(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｚ＝０を中心に配される作業容積においてｚ軸方向に磁場を発生するアクティブ・シールド超伝導磁石装置において、
第１の電流が流れ、第１の双極子モーメントを有する第１の半径方向内側コイル部材と、
前記第１の電流とほぼ同じ大きさの第２の電流が流れ、前記第１の双極子モーメントと反対方向に同じ大きさの第２の双極子モーメントを有し、前記第１の半径方向内側コイル部材と同軸に且つ直列に接続された第２の半径方向外側のコイル部材と、
前記第１の半径方向内側コイル部材と前記第２のコイル部材に接続され、磁石装置の動作時に第１の電流路を短絡する第１の超伝導スイッチと、
前記第１の半径方向内側コイル部材の周囲に配され、前記第２の半径方向外側コイル部材に隣接し且つこれと一体化している１つのコイル部材であり、ｚ＝0に関して対称に配された第３のコイル部材と、
前記第１の電流路から実質的に誘導的に分離（decoupling）された第２の電流路を前記第３のコイル部材を介して短絡する第２の超伝導スイッチと
を有するアクティブ・シールド超伝導磁石装置。
【請求項２】
前記磁石装置が高分解能核磁気共鳴分光学装置であることを特徴とする請求項１記載のアクティブ・シールド超伝導磁石装置。
【請求項３】
前記第３のコイル部材が前記第２の半径方向外側コイル部材の半径方向における１番内側の層からｎ層目までの層数で構成されることを特徴とする請求項１記載のアクティブ・シールド超伝導磁石装置。
【請求項４】
前記ｎ層目の数ｎがｎ≦４であることを特徴とする請求項３記載のアクティブ・シールド超伝導磁石装置。
【請求項５】
前記第３のコイル部材が作業容積内の外部磁場擾乱を実質的に補償することを特徴とする請求項１記載のアクティブ・シールド超伝導磁石装置。
【請求項６】
前記外部磁場擾乱が均一であることを特徴とする請求項５記載のアクティブ・シールド超伝導磁石装置。
【請求項７】
前記第１の半径方向内側コイル部材、前記第２の半径方向外側コイル部材及び前記第３のコイル部材の少なくとも１つの追加の区間が、動作時に第３の超伝導スイッチを介して短絡されて超伝導的に短絡される第３の電流路を形成することを特徴とする請求項１記載のアクティブ・シールド超伝導磁石装置。
【請求項８】
前記第１及び前記第２の電流路が動作時に超伝導的に短絡され、且つ互いに抵抗的に接続されていることを特徴とする請求項１記載のアクティブ・シールド超伝導磁石装置。
【請求項９】
前記第１及び前記第２の電流路が動作時に超伝導的に短絡され、且つ互いに超伝導的に直列接続されていることを特徴とする請求項１記載のアクティブ・シールド超伝導磁石装置。
【請求項１０】
前記第１の半径方向内側コイル部材、前記第２の半径方向外側コイル部材及び前記第３のコイル部材から電気的（galvanically）に独立した補償コイルを更に有し、該補償コイルが前記第１の半径方向内側コイル部材、前記第２の半径方向外側コイル部材及び前記第３のコイル部材に対して同軸に配されて、動作時に超伝導的に短絡される第４の電流路を形成することを特徴とする請求項１記載のアクティブ・シールド超伝導磁石装置。
【請求項１１】
前記第２の電流路が、前記第３のコイル部材と並列に接続され且つ前記第２の超伝導スイッチに直列に接続されている電流リミッタを有することを特徴とする請求項９記載のアクティブ・シールド超伝導磁石装置。
【請求項１２】
少なくとも前記第１及び前記第２の超伝導スイッチの加熱手段が電気的に直列に接続されていることを特徴とする請求項７記載のアクティブ・シールド超伝導磁石装置。
【請求項１３】
前記第２の超伝導スイッチが、シム手段の超伝導スイッチの加熱手段に電気的に直列接続されている加熱手段を有することを特徴とする請求項９記載のアクティブ・シールド超伝導磁石装置。
【請求項１４】
前記第２の超伝導的スイッチが、シム手段の超伝導スイッチの加熱手段に電気的に直列接続されている加熱手段を有することを特徴とする請求項１１記載のアクティブ・シールド超伝導磁石装置。
【請求項１５】
前記第１及び前記第２の超伝導スイッチの少なくとも１つの加熱手段が個別に加熱可能であることを特徴とする請求項１２記載のアクティブ・シールド超伝導磁石装置。
【請求項１６】
前記第３のコイル部材と前記第２の電流路が外部磁場擾乱が生じた際、作業容積内に発生した磁場を実質的に均一に維持することを特徴とする請求項１記載のアクティブ・シールド超伝導磁石装置。
【請求項１７】
前記第１の半径方向内側コイル部材、前記第２の半径方向外側コイル部材及び前記第３のコイル部材の少なくとも１つの異極性が前記第２の電流路を前記第１の電流路から誘導的に分離するのに利用されることを特徴とする請求項１記載のアクティブ・シールド超伝導磁石装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ｚ＝０を中心に配される作業容積においてｚ軸方向に磁場を発生するアクティブ・シールド超伝導磁石装置に関し、詳しくは、ほぼ同一の電流が流れほぼ同一の反対方向の双極子モーメントを有する半径方向内側および半径方向外側の同軸のコイル系を備え、少なくとも半径方向外側コイル系の少なくとも一部が半径方向内側コイル系と電気的に直列に接続されており、動作時に磁石装置の第１の電流路を超伝導的に短絡させる第１の超伝導スイッチが設けられているアクティブ・シールド超伝導磁石装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のアクティブ・シールド超伝導磁石装置は米国特許第５，４２６，３６６号に開示されている。
【０００３】
超伝導磁石の適用分野は多様であるが、特に、磁気共鳴法への適用があり、そこでは一般に磁場の時間的な安定性が重要である。最も要求の厳しい適用分野の１つは高分解能磁気共鳴分光学（ＮＭＲスペクトロスコピー）である。磁場の時間変動は、超伝導磁石自身から生じるが、周囲からの擾乱からも生じる。現代の磁石及び導体技術により時間的に非常に安定な磁場を発生させることが可能であるが、それでもまだ改良が必要である。以下に、このような擾乱に対処する方法を示す。主な焦点は、浮遊磁場をアクティブ・シールドする超伝導ソレノイド磁石における擾乱を補償することにある。
【０００４】
米国特許第４，９７４，１１３  号は、補償タイプの超伝導ソレノイド磁石を記述しているが、磁石システムのアクティブ・シールドについては何も言及していない。少なくとも２つの独立した電流路を同軸に配置された２つの超伝導ソレノイド・コイルによって生成し、且つ、各閉じた超伝導電流路内の全磁束の長期に亘る維持を考慮して、装置内で発生する超伝導磁場擾乱が元の磁場の大きさの２０％未満にまで抑えられるように計算する。
【０００５】
この思想のアクティブ・シールドされる磁石システムへの適用は米国特許第５，３２９，２６６号に記述されいる。複数のシールド構造の補償コイルが超伝導的に直列に接続され、その各々に主コイルに比べて小さい、最大で１アンペア程度の電流が流れ、超伝導が破壊した場合（＝クエンチ）に磁石装置の外側に達する浮遊磁場ができるだけ小さく抑えられたままであるようになっている。
【０００６】
米国特許第４，９２６，２８９  号は別のアプローチを示しており、超伝導的に短絡される半径方向内側及び半径方向外側のコイル系を有するアクティブ・シールド超伝導磁石システムであって、電流通電容量が限られた超伝導短絡路が内側及び外側コイル系の間に設けられて、差電流リミッタとして作動するものを記述している。外部擾乱の補償は、２つのコイル系の間に接続された超伝導電流リミッタにより可能とされる半径方向内側および半径方向外側超伝導電流路の間で電流分布を変位することによって容易なものとされる。クエンチが生じた場合、差電流リミッタの電流通電容量が小さいため、磁石装置が発生する外部浮遊磁場が確実に小さく抑えられたままにされる。
【０００７】
このように、アクティブ・シールド磁石システムを用いた外部磁場擾乱の補償は、上述した従来技術によって、磁場コイルの他に設けられた１つ又はそれ以上の補償コイルを用いることによって、あるいは、コイル系を超伝導的に短絡される区間に分割することによって行われ、それぞれの磁石システムの作業容積内の均一な外部磁場擾乱が、延長された期間に亘り２０％未満に減少される。
【０００８】
上述の米国特許第５，４２６，３６６号は米国特許第４，９２６，２８９号の磁石装置に対する別の改良を記述している。この特許では、差電流リミッタは、半径方向内側のコイル系の一区間に沿った部分的短絡回路を成すように設計されている。この差電流リミッタの接続点は米国特許第４，９２６，２８９のように半径方向内側コイル系の２つの端の間で延びるのではなく、半径方向内側コイル系の一部に沿ってコイル両端から離隔するように選択できるもので、システムの擾乱補償の最適化の自由度の増加を可能としている。差電流リミッタを半径方向内側コイル系に沿って数個の部分区間に分割することによりさらに自由度を増すことができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、米国特許第５，４２６，３６６号に係る磁石装置の１つの欠点は、半径方向内側コイル系の部分区間が磁石装置のその他の部分と誘導的に結合していることである。この結合により、磁気ドリフトの増加や、区間の無制約な充電（均一性の時間的ひずみ、浮遊磁場の増加や、クエンチに至るまでの充電）等の望ましくない副作用が生じる。これらの問題を解決するために電流リミッタが導入されている。しかしながら、該電流リミッタには発生した電流を減少させることがあるという欠点がある。かかる電流の減少は磁石にとり補償不可能な擾乱となる。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
従って、本発明は、上述した欠点を克服するために上述した種類の磁石装置を出来るだけ簡単な手段で改良することを主要な目的とする。
【００１１】
この目的は、本発明によれば、動作時に別の超伝導スイッチにより超伝導的に短絡される半径方向外側コイル系の１つの区間を平面ｚ＝０を中心に対称に配し、半径方向外側コイル系の超伝導的に短絡された該区間により形成された別の超伝導電流路が、直列接続された磁石装置の他の部分から実質的に誘導的に分離される（ｄｅｃｏｕｐｌｅｄ）構成によって達成される。
【００１２】
超伝導装置が誘導的に結合されるいくつかの超伝導電流路を有する場合、磁気ドリフトの増加や、電流路の無制約な充電、その結果の均一性の時間的ひずみ、浮遊磁場増加、クエンチに至るまでの充電、磁石装置充電中のスイッチのエネルギー消散、他の電流路でクエンチが生じた場合での電流路における過剰電流等、望ましくない副作用が生じ得る。これらの問題は、本発明により、超伝導電流路を誘導的に互いに分離することによって解決される。磁石の他の部分から誘導的に分離された区間は、通常、外側コイル系の最内層に位置している。これにより、結合による望ましくない副作用は解消され、従来の電流リミッタは不要となる。
【００１３】
実際には、製造誤差による残留結合を常に考慮しなくてはならない。超伝導電流路の１つでクエンチが生じた場合、電流は別の電流路に誘導されることがある。クエンチの際の高い電磁力を避けるため、前記区間は磁石全体と同じ対称面及び対称軸を持っていなくてはならない。
【００１４】
半径方向外側コイル系の超伝導的に短絡される区間は複数のサブ区間に分割することもできる。電流路を多くの区間により細かく分割することにより、擾乱挙動を最適化するための自由度が増すので、従来の磁石装置に比べて擾乱補償の挙動がさらに改善される。
【００１５】
本発明の上記の利点は特に高感度のシステムで有益である。従って、好ましい実施の形態では、本発明の磁石装置は、高分解能磁気共鳴分光学装置の一部、例えばＮＭＲ、ＩＣＲ又はＭＲＩの分野の装置の一部を成す。
【００１６】
ＮＭＲ装置は、通常、作業容積内に発生した磁場を安定化する手段を備えている。この手段は、磁場擾乱を検出するために矯正用ロック・コイル及びＮＭＲ信号を利用しており、ＮＭＲロックと呼ばれる。
【００１７】
しかしながら、磁場変動の補償のためのかかる既存のアクティブ・デバイス、例えば前記ＮＭＲロックなどが、本発明による磁石の擾乱解消用の構成と相互作用しないようにしなければならない。このため、上記実施の形態をさらに発展させたものとして、短絡される区間の超伝導電流路がロック・コイルから大きく分離されたものが提供される。超伝導電流路をロック・コイルから誘導的に分離する利点は、ＮＭＲロックの効果が磁石によって妨げられることが防止されることにある。その上、磁場ロックと磁石装置全体の相互作用は追加スイッチの導入によって影響されない。
【００１８】
磁場を掃引コイルによって変調することが従来技術で知られており、この掃引コイルで磁場を変調する場合、この変調を外部擾乱のように磁石で補償してはならない。従って、本発明をさらに発展させたものでは、超伝導電流路は掃引コイルから大きく分離されている。超伝導電流路を掃引コイルからの誘導的分離の利点は、掃引コイルと磁石装置全体との間の相互作用が追加のスイッチの適用によって影響されないので、磁石が掃引磁場に対して透明になることである。
【００１９】
本発明の特に好ましい実施の形態では、超伝導的に短絡される区間が外側コイル系のｎ個の半径方向における最内層から成り、好ましくはｎ≦４である。超伝導的に短絡される区間を磁石装置の他の部分から分離することは、浮遊磁場シールドコイルの半径方向最内層において最も容易に実現される。
【００２０】
超伝導的に短絡される区間を磁石装置の他の部分から分離した結果、磁石装置の２つの部分は外部磁場変動に対し互いに独立して自律的に反応する、すなわち、該両部分の発生した補償磁場は相加的に互いに重なり合う。超伝導的に短絡される区間が浮遊磁場シールドの巻線のほんの一部を含む場合、磁石装置の他の部分は外部磁場変動に応じて浮遊磁界アクティブ・シールドを有する磁石とほぼ同様に挙動する、すなわち、透明となる。これに対して、例えば電流が流れる薄い円筒形の表面は磁場擾乱に関してほぼ理想的なシールドのように挙動する。非補償部分とそれから誘導的に分離された理想的補償部分とを有する磁石装置は、全体的に、理想的に擾乱が補償された装置のように挙動する。
【００２１】
このため、超伝導的に短絡される区間を、特に、均一な外部磁場擾乱が生じた際に該擾乱が磁石装置の作業容積内で十分に補償されるように構成すると有利である。
【００２２】
外部磁場変動に対し、前記２つの同軸のコイル系とは電気的（ｇａｌｖａｎｉｃａｌｌｙ）に接続されない補償コイルを該２つのコイル系に対して同軸に配し、動作時に超伝導的に短絡される別の電流路を形成するようにすると、本発明に係る磁石装置の最適化に対して更に大きな自由度が得られる。
【００２３】
追加コイルを必要としない実施の形態では、磁石装置の補償挙動の最適化の更に大きな自由度が達成される。この実施の形態では、アクティブ・シールド磁石の内側及び／又は外側コイル系の少なくとも１つの追加の区間が追加の超伝導スイッチにより短絡可能になっており、動作時に超伝導的に短絡される追加の電流路を形成する。
【００２４】
前記超伝導的に短絡される区間は磁場を発生する磁石装置の一部であるので、動作時には全電流がこの区間にも流れなくてはならない。これは、好ましくは、磁石装置の全コイル部分を直列に接続することにより達成される。特に、超伝導的に短絡される区間は磁石装置の他の部分に直列に接続されている。各スイッチが開いたときに、磁石装置の充電段階中連続方程式により装置全体を通して同一の電流が流れる、すなわち、装置全体が同時に動作電流に達する。
【００２５】
以下に、本発明による磁石装置の配線を実現する２つの具体的なバリエーションについて記述する。
【００２６】
異なる超伝導電流路が、例えば異なる磁石区間に巻き付けられている場合、それらを抵抗的にのみ結合することはより容易である。この抵抗的な接続によって共通の充電が可能になる。このような理由から生産上有利な実施の形態では、動作時に超伝導的に短絡される電流路の少なくとも一部が互いに抵抗的に接続されている。
【００２７】
同じく技術的に容易に実現可能な第２の簡単な実施の形態においては、動作時に超伝導的に短絡される電流路が超伝導的に直列に接続されている。
【００２８】
この実施の形態の好ましい発展例では、半径方向外側のコイル系の超伝導的に短絡される区間は、この区間に並列に接続され且つ別の超伝導スイッチに直列接続された電流リミッタを備える。該電流リミッタは、前記超伝導的に短絡される区間と磁石装置の他の部分との間に限られた差電流しか発生されないようにするので、望ましくない長期的な影響からの保護を与える。
【００２９】
磁石装置の一部を充電する際、超伝導的に短絡されるいくつかの電流路に電流を供給しなければならない、すなわち、それらのスイッチを同時に加熱しなければならない。他の超伝導的に短絡される電流路、例えば補償コイル、シムなどにおいては、誘導される電流をスイッチによって恒常的に小さくしなければならない。このため、これらの電流路スイッチも加熱しなければならない。従って、本発明の磁石装置の別の好ましい展開例は、少なくとも２つの超伝導スイッチのヒータ手段を電気的に直列に接続する。この構成の利点は、スイッチ・ヒータを直列に接続することによって、電流入力端子内のヒータ電流源の数を減らすことができ、磁石装置の操作がより容易かつ安全になるということである。
【００３０】
シムコイルを充電する際、超伝導的に短絡される区間と磁石装置の他の部分との間に差電流が誘導されることがある。超伝導的に短絡される区間と磁石装置の他の部分が超伝導的に直列接続されている場合、差電流は超伝導的に短絡される区間のスイッチを通って流れ、該スイッチを開けることによって軽減することができる。
【００３１】
従って、有利な構成例では、超伝導的に短絡される区間のスイッチ・ヒータがシムスイッチ・ヒータに直列に接続され、シムの充電中に関連する超伝導スイッチが加熱されたときに、該区間のスイッチの加熱が自動的に行われるようにされる。
【００３２】
別の好ましい発展例では、少なくとも１つの超伝導スイッチのヒータ手段を個別に加熱することができる。このようにすると、ヒータの直列接続の利点、例えば操作の容易性を享受することができ、超伝導電流路を追加の個別に加熱できるスイッチにより個別に充電することも可能である。その上、スイッチを加熱することで誘導電流を随時解消することができる。
【００３３】
本発明の磁石装置の特に好ましい実施の形態は、超伝導的に短絡される区間が、外部磁場擾乱が生じた際に磁石装置によって作業容積内に発生した磁場の均一性が実質的に維持されるように幾何学的な形状・寸法に設計されていることを特徴とする。これにより、作業容積内の磁場は外部磁場変動時でも時間的、空間的に変化しないので、有利である。
【００３４】
最後に、本発明のより有利な実施の形態では、半径方向内側及び半径方向外側のコイル系の異極性を利用して、超伝導的に短絡される区間により形成された電流路を直列接続された磁石装置の他の部分から誘導的に分離させることを特徴とする。超伝導的に短絡される区間を磁石装置の他の部分から分離させるために半径方向内側及び半径方向外側のコイル系の異極性を利用することにより、超伝導的に短絡される区間に異なる極性を有するコイルを使用する必要がなくなる。
【００３５】
本発明のその他の利点は、以下の記述と図面から明らかになる。上述た特徴及び以下で述べる特徴は、本発明に従って、個々に、又はいかなる任意の組み合わせによっても適用できる。図示され記載される実施の形態は、全てを列挙したものではなく本発明を説明するための例示的な性質のものであると考えるべきである。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００３７】
外部磁場変動が生じた際の超伝導的に短絡されるコイルとその挙動について考えてみる。レンツの法則によると：
【００３８】
【数１】
0003630226.tif 000002
【００３９】
を表す。
【００４０】
従って、コイル内電流の時間変化は、磁場変動の磁束の時間変化に比例する。すなわち、
【００４１】
【数２】
0003630226.tif 000003
【００４２】
である。
【００４３】
磁石の擾乱に対する磁化率の尺度として、ベータ因子βを、磁石中心に生ずるＢｚ磁場の変化（＝擾乱のＢｚ成分と磁石が発生する補償磁場のＢｚ成分の重ね合わせ）の擾乱のＢｚ成分に対する比であると定義する。ベータ因子は、磁石が磁石の中心における外部擾乱を補償できる磁石の能力を表している。例えば、β＝０であれば、磁石中心で擾乱は全く見えなくなるということである。β＞０は、誘導電流が擾乱を不十分にしか補償しないということを意味する。これに対し、β＜０は、誘導電流が大きすぎて磁石中心で擾乱が過剰に補償されるということを意味する。
【００４４】
Ｂｚが磁石中心におけるの擾乱磁場のｚ成分（コイル補償電流がない場合）を表し、ｂが電流１アンペア当たりの磁石中心におけるコイル磁場を表すとすると、ベータ因子は次のようになる：
【００４５】
【数３】
0003630226.tif 000004
【００４６】
ここで、擾乱に対するコイルの「実効面積」Ａを
【００４７】
【数４】
0003630226.tif 000005
【００４８】
と定義する。
【００４９】
均一な磁場変動の場合、これは単にコイルに囲繞された面積である。
【００５０】
よって、ベータ因子は、次のようにより簡単に表すことが出来る：
【００５１】
【数５】
0003630226.tif 000006
【００５２】
磁石が独立した１つの超伝導コイルから構成される場合、該磁石の外部磁場変動に対する補償能力はたいていの場合理想的ではない。これは特にアクティブ・シールド磁石に当てはまる。すなわち、実効面積Ａが小さいため擾乱に対する補償が不十分となる（β＞０）からである。磁石は、実際に擾乱に対して透明になる。
【００５３】
この状況は、超伝導スイッチを用いて磁石の区間を個別に短絡するか、又は別の超伝導コイルを設置することにより改善することができる。いずれにしても、超伝導回路の数が増えることになり、これにより、擾乱補償の最適化の自由度が増すことになる。
【００５４】
複数の超伝導電流路に対して、それらを互いに誘導的に分離することが望ましい。特にアクティブ・シールド磁石の場合、誘導的に分離しないと、磁石がドリフトしたり、主スイッチが開き磁石がゆっくりと放電したりするときに、浮遊磁場の増大が生ずる可能性がある。
【００５５】
分離が可能でない場合、追加の超伝導電流路に小さな抵抗又は電流リミッタを組み込まなければならない。
【００５６】
ｎ個の超伝導電流路が互いに分離された場合、ベータ因子は単に、
【００５７】
【数６】
0003630226.tif 000007
【００５８】
となる。すなわち、全ての電流路の補償磁場の相加的な重ね合わせが存在する。
【００５９】
アクティブ・シールド磁石では、コイルが、磁石の負極性部分と正極性部分に同じ強さで結合する位置が存在する。その結果生じる磁石全体への結合はゼロとなる。シールドの最初の数層がこの要件を満たすことはしばしば生じることである。これらの層を超伝導スイッチを介して短絡すると、通常、分離され、同時に外部磁場変動に対して満足な補償が出来る。
【００６０】
ほとんどの場合、実際の外部磁場変動は比較的均一である。各超伝導電流路の各磁場がそれぞれ均一でない場合、外部磁場変動が誘導電流を介して作業容積内の均一性を歪めることが生じる。従って、各超伝導電流路の磁場は、それ自体単独で均一でなくてはならない。
【００６１】
かかる磁石装置は、全ての磁石コイルが同軸であり（共通軸はｚ軸である）、平面ｚ＝０に関して対称的に配されている。この対称性が短絡される区間と追加コイルにおいても守られることが重要である。さもなければ、クエンチが生じた場合に電流分布が非対称になる可能性があり、非対称な電流分布は望ましくない非対称なローレンツ力を発生させ、大きな磁石を損傷する可能性がある。
【００６２】
追加の超伝導電流路のスイッチのヒータを、磁石の主スイッチのヒータと直列に接続することが勧められる。こうすると、磁石の充電及び放電の際に主スイッチを開いたときに、他のスイッチも確実に開くことになる。これにより、追加の超伝導電流路と磁石との間の残留結合があっても、これらの路が充電されない。
【００６３】
テストのためには、追加の超伝導路のスイッチのヒータを別々に作動させることが望ましい。このようにすれば、例えば、各路間の結合を実験的に決定したり、異なる路に異なる値の電流を流してみたりすることも可能である。
【００６４】
本発明の超伝導磁石装置は種々のスイッチを用いて実現することができる。図１乃至図３は、３つの具体的な実施の形態を示し、機能が主に同一である構造部分には同じ符号を付してある。
【００６５】
各実施の形態は、半径方向内側コイル系Ｃ１と、超伝導的に短絡される区間ＡまたはＡ’を備える半径方向外側コイル系Ｃ２又はＣ２’と、２つの超伝導スイッチＳ１及びＳ２とを有する。スイッチＳ１は磁石装置のメインスイッチであり、該スイッチを介して両同軸のコイル系Ｃ１及びＣ２又はＣ２’の少なくとも一部が超伝導的に接続されることができる。スイッチＳ２は、超伝導的に短絡される区間Ａ又はＡ’のみを短絡する。
【００６６】
図１及び図３における実施の形態では、超伝導的に短絡される区間Ａは半径方向外側コイル系Ｃ２の他の部分と超伝導的に直接接続されている。
【００６７】
これに代えて、図２で示すように、超伝導的に短絡される区間Ａ’を半径方向外側コイル系Ｃ２’と直列に接続してもよいが、この場合、常時導電接続片ｒを抵抗として用いる。
【００６８】
図２の常時伝導接続片ｒは、図１で示す実施の形態と明確に区別するために単に等価抵抗として示されているが、実際には、接続片ｒは一般に電気構造部品としての抵抗器ではなく、例えば銅線等の単純な常時導電片である。
【００６９】
図３は図１と同様な実施の形態を示すが、電流リミッタＣＬが超伝導的に短絡される区間Ａの電流路に一体に組み込まれている。
【００７０】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の請求の範囲１項のアクティブ・シールド超伝導磁石装置は、ｚ＝０を中心に配される作業容積においてｚ軸方向に磁場を発生するアクティブ・シールド超伝導磁石装置において、第１の電流が流れ、第１の双極子モーメントを有する第１の半径方向内側コイル部材と、前記第１の電流とほぼ同じ大きさの第２の電流が流れ、前記第１の双極子モーメントと反対方向に同じ大きさの第２の双極子モーメントを有し、前記第１の半径方向内側コイル部材と同軸に且つ直列に接続された第２の半径方向外側のコイル部材と、前記第１のコイル部材と前記第２のコイル部材に接続され、磁石装置の動作時に第１の電流路を短絡する第１の超伝導スイッチと、前記第１のコイル部材の周囲に配され、前記第２のコイル部材に隣接し且つこれと一体化している１つのコイル部材であり、ｚ＝０に関して対称に配された第３のコイル部材と、前記第１の電流路から実質的に誘導的に分離（ｄｅｃｏｕｐｌｉｎｇ）された第２の電流路を前記第３のコイル部材を介して短絡する第２の超伝導スイッチとを有するので、磁気ドリフトの増加や、区間の無制約な充電等の望ましくない副作用を電流リミッタの使用の有無に関わらず電流の減少を来すことなく防止する。
【図面の簡単な説明】
【図１】超伝導的に閉じた電流路の超伝導接続を有する本発明の磁石装置の第１の実施の形態を示す回路図である。
【図２】超伝導的に閉じた電流路の抵抗接続を有する別の実施の形態を示す回路図である。
【図３】半径方向外側コイル系の超伝導的に短絡される区間に電流リミッタが一体に組み込まれた第３の実施の形態を示す回路図である。
【符号の説明】
Ｃ１          半径方向内側コイル系
Ｃ２          半径方向外側コイル系
Ｃ２’        半径方向外側コイル系
Ｓ１          超伝導スイッチ
Ｓ２          超伝導スイッチ
Ａ            超伝導的に短絡される区間
Ａ’          超伝導的に短絡される区間
【図１】
0003630226.tif 000008
【図２】
0003630226.tif 000009
【図３】
0003630226.tif 000010