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KR102079024B1 - 자기장스테이션, 인서트어셈블리, 마운트어셈블리 및 이들을 포함하는 2축자기형성장비 - Google Patents

자기장스테이션, 인서트어셈블리, 마운트어셈블리 및 이들을 포함하는 2축자기형성장비 Download PDF

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KR102079024B1
KR102079024B1 KR1020180128241A KR20180128241A KR102079024B1 KR 102079024 B1 KR102079024 B1 KR 102079024B1 KR 1020180128241 A KR1020180128241 A KR 1020180128241A KR 20180128241 A KR20180128241 A KR 20180128241A KR 102079024 B1 KR102079024 B1 KR 102079024B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
coil
insert
core
mount
magnetic field
Prior art date
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Active
Application number
KR1020180128241A
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English (en)
Inventor
박승영
박정민
Original Assignee
한국기초과학지원연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국기초과학지원연구원 filed Critical 한국기초과학지원연구원
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    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
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Abstract

본 발명은 2축자기형성장비에 관한 것으로, 본 발명에 따르면, N극을 형성할 수 있는 제1 N자극체 및 S극을 형성할 수 있는 제1 S자극체가 가상의 제1축선(axis) 상에서 소정의 간격을 두고 서로 대향하여 배치된 자기장스테이션; 및 제1인서트코일 및 제2인서트코일로 구성되는 헬름홀츠코일이 마련되어 있으며, 상기 자기장스테이션에 배치 또는 탈거될 수 있는 인서트어셈블리; 를 포함하되, 상기 인서트어셈블리의 상기 헬름홀츠코일의 중심축인 제2축선이 상기 제1축선에 대하여 수직으로 교차하도록 상기 자기장스테이션의 상기 제1 N자극체 및 상기 제1 S자극체 사이의 위치에 상기 인서트어셈블리가 배치되므로 기존의 2축자기형성장치에 비하여 더 큰 세기의 자기장을 형성시킬 수 있으며, 종래의 1축자기형성장치를 2축자기형성장치로 용이하게 업그레이드 시켜줄 수 있는 기술이 개시된다.

Description

자기장스테이션, 인서트어셈블리, 마운트어셈블리 및 이들을 포함하는 2축자기형성장비{Magnetic Field Station, Insert Assembly, Mount assembly and 2-Axis Magnetic Generating Equipment Including Thereof}
본 발명은 외부의 자기장 영향을 받는 시료의 전자기적 특성을 검측하기 위한 측정설비에 관한 것으로, 보다 상세하게는 서로 수직인 두 축(2-axis) 방향으로 자기장을 형성시키었을 때 시료가 나타내는 전자기적 특성을 파악하기 위한 2축 자기형성장비에 관한 것이다.
오늘날 각종 전자기 소자를 이용한 다양한 기기의 개발과 보급의 영향으로 인간의 삶의 편의를 상당히 증진시켜주고 있다. 이처럼 인간의 삶의 편의를 증진시켜줄 각종 전자기기를 개발하기 위하여 기기에 이용되는 소자에 대한 전자기적 특성에 대한 연구와 개발이 필수적으로 요구된다.
소자샘플에 대한 전자기적 특성을 연구하기 위하여 상당히 높은 자기장을 형성시킬 수 있는 전자석이 구비된 자기형성장치가 많이 이용되고 있다. 도 1에는 종래기술에 따른 전자기적 성질 검측장비의 예시적인 형태가 개략적으로 도시되었다.
도 1의 (a)에 도시된 바와 같은 종래의 자기형성장치는 1축자기형성장치(10)로서 일측에 N극(11)이 형성되고 이에 대향하여 타측에 S극(12)이 형성된다. 그리고 이 두 자극 사이에 시료가 배치되고 자기적성질을 측정한다. 이처럼 자기장을 형성시키는 두 개의 전자석(11, 12)이 하나의 축(axis)상에 놓여 있으므로 1축자기형성장치라고 할 수 있다.
한편 도 1의 (b)와 (c)에는 2축자기형성장치가 개략적으로 도시되었다. 2축자기형성장치(20)는 1축으로 자기를 형성시키면서 동시에 1축에 수직인 방향으로도 자기를 형성시키어 소자의 전자기적 특성을 측정한다.
종래에는 이와 같이 1축자기형성장치(10)와 2축자기형성장치(20)가 별도로 따로 제조되어 사용되었었으며, 1축자기형성장치(10)로는 2축자기형성장치(20)처럼 서로 직교하는 2축 상에서 자기를 형성시킬 수가 없었다.
따라서 2축자기형성장치(20)를 새로 장만하여 연구활동에 사용해야 했으며,더군다나 이러한 자기형성장치(10, 20)들은 매우 강한 자기력을 형성시킬 수 있어야 하므로 고가인 1축자기형성장치(20)에 비해 2축자기형성장치(20)는 더욱 고가일 수 밖에 없었다.
그러므로 이러한 자기형성장치(10, 20)를 마련하는 것만으로도 상당한 연구개발비용이 소요될 수 밖에 없었다. 따라서, 소자샘플에 대한 기초연구비용이 증대될 수 밖에 없는 큰 요인으로 작용하기도 하며, 2축자기형성장치를 이용한 연구개발활동의 활성화를 저해하는 요인이 되는 문제점 등이 있었다.
대한민국 공개특허 10-2018-0101388
본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 기존의 1축자기형성장치를 서로 수직인 두 축(2-axis) 방향으로 자기장을 형성시켜 줄 수 있는 2축자기형성장치로 전환 내지 업그레이드 시켜줄 수 있는 기술을 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 2축자기형성장비의 자기장스테이션은 제1코어 및 상기 제1코어를 중심으로 하여 상기 제1코어의 외측 둘레를 따라 감겨진 제1코일을 포함하며, 외부로부터 공급되는 전기에너지에 의해 N극을 형성하는 제1 N자극체; 및 제2코어 및 상기 제2코어를 중심으로 하여 상기 제2코어의 외측 둘레를 따라 감겨진 제2코일을 포함하며, 외부로부터 공급되는 전기에너지에 의해 S극을 형성하는 제1 S자극체; 를 포함하되, 가상의 제1축선(axis) 상에서 소정의 간격을 두고 서로 대향하여 상기 제1 N자극체 및 상기 제1 S자극체가 배치되어 있으며, 상기 제1코어의 적어도 일부분과 상기 제2코어의 적어도 일부분과 접하며, U 또는 ㄷ 자 형태를 갖춘 요크바디; 및 상기 요크바디를 중심으로 하여 권선된 바이어스코일;을 더 포함하는 것을 하나의 특징으로 할 수도 있다.
여기서, 상기 요크바디는, 상기 제1코어 또는 상기 제2코어와 일정 간격 이격되어 배치되되, 중심축이 상기 제1축선에 평행하게 배치되는 센트럴요크(central yoke); 상기 센트럴요크에 일부분이 접하고, 상기 제1코어에 다른 일부분이 접하는 제1사이드요크; 상기 센트럴요크에 일부분이 접하고, 상기 제2코어에 다른 일부분이 접하는 제2사이드요크; 를 포함하는 것을 또 하나의 특징으로 할 수도 있다.
나아가 상기 제1코어의 직경 또는 상기 제2코어의 직경은 상기 센트럴요크의 직경에 비하여 작은 것을 또 하나의 특징으로 할 수도 있다.
나아가 상기 제1코일의 두께(폭)가 상기 제1코어의 지름보다 작거나, 상기 제2코일의 두께가 상기 제2코어의 지름보다 작은 것을 또 하나의 특징으로 할 수도 이다.
또한, 상기 센트럴요크를 중심으로 하여 권선된 바이어스코일이 마련되어 있는 것을 또 하나의 특징으로 할 수도 있다.
나아가, 상기 제1코일 또는 상기 제2코일의 권선밀도가 상기 바이어스코일의 권선밀도에 비하여 동일 또는 50% 이내의 차이를 갖거나, 상기 제1코일 또는 상기 제2코일의 감김수가 상기 바이어스코일의 감김수에 비하여 동일 또는 50% 이내의 차이를 갖는 것을 또 하나의 특징으로 할 수도 있다.
더 나아가 상기 자기장스테이션은, 상기 제1 N자극체, 상기 제1 S자극체 및 상기 요크바디와 결합되어 상기 제1 N자극체, 상기 제1 S자극체 및 상기 요크바디를 지탱하여주는 스탠드; 를 더 포함하되, 상기 제1축선과 상기 요크바디의 중심축을 포함하는 가상의 평면이 수평면에 대하여 20도 내지 90도 사이의 기울기 각도를 갖도록 상기 스탠드가 상기 제1 N자극체, 상기 제1 S자극체 및 상기 요크바디를 지지하여 주는 것을 또 하나의 특징으로 할 수도 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 2축자기형성장비의 인서트어셈블리는 제1인서트코일; 상기 제1인서트코일의 반경만큼 상기 제1인서트코일의 하측으로 이격된 위치에 상기 제1인서트코일과 중심축이 일치하도록 배치되고, 상기 제1인서트코일과 동일한 반경을 갖춘 제2인서트코일; 및 상기 제1인서트코일과 상기 제2인서트코일이 권선된 형태와 위치를 유지할 수 있도록 지지하여 주며, 상기 제1인서트코일 또는 상기 제2인서트코일과 중심축이 동일한 중공(中空)이 형성된 인서트보빈;을 포함하고, 상기 인서트보빈은, 상기 제1인서트코일 및 상기 제2인서트코일 사이에 위치하며, 상기 중공의 중심축에 대하여 수직으로 상기 중공과 연통되는 관측구가 형성된 미들블럭; 상기 미들블럭의 하측에 위치하는 상기 제2인서트코일의 하측에 위치하며, 내측에 냉매가 이동할 수 있도록 냉매홀 또는 냉매관이 마련된 그라운드블럭; 및 상기 미들블럭의 상측에 위치하는 상기 제1인서트코일의 상측에 위치하며, 내측에 냉매가 이동할 수 있도록 냉매홀 또는 냉매관이 마련된 탑블럭; 을 포함하는 것을 하나의 특징으로 할 수도 있다.
나아가 상기 인서트어셈블리에서, 상기 인서트보빈의 상기 탑블럭, 상기 미들블럭 또는 상기 그라운드블럭과 일부분이 접하도록 상기 인서트보빈에 결합되며, 전자석의 코어 또는 폴이 상기 미들블럭에 근접할 수 있도록 수용홀이 형성된 한 쌍의 자극수용패널;을 더 포함하고, 한 쌍의 상기 자극수용패널은 상기 인서트보빈을 사이에 두고 좌우 양 측에서 상기 인서트보빈에 결합된 것을 또 하나의 특징으로 할 수도 있다.
나아가 상기 인서트어셈블리에서, 상기 제1인서트코일 또는 상기 제2인서트코일의 냉각을 위하여 상기 제1인서트코일의 적어도 일부분 및 상기 제2인서트코일의 적어도 일부분에 접하며, 상기 인서트보빈의 전(前)측에서 상기 인서트보빈에 결합되는 프런트냉각자켓; 및 상기 제1인서트코일 또는 상기 제2인서트코일의 냉각을 위하여 상기 제1인서트코일의 적어도 일부분 및 상기 제2인서트코일의 적어도 일부분에 접하며, 상기 인서트보빈의 후(後)측에서 상기 인서트보빈에 결합되는 리어냉각자켓; 을 더 포함하는 것을 또 하나의 특징으로 할 수도 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 2축자기형성장비의 마운트어셈블리는 그라운드요크; 상기 그라운드요크의 전(前)측에 소정의 높이만큼 상측으로 형성된 마운트코어; 상기 마운트코어를 중심으로 하여 권선된 마운트코일; 상기 마운트코일의 외주면에 접하며, 외부로부터 냉매를 유입 받아서 상기 마운트코일을 냉각시켜주는 마운트코일냉각블록; 및 상기 마운트코어의 상측에 위치하며, 시료에 대한 측정이 이루어지는 장소를 제공하는 재물대;를 포함하는 것을 하나의 특징으로 할 수도 있다.
여기서, 상기 마운트코어가 가운데에 위치할 수 있도록 마운트코어삽입홀이 형성되어 있으며, 상기 그라운드요크 상에 배치되되 상기 마운트코어와 상기 마운트 코일 사이에 위치하는 마운트코어가이드; 상기 마운트코어의 상측단이 노출될 수 있도록 홀이 형성되어 있으며, 상기 마운트코어가이드의 상단에 결합되는 보빈가이드; 및 상기 보빈가이드의 상측과 상기 재물대 사이에 배치되며, 상기 재물대를 냉각시켜주기 위한 재물대냉각블록; 을 더 포함하는 것을 또 하나의 특징으로 할 수도 있다.
나아가, 외부로부터 공급되는 냉매가 상기 재물대냉각블록을 냉각시킬수 있도록 상기 재물대냉각블록의 내측에 냉각라인이 구비된 것을 또 하나의 특징으로 할 수도 있다.
나아가, 상기 재물대는 상기 재물대 냉각블록의 상측면의 적어도 일부분에 접하여 결합되며, 상기 재물대와 상기 재물대 냉각블록 사이에는 재물대 상측에 배치될 시료에 대한 수직자기장을 모니터링하기 위한 홀프로브가 삽입될 수 있도록 홀프로브삽입홈이 마련되어 있는 것을 또 하나의 특징으로 할 수도 있다.
나아가, 상기 그라운드요크의 상측면에 배치되되 상기 마운트코어와 평행한 방향으로 세워져서 배치되는 부스팅코어; 및 상기 부스팅코어를 중심으로 권선된 부스팅코일; 을 더 포함하는 것을 또 하나의 특징으로 할 수도 있다.
나아가, 상기 부스팅코어의 단면의 형태는 사각형태인 것을 또 하나의 특징으로 할 수도 있다.
나아가, 상기 부스팅코일의 좌측과 우측에는 상기 부스팅코일을 냉각시켜주기 위한 부스팅코일냉각판이 배치되어 있으며, 상기 부스팅코일냉각판과 상기 부스팅코일 사이에는 냉매가 유입되어 이동될 수 있도록 냉매관이 배치된 것을 또 하나의 특징으로 할 수도 있다.
나아가, 상기 부스팅코일의 상단에는 배치되는 루프탑요크; 중심축이 상기 마운트코어의 중심축과 일치되도록 상기 루프탑요크의 하측면 일부분에 상측단이 결합된 아이시클코어; 상기 아이시클코어를 중심으로 권선된 아이시클코일; 및 상기 아이시클코일의 외주면에 접하며, 상기 아이시클코일을 냉각시켜주는 아이시클코일냉각블록; 을 더 포함하는 것을 또 하나의 특징으로 할 수도 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 2축자기형성장비는 N극을 형성할 수 있는 제1 N자극체 및 S극을 형성할 수 있는 제1 S자극체가 가상의 제1축선(axis) 상에서 소정의 간격을 두고 서로 대향하여 배치된 자기장스테이션; 및 제1인서트코일 및 제2인서트코일로 구성되는 헬름홀츠코일이 마련되어 있으며, 상기 자기장스테이션에 배치 또는 탈거될 수 있는 인서트어셈블리; 를 포함하되, 상기 인서트어셈블리의 상기 헬름홀츠코일의 중심축인 제2축선이 상기 제1축선에 대하여 수직으로 교차하도록 상기 자기장스테이션의 상기 제1 N자극체 및 상기 제1 S자극체 사이의 위치에 상기 인서트어셈블리가 배치되는 것을 하나의 특징으로 할 수도 있다.
여기서, 상기 자기장스테이션은, 상기의 자기장스테이션의 여러 특징 중 어느 하나를 갖춘 자기장스테이션인 것을 또 하나의 특징으로 할 수도 있다.
나아가, 상기 인서트어셈블리는, 상기의 인서트어셈블리의 여러 특징 중 어느 하나를 갖춘 인서트 어셈블리인 것을 또 하나의 특징으로 할 수도 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 2축자기형성장비는 N극을 형성할 수 있는 제1 N자극체 및 S극을 형성할 수 있는 제1 S자극체가 가상의 제1축선(axis) 상에서 소정의 간격을 두고 서로 대향하여 배치된 자기장스테이션; 및 N극을 형성할 수 있는 제2 N자극체 또는 S극을 형성할 수 있는 제2 S자극체가 마련되어 있으며, 상기 자기장스테이션에 배치 또는 탈거될 수 있는 마운트어셈블리; 를 포함하되, 상기 제1축선에 대하여 수직인 제2축선 상에 상기 마운트어셈블리의 상기 제2 N자극체 또는 상기 제2 S자극체가 위치하도록 상기 자기장스테이션의 상기 제1 N자극체 및 상기 제1 S자극체 사이의 위치에 상기 마운트어셈블리가 배치되는 것을 하나의 특징으로 할 수도 있다.
여기서, 상기 자기장스테이션은, 상기의 자기장스테이션의 여러 특징 중 어느 하나를 갖춘 자기장스테이션인 것을 또 하나의 특징으로 할 수도 있다.
여기서, 상기 마운트어셈블리는, 상기의 마운트어셈블리의 여러 특징 중 어느 하나를 갖춘 마운트어셈블리인 것을 또 하나의 특징으로 할 수도 있다.
본 발명에 따른 자기장스테이션, 인서트어셈블리, 마운트어셈블리 및 이들을 포함하는 2축 자기형성장비는, 종래의 자기형성장치에 비하여 더 강한 세기의 자기장을 형성시켜줄 수 있다. 따라서 소자의 전자기적성질을 연구하는데 도움을 줄 수 있다. 아울러. 또한 2축자기형성장치를 별도로 구매할 필요없이 인서트어셈블리 또는 마운트어셈블리를 이용하여 종래의 1축자기형성장치를 2축자기형성장치로 활용할 수 있으므로 연구비용을 절감시킬 수 있는 경제적인 효과 또한 있다.
도 1은 종래의 실시 예에 따른 자기장형성장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자기장스테이션과 인서트어셈블리를 포함하는 2축자기형성장비를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자기장스테이션을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 자기장스테이션의 코어의 끝단에 마련된 코어폴의 다른 형태를 예시적으로 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 자기장스테이션을 개략적으로 나타낸 측면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 인서트어셈블리를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 마운트어셈블리의 다양한 형태를 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 마운트어셈블리를 개략적으로 나타낸 분해사시도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 마운트어셈블리를 개략적으로 나타낸 분해사시도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 마운트어셈블리를 개략적으로 나타낸 분해사시도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 마운트어셈블리가 자기장스테이션에 장착된 2축자기형성장비를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 마운트어셈블리가 자기장스테이션에 장착된 2축자기형성장비를 개략적으로 나타낸 도면이다.
이하에서는 본 발명에 대하여 보다 구체적으로 이해할 수 있도록 첨부된 도면을 참조한 바람직한 실시 예를 들어 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자기장스테이션과 인서트어셈블리를 포함하는 2축자기형성장비를 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자기장스테이션을 개략적으로 나타낸 도면이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 자기장스테이션의 코어의 끝단에 마련된 코어폴의 다른 형태를 예시적으로 나타낸 사시도이고, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 자기장스테이션을 개략적으로 나타낸 측면도이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 인서트어셈블리를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 마운트어셈블리의 다양한 형태를 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 마운트어셈블리를 개략적으로 나타낸 분해사시도이고, 도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 마운트어셈블리를 개략적으로 나타낸 분해사시도이며, 도 10은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 마운트어셈블리를 개략적으로 나타낸 분해사시도이고, 도 11은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 마운트어셈블리가 자기장스테이션에 장착된 2축자기형성장비를 개략적으로 나타낸 도면이며, 도 12는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 마운트어셈블리가 자기장스테이션에 장착된 2축자기형성장비를 개략적으로 나타낸 도면이다.
이하 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들에 따른 자기장스테이션, 인서트어셈블리, 마운트어셈블리 및 이들을 포함하는 2축 자기형성장비에 대하여 설명하기로 한다.
먼저 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 2축(2-axis)자기형성장비는, N극을 형성할 수 있는 제1 N자극체 및 S극을 형성할 수 있는 제1 S자극체가 가상의 제1축선(axis) 상에서 소정의 간격을 두고 서로 대향하여 배치된 자기장스테이션(100) 및 제1인서트코일 및 제2인서트코일로 구성되는 헬름홀츠코일이 마련되어 있으며, 상기 자기장스테이션에 배치 또는 탈거될 수 있는 인서트어셈블리(200) 을 포함하여 이루어질 수 있다.
여기서, 인서트어셈블리(200)의 헬름홀츠코일의 중심축인 제2축선이 제1축선에 대하여 수직으로 교차하도록 자기장스테이션의 제1 N자극체 및 제1 S자극체 사이의 위치에 상기 인서트어셈블리가 배치된 것이 바람직하다.
먼저 자기장스테이션에 대하여 설명하면 다음과 같다.
도 3의 (a)의 사시도와 도 3의 (b)의 평단면도에서 참조되는 바와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 자기장스테이션(100)은 제1 N자극체(120), 제1 S자극체(140), 요크바디(110)와 바이어스코일(117)을 포함하여 이루어질 수 있다.
제1 N자극체(120)는 제1코어(121) 및 제1코어(121)를 중심으로 하여 제1코어(121)의 외측 둘레를 따라 감겨진 제1코일(125)을 포함하며, 외부로부터 공급되는 전기에너지에 의해 N극을 형성한다.
제1 S자극체(140)는 제2코어(141) 및 제2코어(141)를 중심으로 하여 제2코어(141)의 외측 둘레를 따라 감겨진 제2코일(145)을 포함하며, 외부로부터 공급되는 전기에너지에 의해 S극을 형성한다.
그리고, 제1 N자극체(120) 및 제1 S자극체(140)는 도 3에서 참조되는 바와 같이 가상의 제1축선(axis) 상에서 소정의 간격을 두고 서로 대향하여 제1 N자극체(120) 및 제1 S자극체(140)가 배치된다.
요크바디(110)는 제1코어(121)의 적어도 일부분과 제2코어(141)의 적어도 일부분과 접하며, U 또는 ㄷ 자 형태를 갖추고 있다.
바이어스코일(117)은 요크바디(110)를 중심으로 권선된 코일이다.
요크바디(110)는 적어도 하나 이상의 부재로서 ㄷ자 또는 U 자와 같은 형태를 갖춘 것도 가능하며, 다음과 같이 센트럴요크(111), 제1사이드요크(115) 및 제2사이드요크(113) 를 포함하여 이루어진 것 또한 바람직하다.
도면에서 참조되는 바와 같이, 센트럴요크(central yoke)(111)는 제1코어(121) 또는 제2코어(141)와 일정 간격 이격되어 배치되되, 중심축이 제1축선에 평행하게 배치된다.
여기서, 제1코어(121)의 직경 또는 제2코어(141)의 직경은 센트럴요크(111)의 직경에 비하여 작은 것이 바람직하다. 즉, 센트럴요크(111)의 직경이 제1코어(121)의 직경이나 제2코어(141)의 직경보다 큰 것이 바람직하다.
센트럴요크(111)은 쉽게 자기포화가 되므로 제1코어(121) 또는 제2코어(141)의 직경보다 더 커야 자기장효율을 증대시키는데 유리하므로 센트럴요크(111)의 직경이 제1코어(121)의 직경이나 제2코어(141)의 직경보다 큰 것이 바람직하다는 것이다. 여기서 자기장효율이란 입력전류 대비 출력자기장의 세기를 말한다.
그리고, 제1사이드요크(115)는 센트럴요크(111)에 제1사이드요크(115)의 일부분이 접하고, 제1코어(121)에 제1사이드요크(115)의 다른 일부분이 접하도록 배치된다.
제2사이드요크(113)는 제1사이드요크(115)와 마찬가지로 센트럴요크(111)에 제2사이드요크(113)의 일부분이 접하고, 제2코어(141)에 제2사이드요크(113)의 다른 일부분이 접하도록 배치된다.
이와 같이 센트럴요크(111), 제1사이드요크(115) 및 제2사이드요크(113)를 통해 요크바디(110)를 구성할 수 있다.
그리고, 제1코일(125)의 두께(폭)가 제1코어(121)의 지름보다 작게 형성된 것이 바람직하다. 여기서, 코일의 두깨는, 코어를 중심으로 권선되어 도넛과 유사한 형태를 갖춘 코일에서 외경과 내경 사이의 폭 또는 너비를 뜻한다.
마찬가지로, 제2코일(145)의 두께 역시 제2코어(141)의 지름보다 작은 것이 바람직하다. 코일의 두께가 코어의 지름보다 작으면 자기장효율을 증대시키는데 유리하므로 바람직하다.
그리고, 센트럴요크(111)를 중심으로 하여 권선된 바이어스코일(117)이 마련되어 있는 것 또한 바람직하다. 센트럴요크(111)와 센트럴요크(111)에 권선된 바이어스코일(117)에 의해 자기장효율을 더욱 증대시킬 수 있으므로 바람직하다.
그리고, 제1코일(125)의 권선밀도는 바이어스코일(117)의 권선밀도와 같은 것도 바람직하며, 제1코일(125)의 권선밀도가 바이어스코일(117)의 권선밀도에 비하여 50% 이내의 차이를 갖는 것이 바람직하다.
마찬가지로 제2코일(145)의 권선밀도도 바이어스코일(117)의 권선밀도와 같은 것도 바람직하며, 바이어스코일(117)의 권선밀도에 비하여 50% 이내의 차이를 갖는 것 또한 바람직하다.
또는, 제1코일(125)의 감김수- 또는 턴수 라고도 한다-가 바이어스코일(117)의 감김수와 같은 것도 바람직하며, 제1코일(125)의 감김수가 바이어스코일(117)의 감김수에 비하여 50% 이내의 차이를 갖는 것이 바람직하다.
마찬가지로 제2코일(145)의 감김수도 바이어스코일(117)의 감김수와 같은 것도 바람직하며, 바이어스코일(117)의 감김수에 비하여 50% 이내의 차이를 갖는 것 또한 바람직하다.
더욱 바람직하게는, 제1코일(125)과 제2코일(145)의 권선밀도가 바이어스코일(117)의 권선밀도와 동일하거나, 제1코일(125)과 제2코일(145)의 권선밀도가 바이어스코일(117)의 권선밀도와 동일하도록 구성되면 자기장효율을 증대시키는데 더욱 유리하다.
베이스플레이트(161)은 제1 N자극체(120), 제1 S자극체(140) 및 요크바디(110)의 하측에서 제1 N자극체(120), 제1 S자극체(140) 및 요크바디(110)를 지지하여 주는 기본토대가 된다.
이러한 베이스플레이트(161)도 바람직하지만, 자기장스테이션(100)에 더 포함될 수 있는 다음과 같은 스탠드(160) 또한 바람직하다.
도 5에서 참조되는 바와 같이 스탠드(160)는, 제1 N자극체(120), 제1 S자극체(140) 및 요크바디(110)와 결합되어 제1 N자극체(120), 제1 S자극체(140) 및 요크바디(110)를 지탱하여 준다. 특히 스탠드(160)은 제1축선과 요크바디(110)의 중심축을 포함하는 가상의 평면이 수평면에 대하여 20도 내지 90도 사이의 기울기 각도를 갖도록 스탠드(160)이 제1 N자극체(120), 제1 S자극체(140) 및 요크바디(110)를 지지하여 주는 것이 바람직하다
이처럼 스탠드(160)이 기울기를 갖춤으로써 제1 N자극체(120)와 제1 S자극체(140)가 수평면에 대해여 일정한 높이에 위치하게 되면 프로브 또는 실험기구가 위치할 수 있는 공간을 제공할 수 있으므로 바람직하다.
또한 광학테이블과 같은 강자성 베이스에 자기장스테이션을 설치하는 경우 스탠드(160)의 두께가 제1 N자극체(120)와 제1 S자극체(140)의 끝단의 코어폴 사이의 갭보다 2배 이상의 크기를 갖추면 자속누설을 억제할 수 있으므로 바람직하다.
그리고 제1코어(121)와 제2코어(141) 각각의 끝단에는 제1코어폴(123)과 제2코어폴(143)이 있다. 제1코어폴(123)의 끝단과 제2코어폴(143)의 끝단은 도 3의 (b)에서 참조되는 바와 같이 평평한 평면처럼 되어 있는 것도 바람직하지만, 도 4에서 참조되는 바와 같이 제1코어폴(1231) 및 제2코어폴(1431)의 끝단이 단차진 부분이 형성되어 있는 형태 또한 바람직하다.
이처럼 제1코어폴(1231)과 제2코어폴(1431)이 형성되면 수평방향인 제1축선방향으로 형성되는 수평자기장의 세기와 균일도를 증대시킬 수 있으므로 바람직하다.
여기서 제1코어폴(1231)과 제2코어폴(1431)에서 단차진 부분이 기울기면의 기울기가 35도 내지 55도 사이의 각도를 갖도록 형성되면 자기장의 세기를 증대시키는 데 도움이 되며, 제1코어폴(1231)과 제2코어폴(1431)의 중심부분이 도 4에서 참조되는 바와 같이 오목한 형태를 갖추면 자기장의 세기를 극대화 하는데 도움이 되므로 바람직하다.
다음으로 본 발명의 실시 예에 따른 인서트어셈블리에 대하여 설명을 하기로 한다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 인서트어셈블리(200)는 기본적으로 제1인서트코일(211), 제2인서트코일(212) 및 인서트보빈(220)을 포함하여 이루어진다. 여기서 제1인서트코일(211)과 제2인서트코일(212)이 함께 헬름홀츠코일을 구성하는 것 또한 바람직하다. 물론 헬름홀츠코일이 아닌 솔레노이드 또한 가능하며 자기균일도 향상에 도움이 된다.
제1인서트코일(211)은 도면에서 참조되는 바와 같이 인서트보빈(220)에 권선되어 있다.
그리고, 제2인서트코일(212)은 제1인서트코일(211)의 하측에서 인서트보빈(220)에 권선되어 있다. 바람직하게는 제1인서트코일(211)의 반경만큼 제1인서트코일(211)의 하측으로 이격된 위치에 제1인서트코일(211)과 중심축이 일치하도록 제2인서트코일(212)이 배치되고, 제2인서트코일(212)과 제1인서트코일(211)이 동일한 반경을 갖춘 것이 바람직하다.
그리고 인서트보빈(220)은 위와 같이 제1인서트코일(211)과 제2인서트코일(212)이 권선되어 배치될 수 있는 외관을 갖추고 있다.
즉, 인서트보빈(220)은 제1인서트코일(211)과 제2인서트코일(212)이 권선된 형태와 위치를 유지할 수 있도록 지지하여 준다. 그리고, 인서트보빈(220)에는 중공(中空)이 형성되어 있으며, 중공의 중심축이 제1인서트코일(211)의 중심축 또는 제2인서트코일(212)의 중심축과 일치되도록 형성되어 있다.
이러한 인서트보빈(220)은 미들블럭(223), 그라운드블럭(221) 및 탑블럭(225)을 포함하여 이루어지며, 구리 또는 알루미늄 계열의 소재와 같이 열전도도가 높은 소재로 이루어지는 것이 바람직하다.
미들블럭(223)은 도 6에서 참조되는 바와 같이 제1인서트코일(211) 및 제2인서트코일(212) 사이에 위치한다. 따라서 미들블럭(223)의 두께 또는 높이에 의해 제1인서트코일(211) 및 제2인서트코일(212) 사이의 간격이 설정될 수 있다.
그리고 미들블럭(223)에는 중공의 중심축에 대하여 수직인 방향으로 중공과 연통되는 관측구(224)가 형성되어 있는 것이 바람직하다.
중공 내에서 미들블럭(223)의 중심부분으로 시료 또는 시료의 자기적 성질을 측정하는데 이용되는 센서 또는 홀프로브 등이 이 관측구(224)를 통해 진입될 수 있다.
또한, 광학적 성질 측정 실험시 관측구(224)를 통해 레이저와 같은 빛을 조사시켜줄 수 있으므로 바람직하다.
미들블럭(223)의 내측에는 냉매가 이동할 수 있도록 냉매홀 또는 냉매관이 마련되어 있는 것이 바람직하다. 미들블럭(223)의 내측에 마련된 냉매홀 또는 냉매관을 통해 냉매가 유입되어 미들블럭(223)이 냉각되면 제1인서트코일(211) 또는 제2인서트코일(212)에 대하여 전도냉각시켜줄 수 있으므로 바람직하다.
그라운드블럭(221)은 미들블럭(223)의 하측에 위치하는 제2인서트코일(212)의 하측에 위치한다. 그리고 그라운드블럭(221)의 내측에는 냉매가 이동할 수 있도록 냉매홀 또는 냉매관이 마련되어 있는 것이 바람직하다.
제1인서트코일(211)과 제2인서트코일(212)에는 자기장형성을 위해 전류가 인가되어 전류가 흐르게 된다. 이때 전류가 흐르는 제1인서트코일(211)과 제2인서트코일(212)에는 줄열이 발생하게 된다.
일반적으로 코일에서 발생하게 되는 줄열은 실험환경의 온도 즉, 시료 주변의 온도를 상승시켜서 실험상에 방해가 되는 변수를 제공하게 된다. 또한 코일에 발생되는 줄열로 인해 코일의 온도가 높아지면 코일이 손상되는 문제 또한 야기된다.
따라서, 냉매를 이용하여 그라운드블럭(221)을 냉각시켜서 제2인서트코일(212)을 전도냉각시켜줄 수 있는 것이 바람직하다.
그라운드블럭(221)의 내측에 마련된 냉매홀 또는 냉매관을 통해 냉매가 이동하면서 그라운드블럭(221)이 냉각된다. 따라서 발열되는 제2인서트코일(212)이 그라운드블럭(221)에 의해서도 냉각될 수가 있다.
탑블럭(225)은 미들블럭(223)의 상측에 위치하는 제1인서트코일(211)의 상측에 위치한다. 그리고, 탑블럭(225)은 그라운드블럭(221)과 마찬가지로 내측에 냉매가 이동할 수 있도록 냉매홀 또는 냉매관이 마련되어 있다.
탑블럭(225)의 내측에 마련된 냉매홀 또는 냉매관을 통해 냉매가 이동하면서 탑블럭(225)이 냉각된다. 따라서 발열되는 제1인서트코일(211)이 탑블럭(225)에 의해서도 전도냉각될 수가 있다.
이와 같은 인서트어셈블리(200)에서 자극수용패널(241, 246)을 더 포함하는 것 또한 바람직하다.
자극수용패널(241, 246)은 인서트보빈(200)의 탑블럭(225), 미들블럭(223) 또는 그라운드블럭(221)과 일부분이 접하도록 인서트보빈(220)에 결합된다. 그리고 자극수용패널(241, 246)에는 자기장스테이션(100)의 제1,2코어(121, 141) 또는 제1,2 코어폴(123, 143)이 미들블럭(223)에 근접할 수 있도록 수용홀이 형성되어 있는 것이 바람직하다.
이러한 자극수용패널(241, 246) 또한 구리 또는 알루미늄 계열의 소재와 같이 열전도성 소재인 것이 바람직하다.
도 6에서는 수용홀이 자극수용패널(241, 246)의 가운데 부분에 형성되어 있는 것을 예시적으로 도시하였다. 수용홀은 앞서 설명한 자기장스테이션(100)에서의 제1, 2 코어폴(123, 143)이 외주면이 테이퍼지게 형성된 형태에 대응하여 수용홀 또한 자극수용패널(241, 246)에서 테이퍼지게 형성된 것도 바람직하다.
이러한 자극수용패널(241, 246)은 도면에서 참조되는 바와 같이 한 쌍으로 마련된 것이 바람직하다. 그리고, 한 쌍의 자극수용패널(241, 246)은 인서트보빈(220)을 사이에 두고 좌우 양 측에서 인서트보빈(220)에 결합된다.
그리고 자극수용패널(241, 246)에 결합된 제1, 2 코어폴(123, 143)의 면이 인서트 보빈(220)의 좌우면에 접촉되면, 제1, 2인서트코일(211,212)에서 발생한 열이 제1, 2 코어폴(123, 143)로 전도되는 경로를 형성하게 되므로 방열성능을 더욱 더 증대시켜줄 수 있게 된다.
그리고 인서트어셈블리(200)에서, 프런트냉각자켓(231) 및 리어냉각자켓(236)을 더 포함하여 이루어지는 것 또한 바람직하다.
프런트냉각자켓(231)은 제1인서트코일(211) 또는 제2인서트코일(212)의 냉각을 위하여 제1인서트코일(211)의 적어도 일부분 및 제2인서트코일(212)의 적어도 일부분에 접하며, 인서트보빈(220)의 전(前)측에서 인서트보빈(220)에 결합된다.
그리고 프런트냉각자켓(231)에는 인서트보빈(220)의 미들블럭(223)에 마련된 관측구(224)와 연통되는 관측구(234)가 형성되어 있는 것이 바람직하다.
리어냉각자켓(236)은 제1인서트코일(211) 또는 제2인서트코일(212)의 냉각을 위하여 제1인서트코일(211)의 적어도 일부분 및 제2인서트코일(212)의 적어도 일부분에 접하며, 인서트보빈(220)의 후(後)측에서 인서트보빈(220)에 결합된다.
이러한 프런트냉각자켓(231)과 리어냉각자켓(236) 또한 제1인서트코일(211) 또는 제2인서트코일(212)에서 발생하는 열을 냉각시킬 수 있도록 구리 또는 알루미늄계열의 소재와 같은 열전도체로 이루어진 것이 바람직하다.
그리고, 좀 더 바람직하게는 인서트어셈블리(200)에 상부냉각자켓(251)과 하부냉각자켓(256)이 더 포함된다.
상부냉각자켓(251)은 탑블럭(225)의 상측에 결합된다. 그리고 상부냉각자켓(251)에는 인서트보빈(220)에 형성된 중공과 연통되는 홀이 형성되어 있다. 그리고 상부냉각자켓(251)에 제1인서트코일(211) 또는 제2인서트코일(212)로 전류를 공급하기 위한 전원터미널(280)이 마련되어 있는 것 또한 바람직하다.
하부냉각자켓(256)은 그라운드블럭(221)의 하측에 결합된다. 하부냉각자켓(256) 또한 인서트보빈(220)의 중공과 연통되는 홀이 형성되어 있다.
이와 같은 인서트어셈블리(200)에 파이프와 같은 형태의 복사차폐봉(260)이 포함되는 것 또한 바람직하다. 복사차폐봉(260)은 인서트보빈(220)의 중공에 삽입되며 복사열에 의해 시료가 열을 받지 않도록 복사열을 차폐함으로써 방지 또는 억제하여 준다.
그리고 시료에 대한 실험시 자기장의 세기가 충분하지 못할 경우에는 이를 보완하여 주기 위하여 인서트보빈(200)의 중공 내측에 배치되는 인서트자기코어(270)이 더 포함되는 것 또한 바람직하다. 도 6의 (b)의 분해전개도에서 참조되는 바와 같이 인서트자기코어(270)은 복사차폐봉(260)의 내측으로 삽입되어 인서트보빈(220)의 중공 내측에 배치될 수 있다.
이와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 자기장스테이션(100)과 인서트어셈블리(200)를 통해 본 발명의 실시 예에 따른 2축자기형성장비가 구현될 수 있다. 그리고 본 발명의 실시 예에 따른 인서트어셈블리(200)를 종래의 1축자기형성장치에 장착시키면 2축자기형성장치로 업그레이드시켜줄 수 있다.
그리고 인서트어셈블리(200) 대신에 마운트어셈블리를 포함하여 2축자기형성장비가 구성되는 것 또한 바람직하다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 2축자기형성장비는 자기장스테이션 및 마운트어셈블리를 포함하여 이루어질 수 있다.
여기서, 자기장스테이션은 N극을 형성할 수 있는 제1 N자극체 및 S극을 형성할 수 있는 제1 S자극체가 가상의 제1축선(axis) 상에서 소정의 간격을 두고 서로 대향하여 배치되며, 좀 더 구체적인 내용은 앞서 설명한 바와 같다.
도 7에서 참조되는 바와 같은 마운트어셈블리(301, 302, 303)는 N극을 형성할 수 있는 제2 N자극체 또는 S극을 형성할 수 있는 제2 S자극체가 마련되어 있으며, 자기장스테이션(100)에 배치 또는 탈거될 수 있다.
여기서 제1축선에 대하여 수직인 가상의 제2축선 상에 마운트어셈블리의 제2 N자극체 또는 제2 S자극체가 위치하도록 자기장스테이션의 제1 N자극체 및 제1 S자극체 사이의 위치에 마운트어셈블리(301, 302, 303)가 배치되는 것이 바람직하다.
이하 본 발명의 실시 예에 따른 마운트어셈블리(301, 302, 303)에 대해서 설명을 하기로 한다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 마운트어셈블리는 기본적으로 그라운드요크(310), 마운트코어(320), 마운트코일(330), 마운트코일냉각블록(340) 및 재물대(350)를 포함한다.
이러한 마운트어셈블리(301, 302, 303)은 도 7의 (a), (b), (c)에 도시된 바와 같이 3가지의 형태가 가능하며, 도 7의(a)에 도시된 마운트어셈블리(301)이 기본적인 형태라고 할 수 있다.
먼저 도 7의 (a) 및 도 8에 도시된 기본적인 형태의 마운트어셈블리(301)에서 그라운드요크(310)는 마운트어셈블리(301)의 하측에 위치하며 마운트어셈블리(301)의 기본토대역할을 한다.
도면에서 참조되는 바와 같이 그라운드요크(310)를 지지기반으로 하여 마운트코어(320), 마운트코일(330), 마운트코일냉각블록(340)이 그라운드요크(310)의 상측에 배치된다.
마운트코어(320)는 도 7에서 참조되는 바와 같이 그라운드요크(310) 위에서 전(前)측에 소정의 높이만큼 상측으로 형성된다.
마운트코일(330)은 그라운드요크(310)의 위에 배치되되, 마운트코어(320)를 중심으로 하여 권선되어 있다.
마운트코일냉각블록(340)은 마운트코일(330)의 외주면에 접하며, 외부로부터 냉매를 유입 받아서 마운트코일(330)을 냉각시켜준다.
그리고 재물대(350)는 마운트코어(320)의 상측에 위치하며, 시료에 대한 측정이 이루어지는 장소를 제공한다.
이러한 마운트어셈블리(301)에 마운트코어가이드(360), 보빈가이드(365) 및 재물대냉각블록(370)을 더 포함하는 것 또한 바람직하다..
마운트코어가이드(360)는 마운트코어(320)가 가운데에 위치할 수 있도록 도 8에서 참조되는 바와 같이 마운트코어삽입홀이 형성되어 있으며, 그라운드요크(310) 상에 배치되되, 마운트코어(320)와 마운트코일(330) 사이에 위치한다.
그리고 보빈가이드(365)는 마운트코어(320)의 상측단이 노출될 수 있도록 홀이 형성되어 있으며, 마운트코어가이드(360)의 상단에 결합된다.
재물대냉각블록(370)은 보빈가이드(365)의 상측과 재물대(350) 사이에 배치된다. 재물대냉각블록은 보빈가이드의 상측과 재물대 사이에 배치된다. 이러한 재물대냉각블록(370)은 재물대(350)를 냉각시켜주기 위하여 외부로부터 공급되는 냉매가 재물대냉각블록(370)을 냉각시킬 수 있도록 재물대냉각블록(370)의 내측에 냉각라인(372)이 구비된 것이 바람직하다.
재물대냉각블록(370)에 구비된 냉각라인(372)을 통해 냉매가 이동하면서 재물대냉각블록(370)을 냉각시켜주게 된다. 그리고. 재물대냉각블록(370)이 냉각되면서 재물대(350)가 과열되지 않도록 한다.
재물대(350)는 재물대냉각블록(370)의 상측면의 적어도 일부분에 접하여 결합된다. 그리고, 재물대(350)와 재물대냉각블록(370) 사이에는 재물대(350) 상측에 배치될 시료에 대한 수직자기장을 모니터링하기 위한 홀프로브(미도시)가 삽입될 수 있도록 홀프로브삽입홈(352)이 마련되어 있는 것이 바람직하다.
도면부호 380은 마운트코일냉각블록(340) 또는 재물대냉각블록(370)의 내측에 마련된 냉각라인(372)측으로 냉매가 유입될 수 있도록 냉매유입포트를 지지하여주는 지지패널이다.
이와 같이 마운트어셈블리가 도 7의 (a)와 같이 그라운드요크(310), 마운트코어(320), 마운트코일(330), 마운트코일냉각블록(340) 및 재물대(350)를 포함하는 기본적인 형태를 갖춘 것도 바람직하다.
여기서, 도 7의(a)에서와 같은 마운트어셈블리(301)에 부스팅코어(410), 부스팅코일(420)을 더 포함하는 마운트어셈블리의 형태 또한 바람직하며, 부스팅코일냉각판(441, 446)을 더 포함하는 도 7의 (b) 및 도 9에서와 같은 마운트어셈블리의 형태 역시 바람직하다. 도 7의 (b) 및 도 9에서는 부스팅코어(410), 부스팅코일(420), 부스팅코일냉각판(441, 446)을 더 포함하는 마운트어셈블리(302)의 응용된 실시형태를 예시적으로 나타내었다.
부스팅코어(410)는 그라운드요크(310)의 상측면에 배치되되, 마운트코어(320)와 평행한 방향으로 세워져서 배치된 것이 바람직하다.
부스팅코일(420)은 부스팅코어(410)를 중심으로 권선되어 형성된다.
그리고, 부스팅코어(410)의 단면의 형태는 도 7의(b) 또는 도 9에서 참조되는 바와 같이 사각형태인 것이 바람직하다.
이처럼 부스팅코어(410)의 단면의 형태가 사각형태를 갖추면 부스팅코일(420) 또한 사각의 형태를 갖추도록 권선되어 형성된다. 이처럼 부스팅코어(410)의 단면이 사각형태를 갖추면 자기장스테이션(310)에 장착되었을 때 자기장스테이션(100)의 제1 N자극체(120), 제1 S자극체(140) 및 요크바디(110) 사이의 공간활용도가 증대된다는 장점이 있다.
또한, 자기장스테이션(100)의 제1 N자극체(120), 제1 S자극체(140) 및 요크바디(110) 사이의 제한된 공간 내에서 부스팅코어(410)의 단면적이 사각형태인 것이 원형형태인 것에 비하여 단면의 면적을 더 넓게 형성할 수 있으므로 자기포화시점이 연장되어 자기저항이 감소된다. 자기저항이 감소됨에 따라 총 자속량이 증가되어 자력이 증가된다는 장점이 있다.
그리고, 부스팅코어(410)의 단면의 형태가 사각형태를 갖추고, 부스팅코어(410)의 길이가 길면 길수록 부스팅코일(420)이 권선된 권선층이 길게 펴져서 권선되므로 발열밀도가 감소된다. 따라서 부스팅코일(420)의 좌우 양 측에 대한 냉각만으로도 충분한 방열효과를 얻을 수도 있다.
부스팅코일(420)의 좌측과 우측에는 부스팅코일(410)을 냉각시켜주기 위한 부스팅코일냉각판(441, 446)이 배치된 것도 충분히 가능하며, 부스팅코일냉각판(441, 446)과 부스팅코일(420) 사이에는 냉매가 유입되어 이동될 수 있도록 냉매관(430)이 배치된 것도 바람직하다.
이처럼 부스팅냉각판(441, 446)과 냉매관(430)이 마련되면, 발열되는 부스팅코일이 과열되지 않도록 냉각시켜줄 수 있으므로 바람직하다.
도 7의 (b)에 도시된 바와 같은 마운트어셈블리(302)가 본 발명의 자기장스테이션(100)에 장착된 형태를 도 11에 개략적으로 나타내었다. 도 11에서 도면부호 590은 고정바로써 마운트어셈블리(302)가 자기장스테이션에 안정적으로 자리잡을 수 있도록 보조하여 줄 수 있다.
이처럼 도 7의 (b)와 도9에서 참조되는 바와 같은 마운트어셈블리도 바람직하며, 여기서 더 응용된 형태인 도 7의 (c) 및 도 10에 도시된 바와 같은 응용된 마운트어셈블리(303)의 형태 또한 가능하다.
도 7의 (c)와 도 10에서는 응용된 형태의 마운트어셈블리를 예시적으로 도시하였다.
도 7의 (c)와 도 10에서 참조되는 바와 같은 응용된 형태의 마운트어셈블리(303)는 앞서 설명한 도 7의 (b)와 도 9에서의 마운트어셈블리(302)에 루프탑요크(510), 아이시클코어(520), 아이시클코일(530) 및 아이시클코일냉각블록(540)을 더 포함한다.
루프탑요크(510)는 도 10에서 참조되는 바와 같이 부스팅코일(530)의 상단에 배치되며, 아이시클코어(520)를 지지한다.
아이시클코어(520)의 중심축이 마운트코어(320)의 중심축과 일치되도록 루프탑요크(510)의 하측면 일부 부분에 아이시클코어(520)의 상측단이 결합된다.
그리고 아이시클코일(530)은 아이시클코어(520)를 중심으로 권선되어 형성된다. 아이시클코일냉각블록(540)은 아이시클코일(530)의 외주면에 접하며, 외부로부터 냉매를 공급받아서 아이시클코일(530)을 냉각시켜준다.
이와 같이 도 7의(a)에서와 같은 마운트어셈블리(301)는 재물대(350)에 배치된 시료의 하측에서 자기장을 형성시켜줄 수 있으며, 도 7의 (c)에서와 같은 마운트어셈블리(303)는 재물대(350)에 배치된 시료의 상측과 하측에서 자기장을 형성시켜줄 수 있으므로 바람직하다.
도 7의 (c)에 도시된 바와 같은 마운트어셈블리(303)가 본 발명의 자기장 스테이션(100)에 장착된 형태를 도 12에 개략적으로 나타내었다. 도 12에서 도면부호 590은 앞서 설명한 바와 같이 고정바로써 마운트어셈블리(303)가 자기장스테이션(100)에 안정적으로 자리잡을 수 있도록 보조하여 줄 수 있으므로 바람직하다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 마운트어셈블리는 기존의 1축자기장형성장치에 간단히 장착하여 2축자기장형성장치로 업그레이드 시켜줄 수 있다.
또는 앞서 설명한 본 발명에 따른 자기장스테이션에 본 발명의 마운트어셈블리를 장착하여 본 발명의 다른 실시 예에 따른 2축자기형성장비를 구현할 수도 있다.
이와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 자기장스테이션과 인서트어셈블리 또는 마운트어셈블리를 통해 본 발명의 2축자기형성장비가 구현될 수 있으며, 기존의 2축자기형성장치에 비하여 더 큰 세기의 자기장을 형성시킬 수 있다는 장점이 있다.
그리고 본 발명의 실시 예에 따른 인서트어셈블리 또는 마운트어셈블리를 종래의 1축자기형성장치에 장착시켜줌으로써 1축자기형성장치를 2축자기형성장치로 용이하게 업그레이드시켜줄 수 있다.
따라서, 종래와 같이 별도의 2축자기형성장치를 새로 구매할 필요 없이 본 발명에 따른 인서트어셈블리 또는 마운트어셈블리를 종래의 1축자기형성장치에 장착시키기만 하면 2축자기형성장치를 형성시킬 수 있으므로 장비구매로 인한 비용지출을 절감할 수 있다는 장점도 있다.
아울러, 1축자기형성장치와 별도로 2축자기형성장치를 추가적으로 마련함에 따라 요구되는 설치공간 확보문제도 없으므로 공간 제약의 문제 또한 발생되지 않는다는 장점 또한 있다.
이상에서 설명된 바와 같이, 본 발명에 대한 구체적인 설명은 첨부된 도면을 참조한 실시 예들에 의해서 이루어졌지만, 상술한 실시 예들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 들어 설명하였을 뿐이기 때문에, 본 발명이 상기의 실시 예에만 국한되는 것으로 이해되어져서는 아니되며, 본 발명의 권리범위는 후술하는 청구범위 및 그 등가개념으로 이해되어져야 할 것이다.
100 : 자기장스테이션
120 : 제1 N자극체 140 : 제1 S자극체
110 : 요크바디 160 : 스탠드
200 : 인서트어셈블리
211 : 제1인서트코일 212 : 제2인서트코일
220 : 인서트보빈 231 : 프런트냉각자켓
236 : 리어냉각자켓 241, 246 : 자극수용패널
301, 302, 303 : 마운트어셈블리
310 : 그라운드요크 320 : 마운트코어
330 : 마운트코일 340 : 마운트코일냉각블록
350 : 재물대
410 : 부스팅코어 420 : 부스팅코일
510 : 루프탑요크 520 : 아이시클코어
530 : 아이시클코일 540 : 아이시클코일냉각블록

Claims (24)

  1. 제1코어 및 상기 제1코어를 중심으로 하여 상기 제1코어의 외측 둘레를 따라 감겨진 제1코일을 포함하며, 외부로부터 공급되는 전기에너지에 의해 N극을 형성하는 제1 N자극체; 및
    제2코어 및 상기 제2코어를 중심으로 하여 상기 제2코어의 외측 둘레를 따라 감겨진 제2코일을 포함하며, 외부로부터 공급되는 전기에너지에 의해 S극을 형성하는 제1 S자극체; 를 포함하되,
    가상의 제1축선(axis) 상에서 소정의 간격을 두고 서로 대향하여 상기 제1 N자극체 및 상기 제1 S자극체가 배치되어 있으며,
    상기 제1코어의 적어도 일부분과 상기 제2코어의 적어도 일부분과 접하며, U 또는 ㄷ 자 형태를 갖춘 요크바디; 및
    상기 요크바디를 중심으로 하여 권선된 바이어스코일;을 포함하고,
    상기 요크바디는,
    상기 제1코어 또는 상기 제2코어와 일정 간격 이격되어 배치되되, 중심축이 상기 제1축선에 평행하게 배치되는 센트럴요크(central yoke);
    상기 센트럴요크에 일부분이 접하고, 상기 제1코어에 다른 일부분이 접하는 제1사이드요크;
    상기 센트럴요크에 일부분이 접하고, 상기 제2코어에 다른 일부분이 접하는 제2사이드요크; 를 포함하고,
    상기 제1코어의 직경 또는 상기 제2코어의 직경은 상기 센트럴요크의 직경에 비하여 작고,
    상기 센트럴요크를 중심으로 하여 권선된 바이어스코일이 마련되어 있고,
    상기 제1코일 또는 상기 제2코일의 권선밀도가 상기 바이어스코일의 권선밀도에 비하여 동일 또는 50% 이내의 차이를 가지고,
    상기 제1코일 또는 상기 제2코일의 감김수가 상기 바이어스코일의 감김수에 비하여 동일 또는 50% 이내의 차이를 가지고,
    상기 제1 코일과 상기 제2 코일은 상기 바이어스 코일의 양 측부에서 중첩되고,
    상기 제1 코어와 상기 제2 코어와 상기 요크바디는 유사(類似) 'ㅁ'자 형상을 이루고,
    상기 제1 코일와 상기 제2 코일은 상기 제1 코어와 상기 제2 코어 사이에 자속을 발생시키는 것을 특징으로 하는 자기장스테이션.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제1코일의 두께(폭)가 상기 제1코어의 지름보다 작거나, 상기 제2코일의 두께가 상기 제2코어의 지름보다 작은 것을 특징으로 하는 자기장스테이션.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 자기장스테이션은,
    상기 제1 N자극체, 상기 제1 S자극체 및 상기 요크바디와 결합되어 상기 제1 N자극체, 상기 제1 S자극체 및 상기 요크바디를 지탱하여주는 스탠드; 를 더 포함하되,
    상기 제1축선과 상기 요크바디의 중심축을 포함하는 가상의 평면이 수평면에 대하여 20도 내지 90도 사이의 기울기 각도를 갖도록 상기 스탠드가 상기 제1 N자극체, 상기 제1 S자극체 및 상기 요크바디를 지지하여 주는 것을 특징으로 하는 자기장스테이션.
  8. 제1인서트코일;
    상기 제1인서트코일의 반경만큼 상기 제1인서트코일의 하측으로 이격된 위치에 상기 제1인서트코일과 중심축이 일치하도록 배치되고, 상기 제1인서트코일과 동일한 반경을 갖춘 제2인서트코일; 및
    상기 제1인서트코일과 상기 제2인서트코일이 권선된 형태와 위치를 유지할 수 있도록 지지하여 주며, 상기 제1인서트코일 또는 상기 제2인서트코일과 중심축이 동일한 중공(中空)이 형성된 인서트보빈;을 포함하고,
    상기 인서트보빈은,
    상기 제1인서트코일 및 상기 제2인서트코일 사이에 위치하며, 상기 중공의 중심축에 대하여 수직으로 상기 중공과 연통되는 관측구가 형성된 미들블럭;
    상기 미들블럭의 하측에 위치하는 상기 제2인서트코일의 하측에 위치하며, 내측에 냉매가 이동할 수 있도록 냉매홀 또는 냉매관이 마련된 그라운드블럭; 및
    상기 미들블럭의 상측에 위치하는 상기 제1인서트코일의 상측에 위치하며, 내측에 냉매가 이동할 수 있도록 냉매홀 또는 냉매관이 마련된 탑블럭; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 인서트어셈블리.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 인서트어셈블리에서,
    상기 인서트보빈의 상기 탑블럭, 상기 미들블럭 또는 상기 그라운드블럭과 일부분이 접하도록 상기 인서트보빈에 결합되며, 전자석의 코어 또는 폴이 상기 미들블럭에 근접할 수 있도록 수용홀이 형성된 한 쌍의 자극수용패널;을 더 포함하고,
    한 쌍의 상기 자극수용패널은 상기 인서트보빈을 사이에 두고 좌우 양 측에서 상기 인서트보빈에 결합된 것을 특징으로 하는 인서트어셈블리.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 인서트어셈블리에서,
    상기 제1인서트코일 또는 상기 제2인서트코일의 냉각을 위하여 상기 제1인서트코일의 적어도 일부분 및 상기 제2인서트코일의 적어도 일부분에 접하며, 상기 인서트보빈의 전(前)측에서 상기 인서트보빈에 결합되는 프런트냉각자켓; 및
    상기 제1인서트코일 또는 상기 제2인서트코일의 냉각을 위하여 상기 제1인서트코일의 적어도 일부분 및 상기 제2인서트코일의 적어도 일부분에 접하며, 상기 인서트보빈의 후(後)측에서 상기 인서트보빈에 결합되는 리어냉각자켓; 을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인서트어셈블리.
  11. 그라운드요크;
    상기 그라운드요크의 전(前)측에 소정의 높이만큼 상측으로 형성된 마운트코어;
    상기 마운트코어를 중심으로 하여 권선된 마운트코일;
    상기 마운트코일의 외주면에 접하며, 외부로부터 냉매를 유입 받아서 상기 마운트코일을 냉각시켜주는 마운트코일냉각블록; 및
    상기 마운트코어의 상측에 위치하며, 시료에 대한 측정이 이루어지는 장소를 제공하는 재물대;를 포함하는 것을 특징으로 하는 마운트어셈블리.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 마운트코어가 가운데에 위치할 수 있도록 마운트코어삽입홀이 형성되어 있으며, 상기 그라운드요크 상에 배치되되 상기 마운트코어와 상기 마운트 코일 사이에 위치하는 마운트코어가이드;
    상기 마운트코어의 상측단이 노출될 수 있도록 홀이 형성되어 있으며, 상기 마운트코어가이드의 상단에 결합되는 보빈가이드; 및
    상기 보빈가이드의 상측과 상기 재물대 사이에 배치되며, 상기 재물대를 냉각시켜주기 위한 재물대냉각블록; 을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마운트어셈블리.
  13. 제 12항에 있어서,
    외부로부터 공급되는 냉매가 상기 재물대냉각블록을 냉각시킬수 있도록 상기 재물대냉각블록의 내측에 냉각라인이 구비된 것을 특징으로 하는 마운트어셈블리.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 재물대는 상기 재물대 냉각블록의 상측면의 적어도 일부분에 접하여 결합되며, 상기 재물대와 상기 재물대 냉각블록 사이에는 재물대 상측에 배치될 시료에 대한 수직자기장을 모니터링하기 위한 홀프로브가 삽입될 수 있도록 홀프로브삽입홈이 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 마운트어셈블리.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 그라운드요크의 상측면에 배치되되 상기 마운트코어와 평행한 방향으로 세워져서 배치되는 부스팅코어; 및
    상기 부스팅코어를 중심으로 권선된 부스팅코일; 을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마운트어셈블리.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 부스팅코어의 단면의 형태는 사각형태인 것을 특징으로 하는 마운트어셈블리.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 부스팅코일의 좌측과 우측에는 상기 부스팅코일을 냉각시켜주기 위한 부스팅코일냉각판이 배치되어 있으며, 상기 부스팅코일냉각판과 상기 부스팅코일 사이에는 냉매가 유입되어 이동될 수 있도록 냉매관이 배치된 것을 특징으로 하는 마운트어셈블리.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 부스팅코일의 상단에는 배치되는 루프탑요크;
    중심축이 상기 마운트코어의 중심축과 일치되도록 상기 루프탑요크의 하측면 일부분에 상측단이 결합된 아이시클코어;
    상기 아이시클코어를 중심으로 권선된 아이시클코일; 및
    상기 아이시클코일의 외주면에 접하며, 상기 아이시클코일을 냉각시켜주는 아이시클코일냉각블록; 을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마운트어셈블리.
  19. N극을 형성할 수 있는 제1 N자극체 및 S극을 형성할 수 있는 제1 S자극체가 가상의 제1축선(axis) 상에서 소정의 간격을 두고 서로 대향하여 배치된 자기장스테이션; 및
    제1인서트코일 및 제2인서트코일로 구성되는 헬름홀츠코일이 마련되어 있으며, 상기 자기장스테이션에 배치 또는 탈거될 수 있는 인서트어셈블리; 를 포함하되,
    상기 인서트어셈블리의 상기 헬름홀츠코일의 중심축인 제2축선이 상기 제1축선에 대하여 수직으로 교차하도록 상기 자기장스테이션의 상기 제1 N자극체 및 상기 제1 S자극체 사이의 위치에 상기 인서트어셈블리가 배치되는 것을 특징으로 하는 2축 자기형성장비.
  20. 제 19항에 있어서,
    상기 자기장스테이션은,
    청구항 제1항, 제4항 및 제7항 중 어느 한 항에 따른 자기장스테이션인 것을 특징으로 하는 2축 자기형성장비.
  21. 제 19항에 있어서,
    상기 인서트어셈블리는,
    청구항 제 8항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 따른 인서트어셈블리인 것을 특징으로 하는 2축자기형성장비.
  22. N극을 형성할 수 있는 제1 N자극체 및 S극을 형성할 수 있는 제1 S자극체가 가상의 제1축선(axis) 상에서 소정의 간격을 두고 서로 대향하여 배치된 자기장스테이션; 및
    N극을 형성할 수 있는 제2 N자극체 또는 S극을 형성할 수 있는 제2 S자극체가 마련되어 있으며, 상기 자기장스테이션에 배치 또는 탈거될 수 있는 마운트어셈블리; 를 포함하되,
    상기 제1축선에 대하여 수직인 제2축선 상에 상기 마운트어셈블리의 상기 제2 N자극체 또는 상기 제2 S자극체가 위치하도록 상기 자기장스테이션의 상기 제1 N자극체 및 상기 제1 S자극체 사이의 위치에 상기 마운트어셈블리가 배치되는 것을 특징으로 하는 2축 자기형성장비.
  23. 제 22항에 있어서,
    상기 자기장스테이션은,
    청구항 제1항 , 제4항 및 제7항 중 어느 한 항에 따른 자기장스테이션인 것을 특징으로 하는 2축 자기형성장비.
  24. 제 22항에 있어서,
    상기 마운트어셈블리는,
    청구항 제 11항 내지 제 18항 중 어느 한 항에 따른 마운트어셈블리인 것을 특징으로 하는 2축자기형성장비.
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