(57)【要約】【課題】超電導コイルを冷却するための冷媒を使用しない超電導マグネット装置であって、均一度の高い磁場を得ることができる超電導マグネット装置を提供することを課題とする。【解決手段】本発明は超電導マグネット装置であって、超電導コイル１１２と、室温ボア２０を周方向に囲み、かつ超電導コイル１１２を内部に収容するコイル収容容器１２と、伝熱部材１３２を介して超電導コイル１１２と接続され、当該超電導コイル１１２を冷却する冷凍機１３１と、室温ボア２０内に配置され、この室温ボア２０内における超電導コイル１１２が形成する磁場を補正する常電導コイル１５２と、を備え、常電導コイル１５２は、冷凍機１３１の振動周波数と同一の周波数を持つコイル電源１７に接続されたときに冷凍機１３１の振動に起因する前記磁場の変動を相殺するように配置されることを特徴とする。【選択図】図１
2014212297.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円柱状の空間である室温ボア内に所定の均一度の磁場を形成する超電導マグネット装置であって、
超電導コイルと、
前記室温ボアを周方向に囲み、且つ前記超電導コイルを内部に収容するコイル収容容器と、
伝熱部材を介して前記超電導コイルと接続され、当該超電導コイルを冷却する冷凍機と、
前記室温ボア内に配置され、この室温ボア内における前記超電導コイルが形成する磁場を補正する常電導コイルと、を備え、
前記常電導コイルは、前記冷凍機の振動周波数と同一の周波数の交流電流を供給するコイル電源に接続されたときに前記冷凍機の振動に起因する前記磁場の変動を相殺するように配置される、超電導マグネット装置。
【請求項２】
請求項１に記載の超電導マグネット装置であって、
前記常電導コイルは、前記超電導コイルの中心軸に沿って並ぶ複数のソレノイドコイルによって構成される、超電導マグネット装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の超電導マグネット装置であって、
当該超電導マグネットが設置される設置面上で前記コイル収容容器を支持する第１の支持部材と、
前記設置面上で前記常電導コイルを支持する第２の支持部材と、を備え、
前記冷凍機は、前記コイル収容容器に取り付けられ、
前記第２の支持部材は、前記常電導コイル及び当該第２の支持部材が前記コイル収容容器及び前記第１の支持部材から完全に離間した状態で当該常電導コイルを支持している、超電導マグネット装置。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の超電導マグネット装置であって、
前記常電導コイルは、前記コイル収容容器に接合されることにより前記室温ボア内に保持される、超電導マグネット装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超電導マグネット装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、特許文献１に記載の超電導マグネット装置が知られている。この超電導マグネット装置は、超電導コイルと、超電導コイルと共に液体ヘリウム等の冷媒を内部に収容する収容容器と、収容容器内の冷媒を冷却する冷凍機と、を備え、磁場均一度の高い磁場を形成する。この超電導マグネット装置では、冷凍機が収容容器内の冷媒を冷却し、この冷媒によって超電導コイルを冷却することにより超電導コイルの超電導状態を維持している。
【０００３】
このような超電導マグネット装置では、例えば、ＧＭ冷凍機のように、構造が簡単で信頼性の高い小型の冷凍機が用いられている。この種の冷凍機は、シリンダ内でピストンを往復動させてヘリウムガスを断熱膨張させることによって低温を生じさせているため、作動時に振動するが、この振動は超電導コイルにほとんど影響を与えない。当該冷凍機は、ベローズやエラストマ等のようにフレキシブルな振動吸収部材を介して収容容器に取り付けられていて、当該冷凍機の振動は、振動吸収部材によって吸収されるため、収容容器内に収容されている超電導コイルに伝わり難いためである。従って、前記のように冷凍機によって冷媒を冷却する超電導マグネット装置では、冷凍機が振動しても、超電導コイルの形成する磁場の均一度が前記振動の影響を受け難い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１６７１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、天然のヘリウムガスの枯渇が懸念されているため、液体ヘリウム等の冷媒を使用しない超電導マグネット装置の要求が強くなっている。この冷媒を使用しない超電導マグネット装置では、収容容器内に収容された超電導コイルに銅製のブスバー等の伝熱部材を介して冷凍機が接続され、この冷凍機が超電導コイルを直接冷却することで、超電導コイルを低温に保ってその超電導状態を維持する。
【０００６】
しかし、このような直接冷却式の超電導マグネット装置では、冷凍機のピストンの往復動等によって発生する振動が伝熱部材を通じて超電導コイルに伝わり易く、これにより、当該超電導コイルが形成する磁場も振動して磁場均一度が低下するおそれがある。
【０００７】
そこで、本発明は、上記問題に鑑み、超電導コイルを冷却するための冷媒を使用しない超電導マグネット装置であって、磁場均一度の低下を抑えることができる超電導マグネット装置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】
【０００８】
上記課題を解消すべく、本発明は、円柱状の空間である室温ボア内に所定の均一度の磁場を形成する超電導マグネット装置であって、超電導コイルと、前記室温ボアを周方向に囲み、且つ前記超電導コイルを内部に収容するコイル収容容器と、伝熱部材を介して前記超電導コイルと接続され、当該超電導コイルを冷却する冷凍機と、前記室温ボア内に配置され、この室温ボア内における前記超電導コイルが形成する磁場を補正する常電導コイルと、を備える。そして、前記常電導コイルは、前記冷凍機の振動周波数と同一の周波数の交流電流を供給するコイル電源に接続されたときに前記冷凍機の振動に起因する前記磁場の変動を相殺するように配置される。
【０００９】
かかる構成によれば、冷凍機の振動によって超電導コイルが振動しても、室温ボア内では、前記振動に起因する磁場変動を常電導コイルが形成する前記磁場変動に応じた周波数の変動磁場によって相殺することができ、これにより、室温ボア内において前記変動に起因する磁場均一度の低下を抑えることができる。
【００１０】
この場合、前記常電導コイルが、前記超電導コイルの中心軸に沿って並ぶ複数のソレノイドコイルによって構成されることで、超電導コイルが形成する磁場の変動をより精度よく相殺することが可能となり、磁場均一度の低下をより確実に防ぐことができる。
【００１１】
また、前記超電導マグネット装置は、当該超電導マグネットが設置される設置面上で前記コイル収容容器を支持する第１の支持部材と、前記設置面上で前記常電導コイルを支持する第２の支持部材と、を備える。そして、前記冷凍機は、前記コイル収容容器に取り付けられ、前記第２の支持部材は、前記常電導コイル及び当該第２の支持部材が前記コイル収容容器及び前記第１の支持部材から完全に離間した状態で当該常電導コイルを支持している。
【００１２】
かかる構成によれば、冷凍機の振動がコイル収容容器や第１の支持部材を介して常電導コイルに伝わるのを確実に防ぐことができ、これにより、超電導コイルが形成する磁場の前記冷凍機の振動に起因する変動をより精度よく相殺することができる。
【００１３】
その一方、前記超電導マグネット装置は、常電導コイルがコイル収容容器から完全に離間しているものに限定されず、冷凍機の振動が常電導コイルの発生磁場に大きな影響を与えるものでない場合であれば、前記常電導コイルが前記コイル収容容器に接合されることにより前記室温ボア内に保持されていてもよい。
【００１４】
かかる構成によれば、常電導コイルを支持する上記の第２の支持部材が必要ないため、構造を簡略化することができるとともに、常電導コイルとコイル収容容器との間における位置決め精度を高めることができる。
【発明の効果】
【００１５】
以上より、本発明によれば、超電導コイルを冷却するための冷媒を使用しない超電導マグネット装置であって、磁場の均一度の低下を抑えることができる超電導マグネット装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施形態に係る超電導マグネット装置の縦断面図である。
【図２】前記超電導マグネット装置における超電導コイルの配置、及び撮像空間の磁場均一度を示す図である。
【図３】前記超電導マグネット装置における常電導コイルの配置を示す図である。
【図４】冷凍機の振動による撮像空間表面の変動磁場と、常電導コイルによる補正磁場とを示す図である。
【図５】前記超電導マグネット装置の室温ボア内において、半径４２５ｍｍ、長さ１０００ｍｍの円筒表面において円周方向に流れる表面電流の密度分布を示す図である。
【図６】本実施形態に係る超電導マグネット装置の変形例を示した縦断面図である。
【図７】図６に示した変形例に係る超電導マグネット装置において、冷凍機の振動による撮像空間表面の変動磁場と、常電導コイルによる補正磁場とを示す図である。
【図８】図６に示した変形例に係る超電導マグネット装置において、超電導マグネットの中心軸方向における振幅が０．１０ｍｍである場合の、冷凍機の振動による撮像空間表面の変動磁場と、常電導コイルによる補正磁場とを示す図である。
【図９】図６に示した変形例に係る超電導マグネット装置において、超電導マグネットの中心軸方向における振幅が１．０ｍｍである場合の、冷凍機の振動による撮像空間表面の変動磁場と、常電導コイルによる補正磁場とを示す図である。
【図１０】図６に示した変形例に係る超電導マグネット装置の製造工程を示した概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の一実施形態について、図１〜図５を参照しつつ説明する。
【００１８】
本実施形態の超電導マグネット装置は、例えば、ＭＲＩに用いられ、室温ボア内の撮像空間において均一度の高い磁場を形成することができる。
【００１９】
この超電導マグネット装置は、図１に示されるように、超電導マグネット１１と、真空断熱容器（コイル収容容器）１２と、冷却部１３と、容器用支持部材（第１の支持部材）１４と、変動磁場補正用マグネット１５と、マグネット用支持部材（第２の支持部材）１６と、補正用電源（コイル電源）１７と、を備える。本実施形態の超電導マグネット装置１０は、上下方向に延びる円柱形状の室温ボア（ＭＲＩの被験者が配置される空間）２０を形成する、いわゆる縦型の超電導マグネット装置である。本実施形態の室温ボア２０は、直径が９００ｍｍで、高さが１０００ｍｍの円柱状の空間であり、室温ボア２０の中央部の撮像空間（被験者の撮像部位が配置される空間）２２は、φ４００ｍｍの球形状の空間である。
【００２０】
尚、図１において、超電導コイル１１２と補正コイル１５２とは模式的に描かれており、正確な配置及び大きさは、図２及び図３に示す。また、以下に示す数値は、いずれも例示的なものであって、本発明が当該数値に限定される趣旨ではない。
【００２１】
超電導マグネット１１は、超電導コイル用巻枠１１１と、超電導コイル１１２と、を有し、室温ボア２０内に、撮像に利用される磁場（主磁場）を形成する。この超電導マグネット１１は、真空断熱容器１２内に収容され、マグネット支持部材１２５によって真空断熱容器１２内の所定位置に支持されている。
【００２２】
超電導コイル用巻枠１１１は、真空断熱容器１２内に収容された状態で室温ボア２０を周方向に囲み、超電導コイル１１２が巻回されている。
【００２３】
超電導コイル１１２は、超電導線をソレノイド状に巻回することによって形成された複数の超電導ソレノイドコイル１１３ａ、１１３ｂ、…によって構成されている。各超電導ソレノイドコイル１１３ａ、１１３ｂ、…は、超電導コイル用巻枠１１１にそれぞれ巻回されている。これら複数の超電導ソレノイドコイル１１３ａ、１１３ｂ、…は、撮像空間２２内の磁場均一度が高くなるような主磁場を形成するように、それぞれ配置されている。本実施形態では、例えば、９個の超電導ソレノイドコイル１１３ａ〜１１３ｉが、図２及び表１に示されるような配置となるように、超電導コイル用巻枠１１１にそれぞれ巻回されている。これら複数の超電導ソレノイドコイル１１３ａ〜１１３ｉを、内側（撮像空間２２側）の上から順に、第２１〜第２７コイル１１３ａ〜１１３ｇとし、外側の上から順に、第２８コイル１１３ｈ、第２９コイル１１３ｉとしたときに、各コイル１１３ａ〜１１３ｉの設計値は、例えば、以下の表１に示す通りである。
【００２４】
【表１】
2014212297.tif 000003
【００２５】
このような超電導コイル１１２（即ち、複数の超電導ソレノイドコイル１１３ａ〜１１３ｉ）によって形成される磁場の撮像空間２２における磁場均一度は、３ｐｐｍ程度となる（図２参照）。
【００２６】
真空断熱容器１２は、室温ボア２０を周方向に囲み、且つ超電導マグネット１１を内部に収容可能な円筒形状に形成されている。この真空断熱容器１２は、室温ボア２０を規定する円柱面（円柱の周面）状の内周面１２１を有する。本実施形態では、内周面１２１の内径が９００ｍｍであり、中心軸Ｃ方向の長さが１０００ｍｍである。
【００２７】
真空断熱容器１２は、複数のシールド容器１２２〜１２４がその厚さ方向に間隔を空けて配置されることによって構成され、各シールド容器１２２、１２３（又は１２３、１２４）間が真空断熱層となっている。これにより、外部からの熱が最内殻のシールド容器１２４内に配置された超電導マグネット１１に伝わるのを防ぐことができる。
【００２８】
冷却部１３は、冷凍機１３１と、伝熱部材１３２と、を有し、超電導コイル１１２を転移温度より低くなるように冷却する。このように、超電導マグネット装置１０では、冷却部１３によって超電導コイル１１２を直接冷却して超電導コイル１１２の超電導状態を維持する。このため、超電導マグネット装置１０では、超電導コイル１１２を冷却するための液体ヘリウム等の冷媒を用いない。
【００２９】
冷凍機１３１は、真空断熱容器１２に取り付けられて超電導コイル１１２を冷却する。本実施形態の冷凍機１３１は、例えば、２つの冷却ステージ（第１ステージ１３３及び第２ステージ１３４）を有するＧＭ冷凍機である。第１ステージ１３３は、３０Ｋ〜５０Ｋ程度まで冷却する能力があり、第２ステージ１３４は、４Ｋまで冷却する能力がある。第１ステージ１３３は、真空断熱容器１２の最外殻を除く所定のシールド容器（例えば、シールド容器１２３）に接続され、当該シールド容器１２３を冷却する。第２ステージ１３４は、伝熱部材１３２を介して超電導コイル１１２に接続され、当該超電導コイル１１２を冷却する。
【００３０】
冷凍機１３１は、図略のシリンダ内で図略のピストンを往復動させてヘリウムガス等を断熱膨張させることによって各ステージ１３３、１３４を低温にする。この冷凍機１３１は、中心軸Ｃ方向（主磁場の方向）に前記ピストンが往復動する姿勢で、真空断熱容器１２の各シールド容器１２２〜１２４を貫通するように取り付けられる。本実施形態の冷凍機１３１における前記ピストンの往復動の周期は１Ｈｚである、即ち、冷凍機１３１は、作動時に、前記ピストンの往復動によって１Ｈｚの周期で上下方向に振動する。この振動は、下記の伝熱部材１３２、及び超電導コイル用巻枠１１１を介して各超電導ソレノイドコイル１１３ａ〜１１３ｉに伝わり、当該超電導コイル１１２全体を振動させる。
【００３１】
伝熱部材１３２は、銅等の熱伝導率の高い素材で形成された部材であり、冷凍機１３１の第２ステージ１３４と超電導コイル１１２とを熱的に、即ち、第２ステージ１３４と超電導コイル１１２との間で熱伝導可能となるように接続する。また、伝熱部材１３２は、超電導ソレノイドコイル１１３ａ〜１１３ｉ同士も熱的に接続する。本実施形態の伝熱部材１３２は、例えば、銅製の薄板や、φ１ｍｍ〜２ｍｍの銅線を複数束ねたものである。
【００３２】
容器用支持部材１４は、真空断熱容器１２が設置面上において所定の高さ位置となるように、真空断熱容器１２を支持する。
【００３３】
変動磁場補正用マグネット１５は、円筒状の補正コイル用巻枠１５１と、補正コイル（常電導コイル）１５２と、を有し、冷凍機１３１の振動に起因する撮像空間２２での主磁場（超電導コイル１１２によって形成される磁場）の変動を相殺するような補正磁場を形成する。
【００３４】
補正コイル用巻枠１５１は、超電導コイル１２の内側の室温ボア２０内に配置される。即ち、補正コイル用巻枠１５１は、内周面１２１の内径よりも小さな外径を有し、その外周部に前記補正コイル１５２が巻回される。この補正コイル用巻枠１５１は、撮像空間２２よりも大きな内径の円柱面状の内周面１５１ａを有し、室温ボア２０内において当該室温ボア２０の中心軸Ｃと内周面１５１ａの中心軸及び補正コイル１５２の中心軸とが一致するように配置される。
【００３５】
補正コイル１５２は、導線をソレノイド状に巻回することによって形成された複数の常電導ソレノイドコイル１５３ａ、１５３ｂ、…によって構成されており、各常電導ソレノイドコイル１５３ａ、１５３ｂ、…は補正コイル用巻枠１５１に巻回されている。本実施形態の補正コイル１５２は、例えば、１８個の常電導ソレノイドコイル１５３ａ〜１５３ｒによって構成されている。
【００３６】
これら複数の常電導ソレノイドコイル１５３ａ〜１５３ｒは、冷凍機１３１の振動周波数と同一の周波数の交流電流を供給する補正用電源１７に接続されたときに冷凍機１３１の振動に起因する主磁場の変動（詳しくは、撮像空間２２における主磁場の変動）を相殺するように配置されている。具体的には、図３に示されるように、複数の常電導ソレノイドコイル１５３ａ〜１５３ｒは、各常電導ソレノイドコイル１５３ａ〜１５３ｒの中心軸が室温ボア２０の中心軸Ｃと一致した状態で、室温ボア２０の中心軸Ｃ方向に所定の間隔を空けて並ぶように（即ち、所定の内径の円筒に沿うように）配置されている。複数の常電導ソレノイドコイル１５３ａ〜１５３ｒを、上から順に、第１コイル１５３ａ、第２コイル１５３ｂ、…、第１８コイル１５３ｒとしたときに、各常電導ソレノイドコイル１５３ａ〜１５３ｒの大きさは、例えば、以下の表２に示す通りである。
【００３７】
【表２】
2014212297.tif 000004
【００３８】
このような複数の常電導ソレノイドコイル１５３ａ〜１５３ｒの配置及び大きさは、以下のようにして求められる。
【００３９】
半径Ｒ（ｍ）、長さＬ（ｍ）の円筒を考え、その円筒表面において円周方向に流れる表面電流密度をＪ（ｚ）（Ａ／ｍ２）とする。ここでＪ（ｚ）と表記しているのは表面電流密度がｚ軸方向（円筒の中心軸Ｃ方向）に分布を持っているからである。円筒の全表面電流による撮像空間２２での磁場不均一度を球面調和関数展開した成分は下記の（１）式によって求めることができる。
【００４０】
【数１】
2014212297.tif 000005
【００４１】
ここで、Ｒは円筒の半径、ｚは円筒のｚ軸（中心軸Ｃ）方向の位置、ｒは撮像空間２２の半径、Ｐｎはｎ次のルジャンドル関数を表す。
【００４２】
本実施形態の超電導マグネット装置１０では、冷凍機１３１の振動によって超電導マグネット１１が中心軸Ｃ方向に振幅が０．１０ｍｍ（主磁場の向きを＋として±０．０５ｍｍ）で振動する。超電導マグネット１１、即ち、超電導コイル１１２が＋０．０５ｍｍずれた場合の撮像空間２２表面における変動磁場の分布を図４において破線で示す。この変動磁場の分布を球面調和関数に展開した場合の係数を下記の表３に示す。
【００４３】
【表３】
2014212297.tif 000006
【００４４】
上述の（１）式から、Ｃ０は０Ｔとなり、Ｃ１〜Ｃ１６が上記表３と同じになる様にＪ（ｚ）の関数を求めれば、磁場変動を打ち消す磁場分布を発生できることになる。本実施形態では、Ｒが４２５ｍｍ、ｒが２００ｍｍ、Ｌが１０００ｍｍであり、これらの値を代入して求まったＪ（ｚ）は、図５に示すような分布となる。そして、図５の電流密度分布に近くなる様に常電導ソレノイドコイル１５３ａ、１５３ｂ、…を配置すれば（図３参照）、これら常電導ソレノイドコイル１５３ａ、１５３ｂ、…の形成する補正磁場によって、冷凍機１３１の振動に起因する撮像空間２２における磁場変動をキャンセルすることができる（即ち、相殺することができる）。
【００４５】
以上のようにして配置及び大きさを設定された各常電導ソレノイドコイル１５３ａ〜１５３ｒに、冷凍機１３１の振動周波数と同一の周波数の交流電流を周波数が同期した状態で供給することにより、補正コイル１５２は、図４の実線で示されるような、撮像空間２２における主磁場の変動（図４の破線参照）を相殺するような補正磁場を形成する。
【００４６】
マグネット用支持部材１６は、変動磁場補正用マグネット１５が室温ボア２０内に配置されると共に、変動磁場補正用マグネット１５及び当該マグネット用支持部材１６が真空断熱容器１２及び容器用支持部材１４と接触しないように（即ち、真空断熱容器１２及び容器用支持部材１４から完全に離間した状態で）、補正コイル用巻枠１５１を設置面上において支持する。これにより、冷凍機１３１の振動が変動磁場補正用マグネット１５に伝わるのを防ぐことができる。
【００４７】
本実施形態のマグネット用支持部材１６は、真空断熱容器１２からその外側に距離をおいて立設される柱部１６１と、この柱部１６１の上端から径方向の内側に延び、且つ真空断熱容器１２に対してその上方に離間するアーム部１６２と、このアーム部１６２の内側端部から下方に延びて補正コイル用巻枠１５１につながる垂下部１６３と、を有する。
【００４８】
補正用電源１７は、各常電導ソレノイドコイル１５３ａ〜１５３ｒに交流電流を供給する交流電源である。補正用電源１７から出力される交流電流の周波数は、冷凍機１３１の振動周波数と一致している。本実施形態の補正用電源１７は、例えば、周波数が１Ｈｚの交流電流を出力する。本実施形態の超電導マグネット装置１０では、補正用電源１７から出力される交流電流の周波数が、自動又は手動で冷凍機１３１の振動周波数と同期させられる。
【００４９】
以上の超電導マグネット装置１０によれば、冷凍機１３１の振動によって超電導コイル１１２が振動しても、室温ボア２０内では、前記振動に起因する磁場（超電導コイル１１２が形成する磁場）の変動を補正コイル１５２が形成する前記磁場の変動に応じた周波数の変動磁場によって相殺することができ、これにより、前記変動に起因する室温ボア２０内（詳しくは、撮像空間２０）の磁場均一度の低下を抑えることができる。
【００５０】
なお、本発明に係る「常電導コイル」は、冷凍機１３１の振動による磁場の変動を完全に相殺するものに限定されない。当該相殺は、求められる磁場の均一性を確保できる範囲で磁場の変動を抑止できる程度で行われればよい。
【００５１】
また、本発明の超電導マグネット装置は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００５２】
例えば、上記実施形態の超電導マグネット装置１０は、室温ボア２０の中心軸Ｃが上下方向を向いたいわゆる縦型の超電導マグネット装置であるが、これに限らず、室温ボアの中心軸が水平方向を向いたいわゆる横型の超電導マグネット装置であってもよい。
【００５３】
また、上記実施形態の超電導マグネット装置１０では、変動磁場補正用マグネット１５が真空断熱容器１２及び容器用支持部材１４から完全に離間した状態でマグネット用支持部材１６に支持されていたが、冷凍機１３１の振動が変動磁場補正用マグネット１５における常電導コイルの発生磁場に大きな影響を与えるものでない場合であれば、これに限らない。変動磁場補正用マグネット１５は、例えば、図６に示すように真空断熱容器１２に接合されていてもよい。
【００５４】
具体的には、図６に示す変形例に係る超電導マグネット装置１０では、真空断熱容器１２は、天板１２６をさらに備える。天板１２６は、シールド容器１２２の上面、すなわち設置面の反対側に位置する面に設けられる。また、変動磁場補正用マグネット１５は、補正用コイル巻枠１５１に代えて、補正用コイル巻枠１５４を備える。この補正用コイル巻枠１５４は、略円筒形状をなしており、コイル巻枠部１５５と、接合部１５６と、を有する。コイル巻枠部１５５は、室温ボア２０の径よりも小さい外径を有するとともに、撮像空間２２よりも大きな内径を有する。コイル巻枠部１５５は、当該コイル巻枠部１５５の外周面に補正コイル１５２が巻回された状態で室温ボア内に挿入される。また、接合部１５６は、真空断熱容器１２に接合される部位である。図６に示す変形例では、接合部１５６は、コイル巻枠部１５５の一端側から天板１２６の上方に延びている。このため、接合部１５６は、コイル巻枠部１５５の外径よりも大きい外径を有する。
【００５５】
そして、天板１２６は、接合部１５６と対向する部位にネジ穴１２６ａを有する。また、接合部１５６は、ネジ穴１２６ａに対応する貫通穴１５６ａを有する。図６に示す変形例に係る超電導マグネット装置１０では、貫通穴１５６ａを介してネジ穴１２６ａにボルト１８が挿入されることで、変動磁場補正用マグネット１５が真空断熱容器１２に接合される。これにより、変動磁場補正用マグネット１５の補正コイル１５２は、室温ボア２０内の所定箇所に保持される。
【００５６】
上記変形例に係る超電導マグネット装置１０では、マグネット用支持部材１６が必要なく、構造を簡易化することができる。また、上記変形例に係る超電導マグネット装置１０では、変動磁場補正用マグネット１５が真空断熱容器１２に接合されることによって保持されるため、当該変動磁場補正用マグネット１５と真空断熱容器１２との間における位置決め精度を高めることができる。
【００５７】
なお、図６に示す変形例に係る超電導マグネット装置１０は、冷凍機１３１の振動に応じて変動磁場補正用マグネット１５が振動するが、変動磁場補正用マグネット１５における変動磁場の補正能力に対する当該振動の影響は極めて小さいため、本発明の効果を十分奏する。具体的には、上記変形例に係る超電導マグネット装置１０では、変動磁場補正用マグネット１５が真空断熱容器１２に接合されているとともに、冷凍機１３１が真空断熱容器１２に取り付けられているため、冷凍機１３１における振動が真空断熱容器１２を介して変動磁場補正用マグネット１５に伝達される。ここで、図７〜９において、冷凍機１３１の振動によって変動磁場補正用マグネット１５が中心軸Ｃ方向に振幅する場合の、撮像空間表面の変動磁場と補正コイル１５２による補正磁場とを示す。なお、図７は、上記の振幅が０ｍｍの場合を示しており、図８は、上記の振幅が０．１０ｍｍの場合を示しており、図９は、上記の振幅が１．０ｍｍの場合を示している。図８及び図９に示す冷凍機１３１の振動によって変動磁場補正用マグネット１５が中心軸Ｃ方向に振幅した場合における常電導コイルの発生磁場は、図７に示す変動磁場補正用マグネット１５が中心軸Ｃ方向に振幅しない場合における常電導コイルの発生磁場と略同一である。すなわち、冷凍機１３１の振動に応じて変動磁場補正用マグネット１５が振動したとしても、変動磁場補正用マグネット１５における常電導コイルの発生磁場に対する当該振動の影響は極めて小さい。このため、変動磁場補正用マグネット１５が真空断熱容器１２に接合されることによって冷凍機１３１からの振動を受けたとしても、本発明の効果を十分に奏する。
【００５８】
図６に示す変形例に係る超電導マグネット装置１０の製造方法としては、例えば、図１０に示すように、中心軸Ｃ方向に沿って天板１２６側から室温ボア２０内に変動磁場補正用マグネット１５が挿入されることにより、補正用コイル巻枠１５４のコイル巻枠部１５５が室温ボア２０内に配置される。このとき、補正用コイル巻枠１５４の接合部１５６は、室温ボア２０の径よりも大きい外径を有するため、天板１２６と接触し、これにより変動磁場補正用マグネット１５の挿入が制止される。そして、当該挿入の制止位置において、接合部１５６の貫通穴１５６ａを介して天板１２６のネジ穴１２６ａにボルト１８が挿入される。なお、貫通穴１５６ａおよびネジ穴１２６ａは、天板１２６側から超電導マグネット装置１０を平面視した場合に、室温ボア２０を円周状に取り囲むように複数設けられる。このようにして、変動磁場補正用マグネット１５が真空断熱容器１２に接合される。なお、天板１２６はなくともよく、例えば、接合部１５６がシールド容器１２２の上面に直接接合されていてもよい。
【符号の説明】
【００５９】
１０   超電導マグネット装置
１２   真空断熱容器（コイル収容容器）
１４   容器用支持部材（第１の支持部材）
１６   マグネット用支持部材（第２の支持部材）
１７   補正用電源（コイル電源）
２０   室温ボア
２２   撮像空間
１１２ 超電導コイル
１３１ 冷凍機
１５２ 補正コイル（常電導コイル）
１５３ａ〜１５３ｒ   常電導ソレノイドコイル（ソレノイドコイル）
Ｃ     中心軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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