DE1539064C3 - Anordnung zur Korrektur der Ungleichförmigkeit eines Magnetfeldes in einer Magnetspule - Google Patents

Description

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der mit einem Spinnerantrieb 31 in Drehung versetzt um die Oberfläche des Zylinders um die beschriebe-

werden kann. nen Spulen angeordnet.

Zur Beseitigung von Inhomogenitäten des von der Ein erster Satz, der hier als AT-Korrekturspulen

Spule 10 erzeugten Magnetfeldes wird mit Hilfe einer bezeichnet werden soll, besteht aus vier Spulen 62,

Spulenanordnung 46 im Inneren der Spule 10 Korn- 5 die im wesentlichen symmetrisch um die X-Achse

pensationsgradienten erzeugt; die Spulenanordnung und um die Mittellinie des Trägers 48 angeordnet

46 wird im folgenden näher erläutert. sind. Die vier X-Spulen 62 erscheinen paarweise auf

Gemäß Fig. 3 und 4 ist die Spulenanordnung46 auf verschiedenen Seiten der zylindrischen Spulenanord-

einen unmagnetischen Träger 48 montiert, der aus nung, d. h. räumlich um 180° versetzt. Jedes Paar

Aluminium oder kräftiger Pappe bestehen kann und io X-Spulen 62 ist symmetrisch zur Mittellinie des

zylindrisch ist. Die einzelnen Spulensätze der Anord- Trägers 48 angeordnet, und der Strom in einer Spule

nung 46 sind an eine Stromversorgung 50 angeschlos- des Paares fließt im Uhrzeigersinn, während der

sen (F i g. 2), und zwar über ein Regelsystem 52, Strom in der anderen Spule des Paares gegen den

das beispielsweise Regelwiderstände enthält. Jeder Uhrzeigersinn fließt. Auf diese Weise sorgen die

Spulensatz ist getrennt und unabhängig mit einem 15 Ströme in den benachbarten parallelen Teilen der

eigenen variablen Widerstand od. dgl. regelbar, so Spulenpaare 62, die auf der gleichen Seite erscheinen,

daß in jedem Spulensatz getrennte Korrekturfelder für einen linearen Gradienten in der X-Richtung.

erzeugt werden können, ohne daß die Korrekturen In gleicher Weise liefert das Paar X-Spulen auf der

von den anderen Spulensätzen beeinflußt werden, _t gegenüberliegenden Seite einen linearen Gradienten,

wie das zur Korrektur von Homogenitätsfehlern im 20 der im wesentlichen in die gleiche X-Richtung ge-

Luftspalt eines Elektromagneten bekannt ist. richtet ist wie der des ersten X-Spulenpaares. In

Die Korrekturspulenanordnung 46 weist zunächst gleicher Weise sind vier Y-Spulen 64 vorgesehen, die

vier Gruppen koaxial zum Magnetfeld der Spule 10 90° gegen die vier Z-Spulen 62 versetzt sind, um

angeordnete Spulen 54, 56, 58 und 60 auf, die in einen linearen Gradienten zu erzeugen, der 90°

bestimmten Abständen voneinander angeordnet sind 25 gegenüber dem X-Lineargradienten versetzt ist.

und gemäß Fig. 5 zusammengeschaltet sind. In Um eine Korrektur zweiter Ordnung in der

Fig. 5 sind Spulen, die im Uhrzeigersinn leiten, X-Z-Ebene und in der Y-Z-Ebene zu erhalten,

positiv bezeichnet, Spulen, die gegen den Uhrzeiger- ist ein dritter Satz aus zwei Spulenpaaren vorgesehen.

sinn leiten, sind negativ bezeichnet. Die zu einem Ein Paar Af-Z-Spulen 66 ist räumlich 180° gegen-

Satz jeweils gehörenden Spulen sind jeweils mit 3° einander versetzt, und sie sind im unterstützenden

einem Leiter 61 in Reihe geschaltet. Diese vier Sinne zusammengeschaltet. Das andere Paar Y-Z-

Spulengruppen liefern Korrekturen erster Ordnung, Spulen 68 ist ebenfalls räumlich 180° gegeneinander

auch lineare Gradienten genannt sowie Sekundär- versetzt, aber 90° gegen die Af-Z-Spulen 66 versetzt.

und Tertiärkorrekturen relativ zur Z-Achse. Alle vier Spulen sind so angeordnet, daß sie den

Eine Kompensation von Gradienten senkrecht zur 35 Mittelteil des zylindrischen Trägers 48 übergreifen.

Spulenachse Z, d. h. in den Koordinatenrichtungen X Die X-Spulen 62, die Y-Spulen 64, die AT-Z-Spulen

und Y, ist mit diesen vier Spulengruppen nicht, oder 66 und die Y-Z-Spulen 68 sind so angeordnet, daß

jedenfalls nur in sehr kleinem Umfang möglich, zur ' sie sich an die Oberfläche des zylindrischen Trägers

Korrektur solcher Inhomogenitäten sind nach der 48 anpassen, und sie sind vorzugsweise symmetrisch

Lehre der Erfindung in der F i g. 4 drei Satz Spulen 40 angeordnet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

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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 ^r _r 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- Fig. 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,