JPH03142907A - 超電導マグネット - 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〕 本発明は超電導マグネット、特に核磁気共鳴分析に静磁
界発生器として用いる超電導マグネットに関する。

〔従来の技術〕

核磁気共鳴分析（以下、ＮＭＲ分析と言う）には静磁界
発生器として近年超電導マグネットが多く用いられる。

ＮＭＲ分析装置において、分光計のデイスプレィ画面上
で共鳴吸収スペクトルを捉えるためには、共鳴周波数の
精度、従って静磁界の精度は±１１００ｐｐが要求され
る。

ＮＭＲ分析に用いられる超電導マグネットにおいては従
来、第２図に示すように磁界発生用超電導コイル１に、
クエンチの際のエネルギーを放出するための保護抵抗２
を並列に接続していた。この保護抵抗はクエンチ時の端
子電圧を低く押さえるため、数オーム以下の抵抗値とし
ている。

外部電源３から外部電源スィッチ４を介し電流を供給し
て昇磁する際、超電導コイルｌそのものに流れる電流、
従って磁界が、所定の値に安定するまでに要する時間は
、超電導コイル１と保護抵抗２で形成される閉回路の時
定数に支配される。

超電導コイルは３０ないし１００Ａ程度の電流で５Ｔ以
上の高磁界を発生させるために巻数を多くしているから
、超電導コイル１のインダクタンスは通常３０ヘン−リ
以上である。従って超電導コイル１と保護抵抗２で形成
される閉回路の時定数は１０ないし１００秒、あるいは
それ以上である。

第２図で５は永久電流スイッチであるが、その抵抗値は
数十オームである。

〔発明が解決しようとする課題〕

コイルと並列に数オーム以下の保護抵抗を接続した従来
の超電導マグネットでは、コイルと保護抵抗で形成され
る閉回路の時定数が大きいため、外部電源から励磁電流
を供給しても、運転開始後、コイルそのものに流れる電
流、従って磁界が所定の値に要求精度の範囲で安定する
までに長い時間を要した。

また界磁の際に、コイルに並列に接続された保護抵抗に
も電源電圧に応じた電流が流れ、この電流によるジュー
ル熱のため冷却剤である液体ヘリウムの蒸発が増える。

液体ヘリウムの無益な蒸発を避けるために界磁の際の電
源電圧を低く抑えなければならないので、これも界磁の
際所定のａ１界を得るまでの時間が長くなる一因となっ
ていた。

従って本発明の目的は、ＮＭＲ分析に用いられる超電導
マグネットにおいて、界磁開始後、液体ヘリウム等の冷
媒の蒸発を抑えながら、安定した所定の磁界が得られる
までに要する時間を短縮することである。

〔！１！題を解決するための手段〕 上記目的を達成するため本発明では、ＮＭＲ分析に用い
られる超電導マグネットにおいて、超電導マグネットの
励磁コイルと並列に接続される保護抵抗に直列に、整流
器を挿入し、整流器の接続方向はコイルの励磁電流に対
して逆の極性になるようにした。

〔作用〕

本発明の超電導マグネットでは、超電導マグネットの励
磁コイルに並列に、保護抵抗と、これに直列に、コイル
の励磁電流に対して逆の極性に接続した整流器が接続さ
れている。整流器はコイルの励磁電流に対して逆の極性
に接続されているから、界磁の際電流は保護抵抗には流
れず、励磁コイルと永久電流スイッチのみに流れる。数
十オーム以上の抵抗をもつ永久電流スイッチのコイルに
流れる電流は小さいから、電流は主として励磁コイルに
流れる。

従来は、励磁電流を上げすぎて所定の値を超えた場合、
電流を減少させた上で再度所定の値まで上昇させると時
定数の関係で時間がかかるので、所定の値まで電流を減
少させる調整方法が取られた。これに対し本発明の超電
導コイルでは時定数を小さくできるので、励磁電流を上
げすぎて所定の値を超えても、電流を減少させた上で、
外部電源により再度所定の値まで上昇させる方法で容易
に所定の磁界を得ることができる。

界磁後超電導マグネットの使用中に何らかの原因で超電
導コイルにクエンチが発生した場合、コイルと保護抵抗
回路で形成される回路で、コイルを電源とすると、整流
器は順方向に接続されているから、保護抵抗を通ってこ
の閉回路に電流が流れて、コイルに生したエネルギーが
放散され、コイルの焼損が防止される。

〔実施例〕

以下、図面に従って本発明をさらに具体的に説明する。

第１図に本発明の超電導マグネットの回路を示す。超電
導コイル１は、外部電源スィッチ４を介して図で上側が
正、下側が負の極性をもつ外部型′ａ３に接続されてい
る。超電導コイルｌに並列に、コイルの励磁電流に対し
て逆の極性に接続した整流器６と、これに直列に接続し
た数オームの保護抵抗２が接続されている。超電導コイ
ル１には超電導永久電流スイッチ５が並列に接続されて
いる。

第１図の超電導マグネットの動作は下記の通りである。

外部電源スィッチ４を閉じると、上側が正、下側が負の
極性に接続された外部電源３により超電導コイルｌが励
磁される。

整流器６は超電導コイル１の励磁電流に対して逆の極性
に接続されているから、界磁の際電流は整流器６とこれ
に直列の保護抵抗２には流れず、超電導コイル１と永久
電流スイッチ５のコイルのみに流れる。数十オーム以上
の抵抗をもつ永久型流スイッチ５のコイルに流れる電流
は小さい。

励磁後超電導コイル１にクエンチが発生した場合、コイ
ル１が電源となって、整流器６は順方向になるため保護
抵抗２に電流が流れ、超電導コイルｌに生じたエネルギ
ーが放散される。

〔発明の効果〕

本発明の超電導マグネットによると、界磁の際電流は保
護抵抗には流れず、主として超電導励磁コイルに流れる
。従って保護抵抗での発熱を考慮する必要がないから、
外部電源電圧を高くして速やかに昇磁することができる
。

励磁電流を上げすぎて所定の値を超えても、電流を一旦
減少させた上で、再度所定の値まで励磁電流を上昇させ
る方法で、容易に、速やかに所定の磁界を得ることがで
きる。

また、界磁後超電導マグネットの使用中に何らかの原因
で超電導コイルにクエンチが発生した場合には、整流器
が順方向になって保護抵抗に電流が流れ、超電導コイル
に生じたエネルギーが放散されて、永久電流スイッチお
よび超電導コイルの焼損が防止される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の超電導マグネットの回路図である。第
２図は従来の超電導マグネットの回路図である。 符号の説明

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 励磁コイルに並列に、保護抵抗と、これに直列にかつ前
   記励磁コイルの励磁電流に対し逆の極性になるよう接続
   された整流器が接続されている超電導マグネット。