下で
あると、周囲６ｎ場による磁束が徐々にシールド空間内
へ侵入し、長時間６ｉｉ場を保つことができないためで
ある。従って本発明においては、シールド体に印加する
磁場は周囲磁場の１．２倍以上とする。
［実施例］
本発明の超電導体を用いた低磁場形成方法の一実施例と
して、上記第１図及び第２図に示される磁気シールド装
置のシールド空間Ｓ内における磁束密度の測定結果につ
いて説明する。この測定に用いた円筒状の磁気シールド
体１の寸法は、内径３０ｃｍ、板厚４ｍｍ、長さ１．５
ｍである。
して、上記第１図及び第２図に示される磁気シールド装
置のシールド空間Ｓ内における磁束密度の測定結果につ
いて説明する。この測定に用いた円筒状の磁気シールド
体１の寸法は、内径３０ｃｍ、板厚４ｍｍ、長さ１．５
ｍである。
尚、磁束密度の測定は、シールド空間Ｓの中央部に配置
された磁気センサー（図示せず）により行った。
された磁気センサー（図示せず）により行った。
先ず、上記従来技術のステップ（１） 、 （２）を行
った後、初期の磁束密度を測定した（コイル２は未だ通
電されていない）。その測定値は０．４ガウスであった
。これは、シールド空間Ｓ内にトラップされた既存磁場
の磁束密度によるものである。即ち、従来法によるシー
ルド空間Ｓ内の６ｎ束密度に相当する。
った後、初期の磁束密度を測定した（コイル２は未だ通
電されていない）。その測定値は０．４ガウスであった
。これは、シールド空間Ｓ内にトラップされた既存磁場
の磁束密度によるものである。即ち、従来法によるシー
ルド空間Ｓ内の６ｎ束密度に相当する。
次に本発明の方法として、コイル２に８Ａの電流を５分
間流した後、再度磁束密度を測定したところ、２．０ｘ
ｌＯ−２ガウスまで減少していることが確かめられた。
間流した後、再度磁束密度を測定したところ、２．０ｘ
ｌＯ−２ガウスまで減少していることが確かめられた。
更に、コイル２に６Ａの電流をへ５分間流したところ、
磁束密度は−４，０ｘｌＯ””ガウスとなった。
磁束密度は−４，０ｘｌＯ””ガウスとなった。
以上の本発明の方法（コイル２の通電）による２回の測
定は、コイル２に流れる電流の方向が同一方向の下に行
われた。
定は、コイル２に流れる電流の方向が同一方向の下に行
われた。
ここで、電流を流す向きを逆方向として、コイル２に６
への電流を３分間流したところ、磁束密度は１．０ｘｌ
Ｏ−’ガウスとなった。
への電流を３分間流したところ、磁束密度は１．０ｘｌ
Ｏ−’ガウスとなった。
以上のように、電流を流す方向と電流値及び流す時間を
調整することにより磁場を減少させ続けたところ、最終
的には磁束密度を２．０ｘｌＯ−’ガウスまで減少させ
ることができた。
調整することにより磁場を減少させ続けたところ、最終
的には磁束密度を２．０ｘｌＯ−’ガウスまで減少させ
ることができた。
［発明の効果］
以上説明したように、本発明に係る超電導体を用いた低
磁場形成方法によれば、シールド空間内に磁場発生源を
設け、シールド体の内面に磁場を印加するという簡単な
構成により、従来法における周囲６ｎ場がシールド空間
内にトラップされる不都合を解消することができる。こ
こで、磁場発生源は例えばソレノイドコイルを用いて安
価に構成できるから、比較的容易に低コストで極めて低
磁場のシールド空間を達成できる。
磁場形成方法によれば、シールド空間内に磁場発生源を
設け、シールド体の内面に磁場を印加するという簡単な
構成により、従来法における周囲６ｎ場がシールド空間
内にトラップされる不都合を解消することができる。こ
こで、磁場発生源は例えばソレノイドコイルを用いて安
価に構成できるから、比較的容易に低コストで極めて低
磁場のシールド空間を達成できる。
このように極低磁場のシールド空間が得られる本発明は
、例えば周囲の磁場の影響を受は易い５ＱＬＩＩＤ（超
電導量子干渉装置）を用いた測定装置等の周囲空間のシ
ールドに有効であり、科学技術上、及び医療上有用な用
途が多く、工業的価値も大である。
、例えば周囲の磁場の影響を受は易い５ＱＬＩＩＤ（超
電導量子干渉装置）を用いた測定装置等の周囲空間のシ
ールドに有効であり、科学技術上、及び医療上有用な用
途が多く、工業的価値も大である。
第１図（＾） 、 （８３は本発明に係る超電導体を用
いた低磁場形成方法の一実施例に使用する磁気シールド
装置の概略構成図、第２図は面図のＡ−Ａ’方向矢視断
面図、第３図はシールド体の内外面側の磁束密度の差と
時間との関係を示す線図である。 ［主要部の符号の説明］ １・・・・・・・・・磁気シールド体 ２・・・・・・・・・ソレノイドコイル尚、各図中、同
一符号は同一または相当部を示す。 代 理 人 弁理士 佐 藤 正 年Ａ
′ 第 図 （Ｂ） Δ Ｐ＋（ψ、） 第 図 （秒）
いた低磁場形成方法の一実施例に使用する磁気シールド
装置の概略構成図、第２図は面図のＡ−Ａ’方向矢視断
面図、第３図はシールド体の内外面側の磁束密度の差と
時間との関係を示す線図である。 ［主要部の符号の説明］ １・・・・・・・・・磁気シールド体 ２・・・・・・・・・ソレノイドコイル尚、各図中、同
一符号は同一または相当部を示す。 代 理 人 弁理士 佐 藤 正 年Ａ
′ 第 図 （Ｂ） Δ Ｐ＋（ψ、） 第 図 （秒）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 マイスナー効果を示す材料からなり、且つ常電導状態に
あるシールド体の内面で、シールド対象の空間の周囲を
覆った後、このシールド体を前記マイスナー効果におけ
る臨界温度以下まで冷却して超電導状態へ転移させるこ
とにより、前記対象空間を前記シールド体で磁気的にシ
ールドするに際し、 前記対象空間内に、磁束の大きさを可変制御可能な磁場
を発生する磁場発生源を予め設け、前記対象空間内に前
記シールド体の超電導状態への転移以前に既に存在して
いた地球磁場等の周囲磁場の１．２倍以上の磁場を、前
記磁場発生源によって前記超電導状態のシールド体の内
面の少なくとも一部に印加することにより、 前記対象空間内の前記既存の周囲磁場の磁束を、前記磁
場発生源の発生する磁束と共に前記超電導状態のシール
ド体を通るフラックスフローとして前記対象空間の外部
へ流出させることを特徴とする超電導体を用いた低磁場
形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9175389A JPH02271507A (ja) | 1989-04-13 | 1989-04-13 | 超電導体を用いた低磁場形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9175389A JPH02271507A (ja) | 1989-04-13 | 1989-04-13 | 超電導体を用いた低磁場形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02271507A true JPH02271507A (ja) | 1990-11-06 |
Family
ID=14035299
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9175389A Pending JPH02271507A (ja) | 1989-04-13 | 1989-04-13 | 超電導体を用いた低磁場形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02271507A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05308199A (ja) * | 1991-03-27 | 1993-11-19 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 超電導体を用いた低磁場形成方法 |
| JP2011226819A (ja) * | 2010-04-15 | 2011-11-10 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 電流比較器 |
-
1989
- 1989-04-13 JP JP9175389A patent/JPH02271507A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05308199A (ja) * | 1991-03-27 | 1993-11-19 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 超電導体を用いた低磁場形成方法 |
| JP2011226819A (ja) * | 2010-04-15 | 2011-11-10 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 電流比較器 |
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