(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の軸と、第二の軸と、前記第一の軸の軸周りに回転可能な第一のフレームと、前記第一のフレームを前記第一の軸周りに軸支する第一の軸受けと、前記第一の軸受けを設置する台座と、からなる消磁用回転装置であって、前記第一のフレームは前記第二の軸の軸受け機能を有し、前記第二の軸の軸受け機能を介して前記第二の軸の軸周りに回転可能な第二のフレームとを有する消磁用回転装置。
【請求項２】
さらに、第三の軸を有し、前記第二のフレームは前記第三の軸の軸受け機能を有する請求項１記載の消磁用回転装置。
【請求項３】
前記第三の軸の軸受け機能を介して前記第三の軸周りに回転可能な第三のフレームを有する請求項２記載の消磁用回転装置。
【請求項４】
前記第二及び／又は第三のフレームは、リング状である請求項１〜３のいずれか１項に記載の消磁用回転装置。
【請求項５】
前記第一のフレームは、コの字型である請求項１〜４のいずれか１項に記載の消磁用回転装置。
【請求項６】
前記第二又は第三のフレームは、試料設置用部材を有する請求項１〜５のいずれか１項に記載の消磁用回転装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、消磁用回転装置に関し、特に、試料の消磁を行うことが可能な消磁用回転装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
昨今、磁性材料、非磁性材料また高分子ナノ複合材料などの様々な材料におけるナノ領域での磁区（磁界分布、磁界方向）の状態観察や、振る舞いを調べる研究が盛んに行われている。これらの研究は、「原子磁気モーメント」とか「マイクロマグネティックス」と称され、学術的に重要な研究分野となっている。これまでの研究の成果は、ハード・ディスクを代表とした磁気記憶装置などで、記録密度を高める基礎となっている。また、電気自動車（ハイブリッド自動車、水素発電／燃料電池式自動車等）の電気モーターを動力とする自動車用のモーターの高効率化はもとより、新幹線、リニアモーターなど、さらに磁性や磁区の研究は、重要度が高まってきている。また、レアメタル資源を持たない日本として、レアメタルの代替素材の研究など重要な研究であり、クローズアップされている。前述の研究において、多様な新材料開発における、ナノ領域での磁区を観察し研究を重ねているが、電子顕微鏡観察を行う際に、試料、観察検証試験用の被材料を、消磁器にて完全に消磁する必要がある場合がある。
【０００３】
例えば、磁性体の消磁装置としては、消磁のための交番磁界を発生する励磁コイルと、交流を整流し平滑する整流平滑手段と、整流・平滑された電流を基に、商用交流電源の周波数より低い周波数の電流部分を含む交流励磁電流発生し、その交流励磁電流を前記励磁コイルに供給する通電手段とを含み、前記交流励磁電流は、商用交流電源の周波数より低い値の低周波数から、商用交流電源の周波数より高い値の最高周波数に向かう周波数変化を連続的に繰り返し、また隣り合う周波数変化の間の通電停止時間はゼロである、消磁装置が知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2003−303716号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献1を含め従来の消磁装置は、一方向からの交流磁場減衰手法であり、例えば、ナノ領域「原子磁気モーメント」の磁区状態の検証においては、残留ナノ領域の判断において、磁束（方向性を磁区分布）が残る可能性があるという問題点を有する。すなわち、試料が完全に消磁されているのかが、学術的に問題視され始めてきている。つまりナノ領域おいて、ボルテックス状態磁区や還流磁区、縞状磁区などの検証において、本当に外部からの磁場の影響を受けていない、真の材料固有の安定状態であるのか否かの比較検証が求められている。
【０００６】
言い換えれば、これまでの一方向からの交流磁場減衰手法では、外的磁場による磁区の単磁区状態のメモリー効果を消す事が出来ていない可能性があるという問題点を有する。すなわち、従来においては、例えば、研究者らがナノ分野で議論されている外部磁場の影響を帯びていない試料の磁区検証において、原子磁気モーメントにおいて完全に消磁されていない（取れきれず残った）磁区を見ている可能性がある。このように、原子磁気モーメントの研究において、従来の特定方向からのみの交流磁場減衰では信頼できない状態となっている。したがって、原子磁気モーメントの研究等においても、より信頼性が高い消磁装置の開発が望まれている。
【０００７】
そこで、上記問題点を解決すべく、本発明は、試料中の磁区が可能な限り開放され、一方向磁場減衰手法では取り切れない磁性をも消磁可能な消磁用回転装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明者は、試料中の磁区をいかに効率的に開放させて消磁を行うかについて鋭意検討を行った結果、本発明を見出すに至った。
【０００９】
すなわち、本発明の消磁用回転装置は、第一の軸と、第二の軸と、前記第一の軸の軸周りに回転可能な第一のフレームと、前記第一のフレームを前記第一の軸周りに軸支する第一の軸受けと、前記第一の軸受けを設置する台座と、からなる消磁用回転装置であって、前記第一のフレームは前記第二の軸の軸受け機能を有し、前記第二の軸の軸受け機能を介して前記第二の軸の軸周りに回転可能な第二のフレームとを有することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の消磁用回転装置の好ましい実施態様において、さらに、第三の軸を有し、前記第二のフレームは前記第三の軸の軸受け機能を有することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の消磁用回転装置の好ましい実施態様において、前記第三の軸の軸受け機能を介して前記第三の軸周りに回転可能な第三のフレームを有することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の消磁用回転装置の好ましい実施態様において、前記第二及び／又は第三のフレームは、リング状であることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の消磁用回転装置の好ましい実施態様において、前記第一のフレームは、コの字型であることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の消磁用回転装置の好ましい実施態様において、前記第二又は第三のフレームは、試料設置用部材を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の消磁用回転装置によれば、消磁したい試料に対してランダムな回転(スピン）を与える事で、これまでの一方向からの交流磁場減衰手法で取れきらない磁性（単一磁区または、非完全な材料固有磁区の領域）を消去させることが可能であるという有利な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明の一実施態様における消磁用回転装置を示す図である。
【図２】図２は、交流磁場減衰手法の一例を示す図である。図において、実際は放流電源であるので、電流と磁化の向きは常に反転しているが、電流方向と、磁界の向きを表すため、習慣的な一方向で表記している。スライダック（可変抵抗器記号の部位）の出力を徐々に小さくし、最終的に電流をゼロまで落とす。
【図３】図３は、磁力線と時間の経過を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の消磁用回転装置は、第一の軸と、第二の軸と、前記第一の軸の軸周りに回転可能な第一のフレームと、前記第一のフレームを前記第一の軸周りに軸支する第一の軸受けと、前記第一の軸受けを設置する台座と、からなる消磁用回転装置であって、前記第一のフレームは前記第二の軸の軸受け機能を有し、前記第二の軸の軸受け機能を介して前記第二の軸の軸周りに回転可能な第二のフレームとを有することを特徴とする。これまでの一方向からの交流磁場減衰手法を改善して、消磁したい物体を回転させることにより、より確実な消磁を行うものである。第一の軸と、第二の軸としているのは、従来の一方向からの交流磁場減衰よりさらに、消磁を的確に行う観点から、少なくとも2つの軸回転による多方向からの交流磁場減衰を実施するためである。本発明の消磁用回転装置は、回転要素が加わることによって、通常の消磁したい物体の消磁はもちろん、ナノ領域での磁区を議論するレベルの消磁手法を実現するものである。なお、本発明において、軸とは回転軸を意味する。また、本発明において、軸受けの形状、構造等は特に限定されず、従来の軸受け構造等を本発明に適用することができる。
【００１８】
本発明の消磁用回転装置において、第一のフレームは、第一の軸の軸周りに回転可能である。第一のフレームは、第一の軸受けを介して、第一の軸の軸周りに回転可能である限り、特に形状、構造等は限定されない。例えば、コの字形状、Ｕ型、リング状であってもよい。好ましくは、コの字形状である。
【００１９】
第一の軸受けは、第一のフレームを第一の軸周りに軸支することができる。また、本発明においては、軸受けを設置する台座を設けてもよい。
【００２０】
本発明の消磁用回転装置においては、前記第一のフレームは前記第二の軸の軸受け機能を有し、前記第二の軸の軸受け機能を介して前記第二の軸の軸周りに回転可能な第二のフレームとを有する。第二の軸受けは、第二のフレームを第二の軸周りに軸支することができる。第二のフレームは、第二の軸の軸周りに回転可能である。第二のフレームは、第二の軸受け（第一のフレームに設けられた第二の軸受け機能）を介して、第一の軸の軸周りに回転可能である限り、特に形状等は限定されない。例えば、四角形状、リング状、コの字型であってもよい。好ましくは、リング状である。
【００２１】
また、本発明の消磁用回転装置の好ましい実施態様において、さらに、第三の軸を有し、前記第二のフレームは前記第三の軸の軸受け機能を有することを特徴とする。第三の軸の軸受け機能により、より確実に消磁を行う場合の態様用である。すなわち、回転軸を増やすことにより、消磁したい試料、物体中の磁区をより開放させることができるからである。三軸の方が二軸に比較して、ランダムな方向からの印加の効果を高くすることができる。また、好ましい実施態様において、前記第三の軸の軸受け機能を介して前記第三の軸周りに回転可能な第三のフレームを有することを特徴とする。第三の軸受けは、第三のフレームを第三の軸周りに軸支することができる。第三のフレームは、第三の軸の軸周りに回転可能である。第三のフレームは、第三の軸受け（第二のフレームに設けられた第三の軸受け機能）を介して、第三の軸の軸周りに回転可能である限り、特に形状、構造等は限定されない。例えば、四角形状、リング状、コの字型であってもよい。好ましくは、リング状である。なお、形状と言うよりむしろ、回転モーメントバランス（自動車でいえば、タイヤ・ホイールのバランス）が取れることが望ましい。
【００２２】
また、本発明の消磁用回転装置の好ましい実施態様において、前記第二又は第三のフレームは、試料設置用部材を有することを特徴とする。試料設置用部材に消磁したい試料（物体）を設置して、効率よく試料等の消磁を行うことができる。
【００２３】
なお、第一の軸と、第二の軸と、第三の軸とは、互いに直交していることが望ましいが、直交していなくてもよい。
【００２４】
なお、本発明の消磁用回転装置においては、消磁する物体について特に限定されないが、より厳格な消磁を要求される分野において特に有用である。例えば、原子磁気モーメント研究分野において、特に効果を発揮することができる。
【００２５】
なお、原子磁気モーメントについて補足すれば、以下の通りである。例えば、棒磁石の両端にはN極とS極があり、その棒磁石を半分の折っても、両端にはN極とS極があり、さらに永遠に繰り返せば、理論的には最後は原子レベルに至る。つまり、一般にはナノオーダーレベルにおける微小な磁石の振る舞いを「原子磁気モーメント」と称している。原子磁気モーメントは、磁石に限らず、磁石ではない、磁気を帯びていない物質の内部にも存在する。例えば、磁石ではなくても原子磁気モーメントにおいて磁束方向（N極とS極）向きがランダムで存在し、互いに打ち消しあい、結果的に平均ゼロ、つまり非磁性材料である概念も存在し、無指向性電磁状態とも呼ばれている。昨今の研究では、軽量化の可能が大きい高分子ナノ複合材料の研究が盛んであり、その中で、高分子ナノ複合材料における磁区構造解析が求められている。もちろん、このような、ナノ領域の磁区構造解析となると、電子顕微鏡のローレンツ電子顕微鏡法を用いての磁区状態観察や磁区の振る舞いに関する研究が盛んに行われている。
【００２６】
本発明の消磁用回転装置は、こうしたナノ領域の分野においても重要な役割を有することになる。
【００２７】
本発明の消磁用回転装置を、従来からある消磁方法に適用することができる。例えば、一例の消磁方法について説明すると以下の通りである。消磁器（消磁手法）は、一般に、材料に対して、外部から交流の磁場を与え、材料が保持する磁区構造をそろえる（単磁区状態）、その直後、今度は逆方向の磁場（交流磁場の時間変位）を印加させ、材料が保持する単磁区状態を反転させる工程を含む。このように強制磁区状態を乱しながら、与える交流磁場の強度を徐々に減衰さえる事で、磁区状態が、材料自体が持つ、「原子磁気モーメント」に落ち着き、最小消磁させる事が出来る。図３は、交流磁場減衰法における磁力線と時間の経過を示した図である。
【００２８】
なお、交流磁場の強度を徐々に減衰さえる手段として、コイルの通電電流を減衰させる手段と、一定の交流磁場の発生部から試料までの距離を(図２中のＤ）徐々に引き離す手法がある。いずれの方法も、本発明の消磁用回転装置に適用することができる。ここで、図２は、交流磁場減衰手法の一例を示す図である。図２において、実際は交流電源であるので、電流と磁化の向きは常に反転しているが、電流方向と、磁界の向きを表すため、習慣的な一方向で表記している。スライダック（可変抵抗器記号の部位）の出力を徐々に小さくし、最終的に電流をゼロまで落とすことができる。図２において、２０は消磁したい物体、２１は磁力線、２２は電流の向き、２３は電源、Ｄはコイルと試料（消磁したい物体）までの距離を、それぞれ示す。
【００２９】
本発明の消磁用回転装置に、消磁したい試料（物体）を設置して、設置した当該装置を、図２の２０（消磁したい物体）の代わりに試料を設置した消磁用回転装置を、図２の２０の位置にセットすれば、交流磁場減衰法を適用することができる。コイルと本発明の消磁用回転装置との距離を離したり、コイルの通電電流を調整することにより、試料の消磁を行うことができる。例えば、消磁コイルの制御手法の例を示すと、ゆっくりした周波数を与え、各々の軸を回転させ、回転が速くなるようにAC周波数を徐々に上げることが可能である。ただし各々軸は、直径が微妙に異なるので、周期ズレが発生するため、モーターと違って、連続的に効率良く回い続ける事はできないことが予想される。当該装置における必要な回転起動は、指で反動をつけて回す手動式に対して、回転起動を自動化することも可能である。例えば、各軸が適度な回転に達したら、AC周波数は保たせたままで、コイル電流を数十秒で減衰させてZeroまで落とすと自動運転的な効果を得ることができる。
【００３０】
このようにして、本発明の消磁用回転装置は、消磁器（消磁手法）から発生する交流磁場減衰の印加方向ベクトル対し、消磁される試料中に可能な限り磁区が開放されるように、試料をX軸、Y軸、必要に応じてさらにZ軸を個別に回転させる台座を作り、消磁したい試料を３次元的に、ランダムな回転(スピン）を与える事で、これまでの一方向からの交流磁場減衰手法で取れきらない磁性（単一磁区または、非完全な材料固有磁区の領域）を完全に消去させることができる。
【実施例】
【００３１】
ここで、本発明の消磁用回転装置の一実施例を説明するが、本発明は、下記の実施例に限定して解釈されるものではない。また、本発明の要旨を逸脱することなく、適宜変更することが可能であることは言うまでもない。
【実施例１】
【００３２】
図面を参照して、本発明の消磁用回転装置の一実施態様を説明すれば以下の通りである。図１は、本発明の一実施態様における消磁用回転装置を示す図である。図１においては、３つの軸回転を利用した態様であるので、第三の軸及び第三のフレームも記載されているが、２つの軸回転を利用する態様においては、これらの第三の軸及びフレームはなくてもよい。図１において、１は第一の軸、２は台座、３は第一の軸受け、４は第一のフレーム、５は第二の軸周りの回転、６は第二の軸、７は第二の軸の軸受け機能、８は第三の軸、９は第一の軸周りの回転、１０は第三のフレーム、１１は試料設置部材、１２は試料（消磁させたい試料）、１３は第二のフレーム、１４は第三の軸の軸受け機能、１５は第三の軸周りの回転、をそれぞれ示す。
【００３３】
本発明においては、消磁される試料中に可能な限り磁区が開放されるように、試料をX軸（第一の軸）、Y軸（第二の軸）、必要に応じてさらにZ軸（第三の軸）を個別に回転させる台座を実現することができる。本発明の消磁用回転装置においては、消磁したい試料を３次元的に、ランダムな回転(スピン）を与える事で、これまでの一方向からの交流磁場減衰手法で取れきらない磁性（単一磁区または、非完全な材料固有磁区の領域）を完全に消去させてしまう事が可能である。
【００３４】
中央の四角のブロック（１２試料（消磁したい試料））は、消磁したいサンプルで内側の輪状（第二のフレーム１３又は第三のフレーム１０）に設けられた試料設置部材に置くことができる。内側の輪状（図１の場合、第三のフレーム１０）は、片面に底がある皿状で、その皿の上に、試料を両面粘着テープ等で、接着しておくことができる。内側の輪状（図1の場合、第三のフレーム１０）は、外側のリング（図1の場合、第二のフレーム１３）の内径に納まり、外側のリング１３と、軸受け１４を介して回転できるように組み込まれている。
【００３５】
外側のリング１３は、台座２に取り付けられたコ型のフレーム４の内側に納まり、軸受け７を介して回転できるように組み込まれている。なお、コ型の形状は、U型やリング状でも良い。コ型のフレーム４は、台座に対して、軸受け３を介して、回転できるように組み込まれている。
【００３６】
つまり、X軸、Y軸、必要に応じてZ軸を個別に回せることで、試料はあらゆる方向の回転が可能である。個々の軸の回転は、手で適当な速度に反動で回転させることができる。回転運動は、交流磁場を減衰させる間、（概ね30秒）回り続ければ十分である。リング部材やコ型フレーム、及び台座を含め、これらを非磁性で作ることが望ましい。したがって、アルミやPEEKなど非磁性を使うが、回転モーメント（フライフォイール）的には、適当な質量を備えることが望ましい。
【００３７】
回転モーメントの観点で考察するとチタンや、タングステンなどで製作しても良いが、費用対効果をふまえると、例えば、自動車のホイールバランスを取るように適当なサイズのウエートを、適所に付与配置する事が望ましい。また、前述のウエートにおいて、回転軸の円周の外周上に、試料に影響を与えない程度微小なマグネットを、試料に影響を与えない空間距離を確保し配し、消磁用コイルから発生するAC磁場を利用して、回転周期に同期した周波数を制御しておけば、電動モーターと同じ効果を得る事が可能であるので、各々の回転軸を回すことも可能である。
【００３８】
また、軸受けに非磁性ベアリングや、非磁性メタル軸受けを介する事が望ましい。もちろん回転軸受けに、動力を配してもよく、実施例形態の大きさから、モバイルで普及している、（バイブレーション用）超小型モーター等を、軸受け部に組み込む事も可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明の消磁用回転装置は、一方向の消磁では取れきれない磁性をも消磁することが可能であるという有利な効果を奏することから、広範な範囲での分野において有益であることが期待できる。
【符号の説明】
【００４０】
１    第一の軸
２    台座
３    第一の軸受け
４    第一のフレーム
５    第二の軸周りの回転
６    第二の軸
７    第二の軸の軸受け機能    
８    第三の軸
９    第一の軸周りの回転
１０  第三のフレーム
１１  試料設置部材
１２  試料（消磁させたい試料）
１３  第二のフレーム
１４  第三の軸の軸受け機能
１５  第三の軸周りの回転
２０  消磁したい物体
２１  磁力線
２２  電流の向き
２３  電源
Ｄ    コイルと試料（消磁したい物体）までの距離
【図１】
0006293173.tif 000002
【図２】
0006293173.tif 000003
【図３】
0006293173.tif 000004