 |
 |
電子顕微鏡、電子線描画装置の様な電子ビーム応用装置は、設置環境の影響を受けやすい装置です。
外乱としては、 磁場変動
、床振動 、音響ノイズ などがあります。
アクティブ磁場キャンセラーは、これら設置環境の大きな悪化要因の一つである磁場変動の影響を軽減する目的で開発された装置です。
このアクティブ磁場キャンセラーは、電子ビーム応用装置のみでなく、現在では高分解能核磁気共鳴装置（NMR）や医療用画像診断装置（MRI）、高分解能磁場形質量分析計（MS）にも適用され、磁場変動の影響を受けやすい装置の性能を維持するのにはかかせないものになってきています。 |
 |
外部磁場の影響を軽減する方法としては、対象となる装置を、透磁率の高い金属で囲むいわゆるシールドがあります。
一方で、アクティブ磁場キャンセラーは、コイルに電流を流すことで磁場を発生させ、外部磁場を打ち消そうというものです。
実際のアクティブ磁場キャンセラーは、X、Y、Zの3軸フラックスゲート磁気検出器により検出され、デジタル信号プロセッサ（DSP）により解析されキャンセルコイルに加えられます。
検出器の出力信号がゼロになるようなフィードバックを行うと、検出器位置での磁場変動はキャンセルできることになります。
この装置で得られる磁場変動の減衰率の周波数特性は、ゆっくりした磁場変動の直流（DC）磁場変動のほか、交流（AC）磁場変動の減衰も可能となっております。減衰率は、検出器の位置では40〜60dBが得られますが、コイルおよび検出器と対象となる装置の配置により実際の減衰効果が決まります。
| MK3DC OFFの状態 |
MK3DC ONの状態 |
ステム写真（走査電子顕微鏡) |
 |
 |
 |
|
 |
高性能質量分析計の測定、たとえばダイオキシンなどの定量測定には、高分解能ＳＩＭ測定法（10,000〜30,000程度）
が用いられ、測定磁場の精度、安定度が著しく要求されます。
送電線と通常の家庭用配電電線により、AC地場変動が、Ｘ軸1.8μＴ.・Ｚ軸1.7μＴ.であり、さらに100ｍ離れたJR線の影響によりDC磁場変動が0.4μT.存在する環境下で、ダイオキシンの信号を測定すると、外部磁場変動によるピーク
の分裂が見られます。
アクティブ磁場キャンセラーを適用するとｍ、外部磁場変動は0.2μT.以下に減衰し、ピークが１本になることがわかります。
高分解能質量分析計にアクティブ
磁場キャンセラーを設置した例 |
外部磁場変動によるピークの分裂 |
アクティブ磁場キャンセラーを適用した場合 |
 |
 |
 |
|
 |
高分解能核磁気共鳴装置の場合は、車やエレベーターの通過、電車の河川によるDC磁場変動が最も影響します。
実際の応用設置例を示します。
磁場変動は近接するJR線の架線に流れる電気によるもので、6.0μT.程度確認されました。磁場キャンセル用のヘル
ムコイルはダクトを作り埋設、3軸磁気検出器は床の上60cmに固定しました。外部の磁場変動に伴いNMRピーク
が150Hz程動いていましたが（図左）、アクティブ磁場キャンセラーを稼動すると、数Hzに減りました。（図右）
今後、NMRロックを使用できない固体NMRや区分解能LC／NMR、あるいは、高精度の磁場安定度が要求される
差NOE実験などの分野でアクティブ磁場キャンセラーの適用効果が期待されます。
分解能核磁気共鳴装置に
アクティブ磁場キャンセラーを設置した例 |
外部磁場変動にともない
NMRピークが 150Hz程度 変動 |
アクティブ磁場キャンセラーを
稼動後、数Hzに減少 |
 |
 |
 |
|
 |
|
