DE3203215C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine HF-Sattelspule für eine hohlzylindrische Probensonde eines Kernspinresonanzspektrometers nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine solche Sattelspule ist aus D.I. Hoult: "Sensitivity Optimization" in "Experimental Techniques in ¹³C Spectroscopy", Vol. 3, Herausgeber G.C. Levy, New York, 1979, Verlag John Wiley and Sons, S. 17-28 bekannt.

Aus Review of Scientific Instruments, Bd. 36, Nr. 10, 1965, S. 1509-1510, ist es für Probensonden von Kernspinresonanzspektrometern an sich schon bekannt, daß die magnetische Suszeptibilität des für die Probensonde ge­ wählten Materials Verzerrungen des Magnetfeldes hervorrufen kann, und daß, um diese Störungen zu vermeiden, eine Zylindersymmetrie der kriti­ schen Sondenteile erforderlich ist. Dazu weist diese bekannte Probensonde auch schon eine Hochfrequenzspule in Form einer Flachspule mit kreuzungs­ freier Anordnung der Wicklung auf, diese ist jedoch auf der Außenfläche der Probensonde angeordnet.

Weiter ist aus der US-PS 28 30 212 eine Sattelspule zur Ablenkung von Elektronenstrahlen in einer Kathodenstrahlröhre bekannt, die zwei auf einer Innenfläche eines zylindrischen Rohres angeordnete Flachspulen mit spiral­ förmigen Wicklungen aufweist, deren Wickelachsen senkrecht zur Zylinder­ achse liegen, und bei der die Flachspulen über einen Verbindungsleiter, der die der jeweiligen Wickelachse fernen Enden der Flachspule verbindet und dabei in derselben Fläche liegt, in der sich die spiralförmigen Wicklungen der Flachspulen befinden, elektrisch in Reihe geschaltet sind, während die Anschlußklemmen beider Flachspulen sich an jeweils den der Wickelachse benachbarten Enden der Flachspulen befinden. Diese bekannte Sattelspule ist in der Art einer gedruckten Schaltung auf flexiblem Isoliermaterial hergestellt. Dabei handelt es sich um außen auf dem Spulenträger angeordnete Spulen, die mehrere Wicklungsebenen aufweisen und inhomogene Felder erzeugen sollen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer HF-Sattelspule der ein­ gangs genannten Art zu gewährleisten, daß der gesamte Innenraum der Sattel­ spule für das Probenmaterial zur Verfügung steht, um den maximal möglichen Füllfaktor zu errreichen und damit die bei Kernspinresonanzspektro­ metern mit hoher Auflösung sehr wichtige Empfindlichkeit zu verbessern, ohne eine zusätzliche Störung der Feldhomogenität einzuführen.

Die Lösung der Aufgabe ergibt sich aus dem Kennzeichenteil des Patent­ anspruchs.

Bei dieser Lösung ist vor allem interessant, daß nicht nur der Füllfaktor maximal wird, sondern daß zusätzlich sogar noch die Feld­ homogenität gegenüber der bekannten Konstruktion verbessert wird, weil die unvermeidbaren Störungen der Homogenität aufgrund der Diskontinuität der Suszeptibilität minimal werden, weil nämlich der Spulenträger nur an zwei einander diametral gegenüberliegenden Stellen eine Diskontinuität der Suszeptibilität infolge der Durchführungen für die Sondenspulenan­ schlüsse aufweist, während die durch die Brücke beim Stand der Technik eingeführte Diskontinuität der Suszeptibilität wegfällt. Ein weiterer Vorteil besteht in einer Verringerung der Anzahl der zur Herstellung einer er­ findungsgemäßen HF-Sattelspule benötigten Arbeitsschritte.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand sche­ matischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine auf bekannte Weise ausgebildete HF-Sattelspule;

Fig. 2 weitere Einzelheiten der HF-Sattelspule nach Fig. 1; und

Fig. 3 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen HF-Sattelspule.

In Fig. 1 ist eine HF-Sattelspule bekannter Art mit einem Radius R dargestellt. Symmetrisch zu einer Achse 10 sind zwei entgegengesetzt gewickelte spiralförmige Flachspulen 12 und 14 von quadratischer Form so angeordnet, daß sie einen zylindrischen Raum abgrenzen. Die innere Anschlußklemme 15 A der Flachspule 14 muß bei 16 Windungen der Flach­ spule 14 überbrücken, um über einen Verbindungsleiter 17 eine Verbindung zur äußeren Anschlußklemme 15 B der Flachspule 12 herzustellen. Die An­ schlußklemmen 18 und 19 bilden die äußeren Anschlußklemmen der die voll­ ständige HF-Sattelspule bildenden Reihenschaltung. Der Einfachheit halber ist diese bekannte Anordnung in Fig. 2 auf eine Ebene projiziert, in der nur einige wenige Windungen dargestellt sind.

Fig. 3 ist eine Darstellung der erfindungsgemäßen HF-Sattelspule. Auch in diesem Fall sind zwei entgegengesetzt gewickelte Flachspulen 32 und 34 vorhanden, jedoch ist ersichtlich, daß für den Verbindungsleiter 37 zwi­ schen den Flachspulen 32 und 34 keine Brücke benötigt wird. Die äußeren Anschlußklemmen der Sattelspule werden durch die Anschlußklemmen 38 und 39 gebildet; diese sind die einzigen benötigten Anschlüsse nach außen.

Bei einer praktisch benutzbaren Ausführungsform dieser HF- Sattelspule werden die Flachspulen und der Verbindungsleiter mit Hilfe bekannter Verfahren als Teile einer gedruckten Schaltung auf einem ge­ eigneten flexiblen Isoliermaterial als Spulenträger 40 hergestellt. Diese Ausführungsart in Gestalt einer gedruckten Schaltung wird vorgezogen, da sich bezüglich der geometrischen Eigenschaften der fertigen Spule eine höhere Genauigkeit erzielen läßt. Alternativ kann man in an sich bekannter Weise die Flach­ spulen aus einem flachen Metallstück ausstanzen und ihm eine zylindrische oder sonstige gewünschte Form geben. Die äußeren Anschluß­ klemmen 38 und 39 der HF-Sattelspule sind über die Rückseite des isolierenden Spulenträgers 40 zugänglich. Es sei bemerkt, daß bei der bekannten Sattelspule nach Fig. 1 zwei Brücken vorhanden sind, von denen die zweite der äußeren Anschluß­ klemme 19 zugeordnet ist. Diese letztere Brücke bildet einen Leitungsweg, der antiparallel zu dem Verbindungsleiter 17 verläuft, um die auf das Vorhandensein des Verbindungsleiters 17 zurückzuführenden Asymmetrien zu verringern. Auf entsprechende Weise läßt sich ein zu dem Verbindungsleiter 37 antiparalleler Leitungsweg schaffen, der von einem äußeren Leiter aus­ geht, welcher bei der erfindungsgemäßen Spule an eine äußere Anschluß­ klemme angeschlossen ist.

Zwar wurde vorstehend eine bestimmte Aus­ führungsform der HF-Sattelspule unter Anwendung von Verfahren zur Herstellung gedruckter Schaltkreise beschrieben, doch könnte man eine HF-Sattelspule auch unmittelbar aus starren Leitern herstellen, die auf beliebige geeignete Weise in die gewünschte Form gebracht und dann mit einer entsprechenden Unter­ stützung vereinigt werden.

Es hat sich gezeigt, daß im Vergleich zu HF-Sattelspulen bekannter Art mit ähnlichen Abmessungen die Güte Q bei erfindungsgemäßen HF-Sattelspulen regelmäßig etwas höher ist. Es wird angenommen, daß dies auf das Fehlen einer Brücke für den Verbindungsleiter zurückzuführen ist. Dadurch werden im Vergleich zu bekannten HF-Sattelspulen die ver­ teilten Blindwiderstände verringert, und dies wirkt sich bei im übrigen ähnlichen HF-Sattelspulen in entsprechenden Werten von Q aus.

Claims (1)

1. HF-Sattelspule für eine hohlzylindrische Probensonde eines Kernspin­ resonanzspektrometers, bestehend aus zwei diametral einander gegenüber auf der zylindrischen Innenfläche der Probensonde symmetrisch angeordneten Flachspulen mit spiralförmigen Wicklungen, deren Wickelachsen senkrecht zur Zylinderachse liegen, die über einen Verbindungsleiter elektrisch in Reihe geschaltet sind und deren Magnetfelder aufgrund des die Wick­ lungen durchfließenden, über Anschlußklemmen zugeführten Stromes gleiche Richtung haben, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungen der Flach­ spulen (32, 34) so angeordnet und ausgestaltet sind, daß der Verbindungs­ leiter (37) die jeweils der Wickelachse fernen Enden der Flachspulen (32, 34) verbindet und dabei in derselben Fläche, in der sich die spiral­ förmigen Wicklungen der Flachspulen (32, 34) befinden, liegt, während die Anschlußklemmen (38, 39) beider Flachspulen (32, 34) an jeweils den der Wickelachse benachbarten Enden der Flachspulen (32, 34) angeschlossen sind, so daß sie in der zylindrischen Innenfläche der Probensonde einander diametral gegenüberliegen.