DE1937794B2

DE1937794B2 - Magnet fuer hochaufloesendes kernresonanzspektrometer

Info

Publication number: DE1937794B2
Application number: DE19691937794
Authority: DE
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1969-07-25
Filing date: 1969-07-25
Publication date: 1973-05-03
Also published as: BE753879A; LU61396A1; US3662304A; DE1937794A1; GB1309004A; FR2055591A5; NL7007670A; DE1937794C3

Description

Die Erfindung betrifft einen als Topfmagnet ausgebildeten Magneten für ein hochauflösendes Kernresonanzspektrometer. bestehend aus zwei gleichen Schalenhälften, in denen aktive magnetische Teile mit aufgesetzten Polschuhen angeordnet und zwischen deren Ringflächen Distanzstücke zur Einstellung des Arbeitsluftspalts eingelegt sind.

Von dem in Verbindung mit einem Kemresonanzspektrometer verwendeten Magneten wird gefordert, daß sich die den Arbeitsluftspalt begrenzenden Polschuh-Stirnflächen mit einer Abweichung von der Planparallelität von weniger als 1 /<m gegenüberstehen. Diese Forderung bedeutet gleichzeitig, daß die Ebenheit dieser Flächen und ihre Oberflächenrauhigkeit um eine Größenordnung besser sein müssen.

Um diese Maßgenauigkeiten einzuhalten, war es bisher erforderlich, ?ine ganze Anzahl von Bauteilen, nämlich die Polschuhe, die aktiven magnetischen Teile sowie die aneinanderstoßenden Flächen des Joches und die Verbindungsflächen zwischen den aktiven Teilen und dem Joch mit großer Genauigkeit planparallel oder plan zu schleifen, da sich im ungünstigsten Fall die Kcilfehler addieren. Bei Topfniagnetcn. die aus zwei gleichen einteiligen Schalenhälften aufgebaut sind, besteht zusätzlich die Schwierigkeit, die Innenflächen, an denen die aktiven magnetischen Teile befestigt sind, derart /u bearbeiten, "daß sie nLch Zusammenbau parallel zueinander ausgerichtet sind.

~"Ä~us diesen Gründer, wurden für die Kernrcsoi; m/ spektroskopie bisher entweder die einfacher Le; zustellenden Doppeljochmagneten verwendet. ud. τ man bemiügte sich bei Topfmagneten mit der durch die angegebenen Toleranzen bedingten Homogenn ; des Maonetfeldes. oder aber man nahm eine temv Bearbeitung der einzelnen Bauteile in Kauf, wi.'p.: der Topf aus drei Bauteilen bestand. Außerdem, wurde es zur Erzielung der für die hochauflöseiuL· Kernresonanz notwendigen Homogenität des Magnetfeldes bisher als erforderlich angesehen, eine Ju>iier einrichtung am Magneten anzubringen. Eine de, artige Einrichtung enthält z. B. an den Polschuh.-., KeHe, mit deren Hilfe eine Feinjustierung d, Parallelität der Polschuhflächen vorgenommen v.h<: Bei Verwendung von Doppeljochmagneten ist ■,_ , ferner bekannt, derartige Keile an den Schenk..:., des Magneten anzubringen. Die Benutzung \.r Keilen hat jedoch einen zusätzlichen Luftspalt /u: Folüc, der wiederum die im Arbeitsluftspalt verfügbare Magnetfeldsiärke herabsetzt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe wnrunde, einen Magneten der eingangs beschriebene:. Art zu schaffen, der die Forderungen an die Toleranzen für hochauflösende Kemresonanzspektromeiei erfüllt, der aber dennoch im Vergleich zu den bekannten Magneten einfach herzustellen ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch ge löst, daß jede Ringfläche der beiden Schalenhälfter, jeweils mit einer Stirnfläche der beiden Polschuhe in derselben Ebene angeordnet ist. Diese Konstruktion eines Magneten sieht demnach vor, ciaß das Magnetgestell in zwei gleichartige Hälften aufgeteilt ist. Hierbei !icgca jeweils die Polschuh-Stirnflächen und die ringförmigen Grundflächen der äußeren Schalen in einer Ebene. Der Abstand der Polschuh-Stirnflächen wird von den zwischen die beiden Hälften eingesetzten Distanzstücken bestimmt. Diese sind Teile des Magnetkreises und sollen daher aus einem Material mit hoher Sättigungsinduktion bestehen.

Die Schalcnhälften können in der Weise hergestellt werden, daß die Ringfläche jeder Schalenhälfte und die Stirnfläche der ".!gehörigen Polschuhe, z. B. durch Läppen, in eine gemeinsame Ebene von größter Ebenheitgenauigkeit und die Distanzstücke gemeinsam, z. B. durch Parallelläppen, auf gleiches Höhenmaß gebracht werden.

Weitere Ausbildungen der Erfindung sind in den Untei ansprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel im Schnitt dargestellt ist. im folgenden näher erläutert.

Der Magnet M besteht im wesentlichen aus zwei Schalenhälften 51 und 5 2, welche zusammengelegt einen hohlen Rotationskörper nit abgeplatteten Enden bilden. Jm Innern der beiden Schalenhälften 5 1 und S 2 sind konzentrisch die beiden magnetisch aktiven zylindrischen Teile 71 und Γ 2 mit der ihncren Wandung der beiden Schalen 51 und 5 2 fest verbunden. Sie sind ^;n ringförmigen Ausnehmungen A 1 und A 2 eingesetzt und mit einer Vergußmasse 7 aus Isolationsmaterial bis zu einer die Stirnflächen Fl und F 2 der auf die aktiven

Teile Tl und Tl aufgesetzten Polschuhe/¹1 und Pl frei lassenden Höhe massiv eingebettet. Es ist auch möglich, die beiden aktiven feile T1 und Tl in die Schulenhülften 5 1 und Sl einzuschrauben oder sie anderweitig mechanisch zu befestigen. Die aktiven Teile .' 1 und Tl können aus einem Permanentmagneten oder aber aus einem Elektromagneten bestehen, dessen Erregerwicklung (nicht näher dargestellt) auf die Mantelflache der aktiven Teile 71 und Tl aufgewickelt ist.

Die Polschuhe P 1 und Vl der beiden aktiven Teile Tl und Tl werden mit Zentrierringen Z 1 und /2 auf den aktiven Teilen T Λ und Tl »ehalten. Die bjiden Schalenhälflen Sl und Sl büden im zusammengefügten Zustand einen Schutz für das Magnetfeld zwischen den beiden Stirnflächen Fl und Fl der beiden Polschuhe P 1 und Pl gegenüber fiemden störenden Magnetfelder... Der Abstand a zwischen den beiden Stirnflächen Fl und Fl der beiden Polschuhe P 1 und P 2 voneinander, der über die gesamte Oberfläche der beiden Stirnflächen F1 und Fl konstant sein muß, wird über Distanzstücke D eingestellt. Diese Distanzstücke D sind entlang den Ringflächen R 1 und R 2 der beiden Schalenhälften 51 und 5 2 eingelegt. Das Hühenmaß bestimmt den Abstand« der beiden Stirnflächen F 1 i:nd Fl voneinander. Die Distanzstücke D bestehen i!us hochpermeablem Material und bilden einen Teil des Magnetjoches des Magneten M. Die Distanzstücke D sind über den gesamten Umfang der beiden Ringflächen R 1 und R 2 gleichmäßig verteilt und liilden einen nahezu lückenlosen Ring.

Auf ihren Außenseiten sind die beiden Schalenhälften 51 und 5 2 zu Flanschen Wl und Wl er-Vscit.rt. In diese Flansche Wl und Wl sind in regelmäßigen Abständen Bohrungen eingelassen, durch die Schraubenbolzen SB hindurchragen. Sie können mit Gegenmuttern (nicht näher dargestellt) verschraubt werden und pressen dabei die beiden Schalenhälften 51 und 5 2 gegen die Distanz-Stücke D. Zur Zentrierung der beiden Schalenhülfkr, 5 1 und 5 2 ge»eneinander sind in Ringnuten R\ 1 und RNl, weiche in die Oberflächen Jer Riiu·- flächen R 1 und R 2 der beiden Schalenhälfun S I und 52 eingelassen sind. Zentriersiücke Z eingcl'ÜL·;. Sie lie«en in gleichmäßigen Abständen und gewährleisten, daß sich die Stirnflächen Fl und Fl der beiden Polschuhe Pl und Pl genau gegenülv liegen.

Die Herstellung des Magneten Λ/ sieht vor. da!'. die Ringfläche R I bzw. R 2 jeder Schalenhälfte .*> ■ bzw. 5 fund die Stirnfläche F 1 bzw. Fl der beid.-;; Polschuhe P1 bzw. Pl zusammen in einem let/ier Feinbearbeitungsvorgang, z. B. durch Läppen, ir. Ebenen von größter l.benheitsgenauigkeii gebrat.!- werden. Dadurch wird eine größtmögliche Ebenher der Stirnflächen F 1 und / 2 der Polschuhe P 1 un.; Pl erreicht. Fertigungsbedingte Ebenheitsfehler, wi z. B. der Randabfall an den Stirnflächen Fl und 12 der Polschuhe Pl und Pl. die zu Magnetfeld-Verzerrungen führen, können bei diesem Verfahr!.·! nur in den äußeren Ringzonen der Ringflächen R 1 und R 2 der Schalenhälften 5 1 und .S 2 auftreten.

Durch eine gemeinsame Feinbearbeitung der Distanzstücke D. z. B. durch Parallelläppen und nachfolgendes Aussuchen, kann ein bis auf kleinste Unterschiede gleiches Höhenmaß erzielt werden. Ai-Parallelitätsfehler der Begrenzungsflächen des Arbeitsluftspalts mit dem Abstand α /wischen den Stirnflächen F1 und Fl wirken sich die eventue!' dann noch vorhandenen Abweichungen im Höhenmaß der Distanzstücke D nicht in vollem Maße au-;. Da die Distanzstücke D auf den Ringflächen R 1 und R 2 der beiden Schalenhälften 51 und 5 2 angeordnet sind, treten diese Abweichungen nur im Verhältnis der Durchmesser der Stirnflächen Fl und Fl der Polkappen Pl und P 2 und dem Schalenringdurchmesser verkleinert in Erscheinung.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Als Topimagnet ausgebildeter Magnet für ein hochauHösendes Kemresonanzspektrometer, bestehend aus zwei gleichen Schalenhälften, in denen aktive magnetische Teile mit aufgesetzten Polschuhen angeordnet und zwischen deren Ringflächen Distanzstücke zur Einstellung des Arbeitsluftspalts eiiiL ut sind, dadurch gekennzeichnet, daß jede Ringfläche (R 1 bzw. R 2) der beiden Schalenhälften (51 bzw. 5 2) jeweils mit einer Stirnfläche (Tl bzw. F2) der beiden Polschuhe (P 1 bzw. P 2) in derselben Ebene angeordnet ist.

2. Magnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringflächen (R 1 und R 2) mit gegenüberliegenden Ringnuten (RN 1 bzw. RN 2) versehen und daß in die Ringnuten (RNl und RN2) Zentrierstück.: (Z) eingelegt sind.

3. Magnet nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schalenhälften (5 1 und 5 2) aus Weicheisen bestehen.

4. Magnet nach Anspruch 1 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet. daß die Schalenhälfien (51 und 5 2) teilweise mit einer Vergu 'masse (7) ausgefüllt sind.

5. Magnet nach Anspivh 1 oder einem der folgenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die Schalenhälften (51 bzw. 5 2) und die aktiven Teile (T 1. T 2) verschraubt sind.

6. Magnet nach Anspruch 1 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalenhälften (51 und 5 2) mit Flanschen (U⁷I bzw. Wl) versehen und mittels in den Flanschen (IFl und Wl) verschraubter Schraubenbolzen (SB) zusammengehalten sind.