[發明專利]偶極環磁路

有效

• 申請號: 201110345026.6
• 申請日: 2011-11-04
• 公開（公告）號: CN102456464A
• 公開（公告）日: 2012-05-16
• 發明（設計）人: 小林秀樹
• 申請（專利權）人: 信越化學工業株式會社
• 主分類號: H01F7/02
• 分類號: H01F7/02;H01F1/057
• 代理公司: 北京市隆安律師事務所 11323
• 代理人: 權鮮枝

技術領域

本發明涉及一種能夠產生磁場空間的偶極環磁路，在該磁場空間中磁場方向沿一個方向上對齊并且磁場強度在該磁路的內部空間中基本均勻。這種偶極環磁路廣泛應用于核磁共振成像(MRI)設備、半導體裝置制造工藝以及用于基礎研究的磁場的產生裝置中。其中，希望未來該磁路的使用會擴展到半導體裝置制造過程中的磁場退火中。

背景技術

如圖4A所示，偶極環磁路101具有環形形狀并且包括多個永磁體片103，該多個永磁體片103設置在殼體105中以便每個磁體片的磁化方向14繞該環的半周做一個旋轉，從而在該環的一定內部空間中產生磁場空間107，其中磁場空間107具有單向磁場方向109和均勻的磁場強度(JP2006-294851A)。如圖4B所示，該磁路在其軸向上具有一定的長度并且形成均勻的磁場空間107，該磁場空間107在該內部空間中沿軸向具有有限的長度。也即，該磁路在該內部空間中產生圓筒形的均勻的磁場空間107。

偶極環磁路用于需要具有均勻磁場強度和單向磁場的磁場空間的工藝或裝置中。近年來，它也用于磁阻裝置的制造工藝中的退火步驟中(JP2004-119822A)。除了阻磁型和超導磁型磁場退火以外，鑒于永磁體性能和節能性能近期的改進，永磁型磁場退火不僅逐漸用于產生低強度的磁場，而且也用于產生強度不小于1T(特斯拉)的磁場。

為了提高退火的處理能力，上述均勻的磁場空間優選盡可能大。為了增加磁場空間的直徑，需要增大該磁路的內徑。為了增加該磁場空間的長度，需要增大該磁路的長度。如果簡單地增大該內徑，則會引起磁場強度下降。因此，也需要增大該磁路的外徑以擴展該磁場空間，從而保持磁場強度。因而，這會導致整體尺寸和重量的大型化。

由于燒結NdFeB稀土磁體比其他磁體具有更高的剩余磁化強度和更大的磁矯頑力，所以它們主要用于偶極環磁路中。如果大于磁體的磁矯頑力的反向磁場作用于該磁體上，則該磁體會退磁。為了防止在其使用過程中退磁，使用磁矯頑力大于作用于其上的反向磁場的磁體。但是，通常，當燒結NdFeB磁體的磁矯頑力更大時，燒結NdFeB磁體的剩余磁化強度變得較低，反之亦然。因此，使用具有極高的磁矯頑力的磁體可能會導致所要產生的磁場的強度降低。

近年來，報導過一些通過將Dy(鏑)或Tb(鋱)從燒結磁體的表面擴散到其內部來提高磁矯頑力同時不降低剩余磁化強度的技術，參見WO2006/043348的國際公開文本，以及Machida?K.、Kawasaki?T.、Suzuki?S.、Itoh?M.、和Horikawa?T.的″Improvement?of?Grain?Boundaries?and?Magnetic?Properties?of?Nd-Fe-B?Sintered?Magnets(日文)″，Abstracts?of?Spring?Meeting，p202，2004，Japan?Society?of?Powder?and?Powder?Metallurgy。由于這些技術可以在晶界有效地集中Dy和Tb，因此可以在幾乎不降低剩余磁化強度的同時增加磁矯頑力。而且，由于磁體的尺寸越小，所增加的Dy或Tb擴散到內部就會越深，因此這種擴散處理方法可以應用于小且薄的磁體。

如果將Dy或Tb從磁體表面進行擴散的這種處理應用于尺寸不緊湊的磁體，則如JP2010-135529A所述的那樣在磁體內部不會增加磁矯頑力，并且磁矯頑力將會從內部向表面逐漸增加，因而需要在使用中加以注意。

發明內容

根據上述內容，本發明的一個目的是提供一種具有較高磁場強度和改進的抗退磁性的偶極環磁路。

為了實現上述目的，本發明人已經發現并且利用一個事實，即通過允許圓筒形偶極環磁路所包含的至少部分永磁體片具有隨著沿圓筒的徑向到達內部空間的距離的減小而增加的磁矯頑力值，可以提高該內部空間的磁場強度同時防止至少部分磁體片退磁。

根據本發明的一個方面，使用具有較高剩余磁化強度和較大磁矯頑力的永磁體片作為具有相對于該均勻磁場的方向形成從150度到210度的角度的磁化方向的磁體片(下文稱為“特定磁體片”)，該磁矯頑力隨著沿該圓筒的徑向到達內部空間的距離的減小而增加，該均勻磁場位于垂直于該圓筒形偶極環磁路的中心軸的平面上。因此，該磁路可以產生磁場強度比傳統磁路大的均勻磁場。而且，當根據本發明的偶極環磁路具有磁場強度和磁場均勻度與傳統磁路相同的磁場空間時，相對于傳統磁路，偶極環磁路的尺寸和重量減小了，這是因為所需磁體片的體積減少了。