(57)【要約】【課題】  極めて高い磁場均一度を得ることができる冷凍機冷却型の超電導磁石装置を提供する。【解決手段】  真空断熱容器１１内の輻射シールド１２内に主磁場発生用超電導磁石１３と磁場均一度補正用超電導磁石１８を配置した超電導磁石装置１０とする。冷凍機１４の二段目コールドヘッド（低温側）１６は、銅板等伝熱特性の優れた材料で形成した伝熱板１７を介して、主磁場発生用超電導磁石１３及び磁場均一度補正用超電導磁石１８に熱的に接続されており、これらを液体ヘリウム温度レベルの極低温に維持する。また、主磁場発生用超電導磁石１３は、主磁場発生用電源１３ａに接続され、磁場均一度補正用超電導磁石１８は、磁場均一度補正用電源１８ａに接続される。【選択図】図１
2005123230.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空断熱容器内に主磁場発生用超電導磁石を収納し、当該主磁場発生用超電導磁石を冷凍機に熱的に接触させることによって冷却する超電導磁石装置において、
前記主磁場発生用超電導磁石により生じる磁場不均一成分を補正するための磁場均一度補正用電磁石を前記主磁場発生用超電導磁石とは電気的に独立して備えたことを特徴とする超電導磁石装置。
【請求項２】
真空断熱容器内に主磁場発生用超電導磁石を収納し、当該主磁場発生用超電導磁石を冷凍機に熱的に接触させることによって冷却する超電導磁石装置において、
前記主磁場発生用超電導磁石により生じる磁場不均一成分を補正するための磁場均一度補正用電磁石を備え、
前記磁場均一度補正用電磁石と前記主磁場発生用超電導磁石とを単一の電源に直列に接続することを特徴とする超電導磁石装置。
【請求項３】
前記磁場均一度補正用電磁石は、超電導磁石により形成した磁場均一度補正用超電導磁石とすることを特徴とする請求項１または２に記載の超電導磁石装置。
【請求項４】
前記磁場均一度補正用超電導磁石は、前記主磁場発生用超電導磁石を冷却する前記冷凍機に熱的に接触させることによって冷却することを特徴とする請求項３に記載の超電導磁石装置。
【請求項５】
前記磁場均一度補正用超電導磁石は、前記主磁場発生用超電導磁石を冷却する前記冷凍機とは別個の冷凍機に熱的に接触させることによって冷却することを特徴とする請求項３に記載の超電導磁石装置。
【請求項６】
前記磁場均一度補正用電磁石は、常電導磁石により形成した磁場均一度補正用常電導磁石とすることを特徴とする請求項１または２に記載の超電導磁石装置。
【請求項７】
前記磁場均一度補正用常電導磁石は、前記真空断熱容器外の室温空間に配置されることを特徴とする請求項６に記載の超電導磁石装置。
【請求項８】
前記磁場均一度補正用常電導磁石は、前記真空断熱容器内の低温空間に配置され、
前記主磁場発生用超電導磁石を冷却する前記冷凍機に熱的に接触させることによって冷却することを特徴とする請求項６に記載の超電導磁石装置。
【請求項９】
前記冷凍機は、高温部の１段目と低温部の２段目とから構成された２段式冷凍機であって、
前記磁場均一度補正用常電導磁石は、前記冷凍機の１段目に熱的に接触させることによって冷却することを特徴とする請求項８に記載の超電導磁石装置。
【請求項１０】
真空断熱容器内に主磁場発生用超電導磁石を収納し、当該主磁場発生用超電導磁石を冷凍機に熱的に接触させることによって冷却する超電導磁石装置において、
前記主磁場発生用超電導磁石により生じる磁場不均一成分を補正するための磁場均一度補正用磁石を備え、
前記磁場均一度補正用磁石は、磁性体片により形成した磁場均一度補正用磁性体片とすることを特徴とする超電導磁石装置。
【請求項１１】
前記磁場均一度補正用磁性体片は、前記真空断熱容器外の室温空間に配置することを特徴とする請求項１０に記載の超電導磁石装置。
【請求項１２】
前記磁場均一度補正用磁性体片は、前記真空断熱容器内の低温空間に配置され、前記主磁場発生用超電導磁石を冷却する前記冷凍機に熱的に接触させることによって冷却することを特徴とする請求項１０に記載の超電導磁石装置。
【請求項１３】
前記冷凍機は、高温部の１段目と低温部の２段目とから構成された２段式冷凍機であって、
前記磁場均一度補正用磁性体片は、前記冷凍機の１段目に熱的に接触させることによって冷却することを特徴とする請求項１２に記載の超電導磁石装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超電導磁石装置の主磁場発生用超電導磁石により生じる磁場の不均一を補正するための磁場均一度補正用磁石に関し、特に冷凍機冷却型の超電導磁石装置の磁場均一度補正用磁石に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＮＭＲ等の超電導磁石装置においては、超電導磁石を冷却し且つこれを超電導状態に維持する手段として、断熱容器内に超電導磁石を液体ヘリウム等の極低温冷媒に浸漬する浸漬冷却型が一般的である。
【０００３】
また、浸漬冷却型では、液体ヘリウムレベルの極低温に超電導磁石を維持するための極低温冷媒の補充作業に非常に手間がかかり、ランニングコストも極めて高いため、最近では、超電導線材の臨界温度の向上や冷凍機の冷凍能力向上に伴って、特許文献１に記載されているような断熱容器内に収容された超電導磁石を極低温冷凍機で直接冷却する冷凍機冷却型の超電導磁石装置も開発されている。
【０００４】
ところで、ＮＭＲ等の超電導磁石装置においては、測定空間の磁場均一度が極めて高いこと、つまり、磁束密度が一様で勾配がなく、磁束密度の空間的変化が極めて小さいことが要求される。従って、浸漬冷却型の超電導磁石装置においては、磁場補正用電磁石を用いるか、あるいは、特許文献２に見られるように、磁性体片（磁性体シム）を磁場補正用磁性体として配置し、超電導磁石による主磁場の不均一を補正している。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１３５３１８号公報
【特許文献２】特開２０００−５１１７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の冷凍機冷却型の超電導磁石装置は、主磁場発生用超電導磁石のみからできており、主磁場の均一度を高めるためには、ヘルムホルツ型コイルを用いたり、コイルサイズを大きくしたりする等の設計上の方法がとられているが、製作誤差に起因する１０ｐｐｍ／１０ｍｍＤＳＶ（Ｄｉａｍｅｔｅｒ  Ｓｐｈｅｒｉｃａｌ  Ｖｏｌｕｍｅ、中心点と半径（ｍｍ）の球体表面上の磁場強度の誤差をｐｐｍで示すもの）程度以上の均一度を達成するのが困難であった。
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、極めて高い磁場均一度を得ることができる冷凍機冷却型の超電導磁石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及び効果】
【０００８】
上記課題を解決するために、第一の発明に係る超電導磁石装置は、真空断熱容器内に主磁場発生用超電導磁石を収納し、当該主磁場発生用超電導磁石を冷凍機に熱的に接触させることによって冷却する超電導磁石装置において、前記主磁場発生用超電導磁石により生じる磁場不均一成分を補正するための磁場均一度補正用電磁石を前記主磁場発生用超電導磁石とは電気的に独立して備えたことを特徴とする。
【０００９】
この構成によると、冷凍機冷却型の超電導磁石装置においても、主磁場発生用超電導磁石により生じる磁場不均一成分を磁場均一度補正用電磁石で強制的に補正することができ、極めて高い磁場均一度を得ることができる。また、永久電流モード移行後は、主磁場発生用電磁石の電源を停止することができ、経済的にメリットがある。
【００１０】
第二の発明に係る超電導磁石装置は、真空断熱容器内に主磁場発生用超電導磁石を収納し、当該主磁場発生用超電導磁石を冷凍機に熱的に接触させることによって冷却する超電導磁石装置において、前記主磁場発生用超電導磁石により生じる磁場不均一成分を補正するための磁場均一度補正用電磁石を備え、前記磁場均一度補正用電磁石と前記主磁場発生用超電導磁石とを単一の電源に直列に接続することを特徴とする。
【００１１】
この構成によると、冷凍機冷却型の超電導磁石装置においても、主磁場発生用超電導磁石により生じる磁場不均一成分を磁場均一度補正用電磁石で強制的に補正することができ、極めて高い磁場均一度を得ることができる。また、主磁場発生用超電導磁石と磁場均一度補正用電磁石とを直列に接続して単一の電源に操作することにより、主磁場発生用超電導磁石と磁場均一度補正用電磁石との運転電流値が同じになり、主磁場強度に関わらず高い磁場均一度が得られ、磁場を変化させて使用する超電導磁石装置への適用が可能になる。
【００１２】
また、第一の発明に係る超電導磁石装置または第二の発明に係る超電導磁石装置は、前記磁場均一度補正用電磁石が、超電導磁石により形成した磁場均一度補正用超電導磁石であって良い。
【００１３】
この構成によると、超電導コイルで形成されたシムコイル等の磁場均一度補正用超電導磁石で、さらに磁場均一度の高い磁場均一度補正用電磁石を実現することができる。また、磁場均一度補正用超電導磁石を永久電流モードで運転している場合には、励磁後に磁場均一度補正用超電導磁石の電源を停止させるので、経済的にメリットがある。
【００１４】
更に、前記磁場均一度補正用超電導磁石が、前記主磁場発生用超電導磁石を冷却する前記冷凍機に熱的に接触させることによって冷却しても良い。
【００１５】
この構成によると、主磁場発生用超電導磁石と磁場均一度補正用超電導磁石とを共通の冷凍機で冷却することにより、冷凍機を増やす必要がなくなり、超電導磁石装置が簡便になる。
【００１６】
更に、前記磁場均一度補正用超電導磁石は、前記主磁場発生用超電導磁石を冷却する前記冷凍機とは別個の冷凍機に熱的に接触させることによって冷却しても良い。
【００１７】
この構成によると、主磁場発生用超電導磁石と磁場均一度補正用超電導磁石とを別々の冷凍機で冷却することにより、主磁場発生用超電導磁石と磁場均一度補正用超電導磁石の冷凍機の運転をそれぞれ別に制御することができ、メンテナンスが容易となる。
【００１８】
また、第一の発明に係る超電導磁石装置または第二の発明に係る超電導磁石装置は、前記磁場均一度補正用電磁石が、常電導磁石により形成した磁場均一度補正用常電導磁石としても良い。
【００１９】
この構成によると、磁場均一度補正用電磁石は、一般に主磁場発生用超電導磁石に比べ極めて小型で運転電流値も小さいため、常電導コイルで形成されたシムコイル等の磁場均一度補正用常電導磁石で磁場均一度補正用電磁石を実現することができる。
【００２０】
更に、前記磁場均一度補正用常電導磁石は、前記真空断熱容器外の室温空間に配置しても良い。
【００２１】
この構成によると、磁場均一度補正用常電導磁石を後から付設することができ、装置の作成が容易となる。
【００２２】
更に、前記磁場均一度補正用常電導磁石は、前記真空断熱容器内の低温空間に配置し、前記主磁場発生用超電導磁石を冷却する前記冷凍機に熱的に接触させることによって冷却しても良い。
【００２３】
この構成によると、磁場均一度補正用常電導磁石を冷却することで、常電導抵抗を小さくして小型化することができる。
【００２４】
尚、前記冷凍機は、高温部の１段目と低温部の２段目とから構成された２段式冷凍機であって、前記磁場均一度補正用常電導磁石は、前記冷凍機の１段目に熱的に接触させることによって冷却することもできる。
【００２５】
この構成によると、磁場均一度補正用常電導磁石の発熱量はある程度大きいため、磁場均一度補正用常電導磁石を冷凍能力の大きい冷凍機の１段目で冷却することで、装置全体の熱バランスを最適化することができる。
【００２６】
第三の発明に係る超電導磁石装置は、真空断熱容器内に主磁場発生用超電導磁石を収納し、当該主磁場発生用超電導磁石を冷凍機に熱的に接触させることによって冷却する超電導磁石装置において、前記主磁場発生用超電導磁石により生じる磁場不均一成分を補正するための磁場均一度補正用磁石を備え、前記磁場均一度補正用磁石は、磁性体片により形成した磁場均一度補正用磁性体片とするものである。
【００２７】
この構成によると、磁場均一度補正用電磁石は、ニッケル片あるいは鉄片等からなる磁場均一度補正用磁性体片で磁場均一度補正を実現することができる。尚、磁場均一度補正用磁性体片は、数ミリ程度の片を主磁場の不均一成分を補正する位置に必要なだけ配置するのが好ましい。
【００２８】
更に、前記磁場均一度補正用磁性体片は、前記真空断熱容器外の室温空間に配置しても良い。
【００２９】
この構成によると、磁場均一度補正用磁性体片を後から付設することができ、装置の作成が容易となる。
【００３０】
更に、前記磁場均一度補正用磁性体片は、前記真空断熱容器内の低温空間に配置し、前記主磁場発生用超電導磁石を冷却する前記冷凍機に熱的に接触させることによって冷却しても良い。
【００３１】
この構成によると、磁場均一度補正用磁性体片は、一般に温度によって磁性特性が変化するため磁場均一度に変化が生じる場合があるが、冷却することで、外気温度の変化による磁性体片の磁性特性の変化をなくし、磁場均一度の変化を小さくすることができるため、極めて高い磁場均一度を必要とする場合に有効である。
【００３２】
尚、前記冷凍機は、高温部の１段目と低温部の２段目とから構成された２段式冷凍機であって、前記磁場均一度補正用磁性体片は、前記冷凍機の１段目に熱的に接触させることによって冷却することもできる。
【００３３】
この構成によると、磁場均一度補正用磁性体片を冷凍能力の大きい冷凍機の１段目で冷却することで、更に外気温度の変化による磁性体片の磁性特性の変化をなくし、磁場均一度の変化を小さくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、図面を参照しつつ、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
【００３５】
まず、第一の発明についての第一の実施形態を、図１に基づいて説明する。
図１は、第一の発明の第一の実施形態を示す要部概略断面図である。
【００３６】
図１に示すように、超電導磁石装置１０は、内部を真空に保持されている真空断熱容器１１内に輻射シールド１２が配置され、輻射シールド１２内に主磁場発生用超電導磁石１３と磁場均一度補正用超電導磁石１８が配置されている。尚、真空断熱容器１１、輻射シールド１２、主磁場発生用超電導磁石１３及び磁場均一度補正用超電導磁石１８は円筒状に形成され、それぞれ同心状に配置されている。
冷凍機１４は、本実施の形態においては二段式パルス管冷凍機を用いており、低温生成部本体１４ａとコンプレッサ１４ｂとからなる。低温生成部本体１４ａは、真空断熱容器１１に取り付けられており、一段目コールドヘッド（高温側）１５及び二段目コールドヘッド（低温側）１６を備えている。そして、低温生成部本体１４ａの一段目コールドヘッド（高温側）１５は、輻射シールド１２に熱的に接続され、輻射シールド１２を略液体窒素温度以下のレベルに冷却して主磁場発生用超電導磁石１３への輻射熱を抑制する構成になっている。また、低温生成部本体１４ａの二段目コールドヘッド（低温側）１６は、銅板等伝熱特性の優れた材料で形成した伝熱板１７を介して、主磁場発生用超電導磁石１３及び磁場均一度補正用超電導磁石１８に熱的に接続されており、主磁場発生用超電導磁石１３及び磁場均一度補正用超電導磁石１８を液体ヘリウム温度レベルの極低温に維持する構成になっている。
また、主磁場発生用超電導磁石１３は、電流端子１３ｂを介して主磁場発生用電源１３ａに接続されている。そして、磁場均一度補正用超電導磁石１８は、電流端子１８ｂを介して磁場均一度補正用電源１８ａに接続されている。
【００３７】
このように、本実施形態に係る超電導磁石装置１０では、主磁場発生用超電導磁石１３により生じる磁場不均一成分を磁場均一度補正用電磁石１８で強制的に補正することができ、均一磁場空間１９に極めて高い磁場均一度を得ることができる。また、永久電流モード移行後は、主磁場発生用電源１３ａを停止することができ、経済的にメリットがある。
【００３８】
また、本実施形態に係る超電導磁石装置１０では、超電導コイルで形成されたシムコイル等の磁場均一度補正用超電導磁石１８で磁場均一度補正用電磁石を実現することができる。
【００３９】
また、本実施形態に係る超電導磁石装置１０では、主磁場発生用超電導磁石１３と磁場均一度補正用超電導磁石１８とを共通の冷凍機１４で冷却することにより、冷凍機を増やす必要がなくなり、超電導磁石装置１０が簡便になる。
【００４０】
次に、第一の発明についての第二の実施形態を、図２に基づいて説明する。
図２は、第一の発明の第二の実施形態を示す要部概略断面図である。
【００４１】
図２に示すように、超電導磁石装置２０は、内部を真空に保持されている真空断熱容器２１内に輻射シールド２２が配置され、輻射シールド２２内に主磁場発生用超電導磁石２３が配置されている。そして、真空断熱容器２１の外部側面（内周側）の均一磁場空間２９に磁場均一度補正用常電導磁石２８が配置されている。尚、真空断熱容器２１、輻射シールド２２、主磁場発生用超電導磁石２３及び磁場均一度補正用常電導磁石２８は円筒状に形成され、それぞれ同心状に配置されている。
冷凍機２４は、本実施の形態においては二段式パルス管冷凍機を用いており、低温生成部本体２４ａとコンプレッサ２４ｂとからなる。低温生成部本体２４ａは、真空断熱容器２１に取り付けられており、一段目コールドヘッド（高温側）２５及び二段目コールドヘッド（低温側）２６を備えている。そして、低温生成部本体２４ａの一段目コールドヘッド（高温側）２５は、輻射シールド２２に熱的に接続され、輻射シールド２２を略液体窒素温度以下のレベルに冷却して主磁場発生用超電導磁石２３への輻射熱を抑制する構成になっている。また、低温生成部本体２４ａの二段目コールドヘッド（低温側）２６は、銅板等伝熱特性の優れた材料で形成した伝熱板２７を介して、主磁場発生用超電導磁石２３に熱的に接続されており、主磁場発生用超電導磁石２３を液体ヘリウム温度レベルの極低温に維持する構成になっている。
また、主磁場発生用超電導磁石２３は、電流端子２３ｂを介して主磁場発生用電源２３ａに接続されている。そして、磁場均一度補正用常電導磁石２８は、磁場均一度補正用電源２８ａに接続されている。
【００４２】
このように、本実施形態に係る超電導磁石装置２０では、磁場均一度補正用電磁石は、一般に主磁場発生用超電導磁石２３に比べ極めて小型で運転電流値も小さいため、常電導コイルで形成されたシムコイル等の磁場均一度補正用常電導磁石２８で磁場均一度補正用電磁石を実現することができる。
【００４３】
また、本実施形態に係る超電導磁石装置２０では、磁場均一度補正用常電導磁石２８を後から付設することができ、装置の作成が容易となる。
【００４４】
次に、第一の発明についての第三の実施形態を、図３に基づいて説明する。
図３は、第一の発明の第三の実施形態を示す要部概略断面図である。
【００４５】
図３に示すように、超電導磁石装置３０は、内部を真空に保持されている真空断熱容器３１内に輻射シールド３２が配置され、輻射シールド３２内に主磁場発生用超電導磁石３３と磁場均一度補正用常電導磁石３８が配置されている。尚、真空断熱容器３１、輻射シールド３２、主磁場発生用超電導磁石３３及び磁場均一度補正用常電導磁石３８は円筒状に形成され、それぞれ同心状に配置されている。
冷凍機３４は、本実施の形態においては二段式パルス管冷凍機を用いており、低温生成部本体３４ａとコンプレッサ３４ｂとからなる。低温生成部本体３４ａは、真空断熱容器３１に取り付けられており、一段目コールドヘッド（高温側）３５及び二段目コールドヘッド（低温側）３６を備えている。そして、低温生成部本体３４ａの一段目コールドヘッド（高温側）３５は、輻射シールド３２に熱的に接続され、輻射シールド３２を略液体窒素温度以下のレベルに冷却して主磁場発生用超電導磁石３３への輻射熱を抑制する構成になっているとともに、銅板等伝熱特性の優れた材料で形成した伝熱板３７ｂを介して、磁場均一度補正用常電導磁石３８に熱的に接続されており、磁場均一度補正用超電導磁石３８を液体窒素温度レベルの低温に維持する構成になっている。また、低温生成部本体３４ａの二段目コールドヘッド（低温側）３６は、銅板等伝熱特性の優れた材料で形成した伝熱板３７ａを介して、主磁場発生用超電導磁石３３に熱的に接続されており、主磁場発生用超電導磁石３３を液体ヘリウム温度レベルの極低温に維持する構成になっている。
また、主磁場発生用超電導磁石３３は、電流端子３３ｂを介して主磁場発生用電源３３ａに接続されている。そして、磁場均一度補正用超電導磁石３８は、磁場均一度補正用電源３８ａに接続されている。
【００４６】
このように、本実施形態に係る超電導磁石装置３０では、磁場均一度補正用常電導磁石３８を冷却することで、磁場均一度補正用常電導磁石３８の常電導抵抗を小さくできるので、磁場均一度補正用常電導磁石３８を小型化することができる。
【００４７】
また、本実施形態に係る超電導磁石装置３０では、磁場均一度補正用常電導磁石３８の発熱量はある程度大きいため、磁場均一度補正用常電導磁石３８を冷凍能力の大きい冷凍機３４の一段目コールドヘッド３５で冷却することで、装置全体の熱バランスを最適化できる。
【００４８】
次に、第二の発明についての第一の実施形態を、図６に基づいて説明する。
図６は、第二の発明の第一の実施形態を示す要部概略断面図である。
【００４９】
図６に示すように、超電導磁石装置６０は、内部を真空に保持されている真空断熱容器６１内に輻射シールド６２が配置され、輻射シールド６２内に主磁場発生用超電導磁石６３と磁場均一度補正用超電導磁石６８が配置されている。尚、真空断熱容器６１、輻射シールド６２、主磁場発生用超電導磁石６３及び磁場均一度補正用超電導磁石６８は円筒状に形成され、それぞれ同心状に配置されている。
冷凍機６４は、本実施の形態においては二段式パルス管冷凍機を用いており、低温生成部本体６４ａとコンプレッサ６４ｂとからなる。低温生成部本体６４ａは、真空断熱容器６１に取り付けられており、一段目コールドヘッド（高温側）６５及び二段目コールドヘッド（低温側）６６を備えている。そして、低温生成部本体６４ａの一段目コールドヘッド（高温側）６５は、輻射シールド６２に熱的に接続され、輻射シールド６２を略液体窒素温度以下のレベルに冷却して主磁場発生用超電導磁石６３への輻射熱を抑制する構成になっている。また、低温生成部本体６４ａの二段目コールドヘッド（低温側）６６は、銅板等伝熱特性の優れた材料で形成した伝熱板６７を介して、主磁場発生用超電導磁石６３及び磁場均一度補正用超電導磁石６８に熱的に接続されており、主磁場発生用超電導磁石６３及び磁場均一度補正用超電導磁石６８を液体ヘリウム温度レベルの極低温に維持する構成になっている。
また、主磁場発生用超電導磁石６３と磁場均一度補正用超電導磁石６８は、電流端子６３ｂを介して電源６３ａに直列に接続されている。
【００５０】
このように、本実施形態に係る超電導磁石装置６０では、主磁場発生用超電導磁石６３により生じる磁場不均一成分を磁場均一度補正用電磁石６８で強制的に補正することができ、極めて高い磁場均一度を得ることができる。また、主磁場発生用超電導磁石６３と磁場均一度補正用電磁石６８とを直列に接続して単一の電源６３ａに操作することにより、主磁場発生用超電導磁石６３と磁場均一度補正用電磁石６８との運転電流値が同じになり、主磁場強度に関わらず高い磁場均一度が得られ、磁場を変化させて使用する超電導磁石装置６０への適用が可能になる。
【００５１】
また、本実施形態に係る超電導磁石装置６０では、超電導コイルで形成されたシムコイル等の磁場均一度補正用超電導磁石６８で磁場均一度補正用電磁石を実現することができる。
【００５２】
また、本実施形態に係る超電導磁石装置６０では、主磁場発生用超電導磁石６３と磁場均一度補正用超電導磁石６８とを共通の冷凍機６４で冷却することにより、冷凍機を増やす必要がなくなり、超電導磁石装置６０が簡便になる。
【００５３】
次に、第二の発明についての第二の実施形態を、図７に基づいて説明する。
図７は、第二の発明の第二の実施形態を示す要部概略断面図である。
【００５４】
図７に示すように、超電導磁石装置７０は、内部を真空に保持されている真空断熱容器７１内に輻射シールド７２が配置され、輻射シールド７２内に主磁場発生用超電導磁石７３が配置されている。そして、真空断熱容器７１の外部側面（内周側）の均一磁場空間７９に磁場均一度補正用常電導磁石７８が配置されている。尚、真空断熱容器７１、輻射シールド７２、主磁場発生用超電導磁石７３及び磁場均一度補正用常電導磁石７８は円筒状に形成され、それぞれ同心状に配置されている。
冷凍機７４は、本実施の形態においては二段式パルス管冷凍機を用いており、低温生成部本体７４ａとコンプレッサ７４ｂとからなる。低温生成部本体７４ａは、真空断熱容器７１に取り付けられており、一段目コールドヘッド（高温側）７５及び二段目コールドヘッド（低温側）７６を備えている。そして、低温生成部本体７４ａの一段目コールドヘッド（高温側）７５は、輻射シールド７２に熱的に接続され、輻射シールド７２を略液体窒素温度以下のレベルに冷却して主磁場発生用超電導磁石７３への輻射熱を抑制する構成になっている。また、低温生成部本体７４ａの二段目コールドヘッド（低温側）７６は、銅板等伝熱特性の優れた材料で形成した伝熱板７７を介して、主磁場発生用超電導磁石７３に熱的に接続されており、主磁場発生用超電導磁石７３を液体ヘリウム温度レベルの極低温に維持する構成になっている。
また、主磁場発生用超電導磁石７３と磁場均一度補正用常電導磁石７８は、電流端子７３ｂを介して電源７３ａに直列に接続されている。
【００５５】
このように、本実施形態に係る超電導磁石装置７０では、磁場均一度補正用電磁石は、一般に主磁場発生用超電導磁石７３に比べ極めて小さいため、常電導コイルで形成されたシムコイル等の磁場均一度補正用常電導磁石７８で磁場均一度補正用電磁石を実現することができる。
【００５６】
また、本実施形態に係る超電導磁石装置７０では、磁場均一度補正用常電導磁石７８を後から付設することができ、装置の作成が容易となる。
【００５７】
次に、第二の発明についての第三の実施形態を、図８に基づいて説明する。
図８は、第二の発明の第三の実施形態を示す要部概略断面図である。
【００５８】
図８に示すように、超電導磁石装置８０は、内部を真空に保持されている真空断熱容器８１内に輻射シールド８２が配置され、輻射シールド８２内に主磁場発生用超電導磁石８３と磁場均一度補正用常電導磁石８８が配置されている。尚、真空断熱容器８１、輻射シールド８２、主磁場発生用超電導磁石８３及び磁場均一度補正用常電導磁石８８は円筒状に形成され、それぞれ同心状に配置されている。
冷凍機８４は、本実施の形態においては二段式パルス管冷凍機を用いており、低温生成部本体８４ａとコンプレッサ８４ｂとからなる。低温生成部本体８４ａは、真空断熱容器８１に取り付けられており、一段目コールドヘッド（高温側）８５及び二段目コールドヘッド（低温側）８６を備えている。そして、低温生成部本体８４ａの一段目コールドヘッド（高温側）８５は、輻射シールド８２に熱的に接続され、輻射シールド８２を略液体窒素温度以下のレベルに冷却して主磁場発生用超電導磁石８３への輻射熱を抑制する構成になっているとともに、銅板等伝熱特性の優れた材料で形成した伝熱板８７ｂを介して、磁場均一度補正用常電導磁石８８に熱的に接続されており、磁場均一度補正用超電導磁石８８を液体窒素温度以下の低温に維持する構成になっている。また、低温生成部本体８４ａの二段目コールドヘッド（低温側）８６は、銅板等伝熱特性の優れた材料で形成した伝熱板８７ａを介して、主磁場発生用超電導磁石８３に熱的に接続されており、主磁場発生用超電導磁石８３を液体ヘリウム温度レベルの極低温に維持する構成になっている。
また、主磁場発生用超電導磁石８３と磁場均一度補正用超電導磁石８８は、電流端子８３ｂを介して電源８３ａに直列に接続されている。
【００５９】
このように、本実施形態に係る超電導磁石装置８０では、磁場均一度補正用常電導磁石８８を冷却することで、常電導抵抗を小さくして小型化することができる。
【００６０】
また、本実施形態に係る超電導磁石装置８０では、磁場均一度補正用常電導磁石８８の発熱量はある程度大きいため、磁場均一度補正用常電導磁石８８を冷凍能力の大きい冷凍機８４の一段目コールドヘッド８５で冷却することで、装置全体の熱バランスを最適化することができる。
【００６１】
次に、第三の発明についての第一の実施形態を、図４に基づいて説明する。
図４は、第三の発明の第一の実施形態を示す要部概略断面図であり、全体の１／４部分を切り取って装置内部を示すようにした図である。
【００６２】
図４に示すように、超電導磁石装置４０は、内部を真空に保持されている真空断熱容器４１内に輻射シールド４２が配置され、輻射シールド４２内に主磁場発生用超電導磁石４３が配置されている。そして、室温空間である真空断熱容器４１の外部側面（内周側）に多数個の磁場均一度補正用磁性体片４８が配置されている。尚、真空断熱容器４１、輻射シールド４２及び主磁場発生用超電導磁石４３は円筒状に形成され、それぞれ同心状に配置されている。
図示されない冷凍機は、輻射シールド４２に熱的に接続され、輻射シールド４２を冷却して主磁場発生用超電導磁石４３への輻射熱を抑制する構成になっている。また、図示されない冷凍機は、主磁場発生用超電導磁石４３に熱的に接続されており、主磁場発生用超電導磁石４３を極低温に維持する構成になっている。
また、磁場均一度補正用磁性体片４８は、ニッケル片あるいは鉄片等から形成され、大きさが数ミリ角程度の磁性体シムであり、主磁場の不均一成分を補正する位置に必要な数だけ配置するものである。
【００６３】
このように、本実施形態に係る超電導磁石装置４０では、ニッケル片あるいは鉄片等からなる磁場均一度補正用磁性体片４８で磁場均一度補正を実現することができる。
【００６４】
また、本実施形態に係る超電導磁石装置４０では、磁場均一度補正用磁性体片４８を後から付設することができ、装置の作成が容易となる。
【００６５】
次に、第三の発明についての第二の実施形態を、図５に基づいて説明する。
図５は、第三の発明の第二の実施形態を示す要部概略断面図であり、全体の１／４部分を切り取って装置内部を示すようにした図である。
【００６６】
図５に示すように、超電導磁石装置５０は、内部を真空に保持されている真空断熱容器５１内に輻射シールド５２が配置され、輻射シールド５２内に主磁場発生用超電導磁石５３が配置されている。また、輻射シールド５２の内部側面（内周側）の低温空間には、多数個の磁場均一度補正用磁性体片５８が配置されている。尚、真空断熱容器５１、輻射シールド５２及び主磁場発生用超電導磁石５３は円筒状に形成され、それぞれ同心状に配置されている。
図示されない冷凍機は、輻射シールド５２に熱的に接続され、輻射シールド５２を冷却して主磁場発生用超電導磁石５３への輻射熱の放出を抑制する構成になっている。また、図示されない冷凍機は、主磁場発生用超電導磁石５３及び磁場均一度補正用磁性体片５８に熱的に接続されており、主磁場発生用超電導磁石５３及び磁場均一度補正用磁性体片５８を極低温に維持する構成になっている。
また、磁場均一度補正用磁性体片５８は、ニッケル片あるいは鉄片等から形成され、大きさが数ミリ角程度の磁性体シムであり、主磁場の不均一成分を補正する位置に必要な数だけ配置するものである。
【００６７】
このように、本実施形態に係る超電導磁石装置５０では、磁場均一度補正用磁性体片５８は、一般に温度によって磁性特性が変化するため磁場均一度に変化が生じる場合があるが、冷凍機（図示せず）で冷却することで、外気温度の変化による磁性体片の磁性特性の変化をなくし、磁場均一度の変化を小さくすることができるため、極めて高い磁場均一度を必要とする場合に有効である。
【００６８】
尚、本実施形態に係る超電導磁石装置５０において、冷凍機として、一段目コールドヘッド（高温側）及び二段目コールドヘッド（低温側）を有する二段式パルス管冷凍機等の高温部の１段目と低温部の２段目とから構成された２段式冷凍機を用いた場合、磁場均一度補正用磁性体片５８は、冷凍機の１段目に熱的に接触させることによって冷却することもできる。
この場合、磁場均一度補正用磁性体片５８を冷凍能力の大きい冷凍機の１段目で冷却することで、更に外気温度の変化による磁性体片の磁性特性の変化をなくし、磁場均一度の変化を小さくすることができる。
【００６９】
上述の実施形態では、冷凍機１４〜８４として二段式パルス管冷凍機を用いているが、それに限らない。例えば、スターリング冷凍機、ＧＭ冷凍機を用いても良い。
【００７０】
また、第一の発明についての第一の実施形態及び第二の発明についての第一の実施形態においては、磁場均一度補正用超電導磁石を、主磁場発生用超電導磁石を冷却する冷凍機に共通に熱的に接触させて冷却する構成にしているが、それに限らない。磁場均一度補正用超電導磁石を、主磁場発生用超電導磁石を冷却する冷凍機とは別個の冷凍機に熱的に接触させることによって冷却する構成にしても良い。尚、磁場均一度補正用超電導磁石を冷却する冷凍機は、二段式パルス管冷凍機を用いても良いし、スターリング冷凍機、ＧＭ冷凍機を用いても良い。
この場合、主磁場発生用超電導磁石と磁場均一度補正用超電導磁石とを別々の冷凍機で冷却することにより、主磁場発生用超電導磁石と磁場均一度補正用超電導磁石の冷凍機の運転をそれぞれ別に制御することができ、メンテナンスが容易となる。
【００７１】
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は、前記実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいてさまざまな変更が可能なものである。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】第一の発明の第一の実施形態を示す要部概略断面図である。
【図２】第一の発明の第二の実施形態を示す要部概略断面図である。
【図３】第一の発明の第三の実施形態を示す要部概略断面図である。
【図４】第三の発明の第一の実施形態を示す要部概略断面図であり、全体の１／４部分を切り取って装置内部を示すようにした図である。
【図５】第三の発明の第二の実施形態を示す要部概略断面図であり、全体の１／４部分を切り取って装置内部を示すようにした図である。
【図６】第二の発明の第一の実施形態を示す要部概略断面図である。
【図７】第二の発明の第二の実施形態を示す要部概略断面図である。
【図８】第二の発明の第三の実施形態を示す要部概略断面図である。
【符号の説明】
【００７３】
１０，２０，３０，４０，５０，６０，７０，８０    超電導磁石装置
１１，２１，３１，４１，５１，６１，７１，８１    真空断熱容器
１３，２３，３３，４３，５３，６３，７３，８３    主磁場発生用超電導磁石
１３ａ，２３ａ，３３ａ    主磁場発生用電源
１８ａ，２８ａ，３８ａ    磁場均一度補正用電源
１４，２４，３４，４４，５４，６４，７４，８４    冷凍機
１５，２５，３５，６５，７５，８５    一段目コールドヘッド（高温側）
１６，２６，３６，６６，７６，８６    二段目コールドヘッド（低温側）
１８，６８    磁場均一度補正用超電導磁石
２８，３８，７８，８８    磁場均一度補正用常電導磁石
４８，５８    磁場均一度補正用磁性体片
６３ａ，７３ａ，８３ａ    電源
【図１】
2005123230.tif 000003
【図２】
2005123230.tif 000004
【図３】
2005123230.tif 000005
【図４】
2005123230.tif 000006
【図５】
2005123230.tif 000007
【図６】
2005123230.tif 000008
【図７】
2005123230.tif 000009
【図８】
2005123230.tif 000010