JPH0511642B2 - - Google Patents
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- JPH0511642B2 JPH0511642B2 JP62210055A JP21005587A JPH0511642B2 JP H0511642 B2 JPH0511642 B2 JP H0511642B2 JP 62210055 A JP62210055 A JP 62210055A JP 21005587 A JP21005587 A JP 21005587A JP H0511642 B2 JPH0511642 B2 JP H0511642B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnetic field
- coil device
- superconducting material
- scm
- main coil
- Prior art date
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
- G01R33/28—Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64
- G01R33/38—Systems for generation, homogenisation or stabilisation of the main or gradient magnetic field
- G01R33/381—Systems for generation, homogenisation or stabilisation of the main or gradient magnetic field using electromagnets
- G01R33/3815—Systems for generation, homogenisation or stabilisation of the main or gradient magnetic field using electromagnets with superconducting coils, e.g. power supply therefor
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- G—PHYSICS
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- G01R33/42—Screening
- G01R33/421—Screening of main or gradient magnetic field
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)
- Shielding Devices Or Components To Electric Or Magnetic Fields (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、アクテイブシールド形超電導磁石装
置（以下SCM）に関する。
置（以下SCM）に関する。
例えば磁気共鳴イメージング（以下MRIと略
称）装置に於ては採用しているSCMの漏洩磁場
を設置室の範囲から可能な限り、漏らさぬ様磁気
シールドを施こす。現在はSCMそのものに対策
を施こすのが主流である。特開昭60−123756公報
などに見られる如くアクテイブシールド形SCM
は鉄板による自己磁気シールドより軽量に出来る
利点がある。
称）装置に於ては採用しているSCMの漏洩磁場
を設置室の範囲から可能な限り、漏らさぬ様磁気
シールドを施こす。現在はSCMそのものに対策
を施こすのが主流である。特開昭60−123756公報
などに見られる如くアクテイブシールド形SCM
は鉄板による自己磁気シールドより軽量に出来る
利点がある。
特に1.5T（テスラ）の例では、鉄自己シールド
では鉄材が60トン程度必要となり、SCMの設置
はかなりの困難を伴なうのに対して、アクテイブ
シールドでは９トンの鉄材で十分である。従つて
今後、SCMの磁気シールドは静磁場（H0）が強
磁場化するにつれてアクテイブシールド方式が主
流となると思われる。しかし、現行のアクテイブ
シールド方式には下記の欠点が存在する。
では鉄材が60トン程度必要となり、SCMの設置
はかなりの困難を伴なうのに対して、アクテイブ
シールドでは９トンの鉄材で十分である。従つて
今後、SCMの磁気シールドは静磁場（H0）が強
磁場化するにつれてアクテイブシールド方式が主
流となると思われる。しかし、現行のアクテイブ
シールド方式には下記の欠点が存在する。
SCM主コイル１の上に反対方向磁場を発生さ
せるSCMキヤンセルコイル２を同軸上に設置す
る為 H0＝Ａ−ａ 〔１〕 ここで、Ａ：SCM主コイル１により発生する
磁場 ａ：SCMキヤンセルコイル２により
発生する反対磁場 であるから、H0を発生させるSCM主コイルはア
クテイブシールドでない方式、即ちａ＝０の場合
よりかなり大きなものになる事が理解できる。そ
の上にSCMキヤンセルコイル２も又かなり大き
なコイルとなるので、 (i) 全体として、SCMの直径が大きくなり、従
つて背高になる（0.5TSCMで30〜40cmの背高
になる。）このため通常の部屋（天井高さ2.4〜
2.7ｍ）には収容できず、設置環意に制約が生
じ、設備面で天井の高い部屋が必要となる。
せるSCMキヤンセルコイル２を同軸上に設置す
る為 H0＝Ａ−ａ 〔１〕 ここで、Ａ：SCM主コイル１により発生する
磁場 ａ：SCMキヤンセルコイル２により
発生する反対磁場 であるから、H0を発生させるSCM主コイルはア
クテイブシールドでない方式、即ちａ＝０の場合
よりかなり大きなものになる事が理解できる。そ
の上にSCMキヤンセルコイル２も又かなり大き
なコイルとなるので、 (i) 全体として、SCMの直径が大きくなり、従
つて背高になる（0.5TSCMで30〜40cmの背高
になる。）このため通常の部屋（天井高さ2.4〜
2.7ｍ）には収容できず、設置環意に制約が生
じ、設備面で天井の高い部屋が必要となる。
(ii) アクテイブシールド方式でないSCMと比較
して高価な超電導線が２倍以上必要となり、高
価なSCMとなり、普及を妨げる原因となる。
して高価な超電導線が２倍以上必要となり、高
価なSCMとなり、普及を妨げる原因となる。
なお、第１図において、３は磁場発生空間、
４は円筒換気密ケース、５は流体ヘリウム管、
６は液体窒素管、７はボアー、A′およびA″は
SCM主コイル１の漏洩磁場、a′およびa″は
SCMキヤンセルコイル２の漏洩磁場、LH2は
液体へリウム、LN2は液体窒素である。
４は円筒換気密ケース、５は流体ヘリウム管、
６は液体窒素管、７はボアー、A′およびA″は
SCM主コイル１の漏洩磁場、a′およびa″は
SCMキヤンセルコイル２の漏洩磁場、LH2は
液体へリウム、LN2は液体窒素である。
上記アクテイブシールドの従来技術は、設置環
境に対する配慮に欠けており、背高であることと
高価となる構造であつた。
境に対する配慮に欠けており、背高であることと
高価となる構造であつた。
本発明の上記の欠点を除去したアクテイブシー
ルド形超電導磁石装置を提供することにある。
ルド形超電導磁石装置を提供することにある。
上記目的はSCMの主コイル装置に超電導材に
より構成される完全反磁性の磁気シールドを施こ
す一方、主コイル装置の両サイドにキヤンセルコ
イル装置を設置する事により達成される。
より構成される完全反磁性の磁気シールドを施こ
す一方、主コイル装置の両サイドにキヤンセルコ
イル装置を設置する事により達成される。
完全反磁性を持つ超電導材磁気シールドは主コ
イル装置の径方向の漏洩磁場A″を著しく低減さ
せる効果があり、キヤンセルコイル装置はA″対
策を主たる目的とする必要はなくなる。一方磁場
発生空間から外に漏洩する磁場は両サイドのキヤ
ンセルコイルで発生させる反対磁場で打消す事が
できる。
イル装置の径方向の漏洩磁場A″を著しく低減さ
せる効果があり、キヤンセルコイル装置はA″対
策を主たる目的とする必要はなくなる。一方磁場
発生空間から外に漏洩する磁場は両サイドのキヤ
ンセルコイルで発生させる反対磁場で打消す事が
できる。
本発明ではキヤンセルコイル装置は両サイドに
あり、且つ小さいものであるので、磁場発生空間
に於ける反対磁場は小さくなり、主コイル装置も
又小さくなる。
あり、且つ小さいものであるので、磁場発生空間
に於ける反対磁場は小さくなり、主コイル装置も
又小さくなる。
実施例
第２図に本発明の好ましい実施例を示し図に従
い説明する。
い説明する。
第２図は従来例で説明したアクテイブシールド
が可能な超電導磁石装置（SCM）の一実施例で
ある。第２図に示すSCMはMRIに於ける磁場発
生装置として用いられる事が多い。SCM主コイ
ル装置１′はNb−Ti材の超電導線が一般に用い
られる。磁場発生空間３に於ける磁場均一度を向
上させる為コイル形状がドーナツリング状のもの
が複数個（２〜６個）で構成される事が多い。
が可能な超電導磁石装置（SCM）の一実施例で
ある。第２図に示すSCMはMRIに於ける磁場発
生装置として用いられる事が多い。SCM主コイ
ル装置１′はNb−Ti材の超電導線が一般に用い
られる。磁場発生空間３に於ける磁場均一度を向
上させる為コイル形状がドーナツリング状のもの
が複数個（２〜６個）で構成される事が多い。
Nb−Ti線が超電導状態を保持し永久電流を流
し続ける為に主コイル装置１′はリング状の液体
ヘリユウム（以下LHe）が管５′内に充された温
度4.2KのLHeに浸し固定される。又LHeの蒸発
速度を低下させる為、LHe管５′の外側にリンク
状の液体窒素（以下LN2）管６′を設置し温度が
77KのLN2を充し、LHe管５′の周囲を77Kの低
温に保つ。そして室温からの熱侵入を極力低減さ
せるため円筒状気密ケース４′〔但し、中央は
FRP製円筒状ボアー７′により磁場発生空間３が
つくられる。〕管５′，６′は収容され、且つケー
ス４′の内部は〜10-6Torrの真空に保つと共にス
ーパインシユレーシヨンを行う。第２図では本発
明に無関係なLN2，LHeの注入口、蒸発口等は省
略している。
し続ける為に主コイル装置１′はリング状の液体
ヘリユウム（以下LHe）が管５′内に充された温
度4.2KのLHeに浸し固定される。又LHeの蒸発
速度を低下させる為、LHe管５′の外側にリンク
状の液体窒素（以下LN2）管６′を設置し温度が
77KのLN2を充し、LHe管５′の周囲を77Kの低
温に保つ。そして室温からの熱侵入を極力低減さ
せるため円筒状気密ケース４′〔但し、中央は
FRP製円筒状ボアー７′により磁場発生空間３が
つくられる。〕管５′，６′は収容され、且つケー
ス４′の内部は〜10-6Torrの真空に保つと共にス
ーパインシユレーシヨンを行う。第２図では本発
明に無関係なLN2，LHeの注入口、蒸発口等は省
略している。
各層が銅又はアルミ又は／及び絶縁材の薄膜に
より離れたNb−Ti多層薄膜から成る超電導（以
下SC）磁気シールド９で第２図の如くLHeに浸
した状態で主コイル装置を覆う。こうする事で主
コイル装置１′から発生する磁場のｒ方向への漏
洩磁場（A″2）は磁気シールド９の完全反磁性シ
ールドによりおさえ込まれ、第２図A″2の大きさ
は著しく減少する。磁場発生空間３から外部に洩
れた磁場A′2は第２図に於て主コイル装置１′の両
サイドに設けられたキヤンセルコイル装置８によ
り発生する反対方向磁場a′2により著るしく減少
もしくはゼロとなる。
より離れたNb−Ti多層薄膜から成る超電導（以
下SC）磁気シールド９で第２図の如くLHeに浸
した状態で主コイル装置を覆う。こうする事で主
コイル装置１′から発生する磁場のｒ方向への漏
洩磁場（A″2）は磁気シールド９の完全反磁性シ
ールドによりおさえ込まれ、第２図A″2の大きさ
は著しく減少する。磁場発生空間３から外部に洩
れた磁場A′2は第２図に於て主コイル装置１′の両
サイドに設けられたキヤンセルコイル装置８によ
り発生する反対方向磁場a′2により著るしく減少
もしくはゼロとなる。
即ちA′2−a′2０となる。
キヤンセルコイル装置８は主コイル装置１′と
同一のNb−Ti材の超電導線が用いられる。コイ
ル形状は主コイル装置１′同様ドーナツリング状
である。Ni−Ti線が超電導状態を保持し、永久
電流を流し続ける為に主コイル装置１′と同じく
LHeに浸される。永久電流の方向は主コイル装
置１′と逆方向である。
同一のNb−Ti材の超電導線が用いられる。コイ
ル形状は主コイル装置１′同様ドーナツリング状
である。Ni−Ti線が超電導状態を保持し、永久
電流を流し続ける為に主コイル装置１′と同じく
LHeに浸される。永久電流の方向は主コイル装
置１′と逆方向である。
以上よりわかる如く、主コイル装置１′により
発生する主磁場A2、キヤンセルコイル装置８に
よる反対磁場a2により、必要とする磁場H0は H0＝A2−a2 となるが、a2は第１図の従来例のａより小さく、
（即ちａ−a2≫０） 主コイル装置１′は従来例の主コイル装置より
小さくてよい事が理解できる。
発生する主磁場A2、キヤンセルコイル装置８に
よる反対磁場a2により、必要とする磁場H0は H0＝A2−a2 となるが、a2は第１図の従来例のａより小さく、
（即ちａ−a2≫０） 主コイル装置１′は従来例の主コイル装置より
小さくてよい事が理解できる。
又漏洩磁場A″2はキヤンセルコイル従来による
反対磁場a″2により相殺される。（即ちA2″−a2″
０） 実施例 第３図に本発明の他の好ましい実施例を示し、
図に従い説明する。
反対磁場a″2により相殺される。（即ちA2″−a2″
０） 実施例 第３図に本発明の他の好ましい実施例を示し、
図に従い説明する。
第２図は実施例と異なるのは超電導材がLHe
で冷却しなければならない実施例のNi−Tiと
異なり、超電導転移温度が〜90KであるＹ−Ba
−Cu−Ｏ系で代表されるセラミツクス材高温超
電導材料を使用している事である。従つて冷却に
LHeは不必要で、温度77KのLN2を用いる。高温
超電導材主コイル装置（以下HTSCM 主コイル
装置）１０高実施例の多層薄膜と同様構造の高
温超電導材磁気シールド（以下HTSの磁気シー
ルド）１３、高温超電導材キヤンセルコイル装置
（以下HTSCM キヤンセルコイル装置）１１は
LN2管１２内に図の如く固定され、LN2に浸され
る。１０，１１，１３の動作は実施例の場合と
全く同一である。主コイル装置１０によつて発生
する磁場A3はキヤンセルコイル装置１１によつ
て発生する反対磁場a3により減少し、磁場発生空
間３に於ける必要磁場（H0）は H0＝A3−a3 で表わされる。ここでa3は第１図の従来技術での
ａより小（即ちａ−a3≫０）であるから、本発明
の主コイル装置１０は従来技術主コイル装置より
小形化する。
で冷却しなければならない実施例のNi−Tiと
異なり、超電導転移温度が〜90KであるＹ−Ba
−Cu−Ｏ系で代表されるセラミツクス材高温超
電導材料を使用している事である。従つて冷却に
LHeは不必要で、温度77KのLN2を用いる。高温
超電導材主コイル装置（以下HTSCM 主コイル
装置）１０高実施例の多層薄膜と同様構造の高
温超電導材磁気シールド（以下HTSの磁気シー
ルド）１３、高温超電導材キヤンセルコイル装置
（以下HTSCM キヤンセルコイル装置）１１は
LN2管１２内に図の如く固定され、LN2に浸され
る。１０，１１，１３の動作は実施例の場合と
全く同一である。主コイル装置１０によつて発生
する磁場A3はキヤンセルコイル装置１１によつ
て発生する反対磁場a3により減少し、磁場発生空
間３に於ける必要磁場（H0）は H0＝A3−a3 で表わされる。ここでa3は第１図の従来技術での
ａより小（即ちａ−a3≫０）であるから、本発明
の主コイル装置１０は従来技術主コイル装置より
小形化する。
磁場発生空間から洩れた磁場A′3はキヤンセル
コイル１１により発生する磁場a′3で著るしく減
少する（即ちA′3−a′3０）磁気シールド１３に
より主コイル装置１０からｒ方向に洩れる磁場は
中心方向に押し戻されるので漏洩磁場A3″は若る
しく減少しこれも又キヤンセルコイル装置１１に
より発生する反対磁場a″3で相殺される。（即ち
A3″−−a3″〜０）。LN2管１２は円筒状気密管
４″（中心部はFRP製円筒状ボア７″）より作ら
れる磁場発生空間３）に収容される。LN2の注入
及び蒸発口は第３図では省略している。
コイル１１により発生する磁場a′3で著るしく減
少する（即ちA′3−a′3０）磁気シールド１３に
より主コイル装置１０からｒ方向に洩れる磁場は
中心方向に押し戻されるので漏洩磁場A3″は若る
しく減少しこれも又キヤンセルコイル装置１１に
より発生する反対磁場a″3で相殺される。（即ち
A3″−−a3″〜０）。LN2管１２は円筒状気密管
４″（中心部はFRP製円筒状ボア７″）より作ら
れる磁場発生空間３）に収容される。LN2の注入
及び蒸発口は第３図では省略している。
１ アクテイブシールド系SCMの直径を小さく
し、通常の部屋（天井高さ2.4〜2.7ｍ）に収容
可能とし、設置を容易にし且つ設備費を低減可
能とした。
し、通常の部屋（天井高さ2.4〜2.7ｍ）に収容
可能とし、設置を容易にし且つ設備費を低減可
能とした。
２ 高価な超電導線を大巾に節約する事で低価格
のアクテイブシールド系SCMを可能とした。
のアクテイブシールド系SCMを可能とした。
第１図は従来のアクテイブシールド形SCMの
縦断面図、第２図は本発明にもとづく一実施例を
示すアクテイブシールド形SCMの縦断面図、第
３図は本発明にもとづくもう一つの実施例を示す
アクテイブシールド形HTSCMの縦断面図であ
る。 １，１′，１０……主コイル装置、２，８，１
１……キヤンセルコイル装置、９，１３……磁気
シールド。
縦断面図、第２図は本発明にもとづく一実施例を
示すアクテイブシールド形SCMの縦断面図、第
３図は本発明にもとづくもう一つの実施例を示す
アクテイブシールド形HTSCMの縦断面図であ
る。 １，１′，１０……主コイル装置、２，８，１
１……キヤンセルコイル装置、９，１３……磁気
シールド。
Claims (1)
- １ 内部空間に磁場を発生させる超電導材製主コ
イル装置と、該超電導材製主コイル装置を覆うよ
うに配置された超電導材製の磁気シールドと、前
記超電導材製主磁石装置の両側に配置された超電
導材製キヤンセルコイル装置とを備え、前記超電
導材製主コイル装置と前記超電導材製キヤンセル
コイル装置に流す永久電流の方向は互いに逆向き
であることを特徴とするアクテイブシールド形超
電導磁石装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62210055A JPS6454714A (en) | 1987-08-26 | 1987-08-26 | Active shield type superconducting magnet device |
| US07/235,095 US4968961A (en) | 1987-08-26 | 1988-08-23 | Superconducting magnet assembly with suppressed leakage magnetic field |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62210055A JPS6454714A (en) | 1987-08-26 | 1987-08-26 | Active shield type superconducting magnet device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6454714A JPS6454714A (en) | 1989-03-02 |
| JPH0511642B2 true JPH0511642B2 (ja) | 1993-02-16 |
Family
ID=16583066
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62210055A Granted JPS6454714A (en) | 1987-08-26 | 1987-08-26 | Active shield type superconducting magnet device |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4968961A (ja) |
| JP (1) | JPS6454714A (ja) |
Families Citing this family (31)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5187327A (en) * | 1989-09-29 | 1993-02-16 | Mitsui Kinzoku Kogyo Kabushiki Kaisha | Superconducting magnetic shield |
| US5045826A (en) * | 1990-04-05 | 1991-09-03 | General Electric Company | Actively shielded magnetic resonance magnet without cryogens |
| NL9001300A (nl) * | 1990-06-08 | 1992-01-02 | Koninkl Philips Electronics Nv | Magneetstelsel voor magnetische resonantie. |
| US5329225A (en) * | 1992-11-02 | 1994-07-12 | General Electric Co. | Thin film superconductor inductor with shield for high frequency resonant circuit |
| US5596303A (en) * | 1993-02-22 | 1997-01-21 | Akguen Ali | Superconductive magnet system with low and high temperature superconductors |
| US5571602A (en) * | 1994-12-29 | 1996-11-05 | General Electric Company | Superconducting joints for superconducting sheets |
| GB2307046B (en) * | 1995-11-09 | 2000-04-12 | Elscint Ltd | Single former active shield magnets |
| DE10041677C2 (de) * | 2000-08-24 | 2002-07-11 | Bruker Ag Faellanden | Zusätzliche Strompfade zur Optimierung des Störverhaltens einer supraleitenden Magnetanordnung und Verfahren zu deren Dimensionierung |
| DE10046182C2 (de) * | 2000-09-19 | 2002-08-01 | Bruker Ag Faellanden | Magnetanordnung mit einem supraleitenden Magnetspulensystem und einer magnetischen Feldform-Vorrichtung sowie Verfahren zur Dimensionierung |
| DE10354677B4 (de) * | 2003-11-22 | 2006-09-21 | Bruker Biospin Gmbh | Zusätzliche Streufeldabschirmung eines supraleitenden Magnetspulensystem |
| JP4404021B2 (ja) * | 2005-06-30 | 2010-01-27 | 株式会社日立製作所 | Ｍｒｉ用超電導磁石 |
| US7560929B2 (en) * | 2006-08-14 | 2009-07-14 | Fonar Corporation | Ferromagnetic frame magnet with superconducting coils |
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| JP4468388B2 (ja) * | 2007-02-05 | 2010-05-26 | 株式会社日立製作所 | 磁場発生器 |
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| DE202011051313U1 (de) | 2010-09-16 | 2011-11-23 | Aspect Magnet Technologies Ltd. | Geschlossenes Lebensunterstützungssystem für Frühgeborene |
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