JPS604204A - 傾斜磁場コイル装置 - Google Patents
傾斜磁場コイル装置Info
- Publication number
- JPS604204A JPS604204A JP11316283A JP11316283A JPS604204A JP S604204 A JPS604204 A JP S604204A JP 11316283 A JP11316283 A JP 11316283A JP 11316283 A JP11316283 A JP 11316283A JP S604204 A JPS604204 A JP S604204A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- coil
- magnetic field
- center
- pole piece
- distance
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F7/00—Magnets
- H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
- H01F7/20—Electromagnets; Actuators including electromagnets without armatures
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、核碍気共鳴(NMR)用永久礎石又は電磁石
に用いられる傾斜磁場コイル装置のコイル磁場の線型性
向上に関するものである。
に用いられる傾斜磁場コイル装置のコイル磁場の線型性
向上に関するものである。
従来から用いられているこの種の傾斜磁場コイル装置と
しては第1図に示すものが挙げられる。
しては第1図に示すものが挙げられる。
図において、/a及び/bは永久磁石を例にとった場合
のポールピース、2a及び、?、 b &iミコ41台
、3aElび3bはコイル台2a及び2bにそ十t−f
−’十を載置された傾斜磁場コイルである。また、図「
し、工xはX軸方向のコイル電流を表わし、Yθ(YO
/及びYθコから成る)はポールピース中心カ・らコイ
ル位置までのY軸方向の距離を表わして(・る。
のポールピース、2a及び、?、 b &iミコ41台
、3aElび3bはコイル台2a及び2bにそ十t−f
−’十を載置された傾斜磁場コイルである。また、図「
し、工xはX軸方向のコイル電流を表わし、Yθ(YO
/及びYθコから成る)はポールピース中心カ・らコイ
ル位置までのY軸方向の距離を表わして(・る。
第、2図は第1図の断面図である。図にお(・て、’l
oはポールピース/a及び/b間のギャップの中心から
コイル線中心までのZ軸方向の固定さ第1た距離でポー
ルピース間距離、コイル台の厚さ等により一義的に決ま
るもの、そしてa&まコイル線中心からポールピース端
面までのZ軸方向の距離を示している。符号グa、Fb
、ja、jb、及び6a、4bについては後述する。
oはポールピース/a及び/b間のギャップの中心から
コイル線中心までのZ軸方向の固定さ第1た距離でポー
ルピース間距離、コイル台の厚さ等により一義的に決ま
るもの、そしてa&まコイル線中心からポールピース端
面までのZ軸方向の距離を示している。符号グa、Fb
、ja、jb、及び6a、4bについては後述する。
ザζ1図及び第1図に示された傾斜磁場コイル装成分を
発生するコイルが存在するが、−例として。
発生するコイルが存在するが、−例として。
のみ((ついて説明する。
コイル台2a、Sb上にある第1図に示すコイル配置を
有するコイル3a及び、? bにより、線型る条件は、
リビュー・オブ・サイエンティフインク・イア7ツ#メ
ント(Review of ScientificIn
Strument )第、72巻、第、7号、1ハリ頁
におけるダブ11ニーエイ・アングーソン(W−A−A
nder −Bon )の論文に示されている。X方向
に流れるコイル電流1xh″=枦1図に示すように流れ
るとき、分は打ち消されて零となる。更に、ポールビー
スギ−Y7プ中心(X=0 、Y=0 、’l=0 )
Kおける各微分成分は次の式で与えられる。
有するコイル3a及び、? bにより、線型る条件は、
リビュー・オブ・サイエンティフインク・イア7ツ#メ
ント(Review of ScientificIn
Strument )第、72巻、第、7号、1ハリ頁
におけるダブ11ニーエイ・アングーソン(W−A−A
nder −Bon )の論文に示されている。X方向
に流れるコイル電流1xh″=枦1図に示すように流れ
るとき、分は打ち消されて零となる。更に、ポールビー
スギ−Y7プ中心(X=0 、Y=0 、’l=0 )
Kおける各微分成分は次の式で与えられる。
ここで、μ0は真空の透磁率−Ixはコイル電流。
Zoは前述の如くポールピース中心よりコイル侍中心ま
でのZ軸方向の距離、ηはYθ/ZO(Yoはコイル電
流のY軸方向の位置)である。
でのZ軸方向の距離、ηはYθ/ZO(Yoはコイル電
流のY軸方向の位置)である。
ポールピースギャップ中心(X−θ、Y=0゜を零とお
くこと、つまり、/−6ηλ+ηf=Oとおくことによ
り得られる。また+ (、?)式以降の奇数暗視できる
。従って、解は、ηt = + (、/ri+’ )、
ηコ=+←乃−−/)であり、更にこれを書き換えれば
、Y6 / =+ (万+ / ) Z 6 K)Yo
J =+<f:j−t > Zo (s>どなる。(ゲ
)式及び(,11式で示される2つのYoの位置にコイ
ル3a及び3bが置かれ、これを流れる生じる従来の傾
斜磁場コイル装置で得られる。
くこと、つまり、/−6ηλ+ηf=Oとおくことによ
り得られる。また+ (、?)式以降の奇数暗視できる
。従って、解は、ηt = + (、/ri+’ )、
ηコ=+←乃−−/)であり、更にこれを書き換えれば
、Y6 / =+ (万+ / ) Z 6 K)Yo
J =+<f:j−t > Zo (s>どなる。(ゲ
)式及び(,11式で示される2つのYoの位置にコイ
ル3a及び3bが置かれ、これを流れる生じる従来の傾
斜磁場コイル装置で得られる。
ところで、透磁率μtpびμlの二つの磁性体が平面で
接しており透磁率μlの物質中に境界面からaの距離a
ところで面に平行に電流工が流れた場合、透磁率μlの
物質中にも境界面からaの距Maところでr/ =(で
表わされる映像電流μコ糧μl が流れる。この映像電流は、μコ〉μlであれば、I’
=Iとなる。このようなアンダーソンの条件では、上記
の映像電流の効果は、全く考慮に入れられていないつ又
、実際のコイルにおいては、コイルとポールピースとの
間にコイルを支えるためのコイル台2a、2bがあり、
コイルはポールピースに密着しておらず、電流はポール
ピールから若干離れた位置に流れる。従って、等価電流
は、第一図で表わされるようにポールピースの対向端面
を鏡として一次の映像電流lIa及びpb、二次の映像
電流ta及びSb、並びに三次の映像電流aa及び6b
が流れる。この−次、二次、三次までの各映像電流を考
慮に入れた場合、及び映像電流が流れないとした場合の
Y軸方向距離、に関する磁場Bzの値を数値計算した結
果を第3図に=Bzの直線性からのずれを数値計算した
結果を第グ図にそれぞれ示す。即ち、第3図は、磁場B
zOY軸方向への変化を数値計算によりめたものである
。
接しており透磁率μlの物質中に境界面からaの距離a
ところで面に平行に電流工が流れた場合、透磁率μlの
物質中にも境界面からaの距Maところでr/ =(で
表わされる映像電流μコ糧μl が流れる。この映像電流は、μコ〉μlであれば、I’
=Iとなる。このようなアンダーソンの条件では、上記
の映像電流の効果は、全く考慮に入れられていないつ又
、実際のコイルにおいては、コイルとポールピースとの
間にコイルを支えるためのコイル台2a、2bがあり、
コイルはポールピースに密着しておらず、電流はポール
ピールから若干離れた位置に流れる。従って、等価電流
は、第一図で表わされるようにポールピースの対向端面
を鏡として一次の映像電流lIa及びpb、二次の映像
電流ta及びSb、並びに三次の映像電流aa及び6b
が流れる。この−次、二次、三次までの各映像電流を考
慮に入れた場合、及び映像電流が流れないとした場合の
Y軸方向距離、に関する磁場Bzの値を数値計算した結
果を第3図に=Bzの直線性からのずれを数値計算した
結果を第グ図にそれぞれ示す。即ち、第3図は、磁場B
zOY軸方向への変化を数値計算によりめたものである
。
実線7aは、映像電流を考慮に入れずに(第2図におい
て磁場コイル3a及び3bにのみ電流が流れるとして)
磁@Bzを計算した結果であり、点a7bは、実線7a
で表わされるS場Bzが距離Yに対し線型的に増加する
と仮定した磁場の理想的な値BZLを示す。一点釦線g
aは一次の映像電流ダa及びグbを考慮に入れ(第一図
において磁場コイル3a及び3b並びに映像電流Va及
びグbに電流が流れるとして)磁場Bzを計ヤした結果
であり、点線rbは点線7b同様、一点釦線ざaの磁場
13zt、を示す。二点鎖線9a及び三点釦線lOaは
、それぞれ、二次及び三次までの映像電流5a、りb及
びAa、4bを考慮に入れ磁場Bzを計算した結果であ
り、点線qb及び/θbは、それぞれ二点鎖&!9a及
び三点釦+N10aにおける磁場T3zr、を示す。
て磁場コイル3a及び3bにのみ電流が流れるとして)
磁@Bzを計算した結果であり、点a7bは、実線7a
で表わされるS場Bzが距離Yに対し線型的に増加する
と仮定した磁場の理想的な値BZLを示す。一点釦線g
aは一次の映像電流ダa及びグbを考慮に入れ(第一図
において磁場コイル3a及び3b並びに映像電流Va及
びグbに電流が流れるとして)磁場Bzを計ヤした結果
であり、点線rbは点線7b同様、一点釦線ざaの磁場
13zt、を示す。二点鎖線9a及び三点釦線lOaは
、それぞれ、二次及び三次までの映像電流5a、りb及
びAa、4bを考慮に入れ磁場Bzを計算した結果であ
り、点線qb及び/θbは、それぞれ二点鎖&!9a及
び三点釦+N10aにおける磁場T3zr、を示す。
第7図において、実線7cは映像電流な考慮に入れない
場合の磁場Bz(7a)を理想磁場BzL(7b)で割
った値BZ/BZLを、Y軸方向に関して示した図であ
る。一点鎖線gc、二点鎖線9c、及び三点鎖線lθC
も同様である。又、点線l/は、Bz/BzL−/の直
線を示し、BzがYに関し完全に線型的に増加すれば、
この破線l/の様な直線となる。
場合の磁場Bz(7a)を理想磁場BzL(7b)で割
った値BZ/BZLを、Y軸方向に関して示した図であ
る。一点鎖線gc、二点鎖線9c、及び三点鎖線lθC
も同様である。又、点線l/は、Bz/BzL−/の直
線を示し、BzがYに関し完全に線型的に増加すれば、
この破線l/の様な直線となる。
尚、第3図及び第V図において原点Oはポールピースギ
ャップ中心(x=o、y−θ、 Z=0 )を示す。第
7図において、映像電流が流れないとした場合の直線性
のずれは、実線7cよりY/Z。
ャップ中心(x=o、y−θ、 Z=0 )を示す。第
7図において、映像電流が流れないとした場合の直線性
のずれは、実線7cよりY/Z。
= 0. IIにおいて約ユS%であるが、−次、二次
。
。
三次の映像電流が実際に流れる場合の直線性のずれは約
Q&%どなる。又、この図より一次の映像電流のずれが
、二次、三次の映像電流に比べ直線性からのずれがほと
んど同じであることがわかる。
Q&%どなる。又、この図より一次の映像電流のずれが
、二次、三次の映像電流に比べ直線性からのずれがほと
んど同じであることがわかる。
従って一次の映像電流による影響を孝女れば十分である
。
。
従来の傾斜出湯コイル装置は1以上のように構成されて
いるので、磁場の直線性が悪化する欠点があった。
いるので、磁場の直線性が悪化する欠点があった。
本発明は、上記のような従来のものの欠点を除去するた
めになされたもので、映像電流を考慮に入れることによ
り、磁場の直線性を向上させた傾斜磁場コイル装置を提
供することを目的としている。
めになされたもので、映像電流を考慮に入れることによ
り、磁場の直線性を向上させた傾斜磁場コイル装置を提
供することを目的としている。
即ち、上記目的を達成するための本発明の構成は、ギャ
ップを介して対向したポールピースの各対向端面に傾@
l碍場コイルを隣接配信させた傾斜磁場コイル装置にお
いて; 前記コイルの電流の前記対向端面に関する少なくとも一
次の映像電流を考慮してめられた、前記対向端面から前
記コイルの中心までの距離と前記コイルの前記ポールピ
ースの中心までの距離との関係から決定される前記ポー
ルピースの中心までの前記コイルの距離に前記コイル、
が配置されていることを特徴とした傾斜磁場コイル装置
に在る。
ップを介して対向したポールピースの各対向端面に傾@
l碍場コイルを隣接配信させた傾斜磁場コイル装置にお
いて; 前記コイルの電流の前記対向端面に関する少なくとも一
次の映像電流を考慮してめられた、前記対向端面から前
記コイルの中心までの距離と前記コイルの前記ポールピ
ースの中心までの距離との関係から決定される前記ポー
ルピースの中心までの前記コイルの距離に前記コイル、
が配置されていることを特徴とした傾斜磁場コイル装置
に在る。
以下、本発明の一実雄例を添付図面を参照して説明する
。
。
第7図に示される様に、映像電流が出湯の線型性を悪く
することがわかった。映像電流を考慮に入れた三階の置
場微分成分は(2)式を拡張して次の式で表わされる。
することがわかった。映像電流を考慮に入れた三階の置
場微分成分は(2)式を拡張して次の式で表わされる。
ここで、Zn==n (Zo+a)±aところで、fP
、9図で示されるように、磁場の線型性を竜も悪くする
映像電流は、−次の映像電流Fa及びpbでk)つた。
、9図で示されるように、磁場の線型性を竜も悪くする
映像電流は、−次の映像電流Fa及びpbでk)つた。
従って、簡略化のために一次の映像電流ga及びpbの
みを考慮すると、(A)式は次の式で表わされる。
みを考慮すると、(A)式は次の式で表わされる。
一□−−(?)
Z/2 (t+(Yo/Zt )コ)4′ここで、Z/
=Zo + 、2a (7)式を零とする解Yoをめ、YOの位置眞コイル電
流Ixを配置すれば、−次の映像電流を考閘できる。
=Zo + 、2a (7)式を零とする解Yoをめ、YOの位置眞コイル電
流Ixを配置すれば、−次の映像電流を考閘できる。
第5図は、(7)式を零とおいた解、すなわち、のM−
Yoをaの関数として数値計算によりめた結果であり、
図において、特性面f9 i 、2 aはYOの一方の
値(上述したYo、 )を示し5、特性面p/、2bは
YOの他方の値(上述したYO2)をプロットt〜たも
のである。
Yoをaの関数として数値計算によりめた結果であり、
図において、特性面f9 i 、2 aはYOの一方の
値(上述したYo、 )を示し5、特性面p/、2bは
YOの他方の値(上述したYO2)をプロットt〜たも
のである。
そして第6図は第7図と同様にしてめた特性曲線で曲線
/3は第5図に示されろ位置YoKコイルJa、、?b
、すなわちコイル電流Ixを配置した場合のBz/Bz
r、を示す。第6図かられかるよ5に、例えばY /
Zo=θグにおいて、従来のものと比べ、上記の解の位
置にコイル電流を配置したコイル3a及び3bは、線型
性が約1%向−ヒしていろ。
/3は第5図に示されろ位置YoKコイルJa、、?b
、すなわちコイル電流Ixを配置した場合のBz/Bz
r、を示す。第6図かられかるよ5に、例えばY /
Zo=θグにおいて、従来のものと比べ、上記の解の位
置にコイル電流を配置したコイル3a及び3bは、線型
性が約1%向−ヒしていろ。
にも適用できる。
以上のように、本発明によれば、映像電流を考慮に入れ
たコイル配置を採用したので、磁場の線型性を大きく向
上できる。又、コイルの位置を変えるだけで良く、余分
な補正コイルを必要とせずに磁場の線型性を向−トでき
る利点もある。
たコイル配置を採用したので、磁場の線型性を大きく向
上できる。又、コイルの位置を変えるだけで良く、余分
な補正コイルを必要とせずに磁場の線型性を向−トでき
る利点もある。
第1図は従来から用いられており本発明にも適用可能な
傾斜磁場コイル装置の斜視図、第2図は第1図の断面図
、第3図は傾斜m場に与える映像電流の影響を示すため
のBz及びBZLの磁場対ポールピースギャップ中心か
らY軸方向への距離Y/ZOの特性曲線図、第7図は第
3図の縦軸のみをBZ/BZLにしてプロットした特性
曲線図、第S図は本発明による傾斜磁場コイル装置にお
けるコイル位置Yoを決定するためにめられたYθ/Z
。 対ポールピース端面からコイル中心までの距離(a/Z
o)の特性曲線図、そして第6図は第S図に従ってコイ
ルを配置したときに第7図と同様にして得られた特性面
$p図、である。 /allb・・ポールピース+J、 、、 、 、2
h −・コイル台1.? a 、 、’? b ・・傾
余1(勘場コイノ+−5tla。 gb、りa + 5 b 、 A a 、 A h・・
映像電流。 なお、各図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。 代理人 大 岩 増 雄 幣3図 ボー几し゛−人キへ・・ノア中IdらY岸I!3オ町へ
の距曹i(Y/Z、)幣4図 1
傾斜磁場コイル装置の斜視図、第2図は第1図の断面図
、第3図は傾斜m場に与える映像電流の影響を示すため
のBz及びBZLの磁場対ポールピースギャップ中心か
らY軸方向への距離Y/ZOの特性曲線図、第7図は第
3図の縦軸のみをBZ/BZLにしてプロットした特性
曲線図、第S図は本発明による傾斜磁場コイル装置にお
けるコイル位置Yoを決定するためにめられたYθ/Z
。 対ポールピース端面からコイル中心までの距離(a/Z
o)の特性曲線図、そして第6図は第S図に従ってコイ
ルを配置したときに第7図と同様にして得られた特性面
$p図、である。 /allb・・ポールピース+J、 、、 、 、2
h −・コイル台1.? a 、 、’? b ・・傾
余1(勘場コイノ+−5tla。 gb、りa + 5 b 、 A a 、 A h・・
映像電流。 なお、各図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。 代理人 大 岩 増 雄 幣3図 ボー几し゛−人キへ・・ノア中IdらY岸I!3オ町へ
の距曹i(Y/Z、)幣4図 1
Claims (2)
- (1) ギャップを介して対向したポールピースの各対
向端面に傾斜磁場コイルを隣接配置させた傾斜磁場コイ
ル装置において; 前記コイルの電流の前記対向端面に関する少なくとも一
次の映像電流を考慮してめられた、前記対向端面から前
記コイルの中心までの距離と前記コイルの前記ポールピ
ースの中心までの距離トの関係から決定される前記ポー
ルピースの中心マでの前記コイルの距離に前記コイルが
配置されていることを特徴とした傾余(磁場コイル装置
。 - (2)前記傾斜磁場コイルはX軸、Y軸及びZ軸のいず
れかの方向に配置されている特許請求の範囲第1項記載
の傾斜磁場コイル装置。 (、?) 前記関係は、前記方向で一次映像電流を考慮
した3階の偏微分磁場成分を零にしたときに得られる特
許請求の範囲第一項記載の傾斜磁場コイル装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11316283A JPS604204A (ja) | 1983-06-22 | 1983-06-22 | 傾斜磁場コイル装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11316283A JPS604204A (ja) | 1983-06-22 | 1983-06-22 | 傾斜磁場コイル装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS604204A true JPS604204A (ja) | 1985-01-10 |
Family
ID=14605117
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11316283A Pending JPS604204A (ja) | 1983-06-22 | 1983-06-22 | 傾斜磁場コイル装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS604204A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6425510A (en) * | 1987-07-22 | 1989-01-27 | Toshiba Corp | Magnet device for mri |
-
1983
- 1983-06-22 JP JP11316283A patent/JPS604204A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6425510A (en) * | 1987-07-22 | 1989-01-27 | Toshiba Corp | Magnet device for mri |
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