JPH0287984A - 極低温環境下の対象物移動方法及び装置 - 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〉 本発明は、特に極低温環境下に置いた観測対象物や加工
対象物を当該観測域ないし加工域で位置決めるため、そ
うした対象物を精度良く移動させるための方法及び装置
に関する。

〈従来の技術〉 超電導が生起するような極低温状態は、熱擾乱や熱振動
が少なく、したがって物質のミクロな状態を観測するの
に適していたり、あるいはまた物質の超極微高蹟度加工
に適している。

しかし、こうした観測や加工を実現するためには、観測
対象物ないし加工対象物を高錆度で移動できるような装
置が必要となるが、従来、極低温環境下においても使用
可能なこの種の装置は提供されていない。

例えば常温環境下ならば、精度の高い移動装置として、
半導体装置の作成等に用いるリソグラフィ用ステッパ等
があるか、これは極低温環境下では使用できない。

〈発明が解決しようとする問題点〉 上記のように、極低温環境下でも満足に機能する対象物
移動装置は、従来５提供されたことがなく、あえて探し
ても、電歪効果や磁歪効果を利用した、いわゆるウォー
カ機構の援用か考えられる程度であった。

しかし、このウォーカ機構の場合、生起するとｆ想され
る問題として、常温環境下での特性と極低温環境下での
特性か大きく異なることから、その温度補償をどうする
かということがある。

この解決は到底、容易とは思えないし、粒度上も十分な
信頼性が得られるとは思えない。

また、もし仮に、こうした障害を克服し得たとしても、
原理的にこの種のウォーカ機構では、対象物を長い距離
に亙り、−跳びに移動させるということはできない。

本発明はこうした従来の実情に鑑み、極低温環境下でも
十分に信頼性高く動作し、精度も良く、要すれば対象物
を長距踵に互って一度に移動も可能な移動機構を提供せ
んとするものである。

く問題点を解決するための手段） 本発明は上記目的を達成するため、極低温環境下で超電
導相となっている物体は、いわゆるマイスナ効果として
知られているように完全反磁性現象を呈するが、極低温
環境下で仮に意図的にその超電導相を崩し、常電導相に
遷移させれば、当該常電導相に遷移した部分を介しては
磁束が通過し得るという原理を利用する。

そしてまた、一対の磁極間を■る磁束は、そわが最も磁
気抵抗の小さな磁路を通るときに安定し、相対的に磁気
抵抗の大きい磁路を経由しているときには、他に磁気抵
抗の小さな磁路を採り得る場合、当該磁気抵抗の小さな
磁路を経由すべく、物体に対して移動駆動力を与え得る
という原理をも利用する。

すなわち本発明では、まず極低温環境下における対象物
の移動方法として、対象物を支持する移動板を設け、こ
の移動板の所定の平面領域を被駆動領域として、この被
駆動領域中の所定の面積領域のみを、外部制御磁界の印
加または制御電流の印加により、当該極低温環境−ドに
おいても超電導相から常電導相に遷移させる。

その一方、被駆動領域の上下（一般には当該被駆動領域
の７面とは直交する方向）から駆動磁界を印加し、これ
に伴う駆動磁束が１記のように局部的に常電導相に遷移
させた面積領域中を介してのみ、被駆動領域ないし移動
板の表裏方向に抜けるようにし、かくして当該駆動磁束
がその磁束分布において安定な状態になろうとする力で
移動板を移動させる。

本発明はまた、装置構成としての定義も可能で、その場
合には次のような構成子群を設ける。

■：移動させるべき対象物を支持する移動板。

■二藷移動板の上記対象物を支持している以外の領域の
一部である被駆動領域中において、移動板の移動方向に
互いに間隔を置いて複数個並設され、それぞれ外部制御
磁界の印加または制御電流の印加により、極低温環境下
でも超電導相から常電導相に遷移可能な磁気シャッタ領
域。

■二上記の被駆動領域に対し、その上下方向から駆動磁
界を印加可能な一対の磁極。

■二上記複数の磁気シャッタ領域の中、そのときどきで
選択した一つ以上の磁気シャッタ領域を極低温環境下で
も常電導相に遷移させるため、上記外部制御磁界または
上記制御電流を選択的に印加する選択回路手段。

このような構成子を設けることにより、上記の対の１ｉ
Ｖｉ間に亙る駆動磁束が選択回路手段により選択されて
常電導相に遷移した暖気シャッタ領域を介してのみ、移
動板を表裏方向に抜けるに伴い、その磁束分布が安定す
る方向に、移動板に対しての横方向駆動力を発生する。

この場合、上記の一対の磁極の先端はそれぞれ尖鋭化し
て、それらの間に亙る駆動磁束の密度を高めても良いし
、またこれに代えて、またはこわと共に、一対の磁極間
にあって移動板に平行にさらに固定板を設け、この固定
板には、上記移動板の移動方向に沿う所定の位置に、あ
らかじめ固定的に、常に磁束を通過させ得る磁束通過可
能領域を形成し、詠磁束通道領域を除く固定板部分は極
低温環境下で超電導相としても良い。

特にこのように固定板に固定的にあらかじめ磁束通過領
域を設ける場合には、この領域は当該固定板を上下に抜
けるように穿たれた透孔で構成しても良い。この透孔は
、後述する実施例に見られるように、実際には固定板の
幅方向に渡る細長いスリット形状とすることができる。

方、固定板に設ける磁束通過領域も、選択的に磁束が通
過可能となるように、先に移動板の磁気シャッタ領域に
関して述べたと同様、この固定板の磁束通過領域にも、
そうした磁気シャッタ構成を採用しても良い。

さらに、このように固定板に設ける磁気シャッタ領域も
、その数は一つに限らない。

つまり、固定板に設ける磁気シャッタも、移動板の移動
方向に沿って互いに間隔を置いて複数個並設し、これに
応じ、それら固定板に設けられた複数の磁気シャッタ領
域の中、そのときどきで選択した一つ以上の磁気シャッ
タ領域を常電導相に遷移させるために、上記外部制御磁
界または」二記制御電流を選択的に印加する回路手段を
設けても良い。

方、上記のように、移動板の被駆動領域中に設りられる
磁気シャッタ領域を具体的に実現するに際しては、次の
ような構成が考えられる。

つには、移動板や固定板に形成された溝内に埋設され、
周囲に対しては電気的に絶縁された超電導体でこの磁気
シャッタ領域を構成し、この超電導体の常電導相への遷
移は、これに直接に制御電流を流して行なう。

第二には、磁気シャッタ領域以外の移動板部分と当該磁
気シャッタ領域とを、材質的にも幾何的にも特に区別さ
れる領域とはせず、当該移動板の表面に臨み、該移動板
移動方向とは直交する方向に伸びる制御電流線に制御電
流を印加した際に生ずる制御磁界により、局部的に超電
導相を壊して常電導相に遷移させる領域として定義する
。

さらに三つ目の構成としては、弱ジョゼフソン接合を形
成し得る領域としてこの磁気シャッタ領域を構成する。

この場合にも、当該弱ジョゼフソン接合領域に臨み、上
記移動板移動方向に直交する方向に伸びる制御電流線に
一制御電流を印加した際に発生する制御磁界により、当
該弱ジョゼフソン接合領域を常電導相に遷移させること
ができる。

こうした磁気シャッタ構成はまた、既述のように、固定
板にも同種の磁気シャッタを設ける場合に適用すること
かできる。その場合、移動板と固定板とで磁気シャッタ
として採用されている構成が、上記三つの構成の中から
選ばれてはいるが、互いには異なっていても良い。

もちろん、移動板の移動時の機械的な摩擦抵抗を低減す
るか殆どなくすためには、−・対の磁極の各々と移動板
との間に互いに触れ合うことのないように間隙を形成す
ると良く、同様の理由により、移動板と固定板との間に
も、それらが互いに触れ合わないように、間隙を形成す
ると良い。

そして特に、このように相対的に移動板を磁極や固定板
に触れさせないようにするためには、機械的に構成され
た適当な案内手段を採用しても良いが、極低温環境下で
本装置は使用されるのであるから、これをマイスナ磁気
軸受と同様の原理により、例えば極低温環境形成のため
に装置全体を液体ヘリウム等の極低温冷媒中に浸漬した
場合にも、当該冷媒中で移動板が磁極や固定板に対して
安定に浮トした位置を確保し、かつまた横方向には平滑
に動き得るように、一般に超電導電磁石として構成して
良い磁界発生手段を移動板に臨ませると良い。

ただしもちろん、その場合には、移動板にあって少なく
とも浮１−用磁界発生手段に臨む部分は極低温環境下で
完全反磁性を示す超電導材料から構成され”Ｃいる必要
がある。もっとも、局部的に移動板の一部をそうした超
電導材料から作ることはむしろ手間であり、普通には移
動板の全体を適当なる超電導材料から構成することが多
いと思われる。

したがって、既述した磁気シャッタ領域を構成するのに
、同様に移動板の溝内に埋設され、周囲に対しては電気
的に絶縁された適当なる超電導体を用いる場合には、当
該移動板を構成する超′准導材料よりも臨界磁界の小さ
な材料でこれを構成すると良い。

例えば移動板をニオブで作成した場合、これに絶縁性を
保ちながら埋設する磁気シャッタ領域構成部材には、鉛
を選ぶことができる。

また、一般に移動板に形成する溝は、該移動板の移動方
向に沿う幅かかなり狭く、移動方向と直交する方向に長
さを有する細いスリット状に構成し、この中に線状の異
種超電導体を埋設するようにして磁気シャッタ領域を構
成するのが最も簡単と思われるが、そうした場合には、
当該線状超電導体にあらかじめ絶縁皮膜を施して置けば
良い。

〈作用および効果〉 対の磁極間に磁界を発生させたとき、当該磁極間に生ず
る磁束は、最も磁気抵抗が小さく、磁気ポテンシャルも
小さくて、最も安定な磁路を採ろうとする。したがって
、一対の磁極間に磁気的な障害物がない場合、当該一対
の磁極間に亙る磁束はそれら一対の磁極間を幾何的な意
味でも文字通り直線距離で結ぶ磁路を通る。

これに対し、上記のように一対のＭｉ磁極間直線距離に
対し、磁束が横方向に迂回した磁路を通らなければなら
ない場合には、当該磁束はその迂回を受けた方向と逆方
向に物理的な力を発生する。

本発明では、最も基本的にはこの原理を用いており、当
該意図的な磁束迂回路を局部的に形成することにより、
その迂回の程度、すなわち一対の磁極間を直線距離で結
ぶ位置に対し、意図的に形成した磁路部分が横方向にず
れている程度に応じ、当該迂回路を通過する磁束が発生
する横方向駆動トルクにより、当該意図的な磁束迂回路
を形成している移動板を移動させ、移動板に支持されて
いる対象物を移動させる。

すなわち、移動板の被駆動領域の上下（限定的ではなく
、場合により斜め方向からでも良いが、一般には垂直方
向）から駆動磁界が印加されたとき、該被駆動回路中に
あって、０図的に常電導相に遷移させる局部的な面積領
域の位置を、上記のように一対の磁極間に亙る最も磁気
抵抗の小さくなる位置に対して横方向にずらして置けば
、被駆動領域の他の領域部分か超電導相であって完全反
磁性を示すがために当該常電導相に遷移した面積領域を
通過するしかない駆動磁束は、その常電導相に遷移した
面積領域が横方向にずれている程度に応したトルクでそ
のずれを解消させる方向に移動板を移動させる。

そして、この横方向駆動トルクは、移動板の移動に伴っ
て当該常電導相遷移領域が一対の磁極間にあって最も磁
気抵抗の小さくなる位置に近付くに従い弱まり、最終的
には駆動磁束が最も安定な状態となったとき、つまりは
常電導相遷移領域の横方向位置が一対の磁極間における
最も磁気抵抗の小さな磁路の位置に幾何的に整合したと
きに原則として零となり、移動板はその位置で停止する
。

これを換言すれば、当該移動の基本移動ピッチは、最初
に磁束迂回路が横方向にずれていた距離に相当し、逆に
言えば、駆動磁界の影響を受は得る範囲内で最初に常電
導相に遷移される領域の横方向位置を選択することによ
り、このピッチを可変可能なことが分かる。

例えば、選択的、局部的に常電導相に遷移することによ
って形成される磁束迂回路として、移動板の移動方向に
互いに間隔を置いて並設された複数の磁気シャッタ領域
を用いる場合、どの磁気シャッタ領域を常電導相に遷移
させるかにより、その移動ピッチを変えることができる
。

こむに関し、もう少し具体的に、本発明方法ないし装置
の動作例を簡単なモデルに即して述べてみると、今、一
対の磁極の中心位置を結び、最も磁気抵抗の小さな電路
が通る移動板トの位置に第の常電導相遷移可能領域（磁
気シャッタ領域）があり、それから左方向にピッチＰつ
つずれて、第二、第三の常電導相遷移可能領域があった
とする。

ここでもし、第一の常電導相遷移可能領域を常電導相に
遷移させた状態で、一対の磁極間に磁界を発生させても
、移動板は移動しない。当該第の常電導相遷移可能領域
を透過する磁束は、最も磁気抵抗の小さな電路を通り、
最も安定な状態となるからである。

これに対し、第二の常電導相遷移可能領域をのみ常電導
相に遷移させ、一対の磁極間に磁界を発生させると、発
生磁束はピッチＰたけ左にずれて設けられているこの第
二常電導相領域を介１ノてしか、一対の磁極間に通じ得
なくなるから、ずれを解消するべく、当該第二常電導相
領域ひいては移動板を右方向に移動させる駆動トルクを
発生し、実際に移動板を右方向に移動させる。

この移動の停止は、当該第二の常電導相領域が最初に第
一常電導相遷移可能領域の占めていた位置に達したとき
である。

移動板が停止したならば、常電導相領域が帯磁するのを
防ぐため、駆動磁界を速やかに低減、消滅させ、また第
二常電導相遷移可能領域を常電導相に遷移させていた状
態も解消させて、元の超電導相に戻せば良い。

その後、再度、移動板を上記単位ピッチとしてのピッチ
Ｐだけ、さらに右に移動させたい場合には、上記におい
て今度は、一対の磁極間の真下に来ている第二の常電導
相遷移可能領域を最初の第常電導相遷移可能領域に相当
する領域と考え、これからさらに左に距１ｌＩＰを置い
てずれている第三の常電導相遷移可能領域を先の第二常
電導相遷移可能領域に相当するとして考えると明らかな
ように、第三常電導相遷移可能領域を当該常電導相に遷
移させ、駆動磁界を再度印加すれば良く、以下、同様の
動作を繰返すことにより、上記ピッチＰに従う移動板の
ステップ送りが可能となる。

なお、このような基本動作にのみ即する場合には、一対
の磁極間に発生させる磁束は十分に収束されている方か
強い駆動トルクを得られ、また最小移動分解能としての
最小移動ピッチも十分に短くし得るので、その意味から
は当該一対の磁極の先端は十分に尖鋭化して置くのが良
い。

同様に、上記の最小移動分解能は常電導相遷移可能領域
ないし磁気シャッタ領域の移動方向の幅寸法によフても
影響され、磁束が通過１４能な晃囲でこれを狭めれば、
最小位相可能ピッチはこれに応じて短くすることが、で
きる。もちろん、それら常電専用遷移ｉｉＪ能領域の並
設間隔は、直接に？林位のピッチＰに関係する。

こうしたことからすれば、限定的ではないものの、そう
した常電導相遷移可能領域ないし磁気シャッタ領域は、
移動板の移動方向に沿って狭い幅を有し、当該幅方向と
直交する方向にはある程度以−Ｆの長さを有する細長い
領域として形成されていることが望ましく、また、その
ようにすると、後述もするように、製作上も簡単になる
。

もちろん、上記のメカニズムからすれば、逆方向に移動
板を駆動し得ることも明らかであるし、また、最初の状
態において第二常電導相遷移可能領域を常電導相に遷移
させたのに代え、いきなり第三常電導相遷移可能領域を
常電導相に遷移させれば、一対の磁極間に発生させるべ
き駆動磁界がこの第三常電導相領域に届く程に適当な強
さを持っている限り、移動板は最小分解能であるビッチ
Ｐの二倍の＋ＪＩ！離（２ＸＰ）を−挙に動くことにな
る。

これから推して、−数的に展開すると、駆動磁界が適当
な強さである限り、本発明の方法ないし装置によれば、
常電導相遷移可能領域の並設に係る基本ピッチＰを最小
分解能とする移動板の微動に加え、ｎを１以トの整数と
して当該Ｐのｎ倍の距離を一挙に動かす粗動も可能であ
ることが分かる。ｌ、７たがっで、対象物を観測域や加
工域の近くまでとりあえず持ってくるには粗動を利用し
て迅速に、これを行ない、近＜ｉ７来たら微動を利用し
て精度を高めるという使い分けを合理的になすことがで
きる。

こうし・た効果は、本発明装置構成として要旨構成に記
された種々の装置構成を採用しても、基本的に得ること
のできる効果である。ただし、ピッチＰは必ずしも各隣
接する常電導相遷移可能領域間で−・定である必要はな
く、異なっていても良い。例えば最初の粗動のためにあ
らかじめピッチＰとしても粗く採フてあり、微動に入る
頃の移動板位置状態では、一対の磁極間近傍の常電導相
遷移領域間ピッチがより細かくなっている等して良い。

また、極低温環境下でも選択された磁気シャッタのみを
常電導相に遷移させるために外部制′＠磁界や制御電流
を印加する回路手段は、通常のこの峠ル装置は、 −”５ものとなる。

制御性や操作性においても優わ、た さらに、本発明を装置構成として見た場合、駆動電界を
印加した際に意図的に磁気抵抗の高い迂回路を形成する
ためには、移動板との間に１丁方向に間隙を置くにしろ
そうでないにしろ、）Ｆ面投影的に見た場合には移動板
（特にその被駆動領域）と重ね合せの関係になる固定板
をさらに設け、その所定位置に磁束透過可能な領域を形
成しても上記の動作は満足することができる。

例えばこの固定板を超電導材料で作り、その部にのみ、
移動板に設ける常電導相遷移可能領域と同程度の寸法の
スリット等、適当なる形状の透孔を穿って置けば、一対
の！！極間に亙る駆動磁束は、移動板において選択され
た常電導相遷移可能領域と、この固定板に穿たれた透孔
を介してのみ、通過し得るるので、同様に移動板にて常
電導相に遷移させるべき領域を選択することにより、駆
動トルクを発生でき、それら常電導相遷移領域と透孔と
が平面投影的に重なった所で当該移動を停（ヒさせるこ
とかできる。

しかるに、固定板に設ける透孔の意味は、一つには＠ｉ
磁極先端尖鋭化するにも加工的に限界がある場合に、こ
うした透孔の加工技術によれば十分に磁束通過領域を絞
り得るため、特に各磁極先端が尖鋭化されておらず、通
常のコア構造に見られるように、平面的な磁極となって
いても、十分に駆動磁束を絞って高い駆動トルクを得ら
れるということの他、通過させるべき磁束の位置の特定
をこの透孔の位置によっても行ない得るという作用があ
るので、移動板の移動に関し、より子細な制御か行なえ
る。

特に、上記のような透孔ないしスリットに代えて、この
固定板に設ける磁束通過可能領域も、移動板に設けられ
る磁気シャッタ領域と同様の構成を採用すると、移動板
を駆動しようとする必要時にのみ、この部分を介して磁
束を透過可能としても良い外、さらに進んで、こわら磁
気シャッタ領域の数も所定のピッチまたは各人なるピッ
チで並設された複数にすることで、そのどきどきで最適
な駆動トルクが得られる電路を選択したり、さらに複雑
な移動ステップの可変操作がなし得たりして望ましい。

例えば、ある意味では特殊な場合となるかも知れないが
、移動板に形成する磁気シャッタ群の基本ピッチＰに対
し、固定板に設ける磁気シャッタの基本ピッチを例えば
（Ｐ＋α）等、異ならせて置くと、各基本ピッチＰや（
Ｐ＋α）に相当する距離を９１位移動距離として移動板
をステップ移動させ得る他、それらのずれ量に相当する
極めて微細な距離αだけ、移動板を極微動させることも
できるので、対象物の微細加工等には最適なものとなる
。

また、本装置は、液体ヘリウム等、各部に超電導状態を
生起するに必要な冷媒に浸漬した状態下で使うことが一
般的であるが、そうした冷媒内においても移動板の移動
時の機械的な摩擦抵抗を最小にするには、既知のマイス
ナ軸受構造を援用して、当該移動板を浮上させ、各磁極
や固定板と機械的に接触しないように図ると良い。

いずれにしても、本発明によれば、従来、極低温環境下
での対象物の観測や加工に必要とされていた対象物の横
方向（−次元）移動機構として、十分に実用的であり、
しかも簡単な機構の割に高精度を保ち得る、信頼性の高
い移動装置を提供することができる。

もちろん、本発明は二次元移動機構にも簡単に展開する
ことができる。移動板に設ける複数の常電導相遷移可能
領域ない°し磁気シャッタの群の並設方向が互いに直交
する二組の群を設け、これに対応するように、それぞれ
に駆動磁界を印加すれば良い。

〈実　施　例〉 第１図には本発明に従って構成される極低温環境下での
対象物移動装置１０の全体的な概念構造が示されている
。

本移動装置１０は容器１１内にあって液体ヘリウム等の
適当なる極低温用冷媒１２中に浸漬して用いられる。た
だし後述するように、本装置ＩＯ中においてＭ電導相状
態を必要とする各領域にのみ、選択的に極低温までの冷
却を施すようにしても良く、現にそのような部分冷却も
、既存の技術をして実現可能である。

本装置１０は、まず、観測ないし加工の対象とする対象
物１３を支持する移動板１４を有し、図面横方向ｘ−Ｘ
に長さを持っていて、このｘ−Ｘ方向が移動板移動方向
となる。

ここに説明する実施例では、一応、当該移動板１４は全
体として超電導材料から構成されているものとし、好ま
しくはニオブ系の材料製を想定するが、図面中で斜線を
付した移動板両端部分におけるある程度の長さ領域１５
．１５は、本図では単に仮想線の枠で囲った後述する駆
動機構１６．１６により、磁気力によって横方向の駆動
力を受ける被駆動領域１５　、１５となる。

ただし、磁気力を発生するため、上下から被駆動領域１
５を挾む一対の磁極１７　、１７や、これらの間に選択
的に生ずる磁束ｆＤは、この仮想線の枠１６゜１６内に
おいても、簡単にではあるが示されている。

移動板１４の各被駆動領域１５．１５はまた、各磁極１
７　、１７や、後述するように実施例によっては用いら
れることのある固定板１８．１８と直接に接触すること
がなく、Ｘ方向の移動に際して機械的な摩擦力を最小限
に抑え得るように、既知のマイスナ効果を利用する等し
た磁気浮上機構１９．１９により、冷媒１２中で矢印ｆ
Ｌ力方向浮上させられている。

例えばこの磁気浮上機構１９としては、第９図に示すよ
うな簡単な構造のものがあり、コイル２０の発生する磁
界は、図示の場合、Ｅ型コア２１の中央脚２２と両端部
２３　、２３の端部に渡る磁力線を伴うものとなるが、
移動板１４が超電導状態を保っていて、かつ十分にコア
端に近接した位置にあるときには、３Ｑ、　ＫＡ磁力線
は完全反磁性を示している移動板目内に入り込めないた
め、その反力として、移動板１４を矢印ｆＬ力方向適宜
距離、浮上させる力を発生ずる。

もっともこの構成は、既に述べたように、公知のマイス
ナ軸受の構造と原理的に同一であり、換言すれば、公知
既存のこの種の磁気浮上構造を本発明の装置系にも任意
に援用することができる。

もちろん、こうした浮上用磁界発生手段１９を用いるに
際しては、その数や配置位置は任意の問題である。第１
図中では移動板１４の移動方向Ｘ−ｘに適宜な距離を置
いて二つ示しているが、これは全くにして説明のための
一例に過ぎない。

第一、こうした磁気浮上機構１９を設けること自体、本
発明にとって必須ではない。その方が機械的な摩擦抵抗
が少なく、精度もより出し易いことから望ましいものの
、場合によっては移動板１４が各磁極１７や、必要に応
じて用いられる固定板１８と機械的に接触した状態で移
動しても良い。接触させないようにするにも、逆に機械
的な案内手段を採用し、移動板のガタ付きを防ぐ働きを
これに兼ねさせる等しても良い。ただ、後述する各実施
例においては、この浮上機構１９をいずれも関連する図
面中に図示はして置く。

しかるに、第１図示のような本移動装置ＩＯの概念構成
において、さらに以下に述べるように、各磁極１７の形
状構成とか被駆動領域１５の構成、さらには固定板１８
に与えられる特殊な構成等を採用すると、駆動機構１６
内にて発生させる駆動磁束ｆ。により、これと直交する
Ｘ方向に所定の距離分、移動板１４を左右いずれも望む
方向に移動させることができ。

第２図は第１図示の概念構成をもう少し詳しく示した本
発明の一実施例を示しており、ただし極低温環境を生起
するための冷媒１２や容器１１等は省略している。

この実施例に示されているように、第１図では移動板１
４の両端の被駆動領域１５に対し、横方向駆動力を発生
するべく観念的に示された駆動機構１６は、それぞれ、
被駆動領域１５の長さ方向端部を渡し越すＣ型コア２４
と、このコア２４の中間部に巻回されたコイル２５とを
有する電磁石２６を存しており、この実施例の場合、Ｃ
型コア２４の対向端部、すなわち一対の磁極１７　、１
７は、移動板１４の被駆動領域１５をそれらで士下から
挟み込むように、互いに移動板平面に対し直交する方向
から向かい合っており、また十分に尖鋭化されて、それ
らの間に亙る磁束密度を高め得るようになっている。

もっとも、この電磁石２６は、折角の極低温環境下にあ
るとは言え、超電導電磁石としてコイル２５に流れる永
久環電流により定常的に磁界を発生するものではなく、
意図的にコイル２５に電流を供給したときにのみ、磁界
を発生し得るように、換言すれば意図的に発生している
磁界を消滅させることもできるようになっていることか
望ましい。

移動板１４の移動を頻繁に行なうような場合には特に、
永久環電流をコイル２５に対し選択的に発生させたるた
めに当該コイル２５に関して閉ループを選択的に形成し
たり、逆に閉ループを解いて永久環電流をコイル２５か
ら流し去ったりするような、超電導電磁石構成のために
必要な回路手段はむしろ無い方が簡単である。ただし、
コイル線材としては超電導材料を用い、電流損失を低減
して良いことは当然である。

さて、このような電磁石２６の一対の磁極１７　、１７
の間に挟まれるようにして望んでいる移動板１４の被駆
動領域１５．１５は、例えば第３図（＾）や第４図に示
されるような磁気シャッタ領域を有するように構成され
る。

すなわち、移動板１４にはその移動方向Ｘに沿う方向に
細い幅を有し、これに直交する方向に長さを有する溝が
複数個、移動板１４の移動方向Ｘに沿って所定のピッチ
Ｐで穿たれ、これらの溝の各々の中には、例えば表面が
絶縁皮膜で覆われる等することにより、移動板１４に対
しても、また互いにも、電気的に絶縁された細長い超電
導体３０・・・・・・が埋設されている。したがって当
然、これら複数の超電導体３０・・・・・・の埋設ピッ
チも、この場合、距Ｈｐとなっている。

しかるに、先に少し述べたように、移動板１４の材質と
してニオブ系を選んだときには、これよりも常電導相に
遷移する臨界磁界ないし臨界電流の小さなＭ電導材料と
して、鉛系の材料をこの超電導体３０の材質として選ぶ
と望ましく、また実質的には、この超電導体３０は、外
周に絶縁皮膜の施された超電導線材を適宜長さに裁断す
る等して得ることができる。その場合、図中では矩形断
面でこの領域３０が示されているが、円形断面等に変更
になることもある。

いずれにしてもこの細長い領域３０が、この実施例にお
ける局部的な常電導相遷移可能領域ないし磁気シャッタ
領域３０となり、これを選択的に常電導相に遷移させる
回路装置構造は次のようになっている。

第４図示の場合、ピッチＰで移動板移動方向に各埋設さ
れた超電導体３０には、全て、その長さ方向に選択的に
臨界電流値以−トの制御電流を流し得るように、それぞ
れに移動板上に絶縁膜を介してパターニング形成される
等した電流線路３１が付属しており、これらの電流線路
３１には、制御信号線路３２を介しての選択用制御信号
の印加の下、電流線路選択用スイッチング装置３３の電
流線路切換え動作により、図示しない外部電流源から電
流リード３４　、３４を介して供給される制御電流１ｇ
を選択的に受けるよ・）になっている。

したがって、当該制御電流Ｉｇを受ｃｌだ超電導体ない
し磁気シャッタ領域３０のみが常電導相に遷移すること
ができ、超電導相時には完全反磁性を示していたのが崩
ね、磁束を透過し・得るようになる。このように外部か
らの制御により、当該細長い領域３０を、磁束に関し、
それを透過させたりさせなかったりするシャッタとして
機能させ得ることから、逆にそうした領域３０か電気ツ
ヤツタ領域３０ど呼ばれるのである。

なお、上記のような制御電流１）？に関する経路選択用
のスイッチング構成は、当業者であれば既存の技術をし
て簡単に組むことができ、例えば制御信号線路３２には
、使用する超電導領域ないし磁気シャッタ領域３０の個
数に応じたビット数のバイナリ・データを与え、当該−
二値データにより特定される超電導領域３０に対応シ、
・た電流線路パターン３Ｉにたけ、電流リード３４．：
１４を介して外部から供給される制御電流１ｇが流され
、その領域の磁気シャッタのみが開＜（磁束を透過させ
る）ように構成することかできる。

また図示の場合、各超電導領域３０の両端にτそれぞれ
一つあて、ル１一対のスイッチング装置３３　、３３を
用いているが、原理的には一個で良く、各超電導領域３
０の一端側は全ての超電導領域：（ｌ］に共通の電流線
路パターン３１を介し・てそのまま電流リー　）・３４
の一力に接続し、他端の側にのみ、こうしたスイッチン
グ装置３３を設りて、線路３２に載ってくる選択化号釘
より、他方のリート３４と各線路パターン３１との接続
関係を換えるように１．て良い、。

ただ、図示のように超電導領域３０の両端の側に共にス
イッチング装置３３を設けると、第１．２図示のような
両端に駆動機構１６を設ける構成においては、いずれの
スイッチング装置３３にも外部ＩＩＪ御信呼信号線路を
着脱可能に接続できる端子やコネクタ毛段を設けて置く
だけで、移動板１４は左右の方向性なく用い得る利点か
生まれる。

実際上、この種のシステムを構築した場合、対象物１３
の皐り出し時や移動板１４、駆動機構１６の保守点検時
等に、結構頻繁に移動板１４を取外すことも考えられ、
そうした作業の後には、左石に気を使わずに移動板１４
を装置系内に再挿入できることは、作業−ト、極めて便
利である。

第４図中においてはまた、移動板１４にあって図小され
ている被駆動領域１５の下に、平面投影的に市ね合せの
関係で平行に設けられる固定板１８も併小されているが
、最初に説明する第２，３Ａ図示の実施例ではこうした
固定板１８は使わない。

このような駆動機構構造を採る本実施例の移動装置１０
の動作につき、第３各図に即して説明すると、第３図（
Ａ）は、上記のように装置の静的な説明に用いたように
、本移動装置１０が移動動作を生起していないとき、な
いし面回の移動動作が終了した時点での断面端面構成を
示しており、当該被駆動領域１５を上下に挟む尖鋭化さ
れた一対の磁極１７．１７間にも磁界は発生しておらず
、各超電導領域１５．：１０も極低温環境下にあって超
電導相のままである。

説明の便′［１，のため、第３図において小されている
複数の超電導領域ないし磁気シャッタ領域：１ｏに左側
から順Ｋ”Ｉ　、　’２．　’３・・・・・・と番号付
Ｇｉ“を１−ると、第３図（Ａ）において一対の磁極１
７．１７を直線で結ぶイ装置にある磁気シャッタ領域３
ｏには番号１１３が付けられる。

しかるに今、この＃３領域に対し、ピッチ２分だけ左に
位置している磁気シャッタ領域＃２にのみ、先に説明し
た制御電流を流し、ここの超電導相を崩して常電導相に
遷移させながら、一対の磁極１７．１７間に所定の大き
さの駆動磁界を発生させると、当詠一対の磁極１７．１
７間に亙る駆動磁束ｆＤは、第３図（Ｂ）に示されてい
るように、唯一＝−１常電導相に遷移している磁気シャ
ッタ領域１２を介する磁路しか採ることができない。他
の超電導相となっている領域は完全反磁性を星するから
である。

しかるに、この磁路は、明らかに意図的に形成された磁
気的な迂回路であり、磁気ポテンシャルの高い磁路であ
るから、あたかもゴム紐か伸ばされているときの状態の
ように、その伸びを縮めようとする力、すなわち、より
磁気抵抗を下げようとする方向に駆動力が発生し、被駆
動領域１５ないし移動板１４は図面ト、右方向Ｘに動か
される。

しかし、この動きを生じている横方向駆動力は、駆動磁
束ｆ。に関し、それが安定な状態に近くなる程、つまり
は一対の磁極１７．１７間にあって最も磁気抵抗の小さ
な経路に近付く程に弱まり、当該常電導相に遷移した磁
気シャッタ８２が第３図（（：）　Ｉ、：ｉ小されてい
るように、−・対の磁極１７　、１７を結ぶ直線トに幾
何的に整合したときに、当該駆動磁束ｆＤに伴う横方向
駆動力は原則として零になって、そこで移動板１４は停
止する。

このようにして、移動板１４はｍ位ステップＰだけ、右
方向に動かされたことになるが、移動板１４の当該所定
ステップＰの移動動作が終わったならば、速やかに一対
の磁極間に印加１ノだ磁界を除去し、常電導相となって
いる磁気シャッタ＃２か帯磁するのを防ぐと共に、当該
磁気シャッタ＃２を常電導相に遷移させていた；ｔｉ制
御電流１ｇを除去し、超電導相に戻して＝・ｍ位操作の
終了と′１−る。

なお、磁気シャ９夕３０の帯磁を防ぐため、−ｍ位ステ
ップの動作終了後、常電導相に遷移させていた磁気シャ
ッタ領域を超電導相に戻す而、または各単位ステップの
動作開始に光電γっでどれかの磁気シャッタ領域３０を
常電導相に遷移させてから一対の磁極１７．１７間に駆
動磁界を印加する前に、当該一対のｍ棒に消磁用の高周
波バイアス磁界を生しさせるようにしても良い。

もちろん、上記の移動板駆動動作は、引き続いて移動板
１４をさらに順にピッチＰづつ右送りし得ることをも自
明の理として示している外、当然、左送りも可能なこと
を示している。

例えば第３図（八）の状態から磁気シャッタ領域＃４に
のみ、制御電流１ｇを印加し、これを常電導相に遷移さ
せて一対の磁極１７．１７間に駆動磁界を印加すれば、
駆動磁束ｆ０の通る位置か先の場合の磁気シャッタ領域
＃２から磁気シャッタ領域＃４に変わるだけで、メカニ
ズムとしては上記したと全く同様の原理により、移動板
１４は左方向に移動するべき横方向駆動力を受け、最終
的に第３図（Ｃ）において一対の＆ｔＡ棒１７．１７を
結ぶ直線上に位置している磁気シャッタ領域＃２を磁気
シャッタ領域＃４と読み換えれば良いように、当該左方
向に単位ピッチＰに即した移動板の移動を図ることがで
きる。・のみならず、この実施例は、最小移動分解能で
あるｆｉｔ、　（ｆｆピッチＰに対し、その整数倍の距
離に汀り、移動板１４を−・挙に移動可能なことも示す
ものとなっている。例えば第３図（Ｂ）において、磁気
シャッタ領域＃２に代え、図中で最も左端にある磁束領
域＃１が選択されて、■制御電流１ｇがこれのみに印加
され、常電導相に遷移したとしよう。

すると、一対の磁極１７．１７間に印加した駆動磁界が
この磁気シャッタ領域月にまで影響を及ぼし得る程に強
いものであるならば、駆動磁束ｆＤがこの磁気シャッタ
領域月のみを通ることにより、移動板１４は右方向に先
と同様に駆動力を受けて動き出し、この磁気シャッタ領
域＃ｌか第３図（Ｃ）における磁気シャッタ領域＃２に
見られるように、一対の磁極１７．１７間を結ぶ直線上
に位置した時点で停止する。

こねは結局５−足跳びに移動板１４を最小分解能ピッチ
Ｐの二倍、移動し得たことを、０味する。

全く同様に、第３図（八）中に示されている磁気シャッ
タ領域Ｊ１３から三つ目、四−）　Ｌｌというように、
より離れた磁気シャッタ領域を選択的に常電導相に遷移
させた状態を考えれば、一対の電極１７．１７間に発生
させる駆動磁界がそれら離れた磁気シャッタ領域にまで
影響を及ぼし得る程に強いものである限り、さらに長い
距離に亙り、−挙に移動板１４を移動し得ることになる
。

こうしたことを総合すると、本発明の方法ないし装置に
よれば、移動板Ｉ４を粗動も微動もさせ得ることを、α
味し、これは極めて便利に使うことかできる。

例えば対象物＋３（第１．２図）を観測ないし加圧位置
の近くにまで持ってくるときには最小分解能Ｐの整数倍
の粗動を利用し、観測ないし加工位置近傍から厳密に当
該観測ないし加工位置に位置決めるときには最小分解能
Ｐに従う微動を利用することができ、もフて処理の迅速
性と位置決め精度の高さを双方共に満たすことができる
。

なお、実際には上記の最小分解能をミリ・オーダには容
易にし得、サブ・ミリ・オーダからさらにはミクロン・
オーダ程度にまでも本発明の原理でこわを構築すること
ができる。

ただしその場合、各磁極１７の尖鋭化する一Ｌで加工限
界が生ずることもあり得る。

第５図はさらにそのような恐れも少なく、特には［Ｍｉ
１７の先端を尖鋭化しなくても良い場合として、本発明
に従って構成さｊた対象物移動装置ＩＯの他の実施例を
示しており、この実施例では第１図、第４図にて示され
ていた固定板１８を用いる。

実際上、第２図示実施例の概念構成と図面上で異なるの
は、各Ｍｉ棒１７の先端が通常の通り、単にＮＶ−坦に
形成されていること、そして移動板１４の被駆動領域１
５と一方の磁極１７の間に固定板１８か挿入されている
ことである。したがって通計Ｈλば、以下特に説明する
部分を除き、他の部分については既に第一の実施例に関
して述べた各説明や種々の配慮を援用することかできる
。

第６　’Ａ　（Ａ）は、この第５図示実施例に従って構
成された駆動機構１６の一例を示しており、一対の磁極
１７　、１７は、上記のように端面が平坦となっている
外、図中で一ト方に位置するＭｉ棒１７と移動板１４な
いしその被駆動領域１５との間に固定板１８が介在ｊノ
、かつ、この固定板１Ｂと被駆動領域１５の間には、望
ましくは先に説明シ２・た磁気浮」−用ｉ界発生り段１
９により移動板１４を浮トさせるごとにより、例えば１
０μｍ程度の隙間か開けられている、国定板１８は、こ
の実施例の場合、適当なる超電導材料で作らむ、ただし
７、その一部、どの場合は対の磁極！７．１７のほぼ横
方向中央近傍を結ぶ位置１．に、定常的に磁束を透過１
１能な所定開口面積の透孔４０が磁束通過可能領域とし
て設けられている。

移動板目の被駆動領域１５虹は、第２，３図示実施例と
同様、第４図示のような制御’ｌｔＥ流Ｉｇの選択印加
構成により、それぞれ選択されたものが常電導相に遷移
可能な磁気シャッタ領域３０が所定のピッチＰで設りら
れており、便宜的にこわらにも、図中、左側から順番に
番号＃ｌ　、　＃２．・・・・・・を付して置く。

この実施例の対象物移動装置１０は、次のような動作を
生む。

透孔４０の部分を除きＭｉ電導相にある固定板１８の当
該透孔４０を通り、一対の磁８ｉ１７．１７間に亙る直
線Ｆに位置する磁気シャッタ領域＃４に対し、左方向に
所定ピッチＰたけ離れた磁気シャッタ領域町にのみ、第
４図示の構成を介して制御電流１ｇを印加し、これを常
電導相に遷移させると共に、一対の磁極１７．１７間に
駆動磁界を発生させると、当該対の１ｆｔＪ４１７．＋
７間に亙る磁束ｆ。は第６図（Ｂ）に示されるように、
磁気シャッタ領域＃３と固定板１８に空けられている透
孔４０を介する磁路に沿ってしか通り得す、したがって
やはり、この電路は意図的にねじ曲げられているため、
一対の磁極１７．１７間に真直ぐに亙ろうとすへく、移
動板１４に対し、横方向Ｘに物理的な駆動力を発生ずる
。固定板Ｉ８は文字通り固定であって動き得す、したが
って透孔４０も動き得ないから、被駆動領域１５中に設
けた磁気シャッタ領域門がこの透孔４０のＦ方にまで、
動いて来なければならないのである。

その結果か第６図（Ｃ）に示されており、固定板１８の
透孔４０と常電導相に唯一遷移している磁気シャッタ領
域月とが一対の磁極１７．１７間でＦ下に直線的に整合
したときに、移動板１４に対する横方向駆動力は失われ
、移動板１４はその位置で停止する。その後は既に説明
したように、駆動磁界を除去し、制御電流１ｇも除去し
て、常電導相に遷移させていた磁気シャッタ領域を超電
導相に戻せば良い。

しかるに、この実施例でも、先に述べた通り、左右いず
れも所望の方向に移動板１４を動かし得る外、最小分解
能Ｐの整数倍に狂って一挙に移動板を１４を動かすこと
も可能なことが理解される。

特に、−一対の＠Ｖｉ１７．１７は機械加工によって尖
説化しなくても、固定板１８の透孔４０のみを透過可能
とすることにより、必要な磁束の集中効果は当該透孔４
０の面積的な大きさ等によって設計的な段階から部分に
得ることができ、しかも、固定板１８のどの位置に透孔
４０を穿つかを選択することにより、最適な磁束分布位
置を求めることも可能となる。

ただし、磁極先端を尖鋭化しないことが本質的に必須な
のではなく、尖鋭化しなくても良いという意味もあり、
使用の実際下にあって、必要に応じ、第一具体実施例と
同様に、磁極構造による磁束の集中下が必要とされる場
合には、適度に磁極先端を尖鋭化して用いて良い。その
場合にも、固定板１８の側に厳密に面積を規定可能な磁
束通過可能領域４０があるので、その磁極先端側の加工
精度に関してはかなり楽になる。

また、透孔４０の実際的な形状としては、限定的ではな
いか、移動板１４の移動方向Ｘに沿う方向に細い幅を有
し、それと直交する方向に長さを有するスリット形状と
することが最も一般的であり、製造容易な外、設計のた
めの各種定数等も求め易い。

さらに、固定板１８に設ける磁束通過可能領域４０の機
能が、＝一対の磁極１７　、１７間に派生する駆動磁束
ｆ１１をその領域にのみ、選択的に通す機能であること
に鑑みると、先に移動板１４の被駆動領域１５中に設け
られていた磁気シャッタ領域３０と同様の構成をこの透
孔４０のある部分に設け、外部制御電流を選択に流すこ
とにより、定常的に、ないし移動板を移動させるべき必
要時にのみ、この固定板付設の磁気シャッタ領Ｌｌｉ４
０をのみ、常電導相に遷移させることも考えられる。

これを更に推し進めると、第７図示のように、固定板１
８に設ける磁束通過ｌ＋Ｊ能領域４０としての磁気シャ
ッタ領域４０を、所定のピッチＰで移動板１４の長さ方
向に沿い、複数個、互いに絶縁状態を保たせたまま、並
設する構成に至る。

そして、この固定板１８に設ける磁気シャッタ領域４０
・・・・・・に関しても、第４図示の移動板１４に設け
る磁気シャッタ領域３０の選択制御と同様の選択回路手
段を設け、どれか一つまたは複数個を常電導相に遷移可
能とさせる。

この第７図にあっても、移動板１４の側と固定板１８の
側の双方において、各磁気シャッタ領域３０゜４０に図
中、左側から順番に各々番号ｓｌ　、　ｓ２．・・・・
を付して説明すると、当該第７図示の状態では、被駆動
領域１５側の磁気シャッタ領域＃４と固定板１８側の磁
気シャッタ領域＃３とが一対の磁極１７．１７間でそれ
らｉｆｉ極の横方向のほぼ中央相互を結ぶ直線上に位置
している。

ここで例えば、第４図示のような選択回路手段の構成に
より、被駆動領域１５側の磁気シャッタ領域＃３と、固
定板１８側の磁気シャッタ領域＃３とをのみ、選択的に
常電導相に遷移させ、その状態で一対の＆ｉｉ極１７，
１７間に駆動磁界を印加したとすると、それに伴って発
生する駆動磁束は、本第７図中には示していないが既に
述べた実施例から理解されるように、被駆動領域１５中
の磁気シャッタ領域＃３と固定板１８中の磁気シャッタ
領域町とを通るしかなく、これは意図的にねし曲げられ
た磁気ボデンシャルの高い磁路となるので、固定板１Ｂ
中の磁気シャッタ領域６３に対してその真上に当該被駆
動領域１５の側の磁気シャッタ領域＃３が来る方向、す
なわち図中で右方向に被駆動領域１５ひいては移動板１
４を移動させる駆動力が発生する。

しかるに、この右方向への最小分解能Ｐに従う移動板１
４の移動駆動は、この実施例の場合、上記被駆動領域側
の磁気シャッタ領域＃３と固定板側の磁気シャッタ領域
＃３の組合せのみならず、被駆動領域側の磁気シャッタ
領域月と固定板側の磁気シャッタ領域１′４の組合せや
、被駆動領域側の磁気シャッタ領域＃２と固定板側の磁
気シャッタ領域＃２の組合せによっても実現し得ること
が分かる。

これを逆に言うと、このように複数の組合せを採り得る
ように構成することで、そのときどきで必要とする移動
板移動方向や移動距離に応じ、磁気シャッタ領域相互に
最適な組合せ関係を選択できることが分かる。もちろん
、最小移動分解能Ｐの整数倍に亙り、移動板１４を−跳
びに移動させ得ることは最早理解されよう。

さらに言うなら、例えば一対の磁極１７．１７が移動板
１４や固定板１８に設ける磁気シャッタ領域の寸法やそ
のピッチＰに対し、横方向に十分に大きな相対中法とな
る大きさであるような場合には、例えば第７図において
固定板１８中の磁気シャッタ領域＃＋、＃５を共に常電
導相に遷移させ、一方で被駆動領域１５の側においても
磁気シャッタ領域＃ｌ　、　＃５を常電導相に遷移させ
れば、当該各領域ｎ１　、　ｎ５間が距離的にも十分離
れており、互いに磁気的な影響は受けないか、受けても
問題となる干渉を生じない場合には、それら゛ニケ所の
部分において駆動ｉ束ｆＤによる横方向駆動力を得るこ
とができ、移動板駆動トルクを実質的に増すことができ
る。

このように、一対の磁極１７　、１７間にあって複数の
磁気シャッタ領域の組合せで駆動トルクを増し得ること
か理解されるが、当然、駆動機構１６そのものの数を増
やして良いことも考えられる。

例えば第１．２．５図中では移動板の１４の両端に設け
た被駆動領域１５．１５に対し、それぞれに駆動機構＋
６．＋６Ｖを設けているが、それらの間の移動板長さ方
向途中の部分にさらに被駆動領域１５とその駆動機構１
６を増設しても良い。逆に、十分な駆動トルクが得られ
るのであるならば、駆動領域１６は図示の場合に代え、
−・方の移動板端部または移動板長さ方向の適当な一ケ
所にのみ設けた一つで済ましても良い。

固定板１８の方にも第７図示のように複数の磁気シャッ
タ領域４０・・・・・・を設ける場合、例えば第８図示
のように、移動板側の被駆動領域Ｉ５に設ける磁気シャ
ッタ領域３０・・・・・・のピッチＰに対し、当該固定
板側の磁気シャッタ領域４０・−・・・・の並設ピッチ
を巽ならせると、さらにｉト位動作あたりの移動板移動
距離に関し、異なるステップｔ１が得られる。

第８図示の例においては、固定板１８の側に並設する電
気シャッタ領域４０・・・・・・・・の＋４位ピッチは
くＰ＋α）となっている。

このような場合、この第８図でも被駆動領域１５と固定
板１８の各側において設けられている各磁気シャッタ領
域３０．４０に図中、左側から順番に番号＃１　、　＃
２・・・・・・を付すと、例えば一対の磁！Ｊｊ＋７．
１７間に駆動磁界を発生させる際、固定板側の磁気シャ
ッタ領域＃３を先に第４図に即して説明したような回路
装置により常電導相に遷移させながら、被駆動領域１５
側の磁気シャッタ領域町を同時に常電導相に遷移させる
と、既述したメカニズムにより、これら両磁気シャッタ
領域＄３　、　Ｊ１３が平面的に整合して被駆動領域の
移動か停止するまでに当該移動板が右方向に動く距離は
、被駆動領域側の磁気シャッタ領域の並設ピッチＰに等
しくなる。

これに対し、固定板側の磁気シャッタ領域＃４と被駆動
領域１５の側の磁気シャッタ領域＃４とをのみ、共に常
電導相に遷移させて一対の磁極１７．１７間に駆動磁界
を発生すると、それら両磁気シャッタ領域＃４　、　＃
４が平面的に整合するまでに移動板１４が右方向に移動
する距離は、固定板側の磁気シャッタ領域並設ピッチ（
Ｐ＋α）となる。

さらに例えば、固定板側の磁気シャッタ領域８４と被駆
動領域側の磁気シャッタ領域門とをのみ、共に常電導相
に遷移させて駆動磁界を印加すると、それら両頭域が平
面的に制動するまでに移動板Ｉ４かむ方向に移動する距
離は、両ピッチの差αになる。

このように１ノで、基本的に中１位回あたり三種類の移
動距離を選択することかでき、もちろん、左方向にも上
記玉袖類のステップ量の移動を生起する磁気シャッタ領
域３０．４０相ηの組合せを見い出すことかできる。

結局、このようなピッチ関係によれば、単位ステップ１
ｊｔ自体を幾種類かに増すことができ、制御性や操作性
は一層高められることになり、これに先に説明した一つ
飛ばし、二つ飛ばしの駆動を加味すれば、本装置による
対象物の移動制御はより多彩なものとなる。行って戻す
二重の移動を単位ステップとして採用すれば、移動量（
Ｐ−α）も実現できる。にもかかわらず、上記メカニズ
ムからして明らかなように、とのステップ量を選択して
も、移動粘度が何等犠牲にならない点で優れている。

もっとも、図示された実施例装置では、移動板の移動停
止に際し、特にはタンピング機構を付していない。実際
には、本装置の全体を液体ヘリウム等、極低温環境生成
用の溶液に浸漬して用いる場合には、そつした液体の持
つ粘性が適度なダンピング効果を発揮したり、また、移
動板は急激に停止するのではなく、磁気駆動力が漸減す
ることにより、時間軸を拡大して見れば結構、徐々に停
止するので、上記のようなダンピング機構をあえて別途
に設ける必要はないことが多い。

しかし、あえてそうしたダンピング機構が要求された場
合には、移動板の適当個所に銅板等を貼り付け、駆動磁
気力の影響等により、その内部に生ずる渦電流損で適度
なダンピング力を得るような構成を採っても良い。

ところで、こむまで述べた実施例では、いずれも、選択
的に常電導相に遷移可能な領域として、白身に流される
；しｊ御電流により、極低温環境下でも超電導相から常
電導相に遷移する所定の面積を有する超電導体による磁
気シャッタ領域３０．４０シか例示しなかったが、被駆
動領域１５や、実施例によっては固定板１８に備えられ
る常電導相遷移可能領域（磁束通Ｉａ’ｉｊｒ能領域）
としては、例えば第１０．１１図示のような構成による
ものを採用オることもできる。

第１０図示の場合、常電導相状態に遷移Ｉ２ていないと
きには、特に本発明で呂−つ所定面積の常電導相遷移可
能領域３０は、移動板１４の超電導材質そのもの、つま
り５被駆動領域１５としても特に他と［メ別すべき物的
、幾何的な構成はないものどなっているが、当該被駆動
領域１５の上方を移動板移動方向と直交する方向に渡る
制御電流線５１が移動板移動）ｆ向に沿い、適宜間隔を
置いて複数本、並設さ打ている。

こうした制御線群５１・・・・・・の中、選択した制御
線５１にのみ、所定１１以」−の制御電流を流せば、そ
の周囲に発生する外部制御磁界ｆ（、は、そのドの被駆
動領域１５中、所定の面積領域のみをその厚味の全Ｊ’
（に亙り、極低温環境−トでも常電導相に遷移させるこ
とかできる。したかって、逆に言えば、１′１謹制御電
流線５１に流される制御電流により発生する外部制御磁
界［３，の影響を受は得る面積部分として、常電導相遷
移可能領域３０を特定することができる。この場合、上
記において動作の説明に用いたピッチは、当該制御電流
ｉ！１１５１の並設間隔として定義することができる。

第１１図に示される構成の場合は、常電導相遷移可能領
域３０として弱ジョゼフソン接合を利用したもので、被
駆動領域１５の長さ方向に所定の間隔で幅方向に亙る細
幅の溝５２を形成したもので、当該溝５２の幅を一般に
数十ないし数画オングストローム・オーダで形成すれば
、仮に図示のような溝５２ではなく、底がなくてスリッ
ト状になっていても、その部分は弱ジョゼフソン接合領
域と看做すことができる。

したがって、同様に各弱ジョゼフソン接合領域の上方に
制御電流線５１を渡らせ、これに選択的に制御電流を流
して外部磁界を発生させれば、当該弱ジョゼフソン接合
領域を常電導相に遷移させることができる。

このような構成により、各常電導相遷移可能領域を形成
した場合には、上記動作の説明におけるビッヂは溝５２
の並設間隔ないし制御電流！５１の並設間隔として定義
し得る。

もちろん、第５〜８図示実施例のように、移動板の被駆
動領域１５と固定板１８の双方に常電導相遷移ｉ目１ヒ
領域を設ける場合、固定板側の磁束通Ａ可能領域ないし
磁気シャッタ領域４０に第Ｈ）、ＩＩ図小構成を選択的
に採用して良い外、被駆動領域１５の側と固定板１８の
側で異なる構成の磁気シャッタ領域３０．４０を採用し
ても良い。

もっとも、常電導相に遷移させるべき領域に対し、外部
ＩＩＩ御磁界を印加するという第１０．Ｉ＋図示構成は
、当該外部ｉ制御磁界の強さを一般的にはある程度以上
、強めねばならないため、駆動磁界に対するモ渉も多め
となることも予想されるので５その意味では第４図示の
直接電流印加方式に−［ｌの長がある。

なお、あらかじめ述へたが、上記各実施例においては、
いずれも、常電導相遷移可能領域ないし磁気シャッタ領
域は、平面形状的には細長い形状をのみ示したものの、
これに限定されることなく、円形形状その他、適当な形
状を採用することができる。

移動板１４に設ける被駆動領域１５についても、移動板
と一連、同一の部分であフて良いことは勿論、別に作ら
れて組立てられた関係にあっても良い。

また、上記実施例は、移動板１４の移動に関し、次元平
面内で一次元方向Ｘについてのみの説明であったが、理
解されるように、駆動機構を図示実施例と直交する方向
に別に設ければ、二次元Ｘ−Ｙ方向のいずれにも移動板
１４を移動させ得るシステムに容易に展開させることが
できる。

場合によってはさらに、装置全体がある程度の浮力を受
は得る極低温環境生成用の液体浸漬環境下で用いられる
ことを考えると、駆動磁界を強めに採り、図示した平面
内装置構成の全体をさらに高さ方向に移動させる場合に
も、本方法を採用することすら考えられ、その場合には
三次元移動システムを構築することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は極低温環境下での対象物移動装置として、本発
明の方法を適用した装置構成例の概略構成図 第２図は第１図示装置構成に従った具体的な実施例装置
の概略構成図。 第３図は第２図示装置の動作説明図。 第４図は本発明装置で用いる常電導相遷移ｉＴ能領領域
いし磁気シャッタ領域の一構成例の概略構成図。 第５図は第１図示装置構成に従った具体的な他の実施例
装置の概略構成図。 第６図は第５図示装置の動作説明図。 第７図は駆動機構改変例の要部概略構成図。 第８図は駆動機構のさらなる改変例の要部概略構成図。 第９図は移動板を浮上させるに用いるマイスナ磁気軸受
構造の一例の説明図。 第１Ｏ図は常電導相遷移可能領域の他の構成例の概略構
成図。 第１１図は常電導相遷移可能領域のさらに他の構成例の
概略構成図。 である。 図中、１０は本発明に従って構成された全体としての対
象物移動装置、１２は極低温環境生成用の冷媒、１３は
対象物、Ｉ４は移動板、１５は移動板に備えられる被駆
動領域、１６は横方向駆動機構、１７は磁極、１８は固
定板、１９は移動板を浮上させるための磁界発生手段、
２５は電磁石、３０は常電導相遷移可能領域ないし磁気
シャッタ領域、３１は各磁気シャッタ領域に制御電流を
選択的に流す制御電流線、３３は電流線路選択用のスイ
ッチング装置、４０は固定板に設けられる磁束通過可能
領域ないし磁気シャッタ領域、５１は外部制御磁界を発
生するための制御電流線、５２は弱ジョゼフソン接合を
形成するだめの溝またはスリット、である。 第５図 第９図 誠） 第７図 第８図 Ｕ ｚ

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. （１）極低温環境下で移動させるべき対象物を支持する
   移動板を設け； 該移動板の一部の平面領域は、これを被駆動領域として
   、その上下から駆動磁界を印加すると共に； 該被駆動領域中、所定の面積領域のみを外部制御磁界の
   印加または制御電流の印加により、上記極低温環境下で
   も局部的に超電導相から常電導相に遷移させ； もって上記駆動磁界により発生させた駆動磁束が、上記
   被駆動領域中にあって上記局部的に常電導相に遷移した
   面積領域中を介してのみ、該被駆動領域をその表裏方向
   に抜けるに伴い、その磁束分布が安定な状態になろうと
   する力で上記移動板を移動させること； を特徴とする極低温環境下の対象物移動方法。
2. （２）極低温環境下で移動させるべき対象物を支持する
   移動板と； 該移動板の上記対象物を支持している以外の領域の一部
   である被駆動領域中において、該移動板の移動方向に互
   いに間隔を置きながら複数個並設され、それぞれ外部制
   御磁界の印加または制御電流の印加により、上記極低温
   環境下でも超電導相から常電導相に遷移可能な磁気シャ
   ッタ領域と； 上記被駆動領域に対し、その上下方向から駆動磁界を印
   加可能な一対の磁極と； 上記複数の磁気シャッタ領域の中、そのときどきで選択
   した一つ以上の磁気シャッタ領域を上記極低温環境下で
   も上記常電導相に遷移させるため、該選択した磁気シャ
   ッタ領域にのみ、上記外部制御磁界または上記制御電流
   を選択的に印加する選択回路手段と； を有して成り、上記一対の磁極間に亙る駆動磁束が、上
   記選択回路手段により選択されて上記常電導相に遷移し
   た磁気シャッタ領域を介してのみ、上記被駆動領域を表
   裏方向に抜けるに伴い、その磁束分布が安定する方向に
   上記移動板に対する横方向駆動力を発生すること； を特徴とする極低温環境下の対象物移動装置。
3. （３）一対の磁極の先端はそれぞれ尖鋭化され、駆動磁
   束密度を高め得ること； を特徴とする請求項２に記載の装置。
4. （４）一対の磁極間にあって移動板の被駆動領域に平行
   に設けられた固定板をさらに有し； 該固定板には、上記移動板の移動方向に沿う所定の位置
   に、あらかじめ固定的に、極低温環境下でも常に磁束を
   通過させ得る局部的な磁束通過可能領域が形成され、該
   磁束通過可能領域を除く固定板部分は、上記極低温環境
   下で超電導相となる材料で作られていること； を特徴とする請求項２または３に記載の装置。
5. （５）固定板の所定位置に固定的に形成される磁束通過
   可能領域は、該固定板に穿たれ、該固定板を上下に抜け
   る透孔であること； を特徴とする請求項４に記載の装置。
6. （６）一対の磁極間にあって移動板の被騒動領域に平行
   に設けられた固定板をさらに有し； 該固定板の所定の位置には、所定の面積を有し、外部制
   御磁界の印加または制御電流の印加により、その部分の
   みが選択的に超電導相から常電導相に遷移可能な磁気シ
   ャッタ領域が設けられ、該磁気シャッタ領域を除く固定
   板部分は、上記極低温環境下で超電導相となる材料で作
   られていること； を特徴とする請求項２または３に記載の装置。
7. （７）固定板に設けられる磁気シャッタ領域も、上記移
   動板の移動方向に沿って互いに間隔を置きながら複数個
   並設され； これに応じ、それら固定板に設けられた複数の磁気シャ
   ッタ領域の中、そのときどきで選択した一つ以上の磁気
   シャッタ領域を上記常電導相に遷移させるため、上記外
   部制御磁界または上記制御電流を選択的に印加する選択
   回路手段を有すること； を特徴とする請求項６に記載の装置。
8. （８）移動板に設けられる磁気シャッタ領域は、該移動
   板に形成された溝内に埋設され、互いに電気的に絶縁さ
   れた超電導体で構成され、該超電導体の常電導相への遷
   移は、該超電導体に直接に制御電流を流し行なわれるこ
   と； を特徴とする請求項２から７までのいずれか一つに記載
   の装置。
9. （９）移動板に設けられる磁気シャッタ領域は、該磁気
   シャッタ以外の移動板部分と材質的にも幾何的にも特に
   区別される領域ではなく、該移動板の表面に臨み、該移
   動板移動方向とは直交する方向に伸びる制御電流線に制
   御電流を印加した際に生ずる制御磁界により、局部的に
   常電導相に遷移する領域であること； を特徴とする請求項２から７までのいずれか一つに記載
   の装置。
10. （１０）移動板に設けられる磁気シャッタ領域は、弱ジ
    ョゼフソン接合を形成し得る領域であり、該領域に臨み
    上記移動板移動方向に直交する方向に伸びる制御電流線
    に制御電流を印加した際に発生する制御磁界により、該
    弱ジョゼフソン接合領域が常電導相に遷移すること； を特徴とする請求項２から７までのいずれか一つに記載
    の装置。
11. （１１）一対の磁極の各々と移動板との間には互いに触
    れ合うことのないように間隙が形成されていること； を特徴とする請求項２から１０までのいずれか一つに記
    載の装置。
12. （１２）移動板と固定板との間には互いに触れ合うこと
    のないように間隙が形成されていること；を特徴とする
    請求項４から１１までのいずれか一つに記載の装置。
13. （１３）移動板の全領域、または上記対象物支持部と上
    記被駆動領域を除く所定の領域は超電導体で形成され、
    該超電導体で形成された部分に対し、マイスナ効果を利
    用した移動板浮上用の磁界発生手段が臨んでいること； を特徴とする請求項２から１２までのいずれか一つに記
    載の装置。