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医療用加速器、MRIマグネット、遮蔽電流磁場

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医療用加速器、MRIマグネット、遮蔽電流磁場
1A-a01
医療用加速器
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第92回 2015年度秋季低温工学・超電導学会
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医療用加速器
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第92回 2015年度秋季低温工学・超電導学会
1A-a03
医療用加速器
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第92回 2015年度秋季低温工学・超電導学会
1A-a04
医療用加速器
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第92回 2015年度秋季低温工学・超電導学会
1A-a05
医療用加速器
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㼒㼛㼞㻌㼜㼡㼎㼘㼕㼏㼍㼠㼕㼛㼚㻌㼕㼚㻌㻿㼡㼜㼑㼞㼏㼛㼚㼐㼡㼏㼠㼛㼞㻌㻿㼏㼕㼑㼚㼏㼑㻌㼍㼚㼐㻌㼀㼑㼏㼔㼚㼛㼘㼛㼓㼥㻚㻌
䝛䝑䝖䛿ᖜ 㻡㻌㼙㼙 䛾ⷧ⭷⥺ᮦ䛷ᕳ䛛䜜䛯䝁䝃䜲䞁䝅䞊䝍䝬䜾䝛
䝑䝖䛷䛒䜚䚸㻝㻣㻥㻌㻭 䛷 㻞㻚㻥㻜㻌㼀 䛾 㻞 ᴟ☢ሙ䜢Ⓨ⏕䛩䜛䚹⥺ᮦෆ䛻
Table 1 Specifications of dipole magnet
୍ᵝ䛻㟁ὶ䛜ὶ䜜䛶䛔䜛ሙྜ䚸䛩䛺䜟䛱⥺ᮦ☢໬䛜Ꮡᅾ䛧
Reference radius
30 mm
䛺䛔ሙྜ䚸㻞 ᴟ☢ሙᡂศ䛷つ᱁໬䛧䛯㧗ḟከᴟ☢ሙᡂศ䛜 㻝㻌
Radius
of
magnet
bore
60 mm
u㻌 㻝㻜㻙㻠 ௨ୗ䛻䛺䜛䜘䛖䛻䝬䜾䝛䝑䝖᩿㠃ෆ䛾⥺ᮦ㓄⨨䜢タィ䛧
Inner radius of return yoke
120 mm
䛯䚹㻌
Width of coated conductor
5 mm
䛣䛾䝬䜾䝛䝑䝖䜢ᑐ㇟䛻䚸㉸ఏᑟ⥺ᮦ䛾 㻱䠉㻶 ≉ᛶ䜢䝟䞊
Number of turns (both poles)
2774
䝁䝺䞊䝅䝵䞁㑄⛣䝰䝕䝹䛷⾲⌧䛧䚸඲䛶䛾⥺ᮦ䛾⥺ᮦᖜ᪉ྥ
Dipole magnetic field
2.90 T at 179 A
䛾㟁ὶศᕸ䛾᫬㛫ኚ໬䜢ồ䜑䜛䜘䛖䛺㟁☢ሙゎᯒ䜢⾜䛳䛯䚹
Magnitude of higher (n > 3)
< 1 u 10-4
ゎᯒ䝰䝕䝹䛻䛚䛔䛶䛿ⷧᯈ㏆ఝ䜢฼⏝䛧䛯㼇㻝㼉䚹䛥䜙䛻䚸ồ䜑
multipole coefficients without
䛯㟁ὶศᕸ䛛䜙䚸䝬䜾䝛䝑䝖䛜Ⓨ⏕䛩䜛☢ሙ䛾ከᴟᒎ㛤䠄ከ
magnetization
ᴟ☢ሙᡂศ䠅䜢ᚓ䚸☢ሙ⢭ᗘ䜢ホ౯䛧䛯䚹㻌
㻌
㻟㻚㻌ゎᯒ⤖ᯝ㼇㻞㼉㻌
⤖ᯝ䛾୍౛䛸䛧䛶䚸䝬䜾䝛䝑䝖䛻᭱኱ᐃ᱁䛾 㻝㻣㻥㻌 㻭 䜢㏻㟁
䛧䛯䛸䛝䛾 㻞 ᴟ☢ሙ䛾᫬㛫ኚ໬䛸㧗ḟከᴟ☢ሙ䛾᫬㛫ᖹᆒ䜢
䛭䜜䛮䜜 㻲㼕㼓㻚㻌 㻝㻘㻌 㻲㼕㼓㻚㻌 㻞 䛻♧䛩䚹䛺䛚䚸㧗ḟከᴟ☢ሙ䛾᫬㛫
ኚ໬䛿༑ศᑠ䛥䛛䛳䛯䚹䛭䜜䛮䜜䛾ᅗ䛻䛚䛔䛶䚸䝬䜾䝛䝑䝖䜢
⧞䜚㏉䛧 㻞 ᅇບ☢䛧䛯䛸䛝䛾್䜢෌⌧ᛶ☜ㄆ䛾䛯䜑♧䛧䛶䛒
䜛䚹㻌
ゎᯒ⤖ᯝ䛾せⅬ䛿௨ୗ䛾䜘䛖䛻䛺䜛䚹㻌
㻝㻕㻌 ⥺ᮦ☢໬䛻䜘䛳䛶䚸㻞 ᴟ☢ሙᡂศ䛿 㻝㻑⛬ᗘ䛪䜜䛶䛧䜎䛖
ྍ⬟ᛶ䛜䛒䜛䚹㻌
㻌
㻞㻕㻌 ⥺ᮦ☢໬䛾ኚື䛻㉳ᅉ䛩䜛⧞䜚㏉䛧ບ☢᫬䛾 㻞 ᴟ☢ሙᡂ
㻌
Fig. 1 Temporal evolution of dipole component.
ศ䛾ኚື䛿 㻜㻚㻝㻑⛬ᗘ䛷䛒䛳䛯䚹㻌
㻟㻕㻌 ⥺ᮦ☢໬䛾ῶ⾶䛻㉳ᅉ䛩䜛䚸୍ᐃ䜶䝛䝹䜼䞊䛾䝡䞊䝮䛾
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㻜㻚㻝㻑⛬ᗘ䛷䛒䛳䛯䠄㻲㼕㼓㻚㻌㻝 䛿 㻝㻜㻌㼟 䜘䜚㛗䛔䛣䛸䛻ὀព䠅䚹㻌
㻠㻕㻌 ⥺ᮦ☢໬䛾ᙳ㡪䛜Ꮡᅾ䛩䜛≧ែ䛻䛚䛔䛶䜒䚸㻞 ᴟ☢ሙᡂ
ศ䛷つ᱁໬䛧䛯㧗ḟከᴟ☢ሙᡂศ䛿 㻝㻌 u㻌 㻝㻜㻙㻟 ⛬ᗘ௨ୗ
䛷䛒䜚䚸ᅇ㌿䜺䞁䝖䝸䞊䛾䝬䜾䝛䝑䝖䛾䜘䛖䛺䝡䞊䝮䛜୍ᅇ
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䛷䛒䜛䚹㻌
㻞㻕㻘㻌 㻟㻕䛻㛵䛧䛶䛿䚸ᝈ㒊䛻䛚䛡䜛䝡䞊䝮䝇䝫䝑䝖䛾఩⨨䛪䜜
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ヲ䛧䛔ᙳ㡪ホ౯䜢⾜䛖ᚲせ䛜䛒䜛䚹䜎䛯䚸䝡䞊䝮䝇䝫䝑䝖䛾఩
Fig. 2 Normalized higher multipole components.
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䝇䝔䜰䝸䞁䜾䝬䜾䝛䝑䝖䛾䝣䜱䞊䝗䝣䜷䝽䞊䝗ไᚚ䚸䝣䜱䞊䝗䝞䝑
䜽ไᚚ➼䛜ᑐᛂ⟇䛸䛧䛶⪃䛘䜙䜜䜛䚹㻌
̿̿
第92回 2015年度秋季低温工学・超電導学会
1A-a06
医療用加速器
ఏᑟ෭༷ᆺ㧗 ㉸㟁ᑟ䝁䜲䝹䛻䛚䛡䜛஺ὶᦆኻホ౯ἲ䛾ᇶ♏᳨ウ㻌
Fundamental study on evaluation method of AC loss in conduction-cooled HTS coil
⚟ᓥつ⮳䚸㧗㔝⋹ኸ䚸୕ᾆⱥ᫂䚸ᐑᇛ኱㍜䚸ὠ⏣⌮䠄ᮾ໭኱䠅䠗๓⏣⚈ኴ䚸ᶓᒣᙲ୍䠄୕⳻㟁ᶵ䠅
FUKUSHIMA Noriyuki䠈TAKANO Reo䠈MIURA Hideaki䠈MIYAGI Daisuke䠈TSUDA Makoto䠄Tohoku Univ.䠅䠗
MAEDA Shota䠈YOKOYAMA Shoichi䠄Mitsubishi Electric Corp.䠅
E-mail: [email protected]
㻌
㻝䠊䛿䛨䜑䛻
Table.1 Specifications of a Y-based double pancake coil.
䝅䞁䜽䝻䝖䝻䞁ᆺຍ㏿ჾ䝸䞁䜾䛻 HTS 䝁䜲䝹䜢㐺⏝䛩䜛䛣䛸
䛻䜘䜚䠈⿦⨨䛾ᑠᆺ໬䛜ྍ⬟䛸䛺䜛䚹䛧䛛䛧䠈἞⒪᫬䛻Ᏻᐃ䛧
Inner diameter
74.0 mm
䛶⢏Ꮚ䜢౪⤥䛩䜛䛻䛿䠈▷᫬㛫䛷䛾⧞䜚㏉䛧☢ሙኚື䛻ᑐ䛧
Outer diameter
85.0 mm
䛶㐠㌿䜢⥅⥆䛥䛫䜛ᚲせ䛜䛒䜚䠈䛣䜜䛻䛿䠈HTS 䝁䜲䝹ບ☢
Height
10.2 mm
᫬䛾஺ὶᦆኻ䛻䜘䜛䝁䜲䝹 ᗘୖ᪼䜢ᢚไ䛩䜛䛣䛸䛜㔜せ䛸
Number
of
turns
50 turns
䛺䜛䚹HTS 䝁䜲䝹䛾పᦆኻ໬䛻䛿䚸䝁䜲䝹䛾஺ὶᦆኻ ᐃ䛜
୙ྍḞ䛷䛒䜛䛜䠈㧗⢭ᗘ䛺஺ὶᦆኻホ౯ἲ䛿☜❧䛥䜜䛶䛔
Critical current䠜77䊄
115 A
䛺䛔䚹䛭䛣䛷䠈ᮏ◊✲䛷䛿䚸෭෾ᶵ䛸 ㄪ䝠䞊䝍䞊䜢⏝䛔䛯ఏ
Inductance
296 ǍH
ᑟ෭༷ᆺ HTS 䝁䜲䝹䛾஺ὶᦆኻホ౯ἲ䛻䛴䛔䛶᳨ウ䛧䚸ྠ
ホ౯ἲ䜢⏝䛔䛶 HTS 䝁䜲䝹䛾஺ὶᦆኻ䜢 ᐃ䛧䛯䚹
㻞䠊஺ὶᦆኻ䛾ホ౯᪉ἲ㻌
஺ὶᦆኻホ౯࡟⏝࠸ࡓఏᑟ෭༷ᆺ HTS ࢥ࢖ࣝࢩࢫࢸ࣒
ࡢᴫせࢆ Fig.1 ࡟♧ࡍࠋእ㒊࠿ࡽࡢ⇕౵ධࢆ㜵ࡄࡓࡵ㸪┿
✵ᐜჾࡢ୰࡟஧㔜ࡢ㍽ᑕࢩ࣮ࣝࢻࢆタࡅ㸪HTS ࡢ㟁ὶࣜ
࣮ࢻࢆ᥇⏝ࡋࡓࠋࡲࡓ㸪Cernox ᗘࢭࣥࢧ࣮ࢆࢥ࢖ࣝ෬
ලᗏ㠃࠾ࡼࡧࢥ࣮ࣝࢻ࣊ࢵࢻ࡜ࢧࣥࣉࣝࢥ࢖ࣝ㛫࡟タ⨨
ࡋ㸪Lake Shore ♫〇ࡢ ᗘㄪᩚ⿦⨨㸦PID ไᚚ㸧ࢆ⏝࠸
࡚ࢥ࢖ࣝ ᗘㄪᩚ⏝ࡢࣄ࣮ࢱ࣮ฟຊࢆไᚚࡍࡿࡇ࡜࡛ࢥ
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࡟ࡼࡾࢥ࢖ࣝ ᗘࢆタᐃ ᗘ࡟ࡋ࡚࠿ࡽࢥ࢖ࣝ࡟㏻㟁ࡋ㸪
㏻㟁㛤ጞ᫬࠿ࡽ㏻㟁ᚋ࡟ࢥ࢖ࣝ ᗘࡀタᐃ ᗘ࡛ᖹ⾮≧
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ᦆኻࡀⓎ⏕ࡋࢥ࢖ࣝ ᗘࡀタᐃ ᗘࢆୖᅇࡿሙྜࡣࣄ࣮
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Fig.1 Schematic drawing of experimental setup for AC
ࡲࡎ㸪㖡ࢥ࢖࡛ࣝᦆኻ ᐃࢆ⾜࠺ࡇ࡜࡛ᮏ ᐃ᪉ἲࡢ᳨
loss measurement of a conduction-cooled HTS coil
ドࢆ⾜࠸㸪ࡑࡢᚋ࡛ HTS ࢥ࢖ࣝࡢ஺ὶᦆኻࢆ ᐃࡋࡓࠋ
㻟䠊㼅 ⣔䝁䜲䝹䛻䛚䛡䜛஺ὶᦆኻ ᐃ⤖ᯝ㻌
ᮏᐇ㦂࡛౑⏝ࡋࡓ Y ⣔ࢸ࣮ࣉ⥺ࢆ⏝࠸ࡓࢲࣈࣝࣃࣥࢣ
࣮࢟ࢥ࢖ࣝࡢㅖඖࢆ Table.1 ࡟♧ࡍࠋᮏࢥ࢖ࣝࡢ஺ὶᦆኻ
ᐃ⤖ᯝࡢ୍౛࡜ࡋ࡚䠈タᐃ ᗘ 20K䠈㏻㟁㟁ὶ 20A䠈࿘
Ἴᩘ 40Hz䠈㏻㟁᫬㛫 10sec 䛻䛚䛡䜛䝁䜲䝹෬ලᗏ㠃 ᗘ䠈
䝠䞊䝍䞊௜㏆ ᗘ䠈䝠䞊䝍䞊ฟຊ䛾᫬㛫ኚ໬䜢 Fig.2 ࡟♧ࡍࠋ
Fig.2 ࡼࡾ㸪ࢥ࢖ࣝ࡬ࡢ㏻㟁㛤ጞᚋ㸪ࢥ࢖ࣝ෬ලᗏ㠃 ᗘ
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ࢥ࢖ࣝ෬ලᗏ㠃 ᗘࡀపୗࡍࡿ࡜ࣄ࣮ࢱ࣮ฟຊࡶపୗࡋ㸪
᭱⤊ⓗ࡟ࡣタᐃ ᗘ࡛ᖹ⾮≧ែ࡟㐩ࡋ࡚࠸ࡿࡇ࡜ࡀࢃ࠿
ࡿࠋ࡞࠾ࠊࢥ࢖ࣝࡢ஺ὶᦆኻ㔞ࡣ㸪ࣄ࣮ࢱ࣮ฟຊ࡜ࣄ࣮
ࢱ࣮ᖹᆒฟຊ㸦ࢥ࢖ࣝ㏻㟁๓ࡢࣄ࣮ࢱ࣮ฟຊ㸧ࡢᕪศ
Fig.2 Waveforms of coil temperature and heater power
㸦Fig.2 ࡢ㯤Ⰽࡢ㒊ศ㸧ࢆ✚ศࡍࡿࡇ࡜࡛ホ౯ࡋࡓࠋFig.2
ࡢ⤖ᯝ࡟ᑐࡋ࿘Ἴᩘࡢࡳࢆኚ໬ࡉࡏࡓሙྜࡢ ᐃ⤖ᯝࢆ
Table.2 Experimental results of AC loss in an HTS coil
Table.2 䛻♧䛩䚹࿘Ἴᩘ䛾ቑຍ䛻ᑐ䛧䛶ᦆኻ䛜䜋䜌⥺ᙧ䛻
Temperature
Current
Frequency
AC Loss
ቑຍ䛧䛶䛔䜛䛣䛸䛛䜙䠈෬ල䛺䛹䛾 㟁ὶᦆኻ䛾ᙳ㡪䛿ᑠ䛥䛟䠈
[K]
[A]
[Hz]
[J]
䝠䝇䝔䝸䝅䝇ᦆኻ䛜ᨭ㓄ⓗ䛷䛒䜛䛸⪃䛘䜙䜜䜛䚹
20
20
10
5.82
ㅰ㎡㻌
20
20
20
9.34
ᮏ◊✲ࡣࠊH25ࠊ26 ᖺᗘࠊ⤒῭⏘ᴗ┬ࡢ⏘ᴗᢏ⾡◊✲
20
20
30
16.34
㛤Ⓨጤク㈝࠾ࡼࡧ H27 ᖺᗘࠊᅜ❧◊✲㛤Ⓨἲே᪥ᮏ་⒪
20
20
40
21.89
◊✲㛤Ⓨᶵᵓ㸦AMED㸧ࡢࠕᮍ᮶་⒪ࢆᐇ⌧ࡍࡿ་⒪ᶵ
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ཧ⪃ᩥ⊩㻌
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㻝㻚㻌 ⚟ ஭ 䠈 ௚ 䠖 㟁 Ẽ Ꮫ ఍ ◊ ✲ ఍ 䠈 ASC-12-014 䠈 䡌 䡌 .5-10 䠈
ࡓࡶࡢ࡛࠶ࡿࠋ
2012
̿̿
第92回 2015年度秋季低温工学・超電導学会
1A-p01
MRI マグネット
㻹㻾㻵 ⏝㧗Ᏻᐃ☢ሙ䝁䜲䝹䝅䝇䝔䝮ᇶ┙ᢏ⾡䛾◊✲㛤Ⓨ䐟䡚䝥䝻䝆䜵䜽䝖≧ἣ䡚㻌
㻾㼑㼟㼑㼍㼞㼏㼔㻌㼍㼚㼐㻌㼐㼑㼢㼑㼘㼛㼜㼙㼑㼚㼠㻌㼛㼒㻌㼠㼔㼑㻌㼢㼑㼞㼥㻌㼟㼠㼍㼎㼘㼑㻌㼙㼍㼓㼚㼑㼠㼕㼏㻌㼒㼕㼑㼘㼐㻌㼏㼛㼕㼘㻌㼟㼥㼟㼠㼑㼙㻌㼒㼡㼚㼐㼍㼙㼑㼚㼠㼍㼘㻌㼠㼑㼏㼔㼚㼛㼘㼛㼓㼥㻌㼒㼛㼞㻌㻹㻾㻵㻚㻌
䠉㻻㼡㼠㼘㼕㼚㼑㻌㼛㼒㻌㼠㼔㼑㻌㼜㼞㼛㼖㼑㼏㼠䠉
ᶓᒣᙲ୍䚸ᮤᬛ፾䚸஭ᮧṊᚿ䚸ᯇ⏣ဴஓ䚸బ⸨ఙ἞䚸Ụཱྀㄹ䚸஭ୖ㐩ஓ䚸⚟஭⚽ᶞ䚸㛗ᘅ฼ᡂ䚸⏣㑓⫕䚸኱✐᫭⿱䠄୕⳻㟁ᶵ䠅䠗㻌
୰ᮧṊᜏ䚸ⓑ஭ᗣஅ䠄ி㒔኱䠅䠗ᐑᇛ኱㍜䚸ὠ⏣⌮䠄ᮾ໭኱䠅
YOKOYAMA Shoichi, LEE Jiwon, IMURA Takeshi, MATSUDA Tetsuya, SATO Shinji, EGUCHI Ryo, INOUE Tatsuya,
FUKUI Hideki, NAGAHIRO Toshinari, TANABE Hajime, DAIKOKU Akihiro (Mitsubishi Electric Corp.);
NAKAMURA Taketsune, SHIRAI Yasuyuki (Kyoto Univ.); MIYAGI Daisuke, TSUDA Makoto (Tohoku Univ.)
E-mail; [email protected]
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Table1 Specifications of the 300mm bore test coil.
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Fig.1 Cooling properties of the HTS test magnet.
Fig.2 MRI multi-slice images of a citrus by very stability
power supply using a conventional MRI magnet.
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第92回 2015年度秋季低温工学・超電導学会
1A-p02
MRI マグネット
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MATSUDA Tetsuya, FUKUI Hideki, INOUE Tatsuya,YOKOYAMA Syoichi,TANABE Hajime (MitsubishiElectric Corp.)
E-mail; [email protected]
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Fig.1 1/4 Cross sectional view of MRI coils after initial
optimization of coil heights
R
224.5
49
R160
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ȭ100
୰ᚰ
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Z
Fig.2 1/4 Cross sectional view of MRI coils after final
optimization
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700
600
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223
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100
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0
0
2
4
6
8
☢ሙB(T)
Fig.3 Load Line of MRI coils
第92回 2015年度秋季低温工学・超電導学会
1A-p03
MRI マグネット
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第92回 2015年度秋季低温工学・超電導学会
1A-p04
MRI マグネット
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第92回 2015年度秋季低温工学・超電導学会
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第92回 2015年度秋季低温工学・超電導学会
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第92回 2015年度秋季低温工学・超電導学会
1A-p08
遮蔽電流磁場
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OKABE Yuma, KAJIKAWA Kazuhiro (Kyushu Univ.)
E-mail: [email protected]
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1. K. Kajikawa, et al.: IEEE Trans. Appl. Supercond. 22
(2012) 4400404
2. Y. Okabe, et al.: CSSJ Conference 91 (2015) 2P-p18
3. N. Amemiya, et al.: Supercond. Sci. Technol. 21 (2008)
095001
4. M. Daibo, et al.: IEEE Trans. Appl. Supercond 22 (2012)
3900204
Fig. 1 Dependence of normalised critical currents on angle of
magnetic field.
(1)
1
ඨ ଶ cosଶ ߠ + sinଶ ߠ
ߛଶ
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߁ଶ = 0.65, ߛଵ = 19.4‫ ܤ‬+ 1, ߛଶ = 1.20‫ ܤ‬+ 1䜢ᚓ䛯䚹䛯䛰䛧䚸ș
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Fig. 2 Comparison among experimental result and numerical
results of screening-current-induced fields.
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遮蔽電流磁場
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第92回 2015年度秋季低温工学・超電導学会
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