DE102009009769A1

DE102009009769A1 - Method for generating homogeneous magnetic field within limited spatial area, involves producing magnetic field by magnetic-field generating sources, and adjusting magnetic field by rotating sources about different axes

Info

Publication number: DE102009009769A1
Application number: DE102009009769A
Authority: DE
Inventors: Markus Gilbert; Hans-Christoph Mertins
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-02-21
Filing date: 2009-02-20
Publication date: 2010-09-30

Abstract

The method involves producing a magnetic field (B) within a limited spatial area by magnetic-field generating sources, where the sources comprise four oblong permanent magnets (PI, PM) that are pre-magnetized with respect to a longitudinal axis. The magnetic field is adjusted by rotating one of the sources about an axis or by rotating the sources about different axes such that magnetic field strength is varied within the spatial area in steady magnetic field direction. An independent claim is also included for a device for generating a homogeneous magnetic field within a limited spatial area.

Description

Die Charakterisierung und Prüfung von magnetischen Werkstoffen in der Qualitätssicherung sowie die Entwicklung neuer magnetischer Materialien und moderner magnetischer Bauelemente haben eine wachsende industrielle Bedeutung. Die z. Z. größte Rolle spielt die Entwicklung neuartiger magnetischer Sensoren und magnetischer Schreib- und Leseköpfe für die Datenverarbeitung in Computern. Unter dem Begriff Spintronic werden weltweit neuartige Bauelemente entwickelt, die nicht nur auf der elektrischen Ladung, sondern auch auf dem magnetischen Spin des Elektrons basieren. Seit der Entdeckung dieser magnetischen Effekte Mitte der achtziger Jahre in Deutschland sind sie schon zu preisgünstigen Standardsystemen in Computern herangereift und man schreibt dieser Technologie, eine ähnlich große Bedeutung wie der Entwicklung der Halbleiterdioden und Transistoren in der Mitte des letzten Jahrhunderts zu. Die in der Forschung und Entwicklung solcher Bauelemente und neuer magnetischer Werkstoffe eingesetzten Untersuchungsmethoden basieren meist auf der Messung elektrischer oder optischer Signale als Funktion der Probenmagnetisierung. Damit ist die Magnetisierungsmöglichkeit der Probe Grundvoraussetzung aller Untersuchungsmethoden.The Characterization and testing of magnetic materials in quality assurance as well as the development new magnetic materials and modern magnetic components have a growing industrial significance. The z. Z. biggest role plays the development of novel magnetic sensors and magnetic Read and write heads for the Data processing in computers. Under the term Spintronic be developed world-wide novel components, not only on the electrical Charge, but also based on the magnetic spin of the electron. Since the discovery of these magnetic effects in the mid-eighties Years in Germany they are already at low priced standard systems in Computer matured and one writes this technology, a similarly large meaning as the development of semiconductor diodes and transistors in the Middle of last century too. Those in research and development such devices and new magnetic materials used Investigation methods are mostly based on the measurement of electrical or optical signals as a function of sample magnetization. In order to is the magnetization possibility the sample is a basic requirement of all examination methods.

Um die oben genannten Untersuchungsmethoden uneingeschränkt nutzen zu können, muss die hierzu notwendige Magnetisierungsvorrichtung und das Magnetisierungsverfahren idealer weise folgende Bedingungen erfüllen:

1. Richtung und Betrag der Magnetisierung muss variabel einstellbar sein,
2. das erzeugte Magnetfeld muss in einem auf die Probengröße bezogenen Raumbereich homogen sein,
3. die Probe muss für die Anwendung der Untersuchungsmethode räumlich zugänglich sein,
4. die Probe darf thermisch nicht beeinflusst werden und
5. die Magnetisierungsvorrichtung darf keine Eigenhysterese aufweisen.

In order to be able to use the abovementioned examination methods without restriction, the magnetization apparatus and the magnetization method required for this purpose ideally have to fulfill the following conditions:

1. direction and amount of magnetization must be variably adjustable,
2. the generated magnetic field must be homogeneous in a space area related to the sample size,
3. the sample must be physically accessible for the application of the examination method,
4. the sample must not be thermally influenced and
5. The magnetization device must not have any intrinsic hysteresis.

In den meisten Fällen können die geforderten Bedingungen nicht durch eine Magnetisierungsvorrichtung allein erfüllt werden, so dass mehrere, speziell angepasste Lösungen nacheinander zum Einsatz kommen müssen, was kostspielig und zeitaufwendig ist. Oft muss man sogar auf bestimmte Untersuchungsmethoden ganz verzichten. Insbesondere die zahlreichen optisch basierten Untersuchungsmethoden müssen zurzeit Einschränkungen bzgl. der freien räumlichen Zugänglichkeit der Probe hinnehmen.In most cases can the required conditions not by a magnetization device met alone be used so that several, specially adapted solutions in succession have to come which is expensive and time consuming. Often you even have to go to specific examination methods completely renounce. In particular, the numerous optically based Investigation methods need currently restrictions regarding the free spatial accessibility take the sample.

Der Stand der Technik ist Folgender: Variable Magnetfelder werden meist durch Elektromagnete erzeugt. Der durch den Elektromagneten fließende elektrische Strom bestimmt die Größe des resultierenden Magnetfeldes am Ort der Probe. Alternativ werden seit einigen Jahren Permanentmagnete mit hoher Feldstärke eingesetzt, die ohne Bestromung betrieben werden können. Durch beide Magnetisierungsmethoden können Feldstärken im Bereich bis zu 1 Tesla erzielt werden, was für die meisten Forschungsgebiete und die industrielle Entwicklung ausreichend ist.Of the The state of the art is as follows: Variable magnetic fields usually become generated by electromagnets. The electric current flowing through the electromagnet Electricity determines the size of the resulting Magnetic field at the site of the sample. Alternatively, for several years Permanent magnets with high field strength used, which operated without energization can be. Both magnetization methods allow field strengths of up to 1 Tesla be achieved, what for most research areas and industrial development are sufficient is.

Zurzeit existieren kein Verfahren und keine Magnetisierungsvorrichtung zur Erzeugung von Magnetfeldern durch Permanentmagnete, die alle der fünf oben geforderten Bedingungen gleichzeitig erfüllen.For now There is no method and no magnetization device for Generation of magnetic fields by permanent magnets, all of the five above fulfill the required conditions simultaneously.

Ein Elektromagnet besteht aus einer Spule, die einen Kern umschließt. Aufgabe des Kerns ist die Verstärkung, Bündelung und Führung des Magnetfeldes, um möglichst starke, homogene Magnetfelder am Ort der Probe zu erhalten. Oft ist der Kern U-förmig gestaltet so dass die Probe zwischen den beiden Enden, den Polen, des Kerns, platziert wird. Je kleiner der Polabstand, desto größer ist das Magnetfeld am Ort der Probe. Um die Probe großen Magnetfeldern auszusetzen, muss sie also eng zwischen die beiden Pole des Elektromagneten platziert werden. Als Folge ist die Probe aber nicht mehr völlig frei zugänglich für die eigentliche Untersuchung. Damit ein großes Volumen mit homogenem Magnetfeld für die Probe erzeugt werden kann, muss der Elektromagnet i. d. R. deutlich größer als die Proben selbst sein. Dadurch erzeugt er aber einen unerwünschten Schattenbereich, und schränkt damit die meist optischen Untersuchungen deutlich ein.One Electromagnet consists of a coil that encloses a core. task the core is the reinforcement, bundling and leadership of the magnetic field, as possible to obtain strong, homogeneous magnetic fields at the site of the sample. Often the core is U-shaped designed so that the sample between the two ends, the poles, of the core, is placed. The smaller the pole pitch, the larger the magnetic field at the location of the sample. To the sample large magnetic fields so it must be tight between the two poles of the electromagnet to be placed. As a result, the sample is no longer completely free accessible for the actual investigation. Thus a large volume with homogeneous magnetic field for the sample can be generated, the solenoid i. d. R. significantly larger than the samples themselves. However, this creates an undesirable shadow area, and limits thus the most optical investigations clearly.

Einen größeren Probenraum kann man durch aufwändige elektromagnetische Quadrupol-, Sextupol- oder Oktupolmagnete erzielen. Diese Vorrichtungen bestehen aus zwei, drei, bzw. vier angeordneten Elektromagneten mit größerem Abstand zwischen den Polschuhen. In diesem größeren Freiraum befindet sich die zu untersuchende Probe. Das an der Probe zu erzeugende Magnetfeld ergibt sich aus der Summe der von jedem einzelnen Elektromagneten erzeugten Felder. Diese Magnetisierungsanordnungen haben aber große Nachteile. Die komplexe Bauart führt zu erhöhten Kosten. Um entsprechend hohe Magnetfelder zu erzeugen, müssen die Elektromagnete mit sehr hohen Strömen arbeiten, wozu kostenintensive Netzteile notwendig sind. Vor allem ist aber wegen der hohen Ströme eine aufwendige thermische Kühlung der Elektromagnete nötig, auch um die Probe nicht aufzuheizen. Beide Voraussetzungen führen zu deutlich höheren Betriebskosten.a larger sample space you can through elaborate achieve electromagnetic quadrupole, sextupole or octupole magnets. These devices consist of two, three, or four arranged Electromagnet with a greater distance between the pole shoes. In this larger space is the sample to be examined. The sample to be generated on the sample Magnetic field results from the sum of each of each electromagnet generated fields. However, these magnetization arrangements have great disadvantages. The complex design leads to increased Costs. To generate correspondingly high magnetic fields, the electromagnets must with very high currents work, which requires costly power supplies. Especially but because of the high currents a complex thermal cooling the electromagnets needed, too not to heat up the sample. Both conditions lead to significantly higher Operating cost.

Ein weiterer genereller Nachteil von Elektromagneten besteht in dem Verhalten des Kerns. Er besitzt die für viele Untersuchungen unerwünschten Eigenhysterese und eine Restmagnetisierung, deren Einfluss man später aus den eigentlichen Untersuchungen herausrechnen muss. Elektronisch betriebene Geräte zeigen zudem naturgemäß ein Rauschen, d. h. durch die Fluktuationen des den Strom liefernden Netzteils kommt es zu Fluktuationen des Magnetfeldes. Die Stärke des Rauschens begrenzt die Untersuchungsgenauigkeit, so dass für präzise Untersuchungen kostenintensive, rauscharme Netzteile nötig sind.Another general disadvantage of electromagnets is the behavior of the core. He possesses the intrinsic hysteresis, which is undesirable for many investigations, and residual magnetization, the influence of which must later be calculated from the actual investigations. In addition, electronically operated devices naturally exhibit noise, that is, the fluctuations of the power supply supplying the current lead to fluctuations in the magnetic field. The strength of the noise limits the examination accuracy, so that costly, low-noise power supplies are needed for precise investigations.

Alternativ zu Elektromagneten können zur Probenmagnetisierung Permanentmagnete eingesetzt werden. Dies ist durch die Entwicklung moderner magnetischer Materialien in den letzten Jahren möglich geworden. Die verwendeten Permanentmagnete sind meist in Längsrichtung vormagnetisierte Stäbe mit konstanter Magnetfeldstärke an den Stabenden, den Polen. Die zu magnetisierende Probe wird zwischen die Enden zweier Permanentmagnete platziert. Um die Magnetfeldstärke im Probenbereich zu variieren, muss der Abstand zwischen den beiden Polen mechanisch verändert. Anders als bei Elektromagneten hat man aber nicht die Möglichkeit die Feldstärke am Ort der Probe bis auf Null zufahren. Dazu müsste man die Probe im Prinzip unendlich weit vom Magneten entfernen. Somit ist es nicht möglich die für Probencharakterisierungen notwendige Hysteresekurve aufnehmen. Zudem kann die Feldrichtung nicht beliebig variiert werden, so wie es z. B. bei Quadrupol-Elektromagneten möglich ist. Ein weiterer, entscheidender Nachteil ist, dass durch das Verfahren der Abstandsänderung das Volumen mit homogenem Magnetfeld stark variiert. Bei Überschreiten bestimmter Abstandswerte wird der Bereich mit homogenem Magnetfeld meist kleiner als die Probe selbst. Damit werden Magnetisierungsmessungen der Probe unmöglich.alternative to electromagnets can For magnetizing the magnet permanent magnets are used. This is due to the development of modern magnetic materials in the last years possible become. The permanent magnets used are mostly in the longitudinal direction premagnetized bars with constant magnetic field strength at the bar ends, the poles. The sample to be magnetized is between placed the ends of two permanent magnets. To the magnetic field strength in the sample area too vary, the distance between the two poles must be mechanical changed. Unlike electromagnets but you do not have the opportunity the field strength Drive to zero at the location of the sample. This would require the sample in principle remove infinitely far from the magnet. Thus it is not possible the for sample characterizations take the necessary hysteresis curve. In addition, the field direction not be varied arbitrarily, as it is z. B. in quadrupole electromagnets possible is. Another major disadvantage is that through the process the distance change the volume varies greatly with homogeneous magnetic field. When crossing certain distance values becomes the homogeneous magnetic field range usually smaller than the sample itself. This will be magnetization measurements the sample impossible.

Das erfindungsgemäße Magnetisierungsverfahren und die Magnetisierungsvorrichtung basieren auf der Rotation von mehreren diametral vormagnetisierten Permanentmagneten. Dabei ist das Zusammenspiel aus Anordnung und Ausrichtung sowie das Verfahren der Magnetfeldvariation durch Rotation der diametral vormagnetisierten Permanentmagneten neu. Das Verfahren kann durch verschiedene mechanische Anordnungen realisiert werden. Die 1 zeigt das Schnittbild für eine mögliche Anordnung, die im Folgenden beschrieben wird.The magnetization method according to the invention and the magnetization device are based on the rotation of a plurality of diametrically premagnetized permanent magnets. The interaction of arrangement and orientation as well as the method of magnetic field variation by rotation of the diametrically premagnetized permanent magnet is new. The method can be realized by various mechanical arrangements. The 1 shows the sectional view of a possible arrangement, which will be described below.

Die benutzten Permanentmagnete (PM) sind stabförmig mit kreisförmigem Querschnitt. Ihre Vormagnetisierung erfolgt nicht wie üblich in Längsrichtung, sondern diametral, d. h. senkrecht zur Längsrichtung. Das erfindungsgemäße Verfahren arbeitet nicht wie üblich mit zwei, sondern mit mehreren Magneten. In dem von uns gewählten Aufbau sind vier starke Permanentmagneten im Viereck angeordnet, vier schwächere Permanentmagneten (PI) sind nach innen vorgelagert. Die exakte Position der Magnete erfolgt aus entsprechenden Berechnungen. Die Probe (P) liegt im Zentrum der Anordnung, wo das zur Probenmagnetisierung gewünschte Feld (B) als Summe der Felder aller einzelnen Permanentmagnete auftritt und ein großes Volumen mit homogenem Feld erzeugt. Der Feldverlauf ist in 2 dargestellt. Er bildet einen homogenen Bereich im Zentrum der Anordnung, dem Raumbereich der Probe. Das Verfahren der Variation der Magnetfeldstärke am Probenort beruht nicht wie üblich auf der Variation des Abstandes der Permanentmagnete, sondern auf der Rotation der Permanentmagnete um ihre Längsachse. Die Ausrichtung und die Kopplung der Magnete während der Rotation ist so berechnet und gesteuert, dass die Magnetfeldstärke kontinuierlich vom Maximalwert auf Null reduziert, umgepolt und wieder auf den Maximalwert herauf gefahren werden kann, ohne dass die Richtung und die Homogenität des Magnetfeldes beeinflusst wird. Damit kann die Hysteresekurve der Probe gemessen werden. Die vorgeschlagene Magnetisierungsvorrichtung erlaubt zusätzlich einen zweiten Betriebsmodus in dem bei konstanter Magnetfeldstärke die Richtung des Magnetfeldes beliebig eingestellt werden kann. Dazu wird die Kopplung zwischen den Permanentmagneten geändert und im Betrieb werden die Permanentmagnete (PM, PI) wieder um ihre Längsachse gedreht. Damit sind winkelaufgelöste Magnetisierungsmessungen der Probe möglich. Die Permanentmagnete können sowohl individuell durch (in diesem speziellen Fall acht) Motoren oder auch, mechanisch gekoppelt, durch nur einen Motor angetrieben werden. Letzteres führt zu weiteren finanziellen Einsparungen. Die Berechnung des Magnetfeldverlaufs als Funktion der Rotation der Permanentmagnete, gemessen in Grad ist in 3 als gestichelte Liniegezeigt. Die Berechnungen wurden durch Messungen an einem Prototypen bestätigt, dargestellt in 3 durch Punkte.The permanent magnets used (PM) are rod-shaped with a circular cross-section. Their bias is not as usual in the longitudinal direction, but diametrically, ie perpendicular to the longitudinal direction. The inventive method does not work as usual with two, but with multiple magnets. In our chosen design, four strong permanent magnets are arranged in the quadrangle, four weaker permanent magnets (PI) are placed in front of the inside. The exact position of the magnets is made from corresponding calculations. The sample (P) lies in the center of the arrangement, where the field desired for sample magnetization (B) occurs as the sum of the fields of all individual permanent magnets and generates a large volume with a homogeneous field. The field course is in 2 shown. It forms a homogeneous area in the center of the arrangement, the spatial area of the sample. The method of varying the magnetic field strength at the sample location is not based as usual on the variation of the distance of the permanent magnets, but on the rotation of the permanent magnets about their longitudinal axis. The orientation and coupling of the magnets during rotation is calculated and controlled so that the magnetic field strength can be continuously reduced from the maximum value to zero, reversed and reversed to the maximum value without affecting the direction and homogeneity of the magnetic field. Thus, the hysteresis curve of the sample can be measured. The proposed magnetization device additionally allows a second operating mode in which the direction of the magnetic field can be set as desired at a constant magnetic field strength. For this purpose, the coupling between the permanent magnets is changed and in operation the permanent magnets (PM, PI) are again rotated about their longitudinal axis. Thus, angle-resolved magnetization measurements of the sample are possible. The permanent magnets can be individually driven by (in this particular case eight) motors or even mechanically coupled by only one motor. The latter leads to further financial savings. The calculation of the magnetic field profile as a function of the rotation of the permanent magnets, measured in degrees, is in 3 shown as a dotted line. The calculations were confirmed by measurements on a prototype, presented in 3 through points.

Das erfindungsgemäße Verfahren erfüllt alle oben genanten Voraussetzungen und löst damit alle oben genannten Probleme. Die Orientierung und die Stärke des Magnetfeldes sind frei einstellbar. Durch den vergleichsweise großen Abstand und durch die gewählte Anordnung mehrerer diametral vormagnetisierter Permanentmagnete erhält man einen großen, frei zugänglichen Raumbereich für die Probe. Damit sind insbesondere die für optische Untersuchungen notwendigen Bereiche für die Strahlführung frei gehalten. Die Anordnung der Permanentmagneten gewährleistet ein Volumen mit großer Homogenität des Magnetfeldes, was durch die derzeit üblichen Magnetisierungsverfahren durch Abstandsänderung von Permanentmagneten nicht möglich ist. Es ist, anders als bei Elektromagneten, keine thermische Kühlung nötig, so dass die Vorrichtung auch für Untersuchungen im Tieftemperaturbereich eingesetzt werden kann. Das erfindungsgemäße Verfahren zeigt keine Eigenhysterese, so wie es bei Elektromagneten mit Kern der Fall ist. Die erfindungsgemäße Magnetisierungsvorrichtung mit Permanentmagneten ist ein einfacher mechanischer Aufbau, einfach zu handhaben und kostengünstiger als eine entsprechende Quadrupolanordnung mit Elektromagneten. Im Vergleich zu Elektromagneten ist die erfindungsgemäße Anordnung rauschfrei und die Betriebskosten sind deutlich geringer, da die Bestromung der Elektromagneten und die Kühlung entfällt Für den Betrieb des Motors zur Drehung der Permanentmagnete sind dagegen nur kleine elektrische Leistungen nötig. Durch die Wahl der Größe der entsprechenden Permanentmagneten kann die erfindungsgemäße Magnetisierungsvorrichtung individuell jedem Einsatzgebiet in Forschung und Entwicklung angepasst werden. Da sie in ihrer Größe beliebig skalierbar ist, eignet sie sich u. a. für Anwendungen auf kleinstem Raum und ist somit von Bedeutung für die Mikrosystemtechnik. Anders als Elektromagnete kann unsere Magnetisierungsvorrichtung ohne Probleme im Vakuum eingesetzt werden. Einsatzfelder sind die Weltraumforschung und die Entwicklung dünner magnetischer Filme und Schichtsysteme für Sensoren und Speichermedien, deren Untersuchungen üblicherweise im Vakuum erfolgt.The method according to the invention fulfills all the conditions set out above and thus solves all the above-mentioned problems. The orientation and the strength of the magnetic field are freely adjustable. Due to the comparatively large distance and the chosen arrangement of several diametrically premagnetized permanent magnets, a large, freely accessible spatial area for the sample is obtained. In particular, the areas necessary for optical investigations for the beam guidance are kept free. The arrangement of the permanent magnet ensures a volume with great homogeneity of the magnetic field, which is not possible by the currently customary magnetization method by changing the distance of permanent magnets. It is, unlike electromagnets, no thermal cooling necessary, so that the device can also be used for investigations in the low temperature range. The inventive method shows no Self-hysteresis, as is the case with electromagnets with a core. The magnetization device according to the invention with permanent magnets is a simple mechanical structure, easy to handle and less expensive than a corresponding quadrupole arrangement with electromagnets. Compared to electromagnets, the arrangement according to the invention is free of noise and the operating costs are significantly lower, since the energization of the electromagnet and the cooling is eliminated For the operation of the motor for rotating the permanent magnets, however, only small electrical power is needed. By choosing the size of the corresponding permanent magnets, the magnetization device according to the invention can be individually adapted to any field of application in research and development. Since it is scalable in its size, it is suitable, among other things, for applications in the smallest space and is thus of importance for microsystem technology. Unlike electromagnets, our magnetizer can be used in vacuum without any problems. Fields of application are space research and the development of thin magnetic films and layer systems for sensors and storage media, which are usually carried out in a vacuum.

Claims

Method for producing a magnetic field which is homogeneous in a limited spatial area, characterized in that at least four or more magnetic-field-generating sources jointly generate a magnetic field in a limited spatial area, and characterized in that the magnetic field is generated by rotation of one of these sources about an axis or by rotation multiple sources around different axes can be set variably.

Method according to claim 1 for generating an in a limited spatial area of homogeneous magnetic field, characterized that the magnetic field strength varies in this area of space at the same magnetic field direction can be rotated by one of these sources around an axis or by rotating several sources around different axes.

Method according to claim 1 for generating an in a limited spatial area of homogeneous magnetic field, characterized that the magnetic field direction in this spatial area remains constant magnetic field strength can be varied by rotating one of these sources around an axis or by rotating multiple sources around different axes become.

Device for carrying out production and variation a homogeneous in a limited space area magnetic field after one of the claims 1 to 3, characterized in that the magnetic field generating Sources partly or completely consist of rotatable, pre-magnetized permanent magnet, wherein the magnetization direction of the respective permanent magnets perpendicular runs to the respective axis of rotation.

Device for carrying out production and variation a homogeneous in a limited space area magnetic field after one of the claims 1 to 4, characterized in that the magnetic field generating Sources of four elongated permanent magnets exist, which are each biased perpendicular to its longitudinal axis and characterized in that the respective longitudinal axis is the axis of rotation of each Permanent magnets representing the four corners of a rectangle lie.

Device for carrying out production and variation a homogeneous in a limited space area magnetic field after one of the claims 1 to 5, characterized in that the magnetic field generating Sources of four elongated larger permanent magnets and four oblong ones smaller permanent magnets exist, each perpendicular to their longitudinal axis are biased and characterized in that the respective longitudinal axis represents the axis of rotation of each permanent magnet, and characterized that the axes of rotation of the four larger permanent magnets on the four corners of a larger rectangle are and the axes of rotation of the four smaller permanent magnet on The four corners of a smaller rectangle lie within the larger rectangles lies.

Device for carrying out production and variation a homogeneous in a limited space area magnetic field after one of the claims 1 to 6, characterized in that the magnetic field generating Sources are mechanically coupled to each other, so the rotation the sources are made possible by a single driving motor can.

Device for carrying out production and variation a homogeneous in a limited space area magnetic field after one of the claims 1 to 6, characterized in that the magnetic field generating Sources not at all or only partially mechanically coupled with each other are, so that the rotation of the sources by several driving Engines done.

Device for carrying out the generation and variation of a homogeneous magnetic field in a limited spatial area according to one of claims 1 to 6, characterized in that the magnetic field generating sources completely or partly consist of permanent magnets, which have any shape, cross section, length and size.

Device for carrying out production and variation a homogeneous in a limited space area magnetic field after one of the claims 1, 2, 3, 7 and 8, characterized in that the magnetic field generating Sources consist of superconducting electromagnets.