DE4201440A1

DE4201440A1 - Probenkopf

Info

Publication number: DE4201440A1
Application number: DE19924201440
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dipl Chem Guenther
Original assignee: EBERHARD GUENTHER GmbH
Current assignee: EBERHARD GUENTHER GMBH, 70567 STUTTGART, DE
Priority date: 1992-01-21
Filing date: 1992-01-21
Publication date: 1993-07-22

Description

Die Erfindung betrifft einen Probenkopf nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Es ist ein Kernresonanzspektrometer bekannt, DE-Buch; Moderne Technik von A bis Z; Verlag TÜV Rheinland, Köln - Fachbuchverlag Leipzig; Seite 268, das auch als NMR-Spektrometer (NMR = nuclear magnetic resonance) bezeichnet wird und ein Analysegerät zu Strukturuntersuchungen ist. Es nutzt die Resonanzabsorption von Energie durch Atomkerne aus. Das Kernresonanzspektrometer umfaßt einen Probenkopf, der mit einer abstimmbaren Hochfrequenzspule versehen ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, den Probenkopf vorzugsweise zur Untersuchung von Kleintieren so zu gestalten, daß bei einfacher Herstellung seiner Bauteile eine Hochfrequenzspule mit Sende- und Empfangseigenschaften gegen störende Wirkungsausbreitung elektromagnetischer Strahlung, insbesondere Radiofrequenzstrahlung, abgeschirmt ist. Dabei sollte aber auch sichergestellt sein, daß beim Schalten von Magnetfeld-Gradienten Wirbelströme zumindest reduziert werden.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere, die Erfindung ausgestaltende Merkmale sind in den Unteransprüchen enthalten.

Die mit der Erfindung hauptsächlich erzielten Vorteile sind darin zu sehen, daß der Probenkopf dank des Gehäuses aus nicht leitendem Werkstoff, vorzugsweise visiblem Kunststoff, und der Abschirmvorrichtung für die elektronische Abstimmeinrichtung, störende Einflüsse aufgrund von Radiofrequenzstrahlung weitgehend vermieden wird. Dabei sind das Gehäuse und das in ihm axialbewegliche Aufnahmerohr leicht herstellbare Teile. Die Abschirmvorrichtung, umfassend schmale Streifen, die durch einen Kunststoffträger mit einer Kupferbeschichtung gebildet werden, ist hochwirksam und teleologisch zwischen dem Innenteil und dem Außenteil des Gehäuses angeordnet. Die übergreifende Anordnung der Streifen und ihr Aufbau (Kunststoffträger mit Kupferbeschichtung) gewährleistet, daß Wirbelströme, die beim Schalten von Magnetfeld-Gradienten entstehen, auf die Breite der Streifen begrenzt werden. Der die Streifen in radiale Richtung umschließende weitere Streifen ist mit der Masse des Hochfrequenzanschlußes verbunden. Die Streifen werden zwischen dem Innenteil und dem Außenteil ohne Klebemaßnahmen gehalten, wodurch Störsignale, wie sie durch ungehärteten Klebstoff entstehen können, vermieden werden.

Der erste und der zweite Deckel stellen sicher, daß der Innenraum des Aufnahmerohrs gut zugänglich ist.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, das nachstehend näher beschrieben ist.

Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Probenkopfs für ein Kernresonanzspektrometer,

Fig. 2 eine Ansicht in Pfeilrichtung A der Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III der Fig. 1 in größerem Maßstab,

Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 1,

Fig. 5 eine schematische Einzelheit X der Fig. 4,

Fig. 6 eine Ansicht entsprechend Fig. 5 mit einer weiteren Ausführungsform,

Fig. 7 einen Schnitt nach der Linie VII-VII der Fig. 5 in größerem Maßstab.

Ein die Form eines Zylinders aufweisender Probenkopf 1 für ein mit einem Vertikalmagneten versehenes Kernresonanzspektrometer, von dem Einzelheiten nicht dargestellt sind, umfaßt ein rohrförmiges Gehäuse mit einem kreisförmigen Querschnitt. Innerhalb des Gehäuses 2 ist ein Aufnahmerohr 3 vorgesehen Die Länge L_I des Gehäuses 2 ist größer als die Länge L_II des Aufnahmerohrs 3, in das beispielsweise Kleintiere wie Mäuse, Ratten oder dergleichen zur Durchführung von Analysen mittels des Kernresonanzspektrometers einbringbar sind.

Das Aufnahmerohr 2 ist axialbeweglich im Verstellbereich V_B ausgebildet. Bei 4 ist zwischen Aufnahmerohr 3 und Gehäuse 2 ein Raum zur Unterbringung einer Hochfrequenzspule 5 mit einer elektronischen Abstimmeinrichtung vorgesehen, bei der es sich um eine Hochfrequenzsende- und -empfangsspule handelt. Der Querschnitt des Aufnahmerohrs 3 und seine Anordnung im Gehäuse 2 ist folglich so ausgeführt, daß besagtes Aufnahmerohr bei Axialbewegungen an der Hochfrequenzspule 5 vorbeiführbar ist. Zu diesem Zweck ist der Querschnitt des Aufnahmerohrs 3 etwa oval ausgeführt, dergestalt, daß sich bei angemessenem Aufnahmevolumen des Aufnahmekörpers 3 der Raum 4 für die Hochfrequenzspule 5 ergibt.

Das Gehäuse 2 und das Aufnahmerohr 3 bestehen aus einem nicht leitenden Werkstoff, genauer Kunststoff, vorzugsweise transparenter oder glasklarer Gattung, z. B. Polymetakrylsäureester. Dabei ist am Gehäuse 2 im Bereich der Hochfrequenzspule 5 eine Abschirmvorrichtung 6 vorgesehen, die den Umfang des Gehäuses 2 allseitig umschließt und beispielsweise aus Kupfer, das neben Silber beste Leiteigenschaften für elektrischen Strom besitzt, hergestellt ist. Die Abschirmvorrichtung 6 erstreckt sich im Ausführungsbeispiel nur über eine Teillänge T_L in axialer Richtung B-B des Gehäuses 2.

Die Abschirmvorrichtung 6 wird durch relativ schmale radiale Streifen 7, 8, 9 aus diamagnetischem Werkstoff wie Kupfer, Aluminium oder dergleichen gebildet (Fig. 5 und 6), die sich mit jeweils kleinem Abschnitt 10 (Fig. 5 und 6) gegenseitig übergreifen bzw. untergreifen. Gemäß Fig. 5 untergreift der Streifen 8 einerseits den Streifen 9 und er übergreift den Streifen 7. Dagegen wird in Fig. 6 der Streifen 8 von den zwei benachbarten Streifen 7 und 9 übergriffen; jeweils mit Abschnitt 10. Bei 11 ist ein weiterer Streifen 12 angebracht, der die in axialer Richtung B-B ausgerichteten Streifen 7, 8, 9 in radialer Richtung umschließt. Der Streifen 12 ist mit der elektrischen Masse der Hochfrequenzspule 5 verbunden. Die Streifen 7, 8, 9 und 12 werden gebildet durch einen Kunststoffträger 13 und eine Kupferbeschichtung 13′, die miteinander verbunden sind und jeweils eine Dicke von etwa 0,05 mm besitzen. Außerdem sind die Streifen 7, 8, 9 und 12 zwischen einem Innenteil 14 und einem Außenteil 14′ des Gehäuses 2 angeordnet, die durch ineinandergesetzte Rohrteile gebildet werden können.

Der Zugang zum Aufnahmerohr 2 erfolgt über einen ersten Deckel 15 des Probenkopfs 1, der am Gehäuse 2 angebracht ist. Der erste Deckel 15 weist die Form einer Halbschale 15′ auf, d. h. sie erstreckt sich über einen Winkel eines Halbkreises. Der Deckel 15 ist mit Scharnieren 16 am Gehäuse 2 gehalten und erstreckt sich über dessen Teillänge T_D, wobei die Scharniere 16 nur an einer Längsseite 17 des Gehäuses 2 angebracht sind.

Über einen zweiten Deckel 187 ist der Innenraum 18′ des Aufnahmerohrs 3 zugänglich. Dieser Deckel ist wie der Deckel 15 nach Art einer Halbschale 19 ausgeführt. Dabei wirkt der Deckel 18 mit einem Unterteil 20 - beide sind zusammengesetzte Kreisabschnitte - über Schnappverschlüsse 21, 22 zusammen. Sie sind an benachbarten Seiten des Deckels 17 und des Unterteils 20 angebracht. Die Schnappverschlüsse 21, 22 weisen örtliche Verdickungen 23, 24 auf, die im Ausführungsbeispiel am Unterteil 20 vorgesehen sind. Die Verdickungen 23, 24 besitzen Hinterschneidungen 25, 26, die mit korrespondierenden Hinterschneidungen 27, 28 des zweiten Deckels 17 zusammenarbeiten.

Das Aufnahmerohr 3 liegt bei 29 auf einem Stützlager 30 des Gehäuses 2 auf, das das Aufnahmerohr 3 nur abschnittsweise umgibt. Außerdem wird das Aufnahmerohr 3 mittels einer Schubstange 31 in einem Schiebelager 32 geführt. Die Schubstange 31 ist mit dem Aufnahmerohr über ein Kupplungsglied 30 verbunden, das an einer Stirnwand 34 des Aufnahmerohrs 3 angebracht ist; die gegenüberliegende Stirnwand des Aufnahmerohrs 3 ist mit 35 bezeichnet. Das Schiebelager 32 ist an einer mit einem Auflageteil 36 versehenen Stirnwand 37 des Gehäuses 2 befestigt und umfaßt eine Hülse 38 mit einem Außengewinde 39 und einer Klemmschraube 40. Mit der Klemmschraube 40 kann die axiale Lage des Aufnahmerohrs 3 über die Schubstange 31 festgelegt werden.

Für spektroskopische Zwecke kann der Probenkopf ein einzelnes Gehäuse mit einer Hochfrequenzspule, die mit einer elektronischen Abstimmeinrichtung versehen ist, aufweisen. In diesem Fall besteht das Gehäuse aus nicht leitendem Werkstoff und im Bereich der Hochfrequenzspule ist eine Abschirmvorrichtung aus diamagnetischem Werkstoff wie Kupfer, Aluminium oder dergleichen vorgesehen.

Claims

1. Probenkopf für ein mit einem Vertikalmagneten versehenes Kernresonanzspektrometer, der ein rohrförmiges Gehäuse mit einem darin vorzugsweise axialbeweglich ausgeführten Aufnahmerohr, insbesondere für Kleintiere, umfaßt, wobei das Gehäuse eine elektronische Hochfrequenzspule mit einer Abstimmeinrichtung trägt, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest das Gehäuse (2) aus nicht leitendem Werkstoff besteht und daß am Gehäuse (2) im Bereich der Hochfrequenzspule (5) eine Abschirmvorrichtung (6) aus diamagnetischen Werkstoff wie Kupfer, Aluminium oder dergleichen vorgesehen ist.

2. Probenkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufnahmerohr (3) aus nicht leitendem Werkstoff besteht.

3. Probenkopf nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) und das Aufnahmerohr (3) aus Kunststoff, vorzugsweise transparenter Gattung, besteht.

4. Probenkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) im Querschnitt kreisförmig ausgebildet ist.

5. Probenkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufnahmerohr (3) einen solchen Querschnitt aufweist und derart im Gehäuse angeordnet ist, daß es an der Abstimmeinrichtung (6) vorbeibeweglich ist.

6. Probenkopf nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufnahmerohr (3) einen etwa ovalen Querschnitt aufweist.

7. Probenkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmvorrichtung (6) mehrere am Gehäuse (2) angebrachte radiale schmale Streifen (7, 8, 9) umfaßt, die sich zumindest über eine Teillänge (T_L) des Gehäuses (2) in dessen axialer Richtung (B-B) erstrecken.

8. Probenkopf nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Streifen (7, 8, 9) abschnittsweise gegenseitig übergreifen.

9. Probenkopf nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils ein Streifen (8) einen ersten Streifen (7) übergreift und einen zweiten Streifen (9) untergreift.

10. Probenkopf nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils ein Streifen (8) von zwei benachbarten Streifen (7, 9) übergriffen wird.

11. Probenkopf nach den Ansprüchen 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Streifen (z. B. 7) durch einen Kunststoffträger (13) mit einer Kupferbeschichtung (13′) gebildet wird.

12. Probenkopf nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupferbeschichtung (13′) zur Außenseite des Gehäuses (2) hin gerichtet ist.

13. Probenkopf nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer Streifen (12) die in axialer Richtung (B-B) ausgerichteten Streifen (7, 8, 9) in radialer Richtung umschließt, dergestalt, daß seine Kupferbeschichtung (13′) die Kupferbeschichtungen (13′) der Streifen (7, 8, 9) berührt.

14. Probenkopf nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Streifen (7, 8, 9) zwischen einem Innenteil (14) und einem Außenteil (14′) des Gehäuses (2) form- und/oder kraftschlüssig angeordnet sind.

15. Probenkopf nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zugang zum Aufnahmerohr (3) über einen ersten Deckel (15) am Gehäuse (2) erfolgt.

16. Probenkopf nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Deckel (15) die Form einer Halbschale aufweist.

17. Probenkopf nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß sich der erste Deckel (15) über eine wesentliche Teillänge (T_D) des Gehäuses (2) erstreckt.

18. Probenkopf nach den Ansprüchen 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Deckel (15) mit einem oder mehreren Scharnieren (16) am Gehäuse (2) befestigt ist.

19. Probenkopf nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum (18′) des Aufnahmerohrs (3) über einen zweiten Deckel (18) zugänglich ist.

20. Probenkopf nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Deckel (18) nach Art einer Halbschale (19) ausgebildet ist.

21. Probenkopf nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Deckel (18) mit einem Unterteil (20) des Aufnahmerohrs (3) mittels Schnappverschlüssen (21, 22) zusammenarbeitet, die an benachbarten Seiten des Deckels (17) und des Unterteils (20) angebracht sind.

22. Probenkopf nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnappverschlüsse (21, 22) örtliche Verdickungen (23, 24) vorzugsweise am Unterteil (20) des Aufnahmerohrs (3) aufweisen, an denen Hinterschneidungen (25, 26) angebracht sind, die mit korrespondierenden Hinterschneidungen (27, 28) des zweiten Deckels (17) zusammenarbeiten.

23. Probenkopf nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufnahmerohr (3) einerseits an einem es zumindest teilweise umgebenden Stützlager (30) des Gehäuses (2) aufliegt und andererseits mittels einer mit ihm verbundenen Schubstange (31) in einem Schiebelager (32) angeordnet ist.

24. Probenkopf nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Schiebelager (32) an einer Stirnwand (37) des Gehäuses (2) angeordnet ist.

25. Probenkopf nach den Ansprüchen 23 und 24, dadurch gekennzeichnet, daß das Schiebelager (32) eine Hülse (38) mit einem Außengewinde (39) und einer Klemmschraube (40) zur Festsetzung der Schubstange (31) umfaßt.

26. Probenkopf für Hochauflösungsspektroskope mit einem Gehäuse und einer Hochfrequenzspule mit einer Abstimmeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse aus nicht leitendem Werkstoff besteht und daß am Gehäuse im Bereich der Hochfrequenzspule eine Abschirmvorrichtung aus diamagnetischem Werkstoff wie Kupfer, Aluminium oder dergleichen vorgesehen ist.