(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の環状軸方向に分散した複数部位にそれぞれ当該環状軸と実質上直角向きに巻き付けて取り付け且つその両端を平行に隣接させて引き出した導線コイルユニット，前記環帯状磁性板の各段の複数の導線コイルユニットを環状軸方向に順次直列に接続する結合導線，前記結合導線と隣接平行配置で逆向きの電流を流すループ導線，及び前記結合導線及びループ導線を介して各導線コイルユニットが直列接続され且つ各導線コイルユニットの引き出し部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を備え，前記各導線コイルユニット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結合導線及びループ導線の漏洩磁場を逆向きの電流により打ち消してなる低漏洩シェイキング式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，前記各導線コイルユニットの引き出し部を相互に撚りながら引き出してなる低漏洩シェイキング式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，前記各導線コイルユニットを環帯状磁性板の各段に同じ右巻き又は左巻きとなるように巻き付け，前記コイル駆動装置により環帯状磁性板の隣接する段毎に逆向きのシェイキング電流を印加してなる低漏洩シェイキング式開放型磁気シールド構造。
【請求項４】
請求項１又は２の構造において，前記各導線コイルユニットを環帯状磁性板の隣接する段毎に逆の右巻き又は左巻きとなるように巻き付け，前記コイル駆動装置により環帯状磁性板の各段に同じ向きのシェイキング電流を印加してなる低漏洩シェイキング式開放型磁気シールド構造。
【請求項５】
請求項１から４の何れかの構造において，前記環帯状磁性板の各段の導線コイルユニット巻き付け部位の相互間隔を，当該環帯状磁性板の内部に誘起されるシェイキング磁場が均等となるように設定してなる低漏洩シェイキング式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，及び前記第２環帯状磁性板の各段の環状軸方向に分散した複数部位にそれぞれ当該環状軸と実質上直角向きに巻き付けて取り付け且つその両端を平行に隣接させて引き出した第２導線コイルユニットを設け，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ユニット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してなる低漏洩シェイキング式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，及び前記第３環帯状磁性板の各段の環状軸方向に分散した複数部位にそれぞれ当該環状軸と実質上直角向きに巻き付けて取り付け且つその両端を平行に隣接させて引き出した第３導線コイルユニットを設け，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ユニット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してなる低漏洩シェイキング式開放型磁気シールド構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は低漏洩シェイキング式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つつシェイキングノイズの漏洩を低く抑え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。図示例のシェイキングコイル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が表面又は裏面の片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低漏洩シェイキング式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及び図１１の実施例を参照するに，本発明による低漏洩シェイキング式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，……上にそれぞれ磁気シールド対象空間１を所定帯幅Ｗで囲むように設けた環帯状磁性板１０（図１（Ａ）及び（Ｂ）参照），環帯状磁性板１０の各段の環状軸方向に分散した複数部位にそれぞれ環状軸と実質上直角向きに巻き付けて取り付け且つその両端２２ａ，２２ｂを平行に隣接させて引き出した導線コイルユニット２０（図１（Ｃ）及び（Ｄ）参照），環帯状磁性板１０の各段の複数の導線コイルユニット２０を環状軸方向に順次直列に接続する結合導線２６，その結合導線２６と隣接平行配置で逆向きの電流を流すループ導線２７，及び結合導線２６及びループ導線２７を介して各導線コイルユニット２０が直列接続され且つ各導線コイルユニット２０の引き出し部２２ａ，２２ｂ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を備え，各導線コイルユニット２０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結合導線２６及びループ導線２７の漏洩磁場を逆向きの電流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（Ｅ）に示すように，各導線コイルユニット２０の両端２２ａ，２２ｂを相互に撚りながら引き出す。更に好ましい実施例では，図１０（Ａ）に示すように，各導線コイルユニット２０を環帯状磁性板１０の各段に同じ右巻き又は左巻きとなるように巻き付け，コイル駆動装置３０ａ，３０ｂにより環帯状磁性板１０の隣接する段毎に逆向きのシェイキング電流Ｉ１，Ｉ２を印加する。或いは，図１０（Ｂ）に示すように，各導線コイルユニット２０を環帯状磁性板１０の隣接する段毎に逆の右巻き又は左巻きとなるように巻き付け，コイル駆動装置３０により環帯状磁性板１０の各段に同じ向きのシェイキング電流Ｉ１を印加してもよい。
【００１４】
望ましい実施例では，環帯状磁性板１０の各段の導線コイルユニット２０の巻き付け部位の相互間隔Ｔは，環帯状磁性板１０の内部に誘起されるシェイキング磁場が均等となるように設定することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明による低漏洩シェイキング式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，……上にそれぞれ磁気シールド対象空間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の各段の環状軸方向に分散した複数部位にそれぞれ環状軸と実質上直角向きに導線コイルユニット２０を巻き付けて取り付け且つその両端２２ａ，２２ｂを平行に隣接させて引き出し，環帯状磁性板１０の各段の複数の導線コイルユニット２０を結合導線２６によって環状軸方向に順次直列に接続し，その結合導線２６と隣接させて逆向きの電流を流すループ導線２７を平行に配置し，コイル駆動装置３０により各導線コイルユニット２０の引き出し部２２ａ，２２ｂ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結合導線２６及びループ導線２７の漏洩磁場を逆向きの電流により打ち消すので，次の有利な効果を奏する。
【００１６】
（イ）環帯状磁性板１０の各段に環状軸と実質上直角向きに導線コイルユニット２０を巻き付け，環帯状磁性板１０の環状軸の周りに同じ大きさでほぼ逆向きの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ると共に，点対称で流れる逆向き電流の打ち消し効果によって導線コイルユニット２０からの漏洩磁場（シェイキングノイズ）を低減することができる。
（ロ）環帯状磁性板１０の内側に環状軸に沿った均等なシェイキング磁場を発生させることにより，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。
（ハ）また，環帯状磁性板１０に巻き付けた導線コイルユニット２０の両端２２ａ，２２ｂを平行に隣接させて引き出すことにより，その引き出し部２２ａ，２２ｂを流れる逆向き電流の打ち消し効果によって巻き付け部以外からの漏洩磁場（シェイキングノイズ）も低減できる。
【００１７】
（ニ）更に，導線コイルユニット２０の両端２２ａ，２２ｂを相互に撚りながら引き出すことにより，引き出し部２２ａ，２２ｂを流れる逆向き電流の打ち消し効果を高めて導線コイルユニット２０からの漏洩磁場を極めて小さく抑えることができる。
（ホ）また，環帯状磁性板１０の隣接する段毎にシェイキング電流の向きを逆向きとし又は導線コイルユニット２０の巻き付け向きを逆向きとし，隣接する段の導線コイルユニット２０から漏洩する逆向きの磁場を相互に打ち消すことにより，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。
（へ）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，外乱磁場変動を１ｎＴ以下に制御することが期待できる。
【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の各段の環状軸方向に分散した複数部位にそれぞれ環状軸と実質上直角向きに導線コイルユニット２０を巻き付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２５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２５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２５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２５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】環帯状磁性板１０の隣接する段毎にシェイキング電流の向きを逆向きとし又は導線コイルユニット２０の巻き付け向きを逆向きとし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１１】環帯状磁性板１０の各段の複数部位に巻き付けた導線コイルユニット２０を順次に直列接続（結線）し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１２】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１３】図１２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の印加方法の説明図である。
【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，磁気シールド対象空間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（例えば５０ｍｍ）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１（Ｂ）は開放型磁気シールド構造５ｚの何れかの段の環帯状磁性板１０を含むＸＹ平面図を示し，その楕円Ｃ部分の拡大平面図及び拡大側面図を図１（Ｃ）及び（Ｄ）に示す。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１２（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，図１（Ａ）及び（Ｂ）に示すように，開放型磁気シールド構造５ｚの各段の環帯状磁性板１０の複数部位にそれぞれ巻き付けた導線コイルユニット２０と，その導線コイルユニット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を有する。導線コイルユニット２０は，環帯状磁性板１０の全体に連続的に巻き付けるのではなく，環帯状磁性板１０の環状軸方向に隔てた複数の部位にそれぞれ分散させて巻き付ける。環帯状磁性板１０の磁気特性向上のためには環帯状磁性板１０の内側に均等なシェイキング磁場を励起することが有効であり，環帯状磁性板１０の全体に導線コイルを連続的に巻き付けることで均等なシェイキング磁場を発生させることもできるが，コイル外側の漏洩磁場（シェイキングノイズ）を低く抑えることが難しい（後述する実験例３を参照）。環帯状磁性板１０の環状軸方向に分散した導線コイルユニット２０を用いることにより，環帯状磁性板１０の内側に均等なシェイキング磁場を発生させつつ，比較的容易に漏洩磁場（シェイキングノイズ）を低減することができる。
【００２２】
図示例の導線コイルユニット２０は，図１（Ｃ）及び（Ｄ）の拡大平面図及び拡大側面図に示すように，その中間部分を環帯状磁性板１０にその環状軸と実質上直角向きに巻き付け，その両端２２ａ，２２ｂを平行に隣接させて引き出してコイル駆動装置３０と接続する。例えば帯幅５０ｍｍの環帯状磁性板１０に導線コイルユニット２０の中間部分を１〜２ｍｍピッチ程度で巻き付けることにより，環帯状磁性板１０の環状軸に対する導線コイルユニット２０（電流方向）のなす角度を８９°程度とする。図１（Ｄ）に示すように，環状軸と実質上直角向きに巻き付けた導線コイルユニット２０は，環状軸と交差する断面（磁性体回路の断面）の重心に対して点対称の位置にシェイキング電流を流すことにより，環帯状磁性板１０の内側に軸方向に沿って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発揮することができる。
【００２３】
また，環状軸と実質上直角向きに巻き付けた導線コイルユニット２０は，磁性体回路の断面の重心に対して点対称で流れる逆向き電流の打ち消し効果によって環帯状磁性板１０の外側への漏洩磁場（シェイキングノイズ）を低く抑えることができる。更に，導線コイルユニット２０の引き出し部２２ａ，２２ｂを平行に隣接させて引き出すことにより，その引き出し部２２ａ，２２ｂを流れる逆向き電流の打ち消し効果によって巻き付け部以外からの漏洩磁場（シェイキングノイズ）も低減できる。図１（Ｅ）に示すように導線コイルユニット２０の引き出し部２２ａ，２２ｂを相互に撚ることにより，逆向き電流の打ち消し効果を高めて漏洩磁場を更に抑えることも期待できる。このように図示例の導線コイルユニット２０は，磁性体内側の均等なシェイキングと磁性体外側のシェイキングノイズの低減とが共に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。
【００２４】
図１のコイル駆動装置３０は，各導線コイルユニット２０の引き出し部２２ａ，２２ｂに所定周波数のシェイキング電流Ｉ１を並列に印加している。すなわち，環帯状磁性板１０の各段に導線コイルユニット２０を同じ右巻き又は左巻きとなるように巻き付けると共に，環帯状磁性板１０と実質上同径の入出力ループ導線２３ａ，２３ｂを隣接させて平行に配置し，各導線コイルユニット２０の一方の引き出し部２２ａを入力ループ導線（又は出力ループ導線）２３ａに接続すると共に，他方の引き出し部２２ｂを出力ループ導線（又は入力ループ導線）２３ｂに接続することにより，ループ導線２３ａ，２３ｂを介して各導線コイルユニット２０をコイル駆動装置３０と並列に接続する。
【００２５】
図１の実施例において，各導線コイルユニット２０を接続する入出力ループ導線２３ａ，２３ｂからの磁場漏洩も問題となりうるが，図示例のように入出力ループ導線２３ａ，２３ｂを隣接させて平行に配置することにより，発生磁場を逆向きの入出力電流によって打ち消して入出力ループ導線２３ａ，２３ｂからの漏洩磁場を小さく抑えることができる。必要に応じて入出力ループ導線２３ａ，２３ｂを撚ることにより打ち消し効果を高めることも可能である。なお，入出力ループ導線２３ａ，２３ｂは環帯状磁性板１０の各段に対応させて複数設ける必要はなく，図１０（Ｂ）に示すように，単独の入出力ループ導線２３ａ，２３ｂを介して複数段の導線コイルユニット２０にシェイキング電流Ｉ１を並列に印加することができる。
【００２６】
また，コイル駆動装置３０と各導線コイルユニット２０との接続は図１のような並列接続に限定されるものではなく，例えば図１１（Ａ）に示すように，隣接する導線コイルユニット２０の引き出し部２２ａ，２２ｂを順次に直列接続（結線）し，コイル駆動装置３０によって各導線コイルユニット２０の引き出し部２２ａ，２２ｂにシェイキング電流Ｉ１を直列に印加することも可能である。図１１（Ａ）の実施例では，環帯状磁性板１０の各段の複数部位にそれぞれ導線コイルユニット２０を環状軸と実質上直角向きに巻き付けると共に，各導線コイルユニット２０の両端の引き出し部２２ａ，２２ｂを平行に隣接させて引き出し，環状軸方向に隣接する各導線コイルユニット２０の引き出し部２２ａ，２２ｂを結合導線２６によって直列に接続している。図１１（Ｂ）は環帯状磁性板１０のＸＹ平面図を示し，図１１（Ｃ）及び（Ｄ）はその楕円Ｃ部分の拡大平面図及び拡大側面図を示す。
【００２７】
図１１の実施例において，各導線コイルユニット２０を直列に接続する結合導線２６からの磁場漏洩も問題となりうるが，図１１（Ｂ）に示すように環帯状磁性板１０の各段に結合導線２６と隣接させて逆向きの電流を流すループ導線２７を平行に配置し，結合導線２６及びループ導線２７を介して各導線コイルユニット２０をコイル駆動装置３０に直列接続することにより，結合導線２６からの発生磁場を打ち消して漏洩磁場を小さく抑えることができる。必要に応じて結合導線２６とループ導線２７とを撚ることにより打ち消し効果を高めることも可能である。
【００２８】
例えば図１１に示すように，結合導線２６によって環帯状磁性板１０の複数部位の導線コイルユニット２０を始端部位から終端部位まで環状軸方向に直列接続し，その終端部位から始端部位まで環状軸方向を逆向きに戻る導線（戻り導線）をループ導線２７とし，コイル駆動装置３０からのシェイキング電流Ｉ１を始端部位から終端部位の各導線コイルユニット２０に結合導線２６を介して順次印加するとともに，終端部位からループ導線２７及び始端部位を介してコイル駆動装置３０に戻す。なお，図示例では１本の導線を複数段の環帯状磁性板１０に連続的に巻き付けているが，異なる段の導線コイルユニット２０は必ずしも相互に接続する必要はなく，少なくとも１つの段の導線コイルユニット２０が直列に接続されていれば足りる。例えば，段毎にコイル駆動装置３０を設けて段毎に直接接続された導線コイルユニット２０にシェイキング電流を個別に印加することもできる。
【００２９】
［実験例１］
図１のシェイキング式開放型磁気シールド構造により漏洩磁場（シェイキングノイズ）が低減できることを確認する前に，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２５を巻き付けた場合の漏洩磁場を確認するため，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向きに導線コイル２５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。
【００３０】
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２５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。
【００３１】
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２５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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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２５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２５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の５段コイルと同様の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。
【００３６】
［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を閉回路コイルでシェイキングすることは難しい。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２５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２５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。
【００３７】
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２５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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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２５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くなることが分かる。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。
【００４１】
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２５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２５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２５にシェイキング電流を個別に印加する。
【００４２】
［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２５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２５のコイル電流Ｉａ，Ｉｃを，図２（Ｄ）及び（Ｅ）に示す導線コイル２５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２５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。
【００４３】
導線コイル２５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。
【００４４】
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２５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２５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に示す。
【００４５】
【表１】
0006628407.tif 000002
【００４６】
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２５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２５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。表１の５段コイル（連続）との比率欄から分かるように，図３の１段コイルのつくる水平面及び垂直面の漏洩磁場はともに，図８の５段コイルのつくる水平面及び垂直面の漏洩磁場よりも大きいが，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水平面及び垂直面の漏洩磁場を何れも低減することができる。
【００４７】
表１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２５外側の漏洩磁場が打ち消されるように導線コイル２５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。
【００４８】
もっとも，表１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２５の所定ピッチＴを適切に設定すれば，図３のように環帯状磁性板１０の各段に所定ピッチＴで連続的に導線コイル２５に巻き付けたシェイキング式開放型磁気シールド構造は十分に実用化可能である。
【００４９】
［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２５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，外形（中心軸の長さ）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において，各環帯状磁性板１０の環状軸方向に分散した複数の所定部位（各辺３箇所の部位）にそれぞれ導線コイルユニット２０を環状軸と実質上直角向きに同じ右巻き又は左巻きで３ターン巻き付けることにより取り付け，巻き付け部の両端２２ａ，２２ｂを平行に隣接させて引き出してコイル駆動装置３０により同じ向きのシェイキング電流Ｉ１（周波数２００Ｈｚ）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。各導線コイルユニット２０の引き出し部２２ａ，２２ｂは，図１（Ｅ）のように撚り線として引き出してコイル駆動装置３０に並列に接続した。
【００５０】
本実験においても，アンペアターン（ＡＴ）が実験例１（図２の１段コイルの場合）及び実験例３（図３の１段コイルの場合）と一致するように，シェイキング電流（励磁電流）の電流値を設定した。すなわち，図１（Ａ）では環帯状磁性板１０の各辺（９００ｍｍ）あたり９ターンであることから，実験例１及び実験例３と同様にシェイキング電流（励磁電流）が９ＡＴとなるように，各導線コイルユニット２０に流す電流値を１Ａに設定した。シェイキング電流の大きさを変更する場合は，各導線コイルユニット２０に流す電流値により調整できるが，各所定部位における導線コイルユニット２０の巻き数（ターン数）により調整することも可能であり，各環帯状磁性板１０における導線コイルユニット２０の取り付け部位の増減により調整することも可能である。本実験の結果を，上述した実験例３の結果と共に表１に合わせて示す。
【００５１】
表１のコイル分散（上下２欄のうち上側欄）の漏洩磁場の平均値欄は，図１（Ａ）のように各環帯状磁性板１０の環状軸方向に分散して取り付けた導線コイルユニット２０に同じ向きのシェイキング電流Ｉ１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。表１の５段コイル（連続）との比率欄から分かるように，図１（Ａ）のように環帯状磁性板１０に分散させた導線コイルユニット２０のつくる漏洩磁場は，水平面及び垂直面共に図８の５段コイルのつくる漏洩磁場の０．０２以下（１／５０以下）であり，図３のように環帯状磁性板１０に連続的に巻き付けた導線コイル２５のつくる漏洩磁場に比して十分に小さくできることを示している。
【００５２】
本実験により，環帯状磁性板１０の環状軸方向に分散した複数部位にそれぞれ環状軸と実質上直角向きに導線コイルユニット２０を巻き付けてシェイキング電流Ｉ１を流すことにより，環帯状磁性板１０のシェイキングに伴う漏洩磁場（シェイキングノイズ）を大きく低減できることを確認できた。磁性体回路の環状軸と実質上直角向きに巻き付けた導線コイルユニット２０は，磁性体回路の断面の重心に対して点対称で流れる逆向き電流によって巻き付け部からのシェイキングノイズを効率的に打ち消すことができると共に，平行に隣接させて引き出した引き出し部２２ａ，２２ｂを流れる逆向き電流によって巻き付け部以外からのシェイキングノイズも効率的に打ち消すことができたからと考えられる。
【００５３】
この実験結果から，図１のシェイキング式開放型磁気シールド構造によれば，磁性体内側の磁束を均等に揺らして磁気特性を効率的に向上させつつ，磁気シールドルーム内への漏洩磁場を十分小さく抑えることができ，遮蔽性能を確実且つ大幅に向上させることができる。また，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するので，通常の医療施設や研究施設の磁気シールドルームに適用した場合の漏洩磁場は極めて小さくなると考えられる。設計条件及び要求性能に応じて導線コイルユニット２０の巻き付け部位（取り付けピッチ），巻き付け回数（ターン数），印加するシェイキング電流の電流値及び向きを適切に設定することにより，外乱磁場変動を１ｎＴ以下に制御した磁気シールドルームを実現することができる。
【００５４】
［実験例５］
上述したように，図１のように環帯状磁性板１０の各段に環状軸と実質上直角向きに導線コイルユニット２０を巻き付けてシェイキング電流Ｉ１を流すことにより，シェイキングノイズを十分小さく抑えることができるが，環帯状磁性板１０の隣接する段毎に漏洩するシェイキングノイズを逆向きとすれば，隣接する段毎の漏洩磁場を互いに打ち消すことで磁気シールド空間１へ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。このことを確認するため，図１０（Ａ）に示すように，環帯状磁性板１０の各段に導線コイルユニット２０を同じ右巻き又は左巻きとなるように巻き付けたうえで，コイル駆動装置３０ａ，３０ｂにより環帯状磁性板１０の隣接する段毎に逆向きのシェイキング電流Ｉ１，Ｉ２（周波数２００Ｈｚ）を印加し，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。本実験の結果を，上述した実験例４の結果と共に表１に合わせて示す。
【００５５】
表１のコイル分散（上下２欄のうち下側欄）の漏洩磁場の平均値欄は，図１０（Ａ）のように環帯状磁性板１０の隣接する段毎に逆向きのシェイキング電流Ｉ１，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している。表１の５段コイル（連続）との比率欄から分かるように，図１０（Ａ）の漏洩磁場は，水平面及び垂直面共に図８の５段コイルのつくる漏洩磁場の０．０５以下（１／２００以下）であり，図１（Ａ）のように環帯状磁性板１０の各段に同じ向きのシェイキング電流Ｉ１を印加した場合に比して漏洩磁場（シェイキングノイズ）を１／４程度に小さくできることを示している。
【００５６】
また，図１０（Ｂ）に示すように，環帯状磁性板１０の隣接する段毎に導線コイルユニット２０を逆の右巻き又は左巻きとなるように巻き付けたうえで，コイル駆動装置３０により環帯状磁性板１０の各段に同じ向きのシェイキング電流を印加し，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。本実験の結果も，上述した表１のコイル分散（上下２欄のうち下側欄）と同様であった。これらの実験結果から，磁気シールド空間１を囲む環帯状磁性板１０の各段に印加するシェイキング電流Ｉ１の向き又は環帯状磁性板１０の各段に巻き付ける導線コイルユニット２０の巻き付け向きを逆向きとすることにより，隣接する段毎の漏洩磁場を互いに打ち消すことで磁気シールド空間１へのシェイキングノイズの漏洩を低減できることを確認できた。
【００５７】
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低漏洩シェイキング式開放型磁気シールド構造」の提供を達成できる。
【実施例１】
【００５８】
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１２（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１２は，医療施設や研究施設に設置される各辺外寸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。
【００５９】
図１２（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１２（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１２（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。
【００６０】
図１２（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。
【００６１】
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，図１０，図１１の場合と同様にそれぞれ環状軸方向に分散した複数部位にそれぞれ環状軸と実質上直角向きに導線コイルユニット２０を巻き付け，その両端２２ａ，２２ｂを平行に隣接させて引き出してコイル駆動装置３０と接続し，コイル駆動装置３０により各導線コイルユニット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。導線コイルユニット２０の巻き付け部位（取り付けピッチ），巻き付け回数（ターン数），導線コイルユニット２０に印加するシェイキング電流の電流値及び向きは，設計条件や要求性能（求められる磁場環境）に応じて適宜決定することができる。
【００６２】
［実験例６］
図１３（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に導線コイルユニット２０を所定相互間隔（取り付けピッチ）Ｔで取り付ける方法の一例を示す。図１３（Ａ）において，導線コイルユニット２０の巻き付け部位の相互間隔Ｔにより環帯状磁性板１０の内部に誘起される磁束密度の変化を確認するため，導線コイルユニット２０の巻き付け部位の相互間隔Ｔを（ａ）１５０ｍｍ（一辺の巻き付け部位１５箇所），（ｂ）３００ｍｍ（一辺の巻き付け部位８箇所），（ｃ）５２５ｍｍ（一辺の巻き付け部位５箇所），（ｄ）１０５０ｍｍ（一辺の巻き付け部位３箇所）に切り替えながら，環帯状磁性板１０の内部に誘導される磁束密度の分布を数値シミュレーションにより求める実験を行った。
【００６３】
本実験では，相互間隔Ｔに拘わらず各巻き付け部位に環状軸と実質上直角向きに導線コイルユニット２０を８ターン巻き付け（巻き付け回数＝８Ｔ），図１（Ｃ）及び（Ｄ）に示すように，各巻き付け部位に幅５２ｍｍ×高さ５ｍｍの８個の閉回路を２ｍｍピッチで形成した。また，相互間隔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が揃えるため，環帯状磁性板（磁性体回路）１０の１辺当たりのシェイキング電流（励磁電流）が１２ＡＴとなるように，（ａ）相互間隔Ｔ＝１５０ｍｍのときはシェイキング電流Ｉ１の電流値を０．１Ａ，（ｂ）３００ｍｍのときは０．１８７５Ａ，（ｃ）５２５ｍｍのときは０．３Ａ，（ｄ）１０５０ｍｍのときは０．５Ａに設定した。本実験の結果を表２に示す。
【００６４】
【表２】
0006628407.tif 000003
【００６５】
表２の磁束密度の欄は，図１３（Ａ）の環帯状磁性板（磁性体回路）１０において，相互間隔Ｔを切り替えながら導線コイルユニット２０にシェイキング電流を印加したときに，コーナー部を除く磁性体内部に誘起される磁束密度の最大値，最小値，及び最小値を示している。表２から分かるように，導線コイルユニット２０の巻き付け部位の相互間隔Ｔが大きいほど誘起される磁束密度のバラツキ（平均値に対する（最大値−最小値）の割合）も大きくなるが，相互間隔Ｔが５２５ｍｍ以下であれば磁束密度のバラツキは６％程度以下であり，環帯状磁性板１０の内側を均等に揺らして磁気シェイキング効果を得るという観点からは問題ないといえる。それに対して相互間隔Ｔが１０５０ｍｍの場合は，磁束密度のバラツキが３０％を超えており，環帯状磁性板１０の内側を均等に揺らすことが難しくなっている。
【００６６】
本実験により，環帯状磁性板１０の各段の導線コイルユニット２０の巻き付け部位の相互間隔Ｔは，環帯状磁性板１０の内部に誘起されるシェイキング磁場が均等となる範囲，例えば磁束密度のバラツキが６％以下となるように設定することが望ましいことが確認できた。従って，図１３（Ａ）に示すように，例えば５２５ｍｍの相互間隔Ｔで導線コイルユニット２０を巻き付けた環帯状磁性板１０を，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上にそれぞれ配置することにより，開口のない開放型磁気シールド構造５ｙを構築することができる。開口のある開放型磁気シールド構造５ｚ及び５ｘの環帯状磁性板１０も同様に構成することができる。
【００６７】
図１３（Ｂ）は，開口のある開放型磁気シールド構造５ｚの環帯状磁性板１０に導線コイルユニット２０を所定相互間隔（取り付けピッチ）Ｔで取り付ける方法の一例を示す。図示例は，環帯状磁性板１０の各辺のうち扉１２のある辺のみに導線コイルユニット２０を取り付けているが，他の３辺についても同様に所定相互間隔Ｔで導線コイルユニット２０が取り付けられる。開口のある開放型磁気シールド構造５ｘの環帯状磁性板１０も同様に構成することができる。
【００６８】
図１３（Ａ）及び（Ｂ）の環帯状磁性板１０に取り付けた各導線コイルユニット２０の両端２２ａ，２２ｂを平行に隣接させて引き出し，例えば図１（Ａ），図１０（Ａ），又は図１０（Ｂ）のようにコイル駆動装置３０と接続し，コイル駆動装置３０により各導線コイルユニット２０の引き出し部２２ａ，２２ｂにシェイキング電流Ｉ１を並列に印加する。或いは，図１１（Ａ）のように各導線コイルユニット２０の引き出し部２２ａ，２２ｂを結合導線２６によって直列に結線し，コイル駆動装置３０によってシェイキング電流Ｉ１を直列に印加すると共に，結合導線２６と隣接させて平行に配置したループ導線２７に逆向きの電流（−Ｉ１）を流す。
【符号の説明】
【００６９】
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
１４…扉枠
２０…導線コイルユニット            ２１…巻き付け部
２２ａ，２２ｂ…引き出し部          ２３ａ，２３ｂ…入出力ループ導線
２４ａ，２４ｂ…入出力ライン        ２５…導線コイル
２６…結合導線                      ２７…ループ導線
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
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】
0006628407.tif 000004
【図２】
0006628407.tif 000005
【図３】
0006628407.tif 000006
【図４】
0006628407.tif 000007
【図５】
0006628407.tif 000008
【図６】
0006628407.tif 000009
【図７】
0006628407.tif 000010
【図８】
0006628407.tif 000011
【図９】
0006628407.tif 000012
【図１０】
0006628407.tif 000013
【図１１】
0006628407.tif 000014
【図１２】
0006628407.tif 000015
【図１３】
0006628407.tif 000016
【図１４】
0006628407.tif 000017
【図１５】
0006628407.tif 000018