JPS63301507A - 磁界における時間変化する界磁妨害を補償する装置 - Google Patents

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） 本発明は、高い磁界均一性を有する電磁石の磁界におけ
る、特に磁気共鳴の測定のための超導電性Ｗ１（ａ石の
被検物域における時ｊ１り変化する界磁妨害を補償する
装置に関する。

（従来技術及びその問題点） 上記装置は、？ｌ！磁石の被検物域を通り抜ける磁界が
少なくとも１つの誘導コイルによって確認され、該誘導
コイルで誘導される電圧が制御段に印加され、且っ被検
物域を囲む補償コイルに流れるｈ１１償電流が制御段か
らの出力信号により設定されるように成っている。

この種の装置は、ドイツ公開特許出願筒３．３０８゜１
５７号により公知である。

種々の測定目的のために、大きい磁界の強さ及び高い磁
界均一性を有する磁界を作ることが必要である。典型的
な応用は、磁気共鳴の測定、即ち、核Ｊ（鳴又は電子ス
ピン共鳴を含み、一様な磁界が、質量分析法（ｍａｓｓ
　ｓｐｅｃＬｒｏｍｅＬｒｙ）、例えば、特にイオン・
サイクロトロン共鳴質量分析法（ＴＣＰｍａｓｓ　ｓｐ
ｅｃｔｒｏｍｅＬｒｙ）のためにも必要である。

Ｗｌ磁石、例えば、鉄芯磁石、空芯磁石、超速電性磁石
システム又はこれらの磁石の組合せにより作られる磁界
を実際に発生する妨害に関して補償するための多数の装
置が、特に核共鳴技術により知られている。

本願の内容において重要ではないが、一様性の妨害に関
して補償するだめの種々の技術に加えて、主に磁気誘導
Ｂとして表現される磁界の絶対的な大きさが時間変化す
るように現われる妨害を補償することも公知の技術であ
る。

いわゆる゛′界磁ロック″が、この種の非常に低周波数
の界磁妨害、いわゆるドリフト、を補償するために磁気
共鳴技術に慣習的に使用されている。

はっきりした、狭い核共鳴線、いわゆる″標準″を有す
る基準試料がこの目的のために使用され、これによって
この共鳴線の磁気回転比、すなわち磁界の強さに対する
共鳴周波数の比が、正確に得られる。この基ｆｌｌ線の
核共鳴は絶え間なく励起され且つ永久的に設定された測
定周波数を持っているので、例えば、１１１正が磁界の
ドリフトの結果必要であるか否かを佼認することが可能
である。

磁界の強さにおいて幾らかより高い周波数の妨害を浦（
τｔするために、例えば、”ＧＥＲＭＡＮ　ＪＯＵＲＮ
＾１゜７、．１ｎｓＬｒ、　６７°’　（１０５９）の
第２！Ｊ３−３００頁において記述されているように、
いわゆる″磁束安定化″を達成することは鉄芯磁石の磁
界により公知の技術である。この公知装置において、誘
導コイル、いわゆるパピックアップコイル″が、鉄芯磁
石の磁極片に対して同心的に１吏用され、磁界の強さの
低周波変動が、このタイプの磁界変動がこれらのコイル
に誘導電圧を誘導するので、これらのコイルによって確
認され得る６誘導電圧は直流増幅器に供給され、該増幅
ｋＨは従って？１１１００界磁コイルに供給される電流
を発生する。このようにして、略０．１からｌ１ｌｚの
範囲における界磁妨害をｈｌｉ償することができる。

直接組付けられた機械式冷凍機を含む超速電性磁石シス
テムに使用される装置は、最初に引用したドイツ公開特
許出願用３，３０８，１５７号により公知である。超速
電性磁石システムは、超速電性ワイヤが巻回され且つク
ライオスタットの内部に配されたソレノイドコイルから
成り、該フライオスタラ］・内においてソレノイドコイ
ルは液体ヘリウムｔ’ｘｖ内に配置されている。一般的
には、液体ヘリウムを含む最も奥にある容器のそばには
、可能な最も少ない損失で超速電性コイルをイ１′動さ
せるために必要である極低温を維持することができるよ
うにするために、さらに低温の遮蔽及び液体窒素を含ん
でいる容器が配置されている。公！ＡＩの超速電性磁石
システムでは、機械式冷凍機、即ち、該システムに直接
隣接して取（；Ｊけられるモータ駆動式冷凍装置が使用
され、該冷凍装置からは２つの同心的な冷却アームがフ
ライオスタラＩ・の内部に延び月つ該アームはＯ；ｊ記
低温遮蔽及び液体窒素で満たされた容器を低温度に層（
：持する。

この公知の装置では、冷凍機の機械的駆動により生じる
妨害を補償するための手段が小寸じられている。その磁
化率を無視できない金属成分が機械的駆動系内で駆動中
であるので、磁気妨害信号がクライオスタットの最も奥
に配置されている被検物域に発生する。この妨害信号は
非常に低い振幅であるが、該妨害信号は高い解像力の磁
気共鳴測定の場合に妨害効果を持つ。

前記公知の装置は、誘導コイルを冷凍機」二に直接又は
被検物域、すなわちクライオスタットの内ｆｆ［Ｉに配
置し、冷凍機により生じる妨害信号を前記コイルに誘導
される電圧によってｒｌし且つ該コイルから補償コイル
のための補償電流を作ることを提案している。

」二股装置は、超速電性電磁コイルにごく近接して配置
された機械的駆動により発生ずる妨害を補償する上述し
た応用に対しては充分である。その理由は、冷凍機が作
動している間に発生する前記妨害の性質及び（１８用を
多少予１１１１１することができ、従って、所望の補償
を比較曲部！１１な手段で達成できるからである。

しかしながら、磁石システム、特に高い解像力の核共鳴
分析法に１史用されるタイプのシステムの測定ＦＷ度が
高まるにつれ、外部からの妨害に対する感度も、特に下
記の超速電性磁石システムの場合に増大するということ
が判った。この超速電性磁石システムは、鉄芯又は筒が
なく、制御されないまま外部からその磁石システムに当
たる妨害を比軸的そのまま受けるようなシステムである
。重い、動いている磁気成分、特に、例えば、エレベー
タや市街電車等は、特に大きな妨害作用を持つことが判
った。その結果、例えば、分析ｄ１のある部屋から５０
ｍ或はそれ以上類れた所にある貨物エレベータによって
発生する妨害磁界が、通常の研究室に設置される超速電
性磁石システムを用いた核共鳴分析ｄ！に現われること
が判った。該分析計から前記距離以上に離れた所にある
道路−１−を走っている電車によって発生する妨害につ
いても同様に０１ｊ記分析ｉ１に現われる。

ドイツ公開特許出願第３，３０８，１５７号に記述され
たタイプの簡単な装置は、その発生を時間、振幅、方向
又は位相のいずれかに基づいて予測できない妨害を補償
するのに充分ではない。その理由は、被検物域内に又は
その（；Ｊ近に配置される誘導コイルは、彼険物域にお
ける被検物の位置での界磁妨害の実際の性質又は破検物
域における補１賞コイルによって加えられる正確な作用
のいずれをも知ることなしに、妨害磁界の積分磁束を確
認し、目っその関数としての電流を補償コイルに供給す
ることができるにすぎないからである。従って、実際に
は、前記妨害は巨視的には最初に引用したタイプの装置
によって補償されたかに見えるたけで、微視的には、界
磁妨害は被検物自体の位置に依然としてそのまま残り、
且つ誘導コイルによって又は誘導コイルが満たされてい
る領域によって補償される領域が部分的に補償されるに
過ぎない。被検物の位置に残る妨害磁界は、通常周波数
に依存する振幅及び位相応答を表わす。

（発明の目的） 本発明の目的は、測定装置、特に磁石コイル自体がある
ことの結果として存在する実際の条件を同時に考慮しな
がら、時間変１じする界磁妨害をより正確に補償できる
ように、最初に述べたタイプの装置をさらに改良するこ
とである。

（光１ｖ）の構成ン 本発明によれば、この目的は、少なくとも１つの誘導コ
イルと少なくとも２つの補償コイルとを設け、且つ２つ
の補償コイルに供給される補ｑ′Ｌ電流を分配するため
の電流分溺器を制御段内に配置したことにより達成され
る。

完全な磁束補償の場合には、誘導コイルを通る電圧は零
、すなわち誘導コイルを通るｆｒｆ分磁束の変化はない
。しかしながら、従来技術と反対であるように、このこ
とは、補償電流を少なくとも２つの補償コイルに流し、
その電流比も調節可能であることによって達成される。

このイ毫１加的なパラメータを変えることにより、平衡
状態における積分磁束の変化を除去できるだけではなく
、被検物の位置での磁界の変化をも同様に除去できる。

本発明によれば、本発明が県づ＜　Ｉ」的は、少なくと
も１つの補（τ１コイルと少なくとも２つの誘導コイル
とを設け、且つ前記少なくとも２つの、透導コイルの誘
導電圧が異なる重みで印加される電圧加算ｉｌ＋４を制
郵段内に配置したことにより更に達成される。

この４１す定の結果として、別の自由なパラメータが（
１′られ、このパラメータは、積分磁束の補イτｉに加
えて、被検物の位置での磁界の変化を正確に補償するよ
うに設定される。

原理的には、適当な直径の全部で僅か２つのコイルを、
これらの位置が機械的に最適化されるように、すなオ）
も、妨害信号だけの周波数に対して常に完全となるよう
に考えることもできる。全部で少なくとも３つのコイル
を用いている本発明で提案されている解決策は、最適化
を機械的に達成する必要がないという利点を勾え、且つ
かなり簡１＋でより変形が可能な方法で達成され得る。

同ｎニアに、ｒｆｉｉ記解決策は、周波数の関数として
電流又は電圧を分配することにより、例えば、調節可能
な周波数応答、すなわち調節可能な振幅及び位相を有す
る少なくとも１つの減衰器又は増幅器の設置により、よ
り広い周波数域内において妨害を除去でき乙１１Ｊ能性
をも与える。

本発明が基づく目的は、本発明による装置が）つの重要
な点に関して従来の装置とは異なるため、完全に解決さ
れる。

本発明によれば、少なくとも３つのコイル、すなわち少
なくとも１つの誘導コイルと２つの異なる重みのついた
補償コイル、又は２つの異なる重みのついた誘導コイル
と１つの補（ｄコイルが使用される。

このような２つの変形例を持つ本発明は、これまでどん
なに努力しても達成できなかった方法で外部から入り込
む界磁妨害を補償できるという重要な利点をあたえる。

実際の実験により、一般的に０．０５　ｆｉｚと５１１
Ｚとの間で月、つ数１０　ｍＧの強度を持つ周波数域内
で起こるこのタイプの界磁妨害の場合に、略１０倍の効
率で妨害を抑圧することが可能であるということが判１
す１シた。これは、特に上記周波数域において重要な利
点である。何故ならば、超速電性磁石システムは略１１
１ｚの周波数域で固有の共鳴を示し、該共鳴は著しい誤
差の増大につながり得るもので、これが意味するのは誤
差の補正が特に重要で且つ特にこの周波数域において効
果的であるということが判ったからである。

全般的に見て、本発明の効果は、１１〃間変化する界磁
妨１１の補償が、核磁気共鳴の測定と関連して、例えば
、実質的に全周波数域に亘って可能であるということで
ある。最初に説明した界磁ロックにより、充分な補償を
極く低い周波数の界磁妨害、特にドリフトに対して行い
得るが１本発明による装置は、数ｌｌｚまでの」二股周
波数域内で効果的である。しかしながら、より高い同波
数の妨害は通１や；を補償されないまま残っもかまわな
い。その理由は、この高い周波数の妨害は磁石により遮
蔽され、通常の核共鳴′Ａ１す定を妨害しないからであ
る。

本発明の好ましい実施例では、誘導コイル及び補償コイ
ルはお互いに同心的に配置促されている。

この手段は、コイルのτＪ法決め、位置決め及び励起を
より簡単に計算し且つ実行できるという利点を与える。

この実施例の好ましい変形例において、誘導コイル及び
補償コ・イルは、お互いに対してだけではなく、電磁石
の界磁コイルに対しても同心的に配置されている。

この手段は、本発明による装置が、外部からの妨害に対
して特に敏感である磁石システムの主軸の方向にある軸
方向成分を主に補償するという利点を与える。

本発明の別の実施例では、少なくとも１つの誘導コイル
を電磁石の界磁コイルの内側又は外側に配置でき、且つ
少なくとも１つの補償コイルを界磁コイルの外側又は内
側に配置できる。

この手段は、測定装置の周囲条件を考慮することができ
るという利点を与える。

界磁コイルの外側に配置された補償コイルを用いている
本発明の特に好ましい実施例では、０（ｊ記補償コイル
は、電磁石の界磁コイルから軸方向に離れた位置に配さ
れ且つ界磁コイルの直径より充分大きい、好ましくは少
なくともその２倍の大きさの直径を有する。

この実施例では、特に、前記ｆｆｌ磁石は、垂直１１１
ｌｌ＋を床の上方のフレーム内に配して配置された超速
電性磁石であり、且つ前記補償コイルは、フレームの下
方にある床上に設けられている。

この手段は、遠方の妨害、特に、磁石システムから光分
離れた所にある重い、動いている磁気成分によって上述
したような方法で作られるタイプの妨害に対して補償し
得るという利点を与える。

磁石システムの外側に非常に大きな直径の補償コイルを
配置することにより、補償磁界が遠方の磁界に少なくと
も近づき且つそれ故に発生する妨害をＨＤ償することが
、その特徴によって角板する大きさで成され得るという
利点が得られる。このことは、遠方の妨害を確認する同
心の誘導コイルが補償コイルに直接隣接して配置され、
これによって第３のコイルが、被検物域に又はその中に
より小さい誘導又は補償コイルの形で配置される場合に
、特に適用可能である。

本発明の好ましい実施例では、前記電磁石は、ＪＪｌｉ
ｒｌ’ｉ試料の所定の線のスペクトル位置が監視される
１ｌｉｌＪ御回路を有する核共鳴分光ｄ（の超速電性電
磁石であり且つ補償磁界が＋’＋　ｉｉ記線の変位の関
数としてコイルによって作られ、該コイルは補ｆｆｔコ
イルの役を同時に果たす。

この手段は、」二連した界磁ロックが、該界磁ロックが
本発明の観念において補償コイルとして同時に使用され
るという点でも利用されるという利点を与える。このこ
とは、イ１加的な空間は破検物域の付近には必要ではな
いという利点を与える。

本発明の好ましい実施例では、少なくとも２つの補償電
流又は少なくとも２つの重みのついた誘導電圧の比は、
周波数の関数である。この手段は、１つの周波数の妨害
に対してたけではなく、広い周波数域内の妨害に対して
も正確な補１１°ｔをりえることができるという利点を
与える。

（実施例） 本発明の池の目的、特徴及び利点を、添（＝Ｊ’　ｔ、
た図面で示される各実施例を参照した以下の説明によっ
てより明らかにする。

以下、本発明の各実施例を添（すした図面に基づいて詳
細に説明する。なお、図面において同一の符号は同様の
部分を表わしている。

第１図は、鉄芯磁石の磁束安定器の従来例を示す概略回
路図である。同１ン１は、ヨーク１１を有する通常の鉄
芯７！！磁石１０を示し、該ヨークＩｌｌには磁忰柄Ｉ
２が配され、該磁極柄１２の自由端には磁極片１３が配
されている。励起コイルＩ４がヨーク１１に巻回され且
つ励起コイル１４には供給線１５が設けられており、該
供給線１５を介して励起電流ｉ、が励起コイル１４に供
給される。

さらに、線１７ａ、１７ｂによって利得制御増幅器１８
に夫々接続された誘導コイル１６ａ、　１６１）が、磁
極柄１２にトｊ加的に巻回されている。利得制御増幅器
１８は、線１９を介して励起コイル１４に接続され、ま
たは鉄芯’Ｆ［石ｊＯの別の界磁コイルに接続されてい
る。内部に被検物域２１が形成される測定空気間隙２０
は、磁極片１３の間で延びている。

何らかの理由により、時間変化する界磁妨害が磁束変化
ｄφｓ／ｄＬの形で鉄芯電磁石１０に発生すると、電圧
Ｕｉ、、　Ｕｉ、が該磁束変化の結果として誘導コイル
１６ａ、　１６ｂに誘導され、そして利得制御増幅器１
８で補償電流ＩＫに変換される。補償電流ＩＫは、時間
変化する界磁妨害ｄφｓ／ｄｔを補償するために上述し
た方法で用いられる。

第２図は空芯電磁石２９のための第１図に相当する装置
を示しており、該電磁石２９は抵抗磁石または超速電性
磁石のいずれかとして設計することができる。第２図に
おける電磁石２つに用いられているコイルはへルムホル
ツ・コイル（ｌｌｅｌｍｈａｌｔ、ｚ　ｃｏｉｌｓ）の
形式で１２ｉｔｌされているが、もちろんそのコイルは
ソレノイド・コイル又はこれら２つの形式のコイルを組
み合わせたものとして設ｉｌすることもできる。一対の
空芯コイル３０ａ。

３０ｂは縦軸３１の方向に影響力のある一定の主磁界を
発生し、これによって横１１’ｌｌ＋　３２は縦軸３１
に垂直に配置され、被検物域３３が該両！ＩＭ１１の交
点に配置されている。一対の誘導コイル３４ａ、３／Ｉ
ｂが線３５を介して利得制御増幅器３６に接続され、さ
らに、線３７を介して一対の補償コイル３８ａ。

３８ｂに接続されている。

第２図に示す従来の装置の作動理論は、第１図で示され
た装置のものに対応する。外部からの時間変化する界磁
妨害ｄφｓ／ｄｔ、が空芯コイル３０ａ。

３０ｂ及び誘導コイル３４ａ、３４ｂの両方を通って流
れ、これによって誘導電圧Ｕｉが誘導コイル３４ａ、３
４ｂに誘導される。利得制御増幅？８３６は、誘導電圧
Ｕ１から補償電流ｉｇを形成し且つその電流を補償コイ
ル３８　ａ、　　３８　ｂに供給する。

第２図から明瞭に理解できるように、コイル３４゜３８
の相対的配置は任意に選択される傾向があるが、一部の
状態を確認及び補償し得るにすぎない。

しかしながら、対称な磁界状態だけでなく非対称な磁界
状態も、各対のコイル３４／３８により囲まれる空間内
に形成されることが充分想定でき、残余の誤差が被検物
域３３内に依然としてはっきり存在するとしても、これ
らの磁界状態は巨視的には界磁変化の完全な補償をする
。

」１記従来技術によれば、第２図に示す誘導及びＮＩＨ
ｆｔコイル３４／３８の１法決め、位置決め及び励起は
任意の根拠で又は実際的な見地に従って行なわれる傾向
がある。考え得る改良は、誘導及び補償コイルの位置決
め、ＩＪ法決め及び励起を正確にｉ１算することによっ
て（ｆ：息装置へのこの傾向を克服することである。し
かしながら、超速電性磁気コイルを組み込んだシステム
では、上記の４１算は所望の良い結果には至らない。そ
の理由は、超速電性巻線の遮蔽力が考慮されていないか
らである。さらに、上記のｎＩ算は、非常に多くの計算
努力をも伴なう。

従って、木発１刀は、以下にａＹ細に説明するように、
少なくとも第３のコイルを（＝Ｊ加的に配置するもので
ある。

その装置は、（り前約な第３のコイルを備えているが、
第２図に類似する構成になるけれども、その配置は、第
３図の実施例で示されるように、軸３１．３２の交点に
対して非対称にもなり得る。

この実施例では、軸方向に偏倚された一対のコイル４０
　ａ　／　４０　ｂ、軸方向に偏倚されたソレノイドコ
イル４１及び軸方向に偏倚された環状コイル４２が、第
２図に示ず廠密に対称な配置の代わりに設けられている
。これら３つのコイル４０ａ／４０ｂ、／１１及び４２
の１つが誘導コイルであり、１つがｈｌ）１γｌコイル
であり、第３のコイルは誘導コイル又は補償コ・ｒルの
いずれか一方になり得る。

本発明によれば、ｆｌｆｉ３図で示されている空芯電磁
石は、種々の方法で設ｄ１され得る。

第４図は第１の変形例を示しており、この例ではコイル
４は、略０．４］及び４２は夫々プライム符号を付して
示されている。第１のコイル４０は、誘導コイル４０′
の役目をし且つ増幅器４４に供給される誘導電圧Ｕｉを
出力する。増幅器４４はｈｌｉ償電流ｉＫを発生し、こ
の電流は２つの減衰器４５ａ及び４５ｂに送られる。各
減衰器は、電流ｉｘを以下に示す比率で分配する。

ｉに、　＝ｘｉＫ。

ｉＫ、　＝　（１−ｘ）ｉｃ 電流成分ｉに、は、第１の補償コイルとして設けられた
第２のコイル４１’　を通って流れる一ノｊ、第２の電
流成分ば、は、第２の補償コイルとして設けられたコイ
ル４２′を通って流れる。

要素４５ａ及び４５ｂは、増幅器の形式でも実施できる
。これらの要素は調節可能な周波数応答ｆ（ν）を有す
ることができ、その結果、電流の分配、即ち、パラメー
タＸは周波数の関数であり且つ周波数に基づいて最適化
され得る。原理的には、減衰器４５ａ、４５ｂの１つは
削除できる。最も簡単な場合には、減衰器４５ａ、４５
ｂはポテンショメータの形式で実施され得る。しかしな
がら、調節可能な周波数特性により、作動増幅器が特に
有効である。ｉに１とｉＫ、どの間の比は重要な性質で
あるので、１に１とｊＫ、との合ｎ１がｉｘに等しくな
らないような変更も考え得る。

同様な被検物域３３、全てのコイル４０′、旧′及び４
２′には妨害誘導Ｂｓが通り抜ける。

コイル４０’、４１’及び４２′　を位置決めし、τ」
法決めし且つ励起するために、以下の概念が利用され、
この概念においてコイル４０’　、４１’及び４２′は
インデックスハ、Ｂ及びＣで夫々表わされている。

誘導電圧Ｕｉがいま４１す定される場合には、該電圧は
、各々のバックインダクティヴイティ（ｂａｃｋｉｎｄ
ｕｃＬｉｖｉ　１．１ｅｓ）ｌ、ｓ＾及びＬＣＡを考慮
に入れて、妨害磁束φＳ並びに電流成分ｉに、及びｉに
、によって作られる成分から成ることが理解できる。そ
の結果は、Ｕｉ＝ｄφｓｄＬ＋　ＬＢＡｄｉｘ、／ｄｔ
＋　　ＬｃＡｄｉＫ、／ｄｔ、　　−（Ｉ）又は φｓ＋　ＬａＡｉｒ、、　＋　ＬｃＡｉＫ、　＝　Ｏ−
（２）となる。

上記比（２）を電流成分と、磁束と誘導との間の比とで
置き換えると、 ＷＡΔ＾Ｂｓ＋（ｘＬｓＡ＋（１−ｘ）　Ｌｃ＾）ｉＫ
＝　０　−１３）となる。ここで、Ｗ＾は巻き数、へへ
はコイル４０′　の表面積である。（３）式をｉｘで解
くと、となる。

誘導コイル４０′の誘導電圧Ｕｉが零になる条件を加え
ると、被検物位置での全磁気誘導も零になる。この全磁
気誘導Ｂｔ、ｏｔ、は以下の成分からなる。

Ｂｔ、ｏＬ＝Ｂｓ＋＋３＾＋ＢＢ＝０　　＝４５）（５
）式をＢｓで割ると、 Ｂｌｏｔ／１３ｓ＝ｌ＋Ｂ＾／Ｂｓ＋Ｂａ／Ｂｓ＝Ｏ（
６）選択されたコイルの配置及びコイルのτＪ法によっ
て、コイルに現われる誘導を１（の比として表わすこと
ができ、このｋの比には直径ｄ、長さ１、巻き数Ｗ及び
電流成分Ｘが入っている。コイル４ビ、４２′で作られ
る誘導の場合には、次のことが当てあまる。

ｌ３Ａ＝ＫＡ　（ｄ、Ｉ、ｗ、ｘ）ｘｉｃ　　　　　　
−（７）［３ｎ＝［（１１＜ｄ、　　　ｌ、　　ｗ、　
　　ｘ）　　（１−ｘ）ｉｃ　　−（８）（６）式に（
４）、　（７）及び（８）式を導入すると、最終的に次
式が得られる。

ＢＬｏｔ／Ｂｓ＝　１−ＫＡ’　（ｄ、　Ｉ、　ｗ、　
ｘ）　−ＫＲ’　（ｄ、　Ｉ、　ｗ、　ｘ）　＝Ｏ−（
！］）（９）は、バックインダクティヴイティ（＋、ｈ
ｅ　ｂａｃｋｉｎｄｕｃＬｉｖｉ　Ｌｉｅｓ）を含む全
ての中間パラメータがてＪ法、巻数及び電流成分を表わ
す項で置換された式を表わしている。第３図で示された
ものに類似する非対称な配置の場合には、非対称に配置
されたコイルの位置に関する項も入る。

次のステップは、ｘ＝０又はｘ＝１である特別な場合、
即ち、補１γｔコイル４１’、４２’の一方のみが有効
であり且つ全補償電流ｉにを受ける場合を仮定し、且つ
コイルの幅、長さ或は巻数等の所定の基本構成のための
自由パラメータを、（９）式を満足するように最適化す
ることである。

例えば、第６図に関係して後に簡単に説明するように、
コイル４２′が考慮から外され且つコイル４０’及び４
１′だけが考慮されるような対称な配置を仮定し、且つ
これに加えて、これら２つのコイルが同心に配置され、
被検物域３３が、これらコイルによって囲まれ且つその
中心に配置されていると仮定する場合には、コイル４０
’及び４１′の軸方向の長さを同じとすると、コイル／
１０’及び４ビの長さに対する直径の比が正確に３／２
に等しい、即ち略０．８７であるならば、（９）式が満
足されるということを証明できる。このことが意味する
ことは、コイル４２′が消磁されたままである構成では
、完全な補償が被検物域３３における妨害誘導Ｂｓに対
して理想的になされ、その結果誘導電圧Ｕｉが同時に零
になるということである。

しかしながら、このようなことは理想状態に対してのみ
当てはまる。従って、例えば、コイル４０′、旧′が、
スペース上の理由から避けられないために、クライオス
タットの超速電性磁石コイルと結合する場合には、理論
的にｉｌｌ’Ｗされた結果は１１）られない。この場合
には、絶え間なくに励磁される超厚電性コイルが遮蔽の
機能を果たし、このことは上述した理論的な観察はもは
や当てはまらないことを意味する。

この体系的な誤差を補償するために、本発明は、第２の
補償コイル４２′　も励磁され且つ補償電流ｉにがコイ
ル４１’　と４２′　との間で分配されるということを
提案する。この方法では、上述したように妨害する内在
物がある場合でも、完全な補償が妨害誘導Ｂｓに対して
なされる。

第４図で示すものに等価である回路が第５図で示され、
この回路では、第３図によるコイル４０゜４１．４２が
第５図で提案されたちのにおいて２重のプライム符号の
表記によって示されている。

この場合において、コイル４０＃及び４２′は２つの誘
導コイルとして使われる一方、コイル４１“は唯一の補
償コイルとして機能する。誘導コイル４０“及び４２“
からの信号電圧は、２つの減衰器４６　ａ、　４６　ｂ
を介してシフト因子が再びＸである電圧加算器４７に送
られる。２つの加算された電圧の合ｄ１は増幅器４８に
供給され、該増幅器４８は補償電流ｌにを出力する。

前記減衰器は調節可能な周波数応答性ｆ（υ）を持ち得
る。原理的には、一方の減衰器を省くことができる。、
Ｍ−ｔＪＩ′Ｉ′ｌＩ単な場合には、電圧の減衰又は増
幅がポテンショメータ回路によって達Ｊ戊され得る。

既に詳細に記述されたタイプの概念を、第５図による装
置から導くことができ、そしてその結果は対応して当て
はまる。

既に部用に提案したように、第６図は超速電性磁石シス
テム５ｏの第１実施例を示しており、該システムは実験
室の床５１上に設置されている。

床５１の上方にあるフレーム５２上には、液体ヘリウム
及び液体窒素のための接続管５４．５５を有するクリオ
スタツト５３が配置されている。

クリオスタット５３の外側容器には誘導コイル５６が春
き付けられ、該コイル５６に密着してこれと同じ軸方向
の長さを有する第１の補償コイル５７が巻き付けられ、
第１の補償コイル５７上には、該コイルに対称的に配置
されているが、これよりも短い軸方向の長さを有する第
２の補償コイル５８が巻き（＝Ｉけられている。コイル
５６，５７゜５８はそれらの対称中心における被検物域
５９を囲繞する。

第４図に関して所要の比の理論的導出について既に説明
したように、誘導コイル５６及び第１の補償コイル５７
は、これら自身、コイル５６１５７の寸法及び配置が上
述したようなものである場合には、被検物域５９におけ
る界磁妨害のための完全な補償を与えるのに理論的に充
分である。これに対して、第２の補償コイルは、クリオ
スタット５３及びこの中に配されている超厚電性磁石コ
イルがあることによって引き起こされる具の影−？をｈ
ｌＨでｔするために（吏用される。

第７図は、超速電性磁石システム６Ｑの別の実施例を示
し、このシステムは、クリオスタラ１への略中央より上
方位置に巻き］ζｊけられた第１の誘導コイル６１を有
している。第２の誘導コイル６２及びＮｎｎココイル６
３、クリオスタツトの下の床６４上に配置されている。

全てのコイル６１．６２゜６３は、超速電性磁石システ
ム６０の垂直１１１１１６５に対して同心的に配置され
ている。

第７図による実施例では、第５図で示されたものに類似
する回路が使用され、この回路では、誘導コイル６１．
（１）２がアース６９と、一連の抵抗７０を介して、積
分増幅器との間で直列に接続されている。逆側の電圧印
加はポテンショメータ７２によって設定される。

７３は離れた所からの遠方妨害を示し、この妨害は、例
えば、エレベータ或は電！１１によって発生する。遠方
妨害７３は、超速電性磁石６０全体並びにコイル６１及
び６２を通り抜け、誘導コイル６２は遠方妨害の全てを
受ける一方、誘導コイル６１は超速電性磁石から遠方妨
害の一部だけをその結合部を介して受ける。床６４上に
配された非常に大きな補償コイル６３に発生する補償磁
界によって、その性質が遠方妨害に非常に類似する補償
磁界が発生する。

第８図から第１１図は、第７図で示されたものに類似す
る装置で行なわれた測定結果を示し、各図の（ａ）は妨
害を受けた核共鳴線を示し、各図の（ｂ）は本発明によ
る装置によって補償されたａ＋す定結果を示している。

第８図は、第８図から第１１図のａ＋＋＋定のために一
定の方法で作られた遠方妨害７３が略４０ｍＧ。

の強度を持つ０．２１１ｚの周波数である場合を示して
いる。同図から理解できるように、核共鳴線８０に加え
て小さな制減８１も形成され、この制減は本発明によっ
て補償された第８図（ａ）で示される４１す定結果には
完全になくなっている。

同様のことが、よりはっきりしているが、第９（ａ）及
び９図（ｂ）で示された測定結果から理解でき、ここで
は、遠隔妨ｖ７３は同じ強度を持つ０．５Ｈｚの周波数
を持っていた。この妨害状況においても、上記と同様に
、この妨害を本発明によってＯ；１部除去することがで
きた。

第１０図（ａ）で示されたべ１１定結果は、同じ妨害振
幅を持つｌ　、　０１ｌｚの妨害周波数の影響を示して
いる。既に説明したように、ここで関係のあるタイプの
超厚電性磁石コイルはおよそ１，０ｌｌｚの周波数域で
顕著な固有の共１１４を持つことがあり、これが意味す
るのは、固有の共鳴は超厚電性磁石コイルで励起される
ので、上記周波数を持つ遠方妨害７３は、第１Ｏ図（ａ
）から明確に理解できるように、非常に不快な影響を持
つ。しかしながら、第１Ｏ図（１）　）で示されている
ように、この場合における妨害をも充分に補償すること
ができる。

第１１図は２．０１ｌｚの周波数を持つ妨害を示し、こ
の妨害も、本発明による装置の実施により充分に補償す
ることができる。

本発明を、その好ましい実施例に基づいて既に説明した
。明らかに、本発明の多くの変更及び変形が」１記教示
に照らして可能である。従って、添（＝Ｊした特許請求
の範囲内において、具体的に説明したものとは別の方法
で本発明を実施できるということが当然理解できる。特
に、本発明の個々の特徴は個別に又は辿との組合せにお
いて利用され得る。このことは、磁石システムの内側及
び外側、そのｆ＝Ｊ近、或はそこから軸方向又は放射方
向に離れた位置にある種々の誘導及び補償コイルの組合
せにより可能である実質的に無限の種々の領域に当ては
まると共に、特に、ＮＭｒ？スベクトロスコビイ（分光
学）及び断層放射線写真、質量スペクトロメータ（分光
ＭＥ）等のように、磁界が必要とされる種々の測定装置
において可能である本発明による装置の多くの応用技術
に当てはまる。

（発明の効果） 以上詳述したように、本発明の装置によれば、ｉ１＋１
１定装置、特に磁石コイル自体があることの結果として
存在する実際の条件を同時に考慮しながら、時間変化す
る界磁妨害をより正確に補償することができる。

４．１１而の簡Ｊｐな説明 第１図は鉄芯磁石の６１束安定器の従来例を示す概略回
路図、第２図は超導電性磁石システムにおける磁束安定
器の従来例を示す概略図、第３図は、本発明に応じて変
更された、第２図で示される従来例に類似する安定器を
示す図、第４図は、第３図によるシステムの回路の変形
例を示す回路図、第５図は、第４図で示される回路図に
ついての、本発明による変形例を示す図、第６図は、本
発明による超導電性磁石システムの第１実施例を示す図
、第７図は第６図で示されるシステムの変形例を示す図
、第８図（ａ）、第９図（ａ）、第１０図（ａ）及び第
１１図（ａ）は、異なる周波数の、外部からの時間変化
する界磁妨害があるときに、従来技術により記録された
核共鳴線を示す図、そして第８図（ｂ）、第９図（ｂ）
、第１Ｏ図（ｂ）及び第１１図（ｂ）は、異なる周波数
の、外部からの時間変化する界磁妨害があるときに、第
７図に示す本発明装置により記録された核共鳴線を示す
図である。

３０ａ、３０ｂ・・・空芯コイル（界磁コイル）、４０
’、５６・・・誘導コイル１，１１’　、４２’　；５
７゜５８・・補償コイル、４４，４５ａ、４５ｂ−制御
段、４５ａ、４５ｂ＝減衰器（電流分割器）、ｉｋ・・
・補１賞電流、ｉｋ、　、　ｉｋ、・・・２つの重み成
分、；４ビ　；６３・・・補償コイル、４０“、４２“
　；６１．６２・・誘導コイル、４６　ａ、　４６　ｂ
、　４７・・制御段、４７・・・電圧加算器、Ｕｉ・・
・誘導される電圧、（月ｆｌｕ’ｓ・・・所定の重み。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、高い磁界均一性を有する超導電性電磁石の被検物域
   に存在する磁界における時間変化する界磁妨害を補償す
   る装置で、前記被検物域を通り抜ける磁界を確認するた
   めの少なくとも１つの誘導コイルと、前記誘導コイルに
   誘導される電圧に応答する制御ユニットと、前記被検物
   域を囲む少なくとも１つの補償コイルとを含み、前記制
   御ユニットの出力信号によって設定される補償電流が前
   記補償コイルに供給される装置において、少なくとも１
   つの誘導コイルと少なくとも２つの補償コイルが設けら
   れ、これら全てのコイルは界磁コイルに対して主として
   同心的に且つその外側に配置され、前記補償コイルは前
   記磁界コイルに対して非対称なコイル配置を形成し、前
   記制御ユニットは閉ループの制御段を有し、且つ電流分
   配器が、前記補償電流を前記２つの補償コイルに供給さ
   れる２つの重み成分に分配するために前記制御段内に配
   置されていることを特徴とする磁界における時間変化す
   る界磁妨害を補償する装置。 ２、前記補償コイルは、前記電磁石の前記界磁コイルか
   ら軸方向に離れて配置され且つ該界磁コイルの直径より
   充分大きい、好ましくは少なくとも２倍の大きさである
   直径を有することを特徴とする特許請求の範囲第１項に
   記載の装置。 ３、前記電磁石は、垂直軸が床の上方のフレーム内に配
   置され、且つ前記補償コイルは、前記フレームの下にあ
   る前記床上に配置されていることを特徴する特許請求の
   範囲第２項に記載の装置。 ４、前記電磁石は、基準試料の所定の線のスペクトル位
   置が監視される制御回路を有する核共鳴分光計の電磁石
   であり且つ補償磁界が前記線の変位の関数としてコイル
   によって作られ、且つ該コイルは補償コイルの役を同時
   に果たすことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
   の装置。 ５、前記電磁石は質量分光計の磁石であることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項に記載の装置。 ６、前記制御段は、略０．０５から５Ｈｚの周波数範囲
   で作動することを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
   載の装置。 ７、前記制御段は、振幅及び位相に基づいて設定され得
   る周波数応答を有することを特徴とする特許請求の範囲
   第１項に記載の装置。 ８、前記電流分配器を有する前記制御段の少なくとも１
   つの要素の振幅及び位相は、周波数の関数として設定さ
   れ得ることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
   装置。 ９、高い磁界均一性を有する超導電性電磁石の被検物域
   に存在する磁界における時間変化する界磁妨害を補償す
   る装置で、前記被検物域を通り抜ける磁界を確認するた
   めの少なくとも１つの誘導コイルと、前記誘導コイルに
   誘導される電圧に応答する制御ユニットと、前記被検物
   域を囲む少なくとも１つの補償コイルとを含み、前記制
   御ユニットの出力信号によって設定される補償電流が前
   記補償コイルに供給される装置において、少なくとも１
   つの補償コイルと少なくとも２つの誘導コイルが設けら
   れ、これら全てのコイルは界磁コイルに対して主として
   同心的に且つその外側に配置され、前記誘導コイルは前
   記磁界コイルに対して非対称なコイル配置を形成し、前
   記制御ユニットは、内部に電圧加算器が設けられた閉ル
   ープの制御段を有し、該電圧加算器には、前記少なくと
   も２つの誘導コイルで誘導される電圧が所定の重みで印
   加され、且つ該電圧加算器の出力信号から前記制御段は
   前記補償電流を得ることを特徴とする磁界における時間
   変化する界磁妨害を補償する装置。 １０、前記補償コイルは、前記電磁石の前記界磁コイル
   から軸方向に離れて配置され且つ該界磁コイルの直径よ
   り充分大きい、好ましくは少なくとも２倍の大きさであ
   る直径を有することを特徴とする特許請求の範囲第９項
   に記載の装置。 １１、前記電磁石は、垂直軸が床の上方のフレーム内に
   配置され、且つ前記補償コイルは、前記フレームの下に
   ある前記床上に配置されていることを特徴する特許請求
   の範囲第１０に記載の装置。 １２、前記電磁石は、参照試料の所定の線のスペクトル
   位置を監視する制御回路を有する核共鳴分光計の電磁石
   であり且つ補償磁界が前記線の変位の関数としてコイル
   によって作られ、且つ該コイルは補償コイルの役を同時
   に果たすことを特徴とする特許請求の範囲第９項に記載
   の装置。 １３、前記電磁石は質量分光計の磁石であることを特徴
   とする特許請求の範囲第９項に記載の装置。 １４、前記制御段は、略０．０５から５Ｈｚの周波数範
   囲で作動することを特徴とする特許請求の範囲第９項に
   記載の装置。 １５、前記制御段は、振幅及び位相に基づいて設定され
   得る周波数応答を有することを特徴とする特許請求の範
   囲第９項に記載の装置。 １６、前記電圧加算器を有する前記制御段の少なくとも
   １つの要素の振幅及び位相は、周波数の関数として設定
   され得ることを特徴とする特許請求の範囲第９項に記載
   の装置。