WO2007041876A2 - Method for shielding at least one device working with a magnetic and/or electrical field and shielding for carrying out said method - Google Patents

Method for shielding at least one device working with a magnetic and/or electrical field and shielding for carrying out said method Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a method of shielding at least one magnetic and / or electric field device and a shield for carrying out this method.
  • the invention has the object to provide a method for shielding at least one electric and / or magnetic field device working and a shield for carrying out this method.
  • the inventive method corresponds to the characterizing features of claim 1.
  • the shield is apparent from claim 17. Further advantageous embodiments of the inventive concept can be seen from the dependent claims.
  • Fig. 1 shows a schematic plan view of a shielded th room
  • Fig. 2 shows a cross section along the line X - X in Fig. 1;
  • Fig. 3 shows a schematic of the shield
  • Fig. 4 shows a cross section of a wall portion of the shield. In the present example, it is about the shielding of a room 1 with a magnetic resonance tomography device serving 2. It should be expressly stated here that the proposed shield 3 for any devices that work with a magnetic and / or electric field for use can come. This may, for example, also be an electron microscope. Furthermore, instead of a whole room, only one work area can be separated and shielded.
  • the shield 3 comprises two sheaths 4 and 5.
  • the inner closer to the device 2 arranged shell 4, serves to ensure the legal limit. This means to shield the radiation A of the device 2 to the outside.
  • the outer shell 5 surrounds the inner shell 4 and has the task of shielding the device 2 from radiation B from the outside.
  • the irradiation B is preferably limited to ⁇ 125 Nano Tesla in the frequency range of 0.1 Hz to 10 kHz.
  • the inner shell 4 can have one or more layers 6, 7 and 8 made of a ⁇ -sheet or consist of one or more such ⁇ -sheets. It must have the best possible magnetic conductivity. In particular, a high saturation flux density is important. This is preferably> 1.5 Tesla. In the aforementioned structure, the inner shell 4 may have a thickness of 2 - 8 mm.
  • the inner shell 4 may, but need not, have on the outside at least one additional layer 9 or a wall, for example made of aluminum, or of an aluminum alloy.
  • This further layer should have the highest possible electrical conductivity, for example Y> 30 m / ⁇ mm 2 . It is essential that the magnetically conductive layer and the electrically conductive material electrically from isolated from each other.
  • the additional layer 9 is arranged as a wall with distance to the remaining layers 6, 7 and 8, wherein a hollow space is formed.
  • the outer shell 5 is preferably magnetically isolated from the inner shell 4, because it should not be able to be magnetized by the inner shell 4. This is preferably done by arranging the two casings 4 and 5 at a distance from one another, so that a gap 10 is created. This can be> 20 mm.
  • spacers 11 are provided here, which can serve as a support structure for the inner shell 4 at the same time.
  • the outer shell 5 has three layers 12, 13 and 14.
  • the edge-side layers 12 and 14 may be an aluminum or an aluminum alloy. But they could also consist of copper or a copper alloy.
  • the middle layer 13 consists of ⁇ -sheet metal, preferably with an initial permeability ⁇ 4> 1000.
  • the outer shell 5 may be mounted on the wall of the room 1. But it is also possible an arrangement with distance and / or as a room divider.
  • the casings 4 and 5 must of course have at least one opening for entering and leaving the room 1. However, a corresponding lining of a door is possible due to the relatively small wall thickness of the casings 4 and 5.
  • coils or coil pairs 15-16, 17-18 and 19-20 are provided in the present exemplary embodiment. These are designed as magnetic field coils and have the purpose of additionally compensating external fields ⁇ 10 Hz. Most of these are quasi-stationary fields, for example fields of tram, trolleybus and / or Subways, that is all types of DC systems. From the basic principle, the compensation of electromagnetic fields is technically known.
  • the compensating electromagnetic shielding is based on an outer opposing inner field which adds to zero with the outer field.
  • the arrangement of the coils 15, 16, 17, 18, 19 and 20 can be seen from FIGS. 1 and 2, but in particular from FIG. 3.
  • the unusual thing about this arrangement is that the coils 15-20 are each in the space 10, that is, between the inner shell 4 and the outer shell 5.
  • This arrangement brings in practice decisive advantages.
  • the shielding of a magnetic resonance tomograph is to be considered that in the space to be shielded person or patient traffic takes place.
  • the spatial conditions are often such that it makes sense in terms of screening technology mainly in the Z-axis, that is to say according to the representation in FIGS. 1 and 3 in the spatial length, at least one of the corresponding coils 15 and 16 not on the end walls, but in the direction of the device 2, so to install to the center of the room.
  • At least one sensor 21 is provided, see FIGS. 1-3. With regard to its arrangement, a few variants have been developed according to the invention.
  • the senor 21 is indeed arranged outside the space 1 or the shield 3, but in a separate, shielding enclosure 22. This corresponds in terms of their shielding preferably the outer shell 5.
  • the sensor is not the field A of the device 2 exposed, but determined on the other hand exactly the necessary each in the coil 15 - 20 counter-field strength.
  • the senor 21 is also located outside the shield 3 and not shielded itself.
  • the properties of the shielding enclosure 22 are replicated electronically. This can be done by their values and / or the values of the shield 3 being determined or calculated in advance and / or continuously. In particular, it is about the difference of the irradiation B inside and outside the outer shell 5. This difference is then taken into account by the controller.
  • the described coils 15-20 can also be used to improve the efficiency of the outer shell 5.
  • the basic field is set so that the outer shell 5 is slightly biased.
  • the direct current of at least part of the coils 15-20 can be increased by 1-10 amperes compared to the pure compensation. This allows the optimal operating point to be set. This depends on the particular alloy of the material of the shell 5.
  • a significant advantage of the shield 3 described is its two-sheath technique, which ensures a greater shielding effect in addition to great weight savings.
  • the wall thickness 23 may be, for example, 3 - 5 mm.
  • the installation of the shield 3 does not entail shielding or building-static problems. As it can be disassembled again, it can easily be used in rented rooms. For example, in traffic-favorable urban locations with strong interference fields that would otherwise not be considered as a location.
  • the shield also differently than drawn and described previously form. Be it in terms of the structure and the mass of the shield 3, or the casings 4 and 5 and their assembly as well as in terms of the type, positioning and number of coils 15 - 20 or the sensor 21. It can also be provided a plurality of sensors 21.
  • the sheaths 4 and 5 and possibly the coils 15 - 20 could, under the condition of a magnetic insulation, also form a structural unit.

Abstract

The shielding (3) comprises at least two envelopes (4, 5). An inner envelope (4) arranged closer to the device (2) for shielding to shield the emission (A) from f = 0 Hz of the device (2) and a second outer envelope (5), for shielding the device (2) from the irradiation (B) from f = < 10 kHz from outside. Said envelopes (4, 5) are preferably arranged at a separation from each other such as to form a cavity (10), in which at least one coil (15 - 20) is arranged generating an electric and/or magnetic field for additional compensation for the incident radiation (B). A sensor (21) for determining the incident radiation (B) is arranged outside the shielding (3). The compensating field generated by the coil or coils can be controlled by means of the above. The function of the device (2) can be improved as a result of said shielding (3). If said device (2) is a magnetic resonance tomograph an improved image quality is achieved and hence an improved diagnosis reliability and the location thereof can be freely selected.

Description

Verfahren zum Abschirmen mindestens eines mit einem magnetischen und/oder elektrischen Feld arbeitenden Gerätes und Abschirmung zur Ausführung dieses VerfahrensMethod for shielding at least one device working with a magnetic and / or electric field and shielding for carrying out this method
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abschirmen mindestens eines mit einem magnetischen und/oder elektrischen Feld arbeitenden Gerätes und eine Abschirmung zur Ausführung dieses Verfahrens.The present invention relates to a method of shielding at least one magnetic and / or electric field device and a shield for carrying out this method.
Beispielsweise im Bereich der Medizin und der Forschung sind verschiedenste Geräte bekannt die mit einem elektrischen und/oder magnetischen Feld arbeiten. Zum Schutz vor der von diesen Geräten ausgehenden Strahlung sind sorgfältige Schutzvorkehrungen zu treffen. Insbesondere ist auch darauf zu achten, dass die Strahlung nicht über den Bereich oder den Raum hinaus gelangen kann, in dem sich das betreffende Gerät befindet. In der Schweiz ist am 01.02.2000 auch die Verordnung über den Schutz vor nichtionisierender Strahlung in Kraft getreten. Es handelt sich dabei um eine Ausführungsverordnung zum Umweltschutzgesetz. Sie betrifft nahezu alle ortsfesten Anlagen, die elektrische und magnetische Felder mit Frequenzen von 0 Hz bis 300 GHz erzeugen. Die Grenzwerte sollen Muskeln, insbesondere den Herzmuskel, vor ungewollter Kontraktion und Nerven, auch des Gehirns, vor einer fehlerhaften Auslösung von Impulsen schützen. Auch bei Herzschrittmachern könnte es beim Überschreiten der Grenzwerte zu Störfunktionen kommen.For example, in the field of medicine and research a variety of devices are known which work with an electric and / or magnetic field. To protect against the radiation emanating from these devices, careful precautions must be taken. In particular, care should be taken to ensure that the radiation can not reach beyond the area or space in which the device in question is located. In Switzerland, the Ordinance on Non-Ionizing Radiation Protection came into force on 01.02.2000. It is an executive order for environmental protection law. It affects almost all fixed installations that generate electrical and magnetic fields with frequencies from 0 Hz to 300 GHz. The limits are intended to protect muscles, especially the heart muscle, from unwanted contraction and nerves, including the brain, from a faulty triggering of impulses. Even with cardiac pacemakers it could come to interference when exceeding the limits.
Wie sich darüber hinaus gezeigt hat, kann es fallweise umgekehrt auch zu Beeinträchtigungen der Funktion der modernsten, mit einem magnetischen und/oder elektrischen Feld arbeitende Geräte durch von ausser- halb einwirkende Felder kommen. In besonders hohem Masse kann das beispielsweise in der Nachbarschaft von Tram-, Trolleybus- und/oder U- Bahn-Linien der Fall sein.In addition, as has been shown, in some cases it can also impair the function of the most modern apparatuses operating with a magnetic and / or electric field by half acting fields come. This can be particularly the case, for example, in the vicinity of tram, trolleybus and / or subway lines.
Diesen Problemen hat man in der Vergangenheit durch besonders dicke und entsprechend isolierte Wände zu begegnen versucht. Abgesehen davon, dass die bisher vorgeschlagenen Konzepte nicht immer die gewünschte Wirkung gezeigt haben, ist der Einbau dicker Wände nicht überall möglich. Insbesondere nicht bei bestehenden Gebäuden.These problems have been tried in the past by particularly thick and correspondingly insulated walls to meet. Apart from the fact that the previously proposed concepts have not always shown the desired effect, the installation of thick walls is not everywhere possible. Especially not with existing buildings.
Auf der Grundlage dieser Erkenntnisse setzt sich die Erfindung die Aufgabe, ein Verfahren zum Abschirmen mindestens mit einem elektrischen und/oder magnetischen Feld arbeitenden Gerätes und eine Abschirmung zur Ausführung dieses Verfahrens zu schaffen.On the basis of these findings, the invention has the object to provide a method for shielding at least one electric and / or magnetic field device working and a shield for carrying out this method.
Das erfindungsgemässe Verfahren entspricht den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1. Die Abschirmung geht aus Patentanspruch 17 hervor. Weitere vorteilhafte Ausbildungen des Erfindungsgedankens sind aus den abhängigen Patentansprüchen ersichtlich.The inventive method corresponds to the characterizing features of claim 1. The shield is apparent from claim 17. Further advantageous embodiments of the inventive concept can be seen from the dependent claims.
Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben.Hereinafter, a preferred embodiment of the invention will be described in more detail with reference to the drawing.
Fig. 1 zeigt eine schematische Draufsicht auf einen abgeschirm ten Raum;Fig. 1 shows a schematic plan view of a shielded th room;
Fig. 2 zeigt einen Querschnitt nach der Linie X - X in Fig. 1 ;Fig. 2 shows a cross section along the line X - X in Fig. 1;
Fig. 3 zeigt ein Schema der Abschirmung;Fig. 3 shows a schematic of the shield;
Fig. 4 zeigt einen Querschnitt eines Wandbereichs der Abschirmung. Im vorliegenden Beispiel geht es um die Abschirmung eines Raumes 1 mit einem der Magnet-Resonanz-Tomographie dienenden Gerät 2. Es sei hier aber ausdrücklich festgehalten, dass die vorgeschlagene Abschirmung 3 bei beliebigen Geräten die mit einem magnetischen und/oder elektrischen Feld arbeiten zur Anwendung kommen kann. Dabei kann es sich zum Beispiel auch um ein Elektronenmikroskop handeln. Ferner kann anstelle eines ganzen Raumes auch nur ein Arbeitsbereich abgetrennt und abgeschirmt werden.Fig. 4 shows a cross section of a wall portion of the shield. In the present example, it is about the shielding of a room 1 with a magnetic resonance tomography device serving 2. It should be expressly stated here that the proposed shield 3 for any devices that work with a magnetic and / or electric field for use can come. This may, for example, also be an electron microscope. Furthermore, instead of a whole room, only one work area can be separated and shielded.
Die Abschirmung 3 umfasst zwei Hüllen 4 und 5. Die innere, näher beim Gerät 2 angeordnete Hülle 4, dient der Sicherstellung des gesetzlichen Grenzwertes. Das heisst, die Ausstrahlung A des Gerätes 2 nach aussen abzuschirmen. Bei Magnet-Resonanz-Tomographen ist zum Beispiel ein Grenzwert von < 5 Gauss einzuhalten. Die äussere Hülle 5 umgibt die innere Hülle 4 und hat die Aufgabe, das Gerät 2 vor einer Einstrahlung B von aussen abzuschirmen. Wiederum im Beispiel eines Magnet-Resonanz-Tomographen ist die Einstrahlung B vorzugsweise auf < 125 Nano Tesla im Frequenzbereich von 0.1 Hz bis 10 kHz zu begrenzen.The shield 3 comprises two sheaths 4 and 5. The inner, closer to the device 2 arranged shell 4, serves to ensure the legal limit. This means to shield the radiation A of the device 2 to the outside. For magnetic resonance tomographs, for example, a limit of <5 gauss must be observed. The outer shell 5 surrounds the inner shell 4 and has the task of shielding the device 2 from radiation B from the outside. Again, in the example of a magnetic resonance tomograph, the irradiation B is preferably limited to <125 Nano Tesla in the frequency range of 0.1 Hz to 10 kHz.
Die innere Hülle 4 kann, wie aus Fig. 4 ersichtlich, eine oder mehrere Schichten 6, 7 und 8 aus einem μ-Blech aufweisen oder aus einem oder mehreren solcher μ-Bleche bestehen. Sie muss eine möglichst gute magnetische Leitfähigkeit aufweisen. Insbesondere ist eine hohe Sättigungsflussdichte wichtig. Diese ist vorzugsweise > 1.5 Tesla. Beim vorgenannten Aufbau kann die innere Hülle 4 eine Dicke von 2 - 8 mm aufweisen.As can be seen in FIG. 4, the inner shell 4 can have one or more layers 6, 7 and 8 made of a μ-sheet or consist of one or more such μ-sheets. It must have the best possible magnetic conductivity. In particular, a high saturation flux density is important. This is preferably> 1.5 Tesla. In the aforementioned structure, the inner shell 4 may have a thickness of 2 - 8 mm.
Die innere Hülle 4 kann, muss aber nicht, zur Aussenseite hin mindestens eine zusätzliche Schicht 9 oder eine Wand aufweisen, beispielsweise aus Aluminium, beziehungsweise aus einer Aluminiumlegierung. Diese weitere Schicht sollte eine möglichst hohe elektrische Leitfähigkeit aufweisen, beispielsweise Y > 30 m/Ωmm2. Wesentlich ist dabei, dass die magnetisch leitende Schicht und das elektrisch leitende Material elektrisch von- einander isoliert angebracht sind. Im vorliegenden Beispiel ist die zusätzliche Schicht 9 als Wand mit Abstand zu den übrigen Schichten 6, 7 und 8 angeordnet, wobei ein hohler Zwischenraum gebildet wird.The inner shell 4 may, but need not, have on the outside at least one additional layer 9 or a wall, for example made of aluminum, or of an aluminum alloy. This further layer should have the highest possible electrical conductivity, for example Y> 30 m / Ω mm 2 . It is essential that the magnetically conductive layer and the electrically conductive material electrically from isolated from each other. In the present example, the additional layer 9 is arranged as a wall with distance to the remaining layers 6, 7 and 8, wherein a hollow space is formed.
Die äussere Hülle 5 ist vorzugsweise magnetisch von der inneren Hülle 4 isoliert, denn sie soll nicht von der inneren Hülle 4 aufmagnetisiert werden können. Vorzugsweise erfolgt dies dadurch, dass die beiden Hüllen 4 und 5 mit Abstand voneinander angeordnet sind, so dass ein Zwischenraum 10 entsteht. Dieser kann > 20 mm sein. Zu diesem Zweck sind hier Abstandshalter 11 vorgesehen, die zugleich als Tragkonstruktion für die innere Hülle 4 dienen können. Im vorliegenden Beispiel weist die äussere Hülle 5 drei Schichten 12, 13 und 14 auf. Dabei kann es sich bei den randseitigen Schichten 12 und 14 um ein Aluminium oder um eine Aluminiumlegierung handeln. Sie könnten aber auch aus Kupfer oder einer Kupferlegierung bestehen. Die mittlere Schicht 13 besteht aus μ-Blech, vorzugsweise mit einer Anfangspermeabilität μ4 > 1000. Zweckmässig kann die äussere Hülle 5 auf Wand des Raumes 1 angebracht sein. Möglich ist aber auch eine Anordnung mit Abstand und/oder als Raumteiler.The outer shell 5 is preferably magnetically isolated from the inner shell 4, because it should not be able to be magnetized by the inner shell 4. This is preferably done by arranging the two casings 4 and 5 at a distance from one another, so that a gap 10 is created. This can be> 20 mm. For this purpose, spacers 11 are provided here, which can serve as a support structure for the inner shell 4 at the same time. In the present example, the outer shell 5 has three layers 12, 13 and 14. The edge-side layers 12 and 14 may be an aluminum or an aluminum alloy. But they could also consist of copper or a copper alloy. The middle layer 13 consists of μ-sheet metal, preferably with an initial permeability μ4> 1000. Expediently, the outer shell 5 may be mounted on the wall of the room 1. But it is also possible an arrangement with distance and / or as a room divider.
Zur Definition des Wortes Hülle sei angemerkt, dass die Hüllen 4 und 5 selbstverständlich mindestens eine Öffnung zum Betreten und Verlassen des Raumes 1 aufweisen müssen. Eine entsprechende Verkleidung einer Tür ist indessen aufgrund der relativ geringen Wandstärke der Hüllen 4 und 5 möglich.For the definition of the word envelope, it should be noted that the casings 4 and 5 must of course have at least one opening for entering and leaving the room 1. However, a corresponding lining of a door is possible due to the relatively small wall thickness of the casings 4 and 5.
In einer Weiterentwicklung des Erfindungsgedankens sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel Spulen, beziehungsweise Spulenpaare 15 - 16, 17 - 18 und 19 - 20 vorgesehen. Diese sind als Magnetfeldspulen ausgebildet und haben den Zweck, von aussen einwirkende Felder < 10Hz zusätzlich zu kompensieren. Meistens handelt es sich dabei um quasistationäre Felder, beispielsweise Felder von Tram-, Trolleybus- und/ oder U-Bahnen, das heisst alle Arten von DC-Systemen. Vom Grundprinzip her, ist das Kompensieren elektromagnetischer Felder technisch bekannt. Die kompensierende, elektromagnetische Abschirmung beruht auf einem dem äusseren entgegen gerichteten inneren Feld, das sich mit dem äusseren Feld zu Null addiert.In a further development of the concept of the invention, coils or coil pairs 15-16, 17-18 and 19-20 are provided in the present exemplary embodiment. These are designed as magnetic field coils and have the purpose of additionally compensating external fields <10 Hz. Most of these are quasi-stationary fields, for example fields of tram, trolleybus and / or Subways, that is all types of DC systems. From the basic principle, the compensation of electromagnetic fields is technically known. The compensating electromagnetic shielding is based on an outer opposing inner field which adds to zero with the outer field.
Die Anordnung der Spulen 15, 16, 17, 18, 19 und 20 ist aus den Fig. 1 und 2, insbesondere aber aus Fig. 3 ersichtlich. Das aussergewöhnliche an dieser Anordnung ist, dass sich die Spulen 15 - 20 jeweils im Zwischenraum 10, das heisst zwischen der inneren Hülle 4 und der äusseren Hülle 5 befinden. Diese Anordnung bringt in der Praxis entscheidende Vorteile mit sich. Gerade im beschriebenen Beispiel der Abschirmung eines Magnet-Resonanz-Tomographen ist zu bedenken, dass im abzuschirmenden Raum Personen- beziehungsweise Patientenverkehr stattfindet. Dabei sind die räumlichen Voraussetzungen oft so, dass es hauptsächlich in der Z-Achse, das heisst gemäss der Darstellung in den Fig. 1 und 3 in der Raumlänge, abschirmtechnisch sinnvoll ist, mindestens eine der entsprechenden Spulen 15 und 16 nicht an den Stirnwänden, sondern in Richtung zum Gerät 2, also zur Raummitte hin anzubringen. In dieser Lage würde aber eine Spule 15 oder 16 als sehr störend empfunden. Ein Einbau in eine Wand und insbesondere im Fussboden, wo man darüber stolpern könnte, erfordert bauliche Änderungen und ist nicht immer realisierbar. Sind die Spulen 15 - 20 aber im Zwischenraum 10, also im Inneren der demontierbaren Hüllen 4 und 5 untergebracht, bleiben Sie unsichtbar und können dennoch die bestmögliche Wirkung entfalten. Die errechnete oder gemessene optimale Position der jeweiligen Spule 15 - 20 kann frei in den drei Achsen X, Y und Z gewählt werden. Die den Raum benützenden Personen werden deren Vorhandensein nicht bemerken. Dennoch kann die Abschirmung 3 so wirksam gestaltet werden, dass sich die Messergebnisse des Gerätes 2 fallweise in erstaunlichem Umfang verbessern lassen. Im Fall eines Magnet-Resonanz-Tomographen bedeutet dies, dass die Bildqualität und damit die Diagnose- Sicherheit deutlich gesteigert wird. Zudem kann dessen Standort frei gewählt werden.The arrangement of the coils 15, 16, 17, 18, 19 and 20 can be seen from FIGS. 1 and 2, but in particular from FIG. 3. The unusual thing about this arrangement is that the coils 15-20 are each in the space 10, that is, between the inner shell 4 and the outer shell 5. This arrangement brings in practice decisive advantages. Especially in the example described the shielding of a magnetic resonance tomograph is to be considered that in the space to be shielded person or patient traffic takes place. In this case, the spatial conditions are often such that it makes sense in terms of screening technology mainly in the Z-axis, that is to say according to the representation in FIGS. 1 and 3 in the spatial length, at least one of the corresponding coils 15 and 16 not on the end walls, but in the direction of the device 2, so to install to the center of the room. In this situation, however, a coil 15 or 16 would be very disturbing. An installation in a wall and especially in the floor, where you could stumble over it, requires structural changes and is not always feasible. However, if the coils 15-20 are accommodated in the intermediate space 10, that is to say inside the removable casings 4 and 5, they remain invisible and can nevertheless develop the best possible effect. The calculated or measured optimum position of the respective coil 15-20 can be selected freely in the three axes X, Y and Z. The persons using the room will not notice their presence. Nevertheless, the shield 3 can be designed so effective that the measurement results of the device 2 can be improved in some cases to a surprising extent. In the case of a magnetic resonance tomograph, this means that the image quality and thus the diagnostic Safety is significantly increased. In addition, its location can be chosen freely.
Zur optimalen Steuerung des von den Spulen 15 - 20 ausgehenden, kompensierenden Feldes, ist es von Vorteil, die Stärke des von aussen einwirkenden Feldes B zu erfassen. Hierzu ist mindestens ein Sensor 21 vorgesehen, siehe Fig. 1 - 3. Bezüglich dessen Anordnung wurden erfin- dungsgemäss einige Varianten entwickelt.For optimum control of the compensating field emanating from the coils 15-20, it is advantageous to detect the strength of the externally applied field B. For this purpose, at least one sensor 21 is provided, see FIGS. 1-3. With regard to its arrangement, a few variants have been developed according to the invention.
Nach einer ersten Variante ist der Sensor 21 zwar ausserhalb des Raumes 1 beziehungsweise der Abschirmung 3 angeordnet, jedoch in einer eigenen, abschirmenden Umhüllung 22. Diese entspricht hinsichtlich ihrer Abschirmwirkung vorzugsweise der äusseren Hülle 5. Dadurch wird der Sensor einerseits nicht dem Feld A des Gerätes 2 ausgesetzt, ermittelt aber andererseits genau die jeweils im Bereich der Spulen 15 - 20 notwendige Gegenfeldstärke.According to a first variant, the sensor 21 is indeed arranged outside the space 1 or the shield 3, but in a separate, shielding enclosure 22. This corresponds in terms of their shielding preferably the outer shell 5. As a result, the sensor is not the field A of the device 2 exposed, but determined on the other hand exactly the necessary each in the coil 15 - 20 counter-field strength.
In einer zweiten Variante ist der Sensor 21 ebenfalls ausserhalb der Abschirmung 3 angeordnet und selbst nicht abgeschirmt. Die Eigenschaften der abschirmenden Umhüllung 22 wird elektronisch nachgebildet. Dies kann dadurch geschehen, dass deren Werte und/oder die Werte der Abschirmung 3 vorgehend und/oder fortlaufend ermittelt oder errechnet werden. Insbesondere geht es um die Differenz der Einstrahlung B innerhalb und ausserhalb der äusseren Hülle 5. Diese Differenz ist danach durch die Steuerung zu berücksichtigen.In a second variant, the sensor 21 is also located outside the shield 3 and not shielded itself. The properties of the shielding enclosure 22 are replicated electronically. This can be done by their values and / or the values of the shield 3 being determined or calculated in advance and / or continuously. In particular, it is about the difference of the irradiation B inside and outside the outer shell 5. This difference is then taken into account by the controller.
In Weiterführung dieses Gedankens wäre auch eine elektronische Korrektur einer allfälligen Differenz zwischen dem Kompensationspunkt, also der Position des Gerätes 2, und dem Sensorpunkt möglich. Dabei geht es weniger um die Differenz der Werte innerhalb und ausserhalb der Abschirmung 3, sondern um abweichende Werte, die sich aus der jeweiligen Positionierung von Gerät 2 und Sensor 21 ergeben. Örtliche Gegeben- heiten können es mit sich bringen, dass sich in der jeweiligen Position des Gerätes 2 und des Sensors 21 auch unabhängig vom Vorhandensein der Abschirmung 3 unterschiedliche Werte ergeben. Diese Werte können vorgängig ermittelt und der Steuerung vorgegeben werden. Eine Messung sollte bei abgeschaltetem Gerät 2 oder auch schon vor dessen Einbau oder dem Einbau der Magnete erfolgen.In continuation of this idea would also be an electronic correction of any difference between the compensation point, ie the position of the device 2, and the sensor point possible. It is less about the difference of the values inside and outside the shield 3, but deviating values that result from the respective positioning of device 2 and sensor 21. Local conditions It may be associated with the fact that in the respective position of the device 2 and the sensor 21, there are also different values regardless of the presence of the shield 3. These values can be determined in advance and specified to the controller. A measurement should be made with the device 2 switched off or even before its installation or the installation of the magnets.
Zurückkommend auf die erste Variante, mit der Umhüllung 22 des Sensors 21 , könnte auch hier eine elektronische Korrektur erfolgen. Und zwar insbesondere dann, wenn die abschirmenden Eigenschaften der Umhüllung 22, zum Beispiel infolge anderer Geometrie oder anderen Materials, nicht mir denjenigen der Hülle 5 übereinstimmen. Auch bei dieser Variante wäre zusätzlich eine Korrektur der Differenz zwischen dem Kompensationspunkt und dem Sensorpunkt möglich.Coming back to the first variant, with the enclosure 22 of the sensor 21, an electronic correction could also take place here. In particular, when the shielding properties of the envelope 22, for example due to other geometry or other material, do not match those of the envelope 5. In this variant, a correction of the difference between the compensation point and the sensor point would also be possible.
Die beschriebenen Spulen 15 - 20 können auch zur Verbesserung des Wirkungsgrades der äusseren Hülle 5 verwendet werden. Hierzu ist das Grundfeld so einzustellen, dass die äussere Hülle 5 leicht vormagnetisiert wird. Beispielsweise kann der Gleichstrom mindestens eines Teils der Spulen 15 - 20 gegenüber der reinen Kompensierung um 1 - 10 Ampere erhöht werden. Dadurch kann der optimale Arbeitspunkt eingestellt werden. Dieser hängt von der jeweiligen Legierung des Materials der Hülle 5 ab.The described coils 15-20 can also be used to improve the efficiency of the outer shell 5. For this purpose, the basic field is set so that the outer shell 5 is slightly biased. For example, the direct current of at least part of the coils 15-20 can be increased by 1-10 amperes compared to the pure compensation. This allows the optimal operating point to be set. This depends on the particular alloy of the material of the shell 5.
Ein wesentlicher Vorteil der beschriebenen Abschirmung 3 ist deren Zweihüllentechnik, die nebst grosser Gewichtseinsparung eine höhere Abschirmwirkung gewährleistet. Dabei kann die Wandstärke 23 beispielsweise 3 - 5 mm betragen. Dadurch bringt der Einbau der Abschirmung 3 weder abschirmtechnische noch gebäudestatische Probleme mit sich. Da sie wieder demontierbar ist, kann sie zudem ohne weiteres auch in gemieteten Räumen verwendet werden. Beispielsweise in verkehrsgünstigen städtischen Lagen mit starken Störfeldern, die sonst nicht als Standort in Frage kämen.A significant advantage of the shield 3 described is its two-sheath technique, which ensures a greater shielding effect in addition to great weight savings. The wall thickness 23 may be, for example, 3 - 5 mm. As a result, the installation of the shield 3 does not entail shielding or building-static problems. As it can be disassembled again, it can easily be used in rented rooms. For example, in traffic-favorable urban locations with strong interference fields that would otherwise not be considered as a location.
Es liegt jedoch im Rahmen der Erfindung, die Abschirmung auch anders als gezeichnet und vorgehend beschrieben auszubilden. Sei es hinsichtlich des Aufbaus und der Masse der Abschirmung 3, beziehungsweise der Hüllen 4 und 5 sowie deren Montage als auch hinsichtlich der Art, Positionierung und Anzahl der Spulen 15 - 20 oder des Sensors 21. Es können auch mehrere Sensoren 21 vorgesehen werden. Die Hüllen 4 und 5 sowie allenfalls die Spulen 15 - 20 könnten, unter der Voraussetzung einer magnetischen Isolierung, auch eine bauliche Einheit bilden. However, it is within the scope of the invention, the shield also differently than drawn and described previously form. Be it in terms of the structure and the mass of the shield 3, or the casings 4 and 5 and their assembly as well as in terms of the type, positioning and number of coils 15 - 20 or the sensor 21. It can also be provided a plurality of sensors 21. The sheaths 4 and 5 and possibly the coils 15 - 20 could, under the condition of a magnetic insulation, also form a structural unit.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zum Abschirmen mindestens eines mit einem magnetischen und/oder elektrischen Feld arbeitenden Gerätes (2), dadurch gekennzeichnet, dass eine Abschirmung (3) mit mindestens zwei Hüllen (4, 5) verwendet wird, eine innere, näher beim abzuschirmenden Gerät (2) anzuordnende Hülle (4), zum Abschirmen der Ausstrahlung (A) des Gerätes (2) nach aussen und eine zweite, die erste umgebende äus- sere Hülle (5), zum Abschirmen des Gerätes (2) vor einer Einstrahlung (B) von aussen.1. A method for shielding at least one working with a magnetic and / or electric field device (2), characterized in that a shield (3) with at least two sheaths (4, 5) is used, an inner closer to be screened device ( 2) to be arranged casing (4), for shielding the radiation (A) of the device (2) to the outside and a second, the first surrounding outer shell (5), for shielding the device (2) against irradiation (B) from the outside.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die äussere Hülle (5) magnetisch von der inneren Hülle (4) isoliert ist.2. The method according to claim 1, characterized in that the outer shell (5) is magnetically isolated from the inner shell (4).
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Hüllen (4, 5) im Abstand zueinander angeordnet werden, wobei ein Zwischenraum (10) gebildet wird.3. The method according to claim 2, characterized in that the two shells (4, 5) are arranged at a distance to each other, wherein a gap (10) is formed.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 3, gekennzeichnet durch mindestens eine ein magnetisches und/oder elektrisches Feld erzeugende Spule (15 - 20), zur Kompensierung der von aussen einwirkenden Einstrahlung (B).4. The method according to any one of claims 1-3, characterized by at least one magnetic and / or electric field generating coil (15 - 20), for compensating the externally applied radiation (B).
5. Verfahren nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule oder die Spulen (15 - 20) im Zwischenraum (10) zwischen den beiden Hüllen (4, 5) angeordnet wird.5. The method according to claim 3 and 4, characterized in that the coil or the coils (15 - 20) in the intermediate space (10) between the two shells (4, 5) is arranged.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, gekennzeichnet durch mindestens einen Sensor (21) zur Erfassung der von aussen einwirkenden Einstrahlung (B), mit dem Zweck, das von der Spule oder den Spulen (15 - 20) erzeugte, kompensierende Feld steuern zu können. 6. The method according to claim 4 or 5, characterized by at least one sensor (21) for detecting the externally applied radiation (B), with the purpose of controlling the coil or the coils (15 - 20) generated compensating field can.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Sensoren (21 ) ausserhalb der Abschirmung (3) angeordnet wird oder werden.7. The method according to claim 6, characterized in that the one or more sensors (21) outside the shield (3) is arranged or are.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Sensoren (21 ) in einer abschirmenden Umhüllung (22) angeordnet werden.8. The method according to claim 7, characterized in that the one or more sensors (21) are arranged in a shielding sheath (22).
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die abschirmende Umhüllung (22) hinsichtlich ihrer Abschirmwirkung der äusseren Hülle (5) der Abschirmung (3) entspricht.9. The method according to claim 8, characterized in that the shielding sheath (22) with respect to their shielding effect of the outer shell (5) of the shield (3).
10.Verfahren nach einem der Ansprüche 7 - 9, dadurch gekennzeichnet, dass die von aussen einwirkende Einstrahlung (B) innerhalb und ausserhalb der Abschirmung (3) oder innerhalb und ausserhalb deren äusseren Hülle (5) gemessen oder errechnet wird und die ermittelte Differenz in der Steuerung des von den Spulen (15 - 20) erzeugten Kompensierungsfeldes berücksichtigt wird.10.Verfahren according to any one of claims 7 - 9, characterized in that the externally applied radiation (B) inside and outside the shield (3) or inside and outside the outer shell (5) is measured or calculated and the difference determined in the control of the compensating field generated by the coils (15-20) is taken into account.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 - 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine sich durch die jeweilige Position eines beim Gerät (2) liegenden Kompensationspunktes und mindestens eines Sensorpunktes ergebende Differenz der von aussen einwirkenden Einstrahlung (B) ermittelt und in der Steuerung des von den Spulen (15 - 20) erzeugten Kompensierungsfeldes berücksichtigt wird.11. The method according to any one of claims 7 - 10, characterized in that a determined by the respective position of the device (2) compensation point and at least one sensor point difference of the externally applied radiation (B) and determined in the control of the compensating field generated by the coils (15-20) is taken into account.
12.Verfahren nach Anspruch 8 und Anspruch 10 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Differenz zwischen der Abschirmwirkung der Umhüllung (22) und der Abschirmwirkung der Abschirmung (3) gemessen und dadurch elektronisch korrigiert wird, dass sie in der Steuerung des von den Spulen (15 - 20) erzeugten Kompensierungsfeldes berücksichtigt wird. 12.A method according to claim 8 and claim 10 or 11, characterized in that a difference between the shielding effect of the sheath (22) and the shielding effect of the shield (3) is measured and thereby electronically corrected to be in the control of that of the coils (15 - 20) compensating field is taken into account.
13.Verfahren nach einem der Ansprüche 4 - 12, dadurch gekennzeichnet, dass mindesten ein Spulenpaar (15, 16; 17, 18; 19, 20) im Abstand voneinander in mindestens einer Achse (X. Y, Z) angeordnet wird.13.A method according to one of claims 4 - 12, characterized in that at least one pair of coils (15, 16; 17, 18; 19, 20) is arranged at a distance from each other in at least one axis (X.Y, Z).
14.Verfahren nach einem der Ansprüche 4 - 13, dadurch gekennzeichnet, dass je mindesten eine Spule oder ein Spulenpaar (15, 16; 17, 18; 19, 20) in drei jeweils rechtwinklig zueinander stehenden Achsen (X. Y, Z) angeordnet wird.14.A method according to any one of claims 4 - 13, characterized in that arranged at least one coil or a pair of coils (15, 16, 17, 18, 19, 20) in three mutually perpendicular axes (X. Y, Z) becomes.
15.Verfahren nach einem der Ansprüche 4 - 14, dadurch gekennzeichnet, dass mindesten eine Spule (15, 16) in mindestens einer Achse (X. Y, Z) mit Abstand von einer Seite der Abschirmung (3) angeordnet wird.15.A method according to any one of claims 4-14, characterized in that at least one coil (15, 16) in at least one axis (X. Y, Z) at a distance from one side of the shield (3) is arranged.
16.Verfahren nach einem der Ansprüche 4 - 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein Grundfeld mindestens eines Teils der Spulen (15 - 20) so eingestellt wird, dass die äussere Hülle (5) vormagnetisiert wird, zum Beispiel durch Erhöhung des Gleichstromes gegenüber der reinen Kompensierung um 1 - 10 Ampere.16.A method according to any one of claims 4-14, characterized in that a basic field of at least part of the coils (15 - 20) is adjusted so that the outer shell (5) is biased, for example by increasing the direct current compared to the pure Compensation by 1 - 10 amps.
17.Abschirmung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch eine Abschirmung (3) mit mindestens zwei Hüllen (4, 5), eine innere, näher beim abzuschirmenden Gerät (2) anzuordnende Hülle (4), zum Abschirmen der Ausstrahlung (A) des Gerätes (2) nach aussen und eine zweite, die erste umgebende äussere Hülle (5), zum Abschirmen des Gerätes (2) vor einer Einstrahlung (B) von aussen.17.Abschirmung for carrying out the method according to claim 1, characterized by a shield (3) with at least two sheaths (4, 5), an inner, closer to be screened device (2) to be arranged sheath (4), for shielding the radiation (A ) of the device (2) to the outside and a second, the first surrounding outer shell (5), for shielding the device (2) from radiation (B) from the outside.
18.Abschirmung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die äussere Hülle (5) magnetisch von der inneren Hülle (4) isoliert ist. 18.Abschirmung according to claim 17, characterized in that the outer shell (5) is magnetically isolated from the inner shell (4).
19.Abschirmung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Hüllen (4, 5) im Abstand zueinander angeordnet sind, wobei ein Zwischenraum (10) gebildet ist.19.Abschirmung according to claim 18, characterized in that the two shells (4, 5) are arranged at a distance to each other, wherein a gap (10) is formed.
2O.Abschirmung nach einem der Ansprüche 17 - 19, gekennzeichnet durch mindestens eine ein magnetisches und/oder elektrisches Feld erzeugende Spule (15 - 20), zur Kompensierung einer von aussen einwirkenden Einstrahlung (B).2O.Abschirmung according to any one of claims 17 - 19, characterized by at least one magnetic and / or electric field generating coil (15 - 20), for compensating an externally applied radiation (B).
21.Abschirmung nach Anspruch 17 und 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule oder die Spulen (15 - 20) im Zwischenraum (10) zwischen den beiden Hüllen (4, 5) angeordnet ist/sind.21.Abschirmung according to claim 17 and 20, characterized in that the coil or the coils (15 - 20) in the intermediate space (10) between the two shells (4, 5) is arranged / are.
22.Abschirmung nach Anspruch 20 oder 21 , gekennzeichnet durch mindestens einen Sensor (21 ) zur Erfassung der von aussen kommenden Einstrahlung (B), mit dem Zweck, das von der Spule oder den Spulen (15 - 20) erzeugte, kompensierende Feld steuern zu können.22.Abschirmung according to claim 20 or 21, characterized by at least one sensor (21) for detecting the radiation coming from the outside (B), with the purpose to control the compensating field generated by the coil or the coils (15 - 20) can.
23.Abschirmung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Sensoren (21) ausserhalb der Abschirmung (3) angeordnet ist/sind, zum Beispiel in einer eigenen, abschirmenden Umhüllung (22).23.Abschirmung according to claim 22, characterized in that the one or more sensors (21) outside the shield (3) is / are arranged, for example, in a separate, shielding sheath (22).
24.Abschirmung nach einem der Ansprüche 17 - 23, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Hülle (4) eine oder mehrere Schichten (6, 7, 8) aus einem μ-Blech aufweist oder aus einem oder mehreren solcher μ-Bleche besteht.24.Abschirmung according to any one of claims 17 - 23, characterized in that the inner shell (4) has one or more layers (6, 7, 8) of a μ-sheet or consists of one or more such μ-sheets.
25.Abschirmung nach einem der Ansprüche 17 - 24, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Hülle (4) mindestens eine Schicht (9) oder Wand aus Aluminium oder Kupfer oder aus einer Aluminium- oder Kupferlegierung aufweist, wobei deren elektrische Leitfähigkeit beispielsweise Y > 30 m/Ωmm2 beträgt. 25.Abschirmung according to any one of claims 17 - 24, characterized in that the inner shell (4) has at least one layer (9) or wall of aluminum or copper or of an aluminum or copper alloy, wherein the electrical conductivity, for example Y> 30 m / Ω mm 2 .
26.Abschirmung nach einem der Ansprüche 17 - 25, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Hülle (4) eine Sättigungsflussdichte > 1.5 Tesla aufweist.26.Abschirmung according to any one of claims 17-25, characterized in that the inner shell (4) has a saturation flux density> 1.5 Tesla.
27.Abschirmung nach einem der Ansprüche 17 - 26, dadurch gekennzeichnet, dass die äussere Hülle (5) mindestens eine Schicht (12, 14) aus Aluminium oder Kupfer oder aus einer Aluminium- oder Kupferlegierung und mindestens eine Schicht (13) aus μ-Blech aufweist, wobei letztere Schicht (13) beispielsweise eine Anfangspermeabilität μ4 > 1000 aufweist und zwischen zwei Schichten (12, 14) aus Aluminium oder Kupfer oder aus einer Aluminium- oder Kupferlegierung angeordnet ist. 27.Abschirmung according to any one of claims 17 - 26, characterized in that the outer shell (5) at least one layer (12, 14) of aluminum or copper or of an aluminum or copper alloy and at least one layer (13) of μ- Sheet metal, wherein the latter layer (13), for example, an initial permeability μ4> 1000 and between two layers (12, 14) made of aluminum or copper or of an aluminum or copper alloy is arranged.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0467179A2 (en) * 1990-07-13 1992-01-22 Biomagnetic Technologies, Inc. Construction of shielded rooms using sealant that prevent electromagnetic and magnetic field leakage
DE4217302A1 (en) * 1991-06-05 1992-12-10 Siemens Ag Screened chamber with active screening for medical measuring appts. - measures magnetic field using induction coil around room and applies appropriate compensation current to coils to cancel LF interference field
WO2001045481A1 (en) * 1999-12-13 2001-06-21 Valtion Teknillinen Tutkimuskeskus Method for attenuating interference in a magnetically shielded room

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