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消磁（または脱磁）とは、残留磁場を減少または除去するプロセスです。消磁という名称は、磁気の単位であるガウスに由来し、ガウスはカール・フリードリヒ・ガウスにちなんで名付けられました。磁気ヒステリシスのため、一般的に磁場を完全にゼロにすることは不可能であり、そのため消磁では通常、バイアスと呼ばれる非常に小さな「既知の」磁場が発生します。消磁はもともと第二次世界大戦中に船舶の磁気シグネチャを低減するために用いられました。消磁は、テープレコーダーやブラウン管ディスプレイの磁場を低減したり、磁気記憶装置に保存されたデータを消去したりするためにも使用されます。
この用語は、第二次世界大戦中に、当時カナダ海軍予備役司令官だったチャールズ・F・グッドイブが、イギリス艦隊に甚大な被害を与えていたドイツの磁気機雷に対抗しようとした際に初めて使用した。
機雷は、船体の鋼鉄が地球の磁場を集中させることで生じる磁場の増加を検知した。グッドイブを含む海軍省の科学者たちは、この影響を相殺するために、船内に小さな「N極上」磁場を発生させる様々なシステムを開発した。これは、船体の正味磁場が背景磁場と同じになるようにするためである。ドイツ軍は機雷の起爆装置における磁場の強さの単位としてガウス（当時はまだ標準的な単位ではなかった）を使用していたため、グッドイブは機雷に対抗する様々なプロセスを「消磁」と呼んだ。この用語は後に一般的に使われるようになった。
消磁の本来の方法は、電磁コイルを艦船に取り付けることであり、これは「コイル化」と呼ばれていた。コイル化によって艦船に継続的にバイアス磁場を印加できるだけでなく、機雷が「N極下」の磁場を検出するように設置されていた南半球では、バイアス磁場を反転させることも可能になった。イギリスの艦船、特に巡洋艦や戦艦は、1943年頃までに十分に防護されていた。
しかし、このような特殊な装置を設置するには費用がかかりすぎ、必要なすべての艦船に整備するのも困難だったため、海軍はグーデブが考案したワイピングと呼ばれる代替手段を開発した。この手順では、約2000アンペアのパルスが流れる大きな電気ケーブルを、喫水線から始めて船の側面に沿って上方に引きずった。潜水艦の場合、電流は艦船自身の推進用バッテリーから供給された。これにより、わずかなバイアスの形で適切な磁場が船内に誘導された。当初は、波の衝撃と艦船のエンジンによってこの磁場が徐々にランダム化されると考えられていたが、テストの結果、これは実際には問題ではないことがわかった。[ 1 ]後に、より深刻な問題が明らかになった。船が地球の磁場を通過すると、徐々にその磁場を拾い上げ、消磁の効果を打ち消してしまうのだ。それ以降、艦長はこの問題を避けるためにできるだけ頻繁に方向転換するように指示された。しかし、その偏向効果は最終的には薄れ、船舶は定期的に消磁する必要が生じた。
小型船は戦争中も引き続きワイピングを使用していた。ダンケルク撤退を支援するために、イギリスは4日間で400隻の船をワイピングした。 [ 2 ]
第二次世界大戦中、アメリカ海軍は消磁機能を備えた特殊な消磁艦を建造した。そのうちの1隻、 USSデパーム（ADG-10）は、その消磁手順にちなんで命名された。
戦後、磁気信管の性能は大幅に向上し、磁場そのものではなく、磁場の変化を検知するようになった。これにより、消磁された艦船でも磁気ホットスポットがあれば機雷が作動するようになった。さらに、磁場の正確な向きも測定されるようになったが、これは単純なバイアス磁場では除去できなかった（少なくとも艦船のすべての地点で除去することはできなかった）。こうした信管の改良に対応するため、ますます複雑なコイルが次々と導入され、現代のシステムでは、すべての軸方向の磁場を打ち消すために、少なくとも3組の独立したコイルが用いられている。
船舶の消磁の効果は、港外の航路沿いに設置された陸上消磁レンジ（または消磁ステーション、磁気レンジ）によって監視された。試験対象の船舶は、陸上の建物から監視される海底のループ上を一定速度で通過した。この設備は、船体の磁気特性を確立して設置する消磁装置の適切な値を決定するため、または船舶の「抜き取り検査」として消磁装置が正しく機能していることを確認するために使用された。一部のステーションには磁気処理を提供するアクティブコイルがあり、装備されていない船舶に将来の磁気機雷との遭遇に対する限定的な保護を提供した。[ 3 ]
米海軍は2009年4月に、高温超伝導消磁コイルシステム（「HTS消磁」と呼ばれる）のプロトタイプを試験した。このシステムは、従来の銅製システムと同様に、超伝導セラミックケーブルで艦船を囲むことで艦船の磁気特性を中和する。HTS消磁コイルシステムの主な利点は、重量が大幅に軽減され（場合によっては最大80%）、効率が向上することである。[ 4 ]
鉄製の船体を持つ船舶や潜水艦は、その性質上、地球の磁場との磁気機械的相互作用により、航行中に磁気特性を帯びる。また、建造地の地球磁場の磁気方向も感知する。この特性は、磁気機雷に利用されたり、磁気異常探知（MAD）装置を搭載した船舶や航空機による潜水艦の探知を容易にしたりする可能性がある。海軍は、これに対する対策として、消磁と併せて脱磁処理を行っている。
米国海軍のノーフォーク海軍基地にあるランバートポイント消磁ステーションや、パールハーバー・ヒッカム統合基地にある太平洋艦隊潜水艦ドライブイン磁気消音施設（MSF）などの特殊な消磁施設が、この手順を実行するために使用されます。密着磁気処理中は、太い銅ケーブルが船体と上部構造を囲み、ケーブルに高電流（最大4000アンペア）がパルス状に流されます。[ 5 ]これにより、船体に電気を流した後、船の磁気シグネチャが周囲のレベルに「リセット」される効果があります。また、船が運用する世界の特定の地域に最適な特定のシグネチャを割り当てることも可能です。ドライブイン磁気消音施設では、すべてのケーブルは、施設の上、下、側面に吊り下げられるか、施設の構造要素内に隠されます。消磁は「永久的」です。大規模な修理や構造変更が行われない限り、この作業は一度しか行われません。
鉄製の船が導入されると、金属製の船体が操舵コンパスに及ぼす悪影響が指摘された。また、落雷がコンパスの偏差に大きな影響を与えることも観察され、極端な場合には、船の磁気特性の反転が原因であることが特定された。1866年、ロンドンのエヴァン・ホプキンスは、「鉄製の船を脱分極し、それ以降、コンパスを妨害するあらゆる影響から解放する」方法の特許を登録した。その技術は次のように説明されている。「この目的のために、彼はグローブ電池と電磁石を複数使用した。後者は、目的の結果が得られるまでプレートに沿って移動させる必要があった…逆方向に再分極する恐れがあるため、このプロセスはやりすぎてはならない。」しかし、この発明は「成功裏に実現することができない」と報告され、「すぐに自然消滅した」。[ 6 ]
2010年代初頭以前の多くのテレビやコンピューターモニターの基盤技術であったカラーCRTディスプレイは、消磁が必要です。多くのCRTディスプレイは、各電子ビームが正しい色の蛍光体に確実に当たるように、管の前面近くにシャドウマスク（穴の開いた金属板）を使用しています。この板が磁化されると（例えば、誰かが磁石をスクリーン上で掃いたり、近くにスピーカーを置いたりした場合）、電子ビームに不要な偏向が生じ、表示される画像が歪んだり変色したりします。
これを最小限に抑えるため、CRTにはディスプレイ前面に銅またはアルミニウムのコイルが巻かれており、消磁コイルと呼ばれています。内部にコイルがないモニターは、外部の携帯型消磁器を使用して消磁できます。CRTの内部消磁コイルは、一般的に外部消磁コイルよりもはるかに弱いです。これは、より高性能な消磁コイルはより多くのスペースを必要とするためです。消磁回路は、振幅が徐々に減少する振動磁場を誘導し、シャドウマスクの残留磁化を低減します。
多くのテレビやモニターは、画面が表示される前に電源を入れると自動的にブラウン管の消磁を行います。この自動消磁中に発生する高電流サージは、コンデンサが放電してコイルに電流を注入するため、テレビやCRTコンピューターモニターの電源を入れたときに聞こえる（そして感じる）「ドン」という音、大きなハム音、またはカチカチという音の原因となります。視覚的には、これにより画面が短時間大きく揺れます。これらの機器では、操作メニューで手動で消磁を選択できるオプションも通常用意されています。
ほとんどの市販機器では、消磁コイルへの交流電流サージは、単純な正温度係数（PTC）サーミスタによって制御されます。このサーミスタは、初期状態では抵抗値が低く、大電流を流すことができますが、自己発熱によりすぐに抵抗値が高くなり、最小限の電流しか流せなくなります。このようなデバイスは、電源投入時に低温から高温へ一度だけ遷移するように設計されています。デバイスの電源を何度もオンオフして消磁効果を「実験」すると、この部品が一時的に故障する可能性があります。また、PTCが十分に冷却されないため、消磁効果も弱くなります。
データは、ハードドライブ、フロッピーディスク、磁気テープなどの磁気媒体に、磁気ドメインと呼ばれる非常に小さな領域の磁気配列を印加された磁場の方向に変化させることによって保存されます。この現象は、方位磁針が地球の磁場の方向を指すのとほぼ同じように起こります。消磁（一般に消去と呼ばれる）を行うと、ドメインは向きに偏りのないランダムなパターンになり、以前のデータは復元できなくなります。消磁後も磁気配列がランダム化されないドメインもいくつかあります。これらのドメインが表す情報は、一般に残留磁化または残留磁化と呼ばれます。適切な消磁を行うことで、データを復元するのに十分な残留磁化が残らないようにします。[ 7 ]
消磁による消去は、2 つの方法で実現できます。交流消去では、メディアは、初期の高値から時間の経過とともに振幅が減少する交流磁場を印加することによって消磁されます (つまり、交流電源)。直流消去では、メディアは、一方向の磁場を印加することによって飽和されます (つまり、直流電源を使用するか、永久磁石を使用します)。消磁器は、磁気記憶媒体を消磁するための磁場を生成できる装置です。[ 8 ]磁気データ記憶媒体を消磁するために必要な磁場は強力であり、通常の磁石では容易に生成および維持できません。[ 9 ] [ 10 ]
リール式オーディオテープ、VHSビデオカセット、フロッピーディスクなど、多くの種類の汎用磁気記録媒体は、消磁処理後に再利用できます。これらの古いタイプの記録媒体は、固定位置の読み書きヘッドによって作成された新しいパターンで上書きされる、単なる未加工の媒体です。
しかし、最新のハードディスクドライブや一部のテープドライブなど、特定のコンピュータデータストレージでは、消磁を行うと磁気メディアが完全に使用不能になり、ストレージシステムが損傷します。これは、これらのデバイスが、磁気メディアに永久的に記録されることを目的とした特殊なサーボ制御データ（例えばグレイコード[ 11 ]）に依存する、無限に可変な読み書きヘッド位置決め機構を備えているためです。このサーボデータは、専用のサーボ書き込みハードウェアを使用して、工場で一度だけメディアに書き込まれます。
サーボパターンは通常、いかなる理由であれデバイスによって上書きされることはなく、メディア上のデータトラック上に読み書きヘッドを正確に位置決めし、デバイスの急激な動き、熱膨張、または向きの変化を補正するために使用されます。消磁を行うと、保存されているデータだけでなくサーボ制御データも無差別に消去され、サーボデータがないと、デバイスは磁気メディア上のデータの読み取りまたは書き込み位置を特定できなくなります。サーボデータを再び使用可能にするには書き換える必要がありますが、最新のハードドライブでは、メーカー固有の、多くの場合モデル固有のサービス機器なしでは、一般的にこれは不可能です。
リール・トゥ・リールやコンパクトカセットなどのオーディオテープレコーダーでは、残留磁場が時間の経過とともにガイドポストやテープヘッドなどの金属部品に蓄積されます。これらは磁気テープと接触する点です。残留磁場は再生中に可聴のバックグラウンドノイズの増加を引き起こす可能性があります。安価な携帯型消磁器を使用すると、この影響を大幅に軽減できます。[ 12 ]
消磁器のサイズは、磁気データ記憶装置の消去にオフィスで使用される小型のものから、配管、船舶、潜水艦、その他の大型機器や車両で使用される産業用サイズの消磁器まで多岐にわたります。消磁器の評価と分類は、消磁器が生成する磁場の強さ、消磁器内で磁場を生成する方法、消磁器が適している操作の種類、高容量消磁器か低容量消磁器かに基づく消磁器の動作速度、消磁器の移動性などによって決まります。[ 13 ]これらの評価と分類の基準から、電磁消磁器、永久磁石消磁器が主なタイプの消磁器となります。[ 14 ]
電磁消磁器は、消磁コイルに電荷を流して磁場を発生させます。[ 13 ]電磁消磁器には、回転コイル消磁器やパルス消磁技術消磁器など、いくつかの種類があります。消磁器に使用される技術は、Verity SystemsやMaurer Magneticなどの製造会社によって開発され、特許を取得していることが多く、消磁器が意図された用途に適しているためです。[ 15 ] [ 16 ]電磁消磁器は強力な磁場を発生させ、高い作業率を持っています。
消磁機の性能は、磁気データ記憶媒体の消磁効果を決定する主要な要因です。媒体が同じ消磁磁場を複数回通過しても、効果は向上しません。媒体を90度回転させると、消磁効果が向上します。[ 10 ] 磁気媒体消磁機のメーカーであるVerity Systems社は、この原理を自社が開発した回転コイル技術に利用しています。同社の回転コイル消磁機は、可変速コンベアベルト上の媒体を消磁機内の2つのコイルで生成された磁場に通過させ、消去対象の磁気データ記憶媒体を磁場に通します。磁場を生成する2つのコイルは回転しており、1つのコイルは媒体の上方に、もう1つのコイルは媒体の下に配置されています。[ 10 ]
パルス消磁技術は、消磁器内で磁場を生成するために使用されるコイルに、電流を短時間周期的に印加するものです。[ 17 ]このプロセスは、コイルの過熱を避けるために最大電圧を印加して短時間保持することから始まり、その後、コイルに電流が印加されなくなるまで、印加される電圧をさまざまな差で順次下げていきます。パルス消磁は、エネルギーコストを削減し、高い磁場強度を生成し、大型アセンブリの消磁に適しており、ゼロ誤差の消磁が実現されるため信頼性が高いです。[ 17 ]
永久磁石消磁器は希土類元素の磁石を使用し、電気を必要としません。永久磁石消磁器は、意図しない消磁を防ぐために磁場を適切に遮蔽する必要があります。この遮蔽により、通常、永久磁石消磁器はかさばります。小型のものは、モバイルでの使用に適しています。[ 13 ]
消磁装置とは？ コンピュータやノートパソコンのハードドライブ、フロッピーディスク、磁気テープに保存されているデータを消去するために、媒体上の磁気ドメインの向きをランダムに変更する装置です。