DE19836588A1

DE19836588A1 - Method for testing quality of cast conducting structures

Info

Publication number: DE19836588A1
Application number: DE19836588A
Authority: DE
Inventors: Rainer Kuth
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1998-08-12
Filing date: 1998-08-12
Publication date: 2000-02-24

Abstract

The method involves applying detectors, to measure light or X-rays produced by secondary discharges to the structures to be tested. The detectors are driven under high voltage. Detectors are applied at several locations to determine the positions of voids (5) or tracks. The detectors may be provided with collimators.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Prüfen der Qualität des Vergusses von vergossenen Leiterstrukturen, ins besondere Gradientenspulen, Bodyresonatoren und Kombinationen derselben für Magnetresonanzanlagen.The invention relates to a method for testing the Quality of the encapsulation of encapsulated conductor structures, ins special gradient coils, body resonators and combinations the same for magnetic resonance systems.

In Magnetresonanzanlagen werden dem statischen Magnetfeld dy namische Magnetfelder mit linearem Gradienten in allen drei Raumrichtungen überlagert. Bei modernen Magnetresonanzanlagen wird auf einen kompakten Aufbau, eine hohe mechanische Fe stigkeit und eine hohe Spannungsfestigkeit Wert gelegt. Diese Eigenschaften werden durch Vergießen der Leiterzwischenräume der Gradientenspule erreicht. Beim Verguß entstehen jedoch häufig Fehlstellen (Lunker und Risse), die die Spannungsfe stigkeit erheblich herabsetzen. Es ist zwar möglich, einer seits durch Zersägen der Gradientenspule stichprobenartig Lunker zu untersuchen und andererseits die Spannungsfestig keit in einem einfachen Versuchsaufbau zu untersuchen. Durch diese Untersuchung ist jedoch eine Korrelation zwischen Fehl stelle im Verguß und Entladungen nicht möglich.In magnetic resonance systems, the static magnetic field dy Namely magnetic fields with a linear gradient in all three Spatial directions superimposed. In modern magnetic resonance systems is based on a compact structure, a high mechanical Fe value and high dielectric strength. This Properties are obtained by potting the interspace between the conductors the gradient coil is reached. When potting, however, arise often missing parts (blowholes and cracks), which reduce the tension significantly reduce stability. While it is possible, one on the one hand by sawing the gradient coil randomly Examine blowholes and on the other hand the voltage resistance to investigate in a simple experimental setup. By however, this investigation is a correlation between failure place in potting and discharges not possible.

Mit hohem technischen Aufwand, u. a. durch komplexe Vakuumver gußanlagen, wurde versucht, die Qualität des Vergusses zu verbessern und die Anzahl der Fehlstellen bzw. Lunker zu ver ringern. Dies stößt jedoch an technische und ökonomische Grenzen, so daß eine weitere Verbesserung der Spannungsfe stigkeit nicht ohne weiteres mehr möglich ist.With high technical effort, u. a. through complex vacuum casting equipment, attempts were made to improve the quality of the casting improve and ver the number of defects or voids wrestle. However, this encounters technical and economic Limits, so that a further improvement in the tension stability is no longer possible.

Es ist zwar bereits vorgeschlagen worden, hochempfindliche Mikrophone einzusetzen, um die bei Entladungen in solchen Fehlstellen auftretenden Geräusche zu orten. Wegen der feh lenden Integrationsfähigkeit solcher Mikrophone können die sehr schwachen Signale aber häufig im Rauschen nicht erkannt werden, noch dazu, wenn man berücksichtigt, daß durch die ho hen Schwingungen der gesamten Magnetspule bei den verwendeten hohen Wechselmagnetfeldern ein hoher Lärmpegel auszufiltern ist. Etwaige Zählergebnisse lassen darüber hinaus aber auch wiederum nur sehr schwer eine Korrelation bezüglich der Lage der Fehlstelle zu, so daß zwar ggf. festgestellt werden kann, wieviele Fehler vorhanden sind, aber nicht, wo sie genau sind und demzufolge kann auch keine Korrektur stattfinden.While it has already been suggested, highly sensitive To use microphones in the event of discharges in such To locate defects that occur. Because of the wrong The integration ability of such microphones can reduce the very weak signals but often not recognized in the noise , especially when you consider that the ho hen vibrations of the entire solenoid in the used high alternating magnetic fields to filter out a high noise level is. Any counting results also leave again very difficult to correlate with the situation the flaw so that it can be determined if necessary how many errors there are, but not where they are and therefore no correction can take place.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Prüfen der Qualität des Vergusses von vergossenen Leiter strukturen, insbesondere Hochspannungs-Spulen, zu schaffen, bei dem eine genauere Lokalisierung der Fehlstellen und dar aus resultierend auch eine Reparaturmöglichkeit, beispiels weise durch Anbohren und Ausfüllen einer Lunkerstelle, gege ben ist.The invention is therefore based on the object of a method for checking the quality of the encapsulation of encapsulated conductors structures, especially high-voltage coils, in which a more precise localization of the defects and resulting from a repair option, for example wise by drilling and filling in a void point ben is.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß an der zu prüfenden unter Hochspannung betriebenen Leiter struktur Detektoren zur Messung von in Fehlstellen oder Lun kern des Vergusses durch Nebenentladungen (sog. Spikes) er zeugter Licht- oder Röntgenstrahlung angebracht werden.To solve this problem, the invention provides that on the conductor to be tested operated under high voltage structure detectors for measuring in defects or lun core of the encapsulation through secondary discharges (so-called spikes) witnessed light or X-rays are attached.

Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, daß die meist verwendeten Vergußmaterialien, wie beispielsweise Epoxyharz, durchsichtig oder zumindest durchscheinend sind, so daß sie - jedenfalls gilt dies für die meisten Anwendungsfälle - aus reichend licht- bzw. strahlungsdurchlässig sind, so daß die bei einer Nebenentladung in einer Fehlstelle erzeugte Strah lung außerhalb der vergossenen Leiterstruktur detektierbar ist.The invention is based on the knowledge that most potting materials used, such as epoxy resin, are translucent or at least translucent so that they - in any case, this applies to most applications are sufficiently permeable to light or radiation, so that the beam generated in the case of a secondary discharge in a defect tion outside the encapsulated conductor structure can be detected is.

Insbesondere gilt dies für Röntgenstrahlung im Bereich der Entladungen, die bei hinreichend großen Spannungen stets auf tritt. Röntgenstrahlen werden im organischen Vergußmaterial erheblich weniger absorbiert und gestreut als sichtbares Licht. This applies in particular to X-rays in the area of Discharges that always occur at sufficiently high voltages occurs. X-rays are in the organic potting material much less absorbed and scattered than visible Light.

Als Lichtdetektoren können dabei Fotomultiplier, Fotodioden oder Fototransistoren eingesetzt werden, die eine zeitaufge löste Detektierung von geringen Lichtemissionen ermöglichen. Das Erfassen der Fehlstellen über Lichtemissionen hat dabei den ganz entscheidenden Vorteil gegenüber den Versuchen, die Entladungsgeräusche über Mikrophone aufzunehmen, daß bei hin reichender Abdunklung praktisch überhaupt kein Rauschen die geringe Meßlichtemission beeinträchtigen kann. Auch die star ke Lärmentwicklung beim Betrieb von Gradientenspulen stört die Detektion der aus Entladungen in Fehlstellen herrührenden Röntgen- oder Lichtemission nicht. Allenfalls können bei der artigen Lichtdetektoren Schwierigkeiten mit dem starken Ma gnetfeld entstehen, da einige dieser Detektoren im starken Magnetfeld gar nicht einsetzbar sind. Sie bleiben dann für Messungen außerhalb des eigentlichen starken Feldes zur Ver fügung.Photomultipliers and photodiodes can be used as light detectors or phototransistors are used, which have a time-sensitive enable detected detection of low light emissions. The detection of the defects via light emissions has the very decisive advantage over the attempts that Discharge noises to record through microphones that at sufficient darkness practically no noise at all low measuring light emission can impair. Even the star ke Noise disruption when operating gradient coils the detection of those resulting from discharges in defects X-ray or light emission is not. At most, at like light detectors difficulty with the strong Ma gnetfeld arise because some of these detectors in the strong Magnetic field cannot be used at all. Then you stay for Measurements outside the actual strong field for ver addition.

In jedem Fall aber läßt sich eine Strahlung durch einen strahlungsempfindlichen Film erfassen, der darüber hinaus auch noch den Vorteil einer einfachen Integration der von ei ner Fehlstelle ausgehenden Lichtstrahlung über die Zeit hat, so daß noch sehr geringe Lichtemissionen erfaßt werden können und demzufolge ein Ausgleich für die Schwächung der Licht strahlung beim Durchdringen der Vergußmasse gegeben ist. Da bei ist es ggf. auch noch möglich, eine Verstärkerfolie zu verwenden, die aus einem Röntgenquant eine Vielzahl von Lichtquanten macht, die dann ihrerseits wesentlich besser und sicherer detektierbar sind.In any case, radiation can be transmitted through a radiation sensitive film capture beyond that also the advantage of a simple integration of ei has a faulty outgoing light radiation over time, so that very low light emissions can still be detected and therefore a compensation for the weakening of the light radiation when penetrating the potting compound is given. There at, it may also be possible to add a reinforcement film use a variety of from an X-ray quantum Makes light quanta, which in turn are much better and are more reliably detectable.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann dabei vorgesehen sein, daß an mehreren Stellen Detektoren angebracht werden, um aus den Meßergebnissen der Detektoren die räumliche Posi tion der Fehlstelle zu ermitteln, ggf. über ein Rechnerpro gramm genau zu errechnen. In a further embodiment of the invention can be provided be that detectors are installed in several places, in order to determine the spatial position from the measurement results of the detectors determination of the flaw, if necessary via a computer pro to calculate exactly grams.

Darüber hinaus ist es selbstverständlich auch denkbar, die Detektoren mit Richtungsblenden zu versehen, so daß die Fehl stelle als Schnittpunkt der Ausrichtungsachse wenigstens zweier Detektoren genau bestimmt werden kann. Darüber hinaus könnten Detektoren auch über Gatter zu einer zeitauflösenden Auswerteeinrichtung zusammengeschaltet sein, so daß das zeit liche Erfassen der verschiedenen Entladungsplätze eine ereig nisgebundene Korrelation der Meßergebnisse der einzelnen De tektoren und damit eine räumliche Erfassung der Fehlstelle zuläßt.In addition, it is of course also conceivable that To provide detectors with directional shutters so that the miss at least as the intersection of the alignment axis two detectors can be determined exactly. Furthermore could also use detectors to gate time-resolving Evaluation device can be interconnected so that the time detection of the various unloading sites correlation of the measurement results of the individual De tectors and thus a spatial detection of the defect allows.

Im Fall der Untersuchung von Gradientenspulen für Magnetreso nanzanlagen können die Detektoren, unter denen auch strah lungsempfindliche Filme zu verstehen sind, sowohl außerhalb als auch innerhalb der Spule und vorteilhafterweise auch in den Shimtaschen angeordnet werden. Die Shimtaschen liegen üb licherweise im Bereich zwischen der Primär- und der Sekundär spule einer Gradientenspule, also dort, wo die meiste Verguß masse sitzt und wo demzufolge auch die Gefahr des Auftretens von Vergußfehlern, wie Rissen oder Lunkern, besonders groß ist. Damit sind die Detektoren in den Shimtaschen den zu de tektierenden Fehlstellen nahe benachbart und selbst sehr strahlungsschwache Entladungen lassen sich durch die in den Shimtaschen plazierten Detektoren noch gut feststellen.In the case of the examination of gradient coils for magnetic resonance The detectors, among which are also radiated sensitive films are to be understood, both outside as well as inside the coil and advantageously also in the shim pockets can be arranged. The shim pockets are over Licher in the area between the primary and the secondary coil of a gradient coil, that is, where most potting mass sits and consequently where there is a risk of occurrence potting defects, such as cracks or cavities, are particularly large is. So that the detectors in the shim pockets are too de tectic defects nearby and very much themselves Low-radiation discharges can be avoided by the in the Detectors placed in the shim pockets can still be easily determined.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung er geben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausfüh rungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung, die schematisch einen Schnitt durch eine Gradientenspule zeigt.Further advantages, features and details of the invention he give themselves an execution from the following description Example and with reference to the drawing, which is schematic shows a section through a gradient coil.

Mit 1 ist die Primärspule der Gradientenspule und mit 2 die Sekundärspule bezeichnet, die ihrerseits auf einem direkt ge genüber dem zentralen Träger der Primärspule zentrierten Seg mentkäfig 3 aus über den Umfang verteilten axial durchlaufen den, vorzugsweise faserverstärkten Kunststoffprofilen aufge baut ist. In den einzelnen Kunststoffprofilen sind durchge hende Aussparungen als Shimtaschen 4 vorgesehen. Die Kühl wicklungen oder ggf. auch integrierte, in einzelne Spulenla gen eingebettete Kühlleitungen sind, da sie für das erfin dungsgemäße Verfahren nicht von Belang sind, in der schemati schen Zeichnung nicht mit dargestellt. In der Figur sind als Punkte einige Lunker 5 oder Risse im Verguß der Spule ange deutet, die erfindungsgemäß durch Detektion der Licht- oder Röntgenstrahlung festgestellt werden sollen, welche durch Ne benentladungen in den Lunkern 5 beim Hochspannungsbetrieb der Gradientenspule erzeugt wird. Hierzu können fotoempfindliche Filme 6 oder 7 außerhalb der Spule oder innerhalb der Spule angeordnet sein, wobei natürlich bei einer Globalaufnahme ei ne lichtempfindliche Folie verwendet werden sollte, die den gesamten Außenumfang der Gradientenspule abdeckt. Statt des sen oder auch in Kombination mit einem strahlungsempfindli chen Film 6 oder 7 könnte auch ein Strahlungsdetektor 8, der auch in diesem Fall wiederum ein strahlungsempfindlicher Film sein könnte, in eine oder mehrere der Shimtaschen 4 einge schoben werden. 1 with the primary coil of the gradient coil and 2 denotes the secondary coil, which in turn on a directly ge compared to the central carrier of the primary coil segment cage 3 from distributed over the circumference axially pass through, preferably fiber-reinforced plastic profiles is built up. Throughout recesses are provided as shim pockets 4 in the individual plastic profiles. The cooling windings or, if necessary, also integrated cooling lines embedded in individual coil layers are not shown in the schematic drawing since they are not of importance for the method according to the invention. In the figure, some voids 5 or cracks in the encapsulation of the coil are indicated as points, which according to the invention are to be determined by detection of the light or X-rays which are generated by ne discharge in the voids 5 during high-voltage operation of the gradient coil. For this purpose, photosensitive films 6 or 7 can be arranged outside the coil or inside the coil, with a light-sensitive film, of course, which covers the entire outer circumference of the gradient coil should of course be used for a global exposure. Instead of sen or in combination with a radiation-sensitive film 6 or 7 , a radiation detector 8 , which in this case could also be a radiation-sensitive film, could be inserted into one or more of the shim pockets 4 .

Claims

1. A method for checking the quality of the encapsulation of ver cast conductor structures, in particular gradient coils, Bo dyresonators and combinations thereof for magnetic resonance systems, characterized in that the structure to be tested under high voltage Lei ter structure detectors for measuring in defects or voids in the encapsulation by Side discharges (so-called spikes) of generated light or X-rays are attached.

2. The method according to claim 1, characterized ge indicates that Detekto ren be attached to the spatial position of the fault to determine.

3. The method according to claim 2, characterized ge indicates that the detectors with directional are provided.

4. The method according to claim 2 or 3, characterized ge indicates that the detectors have gates too connected to a time-resolving evaluation device are.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, ge characterized by the use of an amplifier kerfoil, which from a x-ray quantum a variety of light quantum power.

6. The method according to claim 1, characterized ge indicates that the detector emitted a beam Includes sensitive film.

7. The method according to any one of claims 1 to 6, there characterized in that the detector be inserted into the shim pockets.