JPH04177187A

JPH04177187A - 磁場補正装置

Info

Publication number: JPH04177187A
Application number: JP2302782A
Authority: JP
Inventors: Tomoji Shimada; 島田　友二; Tatsuya Onoe; 尾上　達也
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1990-11-09
Filing date: 1990-11-09
Publication date: 1992-06-24
Anticipated expiration: 2011-02-21
Also published as: GB2252168A; GB2252168B; GB9123941D0; JPH0816695B2; DE4136834C2; DE4136834A1

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】［産業上の利用分野コこの発明は、核磁気共鳴用マグネット等に使用される磁
場補正装置に関するものである。

［従来の技術］第８図は例えば特開昭５２−１９３２３０号公報に示さ
れた従来の磁場補正装置であり、図において、符号（１
０）で示されるものは非磁性体の円筒内壁で、この円筒
内壁（ｌＯ）には棒状の磁性体（２）か貼りつけられて
いる。円筒内壁（１０）の外周には主磁場を発生するフ
ィル（３）が設けられており、この円筒内壁（ｌＯ）内
には、磁場均一性が要求される領域（４）が破線で示さ
れている。

従来の磁場補正装置は以上のように構成されており、以
下に、その動作について説明する。−船釣にフィル（３
）によって発生する磁場は、領域（４）においては必ず
しも必要とされる磁場均一性を有していない。そこで磁
場均一性を高める手段１つとして、円筒内壁（１０）に
棒状の磁性体（２）を貼りつけることにより、発生磁場
の空間分布に変化を与えることが考えられる。前述の従
来の装置では予め磁性体（２）を円筒内壁（ｌＯ）の適
当な位置に複数個配置した状態で、領域（４）の磁場分
布かとのように変化するのを実験的に確かめておき、幾
つかの磁性体の組み合わせて経験的に磁場の均一性を高
める手段かとられていた。

［発明か解決しようとする課題］従来の磁場補正装置は以上のように構成されているので
、磁性体の大きさ、形状、本数、貼付位置等の決定に際
しては、取付ける人間の経験的な勘に頼ることが多く、
かつ一定の規則が無いため、組立後の各磁場補正装置は
必ずしも最適な磁性体の設定になっておらず、特性にバ
ラツキがあると云うたけではなく、他の構成品との干渉
を考慮した制作者の意図する範囲に磁性体取付位置を限
定できない場合が生じるという重大な課題を有していた
。

この発明は以上のような課題を解決するためになされた
もので、特に必要とする磁性体の構成、取付は経度、取
付は緯度等を一定の規則に従って制作者の意図する取付
範囲内に定めることかできる磁場補正装置を得ることを
目的とする。

［課題を解決するための手段］ごの発明の第一の発明に係る磁場補正装置は、主磁場に
含まれる不均一な誤差成分を補正するための磁性体か、
磁性体の端面角度と端面断面積比を相互の関係に基く適
切な値に選定した２つの磁性体対で構成されたものを用
いるようにしたものである。

また、この発明の他の発明は、磁性体の端面角度と端面
断面積比の関係か、一定の具体的な関係式によっている
。

［作　用］この発明においては、補正すべき特定の磁場成分の補正
量が分かれば、それに応した所定量の磁性体を制作者の
意図した範囲内の位置に配置する。

［実施例］以下、この発明の一実施例を図について説明する。

第１図および第２図において、非磁性体よりなる非磁性
管（１）内には棒状の磁性体（２）が選択的に取付けお
よび取外しができるように設けられており、これらの非
磁性管（１）および磁性体（２）は、円筒状をなし主磁
場を発生するコイル（３）内に配設されている。また、
破線で示される部分（４）は均−性が要求される磁場領
域である。

第３図および第４図は主磁場方向（Ｚ軸方向）に沿って
、断面積Ａを有する棒状磁性体か取付角ｒの位置に配置
された様子を示している。この磁性体（２）か均一性の
必要な領域（４）の任意点Ｐ（ｒ、θ、φ）に作る磁場
のＺ方向成分Ｂ２は、次式％式％）ここで、Ｋ・磁性体の磁気特性で決まる定数ａ：磁性体
の取付半径 εｍ、ノイマン係数、ｍ＝ｏならεｍ＝１゜ｍ　ｄ　Ｑ
ならεｍ＝２゜Ｐ”ｎ：ｎ次ｍ位のルジャンドル陪多項式■式は極座標
系による表示であるが、通常用いられる直交座標系との
対応は表１のとおりである。

表１　　　　（ｎ＝２までの対応）、ｎ　：　ｍ　：　直交座標系での成分表示　　□・　
　１１０１　　　　　　　　　　Ｚｌｌ。

１　１１１１　　　　　ＸｏｒＹ　　　　　’１　　１
　　　′ ｊ２　ｊ　ＯＺ’ １・１・；、　　　　　　　　　ｚｘ　　　・・　　ＺＹ　　　’
一方、コイル（３）が均一度領域（４）に作る磁場のＺ
方向成分ＢＣ２は次式て表わされる。

Ｂｃｙ４ｏ”Ａ＋Ｘ＋ＡｔＹ＋Ａ３ＺＸ−Ａ４ＺＹ＋Ａ
ｓＸＹ本Ａｅ（Ｘ’　　Ｙ’）＋　　■ここで、Ｂｏは
原点（０，０，０）での磁場、従って、例えば、Ａ、Ｘ
　　は、Ｘに比例した誤差成分を示している。

即ち、均一度領域（４）の均一性を高めるには２式のＡ
、Ｘ　等を打消すような磁性体（２）が必要であること
が分かる。以下に、−例として、Ｘ成分補正用の磁性体
（２）について述へる。前述の■式から分かるように、
磁性体（２）が作る磁場成分は無限側あるが、−船釣に
ａ＞ｒであるからｎの値が大きい成分は０式中の（Ｌ）
′が非常に小さくなるために無視できる。そこで、実用
上はｎ、　ｍの値が小さい成分についてのみ考えればよ
い。ここて、前述の磁場のＺ方向成分Ｂ２の径方向成分
（即ちｍ≠０）のみに注目して以下の成分を考える。

Ｂ目、　Ｂ　”、　Ｂ　”、　Ｂ　”、　Ｂ　’″ｌ　
Ｂ　”、　Ｂ　”、　Ｂ　”。

Ｂ　”、　Ｂ　′４．　Ｂ　”、　Ｂ　”、　Ｂ　”、
　Ｂ　”。ここてＢｌ＋成分は表１によりＸ成分に対応
している。従って、［３目成分だけを発生するような磁
性体（２）の形状、位置は次の手順で決まる。ｍ＝２．
３．４の成分を発生しないように、取付角度φをψ−−
（士よ十るから、Ｂ　”、　Ｂ　”、　Ｂ　３コ３４！
、　１３　Ｂ３．　Ｂ　４４．　ＢＳ！。

１３１３、　Ｂ５４の成分はなくなることになり、残り
は１３１１、１３　！Ｉ、　Ｂ３１．　Ｂ４１．１３　
％１である。

また、前記磁性体（２）の一方の端面角度をαとしたと
き、もう一方の端面角度を（π−α）に選べば、即ち、
Ｚ軸について対称な磁性体（２）であれば、■式でとなり、結局、［３１＋、　１３４１は発生しないこと
になる。最後にＢ”＝Ｏ，Ｂ”＝０を満たすように、第
５図に示す如（の２つの部分で構成された磁性体（２）
の端面角度と、それらの断面積比を決める。

いま２つの部分て構成された磁性体（２）の内側の端面
角度、断面積をそれぞれα１．Ａ１およびα、１Ａ、と
すると、８３１．１３５＋の出力はＢ”Ｏ：　Ａ１［Ｐ
’４（ＣＯ５α＋）ｓｉｎ５α１］＋Ａｔ［Ｐ’ａ（ｃ
ｏｓα２）ｓｉｎ５α、］　　　■ＢＳ＋−Ａ＋［Ｐ’
５（ｃｏｓα、）ｓｉｎ’α＋］＋＾ｔ［Ｐ’５（ｃｏ
ｓαのｓｉｎ’α、］　　　■となる。

ｇ（α）＝Ｐ’５（ｃｏｓα）ｓｉｎ’α／Ｐ’ａ（ｅ
ｏｓα）ｓｉｎ’ａ＝Ｐ’５（ｃｏｓα）ｓｉｎ”α／
Ｐ’４（ＣｏＳα）　　■なる量を導入すると０式はＢ”ＣｃＡ＋ｇ（α＋）［Ｐ’＋（ｃｏｓα＋）ｓｉｎ
’α、］＋Ａｔｇ（α２）　ｆ：Ｐ　’　４　（ＣＯ８
α２）ｓｉｎ５α２ｒ　　　　（４ａ）となる。■式の
αを変化させたときのグラフを第６図に示す。

第６図よりＲ＝ｇ　（α＋）−ｇ（α、）　α、≠α、■なるα３
．α、が存在することかわかる。

０式を（４ａ）式に代入すれば、Ｂ”俣Ｒ（Ａ＋［Ｐ’４（ｃｏｓａ、）ｓｉｎ５α、］
＋Ａｔ［Ｐ’＋（ｃｏｓα＝）ｓｉｎ５α２］＋　　　
（４ｂ）（４ｂ）の（）は０式の右辺と全く同じである
。従って０式において、あるＲを決めると、それに対応
するα１．α、が決まり、このときの１３３１．１３５
１の出力はそれぞれ以下のとおりである。

Ｂ””　Ａ＋［Ｐ’ａ（ｃｏｓａ＋）ｓｉｎ５ｉｚ　＋
］＋Ａｔ［Ｐ’４（ｃｏｓａｔ）ｓｉｎ５αｔ］Ｂ”ｃ
ｃｋ＋＾＋［Ｐ’＋（ｃｏｓａ、）ｓｉｎ５α１＋＾ｔ
［Ｐ’４（ｃｏｓａｔ）ｓｉｎ５α、］１１３３＋、　
Ｂ　５１の出力が共に零となるためには、断面積比が＾、［Ｐ’、（ｃｏｓ　α　、）ｓｉｎ　５α　皇］＝
Ａｔ″ＬＰ’ａ（ｃｏｓａ　ｔ）ｓ＋ｎ５α　グー−０
■すなわちＡ＋　　　Ｐ４’（ｃｏｓａ２）　５ｉｎ５α２の条件
を満せば良い。ここで設計例を示す。製作者の意図する
磁性体取付範囲か端面角度で１４０’以下である場合を
考える。この場合第６図よりｇ（α）＝−０，５を選べ
ば２つの磁性体の各々の内側端面角はα、　＝　４０．
１０、α、＝６６、’。となるこれらに対応した外側の
端面角度はπ−４０，’　＝　１３９．”、π−６６５
°＝１１３．５°となり製作者の意図する範囲とすれば
、本比率および上記端面角を満足する２つの部分で構成
された磁性体を用いることによりＢ３１．　ＢＳ＋　は
共に零となる。

以上のようにしてＸ成分磁性体に対して製作者の意図し
た端面角度（α）、取付角度（ψ）、断面積を決めるこ
とかできた。このような組合せは、Ｒを変えることによ
って設計自由度の確保を可能としていることかわかる。

第５図の磁性体（２）を第１図のようにφ−−！−（±
ｉ士玉士−４）に配置すると、Ｘのマイナス出力（＾Ｉ
Ｘ＜Ｏ）が発生し、各々ψ→φ＋πとすると、Ｘのプラ
ス出力（Ａ、Ｘ＞Ｏ）となる。また、Ａ、Ｘの出力調整
は、前述の０式から分かるように、磁性体（２）の２つ
の構成部分の断面積比率を変えない条件で総断面積を変
えることによって可能である。

そこで補正前に長さと断面積比が上記の条件に同一で断
面積の異なるいくっがの種類の棒を用意しておき、選択
的に用いれば簡単に磁場調整かできる。

また、本発明に対し、磁場の均一度調整に先立って、予
め、Ｘ成分用の磁性体（２）が取付けられる位置に磁性
体（２）を挿入する非磁性体よりなる非磁性管（１）を
取付けておき、この非磁性管（１）の長さは、磁性体（
２）の長さ相当分であり、この非磁性管（１）の内径は
、必要とされる成分の出力の絶対値によって定められる
ように磁場補正装置を構成゛している。

さらに、Ｙ、　ＺＸ、　ＺＹ、　ＸＹ、　Ｘ’−Ｙ’用
の棒状ノ磁柱体（２）の構成についても２つの部分から
構成された磁性体の端面角度と端面断面積比をＸ成分用
と同様に相互の関係に基く適切な値に選定することによ
り、製作者の意図する範囲内への磁性体の取り付けを可
能とし、必要な補償磁界を発生し得ることとなる。

表２はその一例を示したものて断面積比と端面角度は設
計条件により変化する。

尚第７図は以上、Ｘ、Ｙ、ＺＸ、ＺＹ、ＸＹ、Ｘ’−Ｙ
’　ノ不均一磁界成分を補正するために１つの円周上に
配置された磁性体挿入用の非磁性管を示したものである
。

［発明の効果］以上のように、この発明によれば、誤差成分ごとに磁性
体を製作者の取付を意図した範囲内に設定でき、かつ、
当該成分用の非磁性管を取付け、この磁性体を非磁性管
内に対して選択的に取付け、または取外しできるように
したので、均一度の調整が簡単、かつ、確実にできると
いう効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の横断面図、第２図は第１
図のものの側断面図、第３図および第４図は磁性体の発
生磁場を説明するための模式図、第５図はＸ成分補正用
磁性体の斜視図、第６図は端面角度の特性線図、第７図
は各成分補正用磁性体の配置図、第８図は従来の磁場補
正装置の斜視図である。（１）、　（ＩＡ）、　（ＩＢ）、　（Ｉｃ）・・非磁
性管、（２）・・磁性体、（３）・・コイル、（４）・
・均一度領域。なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。代　　理　　人　　　　　曾　　我　　道　　照第１図
　　　　形２図４：均−度麺域ち３図　　　　　氾４図形５図怖７図 μｓ図手続補正書平成　３年１２月１７日

Claims

【特許請求の範囲】

（１）空間的に均一な磁場分布が要求されるマグネット
に使用される磁性体を用いた磁場補正装置において、主
磁場に含まれる不均一な誤差成分を補正するための前記
磁性体が各成分に応じ特定の位置に配置されるように、
円周方向の特定位置に配置された複数本の非磁性管の内
部に対して選択的に取付け取外しができ、かつ、前記磁
性体が、前記磁性体の端面角度と端面断面積比を相互の
関係に基く適切な値に選定し、特定の不均一磁界成分を
発生しないようにした２つの磁性体対でなることを特徴
とする磁場補正装置。
（２）２つの磁性体対が円周方向の取付位置π／２（±
１／２±１／３±１／４）、π／２（±１／２±１／３
±１／４）＋、π／２（±１／２±１／３±１／４）＋
π／２およびπ／２（±１／２±１／３±１／４）＋３
π／２のいずれかに取り付けられ、この磁性体対の各々
の磁性体の内側、外側の端面角の和がπであり、かつ前
記磁性体対をなす前記各磁性体の内側の端面角と前記各
磁性体の断面積比がＡ＿２／Ａ＿１＝−｛Ｐ＿４＾１（
ｃｏｓα＿１）ｓｉｎ＾５α＿１｝／｛Ｐ＿４＾１（ｃ
ｏｓα＿２）ｓｉｎ＾５α＿２｝であることを特徴とす
る請求項（１）記載の磁場補正装置。
（３）２つの磁性体対が円周方向の取付位置π／２（±
１／２±１／３±１／４）、π／２（±１／２±１／３
±１／４）＋、π／２（±１／２±１／３±１／４）＋
π／２およびπ／２（±１／２±１／３±１／４）＋３
π／２のいずれかに取り付けられ、この磁性体対の各々
の外側の端面角度が等しく、これをπIIと表したとき、｛Ｐ＾１＿５（ｃｏｓα＿１）ｓｉｎ＾６α＿１｝／｛
Ｐ＾１＿７（ｃｏｓα＿１）ｓｉｎ＾６α＿１｝＝｛Ｐ
＾１＿７（ｃｏｓα＿２）ｓｉｎ＾６α＿２｝／｛Ｐ＾
ｌ＿７（ｃｏｓα＿２）ｓｉｎ＾６α＿２｝＝｛Ｐ＾１
＿５（ｃｏｓαII）ｓｉｎ＾６αII｝／｛Ｐ＾１＿７（
ｃｏｓαII）ｓｉｎ＾６αII｝の関係が成り立ち、さら
に前記磁性体対をなす前記各磁性体の内側の端面角と前
記各磁性体の断面積比がＡ＿２／Ａ＿１＝−｛Ｐ＿５＾１（ｃｏｓα＿１）ｓｉ
ｎ＾６α＿１｝／｛Ｐ＿５＾１（ｃｏｓα＿２）ｓｉｎ
＾６α＿２｝であることを特徴とする請求項（１）記載
の磁場補正装置。
（４）２つの磁性体対が円周方向の取付位置π／２（±
１／１±１／３±１／４）＋π／４、π／２（±１／１
±１／３±１／４）＋３π／４、π／２（±１／１±１
／３±１／４）およびπ／２（±１／１±１／３±１／
４）＋π／２のいずれかに取り付けられ、この磁性体対
の各々の磁性体の内側、外側の端面角の和がπであり、
かつ前記磁性体対をなす前記各磁性体の内側端面角と前
記各磁性体の断面積比がＡ＿２／Ａ＿１＝−｛Ｐ＿４＾
１（ｃｏｓα＿１）ｓｉｎ＾５α＿１｝／｛Ｐ＿４＾１
（ｃｏｓα＿２）ｓｉｎ＾５α＿１｝（ただし、Ａ＿１
、Ａ＿２は断面積、α＿１、α＿２は前記各磁性体の内
側の端面角度、Ｐ＿ｎ＾ｍはルジャンドルの多項式を示
す。）であることを特徴とする請求項（１）記載の磁場補正装
置。