DE1423467C - Meßkopf für gyromagnetische Messungen - Google Patents

Description

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gnetischen Resonanzspektrometers von hohem Auf- werden daher unerwünschte magnetische Feldgra-

lösevermögen, wobei die den Probekörper tragende dienten an dem Probekörper vermieden, die auf den

Anordnung wiedergegeben ist. Unterschied des Drahtes gegenüber der umgebenden

Eine bestimmte Menge Materie, die untersucht Luft zurückzuführen sein könnten. Es wurde darauf werden soll, befindet sich in einem zylindrischen 5 verwiesen, den Außenmantel auf den Kerndraht auf-

Glasrohr 1. Das Glasrohr 1 wird in ein am Ende zuziehen, es könnten aber auch ebenso abwechselnd

offenes zylindrisches Rohr 2 gebracht, welches bei- Schichten diamagnetischen und paramagnetischen

spielsweise aus Glas bestehen kann. Das Proberohr 1 Materials aufgebracht werden, oder es könnte eine

besitzt an seinem Ende einen Block 3, der bei- Legierung Anwendung finden. Zwei in gleicher Weise

spielsweise aus Tetrafluoräthylen bestehen kann und io magnetisch abgeglichene Drähte 11 leiten den Strom

sich in dem hohlen Außenrohr 2 am inneren Ende von der Empfängerspule 9 fort und sind zu einem

desselben befindet. . _;, koaxialen Überwurfstück 12 geführt, welches sich

Eine Luftturbine 4 ist an dem Proberohr 1 ange- an dem einen Ende des Außenrohres 2 befindet,
ordnet, und zwar im wesentlichen an dem freien Ende Zwei Erregerspulen 13 sind, wie F i g. 1 zeigt, beidesselben liegend. Die Luftturbine 4 besitzt in Achs- 15 derseits des Probekörpers vorgesehen, und die Achsen richtung ein Loch, in welches das Proberohr 1 ein- derselben verlaufen im wesentlichen unter einem gesetzt wird, 'und die Turbine wird an das Probe- rechten Winkel zu der Achse der Empfängerspule 9 rohr 1 angeklemmt. Haltefinger, die durch die Sekto- und zu der Richtung des polarisierenden magnetiren der Luftturbine gebildet werden, ergreifen unter sehen Feldes H. Die Erregerspulen 13 sind auf einem Anwendung eines Halteringes 5 in fester Weise das ao geeigneten zylindrischen Spulenkörper gewickelt, der Proberohr 1. Die Luftturbine 4 befindet sich in einem beispielsweise aus Glas bestehen kann, und in Luft Turbinengehäuse 6 und wird durch eine Luftströ- angeordnet. Die Erregerspulen 13 werden von einem mung' hoher Geschwindigkeit, welche über das Hochfrequenzgenerator, der nicht dargestellt ist, erRohr 7 zugeführt wird, angetrieben. Die Lufttur- regt und erzeugen in dem zu untersuchenden Probebine 4 läuft mit beträchtlicher Winkelgeschwindigkeit 25 körper eine gyromagnetische Resonanz,
um und bewirkt, daß das Proberohr 1 mit der Probe Zwei Durchlaufspulen 14 sind beiderseits des zu schnell in dem magnetischen Feld rotiert, so daß in untersuchenden Probekörpers angeordnet, und die wesentlichem Umfang magnetische Feldinhomogeni- Achsen derselben liegen im wesentlichen parallel zur täten in dem Probekörper vermieden werden. Richtung des magnetischen Feldes. Die Durchlauf-. Ein Block 8 mit einer öffnung in der Mitte befin- 30 spulen 14 sind in dem Meßkopf eingebettet, welcher det sich an dem oberen Ende des hohlen Außen- beispielsweise aus Aluminium bestehen kann. Die rohres 2 und bildet ein Lager für das axial hindurch- Durchlaufspulen 14 werden zweckmäßigerweise mit gesteckte Proberohr 1. Der Klotz 8 besteht aus ge- einem periodisch sich ändernden Strom erregt, weleignetem Material, beispielsweise aus Tetrafluor- _cner den gesamten Magnetfluß, der auf den Probeäthylen. Eine Empfängerspule 9 ist um das Außen- ₃₅ körper zur Einwirkung gebracht wird, moduliert, so rohr 2 gewickelt und mit demselben unter Anwen- daß das Magnetfeld dem Wert entspricht, welcher dung eines magnetisch ausgeglichenen Kittes ver- der Larmorfrequenz des Probekörpers zugeordnet kittet. ist. Die zur Erregung der Durchlaufspulen 14 vor-

Der magnetisch ausgeglichene Kitt besteht aus einer gesehenen Stromerzeugungsmittel sind nicht dargeeigneten Zusammensetzung eines paramagnetischen 40 gestellt.

Materials und eines diamagnetischen Materials, so Neutralisierungskörper 15 sind an den Enden von daß sich pro Volumeneinheit im wesentlichen die _zwej drehbaren nicht magnetischen Stangen, die beigleiche magnetische Suszeptibilität ergibt, wie die spielsweise aus Kunststoff bestehen, vorgesehen. Die Suszeptibilität der die Kittmasse umgebenden Luft Neutralisationskörper bestehen aus elektrisch leitenbeträgt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der ₄₅ den Teilen, die in der Nähe der Erregerspulen 13 Erfindung besteht der Kitt aus 3,06 Gewichtsteilen angeordnet sind und eine Hochfrequenzkopplung paramagnetischen Mangandioxyds auf 100 Gewichts- zwischen der Empfängerspule und der Erregerspule teile diamagnetischen Epoxy-Harzes. Epoxy-Harz neutralisieren, so daß, bei Abwesenheit eines gyrobesitzt eine magnetische Suszeptibilität pro Massen- magnetischen Probekörpers, das Maß der Kopplung einheit von —0,7· 10~^e cgs-Einheiten. Mangandi- ₅₀ in gewünschter Weise eingestellt werden kann,
oxyd ist paramagnetisch und besitzt eine magnetische Die jn erster Ordnung das magnetische Feld stö-Suszeptibilität pro Masseneinheit von 38,4 · 10~^e cgs- renden Inhomogenitäten werden im wesentlichen da-Einheiten. durch verringert, daß nur die Empfängerspule 9 und Der Draht der Empfängerspule, der in F i g. 3 dar- das für diese Spule vorgesehene Kittmaterial aus gegestellt ist, besitzt vorzugsweise einen Kern aus Pia- 55 eigneten Zusammensetzungen paramagnetischen und tin, welches eine magnetische Suszeptibilität pro diamagnetischen Materials gewählt wird, so daß sich Masseneinheit von 1,1 · 1Ο~^Ο cgs-Einheiten besitzt. eine gleichmäßige magnetische Suszeptibilität für Der Kern ist von einem Mantel aus diamagnetischem diese Teile pro Einheit des Volumens ergibt in BeMaterial umgeben, beispielsweise von Kupfer, ziehung auf das Material, in welchem sich diese Teile welches frei von Sauerstoff ist und eine diama- 60 befinden. Es liegt aber im Rahmen der Erfindung, gnetische Suszeptibilität pro Masseneinheit von auch andere Teile, die sich in der Nähe des Probe- -0,086-lO-o cgs-Einheiten besitzt. Der Draht wird körpers befinden, in gleicher Weise zusammenzuin der Weise hergestellt, daß die Außenhülle auf den setzen. Es können beispielsweise die Erregerspuleninneren Draht aufgezogen wird, und es wird dabei anordnung 13, die Anordnung der Durchlaufspulen volumenmäßig ein Teil Platin auf 25 Teile Kupfer 65 14 und die Hochfrequenzneutralisierungsmittel 15 in verwendet. Es ergibt sich auf diese Weise ein Draht, gleicher Weise aus einer Zusammensetzung eines welcher im wesentlichen die gleiche magnetische paramagnetischen und eines diamagnetischen Mate-Suszeptibilität pro Masseneinheit besitzt wie Luft; es rials bestehen, so daß sich für diese Teile und für

das Material, in welchem sich dieselben befinden, die gleiche magnetische Suszeptibilität pro Volumeneinheit ergibt und auf diese Weise die Homogenität des magnetischen Feldes an dem Probekörper vergrößert wird. Insbesondere würde vorzugsweise die Erregerspulenanordnung 13 die gleiche magnetische Suszeptibilität pro Volumeneinheit besitzen wie die Luftsäule, in welcher sich die Spulenanordnung befindet, und die Durchlaufspulen 14 würden pro Volumeneinheit die gleiche magnetische $uszeptibilität erhalten wie das den Probekörper enthaltende Aluminiumgehäuse.

In gewissen Fällen kann es zweckmäßig sein, die Erregerspulen 13 und die Empfängerspulen 9 nicht in Luft anzuordnen, sondern in einem anderen Material, beispielsweise in keramischem Material, und in diesem Falle würde das keramische Material und das Drahtmaterial, welches für die Spulen verwendet wird, aus einer geeigneten Zusammensetzung diamagnetischen und paramagnetischen Materials bestehen, so daß sich insgesamt eine homogene magnetische Suszeptibilität pro Volumeneinheit ergibt.

Wenn der Teil, welcher die Störung des magnetischen Feldes bewirkt und dementsprechend das Magnetfeld an dem Probekörper inhomogen macht, hinreichend weit von dem Probekörper entfernt ist, kann ein kompensierender Körper von der entgegengesetzten magnetischen Suszeptibilität pro Volumeneinheit in der Nähe angeordnet sein, so daß die Feldinhomogenität an dem Probekörper aufgehoben wird. Vorzugsweise wird der Abstand des störenden Teiles und des kompensierenden Teiles voneinander klein gewählt in bezug auf den Abstand des störenden Körpers von dem Probekörper. Es kann beispielsweise die aus Kupfer bestehende Erregerspule

ίο 13 parallel geschaltet mit einer Bifilarspule angeordnet sein, welche aus paramagnetischem Draht besteht und der magnetischen Suszeptibilität der Luft angepaßt ist. Die Bifilarwicklung bietet zusammen mit der Luft, welche sie umgibt, eine homogene

»5 Suszeptibilität pro Volumeneinheit für einen Probekörper, welcher sich in einem Abstand befindet, der groß zu dem Drahtabstand ist.

Im vorstehenden wurde die Anwendung senkrecht zueinander angeordneter Spulen für die Zwecke der

so Beobachtung der gyromagnetischen Resonanz dargestellt, es ist aber auch möglich, die beschriebene Maßnahme bei anderen Spulenanordnungen anzuwenden, beispielsweise bei Brückenanordnungen mit ( nur einer Spule, bei Anordnungen mit schwingenden Detektoren, bei durch Impulsbetrieb erregten Spulenanordnungen.

Hierzu \ Blatt Zeichnungen

Claims (1)

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genen Magnetfeld durchsetzt wird. Diese Erscheinung

Patentansprüche: hat man in der Weise berücksichtigt, daß man die

Drähte der in der Nähe des Probenkörpers anzu-

1. Meßkopf für gyromagnetische Messungen, ordnenden, aus Kupfer bestehenden Spulen in einem dadurch gekennzeichnet, daß die in der 5 speziellen durchsichtigen Kunststoff od. dgl. ein-Nähe des Probenrohres angeordneten Teile, ins- bettete, ausgehend von der Erkenntnis, daß die besondere die Erreger- und Empfängerspulen und magnetische Suszeptibilität von Kupfer und die dieses die sie tragenden bzw. enthaltenden Teile aus Kunststoffs angenähert gleich sind. Ein derartiges magnetisch unterschiedlichen Materialien derart Zusammenpassen von zwei unterschiedlichen Matezusammengesetzt sind, daß die erstgenannten io rialien in magnetischer Hinsicht ist eine Zufallser-Teile die gleiche Suszeptibilität pro Volumen- scheinung, kann nicht zu extrem günstigen Übereinheit wie das sie umschließende Material (Luft, einstimmungen führen und wird in den meisten Keramik) aufweisen. Fällen versagen.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gc- Die Erfindung bezweckt, in beliebig genauer Weise kennzeichnet, daß die Empfängerspule oder die 15 und unter beliebigen Materialverhältnissen eine Erregerspulen als Luftspulen auf vorzugsweise Grundlage zu der Ausbildung homogener Felder in aus Glas bestehenden Zylindern gewickelt sind dem die Probe umgebenden Raum zu schaffen.

und die Spulenwindurigen aus Manteldraht be- Ein Meßkopf für gyromagnetische Messungen

stehen, derart, daß die pro Volumeinheit sich kennzeichnet sich gemäß der Erfindung dadurch, daß

ergebende Suszeptibilität im wesentlichen gleich 20 die in der Nähe des Probenrohres angeordneten

der Suszeptibilität der umgebenden Luft ist. Teile, insbesondere die Erreger- und Empfänger-

'3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch ge- spulen und die sie tragenden bzw. enthaltenden Teile

kennzeichnet, daß die Spulenwindungen aus · aus magnetisch unterschiedlichen Materialien derart

einem Platindraht mit Kupfermantel bestehen, zusammengesetzt sind, daß die erstgenannten Teile

wobei volumenmäßig der Anteil von Platin 25 die gleiche Suszeptibilität pro Volumeneinheit wie

25mal geringer als der von Kupfer ist. das sie umschließende Material (Luft, Keramik) auf-

4. Anordnung nach Anspruch 1 oder einem der weisen.

folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der zur Insbesondere sieht die Erfindung vor, daß der dem

Befestigung der Spulen auf dem sie tragenden gyromagnetischen Resonanzvorgang unterworfene

Zylinder dienende Kitt von diamagnetischer 30 Probekörper sich in einer Spulenanordnung befindet,

Suszeptibilität Zusatzstoffe paramagnetischer die zu einem gewissen Anteil aus paramagnetischen.

Suszeptibilität aufweist. und aus diamagnetischen Materialien besteht, wo-

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch ge- durch die Spule im wesentlichen dieselbe magnetische kennzeichnet, daß der Kitt ein Epoxy-Harz mit Suszeptibilität besitzt, wie das Material, in welchem einem Anteil Mangandioxyd ist, wobei Vorzugs- 35 sich die Spule eingelagert befindet; dadurch wird eine weise 3,06 Teile Mangandioxyd auf 100 Teile größere Homogenität des magnetischen Feldes in Epoxy-Harz entfallen. dem Probekörper erzielt.

6. Anordnung nach Anspruch 1 oder einem Die Erfindung sieht für eine den gyromagnetischen der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Probekörper umgebende Spule in einem magnetistromführende Spule von keramischem Material 40 sehen Feld vor, daß als Spulenmaterial eine Zusamumgeben ist und daß die Spule zu geeigneten mensetzung aus Platin und Kupfer verwendet wird, Anteilen aus paramagnetischen und diamagneti- so daß die gesamte magnetische Suszeptibilität pro sehen Materialien besteht, so daß die pro Volumeneinheit der Spule im wesentlichen die Volumeneinheit sich ergebende magnetische gleiche wie die von Luft ist, in welcher die Spule Suszeptibilität ,der des keramischen Materials 45 angeordnet ist; es wird auf diese Weise vermieden, entspricht. . daß die Spule in dem gyromagnetischen Probekör-

7. Anordnung nach Anspruch 1 oder einem der per unerwünschte magnetische Feldgradienten herfolgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die vorruft.

Durchlaufspule anteilmäßig aus paramagneti- Weiter sieht die Erfindung vor, daß Kittmate-

schem und diamagnetischem Material zusammen- 50 rialien,-die zu einem bestimmten Anteil aus paragesetzt ist und in einem Aluminiumkörper ein- magnetischem Material und aus diamagnetischem gelagert ist, wobei das Material der Spulenwin- Material bestehen, verwendet werden, wobei, die so düngen im wesentlichen die gleiche magnetische erhaltenen Kittstoffe im wesentlichen die gleiche Suszeptibilität pro Volumeinheit wie der Alumi- magnetische Suszeptibilität besitzen wie das Material, niumkörper besitzt. 55 in welchem sich der Kitt befindet.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im

folgenden an Hand der Zeichnungen beschrieben. 60 Von den Figuren zeigt

F i g. 1 eine schematische perspektivische Därstel-

Bei gyromagnetischen Messungen ist das die zu lung eines Meßkopfes für gyromagnetische Mesuntersuchende Substanz enthaltende Probenrohr sungen,
einem möglichst homogenen Magnetfeld auszusetzen. Fig. 2 eine Seitenansicht der in Fig. 1 dargestell-

Es ist zu diesem Zweck bekannt, die Erscheinung 65 ten Anordnung mit einer Spulenanordnung,
auszunutzen, daß ein homogener zylindrischer Kör- F i g. 3 eine vergrößerte Schnittdarstellung eines

per, der in ein homogenes Magnetfeld eingebracht Abschnittes eines Drahtes,
wird, in seinem Inneren ebenfalls von einem homo- F i g. 1 und 2 zeigen Apparateteile eines gyroma-