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Die Erfindung betrifft eine Detektoreinrichtung mit mindestens
einer Hochfrequenzspule zur Detektion eines Hochfrequenzfeldes
bei einer Kernspinresonanzmessung und mit einem Kühlmittel zur
Kühlung der Hochfrequenzspule, wobei die Hochfrequenzspule und
das Kühlmittel in einem thermisch isolierenden Behälter
angeordnet sind. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur
Herstellung einer derartigen Detektoreinrichtung, insbesondere ein
Verfahren zur Herstellung des thermisch isolierenden Behälters für
die Detektoreinrichtung.
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Es ist allgemein bekannt, zur Verbesserung des Signal-Rausch-
Verhältnisses (SNR) einen Detektor zur kühlen. Mit zunehmendem
SNR wird die Empfindlichkeit eines Messvorganges mit dem
Detektor erhöht. Die Detektorkühlung ist besonders wirkungsvoll, wenn
das Rauschen im Detektor das Rauschen der gesamten Messanordnung
dominiert. Ein generelles Problem der Detektorkühlung besteht
darin, dass durch die Kühlung das Messobjekt ggf. nachteilig
beeinflusst wird. In diesem Fall muss insbesondere zwischen dem
Detektor und dem Messobjekt eine thermische Isolation vorgesehen
sein.
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Bei Kernspinresonanzmessungen wird ein Messobjekt einem starken
äußeren Magnetfeld ausgesetzt, in dem bestimmte
Spinausrichtungen gebildet werden. Durch Einstrahlung von Photonen mit
charakteristischen Frequenzen im Hochfrequenzbereich werden Übergänge
zwischen den verschiedenen Spinzuständen induziert. Bei
Relaxation der Übergänge werden wiederum Hochfrequenzfelder emittiert,
die mit einem Detektor erfassbar sind. Der Detektor wird durch
eine Hochfrequenzspule gebildet, die ein Beispiel für einen das
Rauschen der Messanordnung dominierenden Detektor ist. Es gibt
daher Bestrebungen, die Hochfrequenzspule für
Kernspinresonanzmessungen (NMR-Messungen) zu kühlen. Insbesondere bei NMR-
Messungen an lebenden Organismen (Menschen, Tiere, Pflanzen)
muss zwischen der Hochfrequenzspule und dem Organismus die
thermische Isolation vorgesehen sein.
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Es sind speziell für abbildende NMR-Messungen verschiedene
Formen von Hochfrequenzspulen entwickelt worden. Für die
Hochfrequenzeinstrahlung und -detektion kann eine gemeinsame Spule
vorgesehen sein. Alternativ können getrennte Spulen mit einer
Primärspule zur Einstrahlung und einer Detektorsspule zur Detektion
verwendet werden.
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Hochfrequenzspulen mit einem besonders einfachen Aufbau werden
durch sog. Oberflächenspulen bereitgestellt, die im Wesentlichen
aus einer oder mehreren Drahtschleifen bestehen. Aus der
Publikation von A. C. Wright et al. in "Magnetic resonance in
medicine", Bd. 43, 2000, Seite 163-169, sind abbildende NMR-Messungen
mit Stickstoff-gekühlten Oberflächenspulen bekannt. Der dabei
verwendete Detektoraufbau ist schematisch in Fig. 5 illustriert.
Die herkömmliche Detektoreinrichtung 10' umfasst zwei
Hochfrequenzspulen 11', 12', die in einem Behälter 20' mit einem
Kühlmittel 21' angeordnet sind. Es ist eine Isolationseinrichtung
30' zur thermischen Isolation des Behälters 20' vorgesehen. Die
Isolationseinrichtung 30' umfasst insbesondere einen um den
Behälter 20' gebildeten evakuierten Raum 31' und Pumpeinrichtungen
32' zur Evakuierung des Raumes 31'. Der Behälter 20' ist nach
Art eines Dewar-Gefäßes thermisch isoliert. Auf der Außenseite
des Dewar-Gefäßes ist zusätzlich eine Kunststoffschicht
aufgebracht, damit auf der Oberfläche der Detektoreinrichtung 10'
etwa Raumtemperatur gegeben ist. Das Messobjekt 40', z. B. in Form
eines menschlichen Fingers, ist am Boden des Behälters 20' nahe
der Hochfrequenzspule 12' angeordnet und von dieser durch den
evakuierten Raum 31' getrennt.
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Der Aufbau der herkömmlichen Detektoreinrichtung 10' ermöglicht
zwar eine Messung mit Stickstoff-gekühlten Spulen, ohne dass das
Messobjekt nachteilig beeinflusst wird. Es ergeben sich aber
auch eine Reihe von Nachteilen, die insbesondere mit der
thermischen Isolation des Behälters 20' zusammenhängen. Erstens ist
der Aufbau als Dewar-Gefäß nachteilig, da er sich durch ein
großes Volumen und eine hohe Störanfälligkeit auszeichnet. Der Raum
31' muss entweder laufend abgepumpt werden oder während des
Einsatzes zuverlässig abgedichtet sein. Eine Verschlechterung des
Vakuums vermindert die thermische Isolation, so dass es zu
Unterkühlungen am Messobjekt kommen kann. Der komplexe Aufbau des
Behälters 20' mit dem evakuierten Außenraum erschwert den
Zugriff zu den Hochfrequenzspulen 11', 12'. Durch die genannten
Nachteile wird die Verwendbarkeit der herkömmlichen
Detektoreinrichtung unter praktischen Messbedingungen beschränkt, wie sie
bspw. bei medizinischen Untersuchungen auftreten.
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Weitere bekannte Formen von Detektorspulen sind bspw. durch die
Käfigspule (siehe z. B. A. Weisser et al. in "Proc. Intl. Soc.
Mag. Reson. Med." Bd. 9, 2001, Seite 1128) und die Toroidspule
(s. M. Blaimer et al. in "Proc. Intl. Soc. Mag. Reson. Med.",
Bd. 9, 2001, Seite 1107) gegeben. Die Toroidspule ist an sich
für eine Stickstoff-Kühlung geeignet. Eine praktikable
Kühleinrichtung wurde bislang jedoch nicht beschrieben.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte
Detektoreinrichtung, insbesondere für Kernspinresonanzmessungen, anzugeben,
die einerseits eine wirksame Detektorkühlung und andererseits
einen thermischen Schutz des Messobjekts ermöglicht. Die
Detektoreinrichtung soll insbesondere einen vereinfachten Aufbau mit
geringem Gewicht besitzen, der zuverlässig unter routinemäßigen
Messbedingungen in der Praxis verwendbar ist.
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Diese Aufgabe wird durch eine Detektoreinrichtung mit den
Merkmalen gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren zur Herstellung eines
Kühlbehälters mit den Merkmalen gemäß Anspruch 9 gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den
abhängigen Ansprüchen.
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Die Grundidee der Erfindung ist es, eine gattungsgemäße
Detektoreinrichtung für Kernspinresonanzmessungen, bei der mindestens
eine Hochfrequenzspule in einem Kühlbehälter zur Aufnahme eines
flüssigen Kühlmittels angeordnet ist, dahingehend
weiterzubilden, dass der Kühlbehälter aus einem Hartschaumstoffmaterial auf
Styrolpolymerisatbasis gebildet ist. Im Unterschied zur
herkömmlich vorgesehenen thermischen Isolation mit einem Dewar-Gefäß
wird bei der erfindungsgemäßen Detektoreinrichtung die Wand des
Behälters zur Aufnahme der mindestens einen Hochfrequenzspule
und des Kühlmittels durch das Hartschaumstoffmaterial gebildet.
Das Kühlmittel im Kühlbehälter wird durch das
Hartschaumstoffmaterial vom Außenraum getrennt. Durch diese Maßnahme werden
mehrere für die Brauchbarkeit der Detektoreinrichtung in der Praxis
wesentliche Vorteile erzielt. Die Wand des ausschließlich aus
Hartschaumstoffmaterial auf Styrolpolymerisatbasis bestehenden
Behälters kann insbesondere an der Position der
Hochfrequenzspule im Behälterinneren so dünn gebildet werden, dass das
Messobjekt zur Erzielung eines starken Hochfrequenzsignals dicht bei
der Spule angeordnet werden kann. Der Erfinder hat festgestellt,
dass überraschenderweise mit einer Wandstärke im mm-Bereich
sowohl die mechanische Stabilität der Detektoreinrichtung als auch
der thermische Schutz des Messobjekts voll gewährleistet sind.
Die erfindungsgemäße Detektoreinrichtung zeichnet sich durch ein
erheblich verringertes Gewicht aus. Auf Maßnahmen zur
Vakuumerzeugung oder -erhaltung wie etwa bei der herkömmlichen
Detektoreinrichtung kann verzichtet werden. Die Gestaltung des
Kühlbehälters ermöglicht bspw. eine Behälterwand zumindest teilweise
als abnehmbaren Deckel zu gestalten, wodurch der Zugriff zur
Hochfrequenzspule erheblich vereinfacht wird.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht
der Kühlbehälter zur Aufnahme der mindestens einen
Hochfrequenzspule und des Kühlmittels aus Polystyrol-Hartschaumstoff.
Polystyrol besitzt Eigenschaften, die bei der erfindungsgemäßen
Verwendung als Wandmaterial des Kühlmittelbehälters besonders
vorteilhaft zusammenwirken. Einerseits ist eine extrem geringe
Wärmeleitfähigkeit gegeben, so dass bspw. zur thermischen
Isolation flüssigen Stickstoffs von der umgebenden Raumtemperatur
eine Dicke der Behälterwand im Bereich von 1 bis 2 mm ausreichend
ist. Andererseits besitzt Polystyrol eine hohe Festigkeit, so
dass keine zusätzlichen Sicherheitsmaßnahmen ergriffen werden
müssen.
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Ein vorteilhaftes Merkmal der Erfindung besteht darin, dass in
der Behälterwand aus Hartschaumstoffmaterial eine Ausnehmung zur
Aufnahme mindestens einer Hochfrequenzspule gebildet ist, so
dass die Hochfrequenzspule von der Umgebung durch einen Abstand
getrennt ist, der kleiner als die Wandstärke des übrigen
Kühlbehälters ist. Diese Gestaltung besitzt den Vorteil, dass die
Signalaufnahme unter den im Wesentlichen gleichen geometrischen
Bedingungen wie bei der herkömmlichen Signalaufnahme mit
nichtgekühlten Spulen erfolgen kann.
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Ein weiteres wichtiges Merkmal der Erfindung besteht darin, dass
der Kühlbehälter der Detektoreinrichtung aus mehreren Formteilen
aufgebaut sein kann, die an ihren aneinandergrenzenden Rändern
oder Kanten miteinander verklebt oder verschweißt sind oder
aufeinanderliegen (z. B. Deckel). Überraschenderweise hat sich
gezeigt, dass der Aufbau aus Formteilen eine sichere Aufnahme des
Kühlmittels ermöglicht. Ein Kühlmittelaustritt ist selbst bei
geringen Wandstärken ausgeschlossen. Die Formteile bestehen
bspw. aus geraden Platten oder Zylinderteilen, die in ihrer Form
und Größe je nach den Anforderungen der konkreten Anwendung
gebildet sind.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
ist auf der Außenseite des Kühlmittelbehälters ein Gaskissen
vorgesehen, das zumindest in dem Bereich des Behälters
angeordnet ist, auf dessen Innenseite die mindestens eine
Hochfrequenzspule angeordnet ist und auf dessen Außenseite sich während der
Messung das Messobjekt befindet. Durch diese Maßnahme wird die
Temperierung des Messobjekts weiter verbessert. Das Gaskissen
wird vorzugsweise mit einem Gas gefüllt, das eine relativ zur
Umgebung erhöhte Temperatur besitzt. Vorteilhafterweise wird
damit eine definierte Wärmezufuhr zum Messobjekt erzielt.
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Vorteilhafterweise kann die erfindungsgemäße Detektoreinrichtung
zur Hochfrequenzdetektion mit den verschiedensten Spulenformen,
insbesondere mit Oberflächenspulen oder Käfigspulen, ausgebildet
sein. Ein weiterer wichtiger Vorteil der Erfindung besteht
darin, dass mit der Detektoreinrichtung Spektroskopiemessungen
durchgeführt werden können. Das Material des Kühlmittelbehälters
besitzt keine Resonanzen im Messbereich, die Messung wird nicht
gestört.
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Ein Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zur
Herstellung der Detektoreinrichtung und insbesondere ein Verfahren zur
Herstellung des Kühlbehälters zur Aufnahme der mindestens einen
Hochfrequenzspule und des Kühlmittels. Dieses Verfahren zeichnet
sich insbesondere durch die Bereitstellung von Formteilen auf
Styrolpolymerisatbasis und ein Zusammenfügen der Formteile zur
Bildung eines kühlmitteldichten Behälters aus, der ggf. mit
einem Deckel ausgestattet ist.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine NMR-Apparatur,
die mit der erfindungsgemäßen Detektoreinrichtung ausgestattet
ist. Die NMR-Apparatur ist vorzugsweise als Kernspintomograph
oder -mikroskop gebildet.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden im
Folgenden im Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es
zeigen:
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Fig. 1 eine Perspektivansicht einer ersten Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Detektoreinrichtung mit geöffnetem
Deckel des Kühlbehälters,
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Fig. 2 eine Schnittansicht der Detektoreinrichtung gemäß Fig. 1,
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Fig. 3 eine Perspektivansicht einer Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Detektoreinrichtung in teilweise
auseinandergebautem Zustand,
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Fig. 4 eine Schnittansicht der Detektoreinrichtung gemäß Fig. 3,
und
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Fig. 5 eine schematische Darstellung einer herkömmlichen
Detektoreinrichtung (Stand der Technik).
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Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft unter Bezug auf die
Verwendung mit Oberflächen- und Käfigspulen beschrieben. Es wird
betont, dass die Umsetzung der Erfindung nicht auf diese
Spulenformen beschränkt ist. Vielmehr kann durch die vorteilhafte
Herstellung des Kühlbehälters aus Hartschaumstoff-Formteilen eine
Anpassung auch an andere Spulenformen vorgenommen werden.
Allgemein ist die Erfindung bei der Hochfrequenzdetektion in NMR-
Messungen anwendbar. Eine bevorzugte Umsetzung ist bei der
bildgebenden Kernspinresonanzmessung gegeben. Einzelheiten von NMR-
Messungen sind an sich bekannt, so dass im Folgenden auf
Eigenschaften der NMR-Apparaturen, der Hochfrequenzeinstrahlung der
Signalaufnahme und Signalauswertung nicht eingegangen wird.
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Die Perspektivansicht gemäß Fig. 1 illustriert eine erste
Ausführungsform der erfindungsgemäßen Detektoreinrichtung 10.
Weitere Einzelheiten sind in der schematischen Schnittansicht gemäß
Fig. 2 illustriert. Die Detektoreinrichtung 10 umfasst zwei
Hochfrequenzspulen 11, 12, die in einem Kühlbehälter 20 zur
Aufnahme eines Kühlmittels 30 (z. B. flüssiger Stickstoff)
angeordnet sind. Die Hochfrequenzspulen 11, 12 umfassen eine
Primärspule 11 in Form einer einzelnen Drahtwindung, die über eine
Verbindungsleitung (nicht dargestellt) mit einer Steuereinrichtung
verbunden ist, und eine Pickup-Spule 12, die ebenfalls durch
eine einzelne Drahtwindung gebildet wird und über eine
Verbindungsleitung 13 mit einer Auswertungseinrichtung verbunden ist.
Die Primär-Spule 11 ist in einer ringförmigen Ausnehmung in der
Innenseite eines Bodenteils 21 des Kühlbehälters 20 angeordnet.
Die Position der Primär-Spule in der ringförmigen Ausnehmung ist
für Abstimmungszwecke (Tunen) mit einem Kunststoffstab 14 (siehe
Fig. 1) verstellbar, der bspw. aus Fiberglasmaterial besteht.
Die Pickup-Spule 12 ist über die Verbindungsleitung 13 und eine
Abstimmeinrichtung 15 an einem Deckelteil 22 des Kühlbehälters
20 angebracht. Die Abstimmeinrichtung 15 dient der elektrischen
Anpassung und Positionierung der Pickup-Spule 12 relativ zur
Primär-Spule 11 und besteht aus Kunststoff, z. B. PMMA. Beide
Spulen sind zumindest einseitig zum Innern des Behälters 20
freiliegend positioniert, so dass sie im befüllten Zustand des
Kühlbehälters 20 direkt mit dem Kühlmedium in Kontakt stehen.
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Der Behälter 20 besitzt die Form eines langgestreckten Quaders,
dessen Wände durch die genannten Boden- und Deckelteile 21, 22
und Seitenteile 23 gebildet werden. Das Bodenteil 21 und die
Seitenteile 23 bilden einen im Wesentlichen ebenfalls
quaderförmigen Innenraum, in den ein am Deckelteil 22 gebildeter
Vorsprung 24 formschlüssig hineinragt. Die Dicke des Vorsprungs 24
ist für einen festen und dichten Sitz des Deckelteils 22 auf den
Seitenteilen 23 gewählt.
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In den Wänden des Kühlbehälters 20 sind Durchführungen und
Durchbrüche vorgesehen, die insbesondere der Betätigung des
Kunststoffstabes 14 und der Abstimmeinrichtung 15, der Zufuhr
von flüssigem Kühlmittel, der Abfuhr von verdampftem Kühlmittel
und der Beobachtung des Behälterinneren dienen. Es kann ein
Beobachtungsfenster 25 bspw. im Deckelteil 22 vorgesehen sein
(siehe Fig. 1), durch das die Spulen 11, 12 beobachtet werden
können.
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Ein wesentliches Merkmal der Erfindung besteht darin, dass der
Kühlbehälter 20 aus einem Material besteht, dass die thermische
Isolation der Umgebung und insbesondere des Messobjekts 40
gegenüber dem Behälterinneren bereitstellt. Der Kühlbehälter 20
besteht aus einem Hartschaumstoffmaterial auf
Styrolpolymerisatbasis. Hartschaumstoffe sind Schaumstoffe, die einer Verformung
unter Druckbelastung einen Verformungswiderstand entgegensetzen.
Dieser liegt entsprechend üblichen Normdefinitionen (z. B. gemäß
DIN) im Aufbau einer Druckspannung bei 10% Stauchung von mehr
als 80 kPa. Es ist zwar aus der Bau-, Kühlgeräte- und
Transporttechnik an sich bekannt, Hartschaumstoffe als Isoliermaterial zu
verwenden. In Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird
jedoch nicht nur die thermische Isolationsfähigkeit von
Hartschaumstoff auf Styrolpolymerisatbasis, sondern auch seine durch
den Erfinder erstmalig erkannte Eignung als Behältermaterial zur
Aufnahme eines Kühlmediums für Hochfrequenzspulen in der NMR-
Technik ausgenutzt. Der Kühlbehälter 20 besteht vorzugsweise aus
Polystyrol. Besonders vorteilhaft hat sich die Verwendung von
Polystyrol mit einer Wärmeleitfähigkeit von weniger als 0.04 W/(m.K)
erwiesen. Es wird vorzugsweise Polystyrol verwendet, das
unter dem Namen Styrodur (registrierte Marke) verfügbar ist. Der
Kühlbehälter 20 besteht bspw. aus dem von der BASF AG,
Deutschland hergestellten Material Styrodur 3035 CS. Bei diesem
Material ist zur thermischen Isolation eine Wandstärke von nur 1 bis 2 mm
erforderlich.
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Die erfindungsgemäße Verwendung von Polystyrol als
Behältermaterial besitzt die folgenden zusätzlichen Vorteile. Es ist eine
hohe NMR-Verträglichkeit gegeben. Sowohl in der Bildgebung als
auch in der Spektroskopie hat Polystyrol, insbesondere das
genannte Material Styrodur, keinen Einfluss auf die
Messergebnisse. Polystyrol lässt sich mit geringem Aufwand mechanisch
bearbeiten. Spanabhebend oder mit einer Thermosäge lassen sich
planare oder gekrümmte Formteile herstellen, die zum Kühlbehälter
20 zusammengesetzt werden. Polystyrol lässt sich auch
dreidimensional bearbeiten. So können bspw. beim Aufbau gemäß Fig. 2 die
Boden- und Seitenteile 21, 23 einstückig hergestellt sein. Die
Bildung dreidimensionaler Formteile erfolgt bspw. mit einer
Thermosäge (z. B. erhitzter Draht), einer Schnittform oder einer
Drehbank.
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In Fig. 2 ist ein weiteres Merkmal der erfindungsgemäßen
Detektoreinrichtung 10 illustriert, das von besonderem Vorteil bei
der Messung an lebenden Messobjekten ist. Auf der Außenseite des
Bodenteils 21 ist eine Temperierungseinrichtung 50 vorgesehen,
die mindestens ein Gaskissen 51 umfasst. Das Gaskissen 51 bildet
eine Schicht, deren Form an die äußere Gestalt der Behälterwand
angepasst ist und deren Fläche die wirksame Abstrahlungs- oder
Empfangsfläche der mindestens einen Hochfrequenzspule des
Kühlbehälters abdeckt. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 bildet
das Gaskissen 51 entsprechend eine ebene Schicht mit einer
Fläche, die größer als die Projektion der Spulen 11, 12 auf das
Bodenteil 21 ist.
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Das Gaskissen 51 wird bspw. durch eine luftdurchströmte Hülle
aus einer Kunststoffmembran gebildet. Es besitzt eine Dicke von
rd. 1 mm. Als Kunststoffmembran wird bspw. Polypropylenfolie mit
einer Dicke von 10 . . . 100 µm verwendet. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform der Temperierungseinrichtung 50 ist das
Gaskissen 51 mit einem Gaskreislauf 52 und einer Heizeinrichtung 53
verbunden. Die Temperierungseinrichtung 50 wird bspw. mit Luft
betrieben. In der Heizeinrichtung 53 wird die Temperatur des im
Gaskreislauf 52 und im Gaskissen 51 umlaufenden Luftstromes
eingestellt. Die Heizeinrichtung enthält vorzugsweise eine
elektrische Heizung, z. B. ein Keramikheizelement, und eine
Membranpumpe. Die Betriebsparameter der Heizeinrichtung werden je nach der
Aufgabenstellung, dem Wärmebedarf und der Gestalt der
Detektoreinrichtung gewählt. Bei der Messung an lebenden Proben, z. B.
Körperteilen von menschlichen oder tierischen Organismen, wird
der Luftstrom vorzugsweise auf eine Temperatur von bis zu 40°C
eingestellt, um das Messobjekt entsprechend seiner
Körpertemperatur zu temperieren.
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Das Gaskissen 51 und ggf. Leitungsteile des Gaskreislaufes 52
sind in das Bodenteil 21 des Kühlbehälters 20 eingelassen. Die
Primär-Spule 11 in der ringförmigen Ausnehmung ist vom
Messobjekt 40 lediglich durch einen verjüngten Bereich 26 der
Behälterwand und das Gaskissen 51 getrennt. Ein besonderer Vorteil
der Erfindung besteht darin, dass das Hartschaumstoffmaterial
auch bei einer Dicke von rd. 1 mm eine genügende Stabilität und
Festigkeit besitzt, um das Kühlmittel sicher im Kühlbehälter 20
zu halten. Mit einer Dicke des Gaskissens 51 von ebenfalls 1 mm
ergibt sich ein senkrechter Abstand des Messobjekts 40 von
Primär-Spule 11 von rd. 2 mm. Dieser extrem geringe Abstand, der
mit herkömmlichen Detektoreinrichtungen nicht erzielbar ist,
gewährleistet ein hohes Messsignal. Die SNR-Steigerung durch
Spulenkühlung wird damit noch weiter verbessert.
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Ein besonderer Vorteil der Temperierungseinrichtung ist durch
die Tolerierung von langen Messzeiten gegeben. Trotz des
geringen Abstandes zwischen dem Messobjekt und der tiefgekühlten
Spule können Messungen mit den üblichen Messzeiten durchgeführt
werden, ohne dass das Messobjekt geschädigt wird. Es werden
insbesondere Messungen an lebenden Messobjekten begünstigt.
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Die Detektoreinrichtung 10 gemäß den Fig. 1 und 2 besitzt
bspw. die folgenden Maße: Außenmaße des Kühlbehälters 20: 80 mm.
90 mm.600 mm, Innenmaße des Kühlbehälters 20: 40 mm.60 mm.
560 mm, Dicke des Vorsprungs 25: 15 mm. Die ringförmigen Spulen
bestehen bspw. aus Silber (reines Sterling-Silber) und besitzen
einen Durchmesser von 20 mm. Das Beobachtungsfenster 25 besteht
bspw. aus PMMA.
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In den Fig. 3 und 4 ist die Erfindung am Beispiel einer
Detektoreinrichtung 10 mit einer Käfigspule 16 illustriert. Die
Käfigspule 16 umschließt einen Messraum in Form eines geraden
Kreiszylinders, in dem das Messobjekt 40 (siehe Fig. 4)
angeordnet wird. Zur Kühlung der Käfigspule 16 mit einem Kühlmittel 30
(z. B. flüssiger Stickstoff) und gleichzeitig zur thermischen
Isolation des Objekts 40 ist die Käfigspule 16 von einem
Kühlbehälter 20 eingeschlossen, der die Form eines Hohlzylinders mit
geschlossenen Stirnflächen besitzt. Der Kühlbehälter 20 (in Fig.
3 aus Übersichtlichkeitsgründen nur teilweise dargestellt)
umfasst insbesondere ein inneres Mantelteil 27, ein äußeres
Mantelteil 28 (siehe Fig. 5) und zwei Seitenteile 29. Das innere
Mantelteil 27 besitzt die Form eines Kreiszylinders. An seinen
Enden ist das innere Mantelteil 27 an den Seitenteilen 29 in
Form ebener Kreisringflächen befestigt (z. B. angeklebt oder
angeschweißt). Am äußeren Umfang der Seitenteile 29 ist
entsprechend das äußere Mantelteil 28 befestigt, das an einer Seite (z. B.
der Oberseite) einen Durchbruch für die Abstimmeinrichtung 15
für die Käfigspule 16 besitzt. Die Abstimmeinrichtung ist aus
Kunststoff (z. B. PMMA) hergestellt und bildet bei dieser
Ausführungsform einen abnehmbaren Deckel des Kühlbehälters. Sie
bildet auch eine Durchführung für Verbindungsleitungen 17, 18
zur Käfigspule. Zur Abstimmeinrichtung 15 gehört ferner ein
Metallring 19, der bspw. aus Kupfer besteht.
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Der Kühlbehälter 20 besteht, wie oben beschrieben, aus
Hartschaumstoff auf Styrolpolymerisatbasis. Typische Maße des
Kühlbehälters 20 sind: axiale Länge: 20 cm, Innendurchmesser des
inneren Mantelteils 27: 54 mm, Außendurchmesser des äußeren
Mantelteils 28: 19 cm, Wandstärke des inneren Mantelteils 27: 2 mm
bis 4 mm, Wandstärke des äußeren Mantelteils 28: 15 mm,
Wandstärke der Seitenteile 29: 20 mm.
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Auch die in den Fig. 3 und 4 illustrierte Ausführungsform der
Erfindung kann mit einer Temperierungseinrichtung ausgestattet
sein. Es ist ein schlauchförmiges Gaskissen 51 vorgesehen, das
auf der zum Messobjekt 40 gerichteten Seite des inneren
Mantelteils 27 angebracht ist. Das Gaskissen 51 ist vorzugsweise mit
einem Gaskreislauf (nicht dargestellt) verbunden.
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Die in der vorstehenden Beschreibung, den Zeichnungen und den
Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl
einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung
der Erfindung in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von
Bedeutung sein.