DE2446986B2 - MAGNETIC SHIELD DEVICE - Google Patents
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Description
3030th
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, whose linear dimensions are greater than 1 m.
Abgeschirmte Großräume werden in zunehmendem Maße benötigt, um einerseits in störfeldfreier Umgebung mit hochempfindlichen Geräten arbeiten zu können, beispielsweise mit elektromedizinischen 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, on the one hand in an environment free from interference fields To be able to work with highly sensitive devices, for example with electro-medical devices for recording brain waves or with high-resolution electron microscopes, and on the other hand to carry out measurements and calibrations in magnetic fields of a certain direction and strength can, for example, on magnetometers for space flight applications. Without an effective magnetic This is because shielding interferes with the measurement accuracy or makes it difficult Measurements or precise observations are 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 magnetic fields Earth field, as well as alternating fields of different strengths. Are particularly critical in general those magnetic disturbances that 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 bo 20 kHz) wirksam werden und bei tiefen Frequenzen nur auf die elektrische Komponente ansprechen. Um eine hinreichende Schwächung der magnetischen Komponente des Störfeldes zu erreichen, ist es erforderlich, magnetische Werkstoffe hoher Permeabilität zu ver- b5 wenden.To avoid these electromagnetic interference fields of low and medium frequency from sensitive devices to keep away, it is not enough to use wire meshes or sheets made of electrically conductive materials for shielding to be used, as these against magnetic interference only at relatively high frequencies (greater bo 20 kHz) become effective and only respond to the electrical component at low frequencies. To a To achieve sufficient weakening of the magnetic component of the interference field, it is necessary to magnetic materials with high permeability to b5 turn around.
Aus der Veröffentlichung von B. V. Connor in »ESRO Soace 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 Literaturstelie geht hervor, daß zunächst auf eine mit Sperrholz verschalte Holzzelle vorfabrizierte, schlußgeglühlte 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. Connor in “ESRO Soace Doc. No. 66-11285 «, pages 163 to 187 (JPL Technical Memorandum No. 33-216) is already known to protect large spaces against magnetic Shield interference fields that the wall surfaces from individual sheets of a highly permeable material be put together. From this literature it can be seen that initially on one with plywood boarded wood cell prefabricated, finally annealed sheets of a soft magnetic nickel-iron alloy to be glued. Because when sheet metal elements are placed against one another, the disadvantage is that there are gaps in the shielding cover remain, which significantly reduce the shielding effect, is further provided that Cover gaps with strips of the same material.
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.In the case of composite shielding elements, the shielding effect that can be achieved differs to a large extent Depending on the type and size of the connecting joints. These joints act as inhomogeneities and set as a result of the shear of the magnetic circuit, the effective permeability of the shielding shell is significantly reduced, 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. Jede Änderung des Störfeldes äußert sich in einer Änderung des Gegenfeldes, das vom Spulensystem aufgebaut wird (DT-OS 21 46 071). Mit einem weiteren Spulensystem ist es zudem möglich, homogene Magnetfelder innerhalb des abgeschirmten Raumes zu erzeugen (Techn. Mitt. 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). It is also known to produce largely magnetic field-free spaces by moving in each direction of the three spatial coordinates arranges coil systems in order to generate magnetic fields that correspond to the Interference fields are opposite and compensate them to zero. Correspondingly arranged by the signals Probes in the interference field divert currents that flow to the compensation coils. Every 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 21 46 071). With a further coil system it is also possible to have homogeneous magnetic fields within of the shielded room (Techn. Mitt. AEG-TELEFUNKEN 60 [1970], pages 90 and 91). It is However, it is difficult to avoid undesirable repercussions of the individual coil systems on the probes; In addition, considerable expenditure is required to ensure the necessary constancy of the control loops reach. In unfavorable cases, the disturbance can even build up due to feedback effects caused (e.g. overshoot behavior in the event of impulse interference).
Eine exakte Ausregelung von unregelmäßig auftretenden Störungen ist auf diesem Wege kaum möglich.An exact adjustment of irregularly occurring disturbances is 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 a sufficient distance from the walls of the shielding room have in order not to change the field profile of the coil system.
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. D u r a η d, »Magnetostatique«, Paris 1968, Seite 544.On the other hand, however, one can homogenize the field through appropriate application cause soft magnetic conclusions. So far, however, such methods are only circular-cylindrical Known arrangements, e.g. B. from the textbook by E. D u r a η d, "Magnetostatique", Paris 1968, page 544.
Geht man davon aus, daß z. B. innerhalb eines Helmholtzspulensystems nur ein kleiner Volumenanteil die Homogenitätsbedingungen erfüllt und außerdem dieses Spulensystem wiederum in großem Abstand von dem Abschirmgehäuse gehalten werden muß, umAssuming that z. B. only a small volume fraction within a Helmholtz coil system the homogeneity conditions met and also this coil system in turn at a large distance from the shield housing must be held in order to
Rückwirkungen zu vermeiden, so kommt man zu sehr Ben Abschirmräumen bei einem relativ kleinen Sr0 —n Nutzraum.To avoid repercussions, one arrives at a lot of shielding rooms with a relatively small S r0 - n usable space.
α in der bereits zitierten Veröffentlichung eldsimulationsanlagen für Satelliten« (Techn. 5 w« AEG-TELEFUNKEN 60[197O], Seiten 90 und 91) ,.Zn Fall eines Braunbek-Quadratspulensystems T iif hingewiesen, daß man einen Spulendurchmesser etwa 15 m benötigt, um eine Homogenitätszone VOn im Durchmesser zu erhalten; es kann also nur der 10 r0Ifte Teil der Lineardimension der Spule wirksam als hUmoeener Feldbereich genutzt werden.α in the already cited publication eldsimulationsanlagen for satellite "(Techn. 5 w" AEG-TELEFUNKEN 60 [197O], pages 90 and 91), .Z iif pointed n the case of a Braunbek square coil system T in that a coil diameter of approximately 15 meters requires to obtain a homogeneity zone VOn in diameter; so only the 10 r 0I fth part of the linear dimension of the coil can be used effectively as a humane field area.
Arbeitet man hingegen nicht mit der Kompensat.onsmethode, sondern mit einer Abschirmhülle aus hochperm Material, dann sollte die Abmessung dieser 15One, however, does not work with the Kompensat.ons m ethod, but with a shielding from hochper m material, the dimensions should these 15
„ach den bisherigen Vorstellungen noch groß die Spulenabmessung sein.
>r Aufwand für die Abschirmvornchtung mit der
Potenz der Linearabmessung wächst, sind Grantee Projekte bisher technisch nicht realisiert 20
«orden Zusätzlich ist hierbei noch zu berücksichtigen. j λ mit der Vergrößerung der Lineardimension der
Ibschi rmvorrichtung auch die Materialdicke des
«wendeten Materials entsprechend erhöht werden Zl um einen ausreichenden Absch.rmfaktor zu 25“After the previous ideas, the reel dimensions should still be large.
> The effort for the shielding device increases with the power of the linear dimension, grantee projects have not yet been technically implemented. j λ with the increase in the linear dimension of the Ibschi rmvorrichtung the material thickness of the "material used to be increased accordingly to ensure sufficient Zl Absch.rmfaktor to 25
?r Diiwirksamkeit einer magnetischen Abschirmvorrich ung hängt von der Permeabilität des verwendeten Werkstoffes ab. Es liegt daher nahe, hochpermeable I erierungen für Abschirmzwecke einzusetzen. Diese Sengen erhalten ihre günstigen magnetischen KUften iedoch erst nach einer Glühbehandlung Sf at hohen Temperaturen. Eine nachfolgende Bearbeitung ist weitgehend zu vermeiden, da sie die min Sehen Kennwerte beeinträchtigt; man glüht 2zu olge kleinere Abschirmvorrichtungen in der VeSen ist bei großen Abschirmvorrichtun- The effectiveness of a magnetic shielding device depends on the permeability of the material used. It therefore makes sense to use highly permeable coatings for shielding purposes. These scorches get their favorable magnetic power, however, only after an annealing treatment at high temperatures. Subsequent processing is to be avoided as far as possible, as it affects the minimum vision parameters; one glows 2 too long smaller shielding devices in the VeSen is with large shielding devices
großer Hohlkörper zu StaDllliaias·"""—■ -;- -.— r °
erheblichen Schwierigkeiten fuhren.large hollow body to StaDllliaias · """- ■ -; - -.— r °
caused considerable difficulties.
Un er Vermeidung der aufgezeigten Nachteite bisheriger Lösungen liegt der Erfindung die Aufgabe zigru"de eine magnetische Abschirmvorrichtung mit veEserter Abschirmwirkung anzugeben, insbesondere S Abschirmvorrichtung, deren L.nearabmessun- «n erößer als 1 m sind. In dieser Absch.rmvornch ung Sllen sich mittels einer zusätzlichen Vorrichtung relativ größe homogene Magnetfelder vorgegebener R.chtungIn order to avoid the indicated negative side The problem of the invention is based on previous solutions zigru "de with a magnetic shielding device veEserter shielding effect, in particular S shielding device, the length of which is close to «N are taller than 1 m. In this section Relatively large homogeneous magnetic fields of a given direction can be created by means of an additional device
^ÄrSSdungsgemäß dadurch ge.öst, daß die Abschirmhülle aus mindestens zwei kreuzweise aufeinander verlegten Teilschichtsystemen besteht, die unter Ausnutzuni möglichst langer Bänder emes iochpermeablen Werkstoffes hergestellt sind.^ Dissolved in accordance with this, that the shielding consists of at least two sub-layer systems laid crosswise on top of one another, the using the longest possible tapes iochpermeable material are made.
Die ertndungsgemäße Abschabvorrichtung weistThe scraping device according to the invention has
,Sondere ^einegu^sUge Abschirmung auf., Special ^ equivalent shielding on.
insbesondere dann eine gunouBv , ^„_ especially then a gunou B v, ^ "_
wenn der magnetische Werkstoff aus einer Nickel-Eisen-Legierung besteht, die 70 bis 82 Gew.-°/o Nickel, 0 bis 11 Gew.-% Kupfer, 0 bis 6 Gew.-% Molybdän, 0 bis Gew.-% Chrom, Rest Eisen enthält, wobei der Eisengehalt mindestens 9 Gew.-% beträgt.if the magnetic material consists of a nickel-iron alloy containing 70 to 82% by weight of nickel, 0 to 11% by weight copper, 0 to 6% by weight molybdenum, 0 to Contains chromium by weight, the remainder iron, 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 on the inside of the shielding walls Lay several winding systems of parallel wires or strips evenly in order to achieve a 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 wird. Da sich jedes Magnetfeld in der 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.The construction of the shielding cover from two crosswise laid sub-layer systems has the advantage that due to the maximum overlap achieved in this way, a favorable course of the magnetic flux along the individual tracks and thus the high permeability of soft magnetic materials is effective is exploited. Since every magnetic field in the layer plane is divided into two mutually perpendicular Can split components, the magnetic flux always runs in favorable directions with a minimum at air gaps, so that high shielding factors are achieved in all directions of the shielded room will.
Bei besonders hohen Anforderungen an die Abschirmwirkung kann man Mehrfachabschirmungen verwenden, deren einzelne Abschirmschichten z. B. aus je zwei kreuzweise verlegten Teilschichtsystemen aufgebaut sind.With particularly high demands on the shielding effect you can use multiple shields, the individual shielding layers z. B. off two cross-laid sub-layer systems are built up.
Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegt darin, daß innerhalb dts 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 Homogenität. A major advantage of the device according to the invention is that within dts entire Shielding room homogeneous magnetic fields of predetermined direction and size can be generated, by making the shielding walls with right-angled electrical conductor systems made of parallel wires or tapes occupied. Due to the favorable magnetic return via the shielding walls, the Overall system a field distribution with high homogeneity.
Die Wirksamkeit einer derartigen erfindungegemäßen Spulenbelegung zur Herstellung eines homogenen Magnetfeldes in einem kubischen oder quaderförmigen Abschirmraum beruht auf folgenden theoretischen Überlegungen:The effectiveness of such a coil configuration according to the invention for producing a homogeneous one Magnetic field in a cubic or cuboid shielding space is based on the 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 des 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. It succeeds now on the Side surfaces of the shielding space the potential or field distribution corresponding to that of an infinitely extended To create a homogeneous field, a homogeneous field must also be present in the interior of the room.
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 aus parallelen Drähten, so kann durch einen entsprechenden Strom durch diese Spulenbelegung (Spulenachse parallel zu a^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.If one initially only covers the sides parallel to one of the edges of the considered space (direction a) from the inside of the shielding walls with a current conductor system made of parallel wires, a constant gradient can be created by a corresponding current through this coil occupancy (coil axis parallel to a ^ of the magnetic potential in the interior of the coil system can be generated along the four associated side surfaces, if one disregards the slight 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 werdenThe field lines meet perpendicularly on the two delimiting surfaces perpendicular to a, if the permeability of the wall material is sufficiently high and the wall thickness of the shield is sufficiently dimensioned is that the total flow from the interior at the relevant field strength set by the current can be recorded fully and without saturation effect
kann.can.
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 /der Spulenbelegung.Under these conditions, the shielding walls perpendicular to a can be regarded as surfaces of constant magnetic potential. The magnetic field H, inside the shield then results directly from the current density / the coil occupancy.
Berücksichtigt man den endlichen Permeabilitätswert weichmagnetischen Materials, so sind kleine Abwei-If the finite permeability value of soft magnetic material is taken into account, small deviations
chungen 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 Koerzitivfeldstärken (hohe Aussteuerung) bzw. kleinen Rayleigh-Konstanten (kleine Aussteuerung) vernachlässigt werden. Durch eine geeignete Wechselfeld-Idealisierung können auch diese im allgemeinen vernachlässigbaren Effekte eliminiert werden.possible. The hysteresis properties can also be marginal at higher levels be effective. In view of the strong shear effective for this magnetic circuit with a Clearance over the entire dimension of the room, these effects can, however, be sufficient with materials low coercive field strengths (high modulation) or small Rayleigh constants (small modulation) be ignored. By means of a suitable alternating field idealization, these can also in general negligible effects can be eliminated.
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 this system is now extended to the three mutually perpendicular directions of the shielding space with corresponding, triple nested, homogeneously laid on the inner walls Coil systems, homogeneous magnetic fields of any orientation can be created inside the shielding space produce.
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, as deviations are only immediate The vicinity of the boundary surfaces as a result of the subdivision of the turns become effective, which in principle is arbitrarily fine can be chosen.
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 Wandflächen zu erhalten, wurde dann das Stahlgerüst innenseitig mit möglichst ebenen Tiefziehblechen verkleidet. Alle Abschirmbleche aus einer Nickel-Eisen-Molybdän-Kupfer-Legierung mit 76 Gew.-% 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.For setting up a cuboid shielding device measuring 3500 mm 2500 mm χ 2500 mm First, a shoring was erected, which was designed as a steel rib construction with double T-beams. For better dimensional accuracy and dimensional stability, all carriers were screwed together. Around To obtain largely flat wall surfaces, the steel frame was then on the inside with as flat as possible Deep-drawn sheets clad. All shielding plates made of a nickel-iron-molybdenum-copper alloy with 76 Wt .-% nickel, 3 wt .-% molybdenum, 4.5 wt .-% copper, remainder iron were in the dimensions 2500 mm 380 mm χ 2 mm prefabricated and finally annealed in an annealing furnace. The shield plates were first laid on the side surfaces of the shielding device in the horizontal direction. Then came the Laying of the sheets running perpendicular to this. In the same way, the ceiling and the The floor of the room to be screened is covered with metal sheets crosswise. To manufacture the magnetic Finally, 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 contra-angle handpieces were laid along the inner edges to ensure a complete overlap at the edges of the room achieve.
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 both sub-layer systems was carried out in all intersection areas with hollow blind rivets, which gently connect the highly permeable Shielding plates allowed.
Die erzielte Abschirmwirkung wurde mit Hilfe des to Abschirmfaktors S bestimmt, der das Verhältnis des äußeren Feldes Ha (Störfeld) zu dem Feld H, innerhalb der Abschirmvorrichtung angibt.The shielding effect achieved was determined with the aid of the shielding factor S, which indicates the ratio of the external field H a (interference field) to the field H within the shielding device.
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 Determined residual field within the shielding device 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 can only be made under the assumption of sufficient constancy the interference fields during the measurement inside and outside the shielding device possible. Measured became the most observable 50 Hz component of the interference field with a frequency controlled phase sensitive amplifier.
Die Ergebnisse für den Mittelbereich der Abschirmvorrichtung sind für beide Messungen in der nachfolgenden Tabeüe zusammengefaßt.The results for the central area of the shielding device are for both measurements in the following Table summarized.
Art der
StörungType of
disturbance
MeßortMeasurement location
FeldstärkeField strength
Abschirmfaktor S Shielding factor S
GleichfeldConstant field
außerhalb 260 mA/cm 93
innerhalb 2,8 mA/cmoutside 260 mA / cm 93
within 2.8 mA / cm
WechselfeldAlternating field
außerhalb 16,1 μ
innerhalb 0,11outside 16.1 μ
within 0.11
140140
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 inside the shielding device increases was reduced by about 1%. 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.
Die erhaltenen Abschirmfaktoren belegen, daß sich mittels der Erfindung abgeschirmte Großräume zur
Verfügung stellen lassen, wie sie für hochempfindliche Messungen, beispielsweise zur Aufnahme von Gehirnströmen
mit einem Elektro-Enzephalogramm, benötigt werden.The higher shielding factor in the case of alternating field disturbances is to be expected, since an additional eddy current shielding effect occurs with the sheet metal thickness of 2 mm used and the high material permeability.
The shielding factors obtained show that shielded large spaces can be made available by means of the invention, as are required for highly sensitive measurements, for example for recording brain waves with an electro-encephalogram.
Claims (3)
Priority Applications (9)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE2446986A DE2446986C3 (en) | 1974-10-02 | 1974-10-02 | Magnetic shielding device |
| NLAANVRAGE7510185,A NL174504C (en) | 1974-10-02 | 1975-08-28 | MAGNETIC SHIELDING DEVICE. |
| CH857177A CH594969A5 (en) | 1974-10-02 | 1975-09-03 | |
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