JPH0365680B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0365680B2 JPH0365680B2 JP58045317A JP4531783A JPH0365680B2 JP H0365680 B2 JPH0365680 B2 JP H0365680B2 JP 58045317 A JP58045317 A JP 58045317A JP 4531783 A JP4531783 A JP 4531783A JP H0365680 B2 JPH0365680 B2 JP H0365680B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cylinder
- magnetic field
- shielding device
- room temperature
- magnetic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Shielding Devices Or Components To Electric Or Magnetic Fields (AREA)
Description
本発明は磁気シールド装置に関し、とくに室温
以下の低温および極低温で用いられる磁気シール
ド装置に関する。 近年の低温および極低温工学の急速な発展に伴
い、室温以下での精密測定の必要性が高まつてき
ており、そのため環境磁気雑音の除去が不可欠と
なつている。ここで、高度な磁気シールドが要求
される２、３の例をあげる。星間空間および金
星、火星等の惑星、さらには月の微弱な磁界分布
を観測するための宇宙船の構造材の磁性試験、地
球物理とくに岩石磁気、最近の超電導効果を応用
したSQUID（超電導量子干渉計）による人体から
発生する磁界の検出等には微小磁界空間が不可欠
になつてきた。しかも、これらは生活空間である
室温のみで要求されているのではなく室温以下で
の要求がとくに大きい。 以上の様な非常に高度な磁気シールドへの要求
をみたすためには、室温以下の低温および極低温
で磁気シールド効果の高い材料でシールド装置を
構成することがまず重要である。また、この材料
が、低温および極低温で強度、溶接性が良好で熱
収縮が小さいこと、さらに組織安定性、熱伝導性
が良好である必要がある。 磁気シールド材料としては一般に軟質磁性材料
が用いられているが、上記要求を満たすためには
面心立方格子構造を有することが必要である。面
心立方格子構造以外のたとえば体心立方格子構造
の材料は、低温脆性が生じるため室温以下では使
用できない。そこで面心立方格子構造を有する軟
質磁性材料として、パーマロイ（Ni−Fe合金）
が低温および極低温領域で注目されている。しか
し、従来から磁気シールド用として用いられてい
るパーマロイ（JIS−PC材等）で構成された磁気
シールド装置では、温度変化に対するシールド効
果の変化が大きい。すなわち、室温付近で高いシ
ールド効果を有していても温度が低下するに従い
シールド効果が著しく低下したり、またこの反対
として極低温領域で高いシールド効果を有してい
るにもかかわらず、温度上昇に伴つてシールド効
果が極端に低下するという欠点がある。 このような磁気シールド装置では、使用可能な
温度領域が狭いため広い温度範囲では使用できな
い。しかし室温以下の全温度領域で使用可能な磁
気シールド装置が低温および極低温工学の分野で
は待ち望まれている。 本発明は上記要望に対してなされたものであ
り、室温以下の低温および極低温の全温度領域に
わたつて高いシールド効果を有する磁気シールド
装置の提供を目的にしている。 本発明の低温および極低温用磁気シールド装置
は、室温以下で高透磁率を有する材料からなる両
端開放の円筒であつて、該円筒内部を磁気シール
ドされた空間とし、その中に冷却媒体が充満され
てなる磁気シールド装置において、前記室温以下
で高透磁率を有する材料として、重量でNi74〜
80％、Mo0.5〜4.5％、Cu0.5〜6.5％、残部Feと
少量の不純物とからなる合金を用い、前記円筒内
部の残留磁界を軽減させたことを特徴とする。こ
の組成範囲外の合金で構成されたシールド装置で
は、室温付近で高いシールド効果を有するが室温
よりも低温側では温度の低下と共にシールド効果
が著しく低下するので好ましくない。また上記組
成範囲のうちより好ましいのは23％2Mo＋Fe
＋Cu27％である。 冷却媒体で充満された上記組成からなる合金で
構成されたシールド筒内部の残留磁界は１ミリガ
ウス（以下ｍＧ）以下であることが好ましく、よ
り好ましくは100マイクロガウス（以下μG）以
下、さらに好ましくは10μG以下である。これは
低温および極低温工学の分野において数ｍＧ以下
の微小磁界空間が要求されているためであり、よ
り好ましくは100μG以下、さらに好ましくは
10μG以下が要求されているためである。 本発明の低温および極低温用磁気シールド装置
を構成する前記合金は面心立方格子構造を有して
おり、低温および極低温で強度・溶接性が良好で
組織安定性も良好である。また熱収縮も大きくな
く熱伝導性も使用上全く問題とならない。 シールド筒内部の残留磁界を１ｍＧ以下とする
ためには、シールド装置の形状にもよるが、筒体
を構造する高透磁率材の層は、一層構造で十分で
あり、また100μG以下さらには1μG以下とするた
めには二層あるいはそれ以上が好ましい。以下の
実施例からも明らかなように残留磁界が1μG以下
にするためには、最も好ましい組成からなる合金
で構成されたシールド装置の場合二層構造で十分
であり、装置の高性能化、小型化を図ることも可
能である。 以下、本発明を実施例に基づいて説明する。 実施例 １ 第１図に示したように外直径42mm、内直径40
mm、長さ200mmの両端開放の円筒を表１に示した
組成の材料で作製し、これを水素雰囲気中で最適
の熱処理を施し、磁気シールド効果の測定に供し
た。この時のシールド効果の評価は、ケースの外
部から第１図の矢印の方向に460ｍＧの地磁気を
印加したときの筒体中央部中心点即ち図中Ｐ点に
おける残留磁界を測定し、この値で評価した。残
留磁界の測定には100μG以上はガウスメーター
を、100μG以下はSQUIDを用
以下の低温および極低温で用いられる磁気シール
ド装置に関する。 近年の低温および極低温工学の急速な発展に伴
い、室温以下での精密測定の必要性が高まつてき
ており、そのため環境磁気雑音の除去が不可欠と
なつている。ここで、高度な磁気シールドが要求
される２、３の例をあげる。星間空間および金
星、火星等の惑星、さらには月の微弱な磁界分布
を観測するための宇宙船の構造材の磁性試験、地
球物理とくに岩石磁気、最近の超電導効果を応用
したSQUID（超電導量子干渉計）による人体から
発生する磁界の検出等には微小磁界空間が不可欠
になつてきた。しかも、これらは生活空間である
室温のみで要求されているのではなく室温以下で
の要求がとくに大きい。 以上の様な非常に高度な磁気シールドへの要求
をみたすためには、室温以下の低温および極低温
で磁気シールド効果の高い材料でシールド装置を
構成することがまず重要である。また、この材料
が、低温および極低温で強度、溶接性が良好で熱
収縮が小さいこと、さらに組織安定性、熱伝導性
が良好である必要がある。 磁気シールド材料としては一般に軟質磁性材料
が用いられているが、上記要求を満たすためには
面心立方格子構造を有することが必要である。面
心立方格子構造以外のたとえば体心立方格子構造
の材料は、低温脆性が生じるため室温以下では使
用できない。そこで面心立方格子構造を有する軟
質磁性材料として、パーマロイ（Ni−Fe合金）
が低温および極低温領域で注目されている。しか
し、従来から磁気シールド用として用いられてい
るパーマロイ（JIS−PC材等）で構成された磁気
シールド装置では、温度変化に対するシールド効
果の変化が大きい。すなわち、室温付近で高いシ
ールド効果を有していても温度が低下するに従い
シールド効果が著しく低下したり、またこの反対
として極低温領域で高いシールド効果を有してい
るにもかかわらず、温度上昇に伴つてシールド効
果が極端に低下するという欠点がある。 このような磁気シールド装置では、使用可能な
温度領域が狭いため広い温度範囲では使用できな
い。しかし室温以下の全温度領域で使用可能な磁
気シールド装置が低温および極低温工学の分野で
は待ち望まれている。 本発明は上記要望に対してなされたものであ
り、室温以下の低温および極低温の全温度領域に
わたつて高いシールド効果を有する磁気シールド
装置の提供を目的にしている。 本発明の低温および極低温用磁気シールド装置
は、室温以下で高透磁率を有する材料からなる両
端開放の円筒であつて、該円筒内部を磁気シール
ドされた空間とし、その中に冷却媒体が充満され
てなる磁気シールド装置において、前記室温以下
で高透磁率を有する材料として、重量でNi74〜
80％、Mo0.5〜4.5％、Cu0.5〜6.5％、残部Feと
少量の不純物とからなる合金を用い、前記円筒内
部の残留磁界を軽減させたことを特徴とする。こ
の組成範囲外の合金で構成されたシールド装置で
は、室温付近で高いシールド効果を有するが室温
よりも低温側では温度の低下と共にシールド効果
が著しく低下するので好ましくない。また上記組
成範囲のうちより好ましいのは23％2Mo＋Fe
＋Cu27％である。 冷却媒体で充満された上記組成からなる合金で
構成されたシールド筒内部の残留磁界は１ミリガ
ウス（以下ｍＧ）以下であることが好ましく、よ
り好ましくは100マイクロガウス（以下μG）以
下、さらに好ましくは10μG以下である。これは
低温および極低温工学の分野において数ｍＧ以下
の微小磁界空間が要求されているためであり、よ
り好ましくは100μG以下、さらに好ましくは
10μG以下が要求されているためである。 本発明の低温および極低温用磁気シールド装置
を構成する前記合金は面心立方格子構造を有して
おり、低温および極低温で強度・溶接性が良好で
組織安定性も良好である。また熱収縮も大きくな
く熱伝導性も使用上全く問題とならない。 シールド筒内部の残留磁界を１ｍＧ以下とする
ためには、シールド装置の形状にもよるが、筒体
を構造する高透磁率材の層は、一層構造で十分で
あり、また100μG以下さらには1μG以下とするた
めには二層あるいはそれ以上が好ましい。以下の
実施例からも明らかなように残留磁界が1μG以下
にするためには、最も好ましい組成からなる合金
で構成されたシールド装置の場合二層構造で十分
であり、装置の高性能化、小型化を図ることも可
能である。 以下、本発明を実施例に基づいて説明する。 実施例 １ 第１図に示したように外直径42mm、内直径40
mm、長さ200mmの両端開放の円筒を表１に示した
組成の材料で作製し、これを水素雰囲気中で最適
の熱処理を施し、磁気シールド効果の測定に供し
た。この時のシールド効果の評価は、ケースの外
部から第１図の矢印の方向に460ｍＧの地磁気を
印加したときの筒体中央部中心点即ち図中Ｐ点に
おける残留磁界を測定し、この値で評価した。残
留磁界の測定には100μG以上はガウスメーター
を、100μG以下はSQUIDを用
【表】
いて測定した。この時の結果を表１に示す。
表１より室温（293〓）以下の温度領域で残留
磁界が300μG以下が常に安定して得られており、
良好なシールド効果が得られている。一方比較材
は、室温では良好なシールド効果が得られている
が、温度低下と共に残留磁界が極端に大きくな
り、シールド装置としての使用温度範囲が室温付
近に限られ低温および極低温用シールド装置とし
ては不適である。 実施例 ２ 第２図に示したように外直径34mm、内直径32
mm、長さ200mmの両端開放の円筒を表１に示した
組成の材料で作成し、それぞれ同じ材料で作成し
た実施例１の円筒内部にスペーサー（りん青銅）
を介して設置し同心円状の二重シールド円筒を作
製した。これを実施例１と同様な方法で作製し
た。結果を表２に示す。表−２中の番号は表−１
に示した材料の番号と同じである。
磁界が300μG以下が常に安定して得られており、
良好なシールド効果が得られている。一方比較材
は、室温では良好なシールド効果が得られている
が、温度低下と共に残留磁界が極端に大きくな
り、シールド装置としての使用温度範囲が室温付
近に限られ低温および極低温用シールド装置とし
ては不適である。 実施例 ２ 第２図に示したように外直径34mm、内直径32
mm、長さ200mmの両端開放の円筒を表１に示した
組成の材料で作成し、それぞれ同じ材料で作成し
た実施例１の円筒内部にスペーサー（りん青銅）
を介して設置し同心円状の二重シールド円筒を作
製した。これを実施例１と同様な方法で作製し
た。結果を表２に示す。表−２中の番号は表−１
に示した材料の番号と同じである。
【表】
表２より、いずれも残留磁界が1μG以下であ
り、微小磁界空間が容易に得られており、精密測
定に好適の空間である。また、この空間はジヨセ
フソン素子の動作にも適している。 実施例 ３ 実施例１および実施例２で夫々示す両端開放の
円筒と、外直径50mm、内直径48mm、長さ200mmの
両端開放の円筒とを実施例１実施例２で示す合金
材料No.５で作製し、これらを同心円状に各円筒の
層間にスペサー（りん青銅））を介して配置し三
重シールド円筒を作製した。これを実施例１と同
様な方法で評価した。 その結果、4.2K、77K、196K、293Kのいずれ
の場合も1nG以下であつた。 尚、三層以下の構造が広く用いられているが、
許容できる空間があれば、四層以上にするとシー
ルド効果はより向上する。また、実施例１実施例
２及び実施例３でも明らかなように一層増える毎
に、残留磁界は1/1000づつ低下している。 尚、上記実施例において、円筒の具体的寸法を
示したが、寸法が異なつても残留磁界を低減する
という同様の効果が得られる。 以上述べた如く本発明は室温以下で高透磁率を
有する材料で一層あるいはそれ以上の層を有する
多層のシールド円筒を構成したので冷却媒体で充
満されたシールド円筒内部の残留磁界を軽減する
ことが可能である。
り、微小磁界空間が容易に得られており、精密測
定に好適の空間である。また、この空間はジヨセ
フソン素子の動作にも適している。 実施例 ３ 実施例１および実施例２で夫々示す両端開放の
円筒と、外直径50mm、内直径48mm、長さ200mmの
両端開放の円筒とを実施例１実施例２で示す合金
材料No.５で作製し、これらを同心円状に各円筒の
層間にスペサー（りん青銅））を介して配置し三
重シールド円筒を作製した。これを実施例１と同
様な方法で評価した。 その結果、4.2K、77K、196K、293Kのいずれ
の場合も1nG以下であつた。 尚、三層以下の構造が広く用いられているが、
許容できる空間があれば、四層以上にするとシー
ルド効果はより向上する。また、実施例１実施例
２及び実施例３でも明らかなように一層増える毎
に、残留磁界は1/1000づつ低下している。 尚、上記実施例において、円筒の具体的寸法を
示したが、寸法が異なつても残留磁界を低減する
という同様の効果が得られる。 以上述べた如く本発明は室温以下で高透磁率を
有する材料で一層あるいはそれ以上の層を有する
多層のシールド円筒を構成したので冷却媒体で充
満されたシールド円筒内部の残留磁界を軽減する
ことが可能である。
第１図および第２図は磁気シールド効果の測定
に用いた両端開放型円筒である。
に用いた両端開放型円筒である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 室温以下で高透磁率を有する材料からなる両
端開放の円筒であつて、該円筒内部を磁気シール
ドされた空間とし、その中に冷却媒体が充満され
てなる磁気シールド装置において、前記室温以下
で高透磁率を有する材料として重量でNi74〜80
％、Mo0.5〜4.5％、Cu0.5〜6.5％、残部Feと少
量の不純物とからなる合金を用い、前記円筒内部
の残留磁界を軽減させたことを特徴とする低温お
よび極低温用磁気シールド装置。 ２ 前記合金において23％≦2Mo＋Fe＋Cu≦27
％であることを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の低温および極低温用磁気シールド装置。 ３ 前記冷却媒体で充満されたシールド筒内部の
残留磁界が１ミリガウス以下であることを特徴と
する特許請求の範囲第１項又は第２項記載の低温
および極低温用磁気シールド装置。 ４ 前記冷却媒体で充満されたシールド筒内部の
残留磁界が100マイクロガウス以下であることを
特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載
の低温および極低温用磁気シールド装置。 ５ 前記冷却媒体で充満されたシールド筒内部の
残留磁界が10マイクロガウス以下であることを特
徴とする特許請求の範囲第４項記載の低温および
極低温用磁気シールド装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4531783A JPS59172297A (ja) | 1983-03-19 | 1983-03-19 | 低温および極低温用磁気シ−ルド装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4531783A JPS59172297A (ja) | 1983-03-19 | 1983-03-19 | 低温および極低温用磁気シ−ルド装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59172297A JPS59172297A (ja) | 1984-09-28 |
| JPH0365680B2 true JPH0365680B2 (ja) | 1991-10-14 |
Family
ID=12715921
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4531783A Granted JPS59172297A (ja) | 1983-03-19 | 1983-03-19 | 低温および極低温用磁気シ−ルド装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59172297A (ja) |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58106880A (ja) * | 1981-12-18 | 1983-06-25 | Hitachi Ltd | ジョセフソン回路装置の冷却方法 |
| JPS58135700A (ja) * | 1982-02-08 | 1983-08-12 | 富士通株式会社 | 磁気遮蔽方法 |
| JPS58145198A (ja) * | 1982-02-24 | 1983-08-29 | 富士通株式会社 | 磁気遮蔽方法 |
| JPS58147198A (ja) * | 1982-02-26 | 1983-09-01 | 富士通株式会社 | 極低温状態で動作する電子機器の磁気遮蔽方法 |
| JPS58148499A (ja) * | 1982-02-27 | 1983-09-03 | 富士通株式会社 | 超低温用磁気遮蔽容器 |
-
1983
- 1983-03-19 JP JP4531783A patent/JPS59172297A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59172297A (ja) | 1984-09-28 |
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