(57)【要約】  １対の超電導コイル(１１０)と、１対の超電導コイル(１１０)の各々の周囲を囲む２つの熱シールド(１３０)と、２つの熱シールド(１３０)の各々を収納して互いの間に所定の空間(２０)を挟んで対向する２つの真空槽(１４０)と、２つの真空槽(１４０)の少なくとも一部を覆う磁気シールド(１８０)と、２つの真空槽(１４０)の各々を位置調整可能に支持する２つの位置調整機構(１９０)とを備える。２つの位置調整機構(１９０)は、２つの真空槽(１４０)の相対的位置関係を調整することにより、１対の超電導コイル(１１０)によって上記所定の空間(２０)に形成される静磁場の分布を変更する。
2013157130.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１対の超電導コイル(１１０)と、
前記１対の超電導コイル(１１０)の各々の周囲を囲む２つの熱シールド(１３０，４３０)と、
前記２つの熱シールド(１３０，４３０)の各々を収納して互いの間に所定の空間(２０)を挟んで対向する２つの真空槽(１４０，４４０)と、
前記２つの真空槽(１４０，４４０)の少なくとも一部を覆う磁気シールド(１８０，２８０，３８０，４８０)と、
前記２つの真空槽(１４０，４４０)の各々を位置調整可能に支持する２つの位置調整機構と
を備え、
前記２つの位置調整機構は、前記２つの真空槽(１４０，４４０)の相対的位置関係を調整することにより、前記１対の超電導コイル(１１０)によって前記所定の空間(２０)に形成される静磁場の分布を変更する、超電導マグネット。
【請求項２】
前記磁気シールド(１８０)は、前記２つの位置調整機構による前記２つの真空槽(１４０)の位置調整に関する位置基準(１８１)を有している、請求項１に記載の超電導マグネット。
【請求項３】
前記２つの位置調整機構の各々は、前記磁気シールド(１８０，４８０)上に設けられたリニアガイド(１９１，４９１)および該リニアガイド(１９１，４９１)上に設けられたジャッキ(１９２，４９２)を含む、請求項１または２に記載の超電導マグネット。
【請求項４】
前記２つの位置調整機構の各々は、前記磁気シールド(２８０，３８０)を貫通するように設けられた雌螺子、および該雌螺子と螺合する止め螺子を含む、請求項１または２に記載の超電導マグネット。
【請求項５】
１対の超電導コイル(１１０)と、前記１対の超電導コイル(１１０)の各々の周囲を囲む２つの熱シールド(１３０，４３０)と、前記２つの熱シールド(１３０，４３０)の各々を収納して互いの間に所定の空間を挟んで対向する２つの真空槽(１４０，４４０)と、前記２つの真空槽(１４０，４４０)の少なくとも一部を覆う磁気シールド(１８０，２８０，３８０，４８０)と、前記２つの真空槽(１４０，４４０)の各々を位置調整可能に支持する２つの位置調整機構とを備える超電導マグネットの調整方法であって、
前記１対の超電導コイル(１１０)によって前記所定の空間に形成される静磁場の分布を磁気センサにより測定する工程(Ｓ１００)と、
前記静磁場の分布を測定する工程(Ｓ１００)における前記磁気センサの測定結果に基づいて、前記２つの位置調整機構により前記２つの真空槽(１４０，４４０)の相対的位置関係を調整する工程(Ｓ１１０)と
を備える、超電導マグネットの調整方法。
【請求項６】
前記静磁場の分布を測定する工程(Ｓ１００)において、前記磁気シールド(１８０)が有する位置基準(１８１)に前記磁気センサ(２４０)の冶具を取り付けて前記磁気センサ(２４０)を前記所定の空間内(２０)に配置する、請求項５に記載の超電導マグネットの調整方法。
【請求項７】
前記２つの真空槽(１４０，４４０)の相対的位置関係を調整する工程(Ｓ１１０)において、前記２つの位置調整機構の各々が含む、前記磁気シールド(１８０，４８０)上に設けられたリニアガイド(１９１，４９１)および該リニアガイド(１９１，４９１)上に設けられたジャッキ(１９２，４９２)を用いて、前記２つの真空槽(１４０，４４０)の相対的位置関係を調整する、請求項５または６に記載の超電導マグネットの調整方法。
【請求項８】
前記２つの真空槽(１４０，４４０)の相対的位置関係を調整する工程(Ｓ１１０)において、前記２つの位置調整機構の各々が含む、前記磁気シールド(２８０，３８０)を貫通するように設けられた雌螺子、および該雌螺子と螺合する止め螺子を用いて、前記２つの真空槽(１４０，４４０)の相対的位置関係を調整する、請求項５または６に記載の超電導マグネットの調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超電導マグネットおよびその調整方法に関し、特に、超電導コイルが１対で対向配置される超電導マグネットおよびその調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
１対で対向配置される超電導コイルの相対位置にミリ単位のずれがある場合、静磁場が発生する空間の位置およびその空間における磁場均一度に影響が生ずる。そのような場合に、磁場調整可能な超電導磁石装置を開示した先行文献として、特開２００５‐１８５３１９号公報(特許文献１)がある。【０００３】
特許文献１に記載された超電導磁石装置においては、冷媒容器を真空容器に支持する支持部材に、真空容器内を真空にした状態で真空容器の外部から支持寸法の調整が可能な位置調整手段を設けている。位置調整手段により、組立調整時に冷媒容器の取付位置を真空容器の外部から調整して、静磁場が発生する空間の磁場調整を行なっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５‐１８５３１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
真空容器内の冷媒容器の支持寸法を調整することにより超電導コイルの位置を調整して静磁場が発生する空間の磁場調整を行なう場合、真空容器内における冷媒容器の位置調整可能範囲があまり広くないため、磁場調整範囲に拡大する余地がある。また、真空容器内に位置調整手段が位置するため、超電導磁石装置の構造が複雑になる。【０００６】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、磁場調整範囲が広く簡易な構造を有する超電導マグネットおよびその調整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】
【０００７】
本発明に基づく超電導マグネットは、１対の超電導コイルと、１対の超電導コイルの各々の周囲を囲む２つの熱シールドと、２つの熱シールドの各々を収納して互いの間に所定の空間を挟んで対向する２つの真空槽と、２つの真空槽の少なくとも一部を覆う磁気シールドと、２つの真空槽の各々を位置調整可能に支持する２つの位置調整機構とを備える。２つの位置調整機構は、２つの真空槽の相対的位置関係を調整することにより、１対の超電導コイルによって上記所定の空間に形成される静磁場の分布を変更する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、簡易な構造により広い範囲で磁場調整できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態１に係る超電導マグネットの外観を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態１に係る超電導マグネットの構成を示す断面図である。
【図３】本実施形態に係る超電導マグネットの調整方法を示すフローチャートである。
【図４】１つの測定面上における測定ポイントを示す図である。
【図５】本実施形態において磁気センサ装置を超電導マグネットに取り付けた状態を示す断面図である。
【図６】本発明の実施形態２に係る超電導マグネットの構成を示す一部断面図である。
【図７】本発明の実施形態３に係る超電導マグネットの構成を示す一部断面図である。
【図８】本発明の実施形態４に係る超電導マグネットの構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態１に係る超電導マグネットおよびその調整方法について図面を参照して説明する。以下の実施形態の説明においては、図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は繰り返さない。
【００１１】
(実施形態１)
図１は、本発明の実施形態１に係る超電導マグネットの外観を示す斜視図である。図２は、本発明の実施形態１に係る超電導マグネットの構成を示す断面図である。
【００１２】
図１，２に示すように、本発明の実施形態１に係る超電導マグネット１００は、１対の超電導コイル１１０と、１対の超電導コイル１１０の各々の周囲を囲む２つの熱シールド１３０と、２つの熱シールド１３０の各々を収納して互いの間に所定の空間２０を挟んで対向する２つの真空槽１４０とを備えている。熱シールド１３０と真空槽１４０とからクライオスタット１５０が構成されている。
【００１３】
また、超電導マグネット１００は、２つの真空槽１４０の少なくとも一部を覆う磁気シールド１８０と、２つの真空槽１４０の各々を位置調整可能に支持する２つの位置調整機構１９０とを備えている。
【００１４】
超電導マグネット１００は、真空槽１４０に固定されて超電導コイル１１０を熱伝導体１７０を介して冷却する冷凍機１６０を備えている。本実施形態に係る超電導マグネット１００は、冷凍機１６０と超電導コイル１１０とを熱的に接触させて超電導コイル１１０を冷却する、いわゆる伝導冷却方式の超電導マグネットである。
【００１５】
以下、本実施形態に係る超電導マグネット１００の各構成について説明する。本実施形態の超電導マグネット１００は、上述の通り、超電導コイル１１０、熱シールド１３０、真空槽１４０、および、冷凍機１６０をそれぞれ２つずつ備えている。
【００１６】
超電導コイル１１０は、ニオブチタン合金からなる超電導線からなり、筒状の巻枠１２０に巻き付けられてソレノイド状に巻き回されている。超電導線の材料は、ニオブチタン合金に限られず、たとえば、ニオブ錫合金でもよい。巻枠１２０はステンレス鋼から形成されているが、巻枠１２０の材料はこれに限られない。
【００１７】
熱シールド１３０は、超電導コイル１１０に外部からの熱輻射による熱が侵入すること防止している。熱シールド１３０はアルミニウムから形成されているが、熱シールド１３０の材料はこれに限られず、熱伝導性のよい材料であればよい。
【００１８】
真空槽１４０は、超電導コイル１１０、巻枠１２０および熱シールド１３０を収納している。真空槽１４０は、真空槽１４０の内部と外部とを真空断熱している。熱シールド１３０および真空槽１４０は、いずれも超電導コイル１１０への熱侵入を防止するための構造である。
【００１９】
本実施形態においては、真空槽１４０は略直方体状の外形を有しているが、真空槽１４０の外形はこれに限られず、略円柱状などの外形を有していてもよい。２つの真空槽１４０は、互いの側面同士が所定の空間２０を挟んで対向するように配置されている。２つの真空槽１４０の各々に、軸孔部１５１が形成されている。
【００２０】
冷凍機１６０は、２段の冷却部を有している。冷凍機１６０の第１段目の冷却部は、熱シールド１３０に接している。冷凍機１６０の先端部である第２段目の冷却部は、たとえば銅からなる熱伝導体１７０を介して超電導コイル１１０と接している。
【００２１】
磁気シールド１８０は、超電導マグネット１００から外部に漏洩する磁場を効果的に低減するため、１００ｍｍ以上の厚さの鉄などの磁性体から形成されている。磁気シールド１８０は、２つの真空槽１４０の各々の対向面以外の側面および底面を覆っている。
【００２２】
本実施形態においては、磁気シールド１８０が、２つの位置調整機構１９０による２つの真空槽１４０の位置調整に関する位置基準を有している。具体的には、磁気シールド１８０の互いに対向する側部に位置基準となる２つの貫通孔１８１が設けられている。２つの貫通孔１８１の中心軸は、２つの真空槽１４０の軸孔部１５１の中心軸と略一致している。
【００２３】
２つの位置調整機構１９０の各々は、磁気シールド１８０上に設けられたリニアガイド１９１およびリニアガイド１９１上に設けられた２つのジャッキ１９２を含んでいる。リニアガイド１９１は、磁気シールド１８０上に固定されたレールと、レール上をスライドする２つの可動ブロックとを含んでいる。
【００２４】
各ジャッキ１９２は、リニアガイド１９１の可動ブロック上に固定されている。ジャッキ１９２は、螺子ジャッキなどの機械式、油圧ジャッキなどの液体作動式、および、エアジャッキなどの気体作動式のいずれでもよい。
【００２５】
位置調整機構１９０によりクライオスタット１５０が支持されている。リニアガイド１９１により、クライオスタット１５０が図１のＸ方向において位置調整される。ジャッキ１９２により、クライオスタット１５０が図１のＹ方向において位置調整される。
【００２６】
以下、超電導マグネット１００において磁場を発生させる際の動作について説明する。
まず、超電導コイル１１０を超電導状態にするために、真空槽１４０内を減圧して真空引きする。その後、冷凍機１６０を稼動させる。熱シールド１３０は、冷凍機１６０の第１段の冷却部により約６０Ｋまで冷却される。超電導コイル１１０は、冷凍機１６０の第２段の冷却部により、最終的に４Ｋ以下の温度まで冷却される。
【００２７】
熱シールド１３０および超電導コイル１１０が十分冷却された後、図示しない外部の電源装置からリードを通して超電導コイル１１０に電流を流すことにより、磁場を発生させる。本実施形態においては、２つの真空槽１４０の対向面同士の間の所定の空間２０が、発生する静磁場の利用領域である。
【００２８】
所定の空間２０に発生する静磁場の分布は、超電導コイル１１０および磁気シールド１８０の配置によって決まる。１つの超電導コイル１１０は、超電導コイル１１０の軸に対して線対称な磁場を発生する。２つの超電導コイル１１０が発生する磁場は、各超電導コイル１１０が発生する磁場の重ね合わせとなる。さらに、磁気シールド１８０が磁化することにより、２つの超電導コイル１１０が発生した磁場に磁気シールド１８０が発生した磁場が重ね合わせられる。
【００２９】
このように重ね合わされて形成される静磁場の分布を所望の分布にするために、本実施形態に係る超電導マグネットの調整方法においては下記の工程を行なう。図３は、本実施形態に係る超電導マグネットの調整方法を示すフローチャートである。
【００３０】
まず、磁気シールド１８０の貫通孔１８１の中心軸と、真空槽１４０の軸孔部１５１の中心軸とが一致するように、クライオスタット１５０の磁気シールド１８０内における位置を調整する。このとき、互いに対向する真空槽１４０同士の軸孔部１５１の中心軸が一致するようにする。
【００３１】
たとえば、磁気シールド１８０の２つの貫通孔１８１と２つの真空槽１４０の軸孔部１５１とに、貫通孔１８１の内径および軸孔部１５１の内径より僅かに小さな直径を有する１本の棒状部材を挿通することにより、貫通孔１８１および軸孔部１５１の中心軸を一致させる。このように位置調整した状態で、リニアガイド１９１およびジャッキ１９２の各々を図示しないストッパにより固定する。
【００３２】
次に、図３に示すように、１対の超電導コイル１１０を励磁し、１対の超電導コイル１１０によって所定の空間２０に形成された静磁場の分布を磁気センサにより測定する(Ｓ１００)。磁気センサとしては、ガウスメータまたはテスラメータなどのセンサを用いることができる。
【００３３】
本実施形態においては、まず、２つの真空槽１４０の互いに対向する側面同士の中間に位置する中間面１０から、図２中の左側に位置する真空槽１４０側に所定の距離Ｌだけ離れて平行に位置する第１測定面３０上で静磁場の分布を測定する。
【００３４】
次に、中間面１０から、図２中の右側に位置する真空槽１４０側に所定の距離Ｌだけ離れて平行に位置する第２測定面４０上で静磁場の分布を測定する。距離Ｌとしては、たとえば１５０ｍｍである。
【００３５】
図４は、１つの測定面上における測定ポイントを示す図である。図４に示すように、本実施形態においては、第１測定面３０上および第２測定面４０上の各々にて、３７点の測定ポイント５０を設定している。
【００３６】
図４中のＸ軸とＹ軸との交点は、第１測定面３０または第２測定面４０と、真空槽１４０の軸孔部１５１の中心軸との交点である。この交点を中心とする半径の異なる３つの円上に、放射状に測定ポイント５０を配置している。
【００３７】
第１測定面３０上および第２測定面４０上の各々の３７点の測定ポイント５０における磁気センサの測定結果から、１対の超電導コイル１１０の各々によって形成された静磁場の分布を把握することができる。
【００３８】
第１測定面３０上における測定結果は、第１測定面３０に近接している図２中の左側に位置する超電導コイル１１０によって形成された静磁場の影響を大きく受けている。一方、第２測定面４０上における測定結果は、第２測定面４０に近接している図２中の右側に位置する超電導コイル１１０によって形成された静磁場の影響を大きく受けている。
【００３９】
そのため、第１測定面３０上における測定結果と第２測定面４０上における測定結果とを比較することにより、１対の超電導コイル１１０の各々によって形成された静磁場の分布を把握することができる。
【００４０】
なお、本実施形態においては、磁気シールド１８０の２つの貫通孔１８１に磁気センサの冶具を取り付けて測定している。図５は、本実施形態において磁気センサ装置を超電導マグネットに取り付けた状態を示す断面図である。
【００４１】
図５に示すように、磁気センサ装置６０は、軸部２１０と、軸部２１０の両端から下方に延在する１対の脚部２２０と、軸部２１０の下面から下方に延在して磁気センサ２４０を支持する支持部２３０とからなる冶具を含んでいる。１対の脚部２２０の下端側の互いに対向する側面に、１対の突出部２２１が設けられている。突出部２２１の外形は、貫通孔１８１の外形より僅かに小さく形成されている。
【００４２】
１対の脚部２２０の各々は、独立して軸部２１０に着脱自在に取り付けられている。支持部２３０は、軸部２１０に着脱自在に取り付けられている。支持部２３０として、互いに長さの異なる複数の支持部２３０が用意されている。
【００４３】
軸部２１０には、支持部２３０を取り付け可能な複数の取付部が形成されている。その複数の取付部のいずれかに、複数の支持部２３０のいずれかを取り付けることにより、図４に示す３７点の測定ポイント５０の全てに磁気センサ２４０を択一的に配置可能となる。また、磁気センサ２４０を第１測定面３０上または第２測定面４０上に選択的に配置可能となる。
【００４４】
磁気センサ装置６０を超電導マグネット１００に取り付ける際には、一対の脚部２２０のうちの一方を軸部２１０から取り外した状態で、他方の脚部２２０の突出部２２１を一方の貫通孔１８１に挿入する。その後、取り外していた一方の脚部２２０の突出部２２１を他方の貫通孔１８１に挿入した状態で、一方の脚部２２０を軸部２１０に取り付ける。
【００４５】
このように、静磁場の分布を測定する工程(Ｓ１００)において、磁気シールド１８０が有する位置基準に磁気センサ２４０の冶具を取り付けて磁気センサ２４０を所定の空間２０内に配置することにより、磁気シールド１８０に対して高い位置精度で磁気センサ２４０を配置することができる。
【００４６】
次に、磁気センサ２４０により測定された第１測定面３０上および第２測定面４０上の静磁場の分布を放物面で近似する。具体的には、最小二乗法を用いて、下記の式(１)で示される放物面で近似する。
Ｂ(ｘ，ｙ)＝ｈx(ｘ−ｘ0)2＋ｈy(ｙ−ｙ0)2＋ｃ      ・・・(１)
第１測定面３０上および第２測定面４０上の静磁場の分布の各々において、式(１)のパラメータｈx、ｘ0、ｈy、ｙ0、ｃを決定することにより、放物面が最大になる座標である(ｘ0,ｙ0)が求まる。この座標(ｘ0,ｙ0)が、第１測定面３０上および第２測定面４０上の各々の静磁場の中心位置である。
【００４７】
第１測定面３０上および第２測定面４０上の静磁場の分布の少なくともいずれかが所望の分布からずれている場合には、図３に示すように、静磁場の分布を測定する工程(Ｓ１００)における磁気センサ２４０の測定結果に基づいて、２つの位置調整機構１９０により２つの真空槽１４０の相対的位置関係を調整する(Ｓ１１０)。
【００４８】
たとえば、静磁場の中心位置を(０，０)にする場合には、超電導コイル１１０を消磁した後、クライオスタット１５０をリニアガイド１９１により図１中のＸ方向に−ｘ0だけ移動させ、ジャッキ１９２によりＹ方向に−ｙ0だけ移動させる。
【００４９】
この後、超電導コイル１１０を再励磁し、再度、第１測定面３０上および第２測定面４０上の静磁場の分布を測定する。この測定結果においても、第１測定面３０上および第２測定面４０上の静磁場の分布の少なくともいずれかが所望の分布からずれている場合には、上記の位置調整を再度行なう。
【００５０】
その後、静磁場の分布が所望の分布になるまで、静磁場の測定と位置調整とを繰り返す。
【００５１】
上記のように、本実施形態に係る超電導マグネット１００は、位置調整機構１９０によって真空槽１４０の位置を調整することにより静磁場の分布を変更できる。そのため、位置調整機構１９０を真空槽１４０内に配置する必要がなく簡易な構造とすることができ、磁気シールド１８０内で真空槽１４０が移動可能な広い範囲で磁場調整を行なうことができる。
【００５２】
また、磁気シールド１８０に設けられた位置基準を用いて、所定の空間２０に静磁場を利用する機器を配置することにより、当該機器において所望の分布を有する静磁場を利用することができる。
【００５３】
以下、本発明の実施形態２に係る超電導マグネットおよびその調整方法について説明する。なお、本実施形態に係る超電導マグネット２００は、位置調整機構の構成および磁気シールドおよび真空槽の形状のみ実施形態１に係る超電導マグネット１００と異なるため、他の構成については説明を繰り返さない。
【００５４】
(実施形態２)
図６は、本発明の実施形態２に係る超電導マグネットの構成を示す一部断面図である。図６においては、磁気シールドのみ断面視で示している。
【００５５】
図６に示すように、本発明の実施形態２に係る超電導マグネット２００においては、磁気シールド２８０上に、真空槽１４０を支持するための支持台２９０が載置されている。支持台２９０は、鉄などの磁性体から形成されており、磁気シールドの機能を有している。
【００５６】
本実施形態に係る超電導マグネット２００の位置調整機構は、磁気シールド２８０および支持台２９０を貫通するように設けられた雌螺子およびこの雌螺子と螺合する止め螺子を含んでいる。
【００５７】
具体的には、磁気シールド２８０の上部の一方の側部に設けられた雌螺子１８２および止め螺子２９２、磁気シールド２８０の上部の他方の側部に設けられた雌螺子１８３および止め螺子２９３、磁気シールド２８０の下部の一方の側部に設けられた雌螺子１８４および止め螺子２９４、磁気シールド２８０の下部の他方の側部に設けられた雌螺子１８５および止め螺子２９５、ならびに、支持台２９０の上面に設けられた雌螺子２９１および止め螺子２９９から位置調整機構が構成されている。
【００５８】
真空槽１４０は、上記の止め螺子により周囲から押圧されることにより、位置決めされた状態で支持されている。なお、本実施形態においては、止め螺子として、六角穴付止めねじを用いている。また、磁場中での取り扱いを容易にするために、止め螺子の材料をＳＵＳ３０４などの非磁性体としている。
【００５９】
本実施形態においては、各止め螺子の締め込み量を調整することにより真空槽１４０の位置を変更することができる。たとえば、真空槽１４０を図６中の左上方向に移動させる場合には、止め螺子２９１，２９２，２９４の締め込み量を増し、止め螺子２９３，２９５の締め込み量を減じる。
【００６０】
このようにして、２つの真空槽１４０の相対的位置関係を調整することにより、所定の空間２０に形成される静磁場の分布を変更することができる。本実施形態に係る超電導マグネット２００の調整方法の手順は、実施形態１に係る超電導マグネット１００の調整方法と同様である。
【００６１】
本実施形態においても、位置調整機構を真空槽１４０内に配置する必要がなく簡易な構造とすることができ、磁気シールド２８０内で真空槽１４０が移動可能な広い範囲で磁場調整を行なうことができる。
【００６２】
以下、本発明の実施形態３に係る超電導マグネットおよびその調整方法について説明する。なお、本実施形態に係る超電導マグネット３００は、磁気シールドの形状および冷凍機の姿勢のみ実施形態２に係る超電導マグネット２００と異なるため、他の構成については説明を繰り返さない。
【００６３】
(実施形態３)
図７は、本発明の実施形態３に係る超電導マグネットの構成を示す一部断面図である。図７においては、磁気シールドのみ断面視で示している。
【００６４】
図７に示すように、本実施形態に係る超電導マグネット３００においては、冷凍機２６０が横向きに取り付けられている。それに対応して、磁気シールド３８０においては、冷凍機２６０が位置する側の側部は低く、反対側の側部は高く形成されている。また、磁気シールド３８０は、真空槽１４０の上方も覆っている。
【００６５】
本実施形態に係る超電導マグネット３００の位置調整機構は、磁気シールド３８０および支持台３９０を貫通するように設けられた雌螺子およびこの雌螺子と螺合する止め螺子を含んでいる。
【００６６】
具体的には、磁気シールド３８０の上部の他方の側部に設けられた雌螺子３８３および止め螺子２９３、磁気シールド３８０の下部の一方の側部に設けられた雌螺子３８４および止め螺子２９４、磁気シールド３８０の下部の他方の側部に設けられた雌螺子３８５および止め螺子２９５、ならびに、支持台２９０の上面に設けられた雌螺子２９１および止め螺子２９９から位置調整機構が構成されている。
【００６７】
磁気シールド３８０は、図７中のＸ方向において非対称の形状を有しているため、磁気シールド３８０が磁化することにより発生する磁場もＸ方向において非対称となる。
【００６８】
また、超電導コイル１１０と磁気シールド３８０との間に生じる吸引力もＸ方向において非対称となる。そのため、クライオスタット１５０は、磁性体の多く存在する図７中の左側に向けて−Ｘ方向の吸引力を受ける。
【００６９】
そのため、本実施形態に係る超電導マグネット３００の調整方法においては、予め、クライオスタット１５０の中心位置を磁気シールド３８０の中心位置に対して＋Ｘ方向に寄せて固定した状態で超電導コイル１１０を励磁する。＋Ｘ方向に寄せる距離は、たとえば、５ｍｍ程度である。
【００７０】
次に、実施形態１に係る超電導マグネット１００の調整方法と同様に、所定の空間２０に形成される静磁場の分布を磁気センサ２４０により測定する(Ｓ１００)。その測定結果を、上記式(１)で示される放物面で近似する。近似した放物面から得られた静磁場の中心位置は、＋Ｘ方向に片寄っている。
【００７１】
次に、位置調整機構により２つの真空槽１４０の相対的位置関係を調整する(Ｓ１１０)。具体的には、超電導コイル１１０を励磁した状態で、静磁場の分布の測定結果に基づいて、止め螺子２９３，２９５の締め込み量を減じる。すると、真空槽１４０は、−Ｘ方向の吸引力により図７中の左側に移動する。その後、止め螺子２９４の締め込み量を増して、真空槽１４０を位置決めする。
【００７２】
その状態で、再度、静磁場の分布を測定する。この測定結果においても、静磁場の分布が所望の分布からずれている場合には、上記の位置調整を再度行なう。その後、静磁場の分布が所望の分布になるまで、静磁場の測定と位置調整とを繰り返す。
【００７３】
上記のように、本実施形態に係る超電導マグネット３００においては、超電導コイル１１０を消磁せずに静磁場の分布を変更することができる。そのため、短時間で超電導マグネット３００の調整を行なうことができる。
【００７４】
本実施形態においても、位置調整機構を真空槽１４０内に配置する必要がなく簡易な構造とすることができ、磁気シールド３８０内で真空槽１４０が移動可能な広い範囲で磁場調整を行なうことができる。
【００７５】
以下、本発明の実施形態４に係る超電導マグネットおよびその調整方法について説明する。なお、本実施形態に係る超電導マグネット４００は、超電導コイルの冷却方式のみ実施形態１に係る超電導マグネット１００と異なるため、他の構成については説明を繰り返さない。
【００７６】
(実施形態４)
図８は、本発明の実施形態４に係る超電導マグネットの構成を示す断面図である。図８に示すように、本発明の実施形態４に係る超電導マグネット４００は、超電導コイル１１０と、超電導コイル１１０を収納して内部に液体ヘリウム４２０を貯留するヘリウム槽４１０と、ヘリウム槽４１０の周囲を囲む熱シールド４３０と、熱シールド４３０を収納する真空槽４４０とを備えている。熱シールド４３０と真空槽４４０とからクライオスタット４５０が構成されている。
【００７７】
また、超電導マグネット４００は、真空槽４４０の少なくとも一部を覆う磁気シールド４８０と、真空槽４４０に固定され、気化した液体ヘリウム４２０を液化して超電導コイル１１０を冷却する冷凍機４６０とを備えている。
【００７８】
さらに、超電導マグネット４００は、２つの真空槽４４０の各々を位置調整可能に支持する２つの位置調整機構４９０とを備えている。
【００７９】
本実施形態に係る超電導マグネット４００は、超電導コイル１１０を液体ヘリウム４２０に浸漬することにより冷却する、いわゆるヘリウム冷却方式の超電導マグネットである。
【００８０】
以下、本実施形態に係る超電導マグネット４００の各構成について説明する。本実施形態の超電導マグネット４００は、超電導コイル１１０、ヘリウム槽４１０、熱シールド４３０、真空槽４４０、および、冷凍機４６０をそれぞれ２つずつ備えている。
【００８１】
ヘリウム槽４１０は、Ｏ字状の外形を有している。ヘリウム槽４１０の軸部に超電導コイル１１０が巻き付けられている。ヘリウム槽４１０の上部にヘリウム配管４７０が連結されている。ヘリウム配管４７０は、液体ヘリウム４２０の注液、および、液体ヘリウム４２０が気化したヘリウムガスの排気を行なうものである。ヘリウム槽４１０の内部に貯留された液体ヘリウム４２０により超電導コイル１１０が冷却される。
【００８２】
冷凍機４６０の第１段目の冷却部は、熱シールド４３０に接している。冷凍機４６０の先端部である第２段目の冷却部は、ヘリウム槽４１０内において気化した液体ヘリウムと接しており、気化した液体ヘリウムを冷却して再液化する。
【００８３】
２つの位置調整機構４９０の各々は、磁気シールド４８０上に設けられたリニアガイド４９１およびリニアガイド４９１上に設けられた２つのジャッキ４９２を含んでいる。リニアガイド４９１は、磁気シールド４８０上に固定されたレールと、レール上をスライドする２つの可動ブロックとを含んでいる。
【００８４】
各ジャッキ４９２は、リニアガイド４９１の可動ブロック上に固定されている。ジャッキ４９２は、螺子ジャッキなどの機械式、油圧ジャッキなどの液体作動式、および、エアジャッキなどの気体作動式のいずれでもよい。
【００８５】
位置調整機構４９０によりクライオスタット４５０が支持されている。リニアガイド４９１により、クライオスタット４５０が図８のＸ方向において位置調整される。ジャッキ４９２により、クライオスタット４５０が図８のＹ方向において位置調整される。
【００８６】
なお、本実施形態に係る超電導マグネット４００は、リニアガイド４９１およびジャッキ４９２を含む位置調整機構４９０を有しているが、位置調整機構はこれに限られず、実施形態２，３に係る雌螺子および止め螺子を含む位置調整機構を有していてもよい。
【００８７】
本実施形態においても、位置調整機構を真空槽４４０内に配置する必要がなく簡易な構造とすることができ、磁気シールド４８０内で真空槽４４０が移動可能な広い範囲で磁場調整を行なうことができる。
【００８８】
なお、今回開示した上記実施形態はすべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【符号の説明】
【００８９】
１０  中間面、２０  空間、３０  第１測定面、４０  第２測定面、５０  測定ポイント、６０  磁気センサ装置、１００，２００，３００，４００  超電導マグネット、１１０  超電導コイル、１２０  巻枠、１３０，４３０  熱シールド、１４０，４４０  真空槽、１５０，４５０  クライオスタット、１５１  軸孔部、１６０，２６０，４６０  冷凍機、１７０  熱伝導体、１８０，２８０，３８０，４８０  磁気シールド、１８１  貫通孔、１８２，１８３，１８４，１８５，２９１，３８３，３８４，３８５  雌螺子、１９０，４９０  位置調整機構、１９１，４９１  リニアガイド、１９２，４９２  ジャッキ、２１０  軸部、２２０  脚部、２２１  突出部、２３０  支持部、２４０  磁気センサ、２９０，３９０  支持台、２９１，２９２，２９３，２９４，２９５，２９９  止め螺子、４１０  ヘリウム槽、４２０  液体ヘリウム、４７０  ヘリウム配管。
【図１】
2013157130.tif 000003
【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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【手続補正書】
【提出日】平成24年8月6日(2012.8.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１対の超電導コイル(１１０)と、
前記１対の超電導コイル(１１０)の各々の周囲を囲む２つの熱シールド(１３０，４３０)と、
前記２つの熱シールド(１３０，４３０)の各々を収納して互いの間に所定の空間(２０)を挟んで対向する２つの真空槽(１４０，４４０)と、
前記２つの真空槽(１４０，４４０)の少なくとも一部を覆う磁気シールド(１８０，２８０，３８０，４８０)と、
前記２つの真空槽(１４０，４４０)の各々を位置調整可能に支持する２つの位置調整機構と
を備え、
前記２つの位置調整機構は、前記２つの真空槽(１４０，４４０)の相対的位置関係を調整することにより、前記１対の超電導コイル(１１０)によって前記所定の空間(２０)に形成される静磁場の分布を変更し、
前記磁気シールド(１８０)は、前記２つの位置調整機構による前記２つの真空槽(１４０)の位置調整に関する位置基準(１８１)を有している、超電導マグネット。
【請求項２】
前記２つの位置調整機構の各々は、前記磁気シールド(１８０，４８０)上に設けられたリニアガイド(１９１，４９１)および該リニアガイド(１９１，４９１)上に設けられたジャッキ(１９２，４９２)を含む、請求項１に記載の超電導マグネット。
【請求項３】
前記２つの位置調整機構の各々は、前記磁気シールド(２８０，３８０)を貫通するように設けられた雌螺子、および該雌螺子と螺合する止め螺子を含む、請求項１に記載の超電導マグネット。
【請求項４】
１対の超電導コイル(１１０)と、前記１対の超電導コイル(１１０)の各々の周囲を囲む２つの熱シールド(１３０，４３０)と、前記２つの熱シールド(１３０，４３０)の各々を収納して互いの間に所定の空間を挟んで対向する２つの真空槽(１４０，４４０)と、前記２つの真空槽(１４０，４４０)の少なくとも一部を覆う磁気シールド(１８０，２８０，３８０，４８０)と、前記２つの真空槽(１４０，４４０)の各々を位置調整可能に支持する２つの位置調整機構とを備える超電導マグネットの調整方法であって、
前記１対の超電導コイル(１１０)によって前記所定の空間に形成される静磁場の分布を磁気センサにより測定する工程(Ｓ１００)と、
前記静磁場の分布を測定する工程(Ｓ１００)における前記磁気センサの測定結果に基づいて、前記２つの位置調整機構により前記２つの真空槽(１４０，４４０)の相対的位置関係を調整する工程(Ｓ１１０)と
を備え、
前記静磁場の分布を測定する工程(Ｓ１００)において、前記磁気シールド(１８０)が有する位置基準(１８１)に前記磁気センサ(２４０)の冶具を取り付けて前記磁気センサ(２４０)を前記所定の空間内(２０)に配置する、超電導マグネットの調整方法。
【請求項５】
前記２つの真空槽(１４０，４４０)の相対的位置関係を調整する工程(Ｓ１１０)において、前記２つの位置調整機構の各々が含む、前記磁気シールド(１８０，４８０)上に設けられたリニアガイド(１９１，４９１)および該リニアガイド(１９１，４９１)上に設けられたジャッキ(１９２，４９２)を用いて、前記２つの真空槽(１４０，４４０)の相対的位置関係を調整する、請求項４に記載の超電導マグネットの調整方法。
【請求項６】
前記２つの真空槽(１４０，４４０)の相対的位置関係を調整する工程(Ｓ１１０)において、前記２つの位置調整機構の各々が含む、前記磁気シールド(２８０，３８０)を貫通するように設けられた雌螺子、および該雌螺子と螺合する止め螺子を用いて、前記２つの真空槽(１４０，４４０)の相対的位置関係を調整する、請求項４に記載の超電導マグネットの調整方法。
【国際調査報告】
2013157130.tif 000011
2013157130.tif 000012
2013157130.tif 000013
2013157130.tif 000014