(57)【要約】【課題】保護対象に作用する磁場の変化を簡単な構成で確実に抑えることが可能な磁場変化抑制機能付き電子機器システムを提供する。【解決手段】試料分析システム１００は、磁場を形成する超電導マグネット２に対してその磁場の影響を受ける位置に設置される保護対象としての分析装置１と、この分析装置１に作用する磁場の変化を抑える磁場変化抑制装置３とを備えている。磁場変化抑制装置３は、分析装置１を通過する超電導マグネット２からの漏れ磁場２１の磁束を囲むように分析装置１の近傍に配置されて、漏れ磁場２１が変化することに起因してその変化を打消す向きの補正磁場４１ａ，４１ｂを分析装置１に作用させるような誘導電流を発生させる補正コイル４ａ，４ｂを含んでいる。そして、補正コイル４ａ，４ｂは、漏れ磁場２１の磁束を囲むように巻回された超電導線材を有する超電導コイルである。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁場を形成する超電導マグネットに対してその磁場の影響を受ける位置に設置される保護対象としての電子機器と、この電子機器に作用する磁場の変化を抑える磁場変化抑制装置とを備えた磁場変化抑制機能付き電子機器システムであって、
前記磁場変化抑制装置は、前記電子機器を通過する前記超電導マグネットからの漏れ磁場の磁束を囲むように前記電子機器の近傍に配置されて、前記漏れ磁場が変化することに起因してその変化を打消す向きの補正磁場を前記電子機器に作用させるような誘導電流を発生させる補正コイルを含み、
前記補正コイルは、前記漏れ磁場の磁束を囲むように巻回された超電導線材を有する超電導コイルであることを特徴とする磁場変化抑制機能付き電子機器システム。
【請求項２】
前記補正コイルは、その軸心が前記超電導マグネットの軸方向に平行でかつ前記電子機器を通る姿勢で前記電子機器の近傍に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の磁場変化抑制機能付き電子機器システム。
【請求項３】
前記補正コイルは、当該補正コイルに囲まれる領域が前記電子機器に対して補正コイルの軸方向にずれるように配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の磁場変化抑制機能付き電子機器システム。
【請求項４】
前記電子機器は、試料の分析を行う分析装置であるとともに、前記試料を保持する試料保持部を有し、
前記超電導マグネットは、その軸方向が上下方向と一致するように設置されており、
前記補正コイルが、前記試料保持部を挟んで上下の対称位置にそれぞれ配置される互いに同一構成の少なくとも一組の補正コイル対であることを特徴とする請求項３に記載の磁場変化抑制機能付き電子機器システム。
【請求項５】
前記磁場変化抑制装置は、前記補正コイルに電気的に接続されて当該補正コイルに流れる電流を増幅する電流増幅器を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の磁場変化抑制機能付き電子機器システム。
【請求項６】
前記電流増幅器が、前記超電導マグネットからの漏れ磁場の磁束を囲むように配置されて、前記補正コイルに電気的に直列に接続される増幅コイルであることを特徴とする請求項５に記載の磁場変化抑制機能付き電子機器システム。
【請求項７】
前記増幅コイルが、前記超電導マグネットの近傍に配されていることを特徴とする請求項６に記載の磁場変化抑制機能付き電子機器システム。
【請求項８】
前記増幅コイルは、前記漏れ磁場の磁束を囲むように巻回された超電導線材を有する超電導コイルであり、前記補正コイルとほぼ同じ高さ位置に配置されて前記補正コイルと共通の冷却容器内に収容されていることを特徴とする請求項６または７に記載の磁場変化抑制機能付き電子機器システム。
【請求項９】
前記補正コイルおよび前記増幅コイルの少なくとも一方が、酸化物超電導線材からなる超電導コイルであることを特徴とする請求項８に記載の磁場変化抑制機能付き電子機器システム。
【請求項１０】
保護対象に作用する磁場の変化を抑える磁場変化抑制装置であって、
前記保護対象を通過する外部磁場の磁束を囲むように前記保護対象の近傍に配置され、前記外部磁場が変化することに起因してその変化を打消す向きの補正磁場を前記保護対象に作用させるような誘導電流を発生させる補正コイルを備え、
前記補正コイルは、前記外部磁場の磁束を囲むように巻回された超電導線材を有する超電導コイルであることを特徴とする磁場変化抑制装置。
【請求項１１】
前記外部磁場を形成する磁場発生源から延びる磁束を囲むように当該磁場発生源の近傍に設けられ、前記補正コイルに電気的に接続されて当該補正コイルに流れる電流を増幅する増幅コイルをさらに備えることを特徴とする請求項１０に記載の磁場変化抑制装置。
【請求項１２】
前記増幅コイルは、前記磁場発生源からの磁束を囲むように巻回された超電導線材を有する超電導コイルであるとともに、前記補正コイルとほぼ同じ高さ位置に配置され、
前記補正コイルと前記増幅コイルとを纏めて収容する冷却容器をさらに備えることを特徴とする請求項１１に記載の磁場変化抑制装置。
【請求項１３】
保護対象に作用する磁場の変化を抑える磁場変化抑制方法であって、
超電導線材を巻回することにより形成される補正コイルを、前記超電導線材が前記保護対象を通過する外部磁場の磁束を囲むように前記保護対象の近傍に配置し、
前記外部磁場の変化に起因して前記補正コイルに発生する誘導電流が当該補正コイルを流れることにより前記補正コイルの周辺に前記外部磁場の変化を打消す向きの補正磁場を形成することを特徴とする磁場変化抑制方法。
【請求項１４】
前記保護対象が、磁場の影響を受ける電子機器であるとともに、その電子機器には超電導マグネットからの漏れ磁場が前記外部磁場として作用しており、
前記超電導マグネットの近傍に当該超電導マグネットからの漏れ磁場の磁束を囲むように増幅コイルを配置するとともに、当該増幅コイルを前記補正コイルに電気的に接続し、
前記超電導マグネットからの漏れ磁場の変化に起因して前記補正コイルに発生する誘導電流と前記増幅コイルに発生する誘導電流とが当該補正コイルを流れることにより前記補正コイルの周辺に前記漏れ磁場の変化を打消す向きの補正磁場を形成することを特徴とする請求項１３に記載の磁場変化抑制方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁場変化抑制機能付き電子機器システム、磁場変化抑制装置および磁場変化抑制方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、磁場の影響を受けやすい、つまり外部磁場の変化に敏感な電子機器が知られている。このような電子機器では、当該機器に作用する磁場の時間的な変化をできるだけ小さく抑えたいという要望がある。
【０００３】
例えば、上記電子機器が試料の分析を行うＸ線装置等の分析装置である場合、当該分析装置に作用する磁場が変化すると、その磁場変化に起因してＸ線等のビームの照射経路がずれて分析精度等の装置性能が低下するため、上記要望が生じる。
【０００４】
そこで、従来から、電子機器等の保護対象に作用する磁場の変化を抑えるための磁場変化抑制装置が提案されている。
【０００５】
このような磁場変化抑制装置の一例として磁気シールドと呼ばれるものがあり、例えば特許文献１には、保護対象を囲むように設けたコイルに制御電流を流して当該コイルが形成する磁場で外部磁場を打消すことによって保護対象に作用する磁場の変化を抑える、いわゆるアクティブキャンセラーの構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２１８５７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載のアクティブキャンセラーには、次のような課題がある。
【０００８】
（１）コイルに流す電流を制御するための電流制御機構が必要になるので、上記要望に応えるための装置構成が複雑になる。
【０００９】
（２）保護対象に作用する磁場の発生源が超電導マグネットである場合、磁場変化の的確な抑制が困難である。すなわち、永久電流モードで運転される超電導マグネットの磁場は時間的に緩やかに減衰（変化）する。このように磁場が緩やかに変化すると、その僅かな磁場変化を打消すためにコイルに流す電流が小さくなければならない。このような微小電流は、コイルの電気抵抗の影響を受けやすく、容易に減衰・消滅するので、継続的にコイルに電流を流して磁場を形成する制御が困難になる。
【００１０】
例えば、上述のＸ線装置等の分析装置は、超電導マグネットの磁場中で結晶を成長させる、いわゆる磁場活用装置によって生成された結晶（試料）の分析に用いられることがある。この場合、分析装置を磁場活用装置と同じ部屋に設置し、さらにその部屋の面積の制約から超電導マグネットの近くに配置せざるを得ないことがある。このような配置では、分析装置に超電導マグネットからの漏れ磁場が外部磁場として作用することにより、その装置の性能に著しい影響を与える虞があり、その抑止が要望される。しかし、上記課題（２）で説明したように、特許文献１のアクティブキャンセラーでは、分析装置に作用する超電導マグネットの磁場の変化を的確に抑制するのが困難であるので、上述した分析装置の性能の低下を抑えるのが困難である。
【００１１】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、保護対象に作用する磁場の変化を簡単な構成で確実に抑えることが可能な磁場変化抑制機能付き電子機器システム、磁場変化抑制装置および磁場変化抑制方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に記載の磁場変化抑制機能付き電子機器システムは、磁場を形成する超電導マグネットに対してその磁場の影響を受ける位置に設置される保護対象としての電子機器と、この電子機器に作用する磁場の変化を抑える磁場変化抑制装置とを備えた磁場変化抑制機能付き電子機器システムであって、前記磁場変化抑制装置は、前記電子機器を通過する前記超電導マグネットからの漏れ磁場の磁束を囲むように前記電子機器の近傍に配置されて、前記漏れ磁場が変化することに起因してその変化を打消す向きの補正磁場を前記電子機器に作用させるような誘導電流を発生させる補正コイルを含み、前記補正コイルは、前記漏れ磁場の磁束を囲むように巻回された超電導線材を有する超電導コイルであることを特徴とする。
【００１３】
請求項１に記載の磁場変化抑制機能付き電子機器システムでは、上記のように、電子機器を通過する超電導マグネットの漏れ磁場の磁束を囲むように電子機器の近傍に補正コイルを配置したので、漏れ磁場の変化に起因して補正コイルに誘導電流が発生し、その誘導電流によって前記漏れ磁場の変化を打消す向きの補正磁場が補正コイルの周辺に形成される。これにより、従来のようにコイルに流す電流を制御するための電流制御機構を備えることなく、補正コイルを設けるという簡単な構成によって、電子機器に作用する磁場の変化を抑えることができる。
【００１４】
また、補正コイルを超電導コイルで構成することによって、極めて微小な電流であっても当該電流が減衰することなくコイルを確実に流れるので、その微小電流による補正磁場が確実に形成される。従って、超電導マグネットの漏れ磁場が緩やかに変化しても、その変化に起因して補正コイルに発生した微小な誘導電流により補正磁場が確実に形成され、電子機器に作用する磁場の変化が確実に抑えられる。
【００１５】
なお、永久電流モードで運転される超電導マグネットの漏れ磁場は時間的に緩やかに減衰（変化）することが知られている。
【００１６】
請求項２に記載の磁場変化抑制機能付き電子機器システムは、上記請求項１に記載の磁場変化抑制機能付き電子機器システムにおいて、前記補正コイルは、その軸心が前記超電導マグネットの軸心に平行でかつ前記電子機器を通る姿勢で前記電子機器の近傍に設けられていることを特徴とする。
【００１７】
このように構成すれば、電子機器を通過する超電導マグネットからの漏れ磁場の磁束が補正コイルの軸心とほぼ平行な向きで当該補正コイルを通過するようになるので、前記漏れ磁場の磁束が補正コイルを斜めに通過する場合に比べて、より強い補正磁場が補正コイルの周辺に形成される。これにより、磁場の変化をより効率良く抑えることができる。
【００１８】
請求項３に記載の磁場変化抑制機能付き電子機器システムは、上記請求項１または２に記載の磁場変化抑制機能付き電子機器システムにおいて、前記補正コイルは、当該補正コイルに囲まれる領域が前記電子機器に対して補正コイルの軸方向にずれるように配置されていることを特徴とする。
【００１９】
このように配置した場合、電子機器が補正コイルの内側空間に位置するのが防がれるので、作業者が電子機器にアクセスしやすくなる。これにより、作業性が向上する。
【００２０】
請求項４に記載の磁場変化抑制機能付き電子機器システムは、上記請求項３に記載の磁場変化抑制機能付き電子機器システムにおいて、前記電子機器は、試料の分析を行う分析装置であるとともに、前記試料を保持する試料保持部を有し、前記超電導マグネットは、その軸方向が上下方向と一致するように設置されており、前記補正コイルが、前記試料保持部を挟んで上下の対称位置にそれぞれ配置される互いに同一構成の少なくとも一組の補正コイル対であることを特徴とする。
【００２１】
このように、同一構成の補正コイル対を、試料保持部を挟んで超電導マグネットの軸方向と一致する上下方向の対称位置にそれぞれ配置することで、両補正コイルによる補正磁場が試料保持部に対して上下対称に作用するので、分析装置に作用する磁場の対称性の乱れに起因する分析精度等の装置性能の低下を防ぐことができる。
【００２２】
特に、補正コイル対を、ヘルムホルツコイルを構成するように配置すれば、補正磁場がより均一に形成され、分析装置に作用する磁場の均一性がさらに向上するので好ましい。
【００２３】
請求項５に記載の磁場変化抑制機能付き電子機器システムは、上記請求項１〜４のいずれか一項に記載の磁場変化抑制機能付き電子機器システムにおいて、前記磁場変化抑制装置は、前記補正コイルに電気的に接続されて当該補正コイルに流れる電流を増幅する電流増幅器を含むことを特徴とする。
【００２４】
補正コイルを、電子機器から超電導マグネットの軸方向にずらして配置した場合、電子機器に作用する補正磁場の強度が前記補正コイルのずれ量に対応する分だけ漏れ磁場の変化分よりも小さくなる。そこで、上記のように、電流増幅器で補正コイルの電流を適宜増幅することによって、電子機器に作用する補正磁場が強くなり、補正コイルを電子機器からずらして配置した場合でも当該電子機器に作用する磁場の変化が十分に抑えられる。
【００２５】
請求項６に記載の磁場変化抑制機能付き電子機器システムは、上記請求項５に記載の磁場変化抑制機能付き電子機器システムにおいて、前記電流増幅器が、前記超電導マグネットからの漏れ磁場の磁束を囲むように配置されて、前記補正コイルに電気的に直列に接続される増幅コイルであることを特徴とする。
【００２６】
このように構成すれば、増幅コイルには、超電導マグネットの漏れ磁場の変化に起因してその変化を打消す向きの磁場を当該増幅コイルの周辺に形成するための誘導電流が自発的に発生し、その電流が補正コイルに供給される。これにより、補正コイルを流れる電流が受動的に増幅されるので、例えば増幅装置によって制御電流を補正コイルに供給して当該補正コイルを流れる電流を積極的に（つまり能動的に）増幅する場合に比べて、装置構成が簡略になる。
【００２７】
請求項７に記載の磁場変化抑制機能付き電子機器システムは、上記請求項６に記載の磁場変化抑制機能付き電子機器システムにおいて、前記増幅コイルが、前記超電導マグネットの近傍に配されていることを特徴とする。
【００２８】
超電導マグネットの近傍は遠方に比べて漏れ磁場が強く、従ってその変化量が大きいため、上記のように増幅コイルを超電導マグネットの近傍に配することによって、磁場変化に起因して増幅コイルに流れる誘導電流が大きくなる。これにより、補正コイルに供給する電流を確保しやすくなる。
【００２９】
請求項８に記載の磁場変化抑制機能付き電子機器システムは、上記請求項６または７に記載の磁場変化抑制機能付き電子機器システムにおいて、前記増幅コイルは、前記漏れ磁場の磁束を囲むように巻回された超電導線材を有する超電導コイルであり、前記補正コイルとほぼ同じ高さ位置に配置されて前記補正コイルと共通の冷却容器内に収容されていることを特徴とする。
【００３０】
請求項８に記載の磁場変化抑制機能付き電子機器システムによれば、補正コイルと増幅コイルとが同じ冷却容器に纏めて収容されるので、装置構成がより簡略になる。
【００３１】
請求項９に記載の磁場変化抑制機能付き電子機器システムは、上記請求項８に記載の磁場変化抑制機能付き電子機器システムにおいて、前記補正コイルおよび前記増幅コイルの少なくとも一方が、酸化物超電導線材からなる超電導コイルであることを特徴とする。
【００３２】
請求項９に記載の磁場変化抑制機能付き電子機器システムによれば、酸化物超電導線材は金属系超電導線材に比べてより高温で超電導状態となるので、その超電導状態の維持が容易である。
【００３３】
また、本発明の請求項１０に記載の磁場変化抑制装置は、保護対象に作用する磁場の変化を抑える磁場変化抑制装置であって、前記保護対象を通過する外部磁場の磁束を囲むように前記保護対象の近傍に配置され、前記外部磁場が変化することに起因してその変化を打消す向きの補正磁場を前記保護対象に作用させるような誘導電流を発生させる補正コイルを備え、前記補正コイルは、前記外部磁場の磁束を囲むように巻回された超電導線材を有する超電導コイルであることを特徴とする。
【００３４】
請求項１１に記載の磁場変化抑制装置は、上記請求項１０に記載の磁場変化抑制装置において、前記外部磁場を形成する磁場発生源から延びる磁束を囲むように当該磁場発生源の近傍に設けられ、前記補正コイルに電気的に接続されて当該補正コイルに流れる電流を増幅する増幅コイルをさらに備えることを特徴とする。
【００３５】
請求項１２に記載の磁場変化抑制装置は、上記請求項１１に記載の磁場変化抑制装置において、前記増幅コイルは、前記磁場発生源からの磁束を囲むように巻回された超電導線材を有する超電導コイルであるとともに、前記補正コイルとほぼ同じ高さ位置に配置され、前記補正コイルと前記増幅コイルとを纏めて収容する冷却容器をさらに備えることを特徴とする。
【００３６】
また、本発明の請求項１３に記載の磁場変化抑制方法は、保護対象に作用する磁場の変化を抑える磁場変化抑制方法であって、超電導線材を巻回することにより形成される補正コイルを、前記超電導線材が前記保護対象を通過する外部磁場の磁束を囲むように前記保護対象の近傍に配置し、前記外部磁場の変化に起因して前記補正コイルに発生する誘導電流が当該補正コイルを流れることにより前記補正コイルの周辺に前記外部磁場の変化を打消す向きの補正磁場を形成することを特徴とする。
【００３７】
請求項１４に記載の磁場変化抑制方法は、上記請求項１３に記載の磁場変化抑制方法において、前記保護対象が、磁場の影響を受ける電子機器であるとともに、その電子機器には超電導マグネットからの漏れ磁場が前記外部磁場として作用しており、前記超電導マグネットの近傍に当該超電導マグネットからの漏れ磁場の磁束を囲むように増幅コイルを配置するとともに、当該増幅コイルを前記補正コイルに電気的に接続し、前記超電導マグネットからの漏れ磁場の変化に起因して前記補正コイルに発生する誘導電流と前記増幅コイルに発生する誘導電流とが当該補正コイルを流れることにより前記補正コイルの周辺に前記漏れ磁場の変化を打消す向きの補正磁場を形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００３８】
本発明の磁場変化抑制機能付き電子機器システムによれば、補正コイルを保護対象としての電子機器の近傍に設けるという簡単な構成によって、当該電子機器に作用する磁場の変化が抑えられる。
【００３９】
また、補正コイルを超電導コイルで構成したので、超電導マグネットの漏れ磁場が緩やかに変化しても、その変化に起因して補正コイルに発生した微小な誘導電流により補正磁場が確実に形成され、電子機器に作用する磁場の変化が確実に抑えられる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の一実施形態による磁場変化抑制装置を備えた試料分析システムの構成を示した正面図である。
【図２】超電導マグネットの漏れ磁場の減衰に起因して形成される補正磁場を示した正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００４２】
図１は、本発明の一実施形態による磁場変化抑制装置を備えた試料分析システムの構成を示した正面図である。また、図２は、超電導マグネットの漏れ磁場の減衰に起因して形成される補正磁場を示した正面図である。まず、図１を参照して、本発明の一実施形態による試料分析システム１００の全体構成について説明する。
【００４３】
本実施形態の試料分析システム１００は、図１に示すように、試料の分析を行う分析装置１と、この分析装置１に作用する磁場の時間的な変化を抑える磁場変化抑制装置３とを備えている。なお、試料分析システム１００は、本発明の「磁場変化抑制機能付き電子機器システム」の一例であり、分析装置１は、本発明の「電子機器」および「保護対象」の一例である。
【００４４】
分析装置１は、Ｘ線装置、電子顕微鏡、イオンビーム装置、質量分析装置、電子ビーム描画装置等の磁場の影響を受けやすい、つまり磁場の変化に敏感な装置である。
【００４５】
この分析装置１は、試料を保持する試料保持部１ａと、試料保持部１ａに保持された試料に対して分析用のビームを照射する照射部１ｂと、試料を通過したビームを受光する受光部１ｃとを有している。
【００４６】
ところで、上記のような分析装置１は、超電導マグネットの磁場中で結晶を成長させる、いわゆる磁場活用装置によって生成された結晶（試料）の分析に用いられることがある。この場合、分析装置１は、磁場活用装置と同じ部屋に設置され、さらにその部屋の面積の制約から超電導マグネットの近くの当該マグネットの磁場の影響を受ける位置に配置されざるを得ないことがある。
【００４７】
本実施形態では、図１に示すように、磁場活用装置の超電導マグネット２の側方に分析装置１が位置している。超電導マグネット２は、その軸方向が上下方向と一致する姿勢で設置されており、超電導マグネット２の磁束は当該マグネット２を上方へ貫くように発生する。また、超電導マグネット２の磁場中心２ａと分析装置１の試料保持部１ａとはほぼ同じ高さ位置に設けられている。なお、超電導マグネット２は、本発明の「磁場発生源」の一例である。
【００４８】
そして、分析装置１には、超電導マグネット２からの漏れ磁場２１が外部磁場として作用し、超電導マグネット２の磁束が分析装置１の試料保持部１ａを下方へ貫く。ここで、超電導マグネット２は、永久電流スイッチを用いた永久電流モードで運転されるように構成されており、これによって高い磁場安定性を有するが、実際には、その発生磁場が時間的に緩やかに減衰（変化）する。このため、分析装置１に作用する外部磁場も緩やかに変化する。
【００４９】
このように分析装置１に作用する磁場が変化すると、その磁場変化に起因してビームの照射経路にずれが生じ、これによって分析精度等の装置性能が低下するという不都合が発生する。
【００５０】
そこで、上記不都合を解消すべく、本願発明者は、「コイルを通過する磁束の密度（磁場）が変化した場合、コイルには、その磁場変化に起因して当該変化を打消す向きの磁場をコイル周辺に形成するような誘導電流が流れる。」というコイルの特性（いわゆる電磁誘導の法則）と、低温下で電気抵抗値がほぼ０になる超電導コイルとの複合利用に想到した。すなわち、分析装置１の近傍に当該分析装置１に作用する漏れ磁場２１の磁束を囲むようにコイルを設ければ、漏れ磁場２１の変化に起因してコイルに自発的に流れる誘導電流によって、当該コイル周辺に補正磁場が形成され、分析装置１に作用する磁場の総量の時間的な変化が抑えられる。しかし、漏れ磁場２１の変化が緩やかな場合、コイルに発生する誘導電流は微小で、コイルの電気抵抗によって直ちに減衰する。そこで、超電導コイルを前記コイルとして用いれば、コイルに発生する誘導電流が微小であっても、当該微小電流がコイルの電気抵抗によって減衰することなく確実にコイルを流れ、これによって前記補正磁場が確実に形成されると考えた。
【００５１】
このような考えに基づき、本実施形態の試料分析システム１００は、分析装置１の特に試料保持部１ａに作用する超電導マグネット２の磁場の変化を磁場変化抑制装置３によって抑え、これにより装置性能の低下を防ぐように構成されている。
【００５２】
以下、前記磁場変化抑制装置３の構成について詳細に説明する。
【００５３】
この磁場変化抑制装置３は、分析装置１の上下の近傍位置に設けられて超電導マグネット２の漏れ磁場２１の変化に起因してその磁場変化を打消す補正磁場４１ａ，４１ｂ（図２参照）をそれぞれ形成する一対の補正コイル４ａ，４ｂと、超電導マグネット２の上下の近傍位置に設けられて補正コイル４ａ，４ｂを流れる電流をそれぞれ増幅する一対の増幅コイル５ａ，５ｂとを含んでいる。なお、増幅コイル５ａ，５ｂは、本発明の「電流増幅器」の一例である。
【００５４】
補正コイル４ａ，４ｂは、それぞれ、分析装置１を通過する超電導マグネット２からの漏れ磁場２１の磁束を囲むように巻回された超電導線材を有する超電導コイルにより構成されている。
【００５５】
また、各補正コイル４ａ，４ｂの軸心は、それぞれ、超電導マグネット２の軸方向と平行な上下方向に延びており、分析装置１の試料保持部１ａを通っている。
【００５６】
また、補正コイル４ａ，４ｂは、互いに同一構成（寸法等）のコイルであり、当該補正コイル４ａ，４ｂに囲まれる領域が分析装置１に対して上下にずれるように、試料保持部１ａを挟んで分析装置１の上下の対称位置にそれぞれ配置されている。このように補正コイル４ａ，４ｂを分析装置１に対して上下にずらして配置することにより、分析装置１が補正コイル４ａ，４ｂの内側空間に位置するのが防がれるので、作業者が分析装置１にアクセスしやすくなる。これにより、作業性が向上する。
【００５７】
また、増幅コイル５ａ，５ｂは、それぞれ、補正コイル４ａ，４ｂを通過する超電導マグネット２からの漏れ磁場２１の磁束を囲むように巻回された超電導線材を有する超電導コイルにより構成されている。
【００５８】
各増幅コイル５ａ，５ｂの軸心は、それぞれ、超電導マグネット２の軸方向と平行な上下方向に延びており、超電導マグネット２の磁場中心２ａ付近を通っている。
【００５９】
また、増幅コイル５ａ，５ｂは、互いに同一構成（寸法等）のコイルであり、超電導マグネット２の磁場中心２ａを挟んで超電導マグネット２の上下の対称位置にそれぞれ配置されている。
【００６０】
また、補正コイル４ａおよび増幅コイル５ａは、ほぼ同じ高さ位置に配置されており、冷媒（図示せず）とともに共通の冷却容器６ａ内に纏めて収容されている。そして、補正コイル４ａおよび増幅コイル５ａは、導線７によって互いに電気的に直列に接続されることにより上側回路を形成している。
【００６１】
また、補正コイル４ｂおよび増幅コイル５ｂも、ほぼ同じ高さ位置に配置されており、冷媒とともに共通の冷却容器６ｂ内に纏めて収容されている。そして、補正コイル４ｂおよび増幅コイル５ｂは、導線７によって互いに電気的に直列に接続されることにより下側回路を形成している。
【００６２】
なお、補正コイル４ａおよび増幅コイル５ａを含む上側回路の電気抵抗と、補正コイル４ｂおよび増幅コイル５ｂを含む下側回路の電気抵抗とが互いに等しくなるように各回路を構成するのが好ましい。このようにすれば、各回路を流れる電流が等しくなり、各補正コイル４ａ，４ｂによって形成される後述の補正磁場４１ａ，４１ｂ（図２参照）の分布がより均一になる。
【００６３】
また、各コイル４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂを構成する超電導線材は、酸化物系超電導材料またはホウ素系超電導材料からなる線材であるのが好ましい。このような酸化物系超電導材料やホウ素系超電導材料からなる線材は金属系超電導線材に比べてより高温で超電導状態となるので、コイルの超電導状態の維持が容易となる。例えば、上記冷媒として沸点の比較的高い液体窒素を使用することができる。なお、冷媒として液体ヘリウムを使用することも勿論可能である。
【００６４】
また、対を成す補正コイル４ａ，４ｂは、ヘルムホルツコイルを構成するように配置されるのがより好ましい。このように補正コイル４ａ，４ｂを配置すれば、補正磁場４１ａ，４１ｂ（図２参照）がより均一に形成され、分析装置１に作用する磁場の均一性がさらに向上する。
【００６５】
上記構成の試料分析システム１００では、超電導マグネット２の漏れ磁場２１が緩やかに減衰（変化）すると、その磁場変化に起因して各補正コイル４ａ，４ｂおよび各増幅コイル５ａ，５ｂに微小な誘導電流が発生する。
【００６６】
ここで、これらのコイル４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂは電気抵抗の極めて小さい超電導線材からなる超電導コイルで構成されているので、各コイルで発生した誘導電流はコイル内で減衰することなく確実に流れる。
【００６７】
そして、補正コイル４ａ，４ｂの周辺には、それぞれ、磁場変化を打消すような当該コイル４ａ，４ｂを下方へ貫く磁場が形成され、また、増幅コイル５ａ，５ｂの周辺には、それぞれ、磁場変化を打消すような当該コイル５ａ，５ｂを上方へ貫く磁場が形成される。
【００６８】
ところで、本実施形態では、上述のように分析装置１へのアクセスを容易とする目的で、補正コイル４ａ，４ｂを分析装置１に対して上下方向にずらして配置している。このため、例えば、補正コイル４ａ，４ｂで発生する誘導電流のみによって各コイル周辺に形成される補正磁場を考えた場合、それらの磁場の試料保持部１ａの位置での強度の合計は前記補正コイルのずれ量に対応する分だけ漏れ磁場２１の減衰分よりも小さくなる。
【００６９】
しかし、本実施形態では、前記増幅コイル５ａ，５ｂを設け、補正コイル４ａ，４ｂと増幅コイル５ａ，５ｂとを電気的に直列に接続して各回路を構成したので、当該各回路には、補正コイル４ａ，４ｂで発生した誘導電流と増幅コイル５ａ，５ｂで発生した誘導電流とが流れるようになる。これにより、各補正コイル４ａ，４ｂには当該コイル４ａ，４ｂで発生した誘導電流以上の電流、すなわち増幅された電流が流れる。その結果、各補正コイル４ａ，４ｂの周辺には強い補正磁場４１ａ，４１ｂが形成され、それらの補正磁場４１ａ，４１ｂが分析装置１の試料保持部１ａに作用する。
【００７０】
ここで、増幅コイル５ａ，５ｂの寸法や巻数等が、試料保持部１ａの位置に作用する補正磁場４１ａ，４１ｂの強度の合計が漏れ磁場２１の減衰分にほぼ等しくなるように補正コイル４ａ，４ｂを流れる電流を増幅するような値に設定されている場合、漏れ磁場２１の変化分が２つの補正磁場４１ａ，４１ｂによりほぼ打消されて、試料保持部１ａに作用する磁場の総量が時間的に変化するのがほぼ抑えられる。なお、補正コイル４ａ，４ｂの巻数や寸法を変化させることによっても、当該コイル周辺に形成される磁場の強度をある程度調整することが可能である。
【００７１】
また、増幅コイル５ａ，５ｂ周辺にも比較的強い磁場５１ａ，５１ｂが形成されるが、これらの磁場５１ａ，５１ｂは、当該増幅コイル５ａ，５ｂが試料保持部１ａから十分に離れた位置に設けられていることから、試料保持部１ａに与える影響は極めて小さく、無視してよい。
【００７２】
本実施形態では、上記のように、分析装置１を通過する超電導マグネット２の漏れ磁場２１の磁束を囲むように分析装置１の近傍に補正コイル４ａ，４ｂを配置したので、漏れ磁場２１の変化に起因して補正コイル４ａ，４ｂに誘導電流が発生し、その誘導電流によって前記漏れ磁場２１の変化を打消す向きの補正磁場４１ａ，４１ｂが補正コイル４ａ，４ｂの周辺に形成される。これにより、従来のようにコイルに流す電流を制御するための電流制御機構を備えることなく、補正コイル４ａ，４ｂを設けるという簡単な構成によって、分析装置１に作用する磁場の変化を抑えることができる。
【００７３】
また、補正コイル４ａ，４ｂを超電導コイルで構成することによって、極めて微小な電流であっても当該電流が減衰することなくコイル４ａ，４ｂを確実に流れるので、その微小電流による補正磁場４１ａ，４１ｂが確実に形成される。従って、超電導マグネット２の漏れ磁場２１が緩やかに変化しても、その変化に起因して補正コイル４ａ，４ｂに発生した微小な誘導電流により補正磁場４１ａ，４１ｂが確実に形成され、分析装置１に作用する磁場の変化が確実に抑えられる。
【００７４】
そして、試料分析システム１００が上記のような磁場変化抑制機能をもつことによって、分析装置１に対する磁場の影響を考慮する必要がなくなり、当該分析装置１と磁場活用装置の電導マグネットとを近い位置に設置することも可能となるので、各装置の設置自由度が十分に向上する。
【００７５】
また、本実施形態では、上記のように、補正コイル４ａ，４ｂを、その軸心が分析装置１の試料保持部１ａを通りかつ超電導マグネット２の軸方向に平行となる姿勢で前記分析装置１の近傍に設けることによって、分析装置１を通過する超電導マグネット２からの漏れ磁場２１の磁束が補正コイル４ａ，４ｂの軸心とほぼ平行な向きで当該補正コイル４ａ，４ｂを通過するようになるので、前記漏れ磁場２１の磁束が補正コイル４ａ，４ｂを斜めに通過する場合に比べて、より強い補正磁場４１ａ，４１ｂが補正コイル４ａ，４ｂの周辺に形成される。これにより、磁場の変化をより効率良く抑えることができる。
【００７６】
また、本実施形態では、上記のように、同一構成の補正コイル４ａ，４ｂを、試料保持部１ａを挟んで超電導マグネット２の軸方向と一致する上下方向の対称位置にそれぞれ配置することで、両補正コイル４ａ，４ｂによる補正磁場４１ａ，４１ｂが試料保持部１ａに対して上下対称に作用するので、分析装置１に作用する磁場の対称性の乱れに起因する分析精度等の装置性能の低下を防ぐことができる。
【００７７】
また、本実施形態では、上記のように、補正コイル４ａ，４ｂに電気的に接続されて当該補正コイル４ａ，４ｂに流れる電流を増幅する増幅コイル５ａ，５ｂを設けたので、増幅コイル５ａ，５ｂで補正コイル４ａ，４ｂの電流を適宜増幅することによって、分析装置１に作用する補正磁場が強くなり、補正コイル４ａ，４ｂを分析装置１からずらして配置した場合でも当該分析装置１に作用する磁場の変化が十分に抑えられる。
【００７８】
また、本実施形態では、上記のように、増幅コイル５ａ，５ｂを超電導マグネット２からの漏れ磁場２１の磁束を囲むように配置したので、増幅コイル５ａ，５ｂには、超電導マグネット２の漏れ磁場２１の変化に起因してその変化を打消す向きの磁場を当該増幅コイル５ａ，５ｂの周辺に形成するための誘導電流が自発的に発生し、その電流が補正コイル４ａ，４ｂに供給される。これにより、補正コイル４ａ，４ｂを流れる電流が受動的に増幅されるので、例えば増幅装置によって制御電流を補正コイル４ａ，４ｂに供給して当該補正コイル４ａ，４ｂを流れる電流を積極的に（つまり能動的に）増幅する場合に比べて、装置構成が簡略になる。
【００７９】
また、本実施形態では、上記のように、補正コイル４ａ（４ｂ）と増幅コイル５ａ（５ｂ）とが同じ冷却容器６ａ（６ｂ）に纏めて収容されるので、装置構成がより簡略になる。
【実施例】
【００８０】
次に、上記試料分析システム１００の分析装置１および超電導マグネット２の構成例を示し、当該分析装置１に対する磁場変化抑制効果を得るための磁場変化抑制装置３の構成、すなわち補正コイル４ａ，４ｂおよび増幅コイル５ａ，５ｂの構成の条件を求める。
【００８１】
まず、分析装置１と超電導マグネット２との距離、より詳細には分析装置１の試料保持部１ａと超電導マグネット２の磁場中心２ａとの間隔を２．８７ｍとした。これは、分析装置１と超電導マグネット２を備えた磁場活用装置とが一般的な広さの部屋に設置されることを想定したものである。
【００８２】
また、超電導マグネット２は、同心円状に並ぶ４つのコイルにより構成されているものとする。最内層のコイルは、その内半径が８０．００ｍｍ、外半径が１３２．１０ｍｍ、巻幅が１８０．００ｍｍ、巻数が４００４である。また、内側から２番目のコイルは、その内半径が１３２．１０ｍｍ、外半径が１９７．８５ｍｍ、巻幅が１８０．００ｍｍ、巻数が６０８４である。また、内側から３番目のコイルは、その内半径が２０７．８５ｍｍ、外半径が２２４．７３ｍｍ、巻幅が２５０．００ｍｍ、巻数が２５８０である。また、最外層のコイルは、その内半径が２２４．７３ｍｍ、外半径が３２２．７０ｍｍ、巻幅が２５０．００ｍｍ、巻数が１６８６４である。
【００８３】
この超電導マグネット２に１３２．６２Ａ（アンペア）の電流が流れると、当該マグネット２の磁場中心２ａには約１６Ｔ（テスラ）の磁場が発生する。また、このとき、分析装置１の試料保持部１ａの位置には、約７ガウスの漏れ磁場２１が作用する。
【００８４】
また、超電導マグネット２の磁場の減衰率を４８ｐｐｍ／ｈ、つまり超電導マグネット２の磁場が２ヶ月で約６．９１％減衰（変化）するとする。この場合、超電導マグネット２の自己インダクタンスは、８６．５９Ｈ（ヘンリー）となる。
【００８５】
以上の構成において、分析装置１の試料保持部１ａに作用する磁場の時間的な変化を完全に抑えるためには、補正コイル４ａ，４ｂおよび増幅コイル５ａ，５ｂの全体のインダクタンスが０．３３０３Ｈであり、かつ、これら４つのコイル４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂと超電導マグネット２との相互インダクタンスが０．０１３４８７Ｈであればよい。
【００８６】
この条件を満たす補正コイル４ａ，４ｂおよび増幅コイル５ａ，５ｂの具体的な構成の一例を以下に示す。
【００８７】
補正コイル４ａ，４ｂは、その内半径が９８８．８２ｍｍ、外半径が１０１１．４４ｍｍ、巻幅が８．６ｍｍ、巻数が１５６となるように形成され、かつ、当該コイル４ａ，４ｂの各中心が試料保持部１ａの中心（図示せず）から上下に５００ｍｍ隔てた位置に存するように設けられている。
【００８８】
そして、増幅コイル５ａ，５ｂは、その内半径が５００．００ｍｍ、外半径が５０１．１６ｍｍ、巻幅が８．６ｍｍ、巻数が１６となるように形成され、かつ、当該コイル５ａ，５ｂの各中心が超電導マグネット２の磁場中心２ａから上下に５００ｍｍ隔てた位置に存するように設けられている。
【００８９】
以上のことは、換言すれば、上記構成の補正コイル４ａ，４ｂおよび増幅コイル５ａ，５ｂを設けることによって、分析装置１に作用する超電導マグネット２の磁場の時間的な変化を完全に抑えることが可能になることを示している。
【００９０】
なお、本発明の磁場変化抑制装置の構成は、上記形態のものに限らず、以下のようなものであってもよい。
【００９１】
図１に示す試料分析システム１００おいて、増幅コイル５ａ，５ｂを省略して、補正コイル４ａ，４ｂのみを備える構成としても磁場変化抑制効果を得ることができる。例えば、上記実施例において、補正コイル４ａ，４ｂのみを設けた場合、分析装置１に作用する磁場の変化を３０％程度抑制することが可能である。
【００９２】
また、上記実施形態では、対を成す補正コイル４ａ，４ｂを分析装置１の上下に一組だけ設ける例について示したが、これに限らず、補正コイル対を分析装置１の上下に複数組となるように設けてもよい。この補正コイル対の設置数によって、補正磁場の強度を調整することが可能である。
【００９３】
また、分析装置１の試料保持部１ａを側方から囲むように単一の補正コイルを設ける構成であってもよい。この場合、増幅コイルを設けることなく補正コイルのみで試料保持部１ａに作用する磁場の変化を完全に抑えることができる。なお、この構成は、分析装置１が比較的小型の場合に好適に用いられる。
【００９４】
また、増幅コイル５ａ，５ｂに代えて、補正コイル４ａ，４ｂに電気的に接続されて当該補正コイル４ａ，４ｂに流れる電流を増幅することが可能な増幅装置を設けてもよい。
【００９５】
また、増幅コイル５ａ，５ｂの設置位置は、超電導マグネット２の近傍位置に限らない。また、増幅コイル５ａ，５ｂを、補正コイル４ａ，４ｂを通過する超電導マグネット２からの漏れ磁場２１を囲むように配置したが、必ずしも補正コイル４ａ，４ｂを通過する漏れ磁場２１でなくともよい。
【００９６】
また、上記実施形態では、補正コイル４ａと増幅コイル５ａとを電気的に接続して共通の冷却容器６ａに収容するとともに、補正コイル４ｂと増幅コイル５ｂとを電気的に接続して共通の冷却容器６ｂに収容したが、これに限らず、４つのコイル４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂを電気的に直列に接続するとともに共通の冷却容器に纏めて収容する構成であってもよい。この場合、上側回路と下側回路との電気抵抗値を等しくするための調整機構が不要となる。また、４つのコイル４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂを別々の冷却容器に収容するようにしてもよい。
【００９７】
また、上記実施形態では、分析装置１に併設された磁場活用装置の超電導マグネット２の漏れ磁場２１が時間的に変化する場合に、当該分析装置１に作用する磁場の総量の変化を抑えるために本発明の磁場変化抑制装置３を適用したが、これに限らず、分析装置１に作用する磁場がＮＭＲ装置等の超電導マグネットを備えた磁場発生装置の磁場である場合にも、当該分析装置１に作用する磁場の変化を抑えるために本発明を適用可能である。また、電車、自動車、エレベータ等の磁性体の通過や外部電源が原因で分析装置１に作用する磁場の総量が変化する場合に当該分析装置１に作用する磁場の変化を抑えるためにも、本発明の磁場変化抑制装置３を適用可能である。
【００９８】
また、上記実施形態では、保護対象としてＸ線装置、電子顕微鏡、イオンビーム装置、質量分析装置、電子ビーム描画装置等の分析装置１を挙げたが、これ以外に、磁場変化に敏感な電子機器や物品、構造物等も保護対象となり得る。
【００９９】
また、本発明の磁場変化抑制装置３を、既に設置されている分析装置等の保護対象に対して後付けし、これによって保護対象に作用する磁場の変化を抑えることも可能である。
【符号の説明】
【０１００】
１  分析装置（電子機器、保護対象）
１ａ  試料保持部
２  超電導マグネット（磁場発生源）
３  磁場変化抑制装置
４ａ，４ｂ  補正コイル
５ａ，５ｂ  増幅コイル（電流増幅器）
６ａ，６ｂ  冷却容器
２１  漏れ磁場（外部磁場）
４１ａ，４１ｂ  補正磁場
１００  試料分析システム（磁場変化抑制機能付き電子機器システム）
【図１】
2010177234.tif 000003
【図２】
2010177234.tif 000004