DE1539064B2 - Anordnung zur kerrektur der ungleichfoermigkeit eines magnet feldes in einer magnetspule - Google Patents

Description

der mit einem Spinnerantrieb 31 in Drehung versetzt werden kann.

Zur Beseitigung von Inhomogenitäten des von der Spule 10 erzeugten Magnetfeldes wird mit Hilfe einer Spulenanordnung 46 im Inneren der Spule 10 Kornpensationsgradienten erzeugt; die Spulenanordnung 46 wird im folgenden näher erläutert.

Gemäß Fig. 3 und 4 ist die Spulenanordnung46 auf einen unmagnetischen Träger 48 montiert, der aus Aluminium oder kräftiger Pappe bestehen kann und zylindrisch ist. Die einzelnen Spulensätze der Anordnung 46 sind an eine Stromversorgung 50 angeschlossen (F i g. 2), und zwar über ein Regelsystem 52, das beispielsweise Regelwiderstände enthält. Jeder Spulensatz ist getrennt und unabhängig mit einem eigenen variablen Widerstand od. dgl. regelbar, so daß in jedem Spulensatz getrennte Korrekturfelder erzeugt werden können, ohne daß die Korrekturen von den anderen Spulensätzen beeinflußt werden, wie das zur Korrektur von Homogenitätsfehlern im Luftspalt eines Elektromagneten bekannt ist.

Die Korrekturspulenanordnung 46 weist zunächst vier Gruppen koaxial zum Magnetfeld der Spule 10 angeordnete Spulen 54, 56, 58 und 60 auf, die in bestimmten Abständen voneinander angeordnet sind und gemäß Fig. 5 zusammengeschaltet sind. In F i g. 5 sind Spulen, die im Uhrzeigersinn leiten, positiv bezeichnet, Spulen, die gegen den Uhrzeigersinn leiten, sind negativ bezeichnet. Die zu einem Satz jeweils gehörenden Spulen sind jeweils mit einem Leiter 61 in Reihe geschaltet. Diese vier Spulengruppen liefern Korrekturen erster Ordnung, auch lineare Gradienten genannt sowie Sekundär- und Tertiärkorrekturen relativ zur Z-Achse.

Eine Kompensation von Gradienten senkrecht zur Spulenachse Z, d. h. in den Koordinatenrichtungen X und Y, ist mit diesen vier Spulengruppen nicht, oder jedenfalls nur in sehr kleinem Umfang möglich, zur " Korrektur solcher Inhomogenitäten sind nach der Lehre der Erfindung in der Fig. 4 drei Satz Spulen um die Oberfläche des Zylinders um die beschriebenen Spulen angeordnet.

Ein erster Satz, der hier als AT-Korrekturspulen bezeichnet werden soll, besteht aus vier Spulen 62, die im wesentlichen symmetrisch um die Z-Achse und um die Mittellinie des Trägers 48 angeordnet sind. Die vier X-Spulen 62 erscheinen paarweise auf verschiedenen Seiten der zylindrischen Spulenanordnung, d. h. räumlich um 180° versetzt. Jedes Paar Z-Spulen 62 ist symmetrisch zur Mittellinie des Trägers 48 angeordnet, und der Strom in einer Spule des Paares fließt im Uhrzeigersinn, während der Strom in der anderen Spule des Paares gegen den Uhrzeigersinn fließt. Auf diese Weise sorgen die Ströme in den benachbarten parallelen Teilen der Spulenpaare 62, die auf der gleichen Seite erscheinen, für einen linearen Gradienten in der ^-Richtung. In gleicher Weise liefert das Paar X-Spulen auf der gegenüberliegenden Seite einen linearen Gradienten, der im wesentlichen in die gleiche X-Richtung gerichtet ist wie der des ersten X-Spulenpaares. In gleicher Weise sind vier Y-Spulen 64 vorgesehen, die 90° gegen die vier X-Spulen 62 versetzt sind, um einen linearen Gradienten zu erzeugen, der 90° gegenüber dem .Sf-Lineargradienten versetzt ist.

Um eine Korrektur zweiter Ordnung in der AT-Z-Ebene und in der F-Z-Ebene zu erhalten, ist ein dritter Satz aus zwei Spulenpaaren vorgesehen. Ein Paar AT-Z-Spulen 66 ist räumlich 180° gegeneinander versetzt, und sie sind im unterstützenden Sinne zusammengeschaltet. Das andere Paar Y-Z-Spulen 68 ist ebenfalls räumlich 180° gegeneinander versetzt, aber 90° gegen die X-Z-Spulen 66 versetzt. Alle vier Spulen sind so angeordnet, daß sie den Mittelteil des zylindrischen Trägers 48 übergreifen. Die X-Spulen 62, die Γ-Spulen 64, die Z-Z-Spulen 66 und die Y-Z-Spulen 68 sind so angeordnet, daß sie sich an die Oberfläche des zylindrischen Trägers 48 anpassen, und sie sind vorzugsweise symmetrisch angeordnet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1 2

wird der Platz im Inneren der Magnetspule durch

Patentansprüche: Verwendung eines größeren Durchmessers vergrößert,

vergrößert sich entsprechend auch die Inhomogenität;

1. Anordnung zur Korrektur der Ungleich- der verfügbare Platz ist also sehr eng begrenzt.

förmigkeit eines Magnetfeldes in einer Magnet- 5 Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, spule, bestehend aus mehreren Korrekturspulen- eine Anordnung zur Korrektur der Ungleichförmigsätzen, deren Strom getrennt regelbar ist, da- keit eines Magnetfeldes in einer Magnetspule verdurch gekennzeichnet, daß wenigstens fügbar zu machen, die bei sehr geringem Raumbedarf ein Korrekturspulensatz mit senkrecht zum zu eine wirkungsvolle Korrektur der störenden Inhomokorrigierenden Feld verlaufenden Achsen vor- io genitäten erlaubt. Dies wird bei einer solchen Korgesehen ist. rekturanordnung, die aus mehreren Korrekturspulen-

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch ge- sätzen besteht, deren Strom getrennt regelbar ist, kennzeichnet, daß ein Korrekturspulensatz aus dadurch erreicht, daß erfindungsgemäß wenigstens wenigstens zwei Spulen besteht, die symmetrisch ein Korrekturspulensatz mit senkrecht zum zu korrizur Achse des, zu korrigierenden Magnetfeldes 15 gierenden Feld verlaufenden Achsen vorgesehen ist. angeordnet sind. Feldinhomogenitäten haben regelmäßig eine zum

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch ge- Feld radiale Komponente, die im Inneren einer kennzeichnet, daß ein Korrekturspulensatz aus Magnetspule vergleichsweise klein gegen die axiale zwei Spulenpaaren besteht, die symmetrisch zur Komponente ist, und deshalb genügen schon ziem-Längsmitte des zu korrigierenden Magnetfeldes 20 lieh schwache Korrekturfelder, um diese Radialangeordnet sind. komponenten zu beseitigen und damit ein sehr gut

4. Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, da- homogenes Feld zu erhalten.

durch gekennzeichnet, daß jeweils zwei gleich- Ein solcher Spulensatz besteht aus wenigstens zwei

artige Korrekturspulensätze vorgesehen sind, die Spulen, die symmetrisch zur Achse des zu korri-

um 90° gegeneinander um die Achse des zu 25 gierenden Magnetfeldes angeordnet sind. Mit einem

korrigierenden Magnetfeldes versetzt sind. solchen Satz kann in einem bestimmten Teilbereich

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 der Spule ein Feldgradient in einer Koordinatenbis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulen richtung bereits völlig beseitigt werden.

der Oberfläche eines Zylinders um die Achse Symmetrisch zur Längsmitte des zu korrigierenden

des zu korrigierenden Magnetfeldes angepaßt 3° Magnetfeldes treten meist gleichgerichtete Gradienten sind. auf, und zur Beseitigung dieser Gradienten wird

zweckmäßigerweise ein Korrekturspulensatz aus zwei Spulenpaaren gewählt, die symmetrisch zur Längs-

_; mitte des zu korrigierenden Magnetfeldes angeordnet

35 sind.

Mit solchen Korrekturspulensätzen sind, wie erwähnt, Gradienten in einer Koordinate zu beseiti-

Für bestimmte Zwecke, beispielsweise bei Spektro- gen, da es jedoch meist erwünscht ist, Gradienten metern für magnetische Kernresonanz, werden extrem auch in der zweiten zur Feldachse senkrechten homogene Magnetfelder benötigt. 40 Koordinate zu beseitigen, werden vorzugsweise

Lange Zeit wurden Magnetfelder für solche jeweils zwei gleichartige Korrekturspulensätze vor-Zwecke mittels eines Elektromagneten erzeugt, und gesehen, die um 90° gegeneinander um die Achse es ist bereits bekannt, zu diesem Zweck im Spalt des zu korrigierenden Magnetfeldes versetzt sind,
eines Elektromagneten Korrekturspulen anzuordnen, Grundsätzlich ist es möglich, mit üblichen, ebenen

deren Achsen parallel zum zu korrigierenden Ma- 45 Spulen die gewünschten Korrekturen zu erreichen, gnetfeld liegen (deutsche Patentschrift 1116 812). vorzugsweise werden die Korrekturspulen jedoch der

Es ist ferner bereits bekannt, mehrere Korrektur- Oberfläche eines Zylinders um die Achse des zu spulen mit zur Achse des zu korrigierenden Magnet- korrigierenden Magnetfeldes angepaßt. Dadurch entfeldes parallelen Achsen anzuordnen und mit meh- steht kein toter Raum zwischen der Außenseite reren unabhängig voneinander regelbaren elektri- 50 der Korrekturspulen und der Innenseite der das sehen Stromkreisen derart zu speisen, daß die von Magnetfeld erzeugenden Spule bzw. es wird der im den einzelnen Stromkreisen erzeugten magnetischen Inneren der Korrekturspulen verfügbare Raum verPotentiale im wesentlichen ein System von zuein- größert.

ander orthogonalen Funktionen bilden (deutsche Die Erfindung soll an Hand der Zeichnung näher

Auslegeschrift 1107 824, britische Patentschrift 55 erläutert werden; es zeigt

129). F i g. 1 einen Schnitt durch eine Spektrometerspule,

An Stelle des Feldes im Luftspalt eines Elektro- F i g. 2 ein Blockschaltbild einer Korrekturspulenmagneten wird auch das Feld im Inneren einer schaltung,

Magnetspule verwendet, vor allem zur Erzeugung F i g. 3 eine auseinandergezogene perspektivische

sehr hoher magnetischer Feldstärken, es hat sich 60 Darstellung einer erfindungsgemäßen Spulenanordjedoch gezeigt, daß auch im Inneren von Magnet- nung,

spulen unerwünscht starke Inhomogenitäten auf- F i g. 4 eine Aufsicht auf die Korrekturspulen-

treten. anordnung nach der Erfindung, und

Die für Luftspaltfelder bekannten Techniken zur F i g. 5 eine schematische Darstellung zur Erläu-

Verbesserung der Homogenität sind im Inneren einer 65 terung der Anordnung der Korrekturspulen.
Magnetspule nur im beschränkten Umfang anwend- Die in F i g. 1 dargestellte Magnetspule 10 dient

bar, weil die Korrekturspulen auf jeden Fall im zur Erzeugung eines homogenen Magnetfeldes im Inneren der Spule untergebracht werden müssen; ' Bereich eines in ihr angeordneten Probenbehälters 14,