[发明专利]偶极环磁路

说明书

技术领域

本发明涉及一种能够产生磁场空间的偶极环磁路，在该磁场空间中磁场方向沿一个方向上对齐并且磁场强度在该磁路的内部空间中基本均匀。这种偶极环磁路广泛应用于核磁共振成像(MRI)设备、半导体装置制造工艺以及用于基础研究的磁场的产生装置中。其中，希望未来该磁路的使用会扩展到半导体装置制造过程中的磁场退火中。

背景技术

如图4A所示，偶极环磁路101具有环形形状并且包括多个永磁体片103，该多个永磁体片103设置在壳体105中以便每个磁体片的磁化方向14绕该环的半周做一个旋转，从而在该环的一定内部空间中产生磁场空间107，其中磁场空间107具有单向磁场方向109和均匀的磁场强度(JP2006-294851A)。如图4B所示，该磁路在其轴向上具有一定的长度并且形成均匀的磁场空间107，该磁场空间107在该内部空间中沿轴向具有有限的长度。也即，该磁路在该内部空间中产生圆筒形的均匀的磁场空间107。

偶极环磁路用于需要具有均匀磁场强度和单向磁场的磁场空间的工艺或装置中。近年来，它也用于磁阻装置的制造工艺中的退火步骤中(JP2004-119822A)。除了阻磁型和超导磁型磁场退火以外，鉴于永磁体性能和节能性能近期的改进，永磁型磁场退火不仅逐渐用于产生低强度的磁场，而且也用于产生强度不小于1T(特斯拉)的磁场。

为了提高退火的处理能力，上述均匀的磁场空间优选尽可能大。为了增加磁场空间的直径，需要增大该磁路的内径。为了增加该磁场空间的长度，需要增大该磁路的长度。如果简单地增大该内径，则会引起磁场强度下降。因此，也需要增大该磁路的外径以扩展该磁场空间，从而保持磁场强度。因而，这会导致整体尺寸和重量的大型化。

由于烧结NdFeB稀土磁体比其他磁体具有更高的剩余磁化强度和更大的磁矫顽力，所以它们主要用于偶极环磁路中。如果大于磁体的磁矫顽力的反向磁场作用于该磁体上，则该磁体会退磁。为了防止在其使用过程中退磁，使用磁矫顽力大于作用于其上的反向磁场的磁体。但是，通常，当烧结NdFeB磁体的磁矫顽力更大时，烧结NdFeB磁体的剩余磁化强度变得较低，反之亦然。因此，使用具有极高的磁矫顽力的磁体可能会导致所要产生的磁场的强度降低。

近年来，报导过一些通过将Dy(镝)或Tb(铽)从烧结磁体的表面扩散到其内部来提高磁矫顽力同时不降低剩余磁化强度的技术，参见WO2006/043348的国际公开文本，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。由于这些技术可以在晶界有效地集中Dy和Tb，因此可以在几乎不降低剩余磁化强度的同时增加磁矫顽力。而且，由于磁体的尺寸越小，所增加的Dy或Tb扩散到内部就会越深，因此这种扩散处理方法可以应用于小且薄的磁体。

如果将Dy或Tb从磁体表面进行扩散的这种处理应用于尺寸不紧凑的磁体，则如JP2010-135529A所述的那样在磁体内部不会增加磁矫顽力，并且磁矫顽力将会从内部向表面逐渐增加，因而需要在使用中加以注意。

发明内容

根据上述内容，本发明的一个目的是提供一种具有较高磁场强度和改进的抗退磁性的偶极环磁路。

为了实现上述目的，本发明人已经发现并且利用一个事实，即通过允许圆筒形偶极环磁路所包含的至少部分永磁体片具有随着沿圆筒的径向到达内部空间的距离的减小而增加的磁矫顽力值，可以提高该内部空间的磁场强度同时防止至少部分磁体片退磁。

根据本发明的一个方面，使用具有较高剩余磁化强度和较大磁矫顽力的永磁体片作为具有相对于该均匀磁场的方向形成从150度到210度的角度的磁化方向的磁体片(下文称为“特定磁体片”)，该磁矫顽力随着沿该圆筒的径向到达内部空间的距离的减小而增加，该均匀磁场位于垂直于该圆筒形偶极环磁路的中心轴的平面上。因此，该磁路可以产生磁场强度比传统磁路大的均匀磁场。而且，当根据本发明的偶极环磁路具有磁场强度和磁场均匀度与传统磁路相同的磁场空间时，相对于传统磁路，偶极环磁路的尺寸和重量减小了，这是因为所需磁体片的体积减少了。