(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
計測空間内の磁気ノイズを感知するセンサと、
前記計測空間内の対向する２つの面の一方の面又はその近傍に配置された第１キャンセリングコイルと、
前記対向する２つの面の他方の面又はその近傍に配置され、前記第１キャンセリングコイルと第１の対をなす第２キャンセリングコイルと、
前記対向する２つの面の一方の面又はその近傍に配置された、前記第１キャンセリングコイルと同心の第３キャンセリングコイルと、
前記対向する２つの面の他方の面又はその近傍に配置され、前記第３キャンセリングコイルと第２の対をなす、前記第２キャンセリングコイルと同心の第４キャンセリングコイルと、
前記センサが感知した前記磁気ノイズに基づいて、前記第１〜第４キャンセリングコイルが前記計測空間内での磁気ノイズを低下させる磁界を発生するように、前記第１〜第４キャンセリングコイルに流す電流を生成し、生成した電流を前記第１〜第４キャンセリングコイルに供給する回路とを備え、
前記センサが、空間分布が一様な磁気ノイズを感知可能であり、
前記回路が、前記第１キャンセリングコイルに正方向の第１電流を流し、前記第２キャンセリングコイルに正方向の第２電流を流し、前記第３キャンセリングコイルに負方向の第３電流を流し、前記第４キャンセリングコイルに負方向の第４電流を流すことを特徴とするアクティブ磁気シールド装置。
【請求項２】
計測空間内の磁気ノイズを感知するセンサと、
前記計測空間内の対向する２つの面の一方の面又はその近傍に配置された第１キャンセリングコイルと、
前記対向する２つの面の他方の面又はその近傍に配置され、前記第１キャンセリングコイルと第１の対をなす第２キャンセリングコイルと、
前記対向する２つの面の一方の面又はその近傍に配置された、前記第１キャンセリングコイルと同心の第３キャンセリングコイルと、
前記対向する２つの面の他方の面又はその近傍に配置され、前記第３キャンセリングコイルと第２の対をなす、前記第２キャンセリングコイルと同心の第４キャンセリングコイルと、
前記センサが感知した前記磁気ノイズに基づいて、前記第１〜第４キャンセリングコイルが前記計測空間内での磁気ノイズを低下させる磁界を発生するように、前記第１〜第４キャンセリングコイルに流す電流を生成し、生成した電流を前記第１〜第４キャンセリングコイルに供給する回路とを備え、
前記センサが磁界勾配を感知可能であり、
前記回路が、前記第１キャンセリングコイルに正方向の第１電流を流し、前記第２キャンセリングコイルに負方向の第２電流を流し、前記第３キャンセリングコイルに正方向の第３電流を流し、前記第４キャンセリングコイルに負方向の第４電流を流すことを特徴とするアクティブ磁気シールド装置。
【請求項３】
計測空間内の磁気ノイズを感知するセンサと、
前記計測空間内の対向する２つの面の一方の面又はその近傍に配置された第１キャンセリングコイルと、
前記対向する２つの面の他方の面又はその近傍に配置され、前記第１キャンセリングコイルと第１の対をなす第２キャンセリングコイルと、
前記対向する２つの面の一方の面又はその近傍に配置された、前記第１キャンセリングコイルと同心の第３キャンセリングコイルと、
前記対向する２つの面の他方の面又はその近傍に配置され、前記第３キャンセリングコイルと第２の対をなす、前記第２キャンセリングコイルと同心の第４キャンセリングコイルと、
前記センサが感知した前記磁気ノイズに基づいて、前記第１〜第４キャンセリングコイルが前記計測空間内での磁気ノイズを低下させる磁界を発生するように、前記第１〜第４キャンセリングコイルに流す電流を生成し、生成した電流を前記第１〜第４キャンセリングコイルに供給する回路とを備え、
前記センサとして、空間分布が一様な磁気ノイズを感知可能な第１センサと、磁界勾配を感知可能な第２センサとを有し、
前記回路が、前記第１〜第４キャンセリングコイルに流す電流として、前記第１センサが感知した磁気ノイズに基づいて前記第１〜第４キャンセリングコイルが前記計測空間内での偶数次の磁気ノイズを低下させる磁界を発生するように各キャンセリングコイルについて決定された偶数次ノイズ低減電流と、前記第２センサが感知した磁気ノイズに基づいて前記第１〜第４キャンセリングコイルが前記計測空間内での奇数次の磁気ノイズを低下させる磁界を発生するように各キャンセリングコイルについて決定された奇数次ノイズ低減電流との合成電流を生成し、
前記第１〜第４キャンセリングコイルに係る偶数次ノイズ低減電流が、それぞれ、正方向、正方向、負方向、負方向に流れる電流であり、
前記第１〜第４キャンセリングコイルに係る奇数次ノイズ低減電流が、それぞれ、正方向、負方向、正方向、負方向に流れる電流であることを特徴とするアクティブ磁気シールド装置。
【請求項４】
計測空間内の磁気ノイズを感知するセンサと、
前記計測空間内の対向する２つの面の一方の面又はその近傍に配置された第１キャンセリングコイルと、
前記対向する２つの面の他方の面又はその近傍に配置され、前記第１キャンセリングコイルと第１の対をなす第２キャンセリングコイルと、
前記対向する２つの面の一方の面又はその近傍に配置された、前記第１キャンセリングコイルと同心の第３キャンセリングコイルと、
前記対向する２つの面の他方の面又はその近傍に配置され、前記第３キャンセリングコイルと第２の対をなす、前記第２キャンセリングコイルと同心の第４キャンセリングコイルと、
前記センサが感知した前記磁気ノイズに基づいて、前記第１〜第４キャンセリングコイルが前記計測空間内での磁気ノイズを低下させる磁界を発生するように、前記第１〜第４キャンセリングコイルに流す電流を生成し、生成した電流を前記第１〜第４キャンセリングコイルに供給する回路とを備え、
前記センサとして、空間分布が一様な磁気ノイズを感知可能な第１センサと、磁界勾配を感知可能な第２センサとを有し、
前記第１キャンセリングコイルに正方向の第１電流を流し、前記第２キャンセリングコイルに正方向の第２電流を流し、前記第３キャンセリングコイルに負方向の第３電流を流し、前記第４キャンセリングコイルに負方向の第４電流を流す第１の状態と、前記第１キャンセリングコイルに正方向の第１電流を流し、前記第２キャンセリングコイルに負方向の第２電流を流し、前記第３キャンセリングコイルに正方向の第３電流を流し、前記第４キャンセリングコイルに負方向の第４電流を流す第２の状態とのいずれかに前記回路を選択的に切り換えるための切換手段をさらに備えていることを特徴とするアクティブ磁気シールド装置。
【請求項５】
計測空間内の磁気ノイズを感知するセンサと、
前記計測空間内の対向する２つの面の一方の面又はその近傍に配置された第１キャンセリングコイルと、
前記対向する２つの面の他方の面又はその近傍に配置され、前記第１キャンセリングコイルと第１の対をなす第２キャンセリングコイルと、
前記対向する２つの面の一方の面又はその近傍に配置された、前記第１キャンセリングコイルと同心の第３キャンセリングコイルと、
前記対向する２つの面の他方の面又はその近傍に配置され、前記第３キャンセリングコイルと第２の対をなす、前記第２キャンセリングコイルと同心の第４キャンセリングコイルと、
前記センサが感知した前記磁気ノイズに基づいて、前記第１〜第４キャンセリングコイルが前記計測空間内での磁気ノイズを低下させる磁界を発生するように、前記第１〜第４キャンセリングコイルに流す電流を生成し、生成した電流を前記第１〜第４キャンセリングコイルに供給する回路とを備え、
前記センサとして、空間分布が一様な磁気ノイズを感知可能な第１センサと、勾配を有する磁界を感知可能な第２センサとを有し、
前記対向する２つの面の一方の面又はその近傍に配置された第５キャンセリングコイルと、
前記対向する２つの面の他方の面又はその近傍に配置され、前記第５キャンセリングコイルと第３の対をなす第６キャンセリングコイルと、
前記対向する２つの面の一方の面又はその近傍に配置された、前記第５キャンセリングコイルと同心の第７キャンセリングコイルと、
前記対向する２つの面の他方の面又はその近傍に配置され、前記第７キャンセリングコイルと第４の対をなす、前記第６キャンセリングコイルと同心の第８キャンセリングコイルとをさらに備えており、
前記回路が、前記第１センサが感知した磁気ノイズに基づいて前記第１〜第４キャンセリングコイルが前記計測空間内での偶数次の磁気ノイズを低下させる磁界を発生するように各キャンセリングコイルについて決定された偶数次ノイズ低減電流を前記第１〜第４キャンセリングコイルに流すと共に、前記第２センサが感知した磁気ノイズに基づいて前記第５〜第８キャンセリングコイルが前記計測空間内での奇数次の磁気ノイズを低下させる磁界を発生するように各キャンセリングコイルについて決定された奇数次ノイズ低減電流を前記第５〜第８キャンセリングコイルに流し、
前記第１〜第４キャンセリングコイルに係る偶数次ノイズ低減電流が、それぞれ、正方向、正方向、負方向、負方向に流れる電流であり、
前記第５〜第８キャンセリングコイルに係る奇数次ノイズ低減電流が、それぞれ、正方向、負方向、正方向、負方向に流れる電流であることを特徴とするアクティブ磁気シールド装置。
【請求項６】
前記第３の対を流れる電流の大きさと前記第４の対を流れる電流の大きさとの比が７：１７である請求項５に記載のアクティブ磁気シールド装置。
【請求項７】
前記第５キャンセリングコイルと前記第６キャンセリングコイルは同じ大きさの正方形であり、前記第７キャンセリングコイルと前記第８キャンセリングコイルは同じ大きさで、前記第５キャンセリングコイルよりも大枠の正方形であり、前記第７キャンセリングコイルは前記第５キャンセリングコイルより内部寄りに配置され、前記第８キャンセリングコイルは前記第６キャンセリングコイルより内部寄りに配置され、前記第５キャンセリングコイルと前記第６キャンセリングコイルとの間隔ａ、前記第７キャンセリングコイルと前記第８キャンセリングコイルとの間隔ｂ、前記第５キャンセリングコイルの一辺の長さｃ、前記第７キャンセリングコイルの一辺の長さｄがａ：ｂ：ｃ：ｄ＝１．４：１：０．７４：１．３５に設定されている請求項５又は６に記載のアクティブ磁気シールド装置。
【請求項８】
前記第５〜第８キャンセリングコイルがｘ軸、ｙ軸、ｚ軸の少なくとも２方向に各々設けられていることを特徴とする請求項５乃至７のいずれかに記載のアクティブ磁気シールド装置。
【請求項９】
前記第１の対を流れる電流の大きさと前記第２の対を流れる電流の大きさとの比が７：１７である請求項１乃至８のいずれかに記載のアクティブ磁気シールド装置。
【請求項１０】
前記第１キャンセリングコイルと前記第２キャンセリングコイルは同じ大きさの正方形であり、前記第３キャンセリングコイルと前記第４キャンセリングコイルは同じ大きさで、前記第１キャンセリングコイルよりも大枠の正方形であり、前記第３キャンセリングコイルは前記第１キャンセリングコイルより内部寄りに配置され、前記第４キャンセリングコイルは前記第２キャンセリングコイルより内部寄りに配置され、前記第１キャンセリングコイルと前記第２キャンセリングコイルとの間隔ａ、前記第３キャンセリングコイルと前記第４キャンセリングコイルとの間隔ｂ、前記第１キャンセリングコイルの一辺の長さｃ、前記第３キャンセリングコイルの一辺の長さｄがａ：ｂ：ｃ：ｄ＝１．４：１：０．７４：１．３５に設定されている請求項１乃至９のいずれかに記載のアクティブ磁気シールド装置。
【請求項１１】
前記第１〜第４キャンセリングコイルがｘ軸、ｙ軸、ｚ軸の少なくとも２方向に各々設けられていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載のアクティブ磁気シールド装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体磁気計測、電子線描画装置、電子線マスク描画装置に用いられるアクティブ磁気シールド装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から生体磁気計測、電子線描画装置、電子線マスク描画装置に用いられてきた磁気シールドルーム（ＭＳＲ）に代えて、最近では、コストが安く、軽量で解体・移設が容易なアクティブ磁気シールド装置が生体磁気計測、電子線描画装置、電子線マスク描画装置に用いられてきている。このアクティブ磁気シールド装置は、ｘ，ｙ，ｚ軸毎に設けられたセンサにより計測空間内の磁気ノイズを感知し、感知した信号をフィードバックして、ｘ，ｙ，ｚ軸毎に計測空間の互いに対向する二つの面に各々配置された一対のキャンセリングコイル（以下、ＣＣ）に逆方向の磁界を発生させて磁気ノイズを打ち消すことで遮蔽効果を発揮するものである。
【０００３】
生体磁気計測の差分型ＳＱＵＩＤ（Superconducting QUantum Interference Devices）磁束計にインプットコイルとして用いられる一次差分型コイルは空間分布が一様な磁界を感知しないため、空間分布が一様な磁気ノイズ（０次ノイズ）の存在が問題になることはないが、一定勾配を有する磁界を感知するため、一定勾配を有する磁気ノイズ（一次ノイズ）を大きな雑音として感知する。よって、勾配を有する磁気ノイズが存在すれば計測に支障が生じる。また、差分型ＳＱＵＩＤ磁束計にインプットコイルとして用いられる二次差分型コイルは空間分布が一様な磁界や一定勾配を有する磁界を感知しないため、０次ノイズや一次ノイズの存在が問題になることはないが、二次の勾配を有する磁界を感知するため、二次の勾配を有する磁気ノイズ（二次ノイズ）を大きな雑音として感知する。よって、二次以上の勾配を有する磁気ノイズが存在すれば計測に支障が生じる、という問題があった。
【０００４】
そこで、非特許文献１に記載のように、ＣＣとして同じ大きさのコイルをｘ，ｙ，ｚ軸毎に並設して、三連コイル、四連コイル、五連コイルとすることにより、奇数次の勾配を有する磁気ノイズを有効に低減させて、空間分布が一様な磁界を実現させている。これにより、特に三連コイルにおいて、一次ノイズを雑音として感知する一次差分型コイルを用いた差分型ＳＱＵＩＤ磁束計は有効に計測が行なえる。
【０００５】
【非特許文献１】R.merit,C.Purcell,and G.stroink,"Uniform Magnetic Field Produced by Three,Four,and Five Square  Coils.",Rev.Sci.Instrim,.54(7)(1983)879-882.
【０００６】
しかしながら、ＣＣとして三連コイル、四連コイル、五連コイルを計測空間に配置すると、計測空間の各面に複数のＣＣが縦横に敷設されるため、計測空間への出入りに支障をきたす。また、計測空間に内設された装置の真下にＣＣの一部が敷設されることとなり、装置がＣＣを踏む状態になる。これを回避するために計測空間への出入りのためのドアに工夫をしたり、計測空間の床を二重底にしたりすることも考えられるが、構造が複雑になる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記問題を鑑みなされたものであって、その目的とするところは、キャンセリングコイルが計測空間への出入りの妨げにならず、キャンセリングコイルが装置の真下に敷設されることなく、高い遮蔽性能を有するアクティブ磁気シールド装置を提供することである。
【課題を解決するための手段及び効果】
【０００８】
本発明のアクティブ磁気シールド装置は、計測空間内の磁気ノイズを感知するセンサと、前記計測空間内の対向する２つの面の一方の面又はその近傍に配置された第１キャンセリングコイルと、前記対向する２つの面の他方の面又はその近傍に配置され、前記第１キャンセリングコイルと第１の対をなす第２キャンセリングコイルと、前記対向する２つの面の一方の面又はその近傍に配置された、前記第１キャンセリングコイルと同心の第３キャンセリングコイルと、前記対向する２つの面の他方の面又はその近傍に配置され、前記第３キャンセリングコイルと第２の対をなす、前記第２キャンセリングコイルと同心の第４キャンセリングコイルと、前記センサが感知した前記磁気ノイズに基づいて、前記第１〜第４キャンセリングコイルが前記計測空間内での磁気ノイズを低下させる磁界を発生するように、前記第１〜第４キャンセリングコイルに流す電流を生成し、生成した電流を前記第１〜第４キャンセリングコイルに供給する回路とを備え、前記センサが、空間分布が一様な磁気ノイズを感知可能であり、前記回路が、前記第１キャンセリングコイルに正方向の第１電流を流し、前記第２キャンセリングコイルに正方向の第２電流を流し、前記第３キャンセリングコイルに負方向の第３電流を流し、前記第４キャンセリングコイルに負方向の第４電流を流すことを特徴とする。
【０００９】
本発明によると、第１〜第４キャンセリングコイルは計測空間の対向する２つの面又はその近傍に配置されているため、計測空間への出入りを妨げたり、装置の真下にコイルの一部が敷設されたりするようなことなく、計測空間内を外部の磁気ノイズから遮蔽できる。
【００１０】
また、第１〜第４キャンセリングコイルを流れる第１〜第４電流の方向が設定されることにより、第１〜第４キャンセリングコイルによって空間分布が一様な磁界を広い領域に渡り確保できるため、計測空間内の空間分布が一様な磁気ノイズを第１〜第４キャンセリングコイルが形成した逆方向の磁界で有効に消去できる。
【００１１】
本発明においては、計測空間内の磁気ノイズを感知するセンサと、前記計測空間内の対向する２つの面の一方の面又はその近傍に配置された第１キャンセリングコイルと、前記対向する２つの面の他方の面又はその近傍に配置され、前記第１キャンセリングコイルと第１の対をなす第２キャンセリングコイルと、前記対向する２つの面の一方の面又はその近傍に配置された、前記第１キャンセリングコイルと同心の第３キャンセリングコイルと、前記対向する２つの面の他方の面又はその近傍に配置され、前記第３キャンセリングコイルと第２の対をなす、前記第２キャンセリングコイルと同心の第４キャンセリングコイルと、前記センサが感知した前記磁気ノイズに基づいて、前記第１〜第４キャンセリングコイルが前記計測空間内での磁気ノイズを低下させる磁界を発生するように、前記第１〜第４キャンセリングコイルに流す電流を生成し、生成した電流を前記第１〜第４キャンセリングコイルに供給する回路とを備え、前記センサが勾配を有する磁界を感知可能であり、前記回路が、前記第１キャンセリングコイルに正方向の第１電流を流し、前記第２キャンセリングコイルに負方向の第２電流を流し、前記第３キャンセリングコイルに正方向の第３電流を流し、前記第４キャンセリングコイルに負方向の第４電流を流すことを特徴とする。これによると、第１〜第４キャンセリングコイルは計測空間の対向する２つの面又はその近傍に配置されているため、計測空間への出入りを妨げたり、装置の真下にコイルの一部が敷設されたりするようなことなく、計測空間内を外部の磁気ノイズから遮蔽できる。また、第１〜第４キャンセリングコイルを流れる第１〜第４電流の方向が設定されることにより、第１〜第４キャンセリングコイルによって一定勾配を有する磁界を広い領域に渡り確保できるため、計測空間内の一定勾配を有する磁気ノイズを第１〜第４キャンセリングコイルが形成した逆方向の磁界で有効に消去できる。
【００１２】
本発明においては、計測空間内の磁気ノイズを感知するセンサと、前記計測空間内の対向する２つの面の一方の面又はその近傍に配置された第１キャンセリングコイルと、前記対向する２つの面の他方の面又はその近傍に配置され、前記第１キャンセリングコイルと第１の対をなす第２キャンセリングコイルと、前記対向する２つの面の一方の面又はその近傍に配置された、前記第１キャンセリングコイルと同心の第３キャンセリングコイルと、前記対向する２つの面の他方の面又はその近傍に配置され、前記第３キャンセリングコイルと第２の対をなす、前記第２キャンセリングコイルと同心の第４キャンセリングコイルと、前記センサが感知した前記磁気ノイズに基づいて、前記第１〜第４キャンセリングコイルが前記計測空間内での磁気ノイズを低下させる磁界を発生するように、前記第１〜第４キャンセリングコイルに流す電流を生成し、生成した電流を前記第１〜第４キャンセリングコイルに供給する回路とを備え、前記センサとして、空間分布が一様な磁気ノイズを感知可能な第１センサと、勾配を有する磁界を感知可能な第２センサとを有し、前記回路が、前記第１〜第４キャンセリングコイルに流す電流として、前記第１センサが感知した磁気ノイズに基づいて前記第１〜第４キャンセリングコイルが前記計測空間内での偶数次の磁気ノイズを低下させる磁界を発生するように各キャンセリングコイルについて決定された偶数次ノイズ低減電流と、前記第２センサが感知した磁気ノイズに基づいて前記第１〜第４キャンセリングコイルが前記計測空間内での奇数次の磁気ノイズを低下させる磁界を発生するように各キャンセリングコイルについて決定された奇数次ノイズ低減電流との合成電流を生成し、前記第１〜第４キャンセリングコイルに係る偶数次ノイズ低減電流が、それぞれ、正方向、正方向、負方向、負方向に流れる電流であり、前記第１〜第４キャンセリングコイルに係る奇数次ノイズ低減電流が、それぞれ、正方向、負方向、正方向、負方向に流れる電流であることを特徴とする。これによると、第１〜第４キャンセリングコイルは計測空間の対向する２つの面又はその近傍に配置されているため、計測空間への出入りを妨げたり、装置の真下にコイルの一部が敷設されたりするようなことなく、計測空間内を外部の磁気ノイズから遮蔽できる。また、第１〜第４キャンセリングコイルを流れる電流は偶数次ノイズ低減電流と奇数次ノイズ低減電流との合成電流であるため、第１〜第４キャンセリングコイルによって偶数次の磁界が低下した空間分布が一様な磁界を広い領域に渡り確保でき、更に、奇数次の磁界が低下した一定勾配を有する磁界を広い領域に渡り確保でき、計測空間内の空間分布が一様な磁気ノイズと一定勾配を有する磁気ノイズを第１〜第４キャンセリングコイルが形成した逆方向の磁界で有効に消去できる。
【００１３】
本発明においては、計測空間内の磁気ノイズを感知するセンサと、前記計測空間内の対向する２つの面の一方の面又はその近傍に配置された第１キャンセリングコイルと、前記対向する２つの面の他方の面又はその近傍に配置され、前記第１キャンセリングコイルと第１の対をなす第２キャンセリングコイルと、前記対向する２つの面の一方の面又はその近傍に配置された、前記第１キャンセリングコイルと同心の第３キャンセリングコイルと、前記対向する２つの面の他方の面又はその近傍に配置され、前記第３キャンセリングコイルと第２の対をなす、前記第２キャンセリングコイルと同心の第４キャンセリングコイルと、前記センサが感知した前記磁気ノイズに基づいて、前記第１〜第４キャンセリングコイルが前記計測空間内での磁気ノイズを低下させる磁界を発生するように、前記第１〜第４キャンセリングコイルに流す電流を生成し、生成した電流を前記第１〜第４キャンセリングコイルに供給する回路とを備え、前記センサとして、空間分布が一様な磁気ノイズを感知可能な第１センサと、勾配を有する磁界を感知可能な第２センサとを有し、前記第１キャンセリングコイルに正方向の第１電流を流し、前記第２キャンセリングコイルに正方向の第２電流を流し、前記第３キャンセリングコイルに負方向の第３電流を流し、前記第４キャンセリングコイルに負方向の第４電流を流す第１の状態と、前記第１キャンセリングコイルに正方向の第１電流を流し、前記第２キャンセリングコイルに負方向の第２電流を流し、前記第３キャンセリングコイルに正方向の第３電流を流し、前記第４キャンセリングコイルに負方向の第４電流を流す第２の状態とのいずれかに前記回路を選択的に切り換えるための切換手段をさらに備えていることを特徴とする。これによると、第１〜第４キャンセリングコイルは計測空間の対向する２つの面又はその近傍に配置されているため、計測空間への出入りを妨げたり、装置の真下にコイルの一部が敷設されたりするようなことなく、計測空間内を外部の磁気ノイズから遮蔽できる。また、計測空間内の空間分布が一様な磁気ノイズが顕著であれば、第１〜第４キャンセリングコイルを流れる電流の方向を第１の状態にして、第１〜第４キャンセリングコイルによって空間分布が一様な磁界を広い領域に渡り確保して、計測空間内の空間分布が一様な磁気ノイズを第１〜第４キャンセリングコイルが形成した逆方向の磁界で有効に消去し、計測空間内の一定勾配を有する磁気ノイズが顕著であれば、第１〜第４キャンセリングコイルを流れる電流の方向を第２の状態にして、第１〜第４キャンセリングコイルによって一定勾配を有する磁界を広い領域に渡り確保して、計測空間内の一定勾配を有する磁気ノイズを第１〜第４キャンセリングコイルが形成した逆方向の磁界で有効に消去するというように、第１〜第４キャンセリングコイルにより計測空間内の磁気ノイズを選択的に消去することができる。
【００１４】
本発明においては、計測空間内の磁気ノイズを感知するセンサと、前記計測空間内の対向する２つの面の一方の面又はその近傍に配置された第１キャンセリングコイルと、前記対向する２つの面の他方の面又はその近傍に配置され、前記第１キャンセリングコイルと第１の対をなす第２キャンセリングコイルと、前記対向する２つの面の一方の面又はその近傍に配置された、前記第１キャンセリングコイルと同心の第３キャンセリングコイルと、前記対向する２つの面の他方の面又はその近傍に配置され、前記第３キャンセリングコイルと第２の対をなす、前記第２キャンセリングコイルと同心の第４キャンセリングコイルと、前記センサが感知した前記磁気ノイズに基づいて、前記第１〜第４キャンセリングコイルが前記計測空間内での磁気ノイズを低下させる磁界を発生するように、前記第１〜第４キャンセリングコイルに流す電流を生成し、生成した電流を前記第１〜第４キャンセリングコイルに供給する回路とを備え、前記センサとして、空間分布が一様な磁気ノイズを感知可能な第１センサと、勾配を有する磁界を感知可能な第２センサとを有し、前記対向する２つの面の一方の面又はその近傍に配置された第５キャンセリングコイルと、前記対向する２つの面の他方の面又はその近傍に配置され、前記第５キャンセリングコイルと第３の対をなす第６キャンセリングコイルと、前記対向する２つの面の一方の面又はその近傍に配置された、前記第５キャンセリングコイルと同心の第７キャンセリングコイルと、前記対向する２つの面の他方の面又はその近傍に配置され、前記第７キャンセリングコイルと第４の対をなす、前記第６キャンセリングコイルと同心の第８キャンセリングコイルとをさらに備えており、前記回路が、前記第１センサが感知した磁気ノイズに基づいて前記第１〜第４キャンセリングコイルが前記計測空間内での偶数次の磁気ノイズを低下させる磁界を発生するように各キャンセリングコイルについて決定された偶数次ノイズ低減電流を前記第１〜第４キャンセリングコイルに流すと共に、前記第２センサが感知した磁気ノイズに基づいて前記第５〜第８キャンセリングコイルが前記計測空間内での奇数次の磁気ノイズを低下させる磁界を発生するように各キャンセリングコイルについて決定された奇数次ノイズ低減電流を前記第５〜第８キャンセリングコイルに流し、前記第１〜第４キャンセリングコイルに係る偶数次ノイズ低減電流が、それぞれ、正方向、正方向、負方向、負方向に流れる電流であり、前記第５〜第８キャンセリングコイルに係る奇数次ノイズ低減電流が、それぞれ、正方向、負方向、正方向、負方向に流れる電流であることを特徴とする。これによると、第１〜第４キャンセリングコイルは計測空間の対向する２つの面又はその近傍に配置されているため、計測空間への出入りを妨げたり、装置の真下にコイルの一部が敷設されたりするようなことなく、計測空間内を外部の磁気ノイズから遮蔽できる。また、第１〜第４キャンセリングコイルによって偶数次の磁界が低下した空間分布が一様な磁界を広い領域に渡り確保できるため、計測空間内の空間分布が一様な磁気ノイズを第１〜第４キャンセリングコイルが形成した逆方向の磁界で有効に消去できると共に、これに並行して、第５〜第８キャンセリングコイルによって奇数次の磁界が低下した一定勾配を有する磁界を広い領域に渡り確保できるため、計測空間内の一定勾配を有する磁気ノイズを第５〜第８キャンセリングコイルが形成した逆方向の磁界で有効に消去できる。
【００１５】
本発明においては、前記第３の対を流れる電流の大きさと前記第４の対を流れる電流の大きさとの比が７：１７であることが好ましい。これによると、第５〜第８キャンセリングコイルにより、一定勾配を有する磁界を効率良く形成することができるため、計測空間内の一定勾配を有する磁気ノイズを第５〜第８キャンセリングコイルが形成した逆方向の磁界で有効に消去することができる。
【００１６】
本発明においては、前記第５キャンセリングコイルと前記第６キャンセリングコイルは同じ大きさの正方形であり、前記第７キャンセリングコイルと前記第８キャンセリングコイルは同じ大きさで、前記第５キャンセリングコイルよりも大枠の正方形であり、前記第７キャンセリングコイルは前記第５キャンセリングコイルより内部寄りに配置され、前記第８キャンセリングコイルは前記第６キャンセリングコイルより内部寄りに配置され、前記第５キャンセリングコイルと前記第６キャンセリングコイルとの間隔ａ、前記第７キャンセリングコイルと前記第８キャンセリングコイルとの間隔ｂ、前記第５キャンセリングコイルの一辺の長さｃ、前記第７キャンセリングコイルの一辺の長さｄがａ：ｂ：ｃ：ｄ＝１．４：１：０．７４：１．３５に設定されていることが好ましい。これによると、第５〜第８キャンセリングコイルにより、一定勾配を有する磁界を効率良く形成することができるため、計測空間内の一定勾配を有する磁気ノイズを第５〜第８キャンセリングコイルが形成した逆方向の磁界で有効に消去することができる。
【００１７】
本発明においては、前記第５〜第８キャンセリングコイルがｘ軸、ｙ軸、ｚ軸の少なくとも２方向に各々設けられていることが好ましい。これによると、ｘ，ｙ，ｚ軸の少なくとも２方向に各々配置された第５〜第８キャンセリングコイルにより、ｘ，ｙ，ｚ軸の少なくとも２方向で各々遮蔽効果を得ることができる。
【００１８】
本発明においては、前記第１の対を流れる電流の大きさと前記第２の対を流れる電流の大きさとの比が７：１７であることが好ましい。これによると、第１〜第４キャンセリングコイルにより、空間分布が一様な磁界或いは一定勾配を有する磁界を効率良く形成することができるため、計測空間内の空間分布が一様な磁気ノイズ或いは一定勾配を有する磁気ノイズを第１〜第４キャンセリングコイルが形成した逆方向の磁界で有効に消去することができる。
【００１９】
本発明においては、前記第１キャンセリングコイルと前記第２キャンセリングコイルは同じ大きさの正方形であり、前記第３キャンセリングコイルと前記第４キャンセリングコイルは同じ大きさで、前記第１キャンセリングコイルよりも大枠の正方形であり、前記第３キャンセリングコイルは前記第１キャンセリングコイルより内部寄りに配置され、前記第４キャンセリングコイルは前記第２キャンセリングコイルより内部寄りに配置され、前記第１キャンセリングコイルと前記第２キャンセリングコイルとの間隔ａ、前記第３キャンセリングコイルと前記第４キャンセリングコイルとの間隔ｂ、前記第１キャンセリングコイルの一辺の長さｃ、前記第３キャンセリングコイルの一辺の長さｄがａ：ｂ：ｃ：ｄ＝１．４：１：０．７４：１．３５に設定されていることが好ましい。これによると、第１〜第４キャンセリングコイルにより、空間分布が一様な磁界或いは一定勾配を有する磁界を効率良く形成することができるため、計測空間内の空間分布が一様な磁気ノイズ或いは一定勾配を有する磁気ノイズを第１〜第４キャンセリングコイルが形成した逆方向の磁界で有効に消去することができる。
【００２０】
本発明においては、前記第１〜第４キャンセリングコイルがｘ軸、ｙ軸、ｚ軸の少なくとも２方向に各々設けられていることが好ましい。これによると、ｘ，ｙ，ｚ軸の少なくとも２方向に各々配置された第１〜第４キャンセリングコイルにより、ｘ，ｙ，ｚ軸の少なくとも２方向で各々遮蔽効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を参照しつつ、本発明に係るアクティブ磁気シールド装置の実施形態について説明する。
【００２２】
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態に係るアクティブ磁気シールド装置の構成を図１〜図４に基づいて説明する。
アクティブ磁気シールド装置１は、ｘ軸方向に配置された第１〜第４キャンセリングコイルであるｘ１〜ｘ４キャンセリングコイル（ｘ１〜ｘ４ＣＣ）１１〜１４と、ｙ軸方向に配置された第１〜第４キャンセリングコイルであるｙ１〜ｙ４キャンセリングコイル（ｙ１〜ｙ４ＣＣ）２１〜２４と、ｚ軸方向に配置された第１〜第４キャンセリングコイルであるｚ１〜ｚ４キャンセリングコイル（ｚ１〜ｚ４ＣＣ）３１〜３４とを有する。
また、アクティブ磁気シールド装置１は、ｘ１ＣＣ１１〜ｘ４ＣＣ１４、ｙ１ＣＣ２１〜ｙ４ＣＣ２４、ｚ１ＣＣ３１〜ｚ４ＣＣ３４が形成する計測空間２の略中央に配置されたセンサ３と、計測空間２のｘ，ｙ，ｚ軸方向の各面に配置されたセンサ４ｘ，４ｙ，４ｚ，５ｘ，５ｙ，５ｚとを有する。
また、アクティブ磁気シールド装置１は、計測空間２外に設けられ、センサ３或いはセンサ４ｘ，４ｙ，４ｚ，５ｘ，５ｙ，５ｚが感知した磁気ノイズに基づいて、ｘ１ＣＣ１１〜ｘ４ＣＣ１４、ｙ１ＣＣ２１〜ｙ４ＣＣ２４、ｚ１ＣＣ３１〜ｚ４ＣＣ３４が計測空間２内の磁気ノイズを低下させる磁界を発生させるようにｘ１ＣＣ１１〜ｘ４ＣＣ１４、ｙ１ＣＣ２１〜ｙ４ＣＣ２４、ｚ１ＣＣ３１〜ｚ４ＣＣ３４に流す電流を生成し、生成した電流をｘ１ＣＣ１１〜ｘ４ＣＣ１４、ｙ１ＣＣ２１〜ｙ４ＣＣ２４、ｚ１ＣＣ３１〜ｚ４ＣＣ３４に供給する回路６を有する。
【００２３】
図１において、計測空間２は略正方体の空間であり、計測空間２内には、図示しない生体磁気計測、電子線描画装置、電子線マスク描画装置等が設置され、被験者、被験物が磁気計測されるか、或いは電子線描画が行われる。
【００２４】
センサ３は計測空間２内部の略中央に配置され、計測空間２内部の、空間分布が一様な磁気ノイズ（０次ノイズ）を感知し、その信号を回路６にフィードバックする。回路６はその信号に基づいて電流を生成し、ｘ１ＣＣ１１〜ｘ４ＣＣ１４、ｙ１ＣＣ２１〜ｙ４ＣＣ２４、ｚ１ＣＣ３１〜ｚ４ＣＣ３４に生成した電流を供給することで、ｘ１ＣＣ１１〜ｘ４ＣＣ１４、ｙ１ＣＣ２１〜ｙ４ＣＣ２４、ｚ１ＣＣ３１〜ｚ４ＣＣ３４により０次ノイズと逆方向の磁界を計測空間２内に発生させる。尚、センサ３の数は１つに限られず、配置される位置は、計測空間２内部の磁界が測定できるのであれば、計測空間２外部であっても良い。
【００２５】
図３において、センサ４ｘ，４ｙ，４ｚ，５ｘ，５ｙ，５ｚは計測空間２のｘ，ｙ，ｚ軸方向の各面中央に配置され、センサ４ｘとセンサ５ｘの対、センサ４ｙとセンサ５ｙの対、センサ４ｚとセンサ５ｚの対で用いられて、勾配を有する磁界を測定することで、計測空間２内部の一定勾配を有する磁気ノイズ（一次ノイズ）を感知し、その信号を回路６にフィードバックする。回路６はその信号に基づいて電流を生成し、ｘ１ＣＣ１１〜ｘ４ＣＣ１４、ｙ１ＣＣ２１〜ｙ４ＣＣ２４、ｚ１ＣＣ３１〜ｚ４ＣＣ３４に電流を供給することで、ｘ１ＣＣ１１〜ｘ４ＣＣ１４、ｙ１ＣＣ２１〜ｙ４ＣＣ２４、ｚ１ＣＣ３１〜ｚ４ＣＣ３４により一次ノイズと逆方向の磁界を計測空間２内に発生させる。尚、センサ４ｘ，４ｙ，４ｚ，５ｘ，５ｙ，５ｚの数は勾配を有する磁界を測定するためにｘ，ｙ，ｚ軸方向に２つずつ設けられることが好ましいが、２つに限定されるものではなく、配置される位置も各面中央に限定されず、計測空間２内部の磁界が測定できるのであれば、計測空間２外部であっても良い。
【００２６】
図１のように、ｘ軸の第１〜第４キャンセリングコイルであるｘ１ＣＣ１１〜ｘ４ＣＣ１４、ｙ軸の第１〜第４キャンセリングコイルであるｙ１ＣＣ２１〜ｙ４ＣＣ２４、ｚ軸の第１〜第４キャンセリングコイルであるｚ１ＣＣ３１〜ｚ４ＣＣ３４は計測空間２のｘ，ｙ，ｚ方向各面に配置された正方形のコイルである。
【００２７】
ｘ軸のｘ１ＣＣ１１〜ｘ４ＣＣ１４、ｙ軸のｙ１ＣＣ２１〜ｙ４ＣＣ２４、ｚ軸のｚ１ＣＣ３１〜ｚ４ＣＣ３４は軸方向が異なるだけで、同様の構成をしているため、ｚ軸に限定して図２及び図４で説明する。
【００２８】
図２において、ｚ１ＣＣ３１は計測空間２の下面に配置された第１キャンセリングコイルである。ｚ３ＣＣ３３はｚ１ＣＣ３１と同じく計測空間２の下面に配置された第３キャンセリングコイルであるが、ｚ１ＣＣ３１よりも計測空間２の内部寄りに配置され、ｚ１ＣＣ３１よりも大枠である。また、ｚ２ＣＣ３２は計測空間２の上面に配置された第２キャンセリングコイルであり、大きさはｚ１ＣＣ３１と同じである。ｚ４ＣＣ３４はｚ２ＣＣ３２と同じく計測空間２の上面に配置された第４キャンセリングコイルであるが、ｚ２ＣＣ３２よりも計測空間２の内部寄りに配置され、ｚ２ＣＣ３２よりも大枠であり、大きさはｚ３ＣＣ３３と同じである。
【００２９】
ｚ１ＣＣ３１とｚ２ＣＣ３２は第１の対を構成し、計測空間２の外側寄りに配置され、ｚ３ＣＣ３３とｚ４ＣＣ３４は第２の対を構成し、計測空間２の内側寄りに配置されている。４つのＣＣの配置関係は、ＣＣの作用・効果が適切に実効できるように設定される。即ち、ｚ１ＣＣ３１とｚ２ＣＣ３２との間隔ａと、ｚ３ＣＣ３３とｚ４ＣＣ３４との間隔ｂと、ｚ１ＣＣ３１且つｚ２ＣＣ３２の一辺の長さｃとｚ３ＣＣ３３且つｚ４ＣＣ３４の一辺の長さｄは、ａ：ｂ：ｃ：ｄ＝１：０．８５：０．８５：１、より好ましくはａ：ｂ：ｃ：ｄ＝１．４：１：０．７４：１．３５に設定される。尚、第２の対を外側寄りに、第１の対を内側寄りに配置する構成でも良いが、作業空間を広く確保し、系の全容積をコンパクトに抑えるという目的で、第２の対を内側寄りに、第１の対を外側寄りに配置することが好ましい。また、同様に、作業空間を広く確保し、系の全容積をコンパクトに抑えるという目的で、４つのＣＣは計測空間２の各面の外周に配置されることが好ましい。
【００３０】
回路６はアンプ４１と、ローパスフィルタ４２と、Ａ／Ｄ変換器４３と、デジタル信号処理器４４と、Ｄ／Ａ変換器４５と、Ｄ／Ａ変換器４６と、パワーアンプ（反転増幅器）４７により構成される。図１又は図３に示すように、センサ３，４ｘ，４ｙ，４ｚ，５ｘ，５ｙ，５ｚからフィードバックされたアナログ信号をアンプ４１が増幅し、ローパスフィルタ４２で高周波のアナログ信号を取り除いて低周波のアナログ信号を通過させ、Ａ／Ｄ変換器４３で低周波のアナログ信号をデジタル信号に変換する。デジタル信号処理器４４はｘ，ｙ，ｚ軸毎に配置された４つのＣＣを１組とする３組のＣＣのそれぞれのＣＣに必要な電流の大きさを演算し、それぞれのＣＣに供給する電流値を決定する。デジタル信号処理器４４は計測空間２内での磁気ノイズを低下させる磁界を３組のＣＣがそれぞれ発生するような電流値を算出する。デジタル信号処理器４４から出力されたデジタル信号はＤ／Ａ変換器４６でアナログ信号に変換され、パワーアンプ（反転増幅器）４７はＤ／Ａ変換器４６から出力されたアナログ信号を反転増幅し、それぞれのＣＣに電流を供給する。デジタル信号処理器４４からはＤ／Ａ変換器４５にもデジタル信号を出力しており、Ｄ／Ａ変換器４５はデジタル信号をアナログ信号に変換してアンプ４１に入力する。アンプ４１はセンサ３，４ｘ，４ｙ，４ｚ，５ｘ，５ｙ，５ｚからフィードバックされるアナログ信号と、デジタル信号処理器４４から出力されＤ／Ａ変換器４５を通過してきたアナログ信号とを比較演算し、両者の差分を算出する。デジタル信号処理器４４はアンプ４１で算出された差分がゼロになるように制御する。
【００３１】
まず、回路６がＣＣに電流を供給して、空間分布が一様な磁界を有効に消去する場合についてｚ軸に限定して述べる。
図２において、第１の対を流れる電流を偶数次ノイズ低減電流ｉ１１、第２の対を流れる電流を偶数次ノイズ低減電流ｉ２１とする。
ここで、ｚ１ＣＣ３１を流れる電流の方向が図２のように時計回り（正方向）であるとすると、ｚ２ＣＣ３２を流れる電流の方向は時計回り（正方向）、ｚ３ＣＣ３３を流れる電流の方向は反時計回り（負方向）、ｚ４ＣＣ３４を流れる電流の方向は反時計回り（負方向）に設定される。つまり、第１の対の偶数次ノイズ低減電流ｉ１１の方向が時計回り（正方向）で、第２の対の偶数次ノイズ低減電流ｉ２１の方向が反時計周り（負方向）に設定される。この設定状態を便宜上第１の状態と呼ぶ。尚、第１の対の偶数次ノイズ低減電流ｉ１１の方向が反時計回り（負方向）で、第２の対の偶数次ノイズ低減電流ｉ２１の方向が時計周り（正方向）に設定されても良いことはいうまでもない。
【００３２】
第１の状態において、第２の対は図５（ａ）のような極性が正の磁界を発生させる。これに対し、第１の対は図５（ｂ）のような極性が負の磁界を発生させる。第２の対が形成する磁界の極性が負で、第１の対が形成する磁界の極性が正であっても良いことはいうまでもない。このとき、第１の対に流れる偶数次ノイズ低減電流ｉ１１と第２の対に流れる偶数次ノイズ低減電流ｉ２１との比は、７：１７に設定されている。第２の対と第１の対が各々磁界を形成することにより、計測空間２には正の磁界と負の磁界を合成した磁界が発生し、その合成磁界は図５（ｃ）のように、偶数次の磁界、特に二次の磁界が低減され、空間分布が一様な磁界を広い領域に渡り確保した状態となっている。これにより、回路６が第１の対と第２の対に偶数次ノイズ低減電流ｉ１１，ｉ２１を供給して、センサ３が感知した０次ノイズと逆方向の磁界である、第１の対と第２の対とが形成する合成磁界を発生させることにより、０次ノイズを有効に消去できる。
【００３３】
次に、回路６がＣＣに電流を供給して、一定勾配を有する磁界を有効に消去する場合についてｚ軸に限定して述べる。
図４において、第１の対を流れる電流を奇数次ノイズ低減電流ｉ１２、第２の対を流れる電流を奇数次ノイズ低減電流ｉ２２とする。ここで、ｚ１ＣＣ３１を流れる電流の方向が図４のように時計回り（正方向）であるとすると、ｚ２ＣＣ３２を流れる電流の方向は反時計回り（負方向）、ｚ３ＣＣ３３を流れる電流の方向は時計回り（正方向）、ｚ４ＣＣ３４を流れる電流の方向は反時計回り（負方向）に設定される。つまり、第１の対を構成するｚ１ＣＣ３１とｚ２ＣＣ３２の電流方向は互いに相違し、第２の対を構成するｚ３ＣＣ３３とｚ４ＣＣ３４の電流方向は互いに相違し、計測空間２の下面に配置されたｚ１ＣＣ３１とｚ３ＣＣ３３は電流方向が一致し、計測空間２の上面に配置されたｚ２ＣＣ３２とｚ４ＣＣ３４は電流方向が一致するように設定される。この設定状態を便宜上第２の状態と呼ぶ。尚、ｚ１ＣＣ３１を流れる電流の方向が反時計回り（負方向）、ｚ２ＣＣ３２を流れる電流の方向が時計回り（正方向）、ｚ３ＣＣ３３を流れる電流の方向が反時計回り（負方向）、ｚ４ＣＣ３４を流れる電流の方向が時計回り（正方向）に設定されても良いことはいうまでもない。
【００３４】
第２の状態において、第２の対は図６（ａ）のような、パラメーターの増加或いは減少と共に勾配が飽和していく形の勾配磁界を発生させる。これに対し、第１の対は図６（ｂ）のようなパラメーターの増加或いは減少と共に勾配が増していく勾配磁界を発生させる。尚、第２の対がパラメーターの増加或いは減少と共に勾配が増していく勾配磁界を、第１の対がパラメーターの増加或いは減少と共に勾配が飽和していく形の勾配磁界を発生させても良い。このとき、第１の対に流れる奇数次ノイズ低減電流ｉ１２と第２の対に流れる奇数次ノイズ低減電流ｉ２２との比は、７：１７に設定されている。第２の対と第１の対が各々磁界を形成することにより、計測空間２にはパラメーターの増加或いは減少と共に勾配が飽和していく形の勾配磁界（図６（ａ））とパラメーターの増加或いは減少と共に勾配が増していく勾配磁界（図６（ｂ））を合成した磁界が発生し、その合成磁界は図６（ｃ）のように、奇数次の磁界、特に三次の磁界が低減され、一定勾配を有する磁界を広い領域に渡り確保した状態となっている。これにより、回路６が第１の対と第２の対に奇数次ノイズ低減電流ｉ１２，ｉ２２を供給して、勾配を有する磁界を計測するセンサ４ｚ，５ｚが感知した一次ノイズと逆方向の磁界である、第１の対と第２の対とが形成する合成磁界を発生させることにより、一次ノイズを有効に消去できる。
【００３５】
次に、回路６がＣＣに電流を供給して、空間分布が一様な磁界と一定勾配を有する磁界を同時に有効に消去する場合についてｚ軸に限定して述べる。
まず、空間分布が一様な磁界を消去する時に第１の対に流す偶数次ノイズ低減電流ｉ１１と一定勾配を有する磁界を消去するときに第１の対に流す奇数次ノイズ低減電流ｉ１２を直列させて合算したものを合成電流ｉ１とし、同様に、空間分布が一様な磁界を消去する時に第２の対に流す偶数次ノイズ低減電流ｉ２１と一定勾配を有する磁界を消去するときに第２の対に流す奇数次ノイズ低減電流ｉ２２を直列させて合算したものを合成電流ｉ２とする。
【００３６】
空間分布が一様な磁界と一定勾配を有する磁界を同時に有効に消去するために、第１の対には合成電流ｉ１が、第２の対には合成電流ｉ２が流れる。ここで、第１の対に流れる偶数次ノイズ低減電流ｉ１１と第２の対に流れる偶数次ノイズ低減電流ｉ２１との比は、７：１７に設定され、第１の対に流れる奇数次ノイズ低減電流ｉ１２と第２の対に流れる奇数次ノイズ低減電流ｉ２２との比は、７：１７に設定されているため、偶数次ノイズ低減電流ｉ１１と奇数次ノイズ低減電流ｉ１２を直列に合算した第１の対に流れる合成電流ｉ１と、偶数次ノイズ低減電流ｉ２１と奇数次ノイズ低減電流ｉ２２を直列に合算した第２の対に流れる合成電流ｉ２との比率は７：１７である。一方、ｚ１ＣＣ３１〜ｚ４ＣＣ３４を流れる電流の方向は、前述した第１の状態や第２の状態のように一義的に決まるものではなく、ケースバイケースで異なる。ｚ２ＣＣ３２を例に説明すると、０次ノイズ消去のために時計回り（正方向）に流れる電流と、一次ノイズ消去のために反時計回り（負方向）に流れる電流を直列に合算した合成電流がｚ２ＣＣ３２に流れるため、時計回り（正方向）に流れる電流の値が反時計回り（負方向）に流れる電流の値より大きい場合は時計回り（正方向）に電流が流れ、反時計回り（負方向）に流れる電流の値が時計回り（正方向）に流れる電流の値より大きい場合は反時計回り（負方向）に電流が流れることとなる。ｚ１ＣＣ３１〜ｚ４ＣＣ３４を流れる電流の方向がケースバイケースで変わる状態を便宜上合成電流供給状態と呼ぶ。この場合、回路６がｚ１ＣＣ３１〜ｚ４ＣＣ３４に偶数次ノイズ低減電流と奇数次ノイズ低減電流を直列に合算した合成電流を供給することで、例えば図７のような磁界を形成することができる。これにより、センサ３が感知した０次ノイズと逆方向の磁界である、第１の対と第２の対とが形成する合成磁界と、センサ４ｚ，５ｚが感知した一次ノイズと逆方向の磁界である、第１の対と第２の対とが形成する合成磁界と、を合成した磁界を発生させることにより、０次ノイズと一次ノイズとを有効に消去することができる。
【００３７】
次に、上記の構成におけるアクティブ磁気シールド装置の作動について説明する。
【００３８】
計測空間２内部に設置した図示しない生体磁気計測装置等で被験者又は被験物を磁気計測を行うにあたり、例えば計測空間２の外部を走行する自動車や電車、計測空間２に隣接する電子機器から発生した磁気ノイズは、計測空間２内の装置による磁気計測に影響を与える。磁気ノイズには、空間分布が一様なノイズだけでなく、様々な勾配をもったノイズが含まれている。
そこで、まず、図１において、センサ３が感知した０次ノイズをｘ１ＣＣ１１〜ｘ４ＣＣ１４、ｙ１ＣＣ２１〜ｙ４ＣＣ２４、ｚ１ＣＣ３１〜ｚ４ＣＣ３４が発生させた逆方向の磁界で消去する場合を述べる。
【００３９】
まず、ｘ１ＣＣ１１〜ｘ４ＣＣ１４、ｙ１ＣＣ２１〜ｙ４ＣＣ２４、ｚ１ＣＣ３１〜ｚ４ＣＣ３４に流れる電流の方向を第１の状態（図１及び図２参照）に設定する。センサ３は計測空間２内部の０次ノイズを感知し、その信号を回路６にフィードバックする。回路６はその信号に基づいて電流を生成し、ｘ１ＣＣ１１〜ｘ４ＣＣ１４、ｙ１ＣＣ２１〜ｙ４ＣＣ２４、ｚ１ＣＣ３１〜ｚ４ＣＣ３４に偶数次ノイズ低減電流を供給する。ｘ１ＣＣ１１〜ｘ４ＣＣ１４、ｙ１ＣＣ２１〜ｙ４ＣＣ２４、ｚ１ＣＣ３１〜ｚ４ＣＣ３４の各々の第１の対と第２の対は磁界を発生し、その合成磁界により偶数次の磁界、特に二次の磁界が低減され、計測空間２内に空間分布が一様な磁界が広い領域に渡り形成される。これにより、センサ３が感知した０次ノイズと逆方向の磁界をｘ１ＣＣ１１〜ｘ４ＣＣ１４、ｙ１ＣＣ２１〜ｙ４ＣＣ２４、ｚ１ＣＣ３１〜ｚ４ＣＣ３４が計測空間２内に発生させて、計測空間２内の０次ノイズを有効に消去する。これにより、０次ノイズに対する遮蔽効果が計測空間２内で発揮され、ニ次差分型コイルを用いた差分型ＳＱＵＩＤ磁束計を用いる生体磁気計測で被験者、被験物を有効に磁気計測できる。また、強磁性体（パーマロイ）で構成された試料室・電子光学系円筒を有する電子線描画装置、電子線マスク描画装置においても、電子線描画のゆれを低減できる。
【００４０】
次に、図３において、勾配を有する磁界を感知可能なセンサ４ｘ、４ｙ、４ｚ、５ｘ、５ｙ、５ｚが感知した一次ノイズをｘ１ＣＣ１１〜ｘ４ＣＣ１４、ｙ１ＣＣ２１〜ｙ４ＣＣ２４、ｚ１ＣＣ３１〜ｚ４ＣＣ３４が発生させた逆方向の磁界で消去する場合を述べる。
【００４１】
まず、ｘ１ＣＣ１１〜ｘ４ＣＣ１４、ｙ１ＣＣ２１〜ｙ４ＣＣ２４、ｚ１ＣＣ３１〜ｚ４ＣＣ３４に流れる電流の方向を第２の状態（図３及び図４参照）に設定する。センサ４ｘ、４ｙ、４ｚ、５ｘ、５ｙ、５ｚは計測空間２内部の一次ノイズを感知し、その信号を回路６にフィードバックする。回路６はその信号に基づいて電流を生成し、ｘ１ＣＣ１１〜ｘ４ＣＣ１４、ｙ１ＣＣ２１〜ｙ４ＣＣ２４、ｚ１ＣＣ３１〜ｚ４ＣＣ３４に奇数次ノイズ低減電流を供給する。ｘ１ＣＣ１１〜ｘ４ＣＣ１４、ｙ１ＣＣ２１〜ｙ４ＣＣ２４、ｚ１ＣＣ３１〜ｚ４ＣＣ３４の各々の第１の対と第２の対は磁界を発生し、その合成磁界により奇数次の磁界、特に三次の磁界が低減され、計測空間２内に一定勾配を有する磁界が広い領域に渡り形成される。これにより、センサ４ｘ、４ｙ、４ｚ、５ｘ、５ｙ、５ｚが感知した一次ノイズと逆方向の磁界をｘ１ＣＣ１１〜ｘ４ＣＣ１４、ｙ１ＣＣ２１〜ｙ４ＣＣ２４、ｚ１ＣＣ３１〜ｚ４ＣＣ３４が計測空間２内に発生させて、計測空間２内の一次ノイズを有効に消去する。これにより、一次ノイズに対する遮蔽効果が計測空間２内で発揮され、一次差分型コイルを用いた差分型ＳＱＵＩＤ磁束計を用いる生体磁気計測で被験者、被験物を有効に磁気計測できる。
【００４２】
次に、本実施形態における磁気ノイズの遮蔽の作動について述べる。
前述したように、磁気ノイズには様々な勾配をもったノイズが含まれている。そこで、第１の状態と第２の状態を切り換えて０次ノイズ遮蔽効果と一次ノイズ遮蔽効果を得ることも考えられるが、第２の状態に切り換えると第１の状態の０次ノイズ遮蔽効果が、第１の状態に切り換えると第２の状態の一次ノイズ遮蔽効果が得られない。そこで、本実施形態においては、第１の状態、第２の状態それぞれの効果を得るのに必要な電流を直列に合算した合成電流（ｚ軸の場合、合成電流ｉ１，ｉ２）を回路６が生成し、ｘ１ＣＣ１１〜ｘ４ＣＣ１４、ｙ１ＣＣ２１〜ｙ４ＣＣ２４、ｚ１ＣＣ３１〜ｚ４ＣＣ３４に合成電流を供給する合成電流供給状態になっている。よって、回路６がｘ１ＣＣ１１〜ｘ４ＣＣ１４、ｙ１ＣＣ２１〜ｙ４ＣＣ２４、ｚ１ＣＣ３１〜ｚ４ＣＣ３４に偶数次ノイズ低減電流と奇数次ノイズ低減電流を合算した合成電流を供給し、ｘ１ＣＣ１１〜ｘ４ＣＣ１４、ｙ１ＣＣ２１〜ｙ４ＣＣ２４、ｚ１ＣＣ３１〜ｚ４ＣＣ３４はセンサ３が感知した０次ノイズと逆方向の磁界を計測空間２内に発生させて、計測空間２内の０次ノイズを有効に消去すると共に、ｘ１ＣＣ１１〜ｘ４ＣＣ１４、ｙ１ＣＣ２１〜ｙ４ＣＣ２４、ｚ１ＣＣ３１〜ｚ４ＣＣ３４はセンサ４ｘ，５ｘ、センサ４ｙ，５ｙ、センサ４ｚ，５ｚが感知した一次ノイズと逆方向の磁界を計測空間２内に発生させて、計測空間２内の一次ノイズを有効に消去する。これにより、計測空間２内で０次ノイズと一次ノイズに対する遮蔽効果を同時に発揮させることができる。
【００４３】
［第２実施形態］
本発明の第２実施形態に係るアクティブ磁気シールド装置の構成を図１、図３に基づいて説明する。尚、第１実施形態と同一の部材には同一の符号を付記してその説明を省略する。第２実施形態の構成が第１実施形態と異なる点は、第１の状態のｘ１ＣＣ３１〜ｘ４ＣＣ３４，ｙ１ＣＣ３１〜ｙ４ＣＣ３４，ｚ１ＣＣ３１〜ｚ４ＣＣ３４と、第２の状態のｘ１ＣＣ３１’〜ｘ４ＣＣ３４’，ｙ１ＣＣ３１’〜ｙ４ＣＣ３４’，ｚ１ＣＣ３１’〜ｚ４ＣＣ３４’とが同じ計測空間に併設されている点である。図８はｚ軸に限定してＣＣの配置状態を示したものである。これによれば、第１の状態のｚ１ＣＣ３１〜ｚ４ＣＣ３４のうち、第１キャンセリングコイルであるｚ１ＣＣ３１と第２キャンセリングコイルであるｚ２ＣＣ３２とが構成する第１の対と、第３キャンセリングコイルであるｚ３ＣＣ３３と第４キャンセリングコイルであるｚ４ＣＣ３４とが構成する第２の対とを流れる偶数次ノイズ低減電流により、センサ３が感知した０次ノイズと逆方向の磁界をｚ１ＣＣ３１〜ｚ４ＣＣ３４により発生させて０次ノイズを遮蔽できると共に、第２の状態のｚ１ＣＣ３１’〜ｚ４ＣＣ３４’のうち、第１キャンセリングコイルであるｚ１ＣＣ３１’と第２キャンセリングコイルであるｚ２ＣＣ３２’とが構成する第３の対と、第３キャンセリングコイルであるｚ３ＣＣ３３’と第４キャンセリングコイルであるｚ４ＣＣ３４’とが構成する第４の対とを流れる奇数次ノイズ低減電流により、ニ次差分型センサ４ｚ，５ｚが感知した一次ノイズと逆方向の磁界をｚ１ＣＣ３１’〜ｚ４ＣＣ３４’により発生させて、一次ノイズを遮蔽できる。また、第１実施形態で示した合成電流供給状態のように、偶数次ノイズ低減電流と奇数次ノイズ低減電流を直列に合算した合成電流をＣＣに流して同時に空間分布が一様な磁界と一定勾配を有する磁界を形成するような回路６と異なり、空間分布が一様な磁界を形成するための偶数次ノイズ低減電流を発生させ、第１の対と第２の対に偶数次ノイズ低減電流を供給する図示しない偶数次ノイズ低減電流供給用回路と、一定勾配を有する磁界を形成するための奇数次ノイズ低減電流を発生させ、第３の対と第４の対に奇数次ノイズ低減電流を供給する図示しない奇数次ノイズ低減電流供給用回路が並設されている。
その他の点については第１実施形態と同じであるため、その説明を省略する。
【００４４】
以上のように、本実施形態のアクティブ磁気シールド装置は、ｘ，ｙ，ｚ軸方向各面に配置された４つのキャンセリングコイル（ＣＣ）を１組とする３組のＣＣに流す電流の大きさ、方向を設定することにより、高次の勾配をもつ磁気ノイズを低下させて、センサが感知した０次ノイズと一次ノイズを有効に遮蔽できる構成にされている。また、計測空間の内部に大きな作業空間を確保することができ、各ＣＣは計測空間内への出入りを妨げたり、生体磁気計測装置等の真下に敷設されたりするようなことはない。
これにより、一次・二次差分型コイルを用いたＳＱＵＩＤ磁束計が用いられる脳磁界、心臓磁界計測等の生体磁気計測や、強磁性体（パーマロイ）で構成された試料室・電子光学系円筒を有する電子線描画装置、電子線マスク描画装置において、計測空間内の０次ノイズと一次ノイズを有効に遮蔽して精度良く磁気計測或いは電子線描画が行えると共に、計測空間内の作業空間を最大限利用できる。
【００４５】
また、本発明を好適な実施の形態に基づいて説明したが、本発明はその趣旨を超えない範囲において変更が可能である。即ち、第１実施形態において、第１の状態と第２の状態を切り換える構成であっても良い。この場合には、４つのＣＣを１組として、ｘ，ｙ，ｚ軸にそれぞれ１組以上ずつ配置されたＣＣを流れる電流の方向を第１の状態から第２の状態に、第２の状態から第１の状態に切り換えることができる切換手段を回路に設けることにより、先にＣＣを第１の状態に設定して０次ノイズを消去して、次にＣＣを第２の状態に設定して一次ノイズを消去する、又は、先にＣＣを第２の状態に設定して一次ノイズを消去して、次にＣＣを第１の状態に設定して０次ノイズを消去する、というように、第１の状態と第２の状態の相互間で電流方向を切り換えて、０次ノイズと一次ノイズに対して遮蔽効果を得ることができる。
【００４６】
また、第１実施形態において、ｘ，ｙ，ｚ軸にそれぞれ設けられた３組のＣＣ及び回路は第１の状態に電流方向が限定され、０次ノイズに対する遮蔽効果のみを有する構成であっても良く、ｘ，ｙ，ｚ軸にそれぞれ設けられた３組のＣＣ及び回路は第２の状態に電流方向が限定され、一次ノイズに対する遮蔽効果のみを有する構成であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の第１実施形態に係るアクティブ磁気シールド装置を構成するキャンセリングコイル及びキャンセリングコイルに流れる電流の方向並びにセンサの位置を示した模式図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るアクティブ磁気シールド装置を構成するｚ軸方向のキャンセリングコイル及びｚ軸方向のキャンセリングコイルに流れる電流の方向並びにセンサの位置を示した模式図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係るアクティブ磁気シールド装置を構成するキャンセリングコイル及びキャンセリングコイルに流れる電流の方向並びにセンサの位置を示した別の模式図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係るアクティブ磁気シールド装置を構成するｚ軸方向のキャンセリングコイル及びｚ軸方向のキャンセリングコイルに流れる電流の方向並びにセンサの位置を示した別の模式図である。
【図５】（ａ）はキャンセリングコイルが形成する磁界を表したグラフ図であり、（ｂ）はキャンセリングコイルが形成する別の磁界を表したグラフ図であり、（ｃ）は（ａ）の磁界と（ｂ）の磁界を合成した磁界を表したグラフ図である。
【図６】（ａ）はキャンセリングコイルが形成する磁界を表したグラフ図であり、（ｂ）はキャンセリングコイルが形成する別の磁界を表したグラフ図であり、（ｃ）は（ａ）の磁界と（ｂ）の磁界を合成した磁界を表したグラフ図である。
【図７】４つのキャンセリングコイルが形成する低次の勾配を有する磁界を表したグラフ図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係るアクティブ磁気シールド装置を構成するｚ軸方向のキャンセリングコイル及びｚ軸方向のキャンセリングコイルに流れる電流の方向並びにセンサの位置を示した模式図である。
【符号の説明】
【００４８】
１    アクティブ磁気シールド装置
２    計測空間
３    センサ
４ｘ，４ｙ，４ｚ    センサ
５ｘ，５ｙ，５ｚ    センサ
６    回路
１１    ｘ１キャンセリングコイル（ｘ１ＣＣ）
１２    ｘ２キャンセリングコイル（ｘ２ＣＣ）
１３    ｘ３キャンセリングコイル（ｘ３ＣＣ）
１４    ｘ４キャンセリングコイル（ｘ４ＣＣ）
２１    ｙ１キャンセリングコイル（ｙ１ＣＣ）
２２    ｙ２キャンセリングコイル（ｙ２ＣＣ）
２３    ｙ３キャンセリングコイル（ｙ３ＣＣ）
２４    ｙ４キャンセリングコイル（ｙ４ＣＣ）
３１    ｚ１キャンセリングコイル（ｚ１ＣＣ）
３２    ｚ２キャンセリングコイル（ｚ２ＣＣ）
３３    ｚ３キャンセリングコイル（ｚ３ＣＣ）
３４    ｚ４キャンセリングコイル（ｚ４ＣＣ）
【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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