JP4919433B2 - 磁気シールド用ブレード材及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は磁気シールド用ブレード材に関し、とくに空気や光の透過性のある開放型磁気シールド構造に用いる磁気シールド用ブレード材に関する。

半導体製造施設等で利用されるＥＢ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂｅａｍ、電子ビーム）露光装置やＥＢステッパーは、１００ｎＴ（１ｍＧ）程度の磁気ノイズ（環境磁気）でも影響を受ける。また、医療施設等で利用される脳磁波や心磁波といった超微弱な磁気を計測するＳＱＵＩＤ（Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ ＱＵａｎｔｕｍ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｄｅｖｉｃｅ、超電導量子干渉素子）装置は１ｎＴ（０．０１ｍＧ）以下の磁気ノイズでも影響を受け、ＭＲＩ装置やＮＭＲ装置等も磁気ノイズの影響を受ける。従ってこれらの装置を利用する施設では、装置を磁気ノイズから保護して所要性能が得られる磁気環境に制御するため高性能な磁気シールドルームが必要とされる。

従来の磁気シールドルームは、例えば特許文献１が開示するように、透磁率の高いＰＣパーマロイ材（Ｎｉ合金）、電磁鋼板、軟磁性鋼板、アモルファス等の磁性材料板（以下、これらを纏めて磁性板ということがある）によってシールド対象空間の天井・床・壁の６面を覆う構造（以下、密閉型シールド構造ということがある）が一般的である。磁性板に隙間があると磁気抵抗となって磁気の漏洩が発生するので、密閉型シールド構造では対象空間をできるだけ隙間なく磁性板で覆うことが必要である。例えば隣接する磁性板の隙間を所要幅の当て板材やアングル材で塞ぐ、隣接する磁性板同士でラップを取る、各磁性板が２層以上で構成される場合は各層の隙間をずらして千鳥配置とする等の接合処理を施す。ただし、これらの接合処理は非常に手間がかかると共にコストアップの原因になる。

これに対し、例えば特許文献２及び３が開示するように、シールド対象空間の周囲に複数の短冊形磁性板（磁気シールド用ブレード材）を簾状又はルーバー状に並べた磁気シールド簾体を配置し、開放性を有しながらも高い磁気シールド性能を示す構造（以下、開放型シールド構造ということがある）が開発されている。開放型シールド構造は、空間の外から中及び中から外を目視で確認できる透視性、外光を取り入れた明るい空間が構築できる透光性、空間中で発生した熱を外へ逃がすことができる熱透過性（通気性）といった密閉型シールド構造にない特長を有している。

開放型シールド構造を、図７（Ａ）を参照して本発明の理解に必要な程度において説明する。例えば長さ３１０ｍｍ、幅３０ｍｍ、厚さ１ｍｍの４枚のＰＣパーマロイ材製の短冊形磁性板（磁気シールド用ブレード材）１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄを長手方向端で重ね合わせながら長手方向に接合し、更にその一端側のブレード材１２ａの未接合端を他端側のブレード材１２ｄの未接合端と重ね合わせて接合することにより、磁気的に閉じた環状（井桁状）の磁気シールド用フレーム１１を形成する。図中の符号１４は、各ブレード材１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄの重ね合わせ部（３０ｍｍ×３０ｍｍの面接合部）を示す。なお、フレーム１１を構成するブレード１２の数は４枚に限らず、３枚又は５枚以上のブレード材１２を用いて三角形状又は多角形状としてもよい。

図７（Ａ）の開放型シールド構造１０は、複数（例えば２０枚）のフレーム１１を、各フレーム１１の対応するブレード材１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄの長手方向の中心軸Ｃが同一簾面Ｆ上にほぼ平行に並ぶように板厚方向に間隔ｄ＝３０ｍｍで重ねることで、シールド対象空間（内容積２５０ｍｍ×２５０ｍｍ×５７０ｍｍ）を複数面の磁気シールド簾体１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄで囲んだものである。各簾体１５のブレード材１２の長手方向と直角方向における間隔ｄの断面積Ｓａを各ブレード材１２の断面積Ｓｍ及び比透磁率μｓの積に対して十分小さくし（Ｓａ／Ｓｍ・μｓ＜１）、その間隔ｄにおける磁束の通りやすさ（間隔のパーミアンス）に比してブレード材１２における磁束の通りやすさ（ブレード材のパーミアンス）を十分大きくする。なお、各ブレード材１２の厚さ及び間隔ｄはシールド性能に応じて適宜調整することができ、例えば複数の磁性板を積層することでブレード材１２を必要な厚さに調整する。

開放型シールド構造１０のシールド性能を確認するため、図８に示す環状コイル（例えばヘルムホルツ・コイル）Ｌの中央部に磁束密度Ｂ_０のほぼ一様な磁場Ｍを発生させつつ図７（Ａ）のシールド構造１０を設置し、そのシールド構造１０の内側に設けた磁気センサ１９（例えばガウスメータ）で磁束密度Ｂを測定してシールド係数ＳＥ（＝シールド前の磁束密度Ｂ_０／シールド後の磁束密度Ｂ）を算出した。また比較のため、長さ２５０ｍｍ×高さ５７０ｍｍ×厚さ１ｍｍの４枚の方形磁性板（ＰＣパーマロイ製）２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄを用いて図７（Ｂ）のような立方体形の密閉型シールド構造２０を作製し、同様に環状コイルＬの中央部の磁場Ｍ中に設置してシールド係数ＳＥを算出した。密閉型シールド構造２０の各方形磁性板２１の間の隙間（コーナー部）にはそれぞれ、３０ｍｍ×３０ｍｍのＬ字型アングル材２２（高さ５７０ｍｍ）を設けて磁気の漏洩を防止した。同図（Ｂ）の密閉型シールド構造２０の内容量及び用いた磁性材料量は、同図（Ａ）の開放型シールド構造１０の内容量及び磁性材料量とほぼ同等である。

図９（Ａ）は開放型シールド構造１０及び密閉型シールド構造２０のシールド係数ＳＥを比較したグラフを示し、その横軸は磁束密度Ｂ_０（印加磁場Ｍの強さ）を表す。同グラフから、開放型シールド構造１０は密閉型シールド構造２０より高いシールド性能を示すことが分かる。両シールド構造１０、２０の理論上のシールド性能は同等であり、両シールド構造１０、２０のシールド性能の相違は主にコーナー部の接合処理の違いによるものと考えられる。すなわち、開放型シールド構造１０では各ブレード材１２が３０ｍｍ×３０ｍｍの重ね合わせ部１４で面接合されており、コーナー部の接合処理が比較的うまく機能しているのに対し、密閉型シールド構造２０では磁性板２１とアングル材２２との間に多少隙間が残っており、コーナー部の接合処理が十分に機能していないと想定される。このことから開放型シールド構造１０は、単に透光性・通気性が得られるだけでなく、密閉型シールド構造２０に比してコーナー部の効率的な接合処理（ブレード材の面接合）が可能であり、磁気の漏洩を小さく抑えてシールド性能の向上を図ることができる利点を有していることが分かる。

特開平９−１６２５８５号公報 特許第３６３３４７５号公報 特開２００７−１０３８５４号公報

しかし、開放型シールド構造１０においても、コーナー部以外にブレード材１２の接合部が存在すると、その接合部から磁気の漏洩が生じてシールド性能が低下する問題点がある。図７（Ａ）の開放型シールド構造１０はシールド対象空間の各側面と同じ長さのブレード材１２を用いているが、その側面の長さ以上の磁性板が入手できない場合は、例えば同図（Ｃ）に示すように比較的短い磁性板を接合したブレード材１２（接合部のあるブレード材１２）を用いざるを得ない。同図（Ｃ）のブレード材１２ａは、短い２枚の磁性板１３（ＰＣパーマロイ材）を長さ方向の端面同士で芯合わせして突き合わせ、その突き合わせ部に両側の磁性板１３に跨る当て板材（幅３０ｍｍ×長さ６０ｍｍ）１６を重ね合わせて接合したものである。

図７（Ｃ）の開放型シールド構造１０を図８の環状コイルＬの中央部の磁場Ｍ中に設置してシールド係数ＳＥを算出し、算出したシールド係数ＳＥを同図（Ａ）の開放型シールド構造１０のシールド係数ＳＥと比較して図９（Ｂ）のグラフに示す。図９（Ｂ）のグラフは、接合部のあるブレード材１２を用いた開放型シールド構造１０（図７（Ｃ））のシールド性能が、接合部のないブレード材１２を用いた開放型シールド構造１０（図７（Ａ））に比して劣化することを示している。すなわち、開放型シールド構造１０においてもブレード材１２に多くの接合部が存在すると、密閉型シールド構造１０の場合と同様に磁気漏洩が大きくなり、シールド性能が低下してしまう。開放型シールド構造のシールド性能の向上を図るためには、シールド性能の低下に繋がるブレード材１２の接合部をできるだけ減らすことが重要である。

そこで本発明の目的は、接合部を減らして磁気漏洩を小さくできる開放型磁気シールド用のブレード材及びその製造方法を提供することにある。

開放型シールド構造１０におけるブレード材１２の接合部を減らすためには、シールド対象空間の大きさに応じた長さの短冊形磁性板を用いることが有効である。しかし、磁気シールドに用いるＰＣパーマロイ材等の磁性板は、裁断・穴明け・折曲げ等の全ての加工処理が終了したのち、シールド性能を発揮させるために磁気焼鈍炉にて焼鈍処理（例えば、水素雰囲気中の１１００℃の条件下で数時間保持する焼き鈍し処理）を施す必要がある。磁気焼鈍炉には大きさの限界があり、現状における最大規模の磁気焼鈍炉（φ１０００ｍｍ×高さ１０００ｍｍ程度の円筒形）で処理できる最大サイズは９００ｍｍ程度である。このため従来の開放型シールド構造１０で用いることができる磁性板の長さは最大でも９００ｍｍ程度であり、一辺が９００ｍｍより長い磁気シールドルームを構築する場合は磁性板を接合して用いざるを得ず、多くの接合部を有する開放型シールド構造１０となっているのが現状である。

本発明者は、ＰＣパーマロイ材等の磁性板をできるだけ薄くしてロール状に巻き、ロール状態で磁気焼鈍炉に収納して処理することに着目した。ロール状に巻いた状態で焼鈍処理を施せば、たとえ１０００ｍｍ程度の径の磁気焼鈍炉であっても、直径９００ｍｍのロール状とすることにより１巻きで２８２６（≒９００×３．１４）ｍｍ、２巻きで５６５２ｍｍ、３巻きで８４７８ｍｍの長尺形の磁性板を処理することができる。また、磁性板を薄くすれば、ロール状に巻きやすくなると共に磁気焼鈍後に平板状に延ばすことも容易になる。本発明はこの着想に基づく実験研究の結果、完成に至ったものである。

図１の実施例を参照するに、本発明による磁気シールド用ブレード材は、長さ方向にロール状に巻いて焼鈍された所定幅Ｗ０及び長さＬ０の長尺形磁性薄板２（同図（Ａ）参照）の複数枚を、その磁性薄板２と同じ幅Ｗ０及び長さＬ０の剛性支持板３上に重ね合わせて積層し、各磁性薄板２の長さ方向両端に所定幅Ｗ０以上の長さＲ１_Ｌ、Ｒ１_Ｒの非固定部７を残しつつ長さ方向中間部８を相互に密着させて支持板３上に固定してなるものである（同図（Ｂ）参照）。

また図１の実施例を参照するに、本発明による磁気シールド用ブレード材の製造方法は、所定幅Ｗ０及び長さＬ０の長尺形磁性薄板２（同図（Ａ）参照）の複数枚をそれぞれ長さ方向にロール状に巻いて焼鈍したのち、その磁性薄板２と同じ幅Ｗ０及び長さＬ０の剛性支持板３上に重ね合わせて積層し、各磁性薄板２の長さ方向両端に所定幅Ｗ０以上の長さＲ１_Ｌ、Ｒ１_Ｒの非固定部７を残しつつ長さ方向中間部８を相互に密着させて支持板上に固定してなるものである（同図（Ｂ）参照）。

好ましくは、図１（Ｃ）及び（Ｄ）に示すように、剛性支持板３の少なくとも長さ方向片側を磁性薄板２のその片側の非固定部７と同じ長さＲ１_Ｌ又はＲ１_Ｒだけ磁性薄板２より短くし、各磁性薄板２の少なくとも長さ方向片側の非固定部７を支持板３から食み出させる。或いは、図２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、剛性支持板３の少なくとも長さ方向片側を磁性薄板２のその片側の非固定部７（長さ＝Ｒ２_Ｒ又はＲ２_Ｌ）の半分長さ（Ｒ２_Ｒ×１／２又はＲ２_Ｌ×１／２）だけ磁性薄板２より短くし、各磁性薄板２の少なくとも長さ方向片側の非固定部７の半分長さを支持板３から食み出させる。更に好ましくは、磁性薄板をＰＣパーマロイ製とする。

本発明による磁気シールド用ブレード材１は、所定幅Ｗ０及び長さＬ０の長尺形磁性薄板２の複数枚をそれぞれ長さ方向にロール状に巻いて焼鈍したのち、その磁性薄板２と同じ幅Ｗ０及び長さＬ０の剛性支持板３上に延ばしつつ重ね合わせて積層し、各磁性薄板２の長さ方向両端に所定幅Ｗ０以上の長さＲ１_Ｌ、Ｒ１_Ｒの非固定部７を残しつつ長さ方向中間部８を相互に密着させて支持板３上に固定するので、次の有利な効果を奏する。

（イ）ロール状に巻いたうえで焼鈍処理することにより、磁気焼鈍炉の大きさに限定されない長尺形の磁性薄板２を調製することができ、シールド対象空間の大きさに応じた所要長さのブレード材１とすることができる。
（ロ）また、シールド対象空間の大きさに応じた長尺形のブレード材１とすることにより、そのブレード材１を用いて構築する開放型シールド構造のシールド性能の低下に繋がるブレード材１の接合箇所を大幅に減らし、磁気漏洩の極めて小さい開放型シールド構造を構築することができる。
（ハ）複数の磁性薄板２を積層してブレード材１とするので、要求されるシールド性能に応じた積層枚数によってブレード材１毎のシールド性能を容易に調整することができ、最適な積層枚数を選択してコストダウンに繋げることが期待できる。
（ニ）また、ＰＣパーマロイ材等の磁性板は薄板化することで磁気特性が向上するので、複数の磁性薄板２を積層してブレード材１とすることによりブレード材１の単体当たりのシールド性能を高めることができる。
（ホ）磁性薄板２を長さ方向両端に非固定部７を残しつつ支持板３上に固定するので、その非固定部７の相互に重ね合わせながら複数のブレード材１を接合することができ、ブレード材１１の接合部からの磁気漏洩も小さく抑えることができる。

図１（Ｂ）〜（Ｄ）は、所定幅Ｗ０及び長さＬ０の複数枚の長尺形磁性薄板２と、各磁性薄板２を積層して支持する剛性支持板３と、積層された各磁性薄板２を相互に密着させて支持板３上に固定する固定材５とを備えた本発明の磁気シールド用ブレード材１ａ、１ｂ、１ｃの実施例を示す。本発明で用いる磁性薄板２の厚さは例えば１ｍｍ以下であり、必要な枚数の磁性薄板２を支持板３上に積層することで所要シールド性能の積層厚のブレード材とする。支持板３は、磁性薄板２の剛性の弱さを補うための部材であり、例えば適当な厚さの木材、プラスチック等の非磁性材料製とすることができる。

図１（Ｂ）は、磁性薄板２と同じ所定幅Ｗ０及び長さＬ０の剛性支持板３を用いたブレード材１ａを示す。支持板３上に複数の磁性薄板２をそれぞれ重ね合わせて積層し、各磁性薄板２の長さ方向両端に長さＲ１_Ｌ、Ｒ１_Ｒの非固定部７を設けつつ、その非固定部７、７の中間の固定部８を固定材５によって相互に密着させて支持板３に固定する。各磁性薄板２の長さ方向両端の非固定部７は固定材５によって支持板３に固定されないフリー部分であり、後述するようにブレード材１ａを他のブレード材１ｂ、１ｃ、１ｅ（図１（Ｃ）、（Ｄ）、図２（Ａ）参照）等と接合する際に、他のブレード材の磁性薄板２と重ね合わせる部分である。非固定部７の長さＲ１_Ｌ、Ｒ１_Ｒは、図７（Ａ）の重ね合わせ部１４と同様に磁性薄板２の所定幅Ｗ０全体にわたる重ね合わせ（面接合）を確保するため、磁性薄板２の所定幅Ｗ０と同じ長さ又はそれ以上の長さとすることが望ましい。

図１（Ｃ）は、図１（Ｂ）の支持板３の長さ方向片側をその片側の磁性薄板２の非固定部７と同じ長さＲ１_Ｒだけ短くし、各磁性薄板２をその長さ方向片側の非固定部７が支持板３から食み出すように支持板３に固定したブレード材１ｂを示す。また図１（Ｄ）は、図１（Ｂ）の支持板３の長さ方向両側をそれぞれ磁性薄板２の非固定部７と同じ長さＲ１_Ｌ、Ｒ１_Ｒだけ短くし、各磁性薄板２を長さ方向両側の非固定部７が支持板３から食み出すように支持板３に固定したブレード材１ｃを示す。ブレード材１ｂ、１ｃの長さ方向片側又は両側に食み出した非固定部７は、図４（Ａ）及び（Ｃ）に示すようにブレード材１ｂ、１ｃをブレード材１ａ、１ｂ等と接合する際に、ブレード材１ａ、１ｂ等の食み出していない非固定部７と重ね合わせる部分である。

各ブレード材１ａ、１ｂ、１ｃで用いる磁性薄板２は、透磁率の高い適当な磁性材料とすることができるが、好ましくはＰＣパーマロイ（Ｎｉ合金）のように薄くなるほど磁気特性が向上する磁性材料製とする。図３（Ａ）は、厚さ１ｍｍ及び厚さ０．２ｍｍのＰＣパーマロイ材の磁気特性を示すＢ−Ｈ曲線図（横軸が磁化力［Ｏｅ］、縦軸が磁束密度［Ｇ］）である。同図から厚さ０．２ｍｍのＰＣパーマロイ材の磁気特性は厚さ１ｍｍのＰＣパーマロイ材に比して優れており、とくに磁場Ｍ（磁束密度）の弱い領域でその差が大きくなることが分かる。また図３（Ｂ）は、ブレード材１２として厚さ０．２ｍｍ×５枚のＰＣパーマロイ材を用いて図７（Ａ）と同様の開放型磁気シールド構造１０を作製し、図８の環状コイルＬの中央部に設置してシールド係数ＳＥを算出した結果を示す。図３（Ｂ）に示された厚さ１ｍｍ×１枚のＰＣパーマロイ材を用いた開放型シールド構造１０のシールド係数ＳＥとの比較から分かるように、シールド係数ＳＥには磁気特性の相違がそのまま反映され、厚さ０．２ｍｍ×５枚のＰＣパーマロイ材を用いる方が厚さ１ｍｍ×１枚のＰＣパーマロイ材を用いるよりもシールド性能が向上することが分かる。

各ブレード材１ａ、１ｂ、１ｃの磁性薄板２の厚さは、後述するようにロール状に巻いて焼鈍処理できるように例えば１ｍｍ以下とするが、ＰＣパーマロイ製の磁性薄板２を用いる場合はできるだけ薄くすることが望ましい。例えば積層厚を１ｍｍ程度とする場合に厚さ０．５ｍｍ×２枚の磁性薄板２としてもよいが、好ましくは厚さ０．３５ｍｍ×３枚の磁性薄板２とし、望ましくは厚さ０．２ｍｍ×５枚の磁性薄板２とし、更に好ましくは厚さ０．１ｍｍ×１０枚の磁性薄板２とする。図３（Ｂ）に示すように、できるだけ薄い磁性薄板２の複数枚を積層して所要厚さのブレード材１とすることにより、同じ厚さの１枚のブレード材１を用いた場合に比してブレード材１の単体当たりのシールド性能を高めることが期待できる。

各ブレード材１ａ、１ｂ、１ｃの磁性薄板２の所定長さＬ０、幅Ｗ０、積層枚数等は、後述するようにブレード材１を用いて構築する開放型シールド構造１０（図６（Ａ）参照）の形状やシールド性能の設計に応じて、ブレード材１ａ、１ｂ、１ｃ毎に定めることができる。また各ブレード材１ａ、１ｂ、１ｃの長さ方向両端の非固定部７の長さＲ１_Ｌ、Ｒ１_Ｒも、開放型シールド構造１０の形状やシールド性能に応じた各ブレード材１ａ、１ｂ、１ｃの重なり幅を考慮して定めることができる。なお、図１では各ブレード材１ａ、１ｂ、１ｃの長さ方向両端の非固定部７を同じ長さＲ１_Ｌ＝Ｒ１_Ｒとしているが、例えば図２（Ａ）に示すように長さ方向両端の非固定部７は異なる長さ（Ｒ１_Ｌ≠Ｒ２_Ｒ）としてもよい。また、図示例の磁性薄板２は何れも中心軸を直線状としているが、必要に応じて磁性薄板２の中心軸を曲線とすると共に支持材３を同じ曲線形状とし、曲線形状のブレード材１ａ、１ｂ、１ｃとすることも可能である。

図４（Ａ）は、ブレード材１ａ（又は１ｂ）における非固定部７が食み出していない長さ方向端（以下、非食み出し端ということがある）と、ブレード材１ｃ（又は１ｂ）における非固定部７が食み出した長さ方向端（以下、食み出し端ということがある）とを、各ブレード材１の中心軸方向に接合する方法を示す。ブレード材１ａ（又は１ｂ）の支持材３の非食み出し端面とブレード材１ｃ（又は１ｂ）の支持板３の食み出し端面とを中心軸で芯合わせしながら突き合わせたのち、同図（Ｂ）に示すように食み出し端の非固定部７の磁性薄板２を非食み出し端の非固定部７の磁性薄板２に一枚ずつ交互に重ね合わせて長さＲ１の重ね合わせ部（面接合部）９を形成し、最後に接着剤又は粘着テープ６等により重ね合わせ部９を密着させて支持材３に固定する。このように中心軸方向に接合させるブレード材１ａ、１ｂ、１ｃの非固定部７は、接合させる食み出し端の非固定部７の長さＲ１と非食み出し端の非固定部７の長さＲ１とが一致するように設計する。

また図４（Ｃ）は、ブレード材１ａ（又は１ｂ）の非食み出し端とブレード材１ｃ（又は１ｂ）の食み出し端とを、中心軸が互いに交差する方向に接合する方法を示す。この場合は、ブレード材１ａ（又は１ｂ）の非食み出し端の支持材３の側面にブレード材１ｃ（又は１ｂ）の支持板３の食み出し端面を突き合わせたのち、同図（Ｄ）に示すように非食み出し端の非固定部７の磁性薄板２と食み出し端の非固定部７の磁性薄板２とを、磁性薄板２の所定幅Ｗ０全体にわたり交差するように一枚ずつ交互に重ね合わせて長さＷ０の重ね合わせ部（面接合部）９を形成して固定する。このように中心軸を交差して接合させるブレード材１ａ、１ｂ、１ｃの非固定部７は、図示例のように、食み出し端及び非食み出し端の非固定部７の長さＲ１を磁性薄板２の所定幅Ｗ０と同じ長さ又はそれ以上の長さとすることが望ましい。図４（Ａ）及び（Ｃ）のように非固定部７の磁性薄板２を一枚ずつ交互に重ね合わせて面接合することで、例えば図７（Ｃ）又は（Ａ）のように所要厚さのブレード材１２を１回だけ重ね合わせる接合方法に比して接合部の接触面積を増やすことができ、ブレード材１ａ、１ｂ、１ｃの接合部からの磁気漏洩を一層小さく抑えることができる。

ブレード材１ａ、１ｂ、１ｃを製造する際には、先ず構築する開放型シールド構造１０（図６（Ａ）参照）の磁気シールド用フレーム１１（図６（Ｅ）参照）を設計し、そのフレーム１１を構成するために必要な各ブレード材１の磁性薄板２の長さＬ０、幅Ｗ０、積層枚数等を決定する。図示例の開放型シールド構造１０は、複数台の電子顕微鏡を設置する検査室に適用した一例であり、シールド対象空間のサイズ（開放型シールド構造１０の内側有効サイズ）は６０００ｍｍ（Ｘ方向）×３０００ｍｍ（Ｙ方向）×１２０００ｍｍ（Ｚ方向）である。例えばシールド性能の設計に際して磁場解析による数値シミュレーションを実施することにより、図６（Ｅ）に示すように内径が６０００ｍｍ×３０００ｍｍで幅＝５０ｍｍの矩形フレーム１１を、間隔ｄ＝１００ｍｍで配置するという開放型シールド構造１０の仕様を決定する。

図６（Ｅ）に示すようなフレーム１１の設計仕様に基づき、磁性薄板２の重ね合わせ部９の長さを考慮して、フレーム１１を構成する各ブレード材１の磁性薄板２の長さＬ０、幅Ｗ０、磁性薄板２の積層厚（磁性薄板２の積層枚数）の仕様が決定される。図示例では、コーナー部の重ね合わせ部９を５０ｍｍ×５０ｍｍとし、水平方向（Ｘ方向）の中間部の重ね合わせ部９を１００ｍｍ×５０ｍｍとし、フレーム１１を６枚の同じ長さの磁性薄板２（長さＬ０＝３１００ｍｍ、幅Ｗ０＝５０ｍｍ）で構成している。このように重ね合わせ部９の長さを適当に調節することで、フレーム１１を構成する各ブレード材１の磁性薄板２の長さＬ０を揃えることが可能である。

なお、フレーム１１を構成する各ブレード材１の磁性薄板２の積層枚数は、開放型シールド構造１０における各ブレード材１の配置部位又は位置に応じて最適枚数を選択することが望ましい。例えば図示例の開放型シールド構造１０では、シールド対象空間のＺ方向とほぼ平行に電車線が走っていることから、外乱ノイズはＸ方向磁場Ｍｘ及びＹ方向磁場Ｍｙが支配的であり、Ｚ軸方向磁場Ｍｚは無視できる程度であった。また、対象空間内の電子顕微鏡の設置位置に応じた詳細な数値シミュレーションにより、電子顕微鏡の設置位置周辺にはシールド性能を高めるために積層厚１ｍｍの磁性薄板２を用いたフレーム１１ａが必要であるが、その他は少し劣るシールド性能が許容されるので積層厚０．６ｍｍの磁性薄板２を用いたフレーム１１ｂで足りることが判明した。このため、フレーム１１ａを構成するブレード材１には０．２ｍｍの磁性薄板２を５枚積層し、フレーム１１ｂを構成するブレード材１には０．２ｍｍの磁性薄板２を３枚積層することとした。このように本発明のブレード材１は、その配置部位又は位置に応じて磁性薄板２の積層枚数を容易に調整することが可能であり、ブレード材１毎に最適枚数を選択することで磁気シールドに必要な磁性材料を削減すると共にコストダウンを図ることができる。

次いで、例えば幅６４０ｍｍのロール材として提供される厚さ０．２ｍｍの磁性薄板から、予め設計した長さＬ０＝３１００ｍｍ、幅Ｗ０＝５０ｍｍの複数枚の磁性薄板２を裁断したのち、図１（Ａ）に示すよう各磁性薄板２をロール状に巻いた状態で磁気焼鈍炉に収納して焼鈍処理する。磁性薄板２を薄くすることで比較的簡単にロール状に巻くことが可能となり、焼鈍処理後にロール状態から平板状に延ばすことも容易になる。また、ロール状に巻いた状態とすることで、磁気焼鈍炉の径（例えば１０００ｍｍ）より長い磁性薄板２を焼鈍処理することが可能となり、例えば長さＬ０＝３１００ｍｍの長尺形磁性薄板２を処理することができる。焼鈍処理の終了後、ロール状に巻かれた磁性薄板２の必要枚数を、例えば幅５０ｍｍの木製又はプラスチック製の支持板３上に延ばして重ね合わせつつ積層し、各磁性薄板２の長さ方向両端に予め定めた長さＲ１_Ｌ、Ｒ１_Ｒの非固定部７を設けつつ、その非固定部７、７の中間の固定部８を固定材５によって相互に密着させて支持板３に固定することによりブレード材１を製造する。

なお、図示例では各ブレード材１ｃの固定部８にその両端を含む適当な間隔で設けた帯状の拘束ベルトを固定材５としているが、固定材５は図示例に限定されるものではない。拘束バンドを用いることで、開放型シールド構造１０の構築現場等において磁性薄板２の積層枚数や非固定部７の長さを比較的簡単に調整することが可能となるが、磁性薄板２の固定部８と支持板３との間及び各磁性薄板２の固定部８の相互間にそれぞれ接着剤又は粘着テープ６を塗布して固定材５としてもよい。ただし、固定材５として接着剤又は粘着テープ６を用いる場合は、その熱膨張率が磁性薄板２と同程度のものとすることが望ましい。

図６（Ｂ）は、３種類のブレード材１ａ、１ｂ、１ｃをそれぞれ２本ずつ用いて同図（Ｅ）のフレーム１１を構成する場合を示す。この場合は、長さ方向両端の非固定部７が同じ長さＲ１_Ｌ＝Ｒ１_Ｒ＝５０ｍｍのブレード材１ａ（支持板３の長さ＝３１００ｍｍ）と、長さ方向両端の非固定部７が異なる長さＲ１_Ｌ＝１００ｍｍ、Ｒ１_Ｒ＝５０ｍｍのブレード材１ｂ（支持板３の長さ＝３０５０ｍｍ）と、同じく長さ方向両端の非固定部７が異なる長さＲ１_Ｌ＝５０ｍｍ、Ｒ１_Ｒ＝１００ｍｍのブレード材１ｃ（支持板３の長さ＝２９５０ｍｍ）とを製造し、例えばフレーム１１の設計形状に合わせてベニヤ下地を設けたうえで、先ず垂直用のブレード材１ａの支持板３をベニヤ下地に堅固に取り付け、次に水平用のブレード材１ｂ、１ｃの支持板３を同様にベニヤ下地に取り付けてフレーム１１を構築する。各ブレード材１ａ、１ｂ、１ｃの接合部には、図中の楕円ＩＶＡ及びＩＶＣで示すように前述した図４（Ａ）又は（Ｃ）に示す何れかの方法で、各ブレード材１ａ、１ｂ、１ｃの非食み出し端と食み出し端との突き合わせによって重ね合わせ部９を形成する。

ただし、フレーム１１を構成するブレード材１ａ、１ｂ、１ｃの種類及び接合順序は図６（Ｂ）の例に限定されるものではなく、例えば同図（Ｃ）に示すようにブレード材１ｂのみを用いてフレーム１１を構成することも可能である。この場合は、長さ方向両端の非固定部７が同じ長さＲ１_Ｌ＝Ｒ１_Ｒ＝５０ｍｍのブレード材１ｂ（支持板３の長さ＝３０５０ｍｍ）と、異なる長さＲ１_Ｌ＝５０ｍｍ、Ｒ１_Ｒ＝１００ｍｍのブレード材１ｂ（支持板３の長さ＝３０００ｍｍ）と、異なる長さＲ１_Ｌ＝１００ｍｍ、Ｒ１_Ｒ＝５０ｍｍのブレード材１ｂ（支持板３の長さ＝３０５０ｍｍ）との３種類を製造してフレーム１１を構築する。また、図６（Ｂ）のブレード材１ｃ及び１ｂの接合長さに対応する長さＬ０＝６１００ｍｍの磁性薄板２を用いることにより、フレーム１１における接合部の数を更に減らして開放型シールド構造１０のシールド性能の向上を図ることもできる。図６（Ｂ）のようにブレード材１ａ、１ｂ、１ｃを環状に接合したフレーム１１を、各フレーム１１の対応するブレード材１ａ、１ｂ、１ｃの長手方向中心軸が同一面上にほぼ平行に並ぶように設計間隔ｄ＝１００ｍｍで配置することにより、同図（Ａ）に示すような開放型シールド構造１０を構築する。

本発明によるブレード材１は、ロール状に巻いて焼鈍処理することで磁気焼鈍炉の径より長い長尺形の磁性薄板２を用いることができ、そのような長尺形の磁性薄板２を用いることで接合部の少ない開放型シールド構造１０を組み立てることができる。また、磁性体を薄板化することで磁気特性の向上を図り、その磁性薄板２を所要枚数積層することでブレード材１の単体当たりのシールド性能を高めることができる。更に、ブレード材１の接合部においても、その非食み出し端の非固定部７の磁性薄板２と食み出し端の非固定部７との磁性薄板２を一枚ずつ交互に重ね合わせ面接合することにより、接合部からの磁気漏洩も極めて小さく抑えることができる。

こうして、本発明の目的である「接合部を減らして磁気漏洩を小さくできる開放型磁気シールド用のブレード材及びその製造方法」の提供が達成できる。

以上説明したように、本発明のブレード材１は開放型シールド構造１０のフレーム１１の設計仕様に基づいて種類や長さを適宜選択できるが、例えば図６（Ｂ）及び（Ｃ）を参照して前述したようにフレーム１１を構成するブレード材１が３種類にもなると、ブレード材１の製造や管理が煩雑になると共に、施工手順が煩雑になるので施工の効率化が難しくなる。開放型シールド構造１０の施工の効率化を図るためには、フレーム１１をできるだけ少ない種類のブレード材１で構成することが有効である。図６（Ｂ）においてブレード材１の種類が増える原因の１つは、水平方向（Ｘ方向）に２種類のブレード材１ｂ、１ｃを用いているからである。同じ種類のブレード材１を長さ１００ｍｍで重ね合わせてフレーム１１の水平方向（Ｘ方向）を構成すれば、フレーム１１を構成するブレード材１の種類を減らすことができる。

図２（Ａ）は、支持板３の長さ方向片側をその片側の磁性薄板２の非固定部７（長さ＝Ｒ２_Ｒ）の半分長さ（Ｒ２_Ｒ×１／２）だけ磁性薄板２より短くし、各磁性薄板２を長さ方向片側の非固定部７の半分長さ（Ｒ２_Ｒ×１／２）が支持板３から食み出すように支持板３上に重ね合わせた本発明のブレード材１ｄを示す。また同図（Ｂ）は、支持板３の長さ方向両側をその両側の磁性薄板２の非固定部７（長さ＝Ｒ２_Ｌ、Ｒ２_Ｒ）の半分長さ（Ｒ２_Ｌ×１／２、Ｒ２_Ｒ×１／２）だけ磁性薄板２より短くし、各磁性薄板２の長さ方向両側の非固定部７の半分長さ（Ｒ２_Ｌ×１／２、Ｒ２_Ｒ×１／２）が支持板３から食み出すように支持板３上に重ね合わせた本発明のブレード材１ｅを示す。

図５（Ａ）は、図２（Ａ）又は（Ｂ）のようにそれぞれ長さＲ２の非固定部７の半分長さ（Ｒ２×１／２）が支持板３から食み出したブレード材１ｄ（又は１ｅ）の食み出し端どうしを、各ブレード材１ｄ（又は１ｅ）の中心軸方向に接合する方法を示す。両ブレード材１ｄ（又は１ｅ）の支持材３の食み出し端面を中心軸で芯合わせしながら突き合わせたのち、同図（Ｂ）に示すように両ブレード材１ｄ（又は１ｅ）の非固定部７の磁性薄板２を一枚ずつ交互に重ね合わせて長さＲ２の重ね合わせ部（面接合部）９を形成し、最後に接着剤又は粘着テープ６等により重ね合わせ部９を密着させて固定する。すなわち、非固定部７の半分長さ（Ｒ２×１／２）が食み出したブレード材１ｄ（又は１ｅ）を用いれば、同じ種類のブレード材によって任意の長さＲ２の重ね合わせ部９を形成することができる。

図６（Ｄ）は、２種類のブレード材１ａ（支持板３の長さ＝３１００ｍｍ）とブレード材１ｄ（支持板３の長さ＝３０００ｍｍ）とを用いて同図（Ｅ）のフレーム１１を構成した一例を示す。同図のブレード材１ｄは、図２（Ａ）に示すように、支持板３の長さ方向片側をその片側の磁性薄板２の非固定部７と同じ長さＲ１_Ｒ（＝５０ｍｍ）だけ短くして各磁性薄板２の片側の非固定部７を支持板３から食み出させ、支持板３の長さ方向反対側をその反対側の磁性薄板２の非固定部７（長さＲ２_Ｒ＝１００ｍｍ）の半分長さＲ２_Ｒ×１／２（＝５０ｍｍ）だけ磁性薄板２より短くして各磁性薄板２を反対側の非固定部７の半分長さを支持板３から食み出させたものである。図中の楕円ＩＶＣで示すように上述した図４（Ｂ）に示す方法でブレード材１ａ、１ｄの非食み出し端と食み出し端とを突き合わせてコーナー部の重ね合わせ部９（５０ｍｍ×５０ｍｍ）を形成すると共に、図中の楕円ＶＡで示すように上述した図５（Ａ）に示す方法でブレード材１ｄ、１ｄの食み出し端を相互に突き合わせて水平方向の重ね合わせ部９（１００ｍｍ×５０ｍｍ）を形成することにより、フレーム１１を構築する。図６（Ｄ）のように２種類のブレード材１ａ、１ｄでフレーム１１を構成すれば、同図（Ｂ）のように３種類のブレード材１ａ、１ｂ、１ｃを用いた場合に比して、開放型シールド構造１０の効率的な施工が期待できる。

本発明の磁気シールド用ブレード材の一実施例の説明図である。 本発明の磁気シールド用ブレード材の他の実施例の説明図である。 図１及び図２のブレード材の磁性薄板の厚さによるシールド性能の相違を示す実験結果である。 図１のブレード材の接合方法の説明図である。 図２のブレード材の接合方法の説明図である。 本発明のブレード材を用いた開放型磁気シールド構造の説明図である。 密閉型磁気シールド構造及び開放型磁気シールド構造の説明図である。 磁気シールド構造のシールド性能計測方法の説明図である。 密閉型磁気シールド構造及び開放型磁気シールド構造のシールド性能の相違を示す実験結果である。

符号の説明

１…磁気シールドブレード材 ２…長尺形磁性薄板
３…剛性支持板 ５…固定手段
６…接着剤又は粘着テープ ７…非固定部
８…長さ方向中間部（固定部） ９…重ね合わせ部
１０…開放型磁気シールド構造 １１…磁気シールド用フレーム（閉磁路）
１２…磁気シールド用ブレード材（短冊形磁性板）
１４…重ね合わせ部 １５…磁気シールド簾体
１６…当て板材 １９…磁気センサ
２０…密閉型磁気シールド構造 ２１…方形磁性板
２２…磁性アングル材

Claims (8)

1. 長さ方向にロール状に巻いて焼鈍された所定幅及び長さの長尺形磁性薄板の複数枚を、当該磁性薄板と同じ幅及び長さの剛性支持板上に重ね合わせて積層し、各磁性薄板の長さ方向両端に所定幅以上の長さの非固定部を残しつつ長さ方向中間部を相互に密着させて支持板上に固定してなる磁気シールド用ブレード材。
2. 請求項１のブレード材において、前記支持板の少なくとも長さ方向片側を磁性薄板の当該片側の非固定部と同じ長さだけ磁性薄板より短くし、前記各磁性薄板の少なくとも長さ方向片側の非固定部を支持板から食み出させてなる磁気シールド用ブレード材。
3. 請求項１又は２のブレード材において、前記支持板の少なくとも長さ方向片側を磁性薄板の当該片側の非固定部の半分長さだけ磁性薄板より短くし、前記各磁性薄板の少なくとも長さ方向片側の非固定部の半分長さを支持板から食み出させてなる磁気シールド用ブレード材。
4. 請求項１から３の何れかのブレード材において、前記磁性薄板をＰＣパーマロイ製としてなる磁気シールド用ブレード材。
5. 所定幅及び長さの長尺形磁性薄板の複数枚をそれぞれ長さ方向にロール状に巻いて焼鈍したのち、当該磁性薄板と同じ幅及び長さの剛性支持板上に重ね合わせて積層し、各磁性薄板の長さ方向両端に所定幅以上の長さの非固定部を残しつつ長さ方向中間部を相互に密着させて支持板上に固定してなる磁気シールド用ブレード材の製造方法。
6. 請求項５の製造方法において、前記支持板の少なくとも長さ方向片側を磁性薄板の当該片側の非固定部と同じ長さだけ磁性薄板より短くし、前記各磁性薄板の少なくとも長さ方向片側の非固定部を支持板から食み出させてなる磁気シールド用ブレード材の製造方法。
7. 請求項６の製造方法において、前記支持板の少なくとも長さ方向片側を磁性薄板の当該片側の非固定部の半分長さだけ磁性薄板より短くし、前記各磁性薄板の少なくとも長さ方向片側の非固定部の半分長さを支持板から食み出させてなる磁気シールド用ブレード材の製造方法。
8. 請求項５から７の何れかの製造方法において、前記磁性薄板をＰＣパーマロイ製としてなる磁気シールド用ブレード材の製造方法。