DE4214128A1

DE4214128A1 - Elektromagnetischer apparat

Info

Publication number: DE4214128A1
Application number: DE4214128A
Authority: DE
Inventors: Tatsuya Oue; Takahiro Tanoue
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1991-04-30
Filing date: 1992-04-29
Publication date: 1992-11-05
Also published as: US5323136A; GB2255413A; JPH04328477A; GB2255413B; GB9209290D0

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen elektromagnetischen Apparat, der beispielsweise in Bildaufnahmesystemen auf Basis der magnetischen Resonanz verwendet wird. Sie bezieht sich insbesondere auf die Struktur der Befestigung magnetischer Substanzen, die hier als passive Einlagen bezeichnet werden und zur Korrektur von Inhomogenitäten des magnetischen Feldes dienen.

Fig. 1 stellt einen elektromagnetischen Apparat des Standes der Technik dar, der allgemein bekannt ist. Eine zerlegte und vergrößerte Schrägansicht auf den Abschnitt A der Fig. 1 ist in Fig. 2 dargestellt. Der bekannte elektromagnetische Apparat weist ein Gehäuse 1 auf, das Spulen zur Erzeugung des magnetischen Feldes enthält. Das Gehäuse besitzt einen Hohlraum, in welchem ein gleichmäßiges magnetisches Feld im Raumbereich 2 erzeugt werden muß. Inhomogene Komponenten des Feldes im Raumbereich 2 werden durch passive Einlagen 3, wie beispielsweise Weicheisenstäbe, korrigiert. Die passiven Einlagen 3 sind in nichtmagnetischen Röhren 4 untergebracht, die an der inneren Oberfläche des Gehäuses 1 befestigt sind.

Um die nichtmagnetischen Röhren 4 im Gehäuse 1 zu installieren, wird eine Halterungseinheit 5 am Gehäuse 1 befestigt. Die Halterungseinheit 5 besitzt Löcher 5a, in die sich die nichtmagnetischen Röhren 4 einfügen; und sie besitzt vorspringende Sitze 5b zum Befestigen der Halterungseinheit 5 am Gehäuse 1 mit Hilfe von Schrauben 6. Eine Abschlußplatte 7 verschließt die Austrittsöffnungen der nichtmagnetischen Röhren 4, um die passiven Einlagen 3 am Austreten aus den nichtmagnetischen Röhren 4 zu hindern. Die Abschlußplatte 7 ist an der Halterungseinheit 5 durch Schrauben 8 befestigt.

Das Magnetfeld im Hohlraum wird entsprechend den Messungen der magnetischen Feldstärke im Raumbereich 2 justiert. Falls die Messungen anzeigen, daß eine weitere Justierung der Homogenität des magnetischen Feldes erforderlich ist, wird die Abschlußplatte 7 von der Halterungseinheit 5 abgelöst, und es werden passive Einlagen 3 hinzugefügt oder entfernt. Danach wird die Abschlußplatte 7 erneut an der Halterungseinheit 5 befestigt und die Verteilung des magnetischen Feldes erneut gemessen. Erforderlichenfalls wird die vorerwähnte Prozedur solange wiederholt, bis eine befriedigende Homogenität des Feldes erreicht ist. Die Justierung wird zunächst unter Verwendung eines Weicheisendrahtes von 3 bis 5 mm Durchmesser durchgeführt, und dann wird zunehmend feinerer Weicheisendraht verwendet. Der feinste Weicheisendraht besitzt einen Durchmesser von 1 mm oder weniger.

Bei den elektromagnetischen Apparaten des Standes der Technik besteht ein Problem darin, daß die passiven Einlagen in kleine Löcher der nichtmagnetischen Röhren 4 gegen die magnetische Feldkraft eines starken Magnetfeldes von beispielsweise 15 000 Gauss eingeschoben werden müssen. Besonders bei der Feinjustierung der Homogenität des Feldes, bei der dünne Drähte in die nichtmagnetischen Röhren 4 eingeschoben oder aus ihnen herausgezogen werden müssen, verbiegen sich die passiven Einlagen unter dem Einfluß des magnetischen Feldes und erschweren das Einschieben der Drähte in die nichtmagnetischen Röhren.

Um die durch die magnetische Feldkraft verursachten Probleme zu vermeiden, könnte das magnetische Feld vor der Justierung abgeschwächt und danach wieder verstärkt werden. Aber in diesem Falle müssen die Elektromagneten elektrisch eingeschaltet und wieder ausgeschaltet werden, so daß die zur Justierung des magnetischen Feldes benötigte Zeit erheblich ansteigt. Im Falle von supraleitenden Magneten, die im Dauerstrombetrieb laufen, verbraucht das Öffnen und Schließen des Dauerstromschalters zur Magnetisierung oder Entmagnetisierung des supraleitenden Magneten teures, flüssiges Helium.

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen elektromagnetischen Apparat zu schaffen, bei dem magnetische Elemente zur Justierung der Homogenität des magnetischen Feldes im Raumbereich des Feldes leicht eingefügt und entfernt werden können.

Das elektromagnetische Gerät gemäß der vorliegenden Erfindung weist ein Gehäuse mit einem Hohlraum auf, in dem ein homogenes magnetisches Feld erzeugt und eine Spule im Gehäuse zur Erzeugung des magnetischen Feldes angeordnet ist. Der elektromagnetische Apparat weist weiter einen Aufnahmebehälter für die magnetischen Substanzen zur Justierung der Stärkeverteilung es magnetischen Feldes im Hohlraum in der Weise, daß das magnetische Feld im Hohlraum homogen wird, sowie Klammern auf, die zur lösbaren Halterung des Behälters mit dem Gehäuse verbunden sind. Während der Justierung der Homogenität des magnetischen Feldes wird der Behälter aus den Klammern herausgenommen; es werden magnetische Substanzen in den Behälter gefüllt oder aus diesem entnommen, und dann wird der Behälter erneut in die Klammern eingesetzt.

Nachfolgend wird der wesentliche Gegenstand der Figuren kurz beschrieben.

Fig. 1 stellt eine perspektivische Ansicht eines elektromagnetischen Apparates gemäß dem Stande der Technik dar;

Fig. 2 stellt eine auseinandergenommene perspektivische Ansicht des Abschnittes A der Fig. 1 dar;

Fig. 3 stellt eine perspektivische Ansicht zur Veranschaulichung des elektromagnetischen Apparates gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dar;

Fig. 4 stellt eine teilweise ausgeschnittene perspektivische Ansicht des elektromagnetischen Apparates der Fig. 3 dar; und

Fig. 5 stellt den neuen Teil des elektromagnetischen Apparates der Fig. 3 dar.

Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die Fig. 3 bis 5 beschrieben.

Wie aus den Zeichnungen hervorgeht, weist der elektromagnetische Apparat dieser Ausführungsform ein Gehäuse 11 auf, das eine zylindrische Magnetspule 19 enthält, die im wesentlichen koaxial zur Erzeugung eines Magnetfeldes angeordnet ist; und es weist einen Kryostaten 20 auf, der die Spule 19 umgibt. Das Gehäuse 11 besitzt eine hohle, achteckige Säulenstruktur mit einem zylindrischen inneren Hohlraum auf. Der Hohlraum bildet einen Raumbereich 12, in dem ein homogenes magnetisches Feld erzeugt werden muß.

Der elektromagnetische Apparat weist weiter Klemmvorrichtungen 16 auf, die am Gehäuse 11 zur Halterung der nichtmagnetischen Röhren 14 befestigt sind. Jede nichtmagnetische Röhre 14 kann ein einzelnes magnetisches Substanz oder mehrere davon enthalten, die als passive Einlagen 13 bezeichnet werden und zur Justierung der Stärkeverteilung des magnetischen Feldes im Raumbereich 12 des Feldes dienen, um Inhomogenitäten des Feldes zu beseitigen. Die passiven Einlagen 13 besitzen die Form von beispielsweise Weicheisenstäben. Die nichtmagnetischen Röhren 14 bestehen beispielsweise aus Polycarbonat. Beide Enden der nichtmagnetischen Röhren 14 werden durch Kappen 15 verschlossen.

Auf den äußeren Umfangsoberflächen 11a und auf den Endplatten 11b des Apparategehäuses 11 sind Paare von Klemmvorrichtungen 16 angebracht. Der Abstand zwischen den Klemmvorrichtungspaaren entspricht der Länge der zu halternden nichtmagnetischen Röhre 14. Jede Klemmvorrichtung 16 weist ein Paar Blattfedern auf. Die nichtmagnetische Röhre 14 wird durch die Federkraft zwischen dem Paar Blattfedern gehalten. Die oberen Teile der Blattfedern sind nach außen umgebogen, so daß sie einen Führungsabschnitt 16a zum Einfügen der nichtmagnetischen Röhre 14 durch Eindrücken bilden. Jede der Blattfedern besitzt ein Loch 16b, in die ein geschlitzter Stift 18 eingesetzt ist, um die nichtmagnetische Röhre 14 zu arretieren, damit sie nicht aus der Klemmvorrichtung 16 austreten kann. Um die nichtmagnetischen Röhren 14 am Gleiten in Längsrichtung zu hindern, sind an beiden Enden der nichtmagnetischen Röhre 14 Endanschläge 17 vorgesehen.

Bei dem beschriebenen elektromagnetischen Gerät werden passive Einlagen 13 in die nichtmagnetischen Röhren 14 an einer Stelle eingeschoben, die weit genug vom Gehäuse 11 abliegt, so daß die magnetische Feldstärke unter 100 Gauss liegt. Dann werden beide Enden der nichtmagnetischen Röhre 14 durch Kappen 15 verschlossen, um die der magnetischen Feldkraft unterworfenen passiven Einlagen 13 am Austritt zu hindern.

Dann wird die nichtmagnetische Röhre 14 durch den Führungsabschnitt 16a in die Klemmvorrichtung 16 eingedrückt und gehaltert. Der Endanschlag 17n hindert die nichtmagnetische Röhre 14 am Gleiten in Längsrichtung. Dann werden auf gleiche Weise weitere nichtmagnetische Röhren 14 angebracht und in ihren Klemmvorrichtungen 16 gehaltert.

Falls die Ergebnisse der Messungen des Magnetfeldes im Raumbereich 12 anzeigen, daß eine weitere Justierung der Homogenität des magnetischen Feldes erforderlich ist, wird diejenige nichtmagnetische Röhre 14 aus ihren Klemmvorrichtungen 16 entnommen, bei der eine Änderung erforderlich ist. Dann werden nach Bedarf passive Einlagen hinzugefügt oder entfernt. Auch diese Maßnahme wird wiederum an einer Stelle mit entsprechendem Abstand zum Gehäuse 11 durchgeführt. Nachdem die notwendige Änderung der passiven Einlagesubstanz durchgeführt worden ist, wird die nichtmagnetische Röhre 14 wieder in ihre Klemmvorrichtungen 16 eingesetzt und die Homogenität des magnetischen Feldes im Raumbereich 12 wird erneut gemessen. Die beschriebene Prozedur wird solange wiederholt, bis die gewünschte Homogenität des Feldes erreicht ist.

Nach Beendigung aller Justierungen werden die geschlitzten Stifte 18 in die Löcher 16b der Klemmvorrichtungen 16 eingesteckt, wodurch die nichtmagnetischen Röhren 14 arretiert werden, so daß sie nicht unter der Einwirkung der magnetischen Feldkraft aus den Klemmvorrichtungen 16 austreten können, selbst dann nicht, wenn die Federkraft der Klemmvorrichtungen 16 schwächer wird. Damit ist das Justierverfahren beendet.

Die bei der beschriebenen Ausführungsform der Erfindung bestehende Möglichkeit der Entnahme der nichtmagnetischen Röhren 14 aus den Klemmvorrichtungen 16 erlaubt das Auswechseln der passiven Einlagen an einer Stelle geringer magnetischer Feldstärke. Die passiven Einlagen 13 können daher leicht und ohne Verbiegen in die nichtmagnetischen Röhren 14 eingeschoben werden. Das Vorhandensein der Führungsabschnitte 16a an den Klemmvorrichtungen 16 ermöglicht weiter ein leichtes Einschieben der nichtmagnetischen Röhren 14 in die Klemmvorrichtungen 16, und zwar einfach durch Eindrücken. Da die Klemmvorrichtungen 16 weiter durch geschlitzte Stifte 18 zusammengehalten werden, auch wenn die Federkraft der Klemmvorrichtungen 16 geschwächt wird, können die nichtmagnetischen Röhren nicht aus den Klemmvorrichtungen 16 schlüpfen.

Durch die lösbare Halterung der nichtmagnetischen Röhren mit den darin enthaltenen passiven Einlagen wird eine elektromagnetische Einrichtung geschaffen, die ein leichtes Auswechseln der passiven Einlagen während der Justierung der Homogenität des magnetischen Feldes ermöglicht.

Bei der obigen Ausführungsform der Erfindung sind die passiven Einlagen 13 laut Beschreibung über die äußere Umfangsoberfläche 11a und die Endplatten 11b des Gehäuses 11 verteilt. Die Erfindung kann natürlich auch angewandt werden, wenn die Einlagen im Hohlraum des Gehäuses 11 angeordnet sind.

Weiter sieht die obige Ausführungsform kreiszylindrische, nichtmagnetische Röhren 14 vor. Es können aber auch Röhren mit einer anderen Geometrie verwendet werden, wie beispielsweise zylindrische Röhren mit ovalem Querschnitt, die die gleichen Wirkungen erzeugen.

Claims

1. Elektromagnetischer Apparat, umfassend:

- ein Gehäuse mit einem Hohlraum;
- eine magnetische Spule, die im Gehäuse zur Erzeugung eines magnetischen Feldes mit einer Intensitätsverteilung im Hohlraum angeordnet ist;
- einen Behälter, der magnetische Substanzen zur Justierung der Intensitätsverteilung des magnetischen Feldes enthält, um mit ihnen die Intensitätsverteilung des magnetischen Feldes im Hohlraum zu homogenisieren; und
- Klemmvorrichtungen, die mit dem Gehäuse zum lösbaren Montieren des Behälters befestigt sind.

2. Apparat nach Anspruch 1, bei dem die Klemmvorrichtungen an der äußeren Oberfläche des Gehäuses befestigt sind.

3. Apparat nach Anspruch 1, wobei die Klemmvorrichtungen an der inneren Oberfläche des Gehäuses zum Hohlraum hin befestigt sind.

4. Gerät nach Anspruch 1, bei dem das Gehäuse eine achteckige Säulenstruktur besitzt.

5. Apparat nach Anspruch 1, bei dem der Behälter aus nichtmagnetischem Material besteht.

6. Gerät nach Anspruch 5, bei dem der Behälter aus Polycarbonat besteht.

7. Gerät nach Anspruch 1, bei dem der Behälter eine zylindrische Röhre ist.

8. Apparat nach Anspruch 7, der weiter Kappen zum Verschließen bei der offenen Enden der zylindrischen Röhre aufweist.

9. Apparat nach Anspruch 7, bei dem ein Paar Klemmvorrichtungen die zylindrische Röhre haltern.

10. Apparat nach Anspruch 9, bei dem die Klemmvorrichtungen voneinander durch einen Abstand getrennt sind, der der Länge der zylindrischen Röhre entspricht.

11. Apparat nach Anspruch 9, bei dem jede Klemmvorrichtung ein Paar Blattfedern aufweist, wobei die zylindrische Röhre zwischen dem Blattfederpaar gehalten wird.

12. Apparat nach Anspruch 10, wobei jeder obere Abschnitt der Blattfedern nach außen umgebogen ist, so daß ein Führungsabschnitt zum Einfügen der zylindrischen Röhre durch Andrücken gebildet wird.

13. Apparat nach Anspruch 11, wobei jede Blattfeder ein Loch besitzt, in das ein geschlitzter Stift zur Arretierung der eingesetzten zylindrischen Röhre eingefügt wird.

14. Apparat nach Anspruch 8, der weiter Endanschläge aufweist, die die zylindrische Röhre an der Bewegung in Längsrichtung hindern.

15. Apparat nach Anspruch 1, bei dem die magnetischen Substanzen aus Weicheisenstäben bestehen.

16. Apparat nach Anspruch 15, bei dem die Dicke und die Anzahl der Weicheisenstäbe entsprechend den Ergebnissen der Messung der Intensitätsverteilung des magnetischen Feldes im Hohlraum gewählt werden.