(57)【要約】  本発明は、磁気シールドルーム用の壁部材及び磁気シールドルームに関する。壁部材は、高導電率を有する金属板から成る少なくとも一つの第一の層（１）、及び高透磁率を有する金属から成る少なくとも二つの層である第二の層（２）と第三の層（３）を備える。層（１、２、３）は空隙なく互いに面接触して重なり合っているので、高導電率を有する各第一の層（１）は、高透磁率を有する第二の層（２）と第三の層（３）との間で第二の層と第三の層に実質的に面接触している状態にあり、これらの層は磁気的干渉の侵入深さを最小にするように導電率（σ）と高透磁率（μ）の積（σ×μ）を最大にするコンパクトな構造をともに形成する。
2005514797.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気シールドルーム用壁部材であって、前記壁部材が、
高導電率を有する金属板から構成される少なくとも一つの第一の層（１）と、
高透磁率を有する金属板から構成される、少なくとも二つの第二の層（２）及び第三の層（３）を備え、
前記層（１、２、３）は空隙なく互いに面接触して重なり合っているので、高導電率を有する各第一の層（１）は高透磁率を有する第二の層（２）と第三の層（３）との間で第二の層と第三の層に実質的に面接触している状態にあり、これらの層は磁気的干渉の侵入深さを最小にするように導電率（σ）と高透磁率（μ）の積（σ×μ）を最大にするコンパクトな構造をともに形成することを特徴とする壁部材。
【請求項２】
壁部材は、高導電率を有する材料により形成される第四の層（４）であって、第二の層（２）の上に重なって壁部材の外側層を形成する前記第四の層を備えることを特徴とする請求項１に記載の壁部材。
【請求項３】
第一の層（１）及び／又は第四の層（４）は、一体化したアルミニウムシートであることを特徴とする請求項１又は２に記載の壁部材。
【請求項４】
第二の層（２）及び／又は第三の層（３）は、一体化したミューメタルシートであるか、又はミューメタルシートが隣接する部品形状をしていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の壁部材。
【請求項５】
壁部材の複合構造は、高導電率を有する層と高透磁率を有する層が交互に配置される、第一の層（１）、第二の層（２）及び第三の層（３）の二つ以上のセットを備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の壁部材。
【請求項６】
壁部材は、第一の層（１）及び／又は第二の層（２）よりも実質的に薄く、かつ第一の層（１）と第二の層（２）との間、及び／又は第一の層（１）と第三の層（３）との間に配置される弾性材料から成る第五の層（５）を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の壁部材。
【請求項７】
壁構造の端部領域において、各内側層は、内側層の上に配置される外側層よりも外側に延びて、接触のために各内側層を露出させることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の壁部材。
【請求項８】
壁構造の端部領域において、第一の層（１）の各反対面側の第一の表面（Ａ）が接触のために露出するように、第一の層（１）は他の層（２〜５）よりも外側に延びるよう配置されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の壁部材。
【請求項９】
壁構造の端部領域において、第二の層（２）の第二の表面（Ｂ）が接触のため露出するように、第二の層（２）は第四の層（４）よりも端部に向かって外側に延びるよう配置されることを特徴とする請求項２〜８のいずれか一項に記載の壁部材。
【請求項１０】
層（１〜５）は、接着により互いに固定されることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の壁部材。
【請求項１１】
層（１〜５）は、機械的手段により互いに固定されることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の壁部材。
【請求項１２】
壁部材中のアルミニウムの合計厚さは、約１２ｍｍ程度であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の壁部材。
【請求項１３】
壁部材中のミューメタルの合計厚さは、約２ｍｍ程度であることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載の壁部材。
【請求項１４】
壁部材は平坦な長方形であることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一項に記載の壁部材。
【請求項１５】
壁部材は９０°の曲げ角度を有するコーナー部材であることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか一項に記載の壁部材。
【請求項１６】
隣接して互いに接続されて殻構造を形成する壁部材（１０３、１０４、１０５）から形成される、壁（１００）、床（１０１）及び天井（１０２）を備える磁気シールドルームであって、前記壁部材は
高導電率を有する金属板から構成される少なくとも一つの第一の層（１）と、
高透磁率を有する金属板から構成される、少なくとも二つの第二の層（２）及び第三の層（３）から成り、
前記層（１、２、３）は空隙なく互いに面接触して重なり合っているので、高導電率を有する各第一の層（１）は高透磁率を有する第二の層（２）と第三の層（３）との間で第二の層と第三の層に実質的に面接触している状態にあり、これらの層は磁気的干渉の侵入深さを最小にするように導電率（σ）と高透磁率（μ）の積（σ×μ）を最大にするコンパクトな構造をともに形成することを特徴とする磁気シールドルーム。
【請求項１７】
壁部材（１０３、１０４、１０５）は、高導電率を有する材料により形成される第四の層（４）であって、第二の層（２）の上に重なって壁部材の最も外側の層を形成する前記第四の層を備えることを特徴とする請求項１５に記載の磁気シールドルーム。
【請求項１８】
第一の層（１）及び／又は第四の層（４）は、一体化したアルミニウムシートであることを特徴とする請求項１６又は１７に記載の磁気シールドルーム。
【請求項１９】
第二の層（２）及び／又は第三の層（３）は、一体化したミューメタルシートであるか、又はミューメタルシートが隣接する部品形状をしていることを特徴とする請求項１６〜１８のいずれか一項に記載の磁気シールドルーム。
【請求項２０】
壁部材（１０３、１０４、１０５）の複合構造は、高導電率を有する層と高透磁率を有する材料の層が交互に配置される、第一の層（１）、第二の層（２）及び第三の層（３）の二つ以上のセットを備えることを特徴とする請求項１８又は１９に記載の磁気シールドルーム。
【請求項２１】
壁部材（１０３、１０４、１０５）は、かつ第一の層（１）と第二の層（２）との間、及び／又は第一の層（１）と第三の層（３）との間に配置される薄い弾性材料から成る第五の層（５）を備えることを特徴とする請求項１６〜２０のいずれか一項に記載の磁気シールドルーム。
【請求項２２】
壁構造（１０３、１０４、１０５）の端部領域において、各内側層は、内側層の上に配置される外側層よりも外側に延びて、接触のために各内側層を露出させることを特徴とする請求項１６〜２１のいずれか一項に記載の壁部材。
【請求項２３】
壁構造（１０３、１０４、１０５）の端部領域において、第一の層（１）の各反対面側の第一の表面（Ａ）が接触のために露出するように、第一の層（１）は他の層（２〜５）よりも外側に延びるよう配置されることを特徴とする請求項１６〜２２のいずれか一項に記載の壁部材。
【請求項２４】
壁構造の端部領域において、第二の層（２）の第二の表面（Ｂ）が接触のため露出するように、第二の層（２）は第四の層（４）よりも端部に向かって外側に延びるよう配置されることを特徴とする請求項１６〜２３のいずれか一項に記載の壁部材。
【請求項２５】
層（１〜５）は、接着により互いに固定されることを特徴とする請求項１６〜２４のいずれか一項に記載の壁部材。
【請求項２６】
層（１〜５）は、機械的手段により互いに固定されることを特徴とする請求項１６〜２５のいずれか一項に記載の壁部材。
【請求項２７】
壁部材（１０３、１０４、１０５）中のアルミニウムの合計厚さは、約１２ｍｍ程度であることを特徴とする請求項１６〜２６のいずれか一項に記載の壁部材。
【請求項２８】
壁部材（１０３、１０４、１０５）中のミューメタルの合計厚さは、約２ｍｍ程度であることを特徴とする請求項１６〜２７のいずれか一項に記載の壁部材。
【請求項２９】
壁部材（１０３）は、平坦な長方形であることを特徴とする請求項１６〜２８のいずれか一項に記載の壁部材。
【請求項３０】
壁部材（１０４，１０５）は、９０°の曲げ角度を有するコーナー部材であることを特徴とする請求項１６〜２９のいずれか一項に記載の壁部材。
【請求項３１】
磁気シールドルームは、前記壁部材（１０３、１０４、１０５）から形成される少なくとも一つの殻を備えることを特徴とする請求項１６〜３０のいずれか一項に記載の磁気シールドルーム。
【請求項３２】
磁気シールドルームは、前記壁部材（１０３、１０４、１０５）から形成される少なくとも二つ以上のネスト状の殻を備えることを特徴とする請求項１６〜３１のいずれか一項に記載の磁気シールドルーム。
【請求項３３】
磁気シールドルームは、各二つの隣接する壁部材を接続するための接続手段（６、１０、１１）であって、隣接する壁部材間の連続的電気伝導性および磁気伝導性をもたらすように配置される前記接続手段を備えることを特徴とする請求項１６〜３２のいずれか一項に記載の磁気シールドルーム。
【請求項３４】
接続手段は二つの隣接する壁部材間の継ぎ目領域上に配置されるカバー帯片（６）を備え、前記カバー帯片（６）は、アルミニウム等の高導電性を有する材料により形成される第六の層（８）と、ミューメタル等の高透磁率を有する材料により形成される第七の層（９）とを備え、前記第七の層（９）は、第六の層の上に重ねられ、第七の層（９）が露出した第三の表面（Ｃ）を第六の層（８）の両側に有するように第六の層（８）よりも幅が広く、それにより、カバー帯片が継ぎ目領域を覆うように配置されたとき、第六の層（８）は隣接する壁部材の第一の層（１）の第一の表面（Ａ）と接触し、それにより、継ぎ目に電気伝導性がもたらされ、さらに第七の層（９）の第三の表面（Ｃ）が隣接する壁部材の第二の層（２）及び／又は第三の層（３）と接触し、それにより、継ぎ目に磁気伝導性をもたらすことを特徴とする請求項１６〜３３のいずれか一項に記載の磁気シールドルーム。
【請求項３５】
カバー帯片（６）は、第六の層（８）と第七の層（９）との間に配置される薄い弾性材料から成る第八の層（７１）を備えることを特徴とする請求項３４に記載の磁気シールドルーム。
【請求項３６】
カバー帯片（６）は、第六の層（８）と反対の側で第七の層（９）上に配置される薄い弾性材料から成る第九の層（７２）を備えることを特徴とする請求項３４又は３５に記載の磁気シールドルーム。
【請求項３７】
接続手段は、壁部材の対向する両側から継ぎ目領域を締め付けるためのボルトにより接続される梁の対（１０、１１）を備えることを特徴とする請求項３３〜３６のいずれか一項に記載の磁気シールドルーム。
【請求項３８】
導電材料から構成されかつ隣接する壁部材である第四の層（４）と接触して配置される、磁気シールドルームの外側に配置される梁（１１）は、前記第四の層間に電気伝導性をもたらすことを特徴とする請求項３３〜３６のいずれか一項に記載の磁気シールドルーム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の序文に記載の壁部材に関する。さらに、本発明は請求項１６の序文に記載の磁気シールドルームに関する。
【０００２】
本発明は、その環境において発生する磁気的な干渉に対して敏感な装置のシールドに関する。特に磁場に対して電磁気的なシールドを必要とする装置の例は、生体磁気において用いられるＳＱＵＩＤに基づく磁力計や半導体産業におけるナノメートルレベルの薄膜にパターンを形成するために用いる電子ビームリソグラフィ装置のような非常に敏感な測定装置である。これらの装置は、１Ｈｚより下の低周波数領域で主に磁気的干渉を起こす電車や自動車等の強力な磁気的干渉源、及びメガヘルツ帯までの高周波数で電磁線を放射するデジタル電子機器とコンピュータに近い都市部の地域で通常稼動している。
【背景技術】
【０００３】
磁気シールドを達成する最も簡単な方法は、シールドすべき空間の周りに例えば三つの直交するヘルムホルツコイルである、コイルシステムを構成することである。コイルに電流を供給して磁気的干渉を補償することを、例えば三軸フラックスメータを用いた磁束計からの信号により制御する。干渉場の大部分が均一であることがわかっていれば、磁束計はコイルシステムの外側に、あるいはコイルシステムの内側のシールドすべき機器の近くのいずれかに配置できる。
【０００４】
これらの手法は動的シールドの例である。動的シールドの主な優位性は、低コストで、かつ重量が軽いことである。しかし、動的シールドの効率は制御システムの性能により制限される。補償用に用いる有限な数のコイルは、ある幾何学形態の形状のみの補償場を発生することが可能である。そのため、大きな体積についての複雑な幾何学形態の干渉場は、部分的にのみ補償することができる。システムの幾何学形態の性能が十分でも、動的補償の程度は固有のノイズレベル及び差信号を生成するフラックスメータの操作帯域により常に制限される。
【０００５】
これらの制限のため、動的シールドは、高透磁率又は良好な導電性のいずれかを有する材料により通常構成される受動磁気シールドにより、しばしば補完又は置き換えられる。高透磁率材料は、取り囲んだ空間を強力に磁化し、それにより磁化された材料の近くの磁化する干渉場を平衡させる誘起場を出現させることにより遮蔽する。これは、環境から材料それ自体中への磁気フラックスの「集中」に事実上対応する。
【０００６】
良好な導電体により実現されるシールドは、かなり異なる機構に基づいている。良好な導電性のため、変化する磁場に曝される導電体中に強力な渦電流が引き起こされる。これらの誘起された電流と関連する磁場が干渉する磁場の影響を弱める。この機構が高周波数でのみシールドに寄与しかつ静的な場の場合には全体として効果がないように、有限な導電率により誘起された電流の減衰が起きる。
【０００７】
受動シールドの例は、生体磁気計測において通常用いられる磁気シールドルーム（ＭＳＲ）である。異なる寸法及び構成をもつ数十の磁気シールドルームが過去四十年間に作られている。単純なアルミニウムの厚板により構成される磁気シールドルームがある（Ｓ．Ｎ．Ｅｒｎｅら編「生体磁気（Ｂ１ｏｍａｇｎｅｔｉｓｍ）」、１９８１年、ＷｄＧ，ベルリン（Ｂｅｒｌｉｎ）における、Ｊ．Ａ．Ｖ．Ｍａｌｍｉｕｖｕｏ，Ｐ．Ｈｅｉｎｏｎｅｎ，Ｍ．ＴｕｏｍｏｌａおよびＪ．Ｌｅｋｋａｌａ『Ｔｈｉｃｋ−ｗａｌｌｅｄ  ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ  ｓｈｉｅｌｄ  ｉｎ  ｂｉｏｍａｇｎｅｔｉｃ  ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ』、１０７−１１２頁）。また、ほとんど高透磁率のＮｉ／Ｆｅ合金のみにより構成された磁気シールドルームもある（Ｊ．Ｂｏｒｋ，Ｈ．Ｄ．Ｈａｈｌｂｏｈｍ，Ｒ．ＫｌｅｉｎおよびＡ．Ｓｃｈｎａｂｅｌ「Ｔｈｅ  ８−ｌａｙｅｒｅｄ  ｍａｇｎｅｔｉｃａｌｌｙ  ｓｈｉｅｌｄｅｄ  ｒｏｏｍ  ｏｆ  ｔｈｅ  ＰＴＢ：Ｄｅｓｉｇｎ  ａｎｄ  ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ」、第１２回生体磁気国際会議、ヘルシンキ（Ｈｅｌｓｉｎｋｉ）、２０００年）。商業的に入手可能なほとんどの磁気シールドルームは、アルミニウム又はＮｉ／Ｆｅ板のどちらか、又はアルミニウム上のＮｉ／Ｆｅ板から構成される数個のネスト化された殻より成る。
【０００８】
能動補償配置と比較すると、適切に構成された磁気シールドルームは生体磁気の応用に対して必要な大きな容積の磁気シールドの単純明快な方法であるため、これらの磁気シールドルームは、人間の中枢神経系や人間の心臓の生体磁気記録を行う研究所や病院において実際に用いられている。
【０００９】
磁気シールドルームの性能を定量的に特徴付ける簡単な方法は、周波数依存性シールド因子Ｓ（ｆ）＝Ｂ０（ｆ）／Ｂ１（ｆ）を定義することである。ここで、Ｂ０は磁気シールドルームの外側の磁束の密度であり、Ｂ１は磁気シールドルーム内部、例えば中心での磁束密度である。このように定義されたシールド因子は無次元のスカラー量であり、その数値はデシベル、すなわち、ｄＢでのＳ＝２０×Ｌｏｇ（Ｓ）で与えられる。
【００１０】
典型的な都市部環境中での磁気的干渉Ｂ０（ｆ）の周波数スペクトルは、生体磁気応用と関連する０．１〜１００Ｈｚの範囲において、１／ｆ規則に従う。そのため、１Ｈｚより下の周波数において最も高いシールド因子が必要である。
【００１１】
渦電流シールドは低周波数で無効であるので、この最も重要な周波数範囲において導電性壁部材は重要ではない。そのため、十分なシールド性能を補償するために、従来技術の解決策は主に強磁性シールドを最適化することの集中している。
【００１２】
所定の透磁率を有する所定の固定量の強磁性材料を用いる場合、低周波数シールド因子を最大化する最良の方法は、外側の殻の体積が次の内側の殻の体積よりも明確に大きくなるように、強磁性材料を連続するネスト化された殻に分割することであるということが計算により示され、さらに実験的に例証されている（例えば、「Ｄｅｓｉｇｎ，Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，ａｎｄ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  ｏｆ  ａ  Ｌａｒｇｅ−Ｖｏｌｕｍｅ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｓｈｉｅｌｄ」、Ｖ．Ｏ．Ｋｅｌｈａ，Ｊ．Ｍ．Ｐｕｋｋｉ，Ｒ．Ｓ．Ｐｅｌｔｏｎｅｎ，Ａ．Ｊ．Ｐｅｎｔｔｉｎｅｎ，Ｒ．Ｊ．ＩｌｍｏｎｉｅｍｉおよびＪ．Ｊ．Ｈｅｉｎｏ，ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ  ｏｎ  Ｍａｇｎｅｔｉｃｓ，Ｍａｇ−１８，ｎｏ．１，１９８２年，及びその中の参照文献）。内側殻がずっと小さく、外側殻の中心において場に曝されていると、個々の殻のシールド因子の積に近い合計のシールド因子Ｓｔが得られる。
【００１３】
第二の殻を第一の殻の上に単純に置いた場合には、合計のシールド因子は二つのシールド因子のみの合計である。通常、妥当な厚さの単一強磁性殻Ｓ＝１０については、二つの殻の間に十分な隙間により、シールド因子Ｓｔ≒１０×１０＝１００が導かれる。一方、同じ量の材料を用いる二倍の厚さの単一壁では、Ｓｔ≒１０＋１０＝２０にしかならない。
【００１４】
生体磁気応用においては最内殻の内側に要求される空間は、ほぼ３×４×２．５ｍ３であるため、この考え方からは非常の大きな重い磁気シールドルーム設計につながる。殻間に十分な二つの隙間を有する三殻型磁気シールドルームの合計壁厚みは、約５０ｃｍである。そのような多殻磁気シールドルームは、ほぼ１０トンの重さがあり、３．５ｍの高さがあるため、二階分の空間にのみ設置可能である。高価であり、複雑なドア構成を必要とする。すなわち、三つ以上の殻を用いる場合ゆっくり動作する多ドア構成が必要である。これらは従来技術の解決策の主な優位性である。
【００１５】
金属殻を用いる磁気シールドは、二つの異なる物理現象に基づいている。すなわち、
１）磁気的に分極する材料の磁化、及び
２）変化する磁場により誘起される渦電流
である。
【００１６】
機構１）は、殻材料が真空中の磁気分極よりも大きな磁気分極を有することが必要である（比透磁率は１より大きく、できるだけ大きいことが好適である）が、伝導性は不要である。機構２）では、材料は導電性が必要である。機構１）は干渉信号の周波数（効果がなくなる周波数より上の所定限界周波数まで）とは無関係である。一方、機構２）に基づくシールドは低周波数では効果がないが、磁場の周波数が増加するにつれてシールドは良好になる。
【００１７】
この出願は本発明による方法を開示し、それにより、機構２）に基づく渦電流シールドを最大化するように、所定量のミューメタル及びアルミニウムシートから磁気シールド殻を作製できる。そのため、本発明の構成における目的は、渦電流シールド効果は、できる限り低周波数から開始して、周波数の増加とともにできる限り急激に増加させることである。
【００１８】
金属シールド殻を用いて達成される渦電流シールドは、二種類の幾何学形態的な分布の渦電流、すなわち、ａ）壁に沿ってシールド殻の周りに回転する「広範囲な」渦電流及びｂ）壁の内部の局所渦電流に基づいている。
【００１９】
渦電流の種類ａ）及びｂ）と関連するシールド因子は、周波数依存性の程度が異なる。全シールド殻の周りで回転する渦電流（ａ）は、ある限界周波数ｆ１から始まるシールド効果を生じ、周波数が増加するにつれて渦電流（ａ）と関連するシールド因子は周波数Ｓ〜ｆに正比例して増加する。限界周波数ｆ１は、磁気シールドルームの寸法により決まるインダクタンスに対するシールド殻の電気抵抗の比により決まる（ｆ１は殻の導電率σに逆比例する）。局所渦電流（ｂ）は、壁材料の厚さ及びいわゆる侵入深さ
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により決まる別の閾値周波数ｆ２を含む。  ここで、σは壁材料の導電率であり、μは透磁率である。周波数ｆ２より上の周波数では、侵入深さは壁の厚さｄより小さい場合、この機構に関連する渦電流シールドは、Ｓ〜ｅｘｐ（ｄ／δ）のように指数関数的に、すなわち急激に増加する。
【００２０】
これらの定性的な様子、及び特に二つの渦電流機構の相違は、図１に明示されている。図１は、球状のシールド殻に対して計算されたシールド因子Ｓ（ｆ）を示し、それらの一つは１２ｍｍ厚のアルミニウムの殻と他方は２ｍｍ厚のミューメタル（Ｎｉ／Ｆｅ合金から構成されるミューメタルはＭｕｍｅｔａｌとも言い、ＭｕｍｅｔａｌはＶａｃｕｕｍｓｃｈｍｅｌｚｅ  ＧｍＢＨの登録商標）の殻である（一番下の二つの曲線）。前記厚さのアルミニウム殻について、ｆ１〜１Ｈｚであり、ｆ２〜５０Ｈｚである。一方、２ｍｍのミューメタル殻については、ｆ１〜１２０Ｈｚであり、ｆ２〜２．５Ｈｚである。アルミニウムと比較すると、ミューメタルはアルミニウム殻の抵抗の１００倍以上の抵抗を有するため、ミューメタルに対する限界周波数ｆ１は高く、ミューメタルのσμｄ２は２０の因子だけ大きいため、ミューメタルのｆ２値は小さい。アルミニウム殻に対して、ｆ１＜＜ｆ２であるので、周波数が閾値周波数ｆ１〜１Ｈｚよりも高いときに殻の周りに回転する渦電流のため、シールド因子は主に一次の緩慢な増加のみを示す。ミューメタル壁については、逆である。すなわち、ｆ１＞＞ｆ２であり、磁気的干渉の侵入深さが２ｍｍの壁の厚さより小さい場合、シールド因子の増加は、閾値周波数ｆ２〜２．５Ｈｚから上の範囲においてずっと急峻な指数関数型である。ミューメタルにおける広範囲な渦電流のシールド効果は無視できる。
【００２１】
二つの渦電流機構とそれぞれと関連するシールド因子Ｓは、周波数の関数として増加するので、所定の固定周波数でシールド因子Ｓを増加させることは、壁構造に対するｆ１又はｆ２のいずれかの閾値周波数値ができる限り小さい壁構造を見つけるにはじゅうぶんであることが明らかである。壁の厚さを増加させることは、当然、閾値周波数を減少させる強引な方法であるが、高価で重量の大きな構成をもたらす。
【００２２】
従来技術において、米国特許第５２１０３７３号の明細書は、磁気シールドルームの壁構造として使用するために設計された自己支持型のサンドイッチパネルを開示している。パネルは、荷重を支える材料により構成されるコア部分と、コア部分に固定された少なくとも一つの磁化可能な材料の層とから成る。この明細書は、個別の支持枠構造が必要のない荷重支持構造に基づき、磁気シールドルームの機械的な構造に主に焦点を合わせてある。この明細書は、シールド層をパネルのコア部分の片側に取付けるサンドイッチ構造について説明しており、この構造により堅牢な自己支持パネル構造を作製することを強調している。この構造は、導電金属の層がシールド層とコア部分との間に取付けられることも記載されている。しかし、荷重支持コア部分のより分離される反対側のシールド層は互いに離れており、この構造は、金属層が互いに面接触しておらず、エアギャップにより分離されている、前述した従来技術のネスト化したシールド殻に実質的に相当することを意味している。ネスト化したシールド殻を構成するシールド層を、殻用のマウントが取り去られたので初期に用いられる支持構造としてパネルのコア部分の反対側に取付けるだけの配置に、この構造は相当する。明細書には、壁部材の渦電流と磁化機構の組み合わされた効果についての言及がなく、また、以下に詳細に説明する本発明で提案する方法において引き起こされるそれらの組合せ効果についての記述もない。
【００２３】
米国特許第４８９００８３号の明細書は、異なる磁気特性を有するいくつかの強磁性材料のシートから構成される壁構造に関するものである。シートは、互いに面接触の状態に配置される。目的は、各ミューメタル型の材料が、各ミューメタルから成る壁が従う特別な動作条件（磁場）において理想的な磁気特性を有するように、構造を最適化することである。しかし、この明細書には、高導電率シートとミューメタルシートとを交互に面接触させる組立に関するような記述はない。壁が高周波数の干渉に対するシールドを形成するときには、シートパックの外側表面上に配置される銅シートのみが必要であることを述べている。この明細書は、交互に配置される高透磁率材料層と導電材料層との間の相互作用について開示していない。この相互作用は、本発明の背景の本質的な概念である、導電率（σ）と透磁率（μ）の明らかに大きな積（σ×μ）、及び最小化された侵入深さをもたらす。
【非特許文献１】（Ｓ．Ｎ．Ｅｒｎｅら編「生体磁気（Ｂ１ｏｍａｇｎｅｔｉｓｍ）」、１９８１年、ＷｄＧ，ベルリン（Ｂｅｒｌｉｎ）における、Ｊ．Ａ．Ｖ．Ｍａｌｍｉｕｖｕｏ，Ｐ．Ｈｅｉｎｏｎｅｎ，Ｍ．ＴｕｏｍｏｌａおよびＪ．Ｌｅｋｋａｌａ『Ｔｈｉｃｋ−ｗａｌｌｅｄ  ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ  ｓｈｉｅｌｄ  ｉｎ  ｂｉｏｍａｇｎｅｔｉｃ  ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ』、１０７−１１２頁）
【非特許文献２】（Ｊ．Ｂｏｒｋ，Ｈ．Ｄ．Ｈａｈｌｂｏｈｍ，Ｒ．ＫｌｅｉｎおよびＡ．Ｓｃｈｎａｂｅｌ「Ｔｈｅ  ８−ｌａｙｅｒｅｄ  ｍａｇｎｅｔｉｃａｌｌｙ  ｓｈｉｅｌｄｅｄ  ｒｏｏｍ  ｏｆ  ｔｈｅ  ＰＴＢ：Ｄｅｓｉｇｎ  ａｎｄ  ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ」、第１２回生体磁気国際会議、ヘルシンキ（Ｈｅｌｓｉｎｋｉ）、２０００年）
【非特許文献３】「Ｄｅｓｉｇｎ，Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，ａｎｄ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  ｏｆ  ａ  Ｌａｒｇｅ−Ｖｏｌｕｍｅ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｓｈｉｅｌｄ」、Ｖ．Ｏ．Ｋｅｌｈａ，Ｊ．Ｍ．Ｐｕｋｋｉ，Ｒ．Ｓ．Ｐｅｌｔｏｎｅｎ，Ａ．Ｊ．Ｐｅｎｔｔｉｎｅｎ，Ｒ．Ｊ．ＩｌｍｏｎｉｅｍｉおよびＪ．Ｊ．Ｈｅｉｎｏ，ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ  ｏｎ  Ｍａｇｎｅｔｉｃｓ，Ｍａｇ−１８，ｎｏ．１，１９８２年，及びその中の参照文献
【特許文献１】米国特許第５２１０３７３号
【特許文献２】米国特許第４８９００８３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
磁気シールドルーム用の本発明の壁部材は、請求項１に示されるものにより特徴付けられる。さらに、本発明の磁気シールドルームは、請求項１６に示されるものにより特徴付けられる。
【００２５】
本発明の壁部材は、高導電率を有する金属板から構成される少なくとも一つの第一の層と、高透磁率を有する金属板から構成される、少なくとも二つの第二の層及び第三の層を備える。
【００２６】
本発明によれば、層は空隙なく互いに面接触して交互に取付けられているので、高導電率を有する各第一の層は高透磁率を有する各第二の層と第三の層との間で第二の層と第三の層に実質的に面接触している状態にあり、これらの層は磁気的干渉の侵入深さを最小にするように導電率（σ）と高透磁率（μ）の積（σ×μ）を最大にするコンパクトな構造をともに形成する。
【００２７】
これに対応して、本発明の磁気シールドルームは、互いに隣接して取付けられて殻構造を形成する、壁、床及び天井を備え、壁部材の夫々は高導電率を有する金属板から構成される少なくとも一つの第一の層と、高透磁率を有する金属板から構成される、少なくとも二つの第二の層及び第三の層から成る。
【００２８】
本発明によれば、層は空隙なく互いに面接触して交互に取付けられているので、高導電率を有する各第一の層は高透磁率を有する第二の層と第三の層との間で第二の層と第三の層に実質的に面接触している状態にあり、これらの層は磁気的干渉の侵入深さを最小にするように導電率（σ）と高透磁率（μ）の積（σ×μ）を最大にするコンパクトな構造をともに形成する。
【００２９】
その他の特徴及び好適な実施例は、下位の請求項に示される。
【００３０】
本発明は、二種類の磁気シールド材料及び材料すなわち軟磁性の強磁性材料と高導電率の渦電流材料とを、最大のシールド効率を有するコンパクトな壁部材に技術的に一体化する最適な方法に関する。
【００３１】
本発明は、磁気シールド、特に時期シールドルームのサイズ、重量、複雑さ、及びコストを減らす必要性が動機となっている。そのため、説明される複合壁材料は、単一殻のシールドルーム構造において用いるように意図されているが、多殻磁気シールドの個々の殻においても最適な部材である。
【００３２】
局所渦電流（前述の機構ｂ）と関連するシールド因子の増加が、閾値周波数ｆ２より上でかなり急峻であるため、シールド因子を増加させる最も有利な方法は、具体的に言うとできるだけ低いｆ２の値を得るような壁構造を作製することである。本発明によれば、これは、磁気的干渉の侵入深さを最小にすることにより、すなわち積σ×μを最大にすることにより達成される。
【００３３】
本発明の壁構造は、最大の透磁率と最大の導電率との両方を併せ持つ。磁気シールドを記述する方程式において、シールド殻の導電率は周波数ｆを逓倍する因子としてのみ用いる。これは、殻の導電率が例えば１００の因子により増加すると、所定の周波数ｆ０に対応する渦電流シールドは、ｆ０／１００の周波数において既に達成されることを意味する。
【００３４】
これは、２ｍｍ厚のミューメタル殻と、ミューメタルの透磁率及びアルミニウムの導電率を有する同様な架空材料の殻との両方に対するシールド因子Ｆ（ｆ）の計算値（一番上のＳ（ｆ）曲線）を示す、図１において明示される。このような強力に磁化可能で高導電率の材料を用いて、例えば大脳の測定に対して重要である１〜１００Ｈｚの周波数範囲において、ミューメタルを用いて得られる場合より約１００〜１０００倍も良好なシールド効果を達成することがわかる。
【００３５】
そのような良好な導電率を有する鋼（「μ−アルミニウム」）はない。本発明の重要な洞察は、薄いミューメタルとアルミニウムのシートを交互にその上に配置して積層構造（「サンドイッチ」又は「合せ板」構造）を形成することにより、さらに適切な接続技法を用いて全体の磁気シールドの周りの壁部材の隣接層の均一性を確保することにより、高導電率鋼に似た壁材料を技術的に実現できるということである。
【００３６】
ミューメタルとアルミニウムのサンドイッチ構造が架空の「μ−アルミニウム」に実質的に相当するシールド効果を生じるという事実が、図１において明示される。図１は、八層構造（μ／Ａｌ／μ／Ａｌ／μ／Ａｌ／μ／Ａｌ）に対して計算され、かつ「μ−アルミニウム」に対して計算されたＳ（ｆ）曲線の非常に近くにあるＳ（ｆ）曲線に示す。さらに細かい構造のμ／Ａｌサンドイッチ部材を構成すると（八層を超える）、Ｓ（ｆ）曲線は「μ−アルミニウム」曲線にさらに近づき、また、例えば図１中の上から三番目の曲線に表されるような、さらに粗い構造のサンドイッチ部材を構成する（例えば、μ／Ａｌ／μ／Ａｌ）と、対応するＳ（ｆ）曲線は「μ−アルミニウム」に対するＳ（ｆ）曲線からさらに遠ざかる。
【００３７】
もちろん、サンドイッチの導電率と磁気的特性は異方性であるので、すなわち導電率はサンドイッチの（垂直方向ではなく）平面内のアルミニウムの導電率とのみ同じであるので、μ／Ａｌサンドイッチの電気特性は、架空の高導電率で均質なミューメタルと全ての点で同じというわけではない。この異方性は、均質な材料と比較すると磁気シールド効果に関してサンドイッチの特性をまったく損なうことがないということが、本発明にとって必要である。これは、渦電流は殻の平面と垂直な方向ではなく殻の平面内に流れるという理由によるものである。「広範囲な」渦電流に関しては、これは明らかであるが、実際に局所的な渦電流は殻の平面内を流れる電流から成り、これらの電流の強度及び方向は、板の内側の異なる深さにおいて異なる（すなわち、サンドイッチの異なるアルミニウム層において）。磁気シールドに関して高導電率「μ−アルミニウム」と実質的に同様な効果になる渦電流については、良好な導電性は殻と垂直な方向において必要ではなく、殻の接線方向においてのみ必要である。
【００３８】
本発明の背景の論理的思考はモデル計算から導かれ、その結果は図１に示される。異なる壁構成部品のシールド因子Ｓ（ｆ）についてのこれらの計算は、シールドマトリックス法（Ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ  Ｍａｔｒｉｘ  ｍｅｔｈｏｄ）により行われた（「Ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ  ｆａｃｔｏｒｓ  ｏｆ  ａ  ｓｙｓｔｅｍ  ｏｆ  ｃｏｎｃｅｎｔｒｉｃ  ｓｐｈｅｒｉｃａｌ  ｓｈｅｌｌｓ」，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．３３，ｎｏ．３、１９６７年）。この方法は、所定の導電率及び比透磁率を有する材料から構成され、均一な外部磁場に露出される同心の球状殻に対するマックスウェルの方程式の解析解に基づいている。磁気シールドと磁気シールドルームが球状よりは長方形多面体の形状を一般に有するという事実は、文献（例えば、Ｋｅｌｈaらを参照）中に通常用いる方法でシールドマトリックス法中の消磁因子を改良することにより、考慮されている。
【００３９】
アルミニウムとミューメタルは、それぞれ比透磁率の値が１と１６０００で導電率の値が３．５７×１０７と１．８２×１０６（Ωｍ）−１である導電材料及び強磁性材料の例として、これらの計算中に用いられる。磁気シールドルームのサイズは、３×４×２．４ｍ３であり、シールドはフィードスルー用の５×５ｃｍ２の穴を有するものと仮定する。この穴を通って漏れる場は、最良の壁構造のシールド因子を図１中の約１１４ｄB程度に制限する。
【００４０】
図１中の計算された例において、高価で重たいミューメタルの量は２ｍｍの合計厚みに限定され、壁部材の合計重量は３０００Ｋｇより少ない値に限定され、それにより壁中に１２ｍｍの合計厚さのアルミニウムを使用することが可能となる。図１に示す全ての場合において、ミューメタルとアルミニウムとが連続する層は、互いに接触していると仮定する。これは本発明の中心思想、すなわち、設置場所において軽量の磁気シールドルームに最終組立する前に、工場で事前組立できる最適の一体型壁部材又はモジュールを見つけることに一致する。
【００４１】
図１中の一番下の二つの曲線は、単純なアルミニウム（１２ｍｍ）と単純なミューメタル（２ｍｍ）により構成される壁を有する磁気シールドルームに対するＳ（ｆ）を示す。前に指摘したように、単純なアルミニウムのシールド効率は、低周波数ではごくわずかである。渦電流シールドは、０．１と１Ｈｚとの間から現れ始め、高周波数に向かって着実に増加する。
【００４２】
単純な２ｍｍミューメタル壁に対するＳは、低周波数で２１ｄＢである。このシールド効果は、壁中へ磁束が集中することにすべて起因する。磁束の集中は、周波数が増加しても増加しない、すなわち、動的透磁率が減少するため、ほぼ１ＫＨｚを超えるとこの現象が徐々に増加する。単純なミューメタル壁中の周波数に対するＳの増加は、約１０Ｈｚの周波数で現れ始める渦電流効果にすべてよるものである。ミューメタルは２０の因子によりアルミニウムより低い導電率を有するため、シールドのこの増加は、アルミニウムの場合より１０倍高い周波数でのみ観察可能となる。
【００４３】
約２０Ｈｚ以上で、アルミニウムよりミューメタルに対して、Ｓの増加は明らかにより急峻である。この指数関数的な増加は、磁束集中機構と渦電流機構との間の相互作用によるものである。磁束集中は、金属中の磁場の交流磁束密度を増加させることにより渦電流の減衰を促進する。単純なアルミニウムにおいて、磁束集中は起こらない。
【００４４】
図１からわかるように、高透磁率材料において周波数の増加とともにＳが増加することは、１００Ｈｚより上で特に急峻である。すなわち、周波数が１００から３００Ｈｚに増加するとき、１００より大きい因子によりＳが増加する。このような急激な増加は、高透磁率材料の導電率を増加させることにより低周波数で生じさせることができる。このことは、導電率が周波数を逓倍する因子としてのみ現れるシールドマトリックスモデルの公式から明らかである。図１中の一番上の曲線は、ミューメタルの透磁率とさらに２ｍｍのミューメタルと１２ｍｍのアルミニウムとの組合せに相当する導電率を有する架空の「μ−アルミニウム」の２ｍｍ壁により得られるシールド因子を示す。
【００４５】
「μ−アルミニウム」は存在しないが、技術的に実現可能な壁構造、すなわち高透磁率材料と高導電率材料とを交互に配置するシートから成る本発明によるサンドイッチ構造を用いて再現することができる。これは、本発明の中心的な技術革新事項である。三つのμ／Ａｌサンドイッチ構造（図１）に対して得られるシールド因子は、磁束集中により増加するＡＣ磁場の渦電流の減衰が促進されることが、０．１Ｈｚより上の周波数におけるシールド性を顕著に改良するということを示している。壁部材中の強磁性材料は、高導電率の壁材料により構成される板の周りに配置される数個の個別層に、あるいは高導電率の壁材料により構成される板の間に配置される数個の個別層に分けられる。
【００４６】
二つのシールド機構間の相互作用は、内側に２ｍｍのミューメタルと外側に１２ｍｍのアルミニウムを有する複合壁を表す、図１中の第三のＳ（ｆ）曲線から既に明らかである。この壁構造のシールド因子は、０．０３Ｈｚより上の全ての周波数において、２ｍｍの単純なミューメタルのシールド因子と１２ｍｍの単純なアルミニウムのシールド因子の積を超えている。ここで、二つの機構間の相互作用によるシールド性の増加は、４Ｈｚ付近において最高であり、９ｄＢに達する（因子２．８）。
【００４７】
この種の二層複合壁は、いくつかの磁気シールドルームメーカーにより用いられている。アルミニウムは高周波シールドに対して必ず必要なものであるとみなされており、またアルミニウム板は薄い１ｍｍのミューメタルシートを支持する便利な手段を提供する。この構造は従来技術の一部と見なすことができる。
【００４８】
図１に見られるように、この従来技術の壁構造における２ｍｍのミューメタルを１２ｍｍのアルミニウム板の対向する両側に配置する二つの１ｍｍシートに単純に分割することにより、０．２〜１０Ｈｚの範囲において磁気シールドが１０ｄＢを超えて増強される。図１中のμ／Ａｌ複合構造においてそれぞれ１ｍｍ／６ｍｍ／１ｍｍ／６ｍｍの層厚さを有するμ／Ａｌ／μ／Ａｌ／や０．５ｍｍ／３ｍｍ／０．５ｍｍ／３ｍｍ／０．５ｍｍ／３ｍｍ／０．５ｍｍ／３ｍｍの層厚さを有するμ／Ａｌ／μ／Ａｌ／μ／Ａｌ／μ／Ａｌのように、同じ合計量の強磁性材料をより均一に導電材料中に分配すると、０．５Ｈｚより上の周波数でシールド性がさらに向上する。
【００４９】
強磁性材料をさらに薄い板にしてアルミニウム中に均一に分割すると、シールド因子は図１中の一番上の「μ−アルミニウム」曲線に向かって上昇する。これは、高透磁率板と高導電率板を交互に配置して構成したサンドイッチ構造は、実際に「μ−アルミニウム」を再現する、すなわち高導電率の強磁性シールド材料のように機能するということを示す。
【００５０】
従来技術の多殻電磁シールドルームに特有である、異なるシールド材料の殻間の大きな隙間は、静的磁場の場合にシールド性を実際に改良するが、高周波数における二つのシールド機構間の相互作用に対して大きな効果は得られない。これは、１／６／１／６ｍｍのサンドイッチ構造に対するシールド因子と、連続する四層が１７ｃｍだけ互いに離れている、それと同様であるが厚い壁に対するシールド因子とを比較することによりわかる。後者の設計は、すべての三つの寸法において１ｍだけ大きな寸法を有する従来技術型の磁気シールドルームをもたらす。渦電流シールド機構が存在しない静磁場の場合には、後者の設計はサンドイッチ構造より約５ｄＢ高いシールド因子を有するが、０．５Ｈｚより上の周波数では、サンドイッチ構造により実現されるシールド性は厚い壁のシールド性を２ｄＢだけ実際に高い。明らかに強磁性層と導電層との間の緊密な接触により、サンドイッチ壁は強力な０．５Ｈｚより上の周波数でシールド性を高める「μ−アルミニウム」効果を示す。
【００５１】
これは、磁気シールドルームの殻において、また多殻磁気シールドルームにおいても、強磁性材料と導電性材料とを混合することは常に優位性があるということを示す。この発想を、主としてミューメタルと比較して優れた導電体であるアルミニウムが高周波数の干渉に対して良好なシールド性を提供するため、個々のアルミニウム殻がミューメタル殻中に含まれる従来技術と比較する。ベルリン（Ｂｅｒｌｉｎ）の連邦物理工学研究所（ＰＴＢ）にてＢｏｒｋらに構築された２６トンの磁気シールドルームは、その八つの殻の中で一つのみのアルミニウム殻を含み、それは、単純なミューメタルからなる他の七つの殻から分けられる。この設計は、アルミニウムが無関係である低周波数において最適であるが、高周波数において、ミューメタルを交互に配置するアルミニウム板と置き換えて折り合いをつけることにより、よりよいシールド性を実現できる。
【００５２】
多殻磁気シールドルームに代えて単一殻サンドイッチ壁を用いるとき低周波数においてシールド効率の損失を補償するため、能動補償が適用される。約１０Ｈｚより下の狭いバンド幅と連動させると、差信号を与えるセンサの内部ノイズレベルと周囲の導電材料と関連する位相ずれは問題ではなく、相互作用を妥当な程度に抑制することが能動補償コイル配置により達成され、そのコストは、わずかに磁気シールドルームの一つ又は二つの余分な殻にかかるコストの程度である。
【００５３】
前述したすべての計算値は、理想的な閉じたネスト化した核にのみ有効である。シールド殻の全体的な幾何学形態は、磁束集中機構と渦電流機構との両方にとって極めて重要である。すなわち、閉じた強磁性殻の幾何学形態のみが磁束集中に影響を与えるシールドの全てのエッジから拘束されず、導電殻の周りの「広範囲の」渦電流が渦電流シールド機構において最も重要である。
【００５４】
この事実は、磁気シールドの設計及び構成の観点から二つの結論がある。第一に、所定の壁構造のシールド効率は、計算により、又は単純な幾何学形態の実験によって見つけることができない。シールド因子計算は、小さなスケールモデルか実在する磁気シールドルームの閉じたシールドに関するシールド因子測定結果を比較することにより専ら実証可能である。第二に、磁気シールドの実際の設計において、各層の強磁性及び導電性の連続を補償することが必要である。
【００５５】
従来技術の磁気シールドルームと同様に本発明においても、シールド層の技術的な具現化は、強磁性部材及び導電性部材との間の理想的でない継手を有する強磁性部材及び導電性部材から成る。これらの継手は、シールドマトリックスモデル計算において透磁率と導電率の有効値を減少させるために考慮が必要である、殻中の余分な抵抗及び磁気リラクタンスを表す。
【００５６】
いくつかの従来技術の磁気シールドルームにおいて測定されたＳ（ｆ）を用いてシールドマトリックス法により計算されたシールド因子を比較すると、現在も技術的に有効なことであるが、壁部材間の適切に設計されて実現した継手はアルミニウム殻の導電率を２０％に満たないほどだけ減少させ、強磁性板の有効動的透磁率の値は、原材料供給業者により与えられる２００００〜３００００の範囲から約１５０００〜２３０００の範囲の値に低下する。
【００５７】
有効透磁率をこの高い値に保つため、強磁性部材間の継手において十分に低い磁気リラクタンスが必要である。この目的のため、隣接する部材間の重なり合う領域はできるだけ広いことが望ましい。従来技術の磁気シールドルームの強磁性殻中では、第一の層の継手が次の層のシートと重なり合うように薄いミューメタルシートの二つ以上の層を互いにその上に積層することにより、この要求は満たされる。ミューメタルシートの層を互いにその上に交差させる設計が用いられることもある（例えば、Ｋｅｌｈａら）。磁気リラクタンスを確実に低くするこれらの方法から、前述の非対称の従来技術μ／Ａｌ壁構造へと自然につながる（図１参照）が、それらは本発明のサンドイッチ型壁構造の概念と合致するものではない。
【００５８】
本発明の部材構成を用いて十分に低い磁気リラクタンスに達するために、図５に示すような両面継手構造が必要である。隣接する強磁性シート間の継手は、数センチメートル幅で重なり合う領域を備える必要がある。接続される板は、重なり合う領域におけるそれらの間の隙間が最小になるように、互いに押し当てる必要がある。
【００５９】
導電性殻の良好な連続性を達成するため、隣接する部材のアルミニウム層は、少なくとも数センチメートルの幅で重なり合う接触を有し、場合によりある種の導電性ペースト又はＥＭＩガスケットを備えることが必要である。いくつかの従来技術の磁気シールドルームにおいて、理想的な電気的連続性が、一体型の殻を形成するようにアルミニウム部材を溶接することにより達成されている（Ｋｅｌｈａら）。この方法はサンドイッチ型の壁部材の場合には用いることができない。
【００６０】
本発明による壁部材の例を図２に示す。部材は、長さを除いて同一である。すなわち、磁気シールドルームの幅がその高さよりも大きいとき、天井及び床には長い部材が必要である。そのような一体型壁部材から組立てられる磁気シールドルームは、特に一つの殻のみを備えるとき、すばやく設置及び分解でき、必要に応じて別の場所に移動可能である。
【００６１】
工場でこれらの部材を予め組立てることは自動化できる。これにより、個々の薄い強磁性板の取扱いを最小限にして、手荒い機械的な取扱いに起因するその透磁率の低下を防ぐ。完成した部材は、二つの強磁性板の間のアルミニウム板が外側にさらに延び、部材の取扱い時及び磁気シールドルームの組立時に、部材を保護する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６２】
サンドイッチ構造の各壁及びその副殻のそれぞれにおいて磁気的かつ電気的連続性に配慮すれば、本発明による複合磁気シールドは図１に示すように機能する。非常に多くの個別部品から壁部材を組立てることは手間のかかる仕事であり、厚みの許容差は、部材間の継手において必要な電気的かつ磁気的接触を達成することを阻止しがちである。この理由のため、非常に多くの薄い金属板から成り、かつ最良のシールド特性を有する超サンドイッチ構造は、かなり実行不可能なことである。
【００６３】
従って、好適な実施例の一例として、図２と図３に示すような単純な四層部材について説明する。
【００６４】
図２と図３を参照すると、壁部材１０３は、接着又は機械的に面と面を向かい合わせにして取付けられた４つの長方形金属板から構成される。部材は、例えばアルミニウム（Ａｌ）等の高導電率金属のシートである第一の層１を備える。さらに、部材は、この例ではミューメタル板の高透磁率金属板である、第二の層２と第三の層３を備える。さらに、部材は、例えばアルミニウム（Ａｌ）等の金属板である、高導電率を有する第四の層４を備える。図４に示すような磁気シールドルームを部材から組立てると、第四の層４を形成する板は磁気シールドルームの外側にとどまる。
【００６５】
板１、２、３、４は、高導電率を有する第一の層１が高透磁率を有する第二の層２と第三の層３との間で第二の層と第三の層に実質的に面接触している状態となるように、空隙なく互いに面接触して重なり合っている。これらの層は、磁気的干渉の侵入深さを最小にするように導電率（σ）と高透磁率（μ）の積（σ×μ）を最大にするコンパクトな構造をともに形成する。
【００６６】
板１、２、３、４は、同心状に積み重ねられたとき、部材のすべての端部が図２に示すような構造を有するような寸法に切断される。中間位置のアルミニウム板１は、強磁性のミューメタル板２と３の間から外に伸びる。これにより、部材の取扱い中に、強磁性板２と３を保護する。アルミニウム板１の端において露出するアルミニウム表面Ａは、カバー帯片６との電気的な接触の役目もする（図５参照）。外側の強磁性ミューメタル板２は、領域Ｂ中のミューメタル板２の端部を露出した状態にしてカバー帯片６との強磁接触を可能にする、第二のアルミニウム板４によりさらに覆われている。壁部材１０３の端部とカバー帯片６間の勘合が適切に行われるために、アルミニウム板１とミューメタル板２、３との間に軟誘電体材料５の薄い層を挿入してもよい。
【００６７】
図４は、図５に示すように継手により互いに隣接してつなぎ合わされて殻構造を形成する壁部材１０３、１０４、１０５から構成される、壁１００、床１０１及び天井１０２を備える磁気シールドルームを示す。
【００６８】
磁気シールドルームの壁と壁、壁と床、及び壁と天井のコーナーは、特殊な部材１０４、１０５が必要である。これらの部材の構造は、通常の壁部材１０３より幅が狭くかつ図２中の一点鎖線で示す中心線に沿って９０°に折り曲げられる以外は、通常の壁部材１０３と同じである。必要な強磁性のミューメタル板は折り曲げてその後熱処理するのに対して、そのようなコーナー部材である比較的厚いアルミニウム構成部品は、対称形のＬ字形材から好適に構成される。
【００６９】
図５は、それにより二つの隣接する壁部材１０３間の連続的な電気伝導性および磁気伝導性が達成されるように二つの隣接する壁部材１０３が一緒に接続される手段を示す。継手を形成するため、二つの隣接する壁部材１０３間の継ぎ目領域上の壁の一方の側に配置される二つのカバー帯片６を用いる。これらのカバー帯片６は、必ずしもそうである必要はないが、同一であってもよい。複合カバー帯片６は、アルミニウム等の高導電性材料から構成される幅の狭い板８と、例えばミューメタルである高透磁率を有する強磁性材料の層９とから成る。ミューメタル層９は、アルミニウム層８上に固定される。ミューメタル層８がアルミニウム層８の両側に露出した第三の領域Ｃを有するように、ミューメタル層９はアルミニウム層８よりも幅が広い。カバー帯片６が継ぎ目領域を覆うように配置されると、アルミニウム層８は、隣接する壁部材のアルミニウム層１の表面Ａと接触し、それにより継ぎ目間に電気伝導性がもたらされ、さらにカバー帯片６のミューメタル層９の表面が隣接する壁部材のミューメタル層２、３と接触し、それにより継ぎ目上に電気伝導性がもたらされる。
【００７０】
カバー帯片６は、弾性材料である二つの薄いシート７１と７２を備えてもよい。層７１は、アルミニウム層８とミューメタル層９との間に配置される。層７２は、アルミニウム層８と反対の側でミューメタル層９上に配置される。これらの弾性層は、バネとして働き、関連する板の厚さの許容度に関わらず、アルミニウム層及び強磁性層との両方に対して壁部材との良好な接触を確実にする。機械的な保護に関しては、輸送して設置場所において取扱う前に、カバー帯片６はアルミニウムのＵ字梁１０と１１に取付けられる。取り付けは、二つの壁部材間の隙間に頭部が勘合する小さなねじによる。強磁性帯片の熱処理前に、ねじ用の穴と磁気シールドルームの組立において用いるボルト用の大きな穴を開ける。磁気シールドルームの換気用に必要な貫通口以外には、壁部材１０３、１０４、１０５中に穴は不要である。
【００７１】
磁気シールドルームを組立てる際に、外側の梁１１も支持枠として機能する。壁部材は、枠の梁に配置される予め取付けられたカバー帯片６を有する枠の梁に押し当てて設置され、カバー帯片６とともに内側のＵ字梁１０を用いて所定の場所に締め付けられる。締め付けに用いるボルトは、両方の梁１０と１１中の予め開けられた穴を通過し、さらにカバー帯片６及びボルトの直径よりわずかに広い壁部材間の隙間を通過する。
【００７２】
最外層のアルミニウム層４の電気的連続性は、支持枠としての梁１１、又は鋼のような低導電率金属により梁が構成される場合にはカバー帯片の頭部に配置する追加のアルミニウム帯片が受け持ってもよい。
【００７３】
アルミニウム層の電気的連続性を確実にするために、壁部材のアルミニウム部品とカバー帯片との間にＥＭＩガスケットを用いてもよい。ガスケットに必要な余分のスペースは、弾性層７の厚さを調整することにより得られる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】対数目盛の水平軸上に表される周波数fの関数であるシールド因子Ｓ（ｆ）を示す。図１は、高透磁率金属板及び高導電率金属板の層から成る、異なる壁構造を有する磁気シールドルームに対するシールド因子Ｓ（ｆ）の計算値の例を示す。単純なμ（ミューメタル）、単純なＡｌ、及び二層μ／Ａｌ壁構造は、現状の従来技術である。μ／Ａｌ／μ、μ／Ａｌ／μ／Ａｌ及びμ／Ａｌ／μ／Ａｌ／μ／Ａｌ／μ／Ａｌ／μ／Ａｌ構造は、壁１平方メートル当りのミューメタルとアルミニウムがすべて同じ合計量から成る、本発明の実施例である。すべての複合μ／Ａｌ壁構造におけるミューメタル及びアルミニウムの合計厚さは、それぞれ２ｍｍと１２ｍｍである。一番上の「μ−アルミニウム」曲線は、ミューメタルの高透磁率及び１２ｍｍのアルミニウムに対応する全電気導電率を有する架空の材料から成る壁に対して、計算されたものである。この曲線は、複合壁中のミューメタル及びアルミニウムがより細かく交互に挟み込まれたシートに分割されるとき、近づくが到達しない漸近線である。
【図２】平面図において本発明の壁部材の実施例を示す。
【図３】図２のＩＩＩ−IIIについての拡大断面図を示す。
【図４】本発明の磁気シールドルームの実施例の不等角概略投影図である。
【図５】壁部材間の層ごとの磁気的かつ電気的連続性を確実にするために用いる、図２に示すような二つの壁部材間の継手のV−Vについての断面の分解図を示す。
【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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【国際調査報告】
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