JPH07162191A - 超電導磁気シールド構造物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】超電導シールド体およびクライオスタットの構
造を単純化し、低コストで大型の磁気シールド構造物を
得るとともに、剛性の高い床構造を得る。 【構成】一端に開口部１３ａを有し開口部１３ａを下側
にして縦置き状態に配設される主クライオスタット１２
と、主クライオスタット１２内に配設される超電導材料
からなる外側超電導シールド体１１とからなる筒状構造
物１３と、筒状構造物１３の開口部１３ａに配設される
副クライオスタット２０と、副クライオスタット２０内
に配設される超電導材料からなる床用超電導シールド体
２１と、床用超電導シールド体２１に形成される超電導
結合された複数の筒状開口部２１ａとを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、生体磁場計測や精密物
理計測等の微小磁場計測、半導体製造装置のＥＢ露光な
どの分野において、磁気シールド空間を作るための超電
導磁気シールド構造物に関する。

【０００２】

【従来の技術】超電導体を利用した磁気シールド構造
は、磁力線が超電導体の内部に入り込めないというマイ
スナー効果を利用した磁気シールド構造であり、超電導
シールド体を臨界温度以下に冷却して超電導状態に転移
させ、超電導シールド体の内部空間を磁気シールドする
ものである。例えば、図９に示すように、筒状構造物か
らなる超電導シールド体１の開口部１ａを横に向け、超
電導シールド体１の内外をクライオスタット（冷却構
造）２で覆う構造としている。このような横置き型の筒
状構造物において、その内部に人間が入れるように或い
は材料、装置等の物品を安定して置ける床を構築する場
合、磁気シールド性能を確保し、超電導シールド体１に
荷重がかからないような床構造にしなければならない。

【０００３】図１０は、従来の床構造の１例を示し、図
（Ａ）は断面図、図（Ｂ）は図（Ａ）のＢ方向から見た
図である。床構造４は、超電導シールド体１に荷重が作
用しないように、床部材４ａを開口部１ａから挿入し、
床部材４ａを外部支持部材４ｂにより支持させる構造と
している。

【０００４】図１１は、従来の床構造の他の例を示し、
図（Ａ）は断面図、図（Ｂ）は要部斜視図である。床部
材４ａには複数の支持部材４ｃを設け、一方、超電導シ
ールド体１の下側には筒状開口部５を形成し、床部材４
ａの支持部材４ｃが筒状開口部５を貫通するようにして
いる。この場合、筒状開口部５の開口径Ｄに対して長さ
Ｌを十分とれば、筒状開口部５からの磁束の侵入を防ぐ
ことができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の方式においては、横置き型の筒状構造物であるた
め、図９に示すように、クライオスタット２の自重によ
る変形を防ぐためにリブ３を設けて剛性を高める必要が
あるという問題を有している。さらに、床構造の方式に
おいて図１０の場合には、床部材４ａが片持ち支持のた
め剛性のある床構造にすることが困難であるという問題
を有し、また、図１１の場合には、剛性のある床構造に
することはできるが、超電導シールド体１の構造が複雑
であるとともに、図９に示すクライオスタット２が超電
導シールド体１の荷重を支持する構造を持たねばならず
構造が複雑で製造コストが増大するという問題を有して
いる。

【０００６】この問題を解決するために、本発明者は、
特願平５−２０６３６６号により改善提案を行ってい
る。これを図７により説明すると、超電導シールド体１
１と、その内面および外面を覆うクライオスタット１２
とにより筒状構造物１３が形成され、筒状構造物１３の
開口部１３ａを下側にして縦置き状態になるように配設
し、筒状構造物１３内には、非磁性材料からなる床部材
１５を配設するとともに、筒状構造物１３の開口部１３
ａには、高透磁率材料からなる複数のリング状筒部材１
６ａ〜１６ｄを多重に配設するようにしている。この構
造によれば、クライオスタット１２が超電導シールド体
１１を支持する必要がないとともに、床部材１５が支持
部材１５ａを介して直接、基盤１４上に支持させること
により、床部材１５、超電導シールド体１１およびクラ
イオスタット１２の構造を単純化し、剛性の高い床構造
にすることができる。

【０００７】ところで、図７において、磁気シールド性
能を高めるために、筒状構造物１３の開口部１３ａをも
超電導シールド体１１により磁気シールドすることを考
えた場合には、図８に示す構造になる。すなわち、超電
導シールド体１１には、支持部材１５ａを囲む突起筒１
１ａを形成し、クライオスタット１２には、突起筒１１
ａを囲む突起筒１２ａと、支持部材１５ａを貫通させる
貫通孔１２ｂを形成する必要がある。しかしながら、超
電導シールド体１１およびクライオスタット１２に前記
突起筒１１ａ、１２ａおよび貫通孔１２ｂを一体に形成
することは、構造が複雑となり製造コストが増大すると
いう問題を有している。

【０００８】本発明は、上記問題を解決するものであっ
て、超電導シールド体およびクライオスタットの構造を
単純化し、低コストで大型磁気シールド構造物を製造可
能にするとともに、剛性の高い床構造を得ることができ
る超電導磁気シールド構造物を提供することを目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の超電導磁気シールド構造物は、一端に開口
部１３ａを有し該開口部１３ａを下側にして縦置き状態
に配設される主クライオスタット１２と、該主クライオ
スタット１２内に配設される超電導材料からなる外側超
電導シールド体１１とからなる筒状構造物１３と、該筒
状構造物１３の開口部１３ａに配設される副クライオス
タット２０と、該副クライオスタット２０内に配設され
る超電導材料からなる床用超電導シールド体２１と、該
床用超電導シールド体２１に形成される超電導結合され
た複数の筒状開口部２１ａとを備えることを特徴とす
る。

【００１０】なお、前記主クライオスタット１２と副ク
ライオスタット２０との間に高透磁率材料からなる磁気
遮蔽部材２２を配設するようにしてもよいし、前記該筒
状構造物１３の内部に配設される非磁性材料からなる床
部材１５と、前記副クライオスタット２０に形成され前
記床部材１５の支持部材１５ａを貫通させる貫通孔２０
ａとを備えるようにしてもよい。ここで、上記構成に付
加した番号は、本発明の理解を容易にするために図面と
対比させるためのもので、これにより本発明の構成が何
ら限定されるものではない。

【００１１】

【作用】本発明においては、例えば図１に示すように、
超電導磁気シールド構造物を縦置きとし、超電導シール
ド体１１、２１と、クライオスタット１２、２０が、壁
用と床用の２つに分割されるため、超電導シールド体お
よびクライオスタットの構造が単純化される。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説
明する。図１および図２は、本発明の超電導磁気シール
ド構造物の１実施例を示し、図１（Ａ）は縦断面図、図
１（Ｂ）は図１（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿って矢印方向に見
た断面図、図２は副クライオスタットの斜視図である。

【００１３】図１において、超電導材料からなる筒状の
外側超電導シールド体１１の内面および外面は、間隔を
設けて主クライオスタット１２で覆われて密閉され、筒
状構造物１３が形成されており、その開口部１３ａを下
側にして筒状構造物１３全体が縦置き状態となるように
基盤１４上に配設されている。超電導材料としては、極
低温で超電導体となる周知の材料、例えば酸化物超電導
体が使用される。筒状構造物１３内には、非磁性材料製
からなる床部材１５が配設され支持部材１５ａにより所
定の高さに支持されている。

【００１４】筒状構造物１３の側面には開口部１３ｂが
設けられ、この開口部１３ｂを通って床部材１５上に、
人、物品（材料、装置等）が出入りされる。開口部１３
ｂには、図示しない磁気遮蔽扉が設置されている。

【００１５】床部材１５の下部には、副クライオスタッ
ト２０が配設される。この副クライオスタット２０に
は、図２に明示するように、貫通孔２０ａが形成されて
おり、この貫通孔２０ａ内に床部材１５の支持部材１５
ａが貫通される。副クライオスタット２０内には、複数
の筒状開口部２１ａが格子形状に形成され、超電導材料
により超電導結合された床用超電導シールド体２１が配
設されている。床用超電導シールド体２１の格子形状の
開口部は、その径Ｄに対して十分長い長さＬを持つよう
に設計されている。

【００１６】さらに、筒状構造物１３の開口部１３ａに
おいて、主クライオスタット１２と副クライオスタット
２０との間には、高透磁率材料からなる磁気遮蔽部材２
２が配設され、主クライオスタット１２と副クライオス
タット２０との間からの磁束の侵入を防止するようにし
ている。

【００１７】図３は、本発明における床用超電導シール
ド体の他の実施例を示す平面図である。本実施例におい
ては、床用超電導シールド体は複数の筒状開口部２１ａ
がハニカム形状に形成され超電導材料により超電導結合
されている。この場合もハニカム形状の開口部は、その
径Ｄに対して十分長い長さＬを持つように設計されてい
る。

【００１８】図４は本発明における磁気遮蔽部材２２の
各種変形例を示す模式的断面図である。

【００１９】図５は本発明における筒状構造物の変形例
を示し、壁用シールド体１１および主クライオスタット
１２の上部に筒２３を設けて、図１と同様の開口部１３
ｂを形成し、開口径Ｄに対して十分長い長さＬを確保す
るようにしている。

【００２０】次に、上記構成からなる本発明の作用効果
について説明する。図６に示すように、左図のように１
方向が開放端の筒体を組み合わせる場合、内側、外側い
ずれの筒体も側壁部分の超電導体の高さが高くなり、ク
ライオスタットも大型化してコストが高くなり、揚重の
ために高さ方向に高い空間が必要となるが、本発明にお
いては、超電導シールド体１１、２１と、クライオスタ
ット１２、２０が、外側用と床用の２つに分割し、低部
を構成する超電導シールド体およびクライオスタットを
コンパクトな形状にすることによって、あまり高い揚重
スペースを必要とせずに大型磁気シールド構造物を低コ
ストで作ることができる。

【００２１】また、超電導磁気シールド構造物を縦置き
とし、超電導シールド体１１、２１と、クライオスタッ
ト１２、２０が、外側用と床用の２つに分割しているた
め、超電導シールド体およびクライオスタットの構造が
単純化され、現場で製造することなしにそれぞれ工場で
製造し現場で組み合わせることによって超電導磁気シー
ルド構造物を製造することができるため、製造コストの
低減、品質の確保、工期の短縮、メインテナンスの容易
性を図ることができる。また、筒状構造物１３が縦置き
となるため、自重を開口部１３ａ側端部で支持すること
になり、主クライオスタット１２の構造は、横置き型に
比べて剛性を高める必要がなくなり、基本的に主クライ
オスタット１２は超電導シールド体１１を支持する必要
がないので、構造が簡単になり製造コストを低減させる
ことができる。また、筒状構造物１３を縦置きとするこ
とにより、床部材１５が壁用シールド体１１および主ク
ライオスタット１２を貫通することなく、床部材１５が
支持部材１５ａを介して直接、基盤１４上に支持される
ため、床部材１５、超電導シールド体１１、２１および
クライオスタット１２、２０の構造を簡単化し、剛性の
高い床構造にすることができる。

【００２２】この場合、磁気シールド性能を高めるため
には、床部材１５の高さを高くその結果、筒状構造物１
３の高さも高くする必要があるが、開口部１３ａに配設
した超電導材料からなる床用超電導シールド体２１およ
び高透磁率材料からなる磁気遮蔽部材２２によって床下
からの磁束の侵入を防ぎ、筒状構造物１３の高さを低
く、従って製造コストを低減させることができる。ま
た、床用超電導シールド体２１を自立した状態で配設す
ることができる。

【００２３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
よれば、超電導シールド体およびクライオスタットの構
造を単純化し、低コストで大型磁気シールド構造物を製
造可能にするとともに、剛性の高い床構造を得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の超電導磁気シールド構造物の１実施例
を示し、図１（Ａ）は縦断面図、図１（Ｂ）は図１
（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿って矢印方向に見た断面図であ
る。

【図２】図１の副クライオスタットの斜視図である。

【図３】本発明における床用超電導シールド体の他の実
施例を示す平面図である。

【図４】本発明における磁気遮蔽部材の各種変形例を示
す模式的断面図である。

【図５】本発明における筒状構造物の変形例を示す断面
図である。

【図６】本発明の効果を説明するための模式図である。

【図７】先願発明を説明するための超電導磁気シールド
構造物の断面図である。

【図８】本発明の課題を説明するための図であり、図
（Ａ）は超電導磁気シールド構造物の断面図、図（Ｂ）
は、クライオスタットの一部斜視図である。

【図９】従来の超電導磁気シールド構造物の１例を示す
断面図である。

【図１０】従来の床構造の１例を示し、図（Ａ）は断面
図、図（Ｂ）は図（Ａ）のＢ方向から見た図である。

【図１１】従来の床構造の他の例を示し、図（Ａ）は断
面図、図（Ｂ）は要部斜視図である。

【符号の説明】

１１…外側超電導シールド体、１２…主クライオスタッ
ト、１３…筒状構造物 １３ａ…開口部、１５…床部材、１５ａ…支持部材 ２０…副クライオスタット、２０ａ…貫通孔、２１…床
用超電導シールド体 ２１ａ…筒状開口部、２２…磁気遮蔽部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 澁谷紳一 東京都港区芝浦一丁目２番３号 清水建設 株式会社内 (72)発明者 向山澄夫 東京都港区芝浦一丁目２番３号 清水建設 株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一端に開口部を有し該開口部を下側にして
   縦置き状態に配設される主クライオスタットと、該主ク
   ライオスタット内に配設される超電導材料からなる外側
   超電導シールド体とからなる筒状構造物と、該筒状構造
   物の開口部に配設される副クライオスタットと、該副ク
   ライオスタット内に配設される超電導材料からなる床用
   超電導シールド体と、該床用超電導シールド体に形成さ
   れる超電導結合された複数の筒状開口部とを備えること
   を特徴とする超電導磁気シールド構造物。
2. 【請求項２】前記主クライオスタットと副クライオスタ
   ットとの間に高透磁率材料からなる磁気遮蔽部材を配設
   することを特徴とする請求項１に記載の超電導磁気シー
   ルド構造物。
3. 【請求項３】前記該筒状構造物の内部に配設される非磁
   性材料からなる床部材と、前記副クライオスタットに形
   成され前記床部材の支持部材を貫通させる貫通孔とを備
   えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の
   超電導磁気シールド構造物。