(57)【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段の平行な平面上にそれぞれ当該空間を所定帯幅で囲むように設けた環帯状磁性板，前記環帯状磁性板の各段にそれぞれ環状軸に沿って所定ピッチで巻き付けた導線コイル，前記環帯状磁性板の各段の間隔にそれぞれ当該環帯状磁性板と実質上同径で平行に設けた環状導体，前記導線コイルに所定周波数のシェイキング電流を印加するコイル駆動装置，及び前記環状導体にキャンセル電流を印加する導体駆動装置を備え，前記導線コイル内側の発生磁場により環帯状磁性板を磁気シェイキングすると共に前記導線コイル外側の漏洩磁場を環状導体の発生する磁場により打ち消してなるシェイキング式の開放型磁気シールド構造。
【請求項２】
請求項１の構造において，前記導体駆動装置が環状導体に印加するキャンセル電流の電流値を，前記導線コイル外側の漏洩磁場が最小となるように段毎に独立に設定してなるシェイキング式の開放型磁気シールド構造。
【請求項３】
請求項１又は２の構造において，前記環帯状磁性板の各段の導線コイルの所定ピッチを前記導線コイル外側の漏洩磁場が最小となるように設定してなるシェイキング式の開放型磁気シールド構造。
【請求項４】
請求項１から３の何れかの構造において，前記導線コイル及び環状導体の各段に平行配置の入出力ラインを含め，当該入出力ラインの漏洩磁場を逆向きの入出力電流により打ち消してなるシェイキング式の開放型磁気シールド構造。
【請求項５】
請求項４の構造において，前記導線コイル及び環状導体の各段の入出力ラインを収容するスリット付き磁気シールド筒体を設けてなるシェイキング式の開放型磁気シールド構造。
【請求項６】
請求項１から５の何れかの構造において，前記磁気シールド対象空間を貫く第２方向軸と所定間隔で交差する複数段の平行な平面上にそれぞれ当該空間を所定帯幅で囲むように設けた第２環帯状磁性板の群，前記第２環帯状磁性板の各段にそれぞれ環状軸に沿って所定ピッチで巻き付けた第２導線コイル，及び前記第２環帯状磁性板の各段の間隔にそれぞれ当該第２環帯状磁性板と実質上同径で平行に設けた第２環状導体を設け，前記対象空間の周囲に環帯状磁性板群と第２環帯状磁性板群とを入れ子状に配置し，前記コイル駆動装置により各導線コイルに所定周波数のシェイキング電流を印加して各環帯状磁性板群を磁気シェイキングすると共に前記導体駆動装置により各環状導体にキャンセル電流を印加して各導電コイル外側の漏洩磁場を打ち消してなるシェイキング式の開放型磁気シールド構造。
【請求項７】
請求項６の構造において，前記磁気シールド対象空間を貫く第３方向軸と所定間隔で交差する複数段の平行な平面上にそれぞれ当該空間を所定帯幅で囲むように設けた第３環帯状磁性板の群，前記第３環帯状磁性板の各段にそれぞれ環状軸に沿って所定ピッチで巻き付けた第３導線コイル，及び前記第３環帯状磁性板の各段の間隔にそれぞれ当該第３環帯状磁性板と実質上同径で平行に設けた第３環状導体を設け，前記対象空間の周囲に環帯状磁性板群と第２環帯状磁性板群と第３環帯状磁性板群とを入れ子状に配置し，前記コイル駆動装置により各導線コイルに所定周波数のシェイキング電流を印加して各環帯状磁性板群を磁気シェイキングすると共に前記導体駆動装置により各環状導体にキャンセル電流を印加して各導電コイル外側の漏洩磁場を打ち消してなるシェイキング式の開放型磁気シールド構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はシェイキング式の開放型磁気シールド構造に関し，とくに磁気シェイキングを利用して遮蔽性能を向上さ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，微弱な磁気変動でも電子ビームの軌道が変化して製品の品質が劣化するため，外乱磁場変動を１００ｎＴ（１ｍＧ）以下に制御された磁気シールドルーム（磁気シールド空間）に設置することが求められる。従来の一般的な磁気シールド空間はＰＣパーマロイ等の透磁率の高い磁性体で床，壁，天井の全体を隙間なく覆う構造（密閉型磁気シールド構造）であるが，材料サイズの制約等から接合部が多くなり，接合部からの外乱磁場の浸入に伴う性能劣化が問題となっていた。これに対し，図１４に示すように，簾状又はルーバー状に並べた帯状磁性板（短冊形磁性板）を用いた磁気シールド構造（開放型磁気シールド構造）５が開発されている（特許文献１参照）。
【０００３】
開放型磁気シールド構造５は，例えば幅５０ｍｍ程度の複数の帯状磁性板２を長さ方向中心軸Ｃが同一面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１４（Ａ）参照），複数のシールド簾体３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄを対応する端縁の接合部９の重ね合わせにより磁気的に接合して環状に閉じた帯状磁性板（以下，環帯状磁性板という）１０を形成し，複数の環帯状磁性板１０によって磁気シールド対象空間を囲んだものである（図１４（Ｂ）参照）。環帯状磁性板１０の適切な間隔ｄを設計することにより，磁気シールド対象空間に開放性（透視性，透光性，放熱性）を与えつつ，環帯状磁性板１０（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（性能劣化）を小さく抑えることができる。また，接合部９で磁気的連続性が確保しやすいことから，性能劣化が少なく，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，従来の密閉型磁気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利点を有している。
【０００４】
また開放型磁気シールド構造５は，外乱磁場の周波数が高くなると環帯状磁性板１０の断面に流れる渦電流によって磁気シールド性能が劣化しうるが，環帯状磁性板１０（磁性体回路）に銅板やアルミニウム板等の環帯状導体（導体回路）を付加して導体シールド効果を重畳することにより，２００Ｈｚ程度までの外乱磁場（交流磁場）においても直流磁場と同等以上の遮蔽性能を発揮することができる（特許文献２参照）。すなわち，環帯状磁性板で構成された開放型磁気シールド構造５，或いは必要に応じて導体回路を付加した開放型磁気シールド構造５により磁気シールド空間を構築すれば，環境磁気ノイズ（外乱磁場変動）を効率的に１００ｎＴ以下にまで遮断し，電子ビーム応用装置等を設置するに相応しい磁気環境（磁気シールド空間）を提供することができる。
【０００５】
他方，医療施設や研究施設で用いるＳＱＵＩＤ（超電導量子干渉素子）応用装置は，脳や心臓の活動に伴い発生する超微弱な脳磁波，心磁波等の磁場を測定するため，設置空間を１ｎＴ以下の磁気環境に制御することが求められる。このような超高度な磁気環境を得る手段として磁気シェイキングが提案されている（特許文献３，４，非特許文献１参照）。磁気シェイキングとは，周期的に変動する磁場（シェイキング磁場）を磁性体に印加して磁性体内部で磁束を揺らすことにより磁性体の磁気特性（実効的な透磁率）を向上させる手法である。例えば特許文献３は，比較的低コストで製造できる厚さ２０μｍ以上５００μｍ以下のフィルム（又はリボン）状のアモルファス磁性薄帯材で密閉型磁気シールド構造を構成し，磁気シェイキングによってパーマロイ並みの性能を得たことを報告している。
【０００６】
磁気シェイキングでは，磁性体内部で磁束を揺らす（シェイキングする）ため，磁性体の磁化容易方向の軸の周りにほぼ垂直にシェイキングコイルを巻き，遮蔽したい環境磁気ノイズの周波数成分ｆｎよりも高い周波数ｆの電流（シェイキング電流）を印加してシェイキング磁場を発生させる。例えば特許文献４の開示する密閉型磁気シールド用の磁気シールド部材４０は，図１５に示すように，基材４１の表面上にリボン状の８本のアモルファス磁性薄帯４２ａを長手方向が縦方向で平行となるように所定間隙で配列し，その表面上にリボン状の８本のアモルファス磁性薄帯４２ｂを長手方向が横方向で平行となるように所定間隙で配列し，井桁配置の磁性薄帯４２ａ，４２ｂの所定間隙に表裏を縫うようにシェイキングコイル４３を巻き付ける。図示例のコイル４３は，入力端子４４と出力端子４５との間を１６の部分に分け，図１５（Ｂ）に示すように奇数の部分で表面を通過させると共に偶数の部分で裏面を通過させることにより，磁性薄帯４２ａ，４２ｂの何れの長手方向に対してもほぼ垂直方向に巻き付けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【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２０１４−０８６６４７号公報
【特許文献３】特開平３−０６６８３９号公報
【特許文献４】特開２０１３−１９７２９０号公報
【特許文献５】特開２００６−１３５１１６号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】中小企業庁「平成２４年度戦略的基盤技術高度化支援事業『高性能磁気シールド装置用磁性材料の熱処理技術開発』研究開発成果等報告書」平成２５年３月，インターネット＜ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｈｕｓｈｏ．ｍｅｔｉ．ｇｏ．ｊｐ／ｋｅｉｅｉ／ｓａｐｏｉｎ／ｐｏｒｔａｌ／ｓｅｉｋａ／２０１０／２２１３１３１６０８８．ｐｄｆ＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし，従来の磁気シェイキングには，磁性体内部をシェイキングするための印加磁場（シェイキング磁場）が磁気シールド空間へ漏洩してしまう問題点がある。例えば図１５の磁気シールド部材４０において，シェイキングコイル４３が表面及び裏面の両側に隣接平行している部分ではコイル外側の磁場が打ち消されるので磁気シールド空間への漏洩をある程度抑制できるが，シェイキングコイル４３が表面又は裏面の方側のみに配置される周縁部分ではコイル外側の磁場（シェイキングノイズ）が磁気シールド空間に漏洩する。また，シェイキング効果を高めるためには磁性体の内部を均等にシェイキングすることが望ましいにも拘わらず，図１５の磁気シールド部材４０では，磁性薄帯４２ａ，４２ｂにそれぞれ長手方向のシェイキング磁場と他方の長手方向と交差する向きのシェイキング磁場とが同時に印加されるので，各磁性薄帯４２ａ，４２ｂの内部が均等にシェイキングされない問題点もある。
【００１０】
シェイキングノイズの漏洩を防止するため，例えば非特許文献１は，シェイキングコイルを巻き付けたアモルファス層の内側をアルミニウム層で被覆し，更にアルミニウム層の内側を磁気シェイキングのないアモルファス層で被覆する３層構造を提案している。ただし，このような３層構造の対策によっても磁気シールド空間の内壁付近において１０ｎＴを超えるシェイキングノイズが計測されている。また，３層構造のようなノイズ対策は，磁気シールドの施工コストの高騰に繋がる問題点もある。１ｎＴ以下の磁気シールド空間を磁気シェイキングによって実現するためには，磁性体内部を均等にシェイキングすると共に，シェイキングノイズを低減することが必要である。
【００１１】
そこで本発明の目的は，シェイキングノイズの漏洩を小さく抑えることができるシェイキング式の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】
【００１２】
図１の実施例を参照するに，本発明によるシェイキング式の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Ａｚと所定間隔ｄｚで交差する複数段の平行な平面Ｐｚ１，Ｐｚ２，……上にそれぞれ対象空間１を所定帯幅Ｗで囲むように設けた環帯状磁性板１０，環帯状磁性板１０の各段にそれぞれ環状軸に沿って所定ピッチＴで巻き付けた導線コイル２０，環帯状磁性板１０の各段の間隔ｄｚにそれぞれ環帯状磁性板１０と実質上同径で平行に設けた環状導体５０，導線コイル２０に所定周波数のシェイキング電流Ｉ１を印加するコイル駆動装置３０，及び環状導体５０にキャンセル電流Ｉ２を印加する導体駆動装置６０を備え，導線コイル２０内側の発生磁場により環帯状磁性板１０を磁気シェイキングすると共に導線コイル２０外側の漏洩磁場を環状導体５０の発生する磁場により打ち消してなるものである。
【００１３】
好ましい実施例では，図１（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように，導体駆動装置６０が環状導体５０に印加するキャンセル電流の電流値を，導線コイル２０外側の漏洩磁場が最小となるように段毎に独立に設定する。望ましくは，環帯状磁性板１０の各段の導線コイル２０の所定ピッチＴを導線コイル２０外側の漏洩磁場が最小となるように設定する。
【００１４】
更に好ましい実施例では，図１に示すように，導線コイル２０及び環状導体５０の各段に平行配置の入出力ライン２０ａ，２０ｂ及び５０ａ，５０ｂを含め，入出力ライン２０ａ，２０ｂ及び５０ａ，５０ｂの漏洩磁場を逆向きの入出力電流により打ち消す。必要に応じて，図１３（Ｇ）及び（Ｈ）に示すように，導線コイル２０及び環状導体５０の各段の入出力ライン２０ａ，２０ｂ及び５０ａ，５０ｂを収容するスリット２３付き磁気シールド筒体２２を設けることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によるシェイキング式の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Ａｚと所定間隔ｄｚで交差する複数段の平行な平面Ｐｚ１，Ｐｚ２，……上にそれぞれ対象空間１を所定帯幅Ｗで囲むように環帯状磁性板１０を設け，環帯状磁性板１０の各段にそれぞれ環状軸に沿って導線コイル２０を所定ピッチＴで巻き付け，環帯状磁性板１０の各段の間隔ｄｚにそれぞれ環帯状磁性板１０と実質上同径で平行に環状導体５０を設け，コイル駆動装置３０によって導線コイル２０に所定周波数のシェイキング電流Ｉ１を印加して発生させた導線コイル２０内側の磁場により環帯状磁性板１０を磁気シェイキングすると共に，導体駆動装置６０によって環状導体５０にキャンセル電流Ｉ２を印加して発生させたキャンセル磁場により導線コイル２０外側の漏洩磁場を打ち消すので，次の有利な効果を奏する。
【００１６】
（イ）環帯状磁性板１０（磁性体回路）の各段に軸方向に沿って導線コイル２０を巻き付け，環帯状磁性板１０の軸方向の周りに同じ大きさでほぼ逆向きのシェイキング電流を点対称で流すことにより，環帯状磁性板１０の内側に軸方向に沿った均等なシェイキング磁場を発生させ，磁性体内部の磁束を均等に揺らして磁気特性を効率的に向上させることができる。
（ロ）平面Ｐｚ上の環帯状磁性板１０に巻き付けた導線コイル２０の外側には平面Ｐｚと垂直な成分が支配的な漏洩磁場（シェイキングノイズ）を生じるが，環帯状磁性板１０の間隔ｄｚに設けた実質上同径で平行な環状導体５０にキャンセル電流を流すことにより，漏洩磁場と逆向きで平面Ｐｚと垂直なキャンセル磁場が発生するので，そのキャンセル磁場によりシェイキングノイズを効率的に打ち消すことができる。
（ハ）また，環帯状磁性板１０と実質上同径で平行な環状導体５０の発生するキャンセル磁場は，環帯状磁性板１０の軸方向の成分を含まないので，導線コイル２０の発生する軸方向のシェイキング磁場に対する影響を避けながら，導線コイル２０の漏洩磁場を低減することができる。
【００１７】
（ニ）複数段の環状導体５０に印加するキャンセル電流は同じ電流値とする必要はなく，導線コイル２０外側の漏洩磁場（シェイキングノイズ）を最も効率的に打ち消すことができるように各環状導体５０のキャンセル電流の電流値を段毎に独立に設定することにより，所要のシェイキング磁場を発生させつつシェイキングノイズの漏洩を最小化することができる。
（ホ）導線コイル２０の巻き付けピッチＴを短くすることでシェイキング磁場を小さな電流量で発生させることが可能となり，所要のシェイキング磁場を発生させる最小の電流量を設定することで，導線コイル２０の外側の漏洩磁場（シェイキングノイズ）を更に低減することができる。
（ヘ）環帯状磁性板１０の内部の磁束を均等に揺らして磁気特性を効率的に向上させると共に，磁気シールド空間へ漏洩する磁場（シェイキングノイズ）を小さく抑えることにより，開放型磁気シールド構造の遮蔽性能を確実且つ大幅に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
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】環帯状磁性板１０の各段にそれぞれ導線コイル２０を巻き付けると共に，環帯状磁性板１０の各段の間隙に実質上同径で平行な環状導体５０を設けた本発明によるシェイキング式開放型磁気シールド構造の実施例の説明図である。
【図２】環帯状磁性板１０の各段にそれぞれ導線コイル２０を所定ピッチＴ間隔で相互に独立させて取り付けたシェイキング式開放型磁気シールド構造の説明図である。
【図３】環帯状磁性板１０の各段にそれぞれ導線コイル２０を所定ピッチＴで連続的に巻き付けたシェイキング式開放型磁気シールド構造の実施例の説明図である。
【図４】図２の磁気シールド構造のシェイキング電流による評価対象域Ｒの漏洩磁場分布を示す実験結果である。
【図５】図３の磁気シールド構造のシェイキング電流による評価対象域Ｒの漏洩磁場分布を示す実験結果である。
【図６】環帯状磁性板１０の複数段に跨って導線コイル２０を所定ピッチＴ間隔で相互に独立させて取り付けたシェイキング式開放型磁気シールド構造の説明図である。
【図７】図６の磁気シールド構造のシェイキング電流による評価対象域Ｒの漏洩磁場分布を示す実験結果である。
【図８】環帯状磁性板１０の複数段に跨って導線コイル２０を所定ピッチＴで連続的に巻き付けたシェイキング式開放型磁気シールド構造の説明図である。
【図９】図８の磁気シールド構造のシェイキング電流による評価対象域Ｒの漏洩磁場分布を示す実験結果である。
【図１０】導線コイル２０の所定ピッチＴの違い，環状導体５０の有無の違い，及び環状導体５０に印加するキャンセル電流の電流値の違いに応じた本発明の磁気シールド構造の漏洩磁場の変化を示す実験結果である。
【図１１】入れ子状に配置する３層のシェイキング式開放型磁気シールド構造５ｘ，５ｙ，５ｚの説明図である。
【図１２】図１１のシェイキング式開放型磁気シールド構造５ｙに対するシェイキング電流及びキャンセル電流の印加方法の説明図である。
【図１３】図１１のシェイキング式開放型磁気シールド構造５ｚに対するシェイキング電流及びキャンセル電流の印加方法の他の一例の説明図である。
【図１４】従来の開放型磁気シールド構造の説明図である。
【図１５】従来のシェイキングを利用した磁気シールド部材の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１は，磁気シールド対象空間１（例えば磁気シールドルーム）の周囲に配置する本発明のシェイキング式の開放型磁気シールド構造の実施例を示す。図１（Ａ）の開放型磁気シールド構造５ｚは，対象空間１の中心点Ｏを貫く第１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Ｗで空間を囲む環帯状磁性板１０を配置し，図１４（Ｂ）と同様に複数の環帯状磁性板１０によって磁気シールド対象空間１を囲んだものである。図示例は，各環帯状磁性板１０の中心軸である第１方向軸Ａｚを鉛直方向軸（Ｚ軸）としているが，方向軸Ａｚは外来磁場の到来方向に応じて適宜選択可能であり，図１１（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように，対象空間１を貫く水平なＸ軸又はＹ軸とすることができる。また，図示例では環帯状磁性板１０を設ける各平面Ｐｚを第１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。
【００２０】
環帯状磁性板１０は，例えば図１４（Ａ）に示すように，第１方向軸Ａｚと交差する平面Ｐｚと対象空間の内面との交差線に沿って，帯幅Ｗで適当な長さの複数の帯状導体板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）に接合することにより作成する。環帯状磁性板１０は，磁気シェイキングにより磁気特性の向上が期待できる磁性体を用いて作成することができ，例えばコバルト系及び鉄系アモルファス，パーマロイ，電磁鋼板等とするが，とくに微弱磁場領域での透磁率が他と比べて格段に高いコバルト系アモルファスとすることが望ましい。一般にコバルト系アモルファスは，最大５０ｍｍ程度の幅の薄帯状磁性板として提供され，それ以上の広幅材料は提供されていないので，密閉型磁気シールド構造では図１５のように複数のアモルファス薄帯を平行に配列して磁気シールド面を形成する手間がかかるが，開放型磁気シールド構造では薄帯状磁性板をそのまま用いて環帯状磁性板１０を形成できるので，開放型磁気シールド構造に適した磁性体ということができる。
【００２１】
図示例の磁気シールド構造は，開放型磁気シールド構造５ｚの各段の環帯状磁性板１０にそれぞれ環状軸に沿って巻き付けた導線コイル２０（図３（Ｂ）に示す環帯状磁性板１０の平面図を参照）と，その導線コイル２０に所定周波数のシェイキング電流を印加するコイル駆動装置３０とを有する。各段の環帯状磁性板１０（磁性体回路）に巻き付けた導線コイル２０は，環帯状磁性板１０の環状軸と交差する断面（磁性体回路の断面）重心に対して点対称の位置にシェイキング電流を流すので，導線コイル２０の内側に環帯状磁性板１０の軸方向に沿った均等なシェイキング磁場を発生させ，環帯状磁性板１０の内部の磁束を均等に揺らして磁気シェイキング効果を効率的に発揮させることができる。このように磁性体内部の磁束を均等に揺らすことが比較的容易であることから，開放型磁気シールド構造は密閉型磁気シールド構造に比して磁気シェイキングによる遮蔽性能の大幅な向上が期待できる。
【００２２】
また，図示例の磁気シールド構造は，各段の開放型磁気シールド構造５ｚの間隔ｄｚにそれぞれ環帯状磁性板１０と実質上同径で平行に設けた環状導体５０と，その環状導体５０にキャンセル電流を印加する導体駆動装置６０とを有する。後述するように（実験例２参照），環帯状磁性板１０に巻き付けた導線コイル２０は，その環帯状磁性板１０の平面Ｐｚと垂直な方向が支配的な漏洩磁場（シェイキングノイズ）を生じるが，環帯状磁性板１０と実質上同径で平行な環状導体５０にキャンセル電流を流すことにより，漏洩磁場と逆向きで平面Ｐｚと垂直なキャンセル磁場が発生するので，そのキャンセル磁場によりシェイキングノイズを効率的に打ち消すことができる。また，環帯状磁性板１０と実質上同径で平行な環状導体５０の発生するキャンセル磁場は，環帯状磁性板１０の軸方向の成分を含まないので，導線コイル２０の発生する軸方向のシェイキング磁場に対する影響を避けながらシェイキングノイズを低減することができる。
【００２３】
［実験例１］
先ず，開放型磁気シールド構造５ｚの各段の環帯状磁性板１０にそれぞれ導線コイル２０を巻き付けた場合の漏洩磁場（シェイキングノイズ）を確認するため，図２に示すようなモデル実験を行った。本実験では，図２（Ａ）に示すように幅５０ｍｍ，長さ１０００ｍｍ，厚さ５ｍｍの帯状磁性板４枚を井桁状に接合して外形９５０ｍｍの環帯状磁性板１０（磁性体回路）を構成し，その環帯状磁性板１０を所定間隔ｄｚ＝２００ｍｍで５段配置して開放型磁気シールド構造５ｚを形成し，各段の環帯状磁性板１０にそれぞれ環状軸と直角方向に導線コイル２０を所定ピッチＴで巻き付けてシェイキング電流（周波数２００Ｈｚ）を印加した。環帯状磁性板１０の外形の大きさは，環状の磁性体回路の中心軸の長さを表している。図２（Ｂ）はこの開放型磁気シールド構造５ｚのＸＹ平面と平行な平面図を示し，図２（Ｃ）はこの開放型磁気シールド構造５ｚのＹＺ平面と平行な断面図を示し，図２（Ｄ）は図２（Ｂ）の楕円Ｄ部分を拡大したコイル電流の模式的平面図を示し，図２（Ｅ）は環帯状磁性板１０の環状軸方向から見たコイル電流の模式的側面図を示す。この場合の導線コイル２０は，図２（Ｂ）及び（Ｄ）に示すように相互に連続しておらず，所定ピッチＴ間隔の巻き付け位置毎に相互に独立した閉回路を想定した。図２（Ｃ）及び（Ｅ）に示す各コイル（以下，１段コイルということがある）２０は，発生する磁場の相殺効果を考慮して，磁性体回路の断面の重心に対して点対称の位置に配置されており，断面の大きさは５０ｍｍ×５ｍｍである。
【００２４】
また，比較のため，図６に示すように開放型磁気シールド構造５ｚの５段の環帯状磁性板１０（磁性体回路）にまとめて導線コイル２０を所定ピッチＴで巻き付けてシェイキング電流（周波数２００Ｈｚ）を印加する実験を行った。図６に示す各コイル（以下，５段コイルということがある）２０も相互に連続しておらず，所定ピッチＴ間隔の巻き付け位置毎に相互に独立した閉回路を想定し，断面の大きさは５０ｍｍ×８０５ｍｍである。図２の１段コイルと図６の５段コイルとにそれぞれシェイキング電流を印加し，コイル内側の発生磁場とコイル外側の漏洩磁場とをそれぞれ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。
【００２５】
なお本実験では，図２の１段コイルと図６の５段コイルとで磁性体回路のシェイキング強度を揃えるため，環帯状磁性板１０の内部に誘起される磁束密度が一致するように１段コイル及び５段コイルのシェイキング電流を設定した。すなわち，図２の１段コイルに１Ａのシェイキング電流を印加したときの各段の磁性体回路の辺中央の磁束密度は１９．６ｍＴであるのに対し，図６の５段コイルに１Ａのシェイキング電流を印加したときの各段の磁性体回路の辺中央の磁束密度は，１段目及び５段目では３８.７ｍＴ，２段目〜４段目では５７．８ｍＴとなり，何れも１段コイルより大きくなった。これは５段コイルが各段の磁性体回路の間に跨っており，電流路が長いことに起因する。そのため，２段目〜４段目の磁束密度が１段コイルの１９．６ｍＴと一致するように，５段コイルに印加するシェイキング電流の電流値を０．３３９Ａと設定した。
【００２６】
図４（Ａ）及び（Ｂ）は，図２の１段コイル外側の漏洩磁場を，図２（Ｂ）及び（Ｃ）に示す開放型磁気シールド構造内側の評価対象域Ｒの磁場分布のコンター図・ベクトル図として表したものである。また図７（Ａ）及び（Ｂ）は，図６の５段コイル外側の漏洩磁場を評価対象域Ｒの磁場分布のコンター図・ベクトル図として表したものである。なお，図４及び図７はそれぞれ磁性体回路が存在しないコイルのみを配置した場合の漏洩磁場を示しており，磁性体回路が存在する場合は，シェイキング電流により磁化された磁性体から発生する磁場が重畳されるため評価対象域Ｒの磁場分布は大きくなる。ただし，磁性体の種類，厚さ（積層枚数），大きさなどにより重畳される値は様々に変わるため，シェイキングコイルから発生する磁場のみを評価するためには，磁性体回路のないコイルのみの漏洩磁場を考慮することが有効である。
【００２７】
１段コイルの作る図４の磁場分布と，５段コイルの作る図７の磁場分布とを比較すると，１段コイルのほうが１／１３程度小さくなっていることが分かる。また，いずれの場合も，漏洩磁場は水平成分のみであり，垂直方向の磁場は殆ど漏洩していないことが分かる。この理由は，図２（Ｄ）及び（Ｅ）に示すコイル電流の模式図から分かるように，コイルに流れる電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃ，Ｉｄは磁性体回路の断面の重心に対して点対称の位置（環状軸方向から見て点対称の位置）にあり，同じ大きさで方向が異なるため，電流Ｉａ及びＩｃから発生する磁場（垂直成分）は打ち消し合ってゼロとなり，電流Ｉｂ及びＩｄから発生する磁場（水平成分）のみが評価対象域Ｒに漏洩するからである。５段コイルは，電流値は小さいにも拘わらず，磁場の水平成分を誘起する垂直電流路が長いため，漏洩磁場が大きくなっている。もっとも垂直方向の漏洩磁場についても，コイル近傍（評価対象域Ｒの周縁）では比較的大きいが，コイルから離れるに従って打ち消し合う効果が高まり，評価対象域Ｒの中心部（磁気シールド対象空間の中心部）では一気に小さくなっている。
【００２８】
図４及び図７の磁場分布の比較から，図２のように開放型磁気シールド構造５ｚの各段の環帯状磁性板１０にそれぞれ環状軸に沿って導線コイル２０を巻き付けてシェイキング電流を印加することにより，導線コイル２０の外側に漏洩する磁場（シェイキングノイズ）を十分に低減できることが分かる。密閉型磁気シールド構造をシェイキングする場合は図６と同様の５段コイルが必要であることから，開放型磁気シールド構造は密閉型磁気シールド構造に比して磁気シェイキングの漏洩磁場を小さくできる利点があるといえる。また，図２（Ｅ）に示すように，磁性体回路の軸方向から見て点対称の位置に巻き付けた１段コイルは，磁性体回路の内部に軸方向に沿ったシェイキング磁場のみを発生させるので，環帯状磁性板内部の磁束を均等に揺らせることが分かる。
【００２９】
［実験例２］
図２のモデル実験では，環帯状磁性板１０の所定ピッチＴの巻き付け位置毎に独立した閉回路コイルを巻き付けているが，実際の開放型磁気シールド構造５ｚの環帯状磁性板１０をシェイキングする場合は閉回路コイルとすることは難しい。そこで次に，図３のように各段の環帯状磁性板１０の環状軸に沿って所定ピッチＴで連続的に導線コイル２０に巻き付けた場合の漏洩磁場（シェイキングノイズ）を確認するため，上述した実験例１と同様に外形（環状の磁性体回路の中心軸の長さ）９５０ｍｍの環帯状磁性板１０（磁性体回路）を所定間隔ｄｚ＝２００ｍｍで５段配置して開放型磁気シールド構造５ｚを形成し，図３（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように５段の環帯状磁性板１０の環状軸方向にそれぞれ所定ピッチＴ（１００ｍｍ幅で１ターン，環帯状磁性板の各辺（９００ｍｍ）で９ターン）で連続的に導線コイル２０を巻き付けてシェイキング電流（周波数２００Ｈｚ）を印加し，コイル内側の発生磁場とコイル外側の漏洩磁場とをそれぞれ数値シミュレーションにより求める実験を行った。図３（Ｂ）はこの開放型磁気シールド構造５ｚのＸＹ平面と平行な平面図を示し，図３（Ｃ）はこの開放型磁気シールド構造５ｚのＹＺ平面と平行な断面図を示し，図３（Ｄ）は図３（Ｂ）の楕円Ｄ部分を拡大したコイル電流の模式的平面図を示し，図３（Ｅ）は環帯状磁性板１０の環状軸方向から見たコイル電流の模式的側面図を示す。
【００３０】
また，比較のため，図８に示すように開放型磁気シールド構造５ｚの５段の環帯状磁性板１０（磁性体回路）にまとめて導線コイル２０を所定ピッチＴ（１００ｍｍ幅で１ターン，環帯状磁性板の各辺（９００ｍｍ）で９ターン）で連続的に巻き付けてシェイキング電流を印加し，コイル内側の発生磁場とコイル外側の漏洩磁場とをそれぞれ数値シミュレーションにより求める実験を行った。環帯状磁性板１０の内部に誘起される磁束密度を実験例１（図２の１段コイルの場合）と揃えるため，図３の１段コイルに印加するシェイキング電流の電流値を１．４１４Ａと設定し，図８の５段コイルに印加するシェイキング電流の電流値は０．３３９Ａと設定した。
【００３１】
図５（Ａ）及び（Ｂ）は，図３の１段コイル外側の漏洩磁場を，開放型磁気シールド構造内側の評価対象域Ｒの磁場分布のコンター図・ベクトル図として表したものである。また図９（Ａ）及び（Ｂ）は，図８の５段コイル外側の漏洩磁場を評価対象域Ｒの磁場分布のコンター図・ベクトル図として表したものである。図５及び図９も，実験例１の図４及び図７の場合と同様に，磁性体から発生する磁場の重畳を避けるため，磁性体回路が存在しないコイルのみを配置した場合の漏洩磁場を示している。
【００３２】
１段コイルの作る図５の磁場分布と，５段コイルの作る図９の磁場分布とを比較すると，何れも漏洩磁場は垂直成分が支配的であり，１段コイルのほうが３０倍程度大きくなっていることが分かる。この理由は，図３（Ｄ）及び（Ｅ）に示すコイル電流の模式図から分かるように，コイルに流れる電流Ｉａ，Ｉｃは同じ大きさであるがＸＹ平面上で方向が異なっているため，発生する磁場の垂直成分を打ち消し合う効果が不十分となるからである。図９の５段コイルでは，電流Ｉａ，Ｉｃが離れているのである程度の打ち消し効果が見られるが，図５の１段コイルでは漏洩磁場の垂直成分が大きくなっている。なお，コイルに流れる電流Ｉｂ，ＩｄもＹ軸方向で位置がずれているが，漏洩磁場（水平成分）への影響は比較的小さい。
【００３３】
図５及び図９の磁場分布の比較から，開放型磁気シールド構造の磁性体回路に所定ピッチＴ（１００ｍｍ幅で１ターン）で連続的に導線コイル２０を巻き付けてシェイキング電流を印加した場合は，図８の５段コイルの漏洩磁場よりも図３の１段コイルの漏洩磁場が大きいことが分かる。すなわち，図３のように環帯状磁性板１０の環状軸方向から見て点対称の位置にシェイキング電流を流す１段コイルは，環帯状磁性板１０の内部の磁束を均等に揺らして磁気シェイキング効果を効率的に発揮させるために有効であるが，シェイキング電流に伴う漏洩磁場（シェイキングノイズ）によって磁気環境が劣化することが懸念される。
【００３４】
なお，図３の開放型磁気シールド構造５ｚでは，５段配置の環帯状磁性板１０にそれぞれ導線コイル２０を連続的に巻き付け，そのコイル２０の一端及び他端を入出力ライン２０ａ，２０ｂに接続し，交流電源であるコイル駆動装置３０から入出力ライン２０ａ，２０ｂにシェイキング電流を印加している。この場合に，各段の磁性体回路に巻き付けたコイル２０と共に入出力ライン２０ａ，２０ｂからの磁場の漏洩も問題となりうるが，図示例のように入出力ライン２０ａ，２０ｂを隣接させて平行に配置することにより，入出力ライン２０ａ，２０ｂの発生磁場を逆向きの入出力電流によって打ち消して漏洩磁場を小さく抑えることができる。必要に応じて出力ライン２０ａ，２０ｂを撚ることにより打ち消し効果を高めることも有効である。ただし，導線コイル２０は，図示例のように複数段の環帯状磁性板１０に連続的に巻き付ける必要はなく，少なくとも１つの段において連続していれば足りる。その場合は，段毎にコイル駆動装置３０を設けて段毎の導線コイル２０にシェイキング電流を個別に印加する。
【００３５】
［実験例３］
図３のように各段の環帯状磁性板１０の各辺に所定ピッチＴで連続的に導線コイル２０に巻き付けた開放型磁気シールド構造５ｚにおいて，図３（Ｄ）及び（Ｅ）に示す所定ピッチＴの導線コイル２０のコイル電流Ｉａ，Ｉｃを，図２（Ｄ）及び（Ｅ）に示す導線コイル２０のコイル電流Ｉａ，ＩｃのようにＸＹ平面上で近付ければ，図３の１段コイル２０の作る図５の磁場分布を，図２の１段コイル２０の作る図４の磁場分布に近付けて漏洩磁場を低減することが期待できる。そこで，図３の環帯状磁性板１０の各辺（９００ｍｍ）に連続的に巻き付ける導線コイル２０の所定ピッチＴを，（ａ）１００ｍｍ（９００ｍｍ幅で９ターン），（ｂ）５０ｍｍ（９００ｍｍ幅では１８ターン），（ｃ）２０ｍｍ（９００ｍｍ幅では４５ターン），（ｄ）１０ｍｍ（９００ｍｍ幅では９０ターン）と変えながら，評価対象域Ｒの漏洩磁場を数値シミュレーションにより順次求める実験を繰り返した。
【００３６】
導線コイル２０の所定ピッチＴに拘わらず，環帯状磁性板１０の内部に誘起される磁束密度を実験例１（図２の１段コイルの場合）と揃えると，（ａ）所定ピッチＴ＝１００ｍｍのときはシェイキング電流の電流値を１．４１４Ａ，（ｂ）５０ｍｍのときは１．１１８Ａ，（ｃ）２０ｍｍのときは１．０２０Ａ，（ｄ）１０ｍｍのときは１．００５Ａとなる。また，所定ピッチＴを小さくするとターン数（巻き数）が多くなるので，ターン数の増加に応じてシェイキング電流の電流値を小さくすることにより，シェイキングノイズの漏洩を更に低減することが期待できる。
【００３７】
一般に環帯状磁性板１０の内部をシェイキングするために必要なシェイキング電流（励磁電流）は，巻き付けた導線コイル２０の電流値（Ａ）×ターン数（Ｔ）＝アンペアターン（ＡＴ）で表すことができる。そこで本実験では，導線コイル２０の所定ピッチＴに拘わらず，ターン数を考慮してアンペアターン（ＡＴ）が実験例１（図２の１段コイルの場合）と一致するように，（ａ）所定ピッチＴ＝１００ｍｍのときはシェイキング電流の電流値を１．４１４Ａ，（ｂ）５０ｍｍのときは０．５５９Ａ，（ｃ）２０ｍｍのときは０．２０４Ａ，（ｄ）１０ｍｍのときは０．１００Ａに設定した。本実験の結果を表１，及び図１０のグラフに示す。
【００３８】
【表１】
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【００３９】
表１の５段コイル（連続）の欄は，図８のように５段の環帯状磁性板１０に所定ピッチ１００ｍｍで連続的に巻き付けた導線コイル２０の評価対象域Ｒにおける漏洩磁場を示す。また表１の１段コイル（連続）の漏洩磁場の平均値欄は，図３の１段導線コイル２０の所定ピッチＴを１００ｍｍ，５０ｍｍ，２０ｍｍ，１０ｍｍと切り替えたときの評価対象域Ｒの漏洩磁場の水平面における平均値，及び垂直面における平均値の変化をそれぞれ示している。図１０は，表１の１段コイル（連続）の水平面における漏洩磁場の水平成分，垂直成分，及び両者を合成した漏洩磁場の平均値の変化をグラフで表している。図１０（Ｂ）及び（Ｃ）のグラフから分かるように，図３の１段コイルのつくる漏洩磁場の垂直成分は，図８の５段コイルのつくる漏洩磁場の垂直成分よりも大きいが，１段コイルの所定ピッチＴを小さく（ターン数を大きく）するとコイル電流Ｉａ，ＩｃがＸＹ平面において接近するので（図３（Ｄ）及び（Ｅ）参照），漏洩磁場の打ち消し率を高めて垂直成分を低減することができる。
【００４０】
表１及び図１０のグラフから，磁気シールド空間１を囲む環帯状磁性板１０の各段に軸方向に沿って導線コイル（１段コイル）２０を所定ピッチＴで巻き付け，導線コイル２０外側の漏洩磁場が打ち消されるように導線コイル２０の所定巻き付けピッチＴを設定することにより，環帯状磁性板１０の内部の磁束を均等に揺らして磁気特性を効率的に向上させると同時に，磁気シールド空間１への漏洩磁場（シェイキングノイズ）を小さく抑えられることが分かる。ただし，１段コイルの所定ピッチＴを１０ｍｍにまで小さくしても，漏洩磁場は所定ピッチが１００ｍｍの５段コイルよりも小さくならないので，漏洩磁場を更に低減するためにはピッチの設定以外の対策が求められる。
【００４１】
もっとも，表１及び図１０のグラフは図３のモデル実験による漏洩磁場のシミュレーション結果であり，モデルが異なれば漏洩磁場も異なってくる。図３のモデル実験は比較的小型であるため漏洩磁場が大きくなっているが，磁気シールド空間１の大きさが変わると距離減衰効果によって漏洩磁場は低下し，通常の医療施設や研究施設の磁気シールドルームのサイズまで大きくすると漏洩磁場は大幅に低下するものと考えられる。すなわち，設計条件及び要求性能に応じて導線コイル２０の所定ピッチＴを適切に設定すれば，本発明のシェイキング式の開放型磁気シールド構造は十分に実用化可能である。
【００４２】
［実験例４］
実験例３で確認したように，磁気シールド空間１を囲む環帯状磁性板１０の各段に導線コイル２０を連続的に巻き付けた開放型磁気シールド構造５ｚは比較的大きなシェイキングノイズ（垂直成分）を漏洩することから，図１（Ａ）に示すように，環状の磁性体回路の外形（中心軸の長さ）が９５０ｍｍの環帯状磁性板１０（磁性体回路）を５段配置した開放型磁気シールド構造５ｚの各段の間隔ｄｚにそれぞれ環帯状磁性板１０と実質上同じ外形９５０ｍｍの環状導体５０を芯合わせしながら平行に挿入し，コイル駆動装置３０により導線コイル２０の各段に同じ向きのシェイキング電流Ｉ１（周波数２００Ｈｚ）を印加しながら，導体駆動装置６０により環状導体５０の各段にシェイキング電流Ｉ１と逆向きのキャンセル電流Ｉ２を印加した場合の漏洩磁場（シェイキングノイズ）を数値シミュレーションにより求める実験を行った。
【００４３】
本実験においても，環帯状磁性板１０の各辺（９００ｍｍ）に連続的に巻き付ける導線コイル２０の所定ピッチＴを，（ａ）１００ｍｍ，（ｂ）５０ｍｍ，（ｃ）２０ｍｍ，（ｄ）１０ｍｍと変えながら実験を繰り返した。導線コイル２０に印加するシェイキング電流Ｉ１は，実験例３の場合と同様に，（ａ）所定ピッチＴ＝１００ｍｍのときは１．４１４Ａ，（ｂ）５０ｍｍのときは０．５５９Ａ，（ｃ）２０ｍｍのときは０．２０４Ａ，（ｄ）１０ｍｍのときは０．１００Ａとした。また，環状導体５０に印加する逆向きのキャンセル電流Ｉ２は，導電コイル２０に印加するシェイキング電流Ｉ１と逆向きで同じ大きさとし，（ａ）所定ピッチＴ＝１００ｍｍのときは−１．４１４Ａ，（ｂ）５０ｍｍのときは−０．５５９Ａ，（ｃ）２０ｍｍのときは−０．２０４Ａ，（ｄ）１０ｍｍのときは−０．１００Ａに設定した。本実験の結果を，上述した実験例３の結果と共に，表１及び図１０のグラフに合わせて示す。
【００４４】
表１のキャンセル電流の漏洩磁場の平均値欄は，環状導体５０にキャンセル電流Ｉ２を印加したときの評価対象域Ｒの漏洩磁場の水平面における平均値，及び垂直面における平均値の変化をそれぞれ示す。また図１０のグラフ（キャンセル電流）は，水平面における漏洩磁場の水平成分，垂直成分，及び両者を合成した漏洩磁場の平均値の変化を表している。図１０（Ｂ）及び（Ｃ）のグラフは，環帯状磁性板１０の各段のシェイキング電流Ｉ１を流す導線コイル２０の所定ピッチＴが２０ｍｍより小さい場合に，環状導体５０に流すキャンセル電流Ｉ２によって，１段コイルのシェイキング電流Ｉ１のつくる漏洩磁場（シェイキングノイズ）を，図８の５段コイルのつくる漏洩磁場よりも小さくできることを示している。
【００４５】
本実験により，環帯状磁性板１０の各段の間隔ｄｚにそれぞれ実質上同径の環状導体５０を平行に挿入し，その環状導体５０にシェイキング電流と逆向きのキャンセル電流Ｉ２を流すことにより，その環状導体５０をキャンセル回路として機能させ，環帯状磁性板１０の漏洩磁場（シェイキングノイズ）を環状導体５０の発生する磁場（キャンセル磁場）により打ち消すことができることを確認できた。図１（Ａ）において環状導体５０は平面Ｐｚと平行な環状コイルであり，環状導体１０の平面Ｐｚ上で発生するキャンセル磁場は垂直成分のみであることから，垂直成分が支配的な環帯状磁性板１０のシェイキングノイズを効率的に打ち消すことができたと考えられる。
【００４６】
なお，本実験では環状導体（キャンセル回路）５０の外形を環帯状磁性板１０の外形と一致させて同径としているが，環状導体５０の外形は環帯状磁性板１０の外形と厳密に一致させる必要はなく，環帯状磁性板１０の外形と実質上同径であれば，環帯状磁性板１０の導線コイル２０からの漏洩磁場（シェイキングノイズ）を環状導体５０によって十分に打ち消すことが期待できる。必要に応じて，シェイキングノイズを最も効率的に打ち消すことができるように，環帯状磁性板１０の外形（径）に対応させて環状導体５０の外形（径）を設計することも可能である。
【００４７】
［実験例５］
図１（Ａ）の開放型磁気シールド構造５ｚにおいて，図１（Ｂ）のように複数段の環状導体５０に印加するキャンセル電流Ｉ２，Ｉ３の電流値を段毎に独立に設定することにより，環帯状磁性板１０の導線コイル２０からのシェイキングノイズの漏洩を更に低減することが期待できる。すなわち，開放型磁気シールド構造内側の評価対象域Ｒの中心点におけるシェイキングノイズが最小となるように，複数段の環状導体５０に印加するキャンセル電流Ｉ２，Ｉ３を段毎に独立に最適化することができる。
【００４８】
例えば，図１（Ｂ）の５段の開放型磁気シールド構造５ｚにおいて，先ず２段目，３段目，４段目の３段の環帯状磁性板１０に導線コイル２０にシェイキング電流Ｉ１を流したときの磁気シールド構造内側の中心点の磁場（シェイキングノイズ）を求める。次に，２段目，３段目の環状導体５０に逆向きのキャンセル電流Ｉ２を印加しながら，磁気シールド構造内側の中心点の磁場が打ち消されて最小（例えばゼロ）となるようなキャンセル電流Ｉ２の電流値を決定する。このようにして決定した３段モデルの結果を５段モデルに適用し，５段モデルの環帯状磁性板１０に導線コイル２０にシェイキング電流Ｉ１を流しながら，２段目，３段目の環状導体５０に逆向きのキャンセル電流Ｉ２を印加したときの磁気シールド構造内側の中心点の磁場を求める。次いで，１段目，４段目の環状導体５０に逆向きのキャンセル電流Ｉ３を印加し，磁気シールド構造内側の中心点の磁場が打ち消されて最小（例えばゼロ）となるような１段目，４段目のキャンセル電流Ｉ３の電流値を決定する。
【００４９】
図１（Ｂ）の開放型磁気シールド構造５ｚにおいて，５段の環帯状磁性板１０に導線コイル２０にシェイキング電流Ｉ１を流しながら，環状導体５０に印加するキャンセル電流Ｉ２，Ｉ３を最適化した磁気シールド空間１の漏洩磁場を数値シミュレーションにより求める実験を行った。具体的には，（ａ）所定ピッチＴ＝１００ｍｍのときはシェイキング電流Ｉ１＝１．４１４Ａ，キャンセル電流Ｉ２＝−１．９６４Ａ，キャンセル電流Ｉ３＝−１．０９０Ａ，（ｂ）５０ｍｍのときはシェイキング電流Ｉ１＝０．５５９Ａ，キャンセル電流Ｉ２＝−０．７７７Ａ，キャンセル電流Ｉ３＝−０．４３０Ａ，（ｃ）２０ｍｍのときはシェイキング電流Ｉ１＝０．２０４Ａ，キャンセル電流Ｉ２＝−０．２８３Ａ，キャンセル電流Ｉ３＝−０．１５７Ａ，（ｄ）１０ｍｍのときはシェイキング電流Ｉ１＝０．１００Ａ，キャンセル電流Ｉ２＝−０．１３９Ａ，キャンセル電流Ｉ３＝−０．０７７Ａに設定した。本実験の結果を，上述した実験例３の結果と共に，表１及び図１０のグラフに合わせて示す。
【００５０】
表１のキャンセル電流（最適電流値）の漏洩磁場の平均値欄は，環状導体５０のキャンセル電流の電流値Ｉ２，Ｉ３を最適化したときの評価対象域Ｒの漏洩磁場の水平面における平均値，及び垂直面における平均値の変化をそれぞれ示している。また図１０のグラフ（キャンセル電流（最適電流値））は，水平面における漏洩磁場の水平成分，垂直成分，及び両者を合成した漏洩磁場の平均値の変化を表している。図１０（Ｂ）及び（Ｃ）のグラフは，環帯状磁性板１０の各段の間隔ｄｚにそれぞれ実質上同径の環状導体５０を芯合わせしながら平行に挿入し，その環状導体５０に最適化されたキャンセル電流Ｉ２，Ｉ３を流すことにより，１段コイルのつくる漏洩磁場を，その１段コイルの所定ピッチＴに拘わらず，図８の５段コイルのつくる漏洩磁場よりも小さくできることを示している。更に，キャンセル電流Ｉ２，Ｉ３の最適化に加えて，各段の導線コイル２０の所定ピッチＴを導線コイル２０漏洩磁場が最小となるように設定することが可能であり，導線コイル２０の所定ピッチＴを１０ｍｍ程度に小さくすることにより，所定ピッチＴが１００ｍｍの場合に比してシェイキングノイズを１／１０程度に低減できることを示している。
【００５１】
更に図１０（Ｂ）及び（Ｃ）は，上述した実験例３のように環状導体５０を挿入しない場合は，１段コイルの所定ピッチＴを１０ｍｍにまで小さくしても漏洩磁場を５段コイルよりも小さくすることはできない実験例３の結果を併せて示しており，実験例３と対比することにより，環帯状磁性板１０の間隔に環状導体５０を設けて最適化されたキャンセル電流Ｉ２，Ｉ３を流すことにより，環帯状磁性板１０の導線コイル２０の漏洩するシェイキングノイズを効率的に低減できることを表している。更に，１段コイルの所定ピッチＴを２０ｍｍ以下とすることにより，５段コイルの場合に比して，磁気シールド空間１へのシェイキングノイズの漏洩を１／５以下（２０％以下）に低減することができる。
【００５２】
なお，５段より段数の多い開放型磁気シールド構造のモデルにおいても，上述した図１（Ｂ）の最適化方法と同様にして，環状導体２０に印加するキャンセル電流の最適電流値を求めることができる。或いは，図１（Ｃ）に示すように，複数段の環状導体５０に印加するキャンセル電流をそれぞれ異なる電流値Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃ，Ｉｄとすることも可能である。図１（Ｃ）のモデルによれば，複数段の環帯状磁性板１０の導線コイル２０に印加するシェイキング電流が段毎に異なる場合でも，磁気シールド構造内側の中心点の磁場が最小となるようなキャンセル電流の電流値Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃ，Ｉｄを設定することも容易である。
【００５３】
また，図１（Ａ）〜（Ｃ）のような開放型磁気シールド構造５ｚでは，環帯状磁性板１０の複数段の間隔ｄｚに環状導体５０を配置し，その環状導体５０の一端及び他端を入出力ライン５０ａ，５０ｂに接続し，交流電源である導体駆動装置６０から入出力ライン５０ａ，５０ｂにキャンセル電流を印加しているので，入出力ライン５０ａ，５０ｂからの磁場の漏洩も問題となりうる。しかし，上述した導線コイル２０の入出力ライン２０ａ，２０ｂと同様に，導体駆動装置６０の入出力ライン５０ａ，５０ｂを隣接させて平行に配置することにより，入出力ライン５０ａ，５０ｂの発生磁場を逆向きの入出力電流によって打ち消して漏洩磁場を小さく抑えることができる。必要に応じて出力ライン５０ａ，５０ｂを撚ることにより打ち消し効果を高めることも有効である。
【００５４】
こうして本発明の目的である「シェイキングノイズの漏洩を小さく抑えることができるシェイキング式の開放型磁気シールド構造」の提供を達成できる。
【実施例１】
【００５５】
図１の開放型磁気シールド構造５ｚは主にＸＹ平面の一方向又は二方向の外乱磁場の遮蔽を目的としているが，外乱磁場の方向が決まっていない磁気シールド対象空間１において三方向の外乱磁場を遮蔽対象とする場合は，図１の構造を基本ユニットとして，図１１（Ａ）〜（Ｃ）のような複数ユニットを組み合わせた開放型磁気シールド構造とすることができる。図１１は，医療施設や研究施設に設置される外寸２５５０ｍｍを基本サイズとした立方体形状の開放型磁気シールドルームの一例を示す。
【００５６】
図１１（Ａ）は，磁気シールド対象空間１を貫く第１方向軸Ａｚ（Ｚ軸）と所定間隔ｄｚで交差する複数段の平行な平面Ｐｚ上にそれぞれ対象空間１を所定帯幅Ｗで囲むように環帯状磁性板１０を設けた図１と同様の開放型磁気シールド構造５ｚを示す。また，図１１（Ｂ）は磁気シールド対象空間１を貫く第２方向軸Ａｘ（Ｘ軸）と所定間隔ｄｘで交差する複数段の平行な平面Ｐｘ上にそれぞれ対象空間１を所定帯幅Ｗで囲むように環帯状磁性板１０を設けた開放型磁気シールド構造５ｘを示し，図１１（Ｃ）は磁気シールド対象空間１を貫く第３方向軸Ａｙ（Ｙ軸）と所定間隔ｄｙで交差する複数段の平行な平面Ｐｙ上にそれぞれ対象空間１を所定帯幅Ｗで囲むように環帯状磁性板１０を設けた開放型磁気シールド構造５ｙを示す。磁気シールド対象空間１の周囲に３つの開放型磁気シールド構造５ｚ，５ｘ，５ｙを入れ子状に配置し，或いは開放型磁気シールド構造５ｚ，５ｘ，５ｙのうち何れか２つを選択して入れ子状に配置して一体化することにより，三方向の外乱磁場を遮蔽する磁気シールドルームとすることできる。
【００５７】
図１１（Ａ）〜（Ｃ）の環帯状磁性板１０は，それぞれコバルト系アモルファス（厚さ２３μｍ×２０枚積層，幅５０ｍｍ）の帯板を井桁状に組んで構成し，例えば所定間隔ｄｚ＝２００ｍｍで１２段配置して開放型磁気シールド構造５ｚ，５ｘ，５ｙとすることができる。開放型磁気シールド構造５ｚ，５ｘには，同じ帯状磁性板（コバルト系アモルファス）１０で構成された扉枠１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄで囲まれた開口が設けられ，その開口にＰＣパーマロイ板（厚さ１ｍｍ×２枚積層）の２層（内側，外側）構造の扉１２が取り付けられている。
【００５８】
開放型磁気シールド構造５ｚ，５ｘ，５ｙの各段の環帯状磁性板１０には，図１の場合と同様にそれぞれ環状軸に沿って所定ピッチＴで導線コイル２０を巻き付け，コイル駆動装置３０により各導線コイル２０に所定周波数のシェイキング電流を印加して磁気シールド構造５ｚ，５ｘ，５ｙを磁気シェイキングする。また，環帯状磁性板１０の各段の間隔ｄｚ，ｄｘ，ｄｙにそれぞれ実質上同径の環状導体５０を平行に挿入し，導体駆動装置６０により各環状導体５０にシェイキング電流と逆向きのキャンセル電流を流すことにより，環帯状磁性板１０の漏洩磁場（シェイキングノイズ）を環状導体５０の発生する磁場（キャンセル磁場）によって打ち消す。導線コイル２０に印加するシェイキング電流の電流値及び向き，環状導体５０に印加するキャンセル電流の電流値及び向きは，設計条件及び要求性能に応じて適宜決定することができる。
【００５９】
図１２（Ａ）は，開口のない開放型磁気シールド構造５ｙの各段の環帯状磁性板（磁性体回路）１０に１本の導線コイル２０を連続的に巻き付ける方法の一例を示す。コイル駆動装置３０のシェイキング電流は，入出力ライン２０ａ（又は２０ｂ）を介して１段目の磁性体回路の位置番号１に入力され，位置番号２〜６の順で１段目の磁性体回路を周回する。次いで，位置番号７から２段目の磁性体回路に移り，位置番号８〜１２の順で周回する。同様に１２段目の位置番号６８〜７２まで周回を繰り返したのち，位置番号７３を経由して１段目まで戻り，位置番号７４から入出力ライン２０ｂ（又は２０ａ）を介して出力される。
【００６０】
図１２（Ａ）において，各段の導線コイル２０の所定ピッチＴを適切に設定することにより，各段の磁性体回路のシェイキングノイズを低減することができる。各段のシェイキング電流を最適化する場合は，電流値自体を段毎に変えることはできないが，各段の所定ピッチＴ（ターン数）を調整することで実質的に対応できる。各段の磁性体回路からのシェイキングノイズと共に，隣接する磁性体回路に移行する経路でのシェイキングノイズの漏洩も懸念されるが，これについては入出力ライン２０ａ，２０ｂと同様に，位置番号７，１３，１９，２５，３１，３７，４３，４９，５５，６１，６７と位置番号７３とは電流値が同じで方向が逆のため，隣接させて平行に配置することにより逆向き電流によって互いに打ち消して漏洩を小さく抑えることができる。必要に応じて両者を撚ることにより打ち消し効果を高めることも有効である。
【００６１】
また図１２（Ｂ）は，開放型磁気シールド構造５ｙの各段の間隙ｄｙに１本の環状導体（キャンセル回路）５０を連続的に配置する方法の一例を示す。導体駆動装置６０のキャンセル電流は，入出力ライン５０ａ（又は５０ｂ）を介して１段目のキャンセル回路の位置番号１に入力され，位置番号２〜６の順で１段目のキャンセル回路を周回する。キャンセル電流は，シェイキング電流とは逆向きである。次いで，位置番号７から２段目のキャンセル回路に移り，位置番号７〜１２の順で周回する。同様に１１段目の位置番号５２〜５６まで周回を繰り返したのち，位置番号５７を経由して１段目のキャンセル回路まで戻り，位置番号５８から入出力ライン５０ｂ（又は５０ａ）を介して出力される。
【００６２】
図１２（Ｂ）において，各段のキャンセル電流を最適化する場合は，図１（Ｂ）と同様に複数段のキャンセル回路をグループ分けして別々の導体駆動装置６０を設け，又は図１（Ｃ）と同様に段毎のキャンセル回路に別々の導体駆動装置６０を設けることができる。隣接するキャンセル回路に移行する経路での磁場の漏洩も懸念されるが，これについては入出力ライン５０ａ，５０ｂと同様に，位置番号６〜７，１１〜１２，１６〜１７，２１〜２２，２６〜２７，３１〜３２，３６〜３７，４１〜４２，４６〜４７，５１〜５２と位置番号５７とは電流値が同じで方向が逆のため，接近させて平行に設置することにより逆向き電流によって互いに打ち消して漏洩磁場を小さく抑えることができる。必要に応じて両者を撚ることにより打ち消し効果を高めることも有効である。
【００６３】
図１３（Ａ）は，開口のある開放型磁気シールド構造５ｚの各段の環帯状磁性板１０に１本の導線コイル２０を連続的に巻き付ける方法の一例を示す。シェイキング電流は，入出力ライン２０ａ（又は２０ｂ）を介して１段目の磁性体回路の位置番号１に入力され，位置番号２〜７を周回する。次いで，位置番号８から２段目の磁性体回路に移って位置番号９に至り，ここで扉１２により流れを遮られた電流は，扉枠１４ａ，１４ｄ，１４ｂの位置番号１０〜１２を介して迂回したのち位置番号１３〜１７の順で周回し，位置番号１８を介して３段目の磁性体回路に移る。同様に１１段目の位置番号９９から扉枠１４ａ，１４ｃ，１４ｂの位置番号１００〜１０２を迂回して位置番号１０３〜１０７まで周回を繰り返したのち，位置番号１０８から１２段目の磁性体回路に移る。更に，位置番号１０９〜１１４の順で巡回したのち，位置番号１１５を介して１段目まで戻り，位置番号１１６から入出力ライン２０ｂ（又は２０ａ）を介して出力される。
【００６４】
図１３（Ａ）において，隣接する磁性体回路間を移行する経路のシェイキングノイズの漏洩は，位置番号８，１８，２８，３８，４８，５８，６８，７８，８８，９８，１０８と位置番号１１５とは電流値が同じで方向が逆であるため，隣接させて平行に配置することにより逆向き電流によって互いに打ち消して漏洩を小さく抑えることができる。必要に応じて両者を撚ることにより打ち消し効果を高めることも有効である。なお，図１３（Ａ）においてシェイキング電流の扉１２の迂回方向は，距離が短い方となる。
【００６５】
また図１３（Ｂ）は，開放型磁気シールド構造５ｚの各段の間隙ｄｚに１本の環状導体（キャンセル回路）５０を連続的に配置する方法の一例を示す。キャンセル電流は，入出力ライン５０ａ（又は５０ｂ）を介して１段目のキャンセル回路の位置番号１に入力され，位置番号２から位置番号３に至り，ここで扉１２により流れを遮られた電流は，扉枠１４ａ，１４ｄ，１４ｂの位置番号４〜６を介して迂回したのち位置番号７〜１１の順で周回する。キャンセル電流は，シェイキング電流とは逆向きである。次いで，位置番号１２から２段目のキャンセル回路に移って位置番号１３に至り，ここで扉１２により流れを遮られた電流は，扉枠１４ａ，１４ｄ，１４ｂの位置番号１４〜１６を介して迂回したのち位置番号１７〜２１の順で周回する。同様に位置番号１２から１１段目のキャンセル回路に移って位置番号１０３に至り，ここで扉１２により流れを遮られた電流は，扉枠１４ａ，１４ｃ，１４ｂの位置番号１０４〜１０６を介して迂回したのち位置番号１０７〜１１１の順で周回する。
【００６６】
図１３（Ｂ）において，キャンセル電流の扉１２の迂回方向も，距離が短い方となる。１１段目のキャンセル回路は，位置番号１１１から位置番号１１２を介して１段目まで戻り，位置番号１１３から入出力ライン５０ｂ（又は５０ａ）を介して出力される。隣接するキャンセル回路に移行する経路での磁場の漏洩は，位置番号１１〜１２，２１〜２２，３１〜３２，４１〜４２，５１〜５２，６１〜６２，７１〜７２，８１〜８２，９１〜９２，１０１〜１０２と位置番号１１２とは電流値が同じで方向が逆のため，接近させて平行に設置することにより逆向き電流によって互いに打ち消して漏洩磁場を小さく抑えることができる。必要に応じて両者を撚ることにより打ち消し効果を高めることも有効である。
【００６７】
図１３（Ｃ）〜（Ｆ）は，隣接する磁性体回路への移行経路となる扉枠１４ｃ，１４ａ，１４ｂ，１４ｄのシェイキング電流及びキャンセル電流をまとめて示したものである。図１３（Ｃ）の扉枠１４ｃでは，位置符号６１，７１，８１，９１，１０１（シェイキング電流）は右向きであり，位置番号６５，７５，８５，９５，１０５（キャンセル電流）は左向きであるから，これらを合成するとゼロとなる。図１３（Ｆ）の扉枠１４ｄでは，位置符号１１，２１，３１，４１，５１（シェイキング電流）は右向きであり，位置番号５，１５，２５，３５，４５，５５（キャンセル電流）は左向きであるから，これらを合成すると左向き電流が単独で存在することになる。
【００６８】
また，図１３（Ｄ）の扉枠１４ａでは，位置番号６０，７０，８０，９０，１００（シェイキング電流）と，位置番号６，１６，２６，３６，４６，５６（キャンセル電流）は上向きであり，位置番号１０，２０，３０，４０，５０（シェイキング電流）と，位置番号６６，７６，８６，９６，１０６（キャンセル電流）は下向きであるから，これらを合成すると上向き電流が１段おきに単独で存在する。更に図１３（Ｅ）の窓枠１４ｂでは，位置番号１２，２２，３２，４２，５２（シェイキング電流）と，位置番号６４，７４，８４，９４，１０４（キャンセル電流）は上向きであり，位置番号６２，７２，８２，９２，１０２（シェイキング電流）と，位置番号４，１４，２４，３４，４４，５４（キャンセル電流）は下向きであるから，これらを合成すると下向き電流が１段おきに単独で存在する。
【００６９】
このように扉枠１４ａ，１４ｂ，１４ｄにおいて逆向き電流によって打ち消すことができない電流が存在しており，これらの経路から磁場（シェイキングノイズ）の漏洩が懸念される。そのため，図１３（Ｇ）及び（Ｈ）に示すように，扉枠１４ａ，１４ｂ，１４ｄに沿って例えばＰＣパーマロイ製のスリット２３付き磁気シールド筒体２２（角筒又は円筒）を設置し，その筒体２２内に隣接する回路への移行経路部分を収容することが望ましい。スリット２３は，シールド筒体２２の長手方向に沿って設けられており，単線の導線コイル２０からの磁場の漏洩方向を制御する機能を有し，シールド対象空間１と反対側に向けることで対象空間１へのシェイキングノイズの漏洩を低減する（特許文献５参照）。スリット２３は，導線コイル２０及び環状導体５０の引き入れ，引き出しの際にも利用できる。なお，シェイキング電流及びキャンセル電流の電流値を最適化した場合は，段毎に電流値が相違するために隣接する回路への移行経路部分で逆向き電流の打ち消し効果が低下しうるが，そのような場合にもスリット２３付き磁気シールド筒体２２に移行経路部分を収容することで漏洩磁場を抑えることができる。
【符号の説明】
【００７０】
１…磁気シールド対象空間        ２…帯状磁性板
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…端縁（重ね合わせ部）
１０…環帯状磁性板              １２…扉
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ…扉枠
２０…導線コイル                ２０ａ，２０ｂ…入出力ライン
２２…シールド筒体              ２３…スリット
３０…コイル駆動装置
４０…磁気シールド部材          ４１…基材
４２ａ，４２ｂ…磁性薄帯        ４３…導線コイル（シェイキングコイル）
４４…入力端子                  ４５…出力端子
５０…環状導体                  ５０ａ，５０ｂ…入出力ライン
６０…導体駆動装置
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          Ｒ…評価対象域
Ｔ…ピッチ                      Ｗ…環帯状磁性板の帯幅
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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