JPH0634012B2 - 低温−電磁系のための冷却装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、低温−電磁系のための冷却装置から出発し、
この場合電磁コイルは、少なくとも１つの中間シールド
によつて取り囲まれて排気された外側ケーシング中に支
持されており、さらに外側ケーシング上に配置された冷
凍機が設けられており、この冷凍機は、外側ケーシング
を貫通する冷却腕部により少なくとも１つの中間シール
ドを冷却する。

測定技術の種々の分野、殊に分析的測定技術及び医学的
測定技術には、高い磁界の強さの均一な磁界が必要とさ
れる。このためには、常に大規模な古典的な鉄磁石の代
りに超伝導性磁石が使用される。この超伝導性磁石は、
大体において、超伝導性線材を巻いたものでありかつ超
伝導性電磁コイルを約４゜Kの作業温度に保持する低温
槽中に存在する電磁コイルからなる。

通常、前期使用のためには、液体ヘリウムのための容器
中に存在するソレノイドコイルが使用される。この容器
は、液体窒素が充填されているもう１つの容器によつて
取り囲まれている。これらの容器間及び場合によつては
窒素容器と電磁系の外側ケーシングとの間には、所謂保
護シールド（熱シールド）が配置されており、この保護
シールドは、それぞれ一定の温度の間にある温度に維持
され、同様に最も内部の、液体ヘリウムを含有する容器
を前冷却するために使用される。

超伝導コイルは、電流を許容し、さらに自体公知の方法
で、短絡し、したがつて供給された電流は、超伝導性が
保持される限り、超伝導性コイル中で実際に無限に長時
間流れることができる。

この種の超伝導性磁石の作業費は、前記の液体ガス、す
なわち液体窒素及び液体ヘリウムの使用量によつて決定
的に定められる。この場合、この液体ガスの蒸発速度を
低く維持することができると、この種の超伝導性磁石の
作業費は、低く維持することができ、したがつて付加的
に磁界の性質に対して作業費の点でも古典的な鉄磁石の
場合よりも著しく有利な割合が存在する。

液体ガスの蒸発速度を低く維持するために、超伝導性電
磁系の外側ケーシングに通常冷凍機と呼ばれる冷却系を
取付けることは、公知である。この公知の冷凍機は、低
温槽の外側ケーシングを通つて延びかつ１つ又はそれ以
上の内部容器又は保護シールドにまで達する冷却腕部を
使用し、これら内部容器又は保護シールドを積極的に冷
却する。この場合、この冷却腕部又はなお他の突出する
冷却指部を有する冷却腕部は、内部容器又は保護シール
ドを、液体ガスの蒸発損失により特に低い値に達する程
度に低い温度に維持する。

定期刊行物“リビュー・オブ・サイエンテイフイツク・
インストウルメンツ（Review of Scientific Instru
ments ）”、第５０巻、第１３８２頁〜第１３８５頁、
１９７９年、のヤマモト（Yamamoto）の論文にこの種の
系は、公知であり、この場合冷凍機は、低温槽上に載置
されており、２つの異なる流さの冷却腕部により低温槽
の内側保護シールドを積極的に冷却する。この場合、冷
凍機は、低温槽と堅固に結合している。

公知の冷凍機は、電磁系の外側ケーシングの外に配置さ
れた冷却頭部を有し、この冷却頭部は、電動機及びピス
トン等を有する。この電動機は、十分に離れて存在する
圧縮機によつて可撓性の導管を介して供給される圧縮空
気で特に駆動される。従つて、実際に本質的に運動しか
つ故障を惹起する部分は、電磁系から遠く離れて配置さ
れており、それにも拘らず冷却頭部中には、なお故障を
まねきうる一連の運動部材が留まつている。すなわち、
冷却頭部中に配置された可動のピストンは、それが超伝
導性電磁系を振動状態に置くにしろ、金属ピストンの運
動によつて雑音電波が誘発されるにしろ直接に磁界に対
して作用する。

更に、前記種類の超伝導性電磁系は、特に磁気共鳴、例
えば核磁気共鳴を測定するために使用される。特に均一
な磁界を必要とする高分解測定の場合、前記種類の障害
は、冷凍機の電動によつて特に生じる。それというの
も、冷凍機の電動機は、比較的に低い周波数で作業し、
それによつて惹起される障害は、普通の安定化手段によ
つては補償することができないからである。これは、所
謂インターナルロツクにも当てはまり、この場合磁界
は、核共鳴スペクトルの参照線により制御される。

既述したように、前記の超伝導性電磁系は、“持続モー
ド”で場合によつては数年間を越えて作業状態に維持さ
れる。このことは、超伝導性のために損失が起こらない
ので、超伝導性磁石中の磁界の保持が損失のない事例で
あるために可能である。それに対して、冷凍機は、前記
配置の際に機械的磨耗を受け、したがつてこの種の長い
作業時間は、今日の使用可能な冷凍機の場合には不可能
である。従つて、冷凍機を一定時間機械的に保全するこ
とが必要である。しかし、この種の管理には、例えばＯ
−リング又は別のパツキンを交換することができるか又
は別の機械的部材を代替するために、冷凍機を室温に加
熱することが必要である。しかし、低温槽と堅固に結合
した冷凍機の機械的分解は、公知の装置の場合に作業の
中断を生じる。それというのも、冷凍機は、低温槽の排
気された部分中に達しており、真空は、冷凍機の分解の
際に続けて保持することができないからである。しか
し、次に超伝導性コイルは、加熱のために普通の伝導状
態に移行し、したがつて総じて最大で達成可能な作業時
間は“持続モード”で冷凍機の機械的停止時間によつて
制限されている。

それに対して、本発明の目的は、一面で特に液体ガスの
僅かな蒸発速度が冷凍機の使用によつて可能であり、他
面で冷凍機によつて惹起される障害による前記欠点を阻
止するような装置を得ることである。

この目的は、本発明によれば、センサー装置が冷凍機の
電動による衝動に由来する磁気的妨害信号及び／又は機
械的妨害信号を捉えるために設けられ、このセンサー装
置が試料室中で作用する、冷凍機の運転によって惹起さ
れる妨害磁界を補償するために少なくとも１つのコイル
を制御することによつて達成される。

従つて、本発明による冷却装置波は、それが高分解核共
鳴−測定の場合であつても積極的に冷却される保護シー
ルドを使用することができるという特別な利点を有す
る。

本発明の１つの好ましい実施態様の場合、センサー装置
のセンサとしては、冷凍機の一部分に配置された監視コ
イルが使用される。この配置は、妨害信号が発生する場
所を捉えるという利点を有する。従つて、監視コイルに
よつて捕捉される妨害信号は、この空間的配置内で特に
大きい。

本発明のもう１つの、付加的に使用可能な実施態様の場
合、監視コイルは、電磁系の試料室の範囲内に配置され
ている。この配置は、妨害信号が作用する場礎を捉え、
したがつて測定の障害を導きうる妨害信号を正確に補償
するという利点を有する。

２つの前記配置の場合には、妨害信号を多数の異なる勾
配方向に捉えるという実施態様が好ましい。多数の監視
コイルは、一般に直交座標のｘ軸、ｙ軸及びｚ軸と呼ば
れる方向に配置され、したがつて均質な磁界曲線と、記
載の監視コイルとの望ましくない偏倚が確認される。こ
の場合には、所定の磁界勾配に沿つて磁界均一性を検出
しかつ補償することは、公知であり、相当する磁界補正
を行なうために多数の調節算術を使用することが利用さ
れる。

冷凍機が電動機を有する冷却頭部を有するような本発明
のもう１つの実施態様の場合、この冷却頭部は、第２フ
ランジ上に置かれた第１フランジに移行し、電磁系の外
側ケーシングから成形された頚部は、この第２フランジ
に移行する。この場合、監視コイルは、特に頚部の範囲
内で、殊に頚部を同軸で囲繞するソレノイドコイルとし
て配置されている。この配置は、特に緊密で機械的に安
定な構造を生じる。更に、この配置の場合に冷却頭部の
取付け可能性は、例えば保全作業に対して損なわれな
い。

冷凍機に由来する電磁騒音電波を捉えるような前記実施
態様に対して選択的又は付加的に、本発明の１つの好ま
しい形成の場合には、殊に冷凍機それ自体又は電磁系の
別の個所の適当な個所での加速度又は振動を測定するこ
とによつて冷凍機に由来する機械的障害を捉えるセンサ
ー装置が使用される。この冷凍機の一部分に配置された
加速−又は振動受容部は、例えばコイルが固定配置され
ているケーシング内で磁石が移動可能であるように懸吊
されている市販の装置である。ケーシングが振動を受け
ると、磁石は相対的にコイルに向つて移動し、コイルの
接続部で周波数が振動の周波数に相応する交流電圧が捕
捉可能であり、この場合交流電圧の振幅は、振動の振幅
に依存し、ひいては振動の周波数に関連して加速度にも
依存する。この手段は、電磁的に測定可能な障害を表明
しない電磁計の非電磁性又は非金属的部材の場合に機械
的障害を捉えることができ、全く同様に監視コイルの個
所で殆んど妨害信号を生じないが、機械的信号として測
定可能であるようなものの場合に機械的障害を捉えるこ
とができる。

特に良好な効果は、出力信号を補償の目的のために使用
するコイルのセンサー装置のセンサに供給する電子制御
装置が設けられている場合に得られる。更に、勿論セン
サー信号は、適当に、例えば下部材又は倍増によつて、
測定される妨害信号と調節すべき補償信号との間の割合
が如何なるものであるかに応じて弱めることができる、
この場合、特に好ましいのは、センサー信号が特性曲線
又は特性曲線領域を介して誘導され、それというのもそ
れにより一面で非直線関係を考慮することができ、他面
で変化したパラメーターを具体化することができるから
であるという実施態様である。この測定パラメーター
は、例えば基本磁界の強さ、単向変調、試料温度等であ
ることができる。

冷凍機に由来する妨害境界を補償するために、補正コイ
ルは、それが試料室中でのみ作用する限り、電磁系の異
なる位置に配置することができる。この場合、特に好ま
しいのは、補正コイルが試料室を直接に取り囲んでいる
ような配置である。従つて、冷凍機に由来する障害は、
それが作用する個所で補償される。

しかし、選択的又は付加的に本発明の好ましい形成の場
合、補正コイルを冷凍機それ自体の範囲内に配置するこ
ともでき、したがつて障害は、それが生じる個所で補償
され、したがつて障害は、なお強い減衰形である場合に
のみもはや全く電磁系に伝達されない。

この配慮からして、粗補償を冷凍機の範囲内に配置され
た補正コイルにより行ない、次の第２過程で精密補償を
試料室の範囲内に配置された補正コイルにより行なうよ
うな配置は、特に好ましい。この２過程の補償は、特に
有効な結果を生じる。

特に良好な補償は、多数の補正コイルが種々の勾配方向
に配置されている場合に可能であり、したがつて既述し
たように勾配補償は、自体公知の方法の１つにより行な
うことができる。

他の利点は、記載及び添付図面から得られる。

本発明は、図面に示されており、次の記載で詳説され
る。

第１図においては、１０は、超伝導性電磁系を示し、こ
の超伝導性電磁系は、内在する保護シールド又は容器を
冷却するための冷凍機１１を作動させる。冷凍機１１に
は、空間的に別個の圧縮機１２によつて可撓性の圧力管
１３を介して例えば高圧ガスが供給される。冷凍機１１
は、冷却頭部１４及びこの頭部から成形された第１フラ
ンジ１５からなる取付具として形成されている。第１フ
ランジ１５は、第２フランジ１６上に載置されており、
この第２フランジは、頚部２１に移行し、この頚部は、
冷凍機１１から延びる冷却腕部１８を囲繞する。頚部２
１は、超伝導性電磁系１０の外側ケーシング２２から成
形されている。

外側ケーシング２２は、超伝導性電磁系１０の端部で被
覆部分に移行し、この被覆部分中で試料口２４は、電磁
系１０の軸線２５に存在する。図示した１０は、大体に
おいて回転対称的に形成された電磁系１０の半分のみを
表わしているにすぎないことが認められる。

外側ケーシング２２は、差当り第１の中間シールド２６
を取り囲み、この第１の中間シールドは、液体窒素２８
を有する容器２７に対して直接に機械的、ひいては熱伝
導的に接触している。第１の中間シールド２６は、第２
の中間シールド２９を取り囲み、この第２の中間シール
ドは、液体ガスのための容器と全く結合していない。第
２の中間シールド２９は、さらに液体ヘリウム３１のた
めの容器３０を取り囲んでいる。容器３０中又は液体ヘ
リウム３１中には、電磁コイル３２、示した実施例の場
合にソレノイドコイルが存在する。この場合、外側ケー
シング２２と第１の中間シールド２６との間、第１の中
間シールド２６と第２の中間シールド２９との間及び第
２の中間シールド２９と容器３０との間の中間室３３
は、排気されている。

第１図の場合、公知技術水準から知られた、電磁系１０
の個々の容器のための固定手段及び絶縁シート（超絶縁
シート）は図示されていないことが認められる。

試料口２４の内部で、試料室は、３６で示されており、
この試料室中には、電磁系１０で測定すべき試料、例え
ば高分解核磁気共鳴（ＮＭＲ）−測定を実施しなければ
ならない試料がもたらされる。

冷凍機１１の冷却腕部１８と、この冷却腕部によつて冷
却すべき第１の中間シールド２６又は第２の中間シール
ド２９との間の熱伝達を得るために、シールド２６，２
９には、結合部材３４，３５が設けられている。

ところで、電磁系１０に所属せる部分を有する冷凍機１
１の拡大図を第２図で考慮する場合には、冷却腕部１８
は、電磁コイル３０に向いた端部でまず端区間３８に終
り、次に端区間３８に比して減少した横断面を有する同
心的指部３９に終つていることが認められる。

既述したように、冷凍機１１の冷却頭部１４は、頚部２
１の第２フランジ１６上に載置された第１フランジ１５
を有する。フランジ１５と１６との間の特に良好な密封
を得るために、これらフランジ間には、Ｏ−リング４０
として形成されたパツキンが設けられている。

端部分３８は、結合部材３４と熱伝導的に接触し、指部
３９は、結合部材３５と熱伝導的に接触している。その
ために、結合部材３４又は３５は、シールド２６又は２
９の円筒形突出部３７として形成されており、中心穿孔
を貫通している。この場合、端区間３８又は指部３９の
外径４４又は４６及び前記突出部３７の内径４５又は４
７は、前記部分間の機械的適合、ひいては良好な熱伝達
が生じる程度に定められている。更に、端区間３８は、
冷凍機１１によつて第１の中間シールド２６が取るべ
き、例えば８０〜１００゜Kの温度にもたらされ、指部
３９は、第２の中間シールド２９が取るべき、例えば２
０〜５０゜Kの温度に冷却される。

結合部材３４又は３５中への端区間３８又は指部３９の
導入を簡易化するために、端区間３８又は指部３９のそ
れぞれの前面は、面取り部４８又は５０を有し、全く同
様に突出部３７の外方向に向いている前面は、面取り部
４９又は５１を有する。

この場合、その際に使用される、殊に結合部材３４，３
５のための材料は、それが低い温度で特に良好な熱伝導
を有する程度に選択されていることが認められる。

冷凍機１１の冷却頭部１４には、電動機が存在し、例え
ばこの電動機は、可動のピストン６０によつて第２図に
示されている。ピストン６０とともに、勿論なお他の可
動部材、例えば連接棒、軸等が冷却頭部１４中に存在す
る。電動機のこの機械的可動部材は、２通りの観点で電
磁系１０の運転の故障を生じる。第１に誘導して可動さ
れる金属部分は、直接に磁界を生じ、第２に質量の付加
された部分は、運動を電磁系１０に対する振動として生
じる。これは、この場合に冷却頭部１４から直接に冷却
腕部１８が延び、この冷却腕部が電磁コイルに近接する
中間シールド２６，２９に対して端区間３８を介する結
合部材３４との堅固な機械的結合又は指部３９を介する
結合部材３５との堅固な機械的結合を有するので特に危
険である。従つて、冷却頭部１４の範囲内で発生する振
動は、直接に電磁コイル３０のすぐ近くに伝達される。

この障害を補償するために、試料室３６を囲繞する補正
コイル６１は、試料口２４中に設けられている。補正コ
イル６１のための供給信号は、図面に示した実施例で頚
部２１を取り囲むソレノイドコイルである監視コイル６
２から誘導される。監視コイル６２の出力信号は、導線
６３を介して電子制御装置６４に供給され、この出力信
号は、導線６５を介して補正コイル６１に供給される。
例えば、電子制御装置６４は、監視コイル６２の信号を
増幅することができるか又は測定信号と補正信号とのこ
の種の直線関係が十分である場合に所定のフアクターで
減衰することができる、すなわち全体で弱めることがで
きる。しかし、勿論、非直線的関係の場合には、１つ又
はそれ以上の一定の影響フアクターを考慮するかどうか
に応じて制御装置６４中に特性曲線又は特性曲線領域を
設けることも可能である。測定された妨害信号と、必要
とされる補正信号との間には直線状の関係が存在しうる
か、又はｘ−ｙ座標系中で特性曲線の形で表わすことが
できる非直線状の関係が存在する。変化しうる多数のパ
ラメーターが存在する場合には、この特定曲線は、特性
曲線領域に対するパラメーターのそれぞれ偏倚した値に
関する他の特性曲線を加えることによって補充されなけ
ればならない。この種の特性曲線領域は、例えばコンピ
ューターの記憶装置中に表の値の形で記憶されることが
でき、個々のパラメーターが公知である場合には、測定
された信号と、補正信号との間の関係を生じるような増
幅率又は減衰係数を特性曲線又は特性曲線領域から認め
ることができる。特性曲線又は特性曲線領域は、実験に
より測定される。

制御装置６４はコンピューターと接続され、このコンピ
ューターの記憶装置中に特性曲線又は特性曲線領域が記
憶され、制御装置６４又はコンピューターには、必要に
応じてなお定められたパラメーターに関する情報が供給
され、次にコンピューターは起動し、制御装置は、補償
のための電流を生じる。制御装置は、コンピューターそ
れ自体の一部分であることができる。特性曲線領域を使
用する場合には、他のパラメーター、例えば調節された
基体磁界の強さ、単向の変調周波数、試料温度等も制御
装置６４に供給することができる。

いずれにせよ、監視コイル６２によつて捉えらえる信号
は、所定の関係に応じて補正信号に変換され、補正コイ
ル６１は、この補正信号を捉える。

監視コイル６２に関する前記の配置は、冷凍機１１によ
る妨害をそれが発生する個所で捉え、本発明によれば、
この妨害は、勿論全ての他の適当な個所、殊に試料個所
３６で捉えることもできる。

全く同様に、妨害磁界の補正は、第１図に示したように
試料個所３６で補正コイル６１を介して行なうことがで
きるだけでなく、むしろ本発明によれば、妨害をそれが
発生する個所で補償するためにも設けられている。その
ために、第２図による実施例により監視コイル６２と同
軸でもう１つの補正コイル６６が配置されており、この
補正コイルは、電子制御装置６４によつて導線６５ａを
介して制御される。同じ配慮は、他の補正コイル６６に
供給される信号にも当てはまり、例えばこの補正コイル
は、補正コイル６１の十分に上方に置かれた。すなわ
ち、補正コイル６６は、制御装置６４によつて形成され
る補正信号に関連して制御され、この補正信号は、何れ
か１つの監視コイル、例えば監視コイル６２から引渡さ
れる信号から誘導される。

この場合、特に好ましいのは、粗補償が導線６５ａ及び
他の補正コイル６６を介して冷凍機１１の範囲内で行な
われ、次に第２過程で精密補償が補正コイル６１を介し
て試料個所３６の範囲内で行なわれるような実施態様で
ある。

冷凍機１１に由来する障害は、唯１つの方向に拡がるだ
けでなく、むしろ任意の雑音電波延長を有するので、本
発明の他の形成の場合には、１つ又はそれ以上の個所に
配置された監視コイル及び／又は補正コイルをそれぞれ
幾重に設けることが準備されており、この場合さらに生
じる配置の個々のコイルは、所定の勾配方向で有効であ
る。この幾重のコイル配置は、自体公知のものであり、
普通“シムコイル（Shimspulen）”と呼ばれ、この場合
全ての個々又は１対のこの種のシムコイルは、公知の磁
界勾配の１つを補償するために設けられている。この勾
配方向とは、一般に直交座標においてｘ軸、ｙ軸及びｚ
軸と呼ばれている方向のことである。

第３図及び第４図の場合、冷凍機１１は、取付け物とし
て形成されており、この取付け物は、頭部１４及びこの
頭部から成形された第１フランジ１５からなる。第１フ
ランジ１５は、第２フランジ１６上に置かれ、この第２
フランジは、管１７に移行し、この管は、冷凍機１１か
ら延びる冷却腕部１８を囲繞する。第２フランジ１６に
は、距離スペーサー１９として使用されるロツドが配置
されており、このロツドは、第２フランジ１６に対して
存在する第３フランジ２０中に走る。しかし勿論、距離
スペーサー１９を第３フランジ２０中に固定し、第１又
は第２フランジ１５，１６中に走らせることも可能であ
る。この場合、第３フランジ２０は、超伝導性電磁系１
０の外側ケーシング２２から成形された頚部２１の一部
である。

外側ケーシング２２は、超伝導性電磁系１０の端区間か
ら被覆部分に移行し、この被覆部分中で試料口２４も電
磁系１０の軸線２５内に存在する。第３図の記載も電磁
系１０の半分のみを示すことが認められる。

摺動可能な冷凍機１１と低温槽との間の密封効果は、本
発明によれば、頚部２１と管１７との間に配置されたＯ
−リング４１，４２により得ることができ及び／又は頚
部２１又はフランジ２０間の蛇腹型連結具４３により得
ることができる。第４図は、簡易化された記載であり、
この場合には２つの実施態様が１つの略図で示されてい
ることが認められる。実際の実施態様は、なかんずく回
転対称形である。

第３図及び第４図による記載の場合、冷凍機１１は、始
動状態で示されている。冷凍機１１の始動のために、頚
部２１中の管１７は、乗入れ位置から滑動し、この場合
第２フランジ１６は、第３フランジ２０上に図示した始
動位置にまで置かれ、この位置は、特に距離スペーサー
１９の１つの上に冷凍機１１の始動状態を表示する符号
１３６が取付けられていることによつて示すことができ
る。

冷凍機１１のこの始動状態でまず、機械的部材、例えば
密封部材の交換を可能にするために、冷却腕部１８は、
加熱装置６７により室温にもたらすことができる。この
場合、加熱装置６７は、第４図から明らかなように、冷
凍機１１の始動状態で外側ケーシング２２の外に存在す
る範囲内に配置されており、したがつて内在する部材、
殊に保護シールド２６及び２９に対するこの加熱の反作
用は、最小に留められる。

しかし、冷凍機１１の始動状態で真空気密効果は、完全
に維持されたままであり、したがつて中間室３３中での
真空の損傷は全く起こらず、それに応じて電磁コイル３
２は、超伝導状態のままであることができる。

冷凍気１１の機械的保全作業が終了した場合には、この
冷凍機は、第３付及び第４図に示した位置から再び作業
位置に摺動させることができる。

第５図には、結合部材３５の実施例で記載された、この
種の結合部材の実施態様が図示されており、この場合第
５ａ図は、第５ｂ図の線ＡＡに沿つた断面に相当する断
面図である。

この場合、容易に認められるように、突出部３７は、内
径４７の既述した中心穿孔を有し、この中心穿孔から半
径方向にスリツト５２が突出部３７を貫通している。更
に、突出部３７の立つたままの残りの脚部は、直径４７
よりも大きい直径５３を有する凹みによつて縮小されて
いる場合には、指部３９を弾力性で導入することができ
る弾力性の冠状ストツパーを生じる。この場合、指部３
９の弾力性ストツパーによつて突出部３７と指部３９と
の間の弾性結合が生じ、この弾性結合は、特に良好な第
６図は、監視コイル６２および補正コイル６１が設けら
れている実施例に関連するものである。

この場合、監視コイル６２は、冷凍機１１の振動のそれ
ぞれの振幅を決定する電気的信号を供給するものと思わ
れる。電磁系それ自体の振動の振幅は、次に記載した方
法で冷凍機の振動とは偏倚し、この場合には非線状の関
係が存在する。

第６図は、減衰調和振動子と見做すことができる電磁系
の機械的振動の振幅を示す。第７図は、回路周波数に依
存する電磁系の前記振動の位相のずれを示す。電磁系が
冷凍機によって約０〜７０Ｈｚ（およそω＝０〜２００
／ｓｅｃに相応する）の周波数を有する振幅Ａ_１を励起
する場合には、曲線による電磁系の振動幅が得られ
る。共鳴周波数は約１０Ｈｚである（約６０／ｓｅｃの
回路周波数に相当する）。電磁系が冷凍機の２倍程度強
い振動の振幅（振幅２×Ａ１）によって励起される場合
には、実施例中で電磁系のそれぞれ２倍程度大きい振動
の振幅が生じ、すなわちこれまでの関係は線状的であっ
た。

これに対して、電磁系が冷凍機の３×Ａ_１の大きさを有
する振動の振幅によって励起される場合（この事実は、
監視コイル６２によって直接に確認することができる）
には、これによって、曲線の場合よりも専ら２．５倍
程度大きい電磁系の振動の振幅が生じる（曲線）。こ
の振動の振幅の制限は、種々の原因によって惹起される
可能性がある。また、冷凍機のそれぞれの振動の振幅
は、種々の影響の大きさに依存してそのつど相違し得
る。

補正コイル６１による補償手段に、殊にこの補正コイル
に供給すべき電流は、冷凍機の振動の振幅に依存するの
ではなく、実際に電磁系中に存在する振動の振幅に依存
する。

監視コイル６２は冷凍機の振動の振幅を確定するので、
補正コイルに供給すべき電流を発生させる場合には、記
載した非線状性を考慮しなければならない。

第８図は、監視コイル６２によって供給された電圧信号
の具体的な例を示す。２Ｈｚの基本振動とともに、６Ｈ
ｚの高域波動が明らかに認められ、この高域波動は、位
相のずれを示す。本発明によるの制御装置６４の場合に
は、第８図のこの信号（これは冷凍機の実際の振動に相
当する）は処理され、かつ補正信号に変換され、この補
正信号の電流の振幅は、時間に依存して第９図に示され
ている。第９図の補正信号が発生される場合には、冷凍
機と電磁系との間の振動の振幅に関連して上記の非線状
性が考慮されている。更に、補正信号が発生する場合に
は、周波数が高い際（機械的励起する振幅が同じ際）に
誘導された電圧信号の振幅は、周波数が低い際に誘導さ
れた電圧信号の場合よりも大きいことが考慮されてい
る。その理由は、誘導の規則により誘導された電圧は、
周波数に対して比例的に増大するからである。

制御装置６４の場合には、第６図の曲線、および
ならびに必要な補正電流（これは予め試験によって測定
されたものである）は、非連続的な表の値の形で記憶さ
れ、この場合には第６図の全ての曲線に対しパラメータ
ーとして冷凍機のそれぞれの機械的励起振幅が記憶され
る。制御装置６４は、これが振幅値が生じた際に第６図
の曲線で表わした値の間での周波数（この周波数の振幅
値は監視コイルによって測定される）が一定になった場
合に補間されるように構成されている。従って、制御装
置６４は、冷凍機の振動による最終的効果において、電
磁系の実際に存在する振動を考慮しながら電磁系中で冷
凍機によって惹起される故障を補償するのに必要とされ
る電流を定める。

上記の記載は、試料空間中に存在する補正コイル６１の
信号供給に関する。電磁系の外側範囲内に存在する他の
補正コイル６６に信号供給するために、制御装置６４
は、勿論電流を供給しなければならないが、この電流
は、補正コイル６１のための電流とは偏倚している。従
って、振幅および位相は、補正コイル６１のための補正
信号とは相違する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による冷却装置の実施例を有する低温
槽の半分を示す横断面図、第２図は、第１図からの１区
間を示す拡大図、第３図は、本発明による冷却装置のも
う１つの実施例を有する低温槽の半分を示す横断面図、
第４図は、第３図からの１区間を示す拡大図、第５ａ図
は、第３図及び第４図による配置の際に使用することが
できるような結合部材の１つの好ましい実施例を示す断
面図、かつ第５ｂ図は、第３図及び第４図による配置の
際に使用することができるような結合部材の１つの好ま
しい実施例を示す平面図であり、ならびに第６図は、回
路周波数に依存する最大振幅の特性磁界における電磁系
の機械的振動の振幅を示す線図、第７図は、回路周波数
に依存する電磁系の前記振動の位相のずれを示す線図、
第８図は、監視コイル６２によって供給された電圧信号
の具体的な例を示す線図、かつ第９図は、第８図の冷凍
機の実際の振動に相当する信号を処理し、かつ補正信号
に変換した電流の振幅を時間との関係で示す線図であ
る。 １１……冷凍機、１４……冷却頭部、１５，１６，２０
……フランジ、１７……管、１８……冷却腕部、１９…
…距離スペーサー、２１……頚部、２２……外側ケーシ
ング、２６，２９……中間シールド、３２……電磁コイ
ル、３４，３５……結合部材、３６……試料室、３７…
…突出部、３８……端区間、３９……指部、４１，４２
……Ｏ−リング、４３……蛇腹型連結具、４４，４６…
…外径、４５，４７……内径、４８，４９，５０，５１
……面取り部、５２……スリツト、５３……直径、６
０，６７……加熱装置、６２，６６……コイル、６４…
…制御装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヴオルフガング・ミユラー ドイツ連邦共和国カールスルーエ 41・イ ム・シユパイテル 56

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】試料室（３６）を囲繞する電磁コイル（３
   ２）が少なくとも１つの中間シールド（２６，２９）に
   よって取り囲まれて排気された外側ケーシング（２２）
   中に支持され、さらに外側ケーシング（２２）上に配置
   された電動の冷凍機（１１）が設けられ、この冷凍機が
   外側ケーシング（２２）を貫通する冷却腕部（１８）に
   より少なくとも１つの中間シールド（２６，２９）を冷
   却する、低温−電磁系のための冷却装置において、セン
   サー装置が冷凍機（１１）の電動による衝動に由来する
   磁気的妨害信号及び／又は機械的妨害信号を捉えるため
   に設けられ、このセンサー装置が試料室（３６）中で作
   用する、冷凍機（１１）の運転によって惹起される妨害
   磁界を補償するために少なくとも１つのコイル（６１，
   ６６）を制御することを特徴とする、低温−電磁系のた
   めの冷却装置。
2. 【請求項２】センサー装置が冷凍機（１１）の一部分に
   配置された少なくとも１つの監視コイル（６２）であ
   る、特許請求の範囲第１項記載の冷却装置。
3. 【請求項３】センサー装置のセンサが試料室（３６）の
   一部分に配置された少なくとも１つの監視コイルであ
   る、特許請求の範囲第１項記載の冷却装置。
4. 【請求項４】直交座標におけるｘ軸、ｙ軸及びｚ軸の勾
   配方向に作用する多数の監視コイル（６２）が設けられ
   ている、特許請求の範囲第２項又は第３項に記載の冷却
   装置。
5. 【請求項５】センサー装置のセンサが冷凍機（１１）の
   一部分に配置された加速−又は振動受容部を有する、特
   許請求の範囲第１項記載の冷却装置。
6. 【請求項６】センサー装置のセンサの出力信号が電子制
   御装置（６４）を介してコイル（６１，６６）に供給さ
   れる、特許請求の範囲第１項から第５項までのいずれか
   １項に記載の冷却装置。
7. 【請求項７】制御装置（６４）が出力信号を弱める、特
   許請求の範囲第６項記載の冷却装置。
8. 【請求項８】制御装置（６４）がセンサー信号をコイル
   （６１，６６）の出力信号に変換するために特性曲線又
   は特性磁界を有する、特許請求の範囲第６項記載の冷却
   装置。
9. 【請求項９】コイルが補正コイル（６１）として試料室
   （３６）の範囲内に形成されている、特許請求の範囲第
   １項から第８項までのいずれか１項に記載の冷却装置。
10. 【請求項１０】コイルが補正コイル（６６）として冷凍
    機（１１）の範囲内に形成されている、特許請求の範囲
    第９項記載の冷却装置。
11. 【請求項１１】補正コイル（６６）とソレノイドコイル
    が同軸に配置されている、特許請求の範囲第１０項記載
    の冷却装置。
12. 【請求項１２】種々の勾配方向に作用する多数の補正コ
    イルが設けられている、特許請求の範囲第９項又は第１
    ０項に記載の冷却装置。