JPH07193391A

JPH07193391A - 磁気シールドボックス

Info

Publication number: JPH07193391A
Application number: JP34715593A
Authority: JP
Inventors: Katsuya Hasegawa; 勝哉長谷川
Original assignee: CHODENDO SENSOR KENKYUSHO KK
Current assignee: CHODENDO SENSOR KENKYUSHO KK
Priority date: 1993-12-27
Filing date: 1993-12-27
Publication date: 1995-07-28

Abstract

(57)【要約】【目的】簡単な構造で試料等の出し入れが可能な磁気
シールドボックスを提供する。【構成】超伝導厚膜よりなるシールド面を形成した第
１超伝導部材５…を内枠体６の外面に当着し、該第１超
伝導部材５の外面へ第２〜第６超伝導部材１１〜１４を
順次積層してシールド壁を形成し、該シールド壁の外側
から外枠体１５によって固定することで磁気シールドボ
ックス１７を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、地磁気等の外部ノイズ
が侵入することを阻止する比較的小型の磁気シールド空
間を形成する磁気シールドボックスに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、微弱な磁気測定には、外部ノ
イズ（地磁気等）を遮蔽するため、磁気シールドボック
スや磁気シールドルーム等の磁気シールド空間が用いら
れている。比較的小型の磁気シールド空間を形成するた
めに用いる磁気シールドボックスは、パーマロイ等の高
透磁率材料を用いた壁体で試料収納空部を覆い、該高透
磁率材料製の壁体で外部磁束を捉え込むことによって、
外部磁束が試料収納空部内にまで侵入することを阻止す
る方法が一般に用いられていた。そして、測定対象とし
ての試料をボックス内へ入れたり出したりする為に、磁
気シールドボックスには、ボックス本体に対して開閉可
能な開閉扉や蓋等を設けるものとなっていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、開閉扉
等とボックス本体との磁気的コンタクトが弱いとシール
ド効果が低下してしまうために、開閉扉とボックス本体
との接触状態を良好に保持することが重要となり、開閉
扉をボックス本体へ押圧する手段等が別途必要になるこ
とから、構造が複雑で高価になってしまう。しかも、高
透磁率材料よりなる壁体を用いた磁気シールド空間で
は、低周波磁場（１０Ｈｚ程度以下の微弱磁場）に対し
てシールド効果が低く、生体磁気のような低周波の微弱
磁気を計測するためには、必ずしも十分なシールド効果
を期せないという問題点もあった。

【０００４】また、超伝導体を用いた磁気シールドは、
周波数に依存しないので、低周波磁場の測定に供するこ
とができる。超伝導体の円筒の内部では、開口端から中
心に向うにつれて指数関数的に磁場が減少し、低磁場空
間が得られることが知られており、これは、Ｈ(z) ＝Ｈ
_e ｅｘｐ（−ＫＺ／Ｄ）の論理式で知られている。な
お、Ｈ(z) は中心軸上で開放端からの距離がｚ点におけ
る磁場の大きさ、Ｈ_e は外部磁場の大きさ、Ｋは比例定
数（外部磁場が径方向の場合は３．６、軸方向の場合は
７．６）、Ｄは円筒の直径である。

【０００５】しかし、超伝導体の円筒で低磁場空間を得
るためには、円筒の直径に対して軸方向の長さが必要で
ある上に、実際に低磁場空間となるのは中心付近に限ら
れてしまう。従って、超伝導体の円筒によって極めてコ
ンパクトな磁気シールドボックスを形成するのは事実上
困難である。

【０００６】そこで、本発明は、比較的安価に製造でき
る簡単な構造で十分な遮蔽効果を得られると共に、低周
波磁場に対しても高いシールド効果を期せる磁気シール
ドボックスの提供を目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る磁気シールドボックス（１７）は、内
部の試料収納空部（例えば遮蔽空間７）へ試料の出し入
れが可能な所要形状のボックス基体（例えば上面開成の
内枠体６）外面へ、超伝導物質よりなるシールド面
（４）を有する任意形状の超伝導部材（例えば第１超伝
導部材５や第２〜第６超伝導部材１１〜１４）を密接状
に配置してゆくことにより、ボックス基体の外面を複数
の超伝導部材で略々覆いつくし、外枠体（第１〜第６外
枠体１５ａ〜１５ｆ）によって各超伝導板を該状態に保
持するようにした。

【０００８】

【作用】磁気シールドボックスを超伝導物質の臨界温度
以下の環境下に置くと、磁気シールドボックスのシール
ド面に生ずるマイスナー効果によって、磁束はシールド
面からボックス内へ侵入できなくなる。

【０００９】

【実施例】次に、本発明に係る磁気シールドボックスの
実施例を添付図面に基づいて説明する。

【００１０】図１に示すのは、例えば平坦な四角形の超
伝導部材１であり、該超伝導部材１は基板２（例えば
０．５ｍｍ^t のＡｇ基板）の一方の面に超伝導物質の厚
膜よりなる超伝導厚膜３（例えば０．１ｍｍ^t のＢｉ系
超伝導厚膜）を形成することで一方の面がシールド面４
となるようにしたものである。上記超伝導厚膜３の形成
に際しては、例えば均一性の良好なスクリーン印刷法で
超伝導ペーストを基板２に塗布し、その後に８５０℃〜
９００℃の高温で焼成することにより、膜厚が均一で強
度に優れた超伝導厚膜３となる。なお、超伝導部材１は
超伝導物質よりなるシールド面４を備えていれば良く、
例えば板材で両面から超伝導物質を狭持する構成であっ
ても良いし、バルクを焼成して板状にしたものであって
も良い。また、超伝導厚膜に用いる超伝導物質は、液体
ヘリウム温度域で超伝導特性を示す金属系化合物超伝導
体でも良いが、液体窒素温度域で超伝導特性を示す高温
超伝導体（主に酸化物系超伝導材料）が好適である。

【００１１】上記のような超伝導部材１を例えば２００
ｍｍ×２００ｍｍの四角板にした第１超伝導部材５を６
枚用い、例えばＦＲＰ樹脂を立方体にした内枠体６の六
面へ当着する第１工程を行う（図２参照）。上記内枠体
６の一面（例えば上面）は開放状とすることで、計測用
の試料や計測器等を収納するための試料収納空間として
機能する遮蔽空間７を形成してある。なお、内枠体６の
開放面を蓋部材等によって遮蔽するようにしても良い。
また、図面に示す実施例においては、フラックスゲート
磁束計８を遮蔽空間７内に収納するものとし、図示を省
略した固定手段によって該フラックスゲート磁束計８を
遮蔽空間７の略々中心部へ固定できるようにしてある。

【００１２】上記フラックスゲート磁束計８の配線コー
ド９は極細いリード線を用いるものとし、隣接する２枚
の第１超伝導部材５，５の端縁部間に生じた間隙から引
き出すものとしてある。なお、第１超伝導部材５…は内
枠体６の各面に密着させる必要はないので、予め配線コ
ード用の空隙を形成しておいても良い。

【００１３】次に、第１超伝導部材５…で覆った立方体
の６つの角部５ａ…を６つの第２超伝導部材１０…で覆
う第２工程を行う（図３参照）。この第２超伝導部材１
０は互いに直交する三枚の超伝導板よりなるもので、三
つの第１超伝導部材５，５，５によって形成される角部
５ａを第２超伝導部材１０…で覆うことによって、各第
１超伝導部材５…が隣接する辺部５ｂ…も略々覆うこと
ができる。なお、配線コード９は第２超伝導部材１０…
間の間隙から引き出すものとしてある。また、上記第２
超伝導部材１０の形成方法は、型枠等で該状態に一体形
成しても良いし、平板状の板材を折り曲げ、溶接した後
に超伝導厚膜３を形成するようにしても良い。

【００１４】次いで、上記第２超伝導部材１０…で覆っ
た立方体の互いに平行な４つの辺部１０ａ…を４つの第
３超伝導部材１１…で各々覆う第３工程を行う（図４参
照）。この第３超伝導部材１１は互いに直交する二枚の
超伝導板よりなる断面Ｌ字状のアングル材であり、連続
する四側面上における第２超伝導部材１０…間の間隙を
覆うことができる。なお、第３超伝導部材１１…を形成
するに際して、超伝導厚膜３を基板２に形成した状態で
折り曲げると、超伝導厚膜３にクラックが入って、特性
劣化を引き起こすことになる。そこで、板材を折り曲げ
た後に、当該クラックを埋めるように刷毛やスプレー等
で超伝導物質のペーストを付着させ、再度焼成すればよ
い。また、配線コード９は第３超伝導部材１１…の間の
間隙から引き出すものとしてある。

【００１５】以下、同様にして、上記第３超伝導部材１
１と同様な構成の第４超伝導部材１２…を更に積層する
第４工程（図５参照）、上記第３，第４超伝導部材１
１，１２と同様な構成の第５超伝導部材１３…を更に積
層する第５工程（図６参照）を順次行い、上記第１超伝
導部材５と同様な構成の第６超伝導部材１４…を立方体
の六面に各々当着する第６工程（図７参照）を行う。

【００１６】上記のように第１超伝導部材５の外面に第
２〜第６超伝導部材１０〜１４を積層して得られたシー
ルド壁においては、最外層たる第６超伝導部材１４にお
けるシールド面４の端縁部から最内層たる第１超伝導部
材５におけるシールド面４の端縁部に至る距離が長くな
る。

【００１７】また、上記のようにして得られたシールド
壁を保持するように、例えばＦＲＰ樹脂製の第１〜第６
外枠体１５ａ〜１５ｆを第６超伝導部材１４…の各面へ
当着し（図８および図９参照）、更に枠保持材１６…に
よって第１〜第６外枠体１５ａ〜１５ｆを締着すること
で、磁気シールドボックス１７が得られるものとしてあ
る（図１０参照）。このように、シールド面４…が積層
されたシールド壁を内枠体６と外枠体１５との間に形成
するものとすれば、シールド壁の補強効果も期せるので
ある。加えて、磁気シールドボックス１７は、何ら特別
の止着手段等を要しないので、組立や分解が極めて容易
であり、特別の開閉蓋等を設けることなく、試料や計測
器の出し入れを簡便に行うことが可能である。従って、
複雑な構造の開閉扉等を必要とせず、簡単な構造で比較
的安価な磁気シールドボックス１７とすることができる
のである。

【００１８】上記のように構成した磁気シールドボック
ス１７の概略的な断面を仮想して示したのが図１１であ
り、シールド面４の端縁部（すなわち、各超伝導部材の
端縁部）を介して配線コード９を最短距離となるように
導出したとしても、これだけの距離を要することが理解
できよう。

【００１９】ここで、シールド面４が超伝導特性を示す
ように、磁気シールドボックス１７を臨界温度以下の環
境下に置くと、マイスナー効果によりシールド面４…か
ら磁束は侵入できなくなるが、シールド面４の端縁部間
に生じたギャップにはマイスナー効果が生じないため
に、該ギャップから磁束が侵入することとなる。しかし
ながら、上述した超伝導部材の積層構造を採ることによ
って、各シールド面４の端縁部を覆うように他のシール
ド面４が位置することとなるので、少なくとも上記した
配線コード９の配線経路と同程度の距離を進まなけれ
ば、遮蔽空間７へ到達できない。

【００２０】上記の原理を図１２で模式的に示すと、外
部よりギャップを介して侵入した磁束（同図中、波線で
示す）は、最外層の第１シールド板１８ａと第２シール
ド板１８ｂとの間のギャップから内部層へ侵入するが、
屈曲状の第３シールド板１８ｃがあるために、侵入磁束
は第１シールド板１８ａと第３シールド板１８ｂの間あ
るいは第２シールド板１８ｂと第３シールド板１８ｃと
の間を進むことを余儀なくされる。そして、第１シール
ド板１８ａと第３シールド板１８ｂの間を進んだ侵入磁
束は、第３シールド板１８ｃと第４シールド板１８ｄの
間のギャップから最内層へ侵入するが、平板状の第５シ
ールド板１８ｅがあるために、侵入磁束は第３シールド
板１８ｃと第５シールド板１８ｅとの間あるいは第４シ
ールド板１８ｄと第５シールド板１８ｅとの間を進むこ
とを余儀なくされる。斯くして、第３シールド板１８ｃ
と第５シールド板１８ｅとの間を進んだ侵入磁束は、第
５シールド板１８ｅと第６シールド板１８ｆとの間のギ
ャップから最内層の内側（遮蔽空間内）へ到達すること
となるが、その間に侵入磁束はシールド面４に挟まれた
状態で相当距離を移動しなければならないために減衰し
て行く。

【００２１】図１３には、外部磁場印加用のコイル１９
を磁気シールドボックス１７の面中央部より５〔ｍｍ〕
離隔した定位置に固定し、シールドボックス１７の内壁
から距離ａだけフラックスゲート磁束計８を離隔して行
う実験の構成例を示し、該実験の結果を図１４に示して
ある。なお、本実験例に用いた磁気シールドボックス１
７は、２００ｍｍ×２００ｍｍ×２００ｍｍの磁気シー
ルド空間を有するものとしてある。先ず、超伝導板を設
けないで測定した状態を示す特性曲線ａにおいては、１
００ｍｍ離れていても９×１０^-6〔Ｔ〕程度の磁場をフ
ラックスゲート磁束計８は検知した。これに対して、単
層のシールド面が得られるように超伝導部材を配置して
測定した特性曲線ｂにおいては、１０^-8〔Ｔ〕前後に改
善される。したがって、第１超伝導部材５…で内枠体６
を覆っただけでも、ある程度の磁気シールド効果を期せ
ることが解る。さらに、上記実施例のような積層構造の
磁気シールドボックス１７を用いて測定した場合には、
１０^-9〔Ｔ〕以下にまでシールド効果が高まっている。

【００２２】なお、上記実施例においては省略したが、
シールド面を超伝導状態にするための冷却手段や冷却状
態を保持するための断熱手段等を適宜付加したり、クラ
イオスタット内に安置する必要がある。これらの手段
は、公知既存の技術を如何様に使っても良い。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る磁気
シールドボックスは、ボックス基体の外面へ超伝導部材
を配しているので、膜を形成する超伝導物質の臨界温度
以下の環境に置くことにより、各超伝導部材のシールド
面に生ずるマイスナー効果で外部磁束がシールド面から
ボックス内に侵入することを阻止し、且つ低周波磁場に
対しても良好なシールド効果を期せる。

【００２４】しかも、磁気シールドボックスにおける超
伝導部材はボックス基体の外面に配置してゆくだけで、
各超伝導部材は外枠体によって該状態に保持されるもの
としたので、ボックスの組立や分解が簡単であり、従来
の磁気シールドボックスのように開閉扉を設けることな
く、ボックス基体内の試料収納空部へ試料を入れたり出
したりできる。したがって、簡単な構造で比較的安価な
磁気シールドボックスを提供することができ、実用的価
値の高いものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】超伝導板の一部欠截斜視図である。

【図２】超伝導ボックスの組立における第１工程を示す
斜視図である。

【図３】超伝導ボックスの組立における第２工程を示す
斜視図である。

【図４】超伝導ボックスの組立における第３工程を示す
斜視図である。

【図５】超伝導ボックスの組立における第４工程を示す
斜視図である。

【図６】超伝導ボックスの組立における第５工程を示す
斜視図である。

【図７】超伝導ボックスの組立における第６工程を示す
斜視図である。

【図８】超伝導ボックスの組立における第７工程を示す
斜視図である。

【図９】外枠体を取り付けた状態の超伝導ボックスの斜
視図である。

【図１０】外枠体を固定した状態の超伝導ボックスの斜
視図である。

【図１１】超伝導ボックスの概略横断面図である。

【図１２】三層構造のシールド壁における外部磁束侵入
経路を示す説明図である。

【図１３】超伝導ボックスに外部磁界を印加する実験の
構成を示す概略構成図である。

【図１４】図１３に示した構成の実験結果を示す特性曲
線図である。

【符号の説明】

２基板３超伝導厚膜４シールド面５第１超伝導部材７遮蔽空間１０〜１４第２〜第６超伝導部材１５ａ〜１３ｆ第１〜第６外枠体１７磁気シールドボックス

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内部の試料収納空部へ試料の出し入れが
可能な所要形状のボックス基体外面へ、超伝導物質より
なるシールド面を有する任意形状の超伝導部材を密接状
に配置してゆくことにより、ボックス基体の外面を複数
の超伝導部材で略々覆いつくし、外枠体によって各超伝
導板を該状態に保持するようにしたことを特徴とする磁
気シールドボックス。
【請求項２】ボックス基体の外面に配置された状態で
隣接する各超伝導部材の端縁間に生じたギャップを覆う
ように、他の超伝導部材を積層配置するようにしたこと
を特徴とする請求項１に記載の磁気シールドボックス。