低周波極微弱磁界測定系の開発-超高性能磁気シールドと教師信号付雑音除去機構の導入

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06555122
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 笹田 一郎 九州大学, 工学部, 助教授 (20117120)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 松葉 博則 古河電工横浜研究所, 応用物理研究部, 部長 ; 山田 外史 金沢大学, 工学部, 教授 (80019786) ; 宮崎 明雄 九州大学, 工学部, 助教授 (70192763)
• Keywords: 脳磁界 / 磁気シールド / 磁気シェイキング / マグネトメータ / 狭スペース多重構造 / 適応的雑音除去

Research Abstract

磁性体の比透磁率が4x10^5以上あると、隣り合う磁気シェル間のスペースを1cm程度とした、狭スペース多重シェル構造によって大きなシールド比が達成できることを1/2スケールのモデルで実証し、これに基づき、外側に3重アモルファス多層シェル(総量69kg)、最内にパ-マロイ多層シェル(総量40kg)を設け、人体サイズ(内径92cm、長さ220cm)のシールドの基本部分を完成した。全重量は、非磁性円筒基体、シェイキングコイル、電磁シールド用銅薄板等を含めて約250kgと従来の磁気シールドの重量に比べ1/(10)〜1/(20)と軽量である。開口端補償によって、全長220cm中、残留直流磁界2nT以下(地磁気遮蔽率16000以上)の領域がシールド中心付近60cmの範囲に実現できた。シールド比は外部磁界の周波数が低いほど高くなり、10Hz以下の領域で3600以上が達成された。最内に巻くパ-マロイテープは、その特性を曲げ応力で劣化させないために、円筒基体の外周極率に合わせて熱処理した。これによってシェイキング磁界の漏洩を抑制し、シールド内でピックアップコイル径15mmのSQUIDマグネトメータを動作させるのに成功した。シールド内磁気雑音は、10Hzで23ft/√Hz、0.1Hzで54fT/√Hz、0.1Hzで400fT/√Hzであった。1Hz以下の雑音スペクトルは、1981年にドイツ物理工学研究所内に合計25トンのパ-マロイ、鉄、銅等を用いて建設された、6重シェル構造の従来型磁気シールドより10dB程度優れた結果が得られた。
今回初めて超高感度のSQUIDマグネトメータを用いた実験が可能となりこれまで看過していたシェイキング磁気シールドの細部の特性が見えるようになった。この結果、バルクハウゼン雑音の評価、及びそのシェイキング磁界周波数依存性、さらに、商用電源の高調波成分による磁界とシェイキング磁界の変調による低周波磁気雑音を避けるためのシェイキング周波数の設定法を明確にする必要のあることが新たに判明した。

Research Products

• [Publications] 山内貴雄、笹田一郎: "磁気シールド開口端侵入磁界の能動補償" 日本応用磁気学会誌. 19. 645-648 (1995)
• [Publications] I.Sasada,T.Yamauti: "Vibrational Noise Canceling Technique for Low-Frequency,Low-Level Magnetic Field Meaexrement" IEEE Trans.Magnetics. 31. 3406-3408 (1995)
• [Publications] I.Sasada,T.Yamamoto,T.Yamauchi: "Large shielding factor obtained by a multiple-shell magnetic shield having separate magnetic shaking" Journal of Applied Physics,. 79(掲載予定). 3 (1996)