DE2446986A1 - MAGNETIC SHIELD DEVICE - Google Patents
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Description
VAGUUMSCHMELZE GMBH 30« September 1974VAGUUMSCHMELZE GMBH 30 September 1974
Hanau Ge/HaHanau Ge / Ha
Magnetische AbschirmvorrichtungMagnetic shielding device
Die Erfindung betrifft eine magnetische Abschirmvorrichtung, insbesondere eine Abschirmvorrichtung, deren Linearabmessungen größer als 1 m sind.The invention relates to a magnetic shielding device, in particular a shielding device, the linear dimensions of which are larger than 1 m.
Abgeschirmte Großräume werden in zunehmendem Maße benötigt, um einerseits in störfeldfreier Umgebung mit hochempfindlichen Geräten arbeiten zu können, beispielsweise mit elektro-.medizinischeil Geräten zur Aufnahme von Gehirnströmen oder mit hochauflösenden Elektronenmikroskopen, und um andererseits in Magnetfeldern bestimmter Richtung und Stärke Messungen und Eichungen durchführen zu können, beispielsweise an Magnetometern für Raumfluganwendungen. Ohne eine wirkungsvolle magnetische Abschirmung beeinträchtigen nämlich Störfelder die Meßgenauigkeit oder sie machen schwierige Messungen oder genaue Beobachtungen überhaupt unmöglich.Shielded large rooms are increasingly required in order to be able to work in an interference field-free environment with highly sensitive Devices to be able to work, for example with electro-.medizinischeil Devices for recording brain waves or with high-resolution electron microscopes, and on the other hand in Magnetic fields of a certain direction and strength to be able to carry out measurements and calibrations, for example on magnetometers for space flight applications. Without effective magnetic shielding, interference fields affect the accuracy of measurement, or they make difficult measurements or precise observations impossible at all.
Bei den störenden Feldern kann es sich sowohl um statische Felder, wie beispielsweise das magnetische Erdfeld, als auch um Wechselfelder unterschiedlicher Stärke handeln. Besonders kritisch sind im allgemeinen jene magnetischen Störungen, die im Bereich der Netzfrequenz und deren Oberschwingungen auftreten.The interfering fields can be static fields, such as the earth's magnetic field, as well be about alternating fields of different strengths. In general, those magnetic disturbances are particularly critical which occur in the range of the mains frequency and its harmonics.
Um diese elektromagnetischen Störfelder niedriger und mittlerer Frequenz von empfindlichen Geräten fernzuhalten, genügt es nicht, Drahtgeflechte oder Bleche aus elektrisch leitenden Materialien zur Abschirmung zu verwenden, da diese gegen magnetische Störungen erst bei relativ hohen Frequenzen (größer 20 kHz) wirksam werden und bei tiefen Frequenzen nur auf die elektrische Komponente ansprechen. Um eineTo keep these electromagnetic interference fields of low and medium frequency away from sensitive devices, it is not sufficient to use wire meshes or sheets made of electrically conductive materials for shielding, as these only become effective against magnetic interference at relatively high frequencies (greater than 20 kHz) and only at low frequencies respond to the electrical component. To a
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hinreichende Schwächung der magnetischen Komponente des Störfeldes zu erreichen, ist es erforderlich, magnetische Werkstoffe hoher Permeabilität zu verwenden.sufficient weakening of the magnetic component of the To achieve interference field, it is necessary to use magnetic materials of high permeability.
Aus der Veröffentlichung von B.V. Oonnor in "ESRO Space Doc. No.66-11285", Seiten 163 "bis 187 (JPL Technical Memorandum No.33-216) ist bereits bekannt, Großräume dadurch gegen magnetische Störfelder abzuschirmen, daß die Wandflächen aus einzelnen Blechen eines hochpermeablen Materials zusammengesetzt werden. Aus dieser Literaturstelle geht hervor, daß zunächst auf eine mit Sperrholz verschalte Holzzelle vorfabrizierte, schlußgeglühte Bleche einer weichmagnetischen Nickel-Eisen-Legierung geklebt werden. Da bei aneinandergesetzten Blechelementen nachteiligerweise Lücken in der Abschirmhülle verbleiben, die die Abschirmwirkung erheblich reduzieren, ist weiter vorgesehen, die Zwischenräume mit Streifen des gleichen Materials abzudecken.From the publication by B.V. Oonnor in "ESRO Space Doc. No.66-11285 ", pages 163" to 187 (JPL Technical Memorandum No.33-216) is already known to shield large rooms from magnetic interference fields by making the wall surfaces individual sheets of a highly permeable material are assembled. From this reference it appears that finally annealed sheets of a magnetically soft nickel-iron alloy, first prefabricated onto a wooden cell covered with plywood to be glued. This is because gaps in the shielding cover are disadvantageous when sheet metal elements are placed next to one another remain, which significantly reduce the shielding effect, it is further provided that the spaces with strips of the same Material to cover.
Bei zusammengesetzten Schirmungselementen ist die erreichbare Abschirmwirkung in starkem Maße von der Art und Größe der Verbindungsfugen abhängig. Diese Fugen wirken nämlich als Inhomogenitäten und setzen infolge der Scherung des Magnetkreises die wirksame Permeabilität der Abschirmhülle wesentlich herab, was zu einer starken Verminderung des Abschirmeffektes führt.With combined shielding elements, this is achievable Shielding effect depends to a large extent on the type and size of the connecting joints. These joints act as Inhomogeneities and, as a result of the shear of the magnetic circuit, set the effective permeability of the shielding shell significantly down, which leads to a strong reduction in the shielding effect.
Auch das Aufkleben der Abschirmbleche auf Sperrholz führt zu Verspannungen im hochempfindlichen Magnetmaterial und erniedrigt so dessen Permeabilitätswerte.Gluing the shielding plates to plywood also leads to tension in the highly sensitive magnetic material and thus lowers its permeability values.
Es ist ferner bekannt, weitgehend magnetfeldfreie Räume dadurch herzustellen, daß man in jeder Richtung der drei Raumkoordinaten Spulensysteme anordnet, um damit Magnetfelder zu erzeugen, die den auftretenden Störfeldern entgegengerichtet sind und diese zu Null kompensieren. Von den Signalen entsprechend angeordneter Sonden im Störfeld werden Ströme abgeleitet, die den Kompensationsspulen zufließen. JedeIt is also known to produce largely magnetic-field-free spaces in that one in each direction of the three Spatial coordinates arranges coil systems in order to generate magnetic fields that counteract the interfering fields that occur and compensate them to zero. The signals of appropriately arranged probes in the interference field generate currents derived, which flow to the compensation coils. Every
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Änderung des Störfeldes äußert sich in einer Änderung des Gegenfeldes, das vom Spulensystem aufgebaut wird (DT-OS 2 146 071)« Mit einem weiteren Spulensystem ist es zudem möglich., homogene Magnetfelder innerhalb des abgeschirmten Raumes zu erzeugen (Techn„Mitto AEG-TELEFUNKEN 60 (1970) Seiten 90 und 91)· Es ist jedoch schwierig, unerwünschte Rückwirkungen der einzelnen Spulensysteme auf die Sonden zu vermeiden; außerdem sind erhebliche Aufwendungen erforderlich, um die notwendige Konstanz der Regelkreise zu erreichen= In ungünstigen Fällen kann sogar durch Rückkopplungseffekte ein Aufschaukeln der Störung bewirkt werden (z.B. Überschwingverhalten bei Impulsstörungen).A change in the interference field is expressed in a change in the opposing field that is built up by the coil system (DT-OS 2 146 071) “With an additional coil system, it is also possible to create homogeneous magnetic fields within the shielded To generate space (Techn "Mitto AEG-TELEFUNKEN 60 (1970) Pages 90 and 91) · However, it is difficult to find unwanted To avoid repercussions of the individual coil systems on the probes; in addition, considerable expenses are required, in order to achieve the necessary constancy of the control loops = In unfavorable cases, a The disturbance can be increased (e.g. overshoot behavior with impulse interference).
■Eine exakte Ausregelung von unregelmäßig auftretenden Störungen ist auf diesem Wege kaum mögliche■ An exact adjustment of irregularly occurring Disturbances are hardly possible in this way
Ferner wurde in allen bisherigen Vorschlägen zur Erzeugung definierter Felder davon ausgegangen, daß die betreffenden Spulen bzw. Spulensysteme einen ausreichenden Abstand von den Wänden des Abschirmraumes aufweisen, um den Feldverlauf des Spulensystems nicht zu verändern.Furthermore, it was assumed in all previous proposals for the creation of defined fields that the relevant Coils or coil systems have a sufficient distance from the walls of the shielding space to allow the field course of the coil system not to be changed.
Andererseits kann man jedoch eine Homogenisierung des Feldes durch sinnvolle Anwendung entsprechender weichmagnetischer Rückschlüsse bewirken. Bisher sind solche Verfahren aber nur für den Fall kreiszylinderförmiger Anordnungen bekannt, z«B. aus dem Fachbuch von E.Durand "Magnetostatique", Paris 1968, Seite 544-0On the other hand, however, one can homogenize the field bring about by sensible application of corresponding soft magnetic conclusions. So far, however, such procedures are only known for the case of circular cylindrical arrangements, e.g. from the textbook by E. Durand "Magnetostatique", Paris 1968, Page 544-0
Geht man davon aus, daß zcB. innerhalb eines Helmholtzspulensystems nur ein kleiner Volumenanteil die Homogenitätsbedingungen erfüllt und außerdem dieses Spulensystem wiederum in großem Abstand von dem Abschirmgehäuse gehalten werden muß, um Rückwirkungen zu vermeiden, so kommt man zu sehr großen Abschirmräumen bei einem relativ kleinen homogenen NutzraunuAssuming that z c, within a Helmholtz coil system, only a small volume fraction meets the homogeneity conditions, and furthermore, this coil system is to be again held at a large distance from the shield case to reactions to avoid, one comes to very large Abschirmräumen at a relatively small homogeneous usable space
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So wird in der bereits zitierten Veröffentlichung "Magnetfeldsimulationsanlagen für Satelliten" (Techn.Mitto AEG-TELEFUMEN 60 (1970) Seiten 90 und 91) für den Fall eines Braunbek-Quadratspulensystems darauf hingewiesen, daß man einen Spulendurchmesser von etwa 15 α benötigt, um eine Homogenitätszone von 3 m Durchmesser zu erhalten; es kann also nur der fünfte Teil der Lineardimension der Spule wirksam als homogener Feldbereich genutzt werden»In the publication already quoted, "Magnetfeldsimulationsanlagen for satellites "(Techn.Mitto AEG-TELEFUMEN 60 (1970) pages 90 and 91) for the case of a Braunbek square coil system pointed out that you need a coil diameter of about 15 α to create a homogeneity zone obtainable from 3 m in diameter; so only the fifth can do it Part of the linear dimension of the coil can be effectively used as a homogeneous field area »
Arbeitet man hingegen nicht mit der Kompensationsmethode, sondern mit einer Abschirmhülle aus hochpermeablem Material, dann sollte die Abmessung dieser Hülle nach den bisherigen Vorstellungen noch groß gegen die Spulenabmessung sein.If, on the other hand, you do not work with the compensation method, but with a shielding cover made of highly permeable material, then the dimensions of this sheath should still be large compared to the coil dimensions according to the previous ideas.
Da der Aufwand für die Abschirmvorrichtung mit der dritten Potenz der Linearabmessungen wächst, sind derartige Projekte bisher technisch nicht realisiert worden. Zusätzlich ist hierbei noch zu berücksichtigen, daß mit der Vergrößerung der Lineardimension der Abschirmvorrichtung auch die Materialdicke des verwendeten Materials entsprechend erhöht werden muß, um einen ausreichenden Abschirmfaktor zu erhalten.Since the effort for the shielding device with the third Such projects are the power of linear dimensions not yet technically implemented. In addition, it must be taken into account here that with the enlargement the linear dimension of the shielding device also the material thickness of the material used must be increased accordingly in order to obtain a sufficient shielding factor.
Die Wirksamkeit einer magnetischen Abschirmvorrichtung hängt von der Permeabilität des verwendeten Werkioffes ab. Es liegt daher nahe, hochpermeable Legierungen für Abschirmzwecke einzusetzen. Diese Legierungen erhalten ihre günstigen magnetischen Eigenschaften jedoch erst nach einer Glühbehandlung bei relativ hohen Temperaturen. Eine nachfolgende Bearbeitung ist weitgehend zu vermeiden, da sie die magnetischen Kennwerte beeinträchtigt; man glüht demzufolge kleinere Abschirmvorrichtungen in der Regel im Ganzen»The effectiveness of a magnetic shielding device depends on the permeability of the material used. It lies therefore close to using highly permeable alloys for shielding purposes. These alloys get their cheap magnetic properties, however, only after an annealing treatment at relatively high temperatures. A subsequent Machining is to be avoided as far as possible, as it affects the magnetic characteristics; one therefore glows smaller ones Shielding devices generally as a whole »
Dieses Verfahren ist bei großen Abschirmvorrichtungen nicht mehr anwendbar, da entsprechende Ofeneinheiten nicht zur Verfügung stehen. Zusätzlich würde aus Stabilitätsgründen die Glühung großer Hohlkörper zu erheblichen Schwierigkeiten führen.This method can no longer be used with large shielding devices, since corresponding furnace units are not used To be available. In addition, the annealing of large hollow bodies would cause considerable difficulties for reasons of stability to lead.
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Unter Vermeidung der aufgezeigten Nachteile bisheriger Lösungen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine magnetische Abschirmvorrichtung mit verbesserter Abschirmwirkung anzugeben, insbesondere eine Abschirmvorrichtung, deren Linearabmessungen größer als 1 m sind. In dieser Abschirmvorrichtung sollen sich mittels einer zusätzlichen Vorrichtung relativ große homogene Magnetfelder vorgegebener Richtung und Stärke erzeugen lassen=While avoiding the disadvantages of previous ones Solutions, the invention is based on the object of providing a magnetic shielding device with an improved shielding effect specify, in particular a shielding device whose linear dimensions are greater than 1 m. In this shielding device relatively large homogeneous magnetic fields are to be created using an additional device Let direction and strength generate =
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die AbSchirmhülle aus mindestens zwei kreuzweise aufeinander verlegten Teilschichtsystemen besteht, die unter Ausnutzung möglichst langer Bänder eines hochpermeablen Werkstoffes hergestellt sindoThe object is achieved in that the Shielding cover made of at least two laid crosswise on top of one another Partial layer systems are made using the longest possible strips of a highly permeable material manufactured areo
Die erfindungsgemäße Abschirmvorrichtung weist insbesondere dann eine günstige Abschirmwirkung auf, wenn der magnetische Werkstoff aus einer Nickel-Eisen-Legierung besteht, die 70 bis 82-Gew-% Nickel, 0 bis 11 Gew,% Kupfer, 0 bis 6 Gew.% Molybdän, 0 bis 6 Gewo% Chrom, Rest Eisen enthält, wobei der Eisengehalt mindestens 9 Gew.% beträgt«The shielding device according to the invention has in particular then a favorable shielding effect, if the magnetic Material consists of a nickel-iron alloy that 70 to 82% by weight nickel, 0 to 11% by weight copper, 0 to 6% by weight molybdenum, 0 to 6% by weight chromium, the remainder iron contains, the iron content being at least 9% by weight «
Zur weiteren Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, auf die Innenseiten der Abschirmwände ein oder mehrere Wicklungssysteme aus parallel verlaufenden Drähten oder Bändern gleichmäßig zu verlegen, um ein homogenes Magnetfeld vorgegebener Richtung und Größe erzeugen zu können. Im Falle mehrerer Wicklungssysteme sind diese so anzuordnen, daß ihre Spulenachsen senkrecht zueinander stehen.For a further development of the invention it is provided that one or more winding systems of parallel wires or strips are installed uniformly on the inside of the shielding walls to be laid in order to be able to generate a homogeneous magnetic field of a given direction and size. In the case of several Winding systems these are to be arranged in such a way that their coil axes are perpendicular to one another.
Der Aufbau der Abschirmhülle aus zwei kreuzweise verlegten Teilschichtsystemen hat den Vorteil, daß durch die hiermit erzielte maximale Überlappung ein günstiger Verlauf des magnetischen Flusses längs der einzelnen Bahnen erreicht und damit die hohe Permeabilität weichmagnetischer Werkstoffe wirksam ausgenutzt wirdc Da sich jedes Magnetfeld in derThe construction of the shielding cover from two crosswise laid sub-layer systems has the advantage that with it achieved maximum overlap, a favorable course of the magnetic flux along the individual tracks is achieved and thus the high permeability of soft magnetic materials is used effectivelyc Since every magnetic field is located in the
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Schichtebene in zwei senkrecht zueinander stehende Komponenten aufspalten läßt, läuft der magnetische Fluß stets in günstigen Richtungen mit einem Minimum an Luftspalten, so daß in allen Richtungen des abgeschirmten Raumes hohe Abschirmfaktoren erreicht werden.If the layer plane can be split into two mutually perpendicular components, the magnetic flux always runs in favorable Directions with a minimum of air gaps, so that high shielding factors in all directions of the shielded room can be achieved.
Bei besonders hohen Anforderungen an die Abschirmwirkung kann man Mehrfachabschirmungen verwenden, deren einzelne Abschirmschichten z.B. aus je zwei kreuzweise verlegten Teilschichtsystemen aufgebaut sind»In the case of particularly high demands on the shielding effect, multiple shields can be used, individual shields Shielding layers, e.g. from two laid crosswise each Sub-shift systems are built »
Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegt darin, daß innerhalb des gesamten Abschirmraumes homogene magnetische Felder vorgegebener Richtung und Größe erzeugt werden können, indem man die Abschirmwände mit rechtwinklig gekreuzten Stromleitersystemen aus parallelen Drähten oder Bändern belegt» Durch den günstigen magnetischen Rückschluß über die Abschirmwände besitzt das Gesamtsystem eine Feldverteilung mit hoher Homogenität0 An essential advantage of the device according to the invention is that homogeneous magnetic fields of a given direction and size can be generated within the entire shielding space by covering the shielding walls with electrical conductor systems crossed at right angles made of parallel wires or strips Overall system a field distribution with high homogeneity 0
Die Wirksamkeit einer derartigen erfindungsgemäßen Spulenbelegung zur Herstellung eines homogenen Magnetfeldes in einem kubischen oder quaderförmigen Abschirmraum beruht auf folgenden theoretischen Überlegungen:The effectiveness of such a coil assignment according to the invention for the production of a homogeneous magnetic field in a cubic or parallelepiped-shaped shielding space is based on following theoretical considerations:
Potentialfelder sind durch ihre Werte auf einer Berandung vollständig gegeben. Gelingt es nun, auf den Seitenflächen des Abschirmraumes die Potential- bzw. Feldverteilung entsprechend der eines unendlich ausgedehnten homogenen Feldes zu schaffen, so muß auch im Innern des Raumes ein homogenes Feld vorliegen.Potential fields are completely given by their values on a boundary. If it succeeds now, on the side surfaces of the shielding room the potential or field distribution accordingly To create that of an infinitely extended homogeneous field, a homogeneous one must also be created in the interior of the space Field.
Belegt man zunächst nur die zu einer der Kanten des betrachteten Raumes (Richtung a) parallelen Seiten von der Innenseite der Abschirmwände her gleichmäßig mit einem Stromleitersystem au3 parallelen Drähten, so kann durch einen entsprechenden Strom durch diese Spulenbelegung (Spulenachse parallel zu a)If you initially only cover the sides from the inside that are parallel to one of the edges of the room under consideration (direction a) the shielding walls evenly with a current conductor system of parallel wires, so can through a corresponding Current through this coil assignment (coil axis parallel to a)
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ein konstanter Gradient des magnetischen Potentials im Innenraum des Spulensystems längs der vier zugehörigen Seitenflächen erzeugt werden, wenn man von den geringfügigen Feldabweichungen absieht, die durch die Leiterverteilung bedingt sind«a constant gradient of the magnetic potential im Interior of the coil system can be generated along the four associated side surfaces, if one of the minor Disregards field deviations that are caused by the conductor distribution «
Auf die beiden begrenzenden Flächen senkrecht zu a treffen die Feldlinien senkrecht auf, wenn die Permeabilität des Wandmaterials genügend hoch und die Wandstärke der Abschirmung so ausreichend bemessen ist, daß der Gesamtfluß aus dem Innenraum bei der betreffenden durch den Strom eingestellten Feldstärke voll und ohne Sättigungseffekt aufgenommen werden kann«,Meet the two bounding surfaces perpendicular to a the field lines are perpendicular if the permeability of the wall material is high enough and the wall thickness of the shielding is sufficiently dimensioned that the total flow from the interior is set by the current at the time in question Field strength can be recorded fully and without saturation effect «,
Unter diesen Bedingungen können die Abschirmwände senkrecht zu a als Flächen konstanten magnetischen Potentials aufgefaßt werden. Das magnetische Feld H. im Innern der Abschirmung ergibt sich dann unmittelbar aus der Stromdichte i der SpulenbelegungoUnder these conditions, the shielding walls perpendicular to a can be regarded as surfaces of constant magnetic potential will. The magnetic field H. inside the shield then results directly from the current density i the Coil assignment o
Berücksichtigt man den endlichen Permeabilitätswert weichmagnetischen Materials, so sind kleine Abweichungen möglich. Auch die Hystereseeigenschaften können bei größeren Aussteuerungen geringfügig wirksam werden. In Anbetracht der für diesen Magnetkreis wirksamen starken Scherung mit einer Luftstrecke über die gesamte Raumabmessung, können diese Effekte indessen bei Werkstoffen mit genügend geringen Koerzitivfeidstärken (hohe Aussteuerung) bzw» kleinen Rayleigh-Konstanten (kleine Aussteuerung) vernachlässigt werden. Durch eine geeignete Wechselfeld-Idealisierung können auch diese im allgemeinen vernachlässigbaren Effekte eliminiert werden.If the finite permeability value of soft magnetic material is taken into account, small deviations are possible. The hysteresis properties can also have a slight effect at higher levels. Considering the for This magnetic circuit effective strong shear with an air gap over the entire dimension of the room, these effects can however, for materials with sufficiently low coercive force (high modulation) or »small Rayleigh constants (small modulation) can be neglected. By a Suitable alternating field idealization can also eliminate these generally negligible effects.
Erweitert man nun dieses System auf die drei zueinander senkrecht stehenden Richtungen des Abschirmraumes mit entsprechenden, dreifach ineinander geschachtelten homogen auf den Innenwänden verlegten Spulensystemen, so lassen sich homogene Magnetfelder beliebiger Orientierung im Inneren des Abschirmraumes erzeugen»If one extends this system to the three mutually perpendicular directions of the shielding space with corresponding, triple nested coil systems, laid homogeneously on the inner walls, so that homogeneous Magnetic fields of any orientation inside the shielding room produce"
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Der Innenraum kann dabei nahezu vollständig genutzt werden, da Abweichungen erst in unmittelbarer Nähe der Begrenzungsflächen infolge der Windungsunterteilung wirksam werden, die im Prinzip beliebig fein gewählt werden kann.The interior can be used almost completely, since deviations only become effective in the immediate vicinity of the boundary surfaces as a result of the subdivision of the turns can in principle be chosen as finely as desired.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden näher beschrieben»An embodiment of the invention is described in more detail below »
Zum Aufbau einer quaderförmigen Abschirmvorrichtung der Abmessung 3500 mm χ 2500 mm χ 2500 mm wurde zunächst ein •Traggerüst errichtet, das als Stahlrippenbau mit Doppel-T-Trägern ausgeführt war« Zur besseren Formgenauigkeit und Formbeständigkeit wurden alle Träger miteinander verschraubt. Um weitgehendst plane Vandflachen zu erhalten, wurde dann das Stahlgerüst innenseitig mit möglichst ebenen Tiefziehblechen verkleidet. Alle Abschirmbleche aus einer Nickel-Ei se n-Molybdän-Kupf er-Legierung mit 76 Gewo% Nickel, 3 Gew„% Molybdän, 4,5 Gew.% Kupfer, Rest Eisen wurden in den Abmessungen 2500 mm χ 380 mm χ 2 mm vorgefertigt und in einem Glühofen schlußgeglüht. Die Abschirmbleche wurden zunächst auf die Seitenflächen der Abschirmvorrichtung in waagerechter Richtung verlegt. Dann erfolgte die Verlegung der senkrecht hierzu verlaufenden Bleche. In gleicher Weise wurden danach die Decke und der Boden des abzuschirmenden Raumes kreuzweise mit Blechen belegt. Zur Herstellung des magnetischen Schlusses an den Kanten des Raumes wurden 380 mm breite Bleche der Länge nach rechtwinklig abgekantet, so daß Winkelstücke mit einer Schenkelbreite von 190 mm entstanden. Die schlußgeglühten Winkelstücke wurden längs der Innenkanten verlegt, um auch an den Kanten des Raumes eine vollständige Überlappung zu erzielen«To set up a cuboid shielding device measuring 3500 mm χ 2500 mm χ 2500 mm, a load-bearing structure was first erected, which was designed as a steel rib construction with double T-beams. In order to obtain largely flat wall surfaces, the steel frame was then clad on the inside with deep-drawn sheets that were as flat as possible. All shielding plates made of a nickel-Ei se n-molybdenum Kupf he alloy with 76 wt% o nickel, 3 percent "% molybdenum, 4.5 wt.% Copper, balance iron was in the dimensions of 2500 mm 380 mm χ χ 2 mm prefabricated and finally annealed in an annealing furnace. The shielding plates were first laid on the side surfaces of the shielding device in a horizontal direction. Then the perpendicular sheets were laid. In the same way, the ceiling and the floor of the room to be screened were then covered with metal sheets in a crosswise manner. To produce the magnetic connection at the edges of the room, sheets of 380 mm wide were bent lengthways at right angles, so that angle pieces with a side width of 190 mm were created. The finally annealed angle pieces were laid along the inner edges in order to achieve a complete overlap also at the edges of the room «
Die endgültige Befestigung an den Tiefziehblechen und die enge Verbindung beider Teilschichtsysteme erfolgte in allen Kreuzungsfeldern durch Hohlblindnieten, die eine schonende Verbindung der hochpermeablen Abschirmbleche gestatteten.The final attachment to the deep-drawn sheets and the close connection of the two sub-layer systems took place in all intersection areas through hollow blind rivets, which allowed a gentle connection of the highly permeable shielding plates.
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Die erzielte Abschirmwirkung wurde mit Hilfe des Abschirmfaktors S bestimmt, der das Verhältnis des äußeren Feldes H (Störfeld) zu dem Feld H. innerhalb der AbschirmvorrichtungThe shielding effect achieved was determined using the shielding factor S determines the ratio of the external field H (interference field) to the field H. within the shielding device
θ. Χθ. Χ
angibt.indicates.
Zur Ermittlung des magnetostatischen Abschirmfaktors wurde das Gleichfeld außerhalb und das verbleibende Restfeld innerhalb der Abschirmvorrichtung mit einem Feldstärkenmesser bestimmt«To determine the magnetostatic shielding factor, the constant field was outside and the remaining field inside the shielding device determined with a field strength meter «
Eine Aussage über den Wechselfeldabschirmfaktor ist nur unter der Annahme einer hinreichenden Konstanz der Störfelder während der Messung innerhalb und außerhalb der Abschirmvorrichtung möglich. Gemessen wurde die am stärksten beobachtbare 50 Hz-Komponente des Störfeldes mit einem frequenzgesteuerten phasenempfindlichen Verstärker»A statement about the alternating field shielding factor is only below the assumption of a sufficient constancy of the interference fields during the measurement inside and outside the shielding device possible. The most strongly observable 50 Hz component of the interference field was measured with a frequency-controlled phase sensitive amplifier »
Die Ergebnisse für den Mittelbereich der Abschirmvorrichtung sind für beide Messungen in der nachfolgenden Tabelle zusammengefaßt. The results for the central area of the shielding device are summarized for both measurements in the table below.
Art der Störung Meßort Feldstärke Abschirmfaktor SType of disturbance Measurement location Field strength Shielding factor S
n .„,»,, außerhalb 260 mA/cm n-, Gleichfeld innerhalb 2,8 mA/cm 95 n . ",» ,, outside 260 mA / cm n -, constant field within 2.8 mA / cm 95
Wechselfeld außerhalb 16,1 u V ^0 wecnseiieid innerhalb 0,Tl 4iV η^υ Alternating field outside 16.1 u V ^ 0 wecnseiieid within 0, Tl 4iV η ^ υ
Aus den Gleichfeldmessungen ist ersichtlich, daß die Feldstärke im Inneren der Abschirmvorrichtung auf etwa 1% reduziert wurde. Die Wechselfeldstörungen erniedrigten sich auf 0,7 % ihres Außenwertes.From the constant field measurements it can be seen that the field strength in the interior of the shielding device is reduced to about 1% became. The alternating field disturbances decreased to 0.7% of their external value.
Der höhere Abschirmfaktor bei Wechselfeldstörungen ist zu erwarten, da bei der verwendeten Blechdicke von 2 mm und der hohen Materialpermeabilität ein zusätzlicher Wirbelstrom-Abschirmeffekt auftritt.The higher shielding factor for alternating field interference is to expect, because with the sheet metal thickness of 2 mm used and the high material permeability an additional eddy current shielding effect occurs.
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Die erhaltenen Abschirmfaktoren belegen, daß sich mittels der
Erfindung abgeschirmte Großräume zur Verfugung stellen lassen, wie sie für hochempfindliche Messungen, beispielsweise zur
Aufnahme von Gehirnströmen mit einem Elektro-Enzephalogramm,
benötigt werden.The shielding factors obtained show that shielded large spaces can be made available by means of the invention, as they are for highly sensitive measurements, for example for
Recording brain waves with an electro-encephalogram,
are needed.
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Claims (2)
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|---|---|---|---|
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
| 8320 | Willingness to grant licences declared (paragraph 23) |