(57)【要約】      （修正有）【課題】直流磁場から２００Ｈｚ程度の高周波数域の交流磁場まで高い磁気シールド性能が維持できる開放型磁気シールド構造を提供する。【解決手段】磁気シールド対象空間１を貫く第１方向軸Ａｘと所定間隔ｄｘで交差する複数の平行な平面Ｐｘ１，Ｐｘ２，……上にそれぞれ所定帯幅Ｗｍで空間１を囲む環帯状導体板２０からなる導体回路２１ｘ１，２１ｘ２，……を設け，空間１を貫く第２方向軸Ａｙと所定間隔ｄｙで交差する複数の平行な平面Ｐｙ１，Ｐｙ２，……上にそれぞれ所定帯幅Ｗｃで空間１を囲む環帯状磁性板１０からなる磁性体回路１１ｙ１，１１ｙ２，……を設け，空間１の周囲に環帯状導体回路群２１ｘと環帯状磁性体回路群１１ｙとを入れ子状に配置する。【選択図】図１
2014086647.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気シールド対象空間を貫く第１方向軸と所定間隔で交差する複数の平行な平面上にそれぞれ所定帯幅で当該空間を囲む環帯状導体板からなる導体回路を設け，前記空間を貫く第２方向軸と所定間隔で交差する複数の平行な平面上にそれぞれ所定帯幅で当該空間を囲む環帯状磁性板からなる磁性体回路を設け，前記空間の周囲に環帯状導体回路群と環帯状磁性体回路群とを入れ子状に配置してなる導体回路付き開放型磁気シールド構造。
【請求項２】
請求項１の磁気シールド構造において，前記空間を貫く第３方向軸と所定間隔で交差する複数の平行な平面上にそれぞれ所定帯幅で当該空間を囲む環帯状磁性板からなる磁性体回路を設け，前記空間の周囲に１層の環帯状導体回路群と２層の環帯状磁性体回路群とを入れ子状に配置してなる導体回路付き開放型磁気シールド構造。
【請求項３】
請求項１又は２の磁気シールド構造において，前記環帯状導体回路を環帯状磁性体回路より小径としてなる導体回路付き開放型磁気シールド構造。
【請求項４】
請求項２又は請求項２に従属する請求項３の磁気シールド構造において，前記第１方向軸と交差する各環帯状導体板の間隔にそれぞれ当該環帯状導体板と間隙を介して対向し且つ所定帯幅で当該空間を囲む環帯状磁性板からなる磁性体回路を設け，前記空間の周囲に１層の環帯状導体回路群と３層の環帯状磁性体回路群とを入れ子状に配置してなる導体回路付き開放型磁気シールド構造。
【請求項５】
請求項４の磁気シールド構造において，前記第２方向軸と交差する各環帯状磁性板の間隔にそれぞれ当該環帯状磁性板と間隙を介して対向し且つ所定帯幅で当該空間を囲む環帯状導体板からなる導体回路を設け，前記空間の周囲に２層の環帯状導体回路群と３層の環帯状磁性体回路群とを入れ子状に配置してなる導体回路付き開放型磁気シールド構造。
【請求項６】
請求項５の磁気シールド構造において，前記第３方向軸と交差する各環帯状磁性板の間隔にそれぞれ当該環帯状磁性板と間隙を介して対向し且つ所定帯幅で当該空間を囲む環帯状導体板からなる導体回路を設け，前記空間の周囲に３層の環帯状導体回路群と３層の環帯状磁性体回路群とを入れ子状に配置してなる導体回路付き開放型磁気シールド構造。
【請求項７】
請求項４から６の何れかの磁気シールド構造において，前記空間を貫く同じ方向軸に沿って設けた環帯状磁性板の帯幅面と環帯状導体板の帯幅面とを平行に対向させ，当該対向間隙を環帯状磁性板の帯幅の０．６４倍又は１９ｍｍの何れか小さい値以上としてなる導体回路付き開放型磁気シールド構造。
【請求項８】
請求項４から６の何れかの磁気シールド構造において，前記空間を貫く同じ方向軸に沿って設けた環帯状磁性板の帯幅面と環帯状導体板の帯幅面とを平行に対向させ，当該環帯状導体板の帯幅を環帯状磁性板の帯幅以下としてなる導体回路付き開放型磁気シールド構造。
【請求項９】
請求項４から６の何れかの磁気シールド構造において，前記空間を貫く同じ方向軸に沿って設けた環帯状磁性板の帯幅面と環帯状導体板の板厚面とを平行に対向させ，前記環帯状磁性板の帯幅面に対して環帯状導体板の帯幅面を垂直向きとしてなる導体回路付き開放型磁気シールド構造。
【請求項１０】
請求項１から９の何れかの磁気シールド構造において，前記環帯状導体板を，複数の銅又はアルミニウム製薄板と絶縁性薄帯材とを交互に重ね合わせて積層した環帯状積層導体板としてなる導体回路付き開放型磁気シールド構造。
【請求項１１】
請求項１から９の何れかの磁気シールド構造において，前記環帯状磁性板を，複数のＰＣパーマロイ製薄板と絶縁性薄帯材とを交互に重ね合わせて積層した環帯状積層磁性板としてなる導体回路付き開放型磁気シールド構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は導体回路付き開放型磁気シールド構造に関し，とくに磁性体回路と導体回路とを組み合わせた開放型磁気シールド構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造施設等で用いる電子顕微鏡，ＥＢ露光装置，ＥＢステッパー等の電子ビーム応用装置は，例えば１００ｎＴ（１ｍＧ）程度の微弱な磁気ノイズでも電子ビームの軌道が変化するので，製品の品質を確保するために外乱磁場（環境磁場）の影響を避ける必要がある。また，医療施設等で用いる脳磁計や心磁計等のＳＱＵＩＤ（超電導量子干渉素子）応用装置は，微弱な磁気を正確に測定するため外乱磁場の遮断が求められる。このような外乱磁場の影響を嫌う装置（嫌磁気装置）を外乱磁場から保護して正常な動作を保証するため，施設内に磁気シールドルーム（シールド空間）を設けることが求められる。
【０００３】
従来一般的な磁気シールド空間は，透磁率μの高いＰＣパーマロイ，電磁鋼板等の磁性体製の板（以下，磁性板という）で床，壁，天井の全体を隙間なく覆う構造（以下，密閉型磁気シールド構造又は密閉型シールド構造という）とすることが多い。これに対し，図１１に示すように，簾状又はルーバー状に並べた帯状磁性板を用いて空間に透視性，透光性，放熱性を与える磁気シールド構造（以下，開放型磁気シールド構造又は開放型シールド構造という）５が開発されている（特許文献１〜３参照）。図示例の開放型シールド構造５は，例えば幅３０〜５０ｍｍの複数の帯状磁性板２を長さ方向中心軸Ｃが同一簾面Ｆ上に平行に並ぶように所要の板厚方向間隔ｄで積み重ねてシールド簾体３とし（図１１（Ａ）参照），複数のシールド簾体３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄを対応する端縁の重ね合わせ（面接触，図中の符号９）により磁気的に接合して複数の環状に閉じた帯状磁性板（以下，環帯状磁性板ということがある）１０を形成し，その複数の環帯状磁性板１０によってシールド対象空間１を囲んだものである（同図（Ｂ）参照）。
【０００４】
図１１（Ｂ）の開放型シールド構造５は，環帯状磁性板１０の板厚方向間隔ｄを，磁性板１０中の磁束の通りやすさ（磁性板のパーミアンス）が間隔ｄ中の磁束の通りやすさ（間隔のパーミアンス）より大きくなるように，すなわち間隔ｄの断面積Ｓａに対する磁性板１０の断面積Ｓｍと比透磁率μｓとの積（Ｓｍ・μｓ）の割合（Ｓｍ・μｓ／Ｓａ）が１より充分大きくなるように設計できる。適切な間隔ｄを設計することにより，対象空間１に開放性（透視性，透光性，放熱性）を与えつつ，磁気的に閉じた環帯状磁性板１０からなる磁性体回路に磁束を集中させて間隔ｄからの磁束の侵入及び漏洩（磁気シールド性能の劣化）を小さく抑え，嫌磁気装置等を設置すべきシールド空間に相応しい磁気環境を提供できる。また開放型シールド構造５は，接合部で磁気的連続性が確保しやすいことから，性能劣化がなく，所期性能を発揮することが容易な構造となっている。更に，安全率を小さく抑え，従来の密閉型シールド構造に比して使用する材料を減らすことができるため，コストダウンにも繋がる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開２００４／０８４６０３号パンフレット
【特許文献２】特開２００６−３５１５９８号公報
【特許文献３】特開２００７−１０３８５４号公報
【特許文献４】特開２０１１−０８２２２８号公報
【特許文献５】特開２０１１−０６１１００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし，図１１（Ｂ）の開放型シールド構造５は，外乱磁場が直流又は周波数が数Ｈｚ以下の低いときはほぼ設計どおりの磁気シールド性能が得られるものの，外乱磁場が高周波数域（例えば１０Ｈｚ以上）になると磁気シールド性能が劣化する問題点がある。図１２（Ａ）のグラフは，幅３０ｍｍ×長さ２８０ｍｍ×板厚１ｍｍの４枚の帯状磁性板２（ＰＣパーマロイ製）を平らな井桁状に接合して環帯状磁性板１０とし，その環帯状磁性板１０を板厚方向間隔ｄ＝３０ｍｍで２０段重ねた開放型シールド構造５の周波数別の磁気シールド性能を確認した実験結果を示す。実験では，図１１（Ｃ）に示す環状コイルＬの中央部に開放型シールド構造５を設置し，０．７〜５６．２μＴの交流磁場Ｍ（周波数０．１Ｈｚ，直流磁場相当）を印加しながら内側中心の磁気センサ８で磁場強度を測定し，シールド係数ＳＥ（＝印加磁場Ｍの強さ／測定磁場の強さ）を算出した。また，印加磁場Ｍの周波数を１０Ｈｚ，１００Ｈｚに切り替えながら実験を繰り返し，印加磁場Ｍの周波数の相違による磁気シールド係数ＳＥを比較した。同グラフから，ＰＣパーマロイ製の開放型シールド構造５は，印加磁場Ｍの周波数が高くなるとシールド係数ＳＥが小さくなること，すなわち磁気シールド性能が低下することが分かる。
【０００７】
開放型シールド構造５の磁気シールド性能が高周波数域において劣化する原因は，環帯状磁性板１０の内部に電磁誘導によって渦電流（渦電流損）が生じるからと推測される。一般に周波数ｆの磁場到来時に板厚ｔ，抵抗率ρの磁性板に生じる渦電流損（Ｗ）は（１）式で表される。（１）式において，Ｂｍは磁性板の最大磁束密度，ｋは定数である。図１２（Ｂ）のグラフは，上述した同図（Ａ）の実験と同様の開放型シールド構造５（環帯状磁性板１０の板厚ｔ，板厚方向間隔ｄ及び段数を，それぞれ０．５ｍｍ，６０ｍｍ及び５段に変更）を図１１（Ｃ）の環状コイルＬの中央部に設置し，周波数を１Ｈｚ，１０Ｈｚ，６０Ｈｚ，２００Ｈｚに切り替えながら略一様磁場Ｍ（１０μＴ）を印加して内側中心の磁気センサ８で磁場強度（実験値）を測定し，その実験値を磁場数値解析により求めた解析値と比較した結果を示す。同グラフは，周波数が高くなるに従って中心の磁場強度が大きくなること，つまり磁気シールド性能が低下することを示している。また，（１）式を考慮した解析値が実験値とよく一致することを表しており，磁気シールド性能の劣化原因が渦電流であることを裏付けている。すなわち，磁場の周波数が高くなると電磁誘導によって環帯状磁性板１０の内部に磁束の変化を妨げる方向の渦電流が発生し，その渦電流が磁性体回路の内部磁束の変化を打ち消して磁束の流れを妨げ，磁気シールド性能を劣化させると考えられる。
Ｗ＝ｋ・ｔ２・ｆ２・Ｂｍ２／ρ  ……………………………………（１）
【０００８】
上述した磁気シールド性能の劣化防止対策として，渦電流（渦電流損）の大きさが磁性板の板厚ｔの二乗に比例することから（（１）式参照），板厚ｔの小さい磁性薄板（又は磁性箔材）を用いて渦電流の発生を抑えることが考えられる（特許文献４参照）。しかし，薄板（又は箔材）に加工できる特殊な磁性材料（例えばＰＣパーマロイと同等の磁気特性を有するコバルト系アモルファス等）は一般に高価であり，材料コストが嵩む問題点がある。また，施工時に複数の磁性薄板（又は磁性箔材）を積層して必要な厚さを確保する必要があるので，施工に非常に手間がかかる問題点もある。開放型シールド構造５は，シールド空間に開放性（透視性，透光性，放熱性）を与えると同時に，同じ量の磁性材料を用いた密閉型シールド構造よりも高い磁気シールド性能を得ることができ，様々なシールド空間への適用が期待されている。直流磁場又は数Ｈｚ以下の低周波数磁場だけでなく２００Ｈｚ程度の高周波数域の交流磁場においても磁気シールド性能が劣化しない簡単で経済的な開放型シールド構造を提供することができれば，開放型シールド構造の普及を図ることができる。
【０００９】
そこで本発明の目的は，直流磁場から２００Ｈｚ程度の高周波数域の交流磁場まで高い磁気シールド性能が維持できる開放型磁気シールド構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者は，シールド対象空間１の周囲に磁性体回路と導体回路とを組み合わせて配置することに着目した。図１３（Ａ）に示すように，上述した環帯状磁性板１０を用いた開放型シールド構造（図１１（Ｂ）参照）と同様に，例えば銅製又はアルミニウム製の環状に閉じた帯状導体板（以下，環帯状導体板ということがある）２０を用いて開放型シールド構造を形成できる。この開放型シールド構造は，中心軸方向の磁場Ｍが印加されると，電気的に閉じた環帯状導体板２０からなる導体回路に電磁誘導によってループ電流（渦電流）が発生し（図中の矢印参照），その渦電流が反対向きの磁界を誘起して磁場Ｍを打ち消す磁気シールド効果が期待できる。
【００１１】
図１３（Ｂ）のグラフは，外寸法２８０ｍｍ×２８０ｍｍ，幅３０ｍｍ×板厚５ｍｍの銅製及びアルミニウム製の環帯状導体板２０を用い，複数の環帯状導体板２０を板厚方向間隔ｄ＝６０ｍｍで５段重ねて開放型シールド構造を作成し，その開放型シールド構造を図１１（Ｃ）の環状コイルＬの中央部に中心軸方向が磁場方向と一致するように設置し，図１２（Ｂ）の実験と同様に周波数を１Ｈｚ，１０Ｈｚ，６０Ｈｚ，２００Ｈｚに切り替えながら略一様磁場Ｍ（１０μＴ）を印加して内側中心の磁気センサ８で磁場強度（実験値）を測定した結果を示す。同グラフから，印加磁場Ｍの周波数が高くなるに従って内側中心の磁場強度が小さくなること，つまり環帯状導体板２０を用いた開放型シールド構造の磁気シールド性能が向上することが分かる。また同グラフは，アルミニウム製よりも導電率の大きい銅製の開放型シールド構造のシールド性能が高いことを示す。更に同グラフは，環帯状導体板２０の渦電流を磁場数値解析により求めて内側中心の磁場強度を算出した解析値を併せて表しており，その解析値が実験値とよく一致していること，すなわち磁気シールド性能の向上原因が環帯状導体板２０からなる導体回路に発生する渦電流であることを示している。
【００１２】
環帯状磁性板１０を用いた開放型シールド構造の磁気シールド性能は印加磁場Ｍの周波数が高くなると低下するのに対し（図１２（Ｂ）参照），環帯状導体板２０を用いた開放型シールド構造の磁気シールド性能は印加磁場Ｍの周波数が高くなると向上するので（図１３（Ｂ）参照），それらを組み合わせれば高周波数域における磁気シールド性能の低下を抑えることが期待できる。ただし，環帯状磁性板１０は磁束を集中させてシールド効果を発揮するものであり，環帯状導体板２０が近くに存在すると磁束の集中が乱され，両者の干渉によって磁気シールド性能が逆に劣化するおそれもある。本発明者は，環帯状磁性板１０と環帯状導体板２０とを組み合わせた開放型シールド構造の研究開発の結果，両者の干渉を避けうる構造を見出し，本発明の完成に至ったものである。
【００１３】
図１の実施例を参照するに，本発明による導体回路付き開放型磁気シールド構造は，磁気シールド対象空間１を貫く第１方向軸Ａｘと所定間隔ｄｘで交差する複数の平行な平面Ｐｘ１，Ｐｘ２，……上にそれぞれ所定帯幅Ｗｍで空間１を囲む環帯状導体板２０からなる導体回路２１ｘ１，２１ｘ２，……を設け，空間１を貫く第２方向軸Ａｙと所定間隔ｄｙで交差する複数の平行な平面Ｐｙ１，Ｐｙ２，……上にそれぞれ所定帯幅Ｗｃで空間１を囲む環帯状磁性板１０からなる磁性体回路１１ｙ１，１１ｙ２，……を設け，空間１の周囲に環帯状導体回路群２１ｘ１，２１ｘ２，……と環帯状磁性体回路群１１ｙ１，１１ｙ２，……とを入れ子状に配置してなるものである。
【００１４】
好ましくは，図２に示すように，磁気シールド対象空間１を貫く第３方向軸Ａｚと所定間隔ｄｚで交差する複数の平行な平面Ｐｚ１，Ｐｚ２，……上にそれぞれ所定帯幅Ｗｃで空間１を囲む環帯状磁性板１０なる磁性体回路１１ｚ１，１１ｚ２，……を設け，空間１の周囲に１層の環帯状導体回路群２１ｘ１，２１ｘ２，……と２層の環帯状磁性体回路群１１ｙ１，１１ｙ２，……，及び１１ｚ１，１１ｚ２，……とを入れ子状に配置して開放型磁気シールド構造を構成する。環帯状導体回路２１ｘ１，２１ｘ２，……は，環帯状磁性体回路１１ｙ１，１１ｙ２，……，及び１１ｚ１，１１ｚ２，……より小径として内側に配置することが望ましい。
【００１５】
更に好ましくは，図５に示すように，第１方向軸Ａｘと交差する環帯状導体板２０の各間隔ｄｘにそれぞれその環帯状導体板２０と間隙ｓ１，ｓ２（図７（Ｂ）参照）を介して対向し且つ所定帯幅Ｗｃで空間１を囲む環帯状磁性板１０からなる磁性体回路１１ｘ１，１１ｘ２，……を設け，空間１の周囲に１層の環帯状導体回路群２１ｘ１，２１ｘ２，……と３層の環帯状磁性体回路群１１ｘ１，１１ｘ２，……，１１ｙ１，１１ｙ２，……，及び１１ｚ１，１１ｚ２，……とを入れ子状に配置して開放型磁気シールド構造を構成する。
【００１６】
望ましくは，図６（Ａ）に示すように，第２方向軸Ａｙと交差する環帯状磁性板１０の各間隙ｄｙにそれぞれその環帯状磁性板１０と間隙ｓ１，ｓ２（図７（Ｂ）参照）を介して対向し且つ所定帯幅Ｗｍで空間１を囲む環帯状導体板２０からなる導体回路２１ｙ１，２１ｙ２，……を設け，空間１の周囲に２層の環帯状導体回路群２１ｘ１，２１ｘ２，……，及び２１ｙ１，２１ｙ２，……と３層の環帯状磁性体回路群１１ｘ１，１１ｘ２，……，１１ｙ１，１１ｙ２，……，及び１１ｚ１，１１ｚ２，……とを入れ子状に配置する。
【００１７】
更に望ましくは，図６（Ｂ）に示すように，第３方向軸Ａｚと交差する環帯状磁性板１０の各間隙ｄｚにそれぞれその環帯状磁性板１０と間隙ｓ１，ｓ２（図７（Ｂ）参照）を介して対向し且つ所定帯幅Ｗｍで空間１を囲む環帯状導体板２０からなる導体回路２１ｚ１，２１ｚ２，……を設け，空間１の周囲に３層の環帯状導体回路群２１ｘ１，２１ｘ２，……，２１ｙ１，２１ｙ２，……，及び２１ｚ１，２１ｚ２，……と３層の環帯状磁性体回路群１１ｘ１，１１ｘ２，……，１１ｙ１，１１ｙ２，……，及び１１ｚ１，１１ｚ２，……とを入れ子状に配置する。
【００１８】
好ましい実施例では，図７（Ｂ）に示すように，空間１を貫く同じ方向軸Ａｘ（又はＡｙ，Ａｚ）に沿って設けた環帯状磁性板１０の帯幅面と環帯状導体板２０の帯幅面とを平行に対向させ，その対向間隙ｓ１，ｓ２を環帯状磁性板１０の帯幅Ｗｃの０．６４倍又は１９ｍｍの何れか小さい値以上とするか，或いは環帯状導体板２０の帯幅Ｗｍを環帯状磁性板１０の所定帯幅Ｗｃ以下とする。更に好ましい実施例では，図７（Ｃ）に示すように，空間１を貫く同じ方向軸Ａｘ（又はＡｙ，Ａｚ）に沿って設けた環帯状磁性板１０の帯幅面と環帯状導体板２０の板厚面とを平行に対向させ，環帯状磁性板１０の帯幅面に対して環帯状導体板２０の帯幅面を垂直向きとする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明による導体回路付き開放型磁気シールド構造は，磁気シールド対象空間１を貫く第１方向軸Ａｘと所定間隔ｄｘで交差する複数の平行な平面Ｐｘ上にそれぞれ空間１を囲む所定帯幅Ｗｍの環帯状導体板２０を並べて開放型シールド構造（導体回路２１ｘ１，２１ｘ２，……）とし，同じ空間１を貫く第２方向軸Ａｙと所定間隔ｄｙで交差する複数の平行な平面Ｐｙ上にそれぞれ空間１を囲む所定帯幅Ｗｃの環帯状磁性板１０を並べて開放型シールド構造（磁性体回路１１ｙ１，１１ｙ２，……）とし，空間１の周囲に環帯状導体回路群２１ｘ１，２１ｘ２，……と環帯状磁性体回路群１１ｙ１，１１ｙ２，……とを入れ子状に配置するので，次の効果を奏する。
【００２０】
（イ）環帯状磁性板１０による開放型シールド構造の高周波数領域における磁気シールド性能の低下を，環帯状導体板２０による開放型シールド構造の高周波数領域における磁気シールド性能の向上によって補うことができ，例えば２００Ｈｚ以下の微弱交流磁場に対しても高い磁気シールド性能を発揮することができる。
（ロ）環帯状磁性板１０を並べる中心軸と環帯状導体板２０を並べる中心軸とを異なる方向とし，両者１０，２０を入れ子状に配置して環帯状磁性板１０の帯幅面と環帯状導体板２０の帯幅面とが対向しない開放型シールド構造とするので，環帯状磁性板１０と環帯状導体板２０との干渉による磁気シールド性能の劣化を避けることができる。
（ハ）低周波数域の磁気シールド性能の高い環帯状磁性板１０による開放型シールド構造と，高周波数域の磁気シールド性能の高い環帯状導体板２０による開放型シールド構造とを，相互の干渉を避けながら組み合わせることにより，直流磁場から２００Ｈｚ程度の高周波数域の交流磁場まで高い磁気シールド性能が維持できる開放型シールド構造を実現できる。
（ニ）環帯状磁性板１０及び環帯状導体板２０は何れも容易に調達可能な磁性板及び導体板を用いて簡単に作成することができ，施工性も従来の開放型シールド構造の技術がそのまま利用できるので，シンプルで簡単且つ経済的に構築できる開放型シールド構造である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
以下，添付図面を参照して本発明を実施するための形態及び実施例を説明する。
【図１】本発明による開放型磁気シールド構造の一実施例の説明図である。
【図２】本発明による開放型磁気シールド構造の他の実施例の説明図である。
【図３】使用する環帯状磁性板及び環帯状導体板の違いに応じた本発明の磁気シールド構造のシールド性能の変化を示す実験結果である。
【図４】図１及び図２の磁気シールド構造のシールド性能を示す実験結果である。
【図５】本発明による開放型磁気シールド構造の更に他の実施例の説明図である。
【図６】本発明による開放型磁気シールド構造の更に他の実施例の説明図である。
【図７】本発明の磁気シールド構造における環帯状磁性板の帯状面と環帯状導体板の帯状面との対向関係を示す説明図である。
【図８】本発明の磁気シールド構造における環帯状磁性板及び環帯状導体板の対向方法の相違に応じたシールド性能の変化を示す実験結果である。
【図９】環帯状磁性板の帯状面と環帯状導体板の帯状面とを対向させた比較例（磁気シールド構造）の説明図である。
【図１０】図９の比較例（磁気シールド構造）のシールド性能を示す実験結果である。
【図１１】従来の開放型シールド構造の説明図である。
【図１２】従来の開放型シールド構造のシールド性能を示すグラフの一例である。
【図１３】環帯状導体板を用いた開放型シールド構造及びそのシールド性能を示すグラフの一例である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１は，磁気シールド対象空間（例えば磁気シールドルーム）１の周囲に磁性体回路と導体回路とを組み合わせて配置する本発明の開放型磁気シールド構造の実施例を示す。図１（Ａ）は，対象空間１の中心点Ｏを貫く第１方向軸Ａｘと所定間隔ｄｘで交差する複数の平行な平面Ｐｘ１，Ｐｘ２，……上にそれぞれ，所定帯幅Ｗｍで空間１を囲む環帯状導体板２０からなる帯環状導体回路２１ｘ１，２１ｘ２，……を配置し，図１３（Ａ）と同様に所定帯幅Ｗｍの環帯状導体板２０が板厚方向間隔ｄｘで積み重なった開放型シールド構造を形成したものである。各環帯状導体板２０の中心軸である第１方向軸Ａｘの方向は，外来磁場Ｍの到来方向と一致するように選択する。図示例では環帯状導体板２０を設ける各平面Ｐｘを第１方向軸Ａｘと直交させているが，交差角度を直交以外とすることも可能である。なお，第１方向軸Ａｘを通す対象空間１内の中心点Ｏは，例えば対象空間１内の嫌磁気装置の設置位置とすることができる。
【００２３】
環帯状導体板２０は，例えば図１３（Ａ）に示すように，第１方向軸Ａｘと交差する平面Ｐｘと対象空間１の内面との交差線に沿って，帯幅Ｗｍで適当な長さの複数の帯状導体板を端縁の重ね合わせによって平らな多角形状（例えば井桁状）に接合することにより作成できる。ただし，接合部の接触抵抗により磁気シールド効果が大きく異なりうるため，複数の帯状導体板を接合する方法に代えて，１枚の大きな導体板から環帯状導体板２０をリング状にくり抜いて作成することも可能である。環帯状導体板２０の材質は，例えば銅，アルミニウム等の適当な導体板から対象空間１に必要なシールド性能に応じて適宜選択できるが，上述したように環帯状導体板２０の導電率が大きいとシールド性能も高いことから，導電率の大きい材質とすることが望ましい。
【００２４】
望ましくは，環帯状導体板２０を，複数の導体薄板と絶縁性薄帯材とを交互に重ね合わせて積層した環帯状積層導体板とする。図３（Ｃ）及び（Ｄ）は，異なる板厚ｔの環帯状導体板２０（銅製及びアルミニウム製）を用いて図１３（Ａ）の開放型シールド構造を作成し，図１１（Ｃ）の環状コイルＬの中央部で周波数１Ｈｚ，１０Ｈｚ，６０Ｈｚ，２００Ｈｚの印加磁場Ｍに対する内側中心の磁場強度（実験値）を測定した結果を示す。図３（Ｃ）及び（Ｄ）は何れも，環帯状導体板２０の板厚ｔが大きくなると磁気シールド効果が向上することを示している。しかし図３（Ｃ）では，板厚ｔを５ｍｍ以上としても周波数２００Ｈｚにおけるシールド効果はほとんど向上していない。
【００２５】
図３（Ｃ）において，周波数２００Ｈｚの磁気シールド効果が板厚ｔ＝５ｍｍで頭打ちとなる原因は，表皮効果（周波数が高くなると導体板の表面に電流が集中する現象）によるものと考えられる。２００Ｈｚにおける銅の表皮深さは４．７５ｍｍであるから，導体板２０の板厚ｔが９．５ｍｍ（＝上下面を考えて４．７５ｍｍ×２）以上であっても表皮効果により流れる渦電流は変わらず，その結果としてシールド効果が頭打ちになる。これに対し，図３（Ｄ）に示すように，２００Ｈｚにおけるアルミニウムの表皮深さが６．３ｍｍであるから，アルミニウム製の環帯状導体板２０の２００Ｈｚにおけるシールド効果は，板厚ｔ＝５ｍｍで頭打ちとならない。表皮効果によるシールド効果の頭打ちの現象を回避するため，例えば板厚が２００Ｈｚにおける表皮深さの２倍以下の導体薄板を用い，複数の導体薄板と絶縁性薄帯材とを交互に積層して必要な板厚ｔの環帯状積層導体板２０とすることができる。絶縁性薄帯材は，各導体薄板間を電気的に絶縁して独立させるものであり，例えばシート状又はフィルム状（厚さ３０μｍ以下）の紙や樹脂とすることができる。
【００２６】
図１（Ｂ）は，対象空間１の中心点Ｏを貫く第２方向軸Ａｙと所定間隔ｄｙで交差する複数の平行な平面Ｐｙ１，Ｐｙ２，……上にそれぞれ，所定帯幅Ｗｃで空間１を囲む環帯状磁性板１０からなる磁性体回路１１ｙ１，１１ｙ２，……を配置し，図１１（Ｂ）と同様に所定帯幅Ｗｃの環帯状磁性板１０が板厚方向間隔ｄｙで積み重なった開放型シールド構造を形成したものである。各環帯状磁性板１０の中心軸である第２方向軸Ａｙの方向は，図１（Ａ）の第１方向軸Ａｘと異なる方向，例えば第１方向軸Ａｘと垂直な方向に選択する。図示例では環帯状磁性板１０を設ける各平面Ｐｙを第２方向軸Ａｙと直交させているが，交差角度を直交以外とすることも可能である。
【００２７】
環帯状磁性板１０は，透磁率μの高いＰＣパーマロイその他の磁性板を用いて作成することができ，例えば図１１（Ｂ）に示すように，第２方向軸Ａｙと交差する平面Ｐｙと対象空間１の内面との交差線に沿って，帯幅Ｗｃで適当な長さの帯状磁性板２を端縁の重ね合わせによって平らな多角形状（例えば井桁状）に接合して作成する。望ましくは，環帯状磁性板１０を，複数のＰＣパーマロイ製薄板と絶縁性薄帯材とを交互に重ね合わせて積層した環帯状積層磁性板とする。図３（Ａ）は，異なる板厚ｔ＝０．５ｍｍ，１．０ｍｍ，１．５ｍｍ，２．０ｍｍのＰＣパーマロイ製の環帯状磁性板１０を用いて開放型シールド構造（図１１（Ｂ）参照）を作成し，同図（Ｃ）の環状コイルＬの中央部で周波数１Ｈｚ，１０Ｈｚ，６０Ｈｚ，２００Ｈｚの印加磁場Ｍに対する内側中心の磁場強度（実験値）を測定した結果を示す。同図のグラフから，低周波数域では板厚ｔが大きくなるとシールド効果も向上するが，高周波数域では板厚ｔを大きくしても渦電流（渦電流損）によりシールド効果は低下して変わらないことが分かる。
【００２８】
図３（Ｂ）は，板厚ｔ＝０．５ｍｍのＰＣパーマロイ材を直接４枚積層した環帯状磁性板１０の開放型シールド構造と，同じＰＣパーマロイ材４枚と絶縁性薄帯材とを交互に積層した環帯状積層磁性板１０の開放型シールド構造とを用い，同図（Ａ）と同様に内側中心の磁場強度（実験値）を測定した結果を示す。同図のグラフから，絶縁性薄帯材を介することで，高周波数域におけるシールド性能が向上していることが分かる。ＰＣパーマロイの板厚ｔの磁気特性（透磁率等）は一般的に薄いほうが高いことが知られており，別途行った実験でも，ＰＣパーマロイ材の透磁率は板厚ｔ＝１ｍｍより板厚ｔ＝０．５ｍｍのほうが２〜３割高いことが確認されている。ただし，磁気焼鈍時に生成される結晶粒の大きさの関係で，ＰＣパーマロイ材の板厚ｔを薄くし過ぎると磁気特性が悪くなることが知られており，磁気焼鈍時に歪みや反りが生じやすくもなる。望ましくは，板厚ｔ＝０．５ｍｍ〜１ｍｍのＰＣパーマロイ導体薄板の複数毎と絶縁性薄帯材の複数毎とを交互に積層して必要な板厚ｔの環帯状積層磁性板１０とする。絶縁性薄帯材の一例は，シート状又はフィルム状（厚さ３０μｍ以下）の紙や樹脂である。
【００２９】
図１（Ｃ）に示すように，上述した同図（Ａ）の環帯状導体回路群２１ｘ１，２１ｘ２，……と，同図（Ｂ）の環帯状磁性体回路群１１ｙ１，１１ｙ２，……とを，シールド対象空間１の周囲に入れ子状に配置して開放型シールド構造を形成する。磁性体回路１１ｙと導体回路２１ｘとでは，印加磁場Ｍに対して磁気シールド効果を発揮する方向（面）が異なる。例えば，図示例において外来磁場Ｍの到来方向である第１方向軸ＡｘをＸ方向とすると，磁場に対して効果を発揮する磁性体回路１１ｙはＸ−Ｚ平面と平行に設置されるのに対して，導体回路２１ｘはＹ−Ｚ平面と平行に設置されるので，磁性体回路１１ｙと導体回路２１ｘとは別の方向（面）に設置されることになる。入れ子状の磁性体回路１１ｙと導体回路２１ｘとは，何れを内側とすることも可能である。
【００３０】
図４（Ａ）は，図１（Ｃ）の開放型シールド構造において導体回路２１ｘを磁性体回路１１ｙの内側に配置した場合の磁気シールド効果，及び導体回路２１ｘを磁性体回路１１ｙの外側に配置した場合の磁気シールド効果を，同図（Ｂ）の磁性体回路１１ｙのみからなる開放型シールド構造の磁気シールド性能と比較したシミュレーション結果を示す。同図のグラフから，導体回路２１ｘと磁性体回路１１ｙとを入れ子状に配置した磁気シールド構造は，何れを内側・外側とした場合も高周波数域におけるシールド性能の劣化が改善されていることが分かる。すなわち，磁性体回路１１ｙと導体回路２１ｘとを入れ子状に配置することにより，磁性体回路１１ｙのみの開放型シールド構造の高周波数領域における磁気シールド性能の低下を，導体回路２１ｘのみの開放型シールド構造の高周波数領域における磁気シールド性能の向上によって補償し，２００Ｈｚ以下の微弱交流磁場において直流磁場の場合と同程度の高い磁気シールド性能を維持することができる。
【００３１】
また図４（Ａ）のグラフは，導体回路２１ｘを磁性体回路１１ｙの内側に配置したほうが外側に配置した場合よりもシールド効果の改善効果が大きく，両者２１ｘ，１１ｙの干渉が小さいことを示している。すなわち，磁性体回路１１ｙと導体回路２１ｘとを入れ子状の開放型シールド構造とする場合は，導体回路２１ｘを磁性体回路１１ｙより小径として内側に配置することが望ましく，高周波数領域における磁性体回路１１ｙの磁気シールド性能の低下を導体回路２１ｘの磁気シールド性能の向上によって補償する効果を高めることができる。
【００３２】
好ましくは，図２（Ａ）に示すように，磁気シールド対象空間１の中心点Ｏを貫く第３方向軸Ａｚと所定間隔ｄｚで交差する複数の平行な平面Ｐｚ１，Ｐｚ２，……上にそれぞれ，所定帯幅Ｗｃで空間１を囲む環帯状磁性板１０なる磁性体回路１１ｚ１，１１ｚ２，……を設け，所定帯幅Ｗｃの環帯状磁性板１０が板厚方向間隔ｄｚで重なった開放型シールド構造を形成する。そして，図２（Ｂ）に示すように，シールド対象空間１の周囲に，図１（Ａ）の環帯状導体回路群２１ｘ１，２１ｘ２，……と，図１（Ｂ）の環帯状磁性体回路群１１ｙ１，１１ｙ２，……と，図２（Ａ）の環帯状磁性体回路群１１ｚ１，１１ｚ２，……とを入れ子状に配置して開放型シールド構造を形成する。第３方向軸Ａｚは，図１の第１方向軸Ａｘ及び第２方向軸Ａｚの何れとも異なる方向，例えば方向軸Ａｘ，Ａｙの何れとも垂直な方向に選択する。図示例では各平面Ｐｚを第３方向軸Ａｚと直交させているが，交差角度を直交以外とすることも可能である。図２（Ｂ）の開放型シールド構造によれば，例えばＸ方向である第１方向軸Ａｘから到来する外来磁場Ｍに対し，磁性体回路１１ｙ，１１ｚがＸ−Ｚ平面だけでなくＸ−Ｙ平面にも配置されているので，図１（Ｃ）の磁気シールド構造よりも高い磁気シールド効果が期待できる。
【００３３】
図４（Ｂ）は，図２（Ｂ）の開放型シールド構造と，図１（Ａ）の導体回路２１ｘのみの開放型シールド構造と，図１（Ｂ）及び図２（Ａ）の磁性体回路１１ｙ，１１ｚのみの開放型シールド構造とについて，１・１０・６０・２００Ｈｚの周波数別の磁気シールド係数ＳＥ（＝印加磁場Ｍの強さ／内側中心の磁場の強さ）を比較した数値シミュレーション（三次元非線形磁場解析）の結果を示す。同図のグラフは，磁性体回路１１ｙ，１１ｚのみでは高周波数域においてＳＥ値が低下するが，導体シールド２１ｘのＳＥ値が高周波数域において上昇する結果，両者を組み合わせた開放型シールド構造では高周波数域においてＳＥ値を若干ながら上昇させ，磁性体回路１１ｙ，１１ｚの低周波数域（１Ｈｚ時）と同程度の高いＳＥ値を高周波数域においても発揮することを示している。すなわち，図２（Ｂ）のように中心軸Ａｘ，Ａｙ，Ａｚの異なる環帯状導体回路群２１ｘ，環帯状磁性体回路群１１ｙ及び１１ｚを入れ子状に配置することにより，直流磁場から２００Ｈｚ程度の高周波数域の交流磁場まで高い磁気シールド性能が維持できる開放型シールド構造とすることができる。
【００３４】
図２（Ａ）及び（Ｂ）の開放型シールド構造が，磁性体回路１１の磁気シールド性能の低下を導体回路２１の磁気シールド性能の向上によって補い，低周波数域から高周波数域まで高い磁気シールド性能が維持できる理由は，図７（Ａ）に示すように，導体回路２１ｘとなる環帯状導体板２０の帯幅面と磁性体回路群１１ｙ（及び１１ｚ）となる環帯状磁性板１０の帯幅面とが対向しておらず，導体回路２１と磁性体回路１１との干渉が避けられているからと考えられる。環帯状導体板２０の帯幅面と環帯状磁性板１０の帯幅面とが対向していると，環帯状磁性板１０への磁束の集中が乱されて磁気シールド性能を劣化させるおそれがある。
【００３５】
［比較例］
環帯状導体板２０の帯幅面と環帯状磁性板１０の帯幅面とを対向させると干渉が生じることを確認するため，図９に示すようなモデル実験を行った。本実験では，上述した磁気シールド対象空間１を貫く方向軸Ａと交差する平面Ｐ上に配置した環帯状導体板２０及び環帯状磁性板１０に代えて，図９に示すように，方向軸Ａを囲む空間１の内周面上に配置した帯状導体板２２及び帯状磁性板１２（以下，内周面帯状導体板２２及び内周面帯状磁性板１２ということがある）を用いて開放型シールド構造を形成した。
【００３６】
図９（Ａ）は，幅５０ｍｍ×長さ２４５ｍｍ×板厚５ｍｍの４枚の帯状導体板（銅板製）を端縁の突き合わせにより矩形の箱型（縦２４５ｍｍ×横２４５ｍｍ×高さ５０ｍｍ）に結合して内周面帯状導体板２２とし，シールド対象空間１を貫く第１方向の中心軸Ａｘに沿って４個の内周面帯状導体板２２を軸方向間隔ｄ＝１５ｍｍで並べることにより，空間１の内周面上に４段の内周面帯状導体板２２からなる導体回路２１ｘが配置されたシールド構造を形成したものである。また図９（Ｂ）は，幅５０ｍｍ×長さ２５０ｍｍ×板厚１ｍｍの４枚の帯状磁性板（ＰＣパーマロイ製）を端縁の突き合わせにより矩形の箱型（縦２５０ｍｍ×横２５０ｍｍ×高さ５０ｍｍ）に結合して内周面帯状磁性板１２とし，シールド対象空間１を貫く第２方向の中心軸Ａｙに沿って４個の内周面帯状磁性板１２を軸方向間隔ｄ＝１５ｍｍで並べることにより，空間１の内周面上に４段の内周面帯状磁性板１２からなる磁性体回路１１ｙが配置されたシールド構造を形成したものである。図９（Ｃ）は，同図（Ａ）及び同図（Ｂ）のシールド構造を，シールド対象空間１の周囲に入れ子状に配置したシールド構造である。
【００３７】
図１０は，図９（Ａ）〜（Ｃ）の各シールド構造について，１・１０・６０・２００Ｈｚの周波数別の磁気シールド係数ＳＥを比較した実験結果を示す。図１０のグラフも，上述した図４（Ｂ）の場合と同様に，磁性体回路１１のみのシールド構造（図９（Ｂ））では高周波数域においてＳＥ値が低下し，導体回路２１のみのシールド構造（図９（Ａ））では高周波数域においてＳＥ値が上昇することを示している。しかし，図４（Ｂ）では磁性体回路１１及び導体回路２１の両者を組み合わせたシールド構造（図２（Ｂ））によって高周波数域のＳＥ値を若干ながら上昇させることができているのに対し，図１０では磁性体回路１１及び導体回路２１の両者を組み合わせたシールド構造（図９（Ｃ））によっても高周波数域のＳＥ値の低減を抑えることができていない。
【００３８】
磁性体回路１１及び導体回路２１を組み合わせた図９（Ｃ）のシールド構造において高周波数域のＳＥ値の低減を抑制できない原因は，帯状導体板２２の帯幅面と帯状磁性板１２の帯幅面とを僅かな間隙で対向しているため，磁性体回路１１と導体回路１２とが何らかの干渉を起こしていること等が考えられる。例えば，帯状導体板２２により帯状磁性板１２への磁束の集中が乱され，或いは帯状磁性板１２によって帯状導体板２２に印加される磁場の性状に変化が引き起こされることにより，磁性体回路１１と導体回路１２とが干渉して磁気シールド性能を劣化させると想定される。
【００３９】
本発明は，環帯状磁性板１０と環帯状導体板２０とを両者の帯幅面が対向しないように入れ子状に配置して開放型シールド構造とするので，環帯状磁性板１０と環帯状導体板２０との干渉による磁気シールド性能の劣化を避けることができる。また，干渉を避けながら，環帯状磁性板１０による開放型シールド構造の高周波数領域におけるシールド性能の低下を，環帯状導体板２０による開放型シールド構造の高周波数領域におけるシールド性能の向上によって補うことができる。従って，直流磁場において環帯状磁性板１０により得られる高い磁気シールド性能が，２００Ｈｚ程度の高周波数域の交流磁場においても維持されている開放型シールド構造とすることができる。
【００４０】
こうして本発明の目的である「直流磁場から２００Ｈｚ程度の高周波数域の交流磁場まで高い磁気シールド性能が維持できる開放型磁気シールド構造」の提供が達成できる。
【実施例１】
【００４１】
図１（Ｃ）及び図２（Ｂ）の磁性体回路１１及び導体回路２１を組み合わせた開放型シールド構造は主に一方向の外乱磁場Ｍの遮蔽を目的としているが，外乱磁場Ｍの方向が決まっていない対象空間１において二方向又は三方向の外乱磁場Ｍを遮蔽対象とする場合は，図１（Ｃ）又は図２（Ｂ）を基本ユニットとして複数ユニットを組み合わせた開放型シールド構造とすることができる。この場合において，磁性体回路１１は一つの回路で二方向外乱磁場Ｍに対応できる。すなわち，第１方向軸ＡｘをＸ方向とすると，図１（Ｂ）の磁性体回路１１ｙはＸ方向だけでなくＺ方向の磁場に対応でき，図２（Ａ）の磁性体回路１１ｚもＸ方向だけでなくＹ方向の磁場に対応できる。これに対して，導体回路２１は一つの回路で一方向の外乱磁場Ｍのみしか対応できず，二方向又は三方向の磁場に対応するためには各方向にそれぞれ導体回路２１を配置する必要がある。
【００４２】
図５（Ｂ）は，第１方向軸Ａｘ（Ｘ方向）の外乱磁場Ｍの遮蔽を目的として磁気シールド空間１の周囲に磁性体回路１１及び導体回路２１を配置した図２（Ｂ）の開放型シールド構造において，図５（Ａ）に示すように第１方向軸Ａｘと交差する環帯状導体板２０の各間隔ｄｘにそれぞれ，その環帯状導体板２０と間隙ｓ１，ｓ２（図７（Ｂ）参照）を介して対向しつつ所定帯幅Ｗｃで空間１を囲む環帯状磁性板１０からなる磁性体回路の群１１ｘを設け，シールド空間１の周囲に１層の環帯状導体回路群２１ｘと３層の環帯状磁性体回路群１１ｘ，１１ｙ，１１ｚとを入れ子状に配置したものである。
【００４３】
図５（Ｂ）の開放型シールド構造は，対象空間１の床，壁，天井の何れの方向から到来する外乱磁場Ｍに対しても２層の磁性体回路１１で対応することができる。ただし，導体回路２１は一つしか配置されていないので，第１方向軸Ａｘ（Ｘ方向）については直流磁場から高周波数領域まで高い磁気シールド性能（図４（Ｂ）参照）を有しているが，第２方向軸Ａｙ及び第３方向Ａｚ（Ｙ方向及びＸ方向）の磁気シールド性能は高周波領域において低下する可能性が残る。
【００４４】
望ましくは，図６（Ａ）に示すように，第２方向軸Ａｙと交差する環帯状磁性板１０の各間隙ｄｙにそれぞれ，その環帯状磁性板１０と間隙ｓ１，ｓ２（図７（Ｂ）参照）を介して対向しつつ所定帯幅Ｗｍで空間１を囲む環帯状導体板２０からなる導体回路の群２１ｙを設け，空間１の周囲に２層の環帯状導体回路群２１ｘ１，２１ｙと３層の環帯状磁性体回路群１１ｘ，１１ｙ，１１ｚとを入れ子状に配置する。このような開放型シールド構造とすれば，第１方向軸Ａｘ（Ｘ方向）だけでなく第２方向軸Ａｙ（Ｙ方向）についても直流磁場から高周波数領域まで高い磁気シールド性能（図４（Ｂ）参照）が得られる。
【００４５】
更に望ましくは，図６（Ｂ）に示すように，第３方向軸Ａｚと交差する環帯状磁性板１０の各間隙ｄｚにそれぞれ，その環帯状磁性板１０と間隙ｓ１，ｓ２（図７（Ｂ）参照）を介して対向し且つ所定帯幅Ｗｍで空間１を囲む環帯状導体板２０からなる導体回路の群２１ｚを設け，空間１の周囲に３層の環帯状導体回路群２１ｘ，２１ｙ，２１ｚと３層の環帯状磁性体回路群１１ｘ，１１ｙ，１１ｚとを入れ子状に配置する。このような開放型シールド構造とすれば，あらゆる方向軸Ａｘ，Ａｙ，Ａｚについて直流磁場から高周波数領域まで高い磁気シールド性能（図４（Ｂ）参照）が確保できる。
【００４６】
ただし，図５（Ａ），図６（Ａ），図６（Ｂ）のように環帯状磁性板１０の各間隙ｄに環帯状導体板２０を配置した開放型シールド構造では，環帯状磁性板１０の帯幅面と環帯状導体板２０の帯幅面とが対向する構造となるので，導体回路２１と磁性体回路１１との干渉が生じて磁気シールド性能を劣化させるおそれがある。そこで，図７（Ｂ）及び（Ｃ）のようなモデル実験を行った。本実験では，図５（Ａ）のように第１方向軸Ａｘと所定間隔ｄで交差する複数の平行な平面Ｐｘ１，Ｐｘ２，……Ｐｘｉ，Ｐｘ（ｉ＋１），……上にそれぞれ所定帯幅Ｗｃの環帯状磁性板（ＰＣパーマロイ製，帯幅Ｗｃ＝３０ｍｍ，板厚ｔｃ＝１ｍｍ）１０からなる磁性体回路１１ｘを設け，その環帯状磁性板１０の各間隙ｄにそれぞれ間隙ｓ１，ｓ２を介して対向させつつ所定帯幅Ｗｍの環帯状導体板（銅板製，帯幅Ｗｍ＝幅３０ｍｍ，板厚ｔｍ＝５ｍｍ）２０からなる導体回路２１ｘを設けた開放型シールド構造を想定し，その開放型シールド構造に周波数１Ｈｚ，１０Ｈｚ，６０Ｈｚ，２００Ｈｚの磁場Ｍを印加したときの内側中心の磁場強度を，図１１（Ｃ）の環状コイルＬを用いた実験及び数値シミュレーション（三次元非線形磁場解析）により求めた。
【００４７】
図８（Ａ）は，図７（Ｂ）のように開放型シールド構造の環帯状磁性板１０の帯幅面と環帯状導体板２０の帯幅面とを平行に対向させ，両者の対向間隙ｓ１を３ｍｍ，９ｍｍ，１９ｍｍに変えた場合（他方の対向間隙ｓ２は常にｓ１以上（ｓ２≧ｓ１）とする）における開放型シールド構造の磁気シールド性能（内側中心における磁場強度）を，図１１（Ｃ）の環状コイルＬの中央部で求めた実験結果を示す。同図は，環帯状導体板２０のない環帯状磁性板（ＰＣパーマロイ製）１０のみの開放型シールド構造（図１（Ｂ）参照）の磁気シールド性能も併せて示す。図８（Ａ）のグラフは，対向間隙＝３ｍｍの場合に，周波数が高くなるに従って環帯状磁性板１０のみのシールド性能より劣る傾向にあり，環帯状導体板２０による補償効果が得られていないので，導体回路２１と磁性体回路１１との干渉が大きいことを示している。対向間隙＝９ｍｍではシールド性能が３ｍｍの場合よりも多少改善され，対向間隙＝１９ｍｍにおいて環帯状磁性板１０のみのシールド性能と同等になる（高周波数域のシールド効果の低下率が１０％以下となる）ことが確認された。
【００４８】
図８（Ａ）の実験結果から，図７（Ｂ）のように環帯状磁性板１０の帯幅面と環帯状導体板２０の帯幅面とを平行に対向させた場合に，高周波数域における磁気シールド効果の低下率が１０％以下になるまで導体回路２１と磁性体回路１１との干渉を抑えるためには，両者の帯幅面の対向間隙ｓ１，ｓ２を何れも１９ｍｍ以上とすることが有効であることが確認できた。また，本発明者は更なる実験により，環帯状磁性板１０及び環帯状導体板２０の帯幅Ｗｃ，Ｗｍを３０ｍｍ以上（４５ｍｍ）とした場合でも対向間隙＝１９ｍｍとすれば高周波数域のシールド効果の低下率が１０％以下となること，環帯状磁性板１０及び環帯状導体板２０の帯幅Ｗｃ，Ｗｍを１５ｍｍとした場合は対向間隙ｓ１＝９ｍｍにおいて高周波数域のシールド効果の低下率が１０％以下となることを確認することができた。これらの実験結果から，導体回路２１と磁性体回路１１との干渉を抑えるためには，環帯状磁性板１０及び環帯状導体板２０の帯幅面の対向間隙ｓ１，ｓ２を何れも，環帯状磁性板１０の帯幅Ｗｃの０．６４倍（≒１９／３０，９／１５＝０．６倍もカバーできる）又は１９ｍｍの何れか小さい値以上とすることが有効であると確認できた。なお，本発明者は，図８（Ａ）の磁気シールド性能を数値シミュレーション（三次元非線形磁場解析）によって解析し，その解析値が実験値とよく一致することをも確認できた。
【００４９】
また図８（Ｂ）及び（Ｃ）は，図７（Ｂ）のように開放型シールド構造の環帯状磁性板１０の帯幅面と環帯状導体板２０の帯幅面とを平行に対向させ，環帯状磁性板１０の帯幅Ｗｃ＝３０ｍｍを一定としたうえで，環帯状導体板２０の帯幅Ｗｍを１５ｍｍ又は４５ｍｍに変えた場合における開放型シールド構造の磁気シールド性能（内側中心における磁場強度）の数値シミュレーション結果を示す。図８（Ｂ）のグラフからは，帯幅Ｗｍ＝１５ｍｍであると対向間隙＝３ｍｍであっても高周波数域のシールド効果の低下率が１０％以下となり，導体回路２１と磁性体回路１１との干渉が小さく抑制されていることが分かる。これに対して図８（Ｃ）のグラフからは，帯幅Ｗｍ＝４５ｍｍであると，対向間隙＝１９ｍｍにおいて高周波数域のシールド効果の低下率が１０％以下となるものの，導体回路２１と磁性体回路１１との干渉が明らかに大きくなっていることが分かる。これらの実験結果から，導体回路２１と磁性体回路１１との干渉を抑えるためには，環帯状導体板２０の帯幅Ｗｍを環帯状磁性板１０の所定帯幅Ｗｃ以下とすることが有効であると確認できた。
【００５０】
更に，環帯状導体板２０の帯幅Ｗｍを環帯状磁性板１０の所定帯幅Ｗｃより小さくする観点から，図７（Ｃ）のように環帯状磁性板１０の帯幅面と環帯状導体板２０の板厚面とを平行に対向させ，環帯状磁性板１０の帯幅面に対して環帯状導体板２０の帯幅面を垂直向きとした開放型シールド構造の磁気シールド性能を確認した。図８（Ｄ）は，図７（Ｃ）のように環帯状磁性板１０の帯幅面と環帯状導体板２０の板厚面とを対向させ，両者の対向間隙ｓ１を３ｍｍ，９ｍｍ，１４．７５ｍｍに変えた場合（他方の対向間隙ｓ２は常にｓ１以上（ｓ２≧ｓ１）とする）における開放型シールド構造の磁気シールド性能（内側中心における磁場強度）の数値シミュレーション結果を示す。図８（Ｄ）のグラフは，対向間隙＝３ｍｍにおいても高周波数域のシールド効果の低下率が２％以下に抑えられていることを示している。この実験結果から，導体回路２１と磁性体回路１１との干渉を抑えるためには，環帯状磁性板１０の帯幅面に対して環帯状導体板２０の帯幅面を垂直向きとすることが極めて有効であることが確認できた。
【符号の説明】
【００５１】
１…磁気シールド対象空間        ２…帯状磁性板（短冊形磁性板）
３…シールド簾体                ５…開放型磁気シールド構造
８…磁気センサ                  ９…重ね合わせ部
１０…環帯状磁性板              １１ｘ，１１ｙ，１１ｚ…磁性体回路
１２…内周面帯状磁性板
２０…環帯状導体板              ２１ｘ，２１ｙ，２１ｚ…導体回路
２２…内周面帯状導体板
Ａｘ，Ａｙ，Ａｚ…軸            ｄ…間隔
Ｉ…電流                        Ｌ…電流担体（コイル）
Ｍ…外乱磁場                    Ｏ…中心点
Ｐｘ，Ｐｙ，Ｐｚ…平面          ｓ…対向間隙
ｔｃ…環帯状磁性板の板厚        ｔｍ…環帯状導体板の板厚
Ｗｃ…環帯状磁性板の帯幅        Ｗｍ…環帯状導体板の帯幅
ＳＥ…磁気シールド係数
【図１】
2014086647.tif 000003
【図２】
2014086647.tif 000004
【図５】
2014086647.tif 000005
【図６】
2014086647.tif 000006
【図７】
2014086647.tif 000007
【図９】
2014086647.tif 000008
【図１１】
2014086647.tif 000009
【図３】
2014086647.tif 000010
【図４】
2014086647.tif 000011
【図８】
2014086647.tif 000012
【図１０】
2014086647.tif 000013
【図１２】
2014086647.tif 000014
【図１３】
2014086647.tif 000015