DE2207547B2 - Mikrowellen-Hohlraumresonator für Spektrometer zur Beobachtung von magnetischen Resonanzen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Mikrowellen-Hohlraumresonator nach dem Oberbegriff des Anspruchs I.

Solche Mikrowellen-Hohlraumresonatoren sind bekannt (DE-AS 15 23 101). Bei diesem bekannten Mikrowellen-Hohlraumresonator weist die Modulationseinrichtung für das statische Magnetfeld Modulationsspulen auf, die auf die Seiten des Hohlraums montiert sind, beispielsweise dort angeklebt sind. In Betrieb treten abstoßende Kräfte zwischen dem statischen Magnetfeld und dem dieses modulierenden Magnetfeld auf, das durch den Wechselstrom aufgebaut wird, der durch diese Modulationsspulen fließt, um die Modulation oder den Sweep des statischen Magnetfeldes zu erreichen. Diese Kräfte verlaufen in Richtung der Ebene der Spule, d. h. parallel zur Oberfläche der Hohlraumwand, an der die Spule befestigt ist, und wechseln die Richtung mit der Frequenz der Modulation. Diese Kräfte versuchen also, die Windungen der Modulationsspulen von der Wandoberfläche und voneinander zu trennen, so daß sich Vibrationen in den Spulenwindungen und den Hohlraumwänden ergeben, die einen unerwünschten Störeffekt ergeben.

Aufgabe der Erfindung ist es, den bekannten Hohlraumresonator derart zu verbessern, daß die Montage wesentlich vereinfacht wird und gleichzeitig der zuletztgenannte Störeffekt vermieden wird.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 aufgeführten Maßnahmen gelöst. Durch die Zähigkeit der Verbindung einer Kaschierung mit der Isolierstoffplatte sind die einzelnen Windungen der so erzielten einlagigen Modulationsspulen sehr gut gegen Abheben gesichert und die Vibrationen, die normalerweise zu dem erwähnten Störeffekt führen, sind effektiv beseitigt.

Spezielle Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen 2 und 3.

Die Erfindung soll anhand der Zeichnungen näher erläutert werden; es zeigt

F i g. 1 eine Aufsicht auf die Unterseite einer metallkaschierten Isolierstoffplatte vor dem Zusammenfalten zum Aufbau eines Hohlraumresonators;

F i g. 2 eine Aufsicht auf die Oberseite der Isolierstoffplatte nach F i g.l;

Fig.3 eine perspektivische Ansicht eines vollständi-P gen Hohlraumresonators, der aus einer gefalteten Isolierstoffplatte und daran befestigten Stirnwänden besteht;
'; Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie 4-4 in Fig. 3;

F i g. 5 den in F i g. 2 mit der Linie 5-5 umschlossenen maschenartigen Teil der Hohlraum-Seitenwand; und F i g. 6 einen Schnitt längs der Linie 6-6 in F i g. 5. Der neuartige Hohlraumresonator nach der Erfindung wird aus einer metallkaschierten Isolierstoffplatte bekannter Konstruktion gebildet, die nach üblichen 2^r> fotografischen Techniken hergestellt ist. Die Platte besteht aus einer Glas-Epoxy-Grundlage 11, die 1,6 mm stark ist und eine 65 μ starke Kupferschicht 12 trägt, mit einer Gold-Schlaggalvanisierung auf der Oberfläche.

Die leitende Schicht 12 auf der Oberseite der Platte 11

ω. bedeckt die gesamte Oberfläche, ausgenommen zwei Bereiche 13 und 14, wo eine Vielzahl kleiner, voneinander entfernter Öffnungen in der Schicht vorhanden sind, die noch näher erläutert werden.

Die Unterseite die Platte 11 trägt eine Anzahl 3) plattierter Bereiche, darunter die zwei Bereiche 15 und 16 längs der beiden Längskanten der Platte und zwei Spulenwindungen 17 und 18, die etwa in der Quermitte der Platte liegen und in Längsrichtung voneinander entfernt sind. Zwei rechteckförmige Bereiche 21 und 22 sind mit den Spulen 17 und 18 ausgefluchtet, wobei ein Bereich 21 zwischen den Spulen liegt und der andere Bereich auf der fernen Seite der Spule 18 liegt. Eine Anzahl zusätzlicher kleiner Flecken 23 sind auf der Oberfläche vorgesehen.

r> Löcher 24, 25 durch die Leiterplatte sind in den beiden rechteckförmigen Bereichen 21,22 angeordnet.

Zur Bildung des Hohlraums wird die Unterseite der Platte 11 längs drei Linien 26, 27 und 28 geritzt oder gefräst, die sich quer über die Breite der Oberfläche und v> zwischen den Spulen und Flecken erstrecken, und die Platte wird längs dieser drei Linien so gefaltet, daß die obere, beschichtete Seite 12 auf der Innenseite der gefalteten Form liegt. Die Beschichtung 12 bleibt an den drei Knick- oder Falzstellen intakt, d. h. Zusammenhangs gend, und dient als Scharnier für die Wandteile. Die vierte Verbindung 29, die entsteht, wo die beiden Enden der Platte zusammenkommen, wird mit einer Lötnaht aus elektrisch gut leitendem Material geschlossen.

Die gefaltete Platte 11 bildet somit einen Kasten mit vier Wänden und offenen Stirnflächen, der zwei Seitenwände 31 und 32 und einen Deckel 33 bzw. einen Boden 34 aufweist.

Zwei becherförmige Stirnplatten 35 und 36 aus elektrisch leitendem Material werden in die offenen Stirnwände des Hohlraums dicht eingesetzt und schließen diese ab. An einer Endplatte 35 ist der Steg einer U-förmigen Klemme 37 befestigt, und eine Blendenöffnung 38 erstreckt sich durch den Steg und die

Stirnplatte, um eine Verbindung zum Inneren des Hohlraums herzustellen. Die Schenkel der Klemme 37 sind so angeordnet, daß sie in das offene Ende eines Hohlleiters 39 eindringen können, um den Hohlraumresonator mit der Mikrowellen-Brücke zu koppeln.

Die Seitenwände 31 und 32 tragen die Spulen 17 bzw. 18, die als Modulationsspulen verwendet werden, um das Magnetfeld zu modulieren, das sich senkrecht zu diesen Seitenwänden erstreckt, wenn der Hohlraum in den Magneten des Systems gebracht worden ist.

An den beiden Flecken 21 und 22 sind über den darin befindlichen öffnungen Rohre 41 bzw. 42 befestigt, damit die in einer Phiole befindliche zu untersuchende Probe in den Hohlraumresonator eingesetzt werden kann.

Mit den beiden Anschlußflecken 43 der beiden Spulen werden die elektrischen Verbindungen zur Speiseleitung hergestellt, die das Modulationssignal an die Spulen 17,18 liefert. Der gesamte Hohlraumaufbau wird dann in ein geeignetes, isolierendes Gießmaterial 44 angeschlossen. Die beschichteten Bereiche 15,16 und 23 dienen dazu, die Haftung des isolierenden Außengehäuses an den Hohlraumwänden zu verbessern.

Die kleinen Löcher 45, beispielsweise 0,75 mm Durchmesser, in den Bereichen 13 und 14 der Innenflächen der beiden Seitenwände, die mit den Modulationsspulen 17,18 ausgefluchtet sind, bilden eine durchlässige, maschenartige Oberfläche, die es den Modulationsfeldern erlaubt, in den Hohlraum einzudringen, so daß die Modulation erheblich verbessert wird. Die Porösität der Maschenbereiche 13,14 wird zu etwa 40% gewählt, so daß ausreichend leitende Oberfläche um die Öffnungen 44 herum vorgesehen ist, um einen guten Stromweg für die Mikrowellenströme zu erhalten. Der Umfangs-Widerstand jedes der Löcher 45 wird ausreichend hoch gehalten, so daß die kleinen

ίο magnetischen Gegenfelder, die durch die Wirbelströme aufgebaut werden, die in der Oberfläche um die Löcher herum entstehen, die Stärke des durch das Netz hindurchtretenden magnetischen Polarisationsfeldes nicht merklich herabsetzen.

Die einlagige Wicklung der Modulationsspule, die an der Oberfläche der Isolierstoffplatte befestigt ist, ist in Seher-Richtung, d. h. parallel zur Wandoberfläche, wegen der kräftigen Haftung der gedruckten Schaltung an der Leiterplatte sehr fest. Die Spulen 17, 18 widerstehen deshalb den angelegten Kräften, die versuchen, die Wicklungen seitlich zu bewegen, und zwar durch Wechselwirkung der durch den Modulationsstrom aufgebauten Magnetfelder mit dem Feld des Magneten. Der durch handgewickelte, mehrlagige Spulen hervorgerufene Störeffekt wird durch die Verwendung von solchen Spulen aus Metallkaschierung auf einer Isolierstoffplatte im wesentlichen eliminiert.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Mikrowellen-Hohlraumresonator für Spektrometer zur Beobachtung von magnetischen Resonanzen für die Stoffuntersuchung und Analyse, mit einer Einrichtung zur Erzeugung eines statischen Magnetfeldes innerhalb des Resonators, einer Modulationseinrichtung für dieses Feld, mit der diesem ein magnetisches Wechselfeld parallel überlagert wird, und einer Einrichtung zur Erzeugung eines Mikrowellenfeldes im Inneren des Resonators zur Erregung der Resonanz der Probe, bei dem die Wandteile des Resonators metallkaschierte Isolierstoffplatten sind, deren innenliegendc, elektrisch leitende Oberflächen derart unterbrochen sind, daß Wirbelströme durch ein äußeres magnetisches Wechselfeld weitgehend vermieden werden, daß aber die Strombahnen für die Wandströme bei der gewünschten Resonatorschwingungsmode möglichst wenig beeinflußt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die die beiden Seitenwände bildenden Isolierstoffplatten doppelseitig kaschiert sind, jeweils aus der außenliegenden Kaschierung die Spule der Modulationseinrichtung herausgeätzt ist und die innenliegende Kaschierung jeweils im Bereich der Modulationsspule für ein magnetisches Wechselfeld durchlässig ist.

2. Mikrowellen-Hohlraumresonator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die innenliegende Kaschierung eine Anzahl Öffnungenaufweist

3. Mikrowellen-Hohlraumresonator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen weniger als die Hälfte der Oberfläche der durchlässigen Teile der Seitenwände einnehmen.