JPH04125411U - Ｅｓｒ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 空隙内の磁場強度の均一度が良好で、かつ高
い均一度を保持しながら、磁場強度を連続的にかつ高精
度に変化させることができ、特に空隙内のＺ軸方向の磁
場強度の均一性が高い構成からなり、小型軽量な磁気回
路を有するＥＳＲ装置の提供。 【構成】 一対の板状継鉄１，２の一方端に円板状の永
久磁石３，４を対向させて配置し、ＥＳＲ装置の基台に
アームを介して磁極片５，６を固着して各永久磁石３，
４対向面に対向配置して、継鉄接続部８に継鉄１，２を
相互に近接離反可能に支持する機構を設けて各永久磁石
３，４と磁極片５，６の距離を可変となし、磁路の磁気
抵抗を連続可変となして磁場強度を連続的にかつ高精度
に変化させる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、磁場発生装置として永久磁石磁気回路を用い、マイクロ波の受発 信器を組み合わせた電子スピン共鳴装置（ 以下ＥＳＲ装置という ）に係り、 所要空隙を形成する一対の磁極片を固定して、各永久磁石と磁極片の距離を変え ることにより磁気抵抗を連続可変となし、所要空隙内の磁場強度を連続的に調整 可能にし、構成の簡素化と超小型化を図ったＥＳＲ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

ＥＳＲ装置は化学分析用として研究、開発の分野で多用されている。また、Ｅ ＳＲ装置は、被測定物の自然放射線損傷による不対電子を検出することができ、 遺物や地質鉱物、化石類の年代を正確に測定することができるため、最近、考古 学や地球科学の分野でも活用されている。

【０００３】 かかる用途に用いるＥＳＲ装置は磁場発生装置とこれに接続するマイクロ波の 受発信装置とからなり、測定に際して発生させた高精度に均一な磁場を連続的に 変化させて磁気共鳴を起こす磁場強度を測定するため、従来、磁場発生装置には 、所要空隙内の磁場発生及びその磁場強度の連続変化を、電磁石への印加電流を 連続的に変化させることで容易に実施できる電磁石磁気回路が使用されていた。

【０００４】 電磁石磁気回路を用いたＥＳＲ装置は大型であるため、永久磁石を用いた小型 軽量なＥＳＲ装置が求められていたが、一対の永久磁石の対向距離（空隙長）を 変化させることで、磁場強度を変化させる構成では、磁場の均一度が悪くなり、 要求される高精度な均一度で測定に必要な磁場強度を変化させる構成が提案され ておらず、永久磁石磁気回路を使ったＥＳＲ装置は実用化されていなかった。

【０００５】 そこで、出願人は所要空隙内の磁場強度を連続的に変化させる構成を検討して 先に、永久磁石磁気回路を使ったＥＳＲ装置を提案した。 すなわち、空隙を介して対向配置した一対の継鉄の各々対向面に永久磁石を配 置し、磁石対向面に磁極片を着設し、一対の継鉄のうち少なくとも一方に継鉄の 対向面間の距離を連続的に変化させるための可動ヨークを配置し、前記永久磁石 と継鉄及び可動ヨークで形成される磁路の磁気抵抗を可動ヨークの操作によって 連続可変し、空隙内の磁場強度を連続的に調整できる構成を提案した（実開平１ −１０４５７４号）。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

永久磁石磁気回路では均一度を保持したまま磁場強度を連続的に変化させるこ とが困難であるが、上述の対向配置した一対の継鉄の対向面間の距離を連続的に 変化させるための可動ヨークを用いる構成により、高い均一度を保持して磁場強 度を変化させることができる。

【０００７】 しかし、可動ヨークを移動させて継鉄の対向面間の距離を変化させることによ り磁路の対称性が損なわれ、空隙内の磁場強度の均一度に影響を及ぼす問題があ った。 特に、空隙内の磁場強度の均一性はＸ，Ｙ，Ｚ軸方向の何れもが均一であるこ とが要求され、従来、磁気回路の組立て後に磁場強度の調整を行うが、磁極対向 方向、すなわちＺ軸方向の調整は極めて困難なものであった。

【０００８】 この考案は、空隙内の磁場強度の均一度が良好で、かつ高い均一度を保持しな がら、磁場強度を連続的にかつ高精度に変化させることができ、特に空隙内のＺ 軸方向の磁場強度の均一性が高い構成からなり、小型軽量な磁気回路を有するＥ ＳＲ装置の提供を目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

この考案は、 空隙を介して対向配置した一対の継鉄材の各々の対向面に永久磁石を着設し、前 記一対の継鉄材を相互に近接離反可能に支持する機械運動機構を介して磁気的接 続し、各永久磁石対向面に近接して磁極片を固定配置して磁極片間空隙を一定に し、前記機械運動機構にて各永久磁石と磁極片との距離を連続可変となし、永久 磁石と磁極片及び機械運動機構を含む継鉄で形成される磁路の磁気抵抗を連続可 変となした磁気回路を有することを特徴とするＥＳＲ装置である。

【００１０】

【作用】

この考案による磁気回路は、所要空隙を形成する一対の磁極片を固定して、各 永久磁石と磁極片との距離を変えることにより磁気抵抗を連続可変となし、永久 磁石と継鉄及び機械運動機構を含む継鉄で形成される磁路の磁気抵抗を連続的に 変化させることができ、磁極片が対向する空隙内に連続的に変化する磁場を形成 することができる。

【００１１】 この考案は、所要空隙を形成する一対の磁極片を固定して、永久磁石を着設し た継鉄材を相互に近接離反可能に支持する機械運動機構にて各永久磁石と磁極片 との距離を変える構成により、磁極片の対向方向に対称な磁路を形成することが でき、各永久磁石と磁極片との距離は極僅かな変化量で磁場強度が変化するが、 磁極片と継鉄の位置関係は殆ど変化しないため、磁場分布への影響は少ない。 また、従来の永久磁石の対向距離を変える構成では磁場の分布が大きく変化す るが、この考案では一対の磁極片が固定されるため該変動がなく、また従来の可 動ヨークはその移動に伴い磁極片から可動ヨークへの磁束の洩れの状態が変化す るが、この考案では可動ヨークがなく磁場の均一度に対する影響が少ない。

【００１２】 永久磁石を配設する一対の継鉄材には方形板状等、後述の機械運動機構や永久 磁石の形状や磁気特性等に応じて任意の形状のものを選定することができる。 この考案において、永久磁石と磁極片との距離を変えるため、永久磁石を着設 した継鉄材を相互に近接離反可能に支持する機械運動機構には、対向配置した一 対の継鉄板の磁路部で継鉄板を相互に近接離反可能に支持する機構のほか、永久 磁石を継鉄内で移動可能にしてもよい。 また、一対の継鉄板を相互に近接離反可能に支持する機構には、実施例に示す 如く、溝部を設けた接続板に各継鉄板がスライド可能に装着され、また上下に右 螺旋と左螺旋を形成したボルト部材に各継鉄板を貫通螺合させることにより、ボ ルト部材を回転させると各継鉄板端面が接続板に当接したまま相互に近接離反す る構成のほか、一方の継鉄板端部をＬ型となして他方継鉄板端面を溝嵌合させて 、上述のボルト部材を螺合させるのに、ボルトに同方向の螺旋でピッチが異なる よう２種の螺旋を設けることにより、Ｌ型となした方を固定すれば、他方の動き は両ピッチの差で動くため、極微動させるのに適した構成とするなど、公知の機 械運動機構を適宜採用できる。

【００１３】 この考案において、磁極片は、空隙内の磁場均一度を向上させるために不可欠 であり、磁極片としては公知の種々の構成が採用できるが、特に円盤状磁極片の 周縁部に断面台形状または矩形状等の環状突起を設ける構成が望ましい。 また、所要空隙を形成する一対の磁極片を固定する方法は、例えば、後述する 如くＥＳＲ装置として組立てた際の基台などの基準となる部材にアーム等を介し て固定すればよく、また被測定試料を挿入するための空洞共振器に固定するなど 、一対の磁極片を固定して形成される空隙を一定にできれば、どのような固定方 法でもよい。

【００１４】 この考案において、磁場発生源となる永久磁石には、希土類系磁石、フェライ ト磁石等、要求される磁場強度、装置の大きさ等に応じて、公知の材料並びにそ の形状等を選定することが望ましい。特に、ＲとしてＮｄやＰｒを中心とする資 源的に豊富な軽希土類を用い、Ｂ、Ｆｅを主成分として３０ＭＧＯｅ以上の極め て高いエネルギー積を発生するＦｅ−Ｂ−Ｒ系永久磁石を使用することにより、 著しく小型化することができる。

【００１５】 なお、ＥＳＲ装置は上述の磁気回路に、空隙内に変調磁場を印加する変調磁場 印加用コイル及び／または前記空隙内にスイープ磁場を印加するスイープ磁場印 加用コイルと、前記空隙内に配置され、被測定試料を挿入可能とした空洞共振器 と、空洞共振器に付設されるマイクロ波発振器とマイクロ波検波器を有する構成 からなる。

【００１６】

【実施例】

図１に示すこの考案によるＥＳＲ装置用の磁気回路は、一対の板状継鉄１，２ を対向させ、対向面の一方にそれぞれ円板状の永久磁石３，４が異磁極を対向さ せて配置され、図示しないＥＳＲ装置の基台にアームを介して磁極片５，６を固 着して各永久磁石３，４対向面に磁極片５，６を対向配置して、磁極片５，６間 に所要の空隙７を形成し、また板状継鉄１，２の他方端間に継鉄接続部８を設け てある。

【００１７】 継鉄接続部８は、一対の継鉄１，２を相互に近接離反可能に支持する機械運動 機構として、溝部を設けた接続板９に各板状継鉄１，２端部をスライド可能に装 着し、また接続板９の上下端に軸支しかつ上下方向に右螺旋と左螺旋を形成した ボルト部材１０に各板状継鉄１，２を貫通螺合させた構成を採用してあり、ハン ドルでボルト部材を回転させると各板状継鉄１，２端部が接続板に当接したまま 相互に近接離反する。

【００１８】 永久磁石（５８ｍｍ径×１６ｍｍ）にＢＨ（ｍａｘ）が４０ＭＧＯｅのＦｅ− Ｂ−Ｎｄ系磁石を用い、磁極片５，６の外径を５２ｍｍ、磁極片５，６間距離（ 空隙８）を２２．４ｍｍに設定し、板状継鉄１，２間距離を変えて各磁極片５， ６と永久磁石３，４対向面間の距離を変えた場合の空隙８中心の磁束密度の変化 を調べた。その結果を図２に示す。

【００１９】 また、各磁極片５，６と永久磁石３，４対向面間の距離を変えた場合の上記磁 気回路の空隙９中心のＸ，Ｙ，Ｚ方向の磁束密度の変化を調べた。その結果を図 ３に示す。なお、図３のＡ，Ｂ中の○印でプロットした曲線はＸ方向、△印でプ ロットした曲線はＹ方向、×印でプロットした曲線はＺ方向を示す。

【００２０】 一対の磁極片を固定して、板状継鉄１，２間の接続部に一対の継鉄板を相互に 近接離反可能に支持する機構を設け、各永久磁石と磁極片の距離を可変となした ことにより、磁路（図１中破線で示す）の磁気抵抗を連続的に変化させることが でき、図２に示す如く、空隙内の磁束密度を自由に変化させることができ、また 図３のａ，ｂに示す如く、磁束密度を変化させても空隙内の磁束密度の分布も、 組立て後の調整が極めて困難なＺ軸方向のみならず、Ｘ，Ｙ軸方向も対称であり 、組立て後の調整が不要なほど磁界均一度がすぐれていることがわかる。

【００２１】

【考案の効果】

この考案による磁気回路は、一対の磁極片を固定して、各永久磁石と磁極片の 距離を可変となした構成により、空隙内の磁場強度の均一度が良好で、かつ高い 均一度を保持しながら、磁路の磁気抵抗を連続可変となし、磁場強度を連続的に かつ高精度に変化させることができ、さらに、磁気回路組立て後の調整が極めて 困難な空隙Ｚ軸方向の磁界均一度の対称性を向上させ、構成の簡素化と超小型化 を図ることができＥＳＲ装置に最適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案によるＥＳＲ装置用の磁気回路を示す
縦断説明図である。

【図２】永久磁石と磁極片との距離と空隙の中心磁束密
度との関係を示すグラフである。

【図３】ａ，ｂ共に空隙中心からの距離と磁束密度との
関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１，２ 板状継鉄 ３，４ 永久磁石 ５，６ 磁極片 ７ 空隙 ８ 継鉄接続部 ９ 接続板 １０ ボルト部材

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 空隙を介して対向配置した一対の継鉄材
   の各々の対向面に永久磁石を着設し、前記一対の継鉄材
   を相互に近接離反可能に支持する機械運動機構を介して
   磁気的接続し、各永久磁石対向面に近接して磁極片を固
   定配置して磁極片間空隙を一定にし、前記機械運動機構
   にて各永久磁石と磁極片との距離を連続可変となし、永
   久磁石と磁極片及び機械運動機構を含む継鉄で形成され
   る磁路の磁気抵抗を連続可変となした磁気回路を有する
   ことを特徴とするＥＳＲ装置。