DE102020206597A1

DE102020206597A1 - Magnetic device

Info

Publication number: DE102020206597A1
Application number: DE102020206597.7A
Authority: DE
Inventors: Thomas Winkler; Ulli Hoffmann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2020-05-27
Filing date: 2020-05-27
Publication date: 2021-12-02

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Magnetvorrichtung (10) mit einer Permanentmagnetanordnung zur Erzeugung eines homogenen Magnetfeldes in Richtung einer z-Achse (14) in einem innerhalb der Magnetvorrichtung (10) gelegenen Probenvolumen (16), wobei die Permanentmagnetanordnung bezüglich der z-Achse (14) symmetrisch angeordnete Magnetelemente (18, 18a, 18b) und Jochelemente (20, 20a-20c, 20c-1, 20c-2) aufweist, die Jochelemente (20, 20a-20c, 20c-1, 20c-2) einen ersten Deckel (20a) und einen zweiten Deckel (20b) sowie einen in Richtung der z-Achse (14) zwischen den Deckeln (20a, 20b) angeordneten Hohlzylinder (20c, 20c-1, 20c-2) umfassen, die Jochelemente (20, 20a-20c, 20c-1, 20c-2) das Probenvolumen (16) sowohl in axialer als auch in radialer Richtung umschließen und die Magnetelemente (18, 18a, 18b) ein Paar von Axialmagneten (18a, 18b) umfassen, die jeweils an die dem Probenvolumen (16) zugewandte Seite des ersten Deckels (20a) bzw. des zweiten Deckels (20b) in axialer Richtung anschließend und innerhalb des Hohlzylinders (20c, 20c-1, 20c-2) angeordnet sind, wobei zwei Polschuhe (22a, 22b), die jeweils an die dem Probenvolumen (16) zugewandte Seite der Magnetelemente (18, 18a, 18b) in Richtung der z-Achse (14) anschließend und innerhalb des Hohlzylinders (20c, 20c-1, 20c-2) angeordnet sind, mittels eines Polschuhhalters (24) durch den Hohlzylinder (20c, 20c-1, 20c-2) gehalten und dazu vorgesehen sind, das Magnetfeld zum Probenvolumen (16) hin zu formen und zu führen.The invention relates to a magnetic device (10) with a permanent magnet arrangement for generating a homogeneous magnetic field in the direction of a z-axis (14) in a sample volume (16) located within the magnetic device (10), the permanent magnet arrangement with respect to the z-axis (14) symmetrically arranged magnet elements (18, 18a, 18b) and yoke elements (20, 20a-20c, 20c-1, 20c-2), the yoke elements (20, 20a-20c, 20c-1, 20c-2) have a first cover ( 20a) and a second cover (20b) as well as a hollow cylinder (20c, 20c-1, 20c-2) arranged in the direction of the z-axis (14) between the covers (20a, 20b), the yoke elements (20, 20a- 20c, 20c-1, 20c-2) enclose the sample volume (16) both in the axial and in the radial direction and the magnetic elements (18, 18a, 18b) comprise a pair of axial magnets (18a, 18b), each of which is attached to the Sample volume (16) facing side of the first cover (20a) or the second cover (20b) then in the axial direction and are arranged within the hollow cylinder (20c, 20c-1, 20c-2), two pole shoes (22a, 22b) each facing the side of the magnetic elements (18, 18a, 18b) facing the sample volume (16) in the direction of the z-axis (14) are then arranged within the hollow cylinder (20c, 20c-1, 20c-2), held by the hollow cylinder (20c, 20c-1, 20c-2) by means of a pole shoe holder (24) and are provided for this purpose to shape and guide the magnetic field to the sample volume (16).

Description

Die vorliegende Erfindung findet insbesondere Anwendung im Bereich von Magnetresonanzvorrichtungen (Messgeräten), speziell auf dem Gebiet der Erzeugung von homogenen Magnetfeldern für NMR-Messungen.The present invention is used in particular in the field of magnetic resonance devices (measuring devices), especially in the field of generating homogeneous magnetic fields for NMR measurements.

Stand der TechnikState of the art

Um bei NMR-Messungen einen magnetischen Fluss und eine Magnetfeldhomogenität im Probevolumen zu maximieren und gleichzeitig einen Streufluss zu minimieren, wird typischerweise versucht, den magnetischen Fluss zu bündeln. Bei jochbasierten Magneten wird versucht, dies durch einen speziell gestalteten Aufbau der Magnetvorrichtung, insbesondere hinsichtlich Anordnung und Material des Jochs, zu realisieren. Dabei werden typischerweise Permanentmagnete von einer Stützstruktur gehalten, die zusätzlich die Funktion des magnetischen Rückschlusses erfüllen kann (vgl. Bauformen mit Joch in C-Form, H-Form oder dergleichen), wobei zwischen zwei gegenüberliegend angeordneten Magneten sich das Probenvolumen mit möglichst homogenem Magnetfeld befindet. Dies wird beispielsweise in EP 3217186 B1 offenbart.In order to maximize magnetic flux and magnetic field homogeneity in the sample volume during NMR measurements and at the same time minimize leakage flux, attempts are typically made to bundle the magnetic flux. In the case of yoke-based magnets, an attempt is made to achieve this by means of a specially designed structure of the magnet device, in particular with regard to the arrangement and material of the yoke. Here, permanent magnets are typically held by a support structure that can also perform the function of magnetic yoke (see designs with yoke in C-shape, H-shape or the like), with the sample volume with a magnetic field that is as homogeneous as possible between two oppositely arranged magnets . This is for example in EP 3217186 B1 disclosed.

Neueste Vorstöße im Bereich der Forschung tendieren zu mobilen Analyseverfahren, welche eine Schlüsselfunktion für vielerlei bisher unerschlossene Anwendungen bilden, wobei eine weitere Miniaturisierung der Magnetkreise im Vordergrund steht. Es besteht daher ein Bedürfnis, eine Magnetvorrichtung der eingangs definierten Art zu verbessern, d.h. mit technisch einfachen Maßnahmen und möglichst gleichbleibendem oder kleinerem Volumen die Magnetfeldhomogenität im Probenvolumen zu steigern und gleichzeitig das magnetische Streufeld im Außenbereich zu reduzieren.The latest advances in research tend towards mobile analysis methods, which form a key function for many previously untapped applications, with a further miniaturization of the magnetic circuits in the foreground. There is therefore a need to improve a magnetic device of the type defined at the beginning, i.e. to increase the magnetic field homogeneity in the sample volume with technically simple measures and a volume that is as constant or smaller as possible and at the same time to reduce the magnetic stray field in the outer area.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die Erfindung geht aus von einer Magnetvorrichtung für eine Magnetresonanzvorrichtung. Eine Magnetresonanzvorrichtung dient beispielsweise der Durchführung von NMR-Messungen. Die Magnetvorrichtung weist eine Permanentmagnetanordnung zur Erzeugung eines homogenen Magnetfeldes in Richtung einer z-Achse in einem innerhalb der Magnetvorrichtung gelegenen Probenvolumen auf. Die Permanentmagnetanordnung weist bezüglich der z-Achse symmetrisch, insbesondere zylindersymmetrisch, angeordnete Magnetelemente und Jochelemente auf. Die Jochelemente sind insbesondere aus magnetisch leitfähigem Material gefertigt. Die Jochelemente umfassen einen ersten Deckel und einen zweiten Deckel sowie mindestens einen in Richtung der z-Achse zwischen den Deckeln angeordneten Hohlzylinder. Der erste Deckel und der zweite Deckel erstrecken sich zumindest in einer Ebene senkrecht zur z-Achse. Die Rotationsachse des Hohlzylinders verläuft parallel oder kollinear zur z-Achse. Die Jochelemente umschließen das Probenvolumen sowohl in axialer Richtung (Deckel) als auch in radialer Richtung (Hohlzylinderwand). Die Magnetelemente umfassen ein Paar von, insbesondere zylindersymmetrischen, Axialmagneten, die jeweils an die dem Probenvolumen zugewandte Seite des ersten Deckels beziehungsweise des zweiten Deckels in axialer Richtung anschließend und innerhalb des Hohlzylinders angeordnet sind. Zwei Polschuhe, die jeweils an die dem Probenvolumen zugewandte Seite der Magnetelemente in Richtung der z-Achse anschließend und innerhalb des Hohlzylinders angeordnet sind, sind dazu vorgesehen, das Magnetfeld zum Probenvolumen hin zu formen und zu führen. Die Polschuhe sind insbesondere aus einem weichmagnetischen, insbesondere ferromagnetischen, Werkstoff mit hoher Sättigungsflussdichte realisiert.The invention is based on a magnetic device for a magnetic resonance device. A magnetic resonance device is used, for example, to carry out NMR measurements. The magnetic device has a permanent magnet arrangement for generating a homogeneous magnetic field in the direction of a z-axis in a sample volume located within the magnetic device. The permanent magnet arrangement has magnet elements and yoke elements arranged symmetrically with respect to the z-axis, in particular in a cylinder-symmetrical manner. The yoke elements are made in particular from magnetically conductive material. The yoke elements comprise a first cover and a second cover as well as at least one hollow cylinder arranged between the covers in the direction of the z-axis. The first cover and the second cover extend at least in a plane perpendicular to the z-axis. The axis of rotation of the hollow cylinder runs parallel or collinear to the z-axis. The yoke elements enclose the sample volume both in the axial direction (cover) and in the radial direction (hollow cylinder wall). The magnetic elements comprise a pair of, in particular cylinder-symmetrical, axial magnets which are each arranged in the axial direction adjacent to the side of the first cover or the second cover facing the sample volume and within the hollow cylinder. Two pole shoes, which are each connected to the side of the magnetic elements facing the sample volume in the direction of the z-axis and are arranged within the hollow cylinder, are provided to shape and guide the magnetic field towards the sample volume. The pole shoes are made in particular from a soft magnetic, in particular ferromagnetic, material with a high saturation flux density.

Die Magnetvorrichtung umfasst ein Joch in geschlossener Bauweise, das erlaubt, die Magnetfeldhomogenität im Probenvolumen signifikant zu erhöhen und gleichzeitig das Streufeld der Magnetvorrichtung zu reduzieren. Die geschlossene Bauweise erlaubt dabei ferner, eine besonders kompakte Bauweise (und damit eine Miniaturisierung des Magnetkreises in Jochanordnung) der Magnetvorrichtung zu erreichen. Insbesondere erlaubt es die Magnetvorrichtung, eine definierte Leitung des magnetischen Flusses mit besonders geringen, insbesondere asymmetrischen, Störstellen zu realisieren.The magnetic device comprises a yoke in a closed design, which allows the magnetic field homogeneity in the sample volume to be increased significantly and at the same time to reduce the stray field of the magnetic device. The closed design also makes it possible to achieve a particularly compact design (and thus miniaturization of the magnetic circuit in the yoke arrangement) of the magnetic device. In particular, the magnetic device makes it possible to implement a defined conduction of the magnetic flux with particularly small, in particular asymmetrical, points of interference.

Erfindungsgemäß sind die zwei Polschuhe mittels zumindest eines Polschuhhalters (unmittelbar) durch den Hohlzylinder bzw. an dem Hohlzylinder gehalten. Der zumindest eine Polschuhhalter ist insbesondere aus einem nicht-magnetischen Material, beispielsweise aus Aluminium, gefertigt. Indem der Hohlzylinder den zumindest einen Polschuhhalter trägt, definiert er dessen Lage innerhalb der Baugruppe der Magnetvorrichtung. Daher kann vorteilhaft ein gesondertes Bauteil zur Aufnahme des Polschuhhalters, beispielsweise ein separates Trägerelement oder desgleichen, bei gleichzeitiger Einhaltung hoher Toleranzanforderungen entfallen. Der zumindest eine Polschuhhalter erlaubt es erfindungsgemäß, eine Ausrichtung der Polschuhe, insbesondere der Oberflächen der Polschuhe, ohne weitere Befestigungselemente wie Stifte, Bolzen, Schrauben oder dergleichen, zu erreichen, wie dies aus dem eingangs zitierten Stand der Technik als fachüblich bekannt ist. Das Fehlen derartiger (selbst nicht-magnetischer!) Befestigungselemente wirkt sich - wie die Erfinder überraschend herausgefunden haben - besonders vorteilhaft auf die zu erzielende Magnetfeldhomogenität aus. Ferner lassen sich auf diese Weise nachteilige Materialverspannungen, wie sie in Folge der Verwendung von Befestigungselementen auftreten, beispielsweise an den Polschuhen auf Grund einer Verschraubung, vorteilhaft vermeiden.According to the invention, the two pole shoes are held (directly) by the hollow cylinder or on the hollow cylinder by means of at least one pole shoe holder. The at least one pole shoe holder is made in particular from a non-magnetic material, for example aluminum. Since the hollow cylinder carries the at least one pole shoe holder, it defines its position within the assembly of the magnetic device. A separate component for receiving the pole piece holder, for example a separate carrier element or the like, can therefore advantageously be dispensed with while at the same time maintaining high tolerance requirements. According to the invention, the at least one pole shoe holder allows the pole shoes, in particular the surfaces of the pole shoes, to be aligned without further fastening elements such as pins, bolts, screws or the like, as is known from the prior art cited at the beginning as customary in the art. The lack of such (even non-magnetic!) Fastening elements has a particularly advantageous effect - as the inventors surprisingly found out - on the homogeneity of the magnetic field to be achieved. Furthermore, in this way, disadvantageous material tensions, such as those caused by the use of fastening elements, can be avoided occur, for example on the pole pieces due to a screw connection, advantageously avoided.

Durch geeignete Wahl der Polschuhgeometrie in Verbindung mit der Geometrie des zumindest einen Polschuhhalters kann das Magnetfeldprofil im Probenvolumen auf besonders einfache und effektive Weise homogenisiert werden. In einer Ausführungsform der Magnetvorrichtung sind die zwei Polschuhe mittels eines einteilig, insbesondere einstückig, ausgestalteten Polschuhhalters gehalten. Derart kann eine besonders präzise parallele Ausrichtung der Oberflächen der Polschuhe erreicht werden. Beispielsweise ist denkbar, die Polschuhe zunächst per Doppelplanschliff an ihren Stirnflächen (Oberflächen in Richtung der z-Achse) parallel zu schleifen, diese anschließend in den Polschuhhalter einzusetzen und sodann - erneut mittels Doppelplanschliff - die Polschuh-Stirnflächen (Oberflächen in Richtung der z-Achse) parallel zu schleifen. Derart lassen sich die Oberflächen der beiden Polschuhe sehr präzise parallel fertigen, sodass ein besonders homogenes Magnetfeld im Probenvolumen erzielt werden kann. Das Einsetzen der Polschuhe in den Polschuhhalter kann beispielsweise durch Einpressen des, insbesondere gestuften, Polschuhs in den Polschuhhalter (zylindrische Passung) oder durch Einkleben erfolgen.By suitable selection of the pole piece geometry in conjunction with the geometry of the at least one pole piece holder, the magnetic field profile in the sample volume can be homogenized in a particularly simple and effective manner. In one embodiment of the magnetic device, the two pole shoes are held by means of a one-piece, in particular one-piece, pole shoe holder. In this way, a particularly precise parallel alignment of the surfaces of the pole shoes can be achieved. For example, it is conceivable to first grind the pole pieces parallel to their end faces (surfaces in the direction of the z-axis) using double flat grinding, then to insert them into the pole piece holder and then - again using double flat grinding - to grind the pole piece end faces (surfaces in the direction of the z-axis ) to grind in parallel. In this way, the surfaces of the two pole pieces can be manufactured very precisely in parallel, so that a particularly homogeneous magnetic field can be achieved in the sample volume. The pole pieces can be inserted into the pole piece holder, for example, by pressing the, in particular stepped, pole piece into the pole piece holder (cylindrical fit) or by gluing it in place.

In einer Ausführungsform der Magnetvorrichtung ist die Magnetvorrichtung bezüglich der z-Achse im Wesentlichen rotationssymmetrisch realisiert. Insbesondere weisen die Jochelemente, die Magnetelemente sowie die Polschuhelemente jeweils im Wesentlichen Zylindersymmetrie mit polygonalen Querschnittsflächen senkrecht zur z-Achse auf. Unter „im Wesentlichen“ ist zu verstehen, dass kleinere Abweichungen von einer idealen Rotationssymmetrie (bzw. Zylindersymmetrie), beispielsweise durch einzelne Aussparungen in der Wand des Hohlzylinders (wie die unten beschriebenen Zugangsöffnungen), bei dieser Betrachtung unbeachtlich sind. Derart kann eine möglichst genaue Fertigung unter Einhaltung geringer Bauteiltoleranzen realisiert werden, insbesondere auf kostengünstige Weise mittels einer Drehmaschine. Ferner weist die Magnetvorrichtung kompakte Maße in allen Raumrichtungen auf, wobei sich ein rotationssymmetrischer Aufbau vorteilhaft an eine Form des Messvolumens anpasst, sodass ferner Material eingespart werden kann.In one embodiment of the magnet device, the magnet device is implemented essentially rotationally symmetrically with respect to the z-axis. In particular, the yoke elements, the magnet elements and the pole shoe elements each have essentially cylindrical symmetry with polygonal cross-sectional areas perpendicular to the z-axis. “Essentially” is to be understood as meaning that minor deviations from ideal rotational symmetry (or cylinder symmetry), for example due to individual recesses in the wall of the hollow cylinder (such as the access openings described below), are irrelevant in this consideration. In this way, the most precise possible manufacture can be achieved while maintaining small component tolerances, in particular in an inexpensive manner by means of a lathe. Furthermore, the magnetic device has compact dimensions in all spatial directions, with a rotationally symmetrical structure advantageously adapting to a shape of the measurement volume, so that material can also be saved.

In einer Ausführungsform der Magnetvorrichtung ist die Magnetvorrichtung in Richtung der z-Achse im Wesentlichen spiegelsymmetrisch realisiert. Derart kann eine hinsichtlich einer Konstruktion besonders einfache Realisierung angegeben werden.In one embodiment of the magnetic device, the magnetic device is implemented essentially mirror-symmetrically in the direction of the z-axis. In this way, a particularly simple implementation in terms of construction can be specified.

In einer Ausführungsform der Magnetvorrichtung ist die Magnetvorrichtung mittels sich entfaltender Magnetkräfte ohne zusätzliche Befestigungselemente, insbesondere Stifte, Schrauben oder dergleichen, form- und/oder kraftschlüssig zusammengehalten. In einem Ausführungsbeispiel weist der erste Deckel und/oder der zweite Deckel auf seiner zum Probenvolumen hin ragenden Seite ein Formschlusselement, insbesondere eine Nut und/oder eine Feder und/oder eine Stufe und/oder einen Absatz, als Anschlag zum Halten der Axialmagnete auf. In einem alternativen oder zusätzlichen Ausführungsbeispiel weist der erste Deckel und/oder der zweite Deckel auf seiner zum Probenvolumen hin ragenden Seite ein Formschlusselement, insbesondere eine Nut und/oder eine Feder und/oder eine Stufe und/oder einen Absatz, als Anschlag zum formschlüssigen Ausrichten und/oder Aufsetzen des jeweiligen Deckels auf den Hohlzylinder auf. Entsprechend weist der Hohlzylinder an seiner Stirnfläche - d .h. an seinen in Richtung der z-Achse ragenden äußeren Kreisscheibenflächen - zu den Formschlusselementen der Deckel komplementäre weitere Formschlusselemente auf. Die magnetischen Bauteile sind derart durch den Aufbau gegen unerwünschte Bewegungen gesichert. Auf Grund der geometrischen Form der Bauteile sowie des Jochs hindern sich benachbarte Bauteile im montierten Zustand an einer ungewollten Bewegung. Durch die formschlüssige Anordnung der Magnetbaugruppen und Jochteile ergibt sich eine Eigensicherheit des Systems. Im zusammengebauten Zustand sind alle Magnete in Richtung der auftretenden Kräfte gegen Bewegung gesichert, indem die spezielle Jochgeometrie im Zusammenhang mit der Geometrie der Magnete dazu führt, dass alle Bauteile in ihren Endpositionen fixiert sind. Insbesondere kommen keine Schraubverbindungen zum Einsatz, um die Magnetvorrichtung zu stabilisieren. Derart kann ein besonders homogener magnetischer Fluss realisiert werden. Ferner kann eine Magnetvorrichtung realisiert werden, die mit einer reduzierten Anzahl an Bauteilen fertigbar ist.In one embodiment of the magnetic device, the magnetic device is held together in a form-fitting and / or force-fitting manner by means of developing magnetic forces without additional fastening elements, in particular pins, screws or the like. In one embodiment, the first lid and / or the second lid has a form-locking element, in particular a groove and / or a tongue and / or a step and / or a shoulder, as a stop for holding the axial magnets on its side protruding towards the sample volume. In an alternative or additional embodiment, the first lid and / or the second lid has a form-locking element, in particular a groove and / or a tongue and / or a step and / or a shoulder, as a stop for form-fitting alignment on its side protruding towards the sample volume and / or placing the respective cover on the hollow cylinder. Correspondingly, the hollow cylinder has on its end face - i. on its outer circular disk surfaces protruding in the direction of the z-axis - further form-locking elements complementary to the form-locking elements of the cover. The magnetic components are secured against undesired movements by the structure. Due to the geometric shape of the components as well as the yoke, neighboring components prevent themselves from unwanted movement in the assembled state. The form-fitting arrangement of the magnet assemblies and yoke parts results in an intrinsic safety of the system. In the assembled state, all magnets are secured against movement in the direction of the forces that occur, as the special yoke geometry in connection with the geometry of the magnets means that all components are fixed in their end positions. In particular, no screw connections are used to stabilize the magnetic device. In this way, a particularly homogeneous magnetic flux can be realized. Furthermore, a magnetic device can be realized which can be manufactured with a reduced number of components.

In einer Ausführungsform der Magnetvorrichtung ist der Hohlzylinder aus einer ersten Hohlzylinderhälfte und einer zweiten Hohlzylinderhälfte realisiert. In einer Ausführungsform der Magnetvorrichtung bilden die Hohlzylinderhälften komplementär ausgeformte, insbesondere ineinandergreifende, Zentrierelemente aus, wobei die Zentrierelemente in montiertem Zustand des Hohlzylinders eine Ausrichtung, insbesondere eine Zentrierung bezüglich der z-Achse, der zwei Hohlzylinderhälften zueinander bewirken. Derart kann beispielsweise zumindest ein Paar von Zentrierelementen an der ersten Hohlzylinderhälfte und an der zweiten Hohlzylinderhälfte ausgebildet sein, wobei das Paar von Zentrierelementen zur Bewirkung eines Formschlusses in Richtung senkrecht zur z-Achse dient. Insbesondere lässt sich derart eine Mittenzentrierung der einzelnen Bauteile der Magnetvorrichtung als Grundlage für die Bauteilanordnung auf einfache Weise realisieren.In one embodiment of the magnetic device, the hollow cylinder is made up of a first hollow cylinder half and a second hollow cylinder half. In one embodiment of the magnet device, the hollow cylinder halves form complementarily shaped, in particular interlocking, centering elements, the centering elements causing the two hollow cylinder halves to be aligned, in particular centered with respect to the z-axis, with respect to one another in the assembled state of the hollow cylinder. In this way, for example, at least one pair of centering elements can be formed on the first hollow cylinder half and on the second hollow cylinder half, the pair of centering elements serving to produce a form fit in the direction perpendicular to the z-axis. In particular, a centering of the individual components of the magnetic device as a basis for the component arrangement can be implemented in a simple manner in this way.

In einer Ausführungsform der Magnetvorrichtung umfassen die komplementär ausgeformten Zentrierelemente zumindest eine außenliegende Schulter, die in montiertem Zustand des Hohlzylinders mit einem (in radialer Sicht) außenliegenden, axialen Vorsprung in Eingriff steht, und/oder zumindest eine innenliegende Schulter, die in montiertem Zustand des Hohlzylinders mit einem innenliegenden, axialen Vorsprung in Eingriff steht. Unter einem axialen Vorsprung ist ein Vorsprung zu verstehen, der in Richtung der z-Achse vorsteht. Dabei ist je eines von zwei in Eingriff stehenden Elementen (außenliegende Schulter und außenliegender axialer Vorsprung bzw. innenliegende Schulter und innenliegender axialer Vorsprung) an einer Hohlzylinderhälfte angeordnet.In one embodiment of the magnetic device, the complementary shaped centering elements comprise at least one outer shoulder, which in the assembled state of the hollow cylinder engages with an outer, axial projection (in a radial view), and / or at least one inner shoulder that engages in the assembled state of the hollow cylinder engages with an internal, axial projection. An axial projection is understood to mean a projection which projects in the direction of the z-axis. In this case, one of two engaging elements (outer shoulder and outer axial projection or inner shoulder and inner axial projection) is arranged on a hollow cylinder half.

In einer Ausführungsform der Magnetvorrichtung ist die erste Hohlzylinderhälfte formidentisch zur zweiten Hohlzylinderhälfte. Auf diese Weise kann der Hohlzylinder aus zwei Bauteilen gefertigt werden, die besonders wirtschaftlich unter Verwendung eines (einzigen) Werkzeugs fertigbar sind.In one embodiment of the magnetic device, the first hollow cylinder half is identical in shape to the second hollow cylinder half. In this way, the hollow cylinder can be manufactured from two components which can be manufactured particularly economically using a (single) tool.

In einer Ausführungsform der Magnetvorrichtung weist der zumindest eine Polschuhhalter sich radial erstreckende, zumindest teilweise elastisch verformbare, Halteelemente auf, mittels derer er gegenüber dem Hohlzylinder, insbesondere gegenüber den zwei Hohlzylinderhälften, gelagert ist. Insbesondere ist der zumindest eine Polschuhhalter durch diese Halteelemente kraft- und/oder formschlüssig fixiert bzw. eingespannt. Unter „Halteelemente“ ist insbesondere auch nur ein Halteelement zu verstehen. In einem Ausführungsbeispiel können die Halteelemente als sich radial erstreckende Stege realisiert sein.In one embodiment of the magnet device, the at least one pole shoe holder has radially extending, at least partially elastically deformable, holding elements, by means of which it is mounted relative to the hollow cylinder, in particular relative to the two hollow cylinder halves. In particular, the at least one pole shoe holder is fixed or clamped in a force-fitting and / or form-fitting manner by these holding elements. “Holding elements” is to be understood in particular as just one holding element. In one embodiment, the holding elements can be implemented as radially extending webs.

In einer Ausführungsform der Magnetvorrichtung sind die Halteelemente des Polschuhhalters zumindest einseitig des Polschuhhalters elastisch verformbar ausgestaltet. Auf diese Weise kann eine einseitige „Federwirkung“ des Polschuhhalters realisiert werden, die ein Einspannen bzw. Fixieren des Polschuhhalters bei gleichzeitiger Lagestabilität ermöglicht. Ferner wird derart ein Stoßspalt zwischen der ersten Hohlzylinderhälfte und der zweiten Hohlzylinderhälfte vermieden, da eine fest anschlagende Auflage auf dem Polschuhhalter vermieden wird. Dieser federt geringfügig nach und lässt ein Schließen des Stoßspaltes zu.In one embodiment of the magnetic device, the holding elements of the pole piece holder are designed to be elastically deformable at least on one side of the pole piece holder. In this way, a one-sided “spring effect” of the pole shoe holder can be implemented, which enables the pole shoe holder to be clamped or fixed with simultaneous positional stability. Furthermore, a joint gap between the first hollow cylinder half and the second hollow cylinder half is avoided in this way, since a firmly abutting support on the pole piece holder is avoided. This springs back slightly and allows the joint gap to be closed.

In einer Ausführungsform der Magnetvorrichtung ist in montiertem Zustand der Magnetvorrichtung jeweils ein Lüftspiel zwischen einem Polschuh und dem zu diesem benachbarten Magnetelement vorgesehen. Dieses Lüftspiel ermöglicht vorteilhaft, Fertigungstoleranzen der Magnetelemente aufzunehmen und für besonders definierte magnetische Verhältnisse im Probenvolumen zu sorgen.In one embodiment of the magnet device, in the assembled state of the magnet device, there is in each case a clearance between a pole shoe and the magnet element adjacent to it. This clearance makes it possible advantageously to accommodate manufacturing tolerances of the magnetic elements and to ensure particularly defined magnetic conditions in the sample volume.

In einer Ausführungsform der Magnetvorrichtung weist der Hohlzylinder in montiertem Zustand der Magnetvorrichtung mindestens eine Zugangsöffnung, vorzugsweise mehrere paarweise bezüglich der z-Achse diametral gegenüberliegend angeordnete Zugangsöffnungen, auf. Die Zugangsöffnungen dienen beispielsweise der Befüllung des Probenvolumens.In one embodiment of the magnetic device, the hollow cylinder, in the assembled state of the magnetic device, has at least one access opening, preferably several access openings arranged in pairs with respect to the z-axis, diametrically opposite one another. The access openings are used, for example, to fill the sample volume.

Unter „vorgesehen“ und „eingerichtet“ soll insbesondere speziell „programmiert“, „ausgelegt“ und/oder „ausgestattet“ verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion „vorgesehen“ ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt oder dazu ausgelegt ist, die Funktion zu erfüllen.“Provided” and “set up” are to be understood in particular as specifically “programmed”, “designed” and / or “equipped”. The fact that an object is “intended” for a specific function should be understood in particular to mean that the object fulfills and / or executes this specific function in at least one application and / or operating state or is designed to fulfill the function.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, nachteilige Schritte einer Kalibrierung, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind, zu vermeiden. Eine derartige Kalibrierung der Magnetvorrichtung erfolgt dabei typischerweise in zwei Stufen aufwändiger Feinjustage. Mittels mechanischer Korrekturen an den Bauteilen werden Fertigungstoleranzen ausgeglichen und somit die Lage der Bauteile zueinander beeinflusst bzw. verbessert. Dies nimmt gewöhnlich viel Zeit in Anspruch und verhindert eine Serienfertigung im großen Maßstab. Trotz dieser mechanischen Feinjustage ist eine weitere Kalibrierung notwendig, um eine benötigte Magnetfeldhomogenität, insbesondere für NMR-Anwendungen, zu erreichen. Hierfür werden auf der Detektorplatine befindliche Spulen zur elektrischen Kalibrierung der Magnetfeldhomogenität während des Betriebs der Magnetresonanzvorrichtung gezielt bestromt, um etwaige Inhomogenitäten auszugleichen.The present invention makes it possible to avoid disadvantageous calibration steps as they are known from the prior art. Such a calibration of the magnetic device typically takes place in two stages of complex fine adjustment. By means of mechanical corrections to the components, manufacturing tolerances are compensated and thus the position of the components to one another is influenced or improved. This usually takes a long time and prevents large-scale production. Despite this mechanical fine adjustment, a further calibration is necessary in order to achieve the required homogeneity of the magnetic field, in particular for NMR applications. For this purpose, coils located on the detector circuit board for electrical calibration of the magnetic field homogeneity are specifically energized during operation of the magnetic resonance device in order to compensate for any inhomogeneities.

Die erfindungsgemäße Magnetvorrichtung ermöglicht es nunmehr, die Magnetfeldhomogenität im Probenvolumen signifikant zu erhöhen und gleichzeitig das Streufeld der Magnetvorrichtung zu reduzieren. Dabei kann auf die genannten aufwändigen Schritte der Kalibrierung verzichtet werden. Allein auf Grund der Geometrie und Lagerung der Bauteile der Magnetvorrichtung, einschließlich der gezielt elastisch verformbar ausgestalteten Halteelemente des Polschuhhalters, ist eine Serienfertigung hochsensibler Magnetkreise im großen Maßstab möglich.The magnetic device according to the invention now makes it possible to significantly increase the magnetic field homogeneity in the sample volume and at the same time to reduce the stray field of the magnetic device. The complex calibration steps mentioned can be dispensed with. Due to the geometry and mounting of the components of the magnetic device, including the specifically elastically deformable retaining elements of the pole shoe holder, it is possible to mass-produce highly sensitive magnetic circuits on a large scale.

FigurenlisteFigure list

Die Erfindung ist anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Gleiche Bezugszeichen in den Figuren bezeichnen gleiche Elemente.The invention is explained in more detail in the following description on the basis of exemplary embodiments shown in the drawings. The drawing, the description and the claims contain numerous features in combination. The person skilled in the art will expediently also consider the features individually and add more meaningful ones Summarize combinations. The same reference symbols in the figures denote the same elements.

Es zeigen:

1 eine perspektivische Darstellung einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Magnetvorrichtung,
2 eine perspektivische Schnittdarstellung der in 1 dargestellten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Magnetvorrichtung,
3 eine Schnittansicht der in den 1 und 2 dargestellten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Magnetvorrichtung,
4 eine Vergrößerung eines ersten Bereichs der Schnittansicht aus 3,
5 eine perspektivische Darstellung des Hohlzylinders der in den 1-4 dargestellten Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Magnetvorrichtung.

Show it:

1 a perspective view of an embodiment of the magnetic device according to the invention,
2 a perspective sectional view of the in 1 illustrated embodiment of the magnetic device according to the invention,
3 a sectional view of the in 1 and 2 illustrated embodiment of the magnetic device according to the invention,
4th an enlargement of a first area of the sectional view 3 ,
5 a perspective view of the hollow cylinder in FIG 1-4 illustrated embodiments of the magnetic device according to the invention.

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the exemplary embodiments

Die Darstellung der 1 bis 5 zeigen ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Magnetvorrichtung 10 in unterschiedlichen Ansichten. Die Magnetvorrichtung 10 ist zur Verwendung in einer (hier nicht dargestellten) Magnetresonanzvorrichtung vorgesehen. Die unterschiedlichen Ansichten werden im Folgenden gemeinsam erläutert.The representation of the 1 until 5 show an embodiment of the magnetic device according to the invention 10 in different views. The magnetic device 10 is intended for use in a magnetic resonance device (not shown here). The different views are explained together below.

Die Magnetvorrichtung 10 weist eine Permanentmagnetanordnung zur Erzeugung eines homogenen Magnetfeldes (hier nicht näher dargestellt) in Richtung einer z-Achse 14 in einem innerhalb der Magnetvorrichtung 10 gelegenen Probenvolumen 16 auf. Die Permanentmagnetanordnung weist bezüglich der z-Achse 14 zylindersymmetrisch angeordnete Magnetelemente 18 und Jochelemente 20 auf. Die Jochelemente 20 umfassen einen ersten Deckel 20a und einen zweiten Deckel 20b sowie mindestens einen in Richtung der z-Achse zwischen den Deckeln angeordneten Hohlzylinder 20c. Der erste Deckel 20a und der zweite Deckel 20b erstrecken sich in einer Ebene senkrecht zur z-Achse 14. Die Rotationsachse des Hohlzylinders 20c verläuft kollinear zur z-Achse 14. Der Hohlzylinder 20c umfasst eine erste Hohlzylinderhälfte 20c-1 und eine zweite Hohlzylinderhälfte 20c-2. Die Jochelemente 20 umschließen das Probenvolumen 16 sowohl in axialer Richtung als auch in radialer Richtung. Die Magnetelemente 18 umfassen zwei zylindersymmetrische Axialmagnete 18a, 18b, die jeweils an die dem Probenvolumen 16 zugewandte Seite des ersten Deckels 20a beziehungsweise des zweiten Deckels 20b in axialer Richtung anschließend und innerhalb des Hohlzylinders 20c angeordnet sind. Zwei Polschuhe 22a, 22b sind jeweils an die dem Probenvolumen 16 zugewandte Seite des Axialmagnets 18a bzw. des Axialmagnets 18b in Richtung der z-Achse 14 anschließend und innerhalb des Hohlzylinders 20c angeordnet. Die Polschuhe 22a, 22b sind aus ferromagnetischem Werkstoff realisiert. Die zwei Polschuhe 22a, 22b sind mittels eines einteiligen Polschuhhalters 24 an bzw. gegenüber dem Hohlzylinder 20c gelagert und gehalten. Die gesamte Magnetvorrichtung 10 weist eine bezüglich der z-Achse 14 im Wesentlichen rotationssymmetrische Gestalt auf. Der Hohlzylinder 20c weist im montierten Zustand der Magnetvorrichtung 10 (1 bis 4) vier paarweise bezüglich der z-Achse 14 diametral gegenüberliegend angeordnete Zugangsöffnungen 26 auf. Die Zugangsöffnungen 26 dienen der Einführung eines Probenhalters 28 samt Probe in das Probenvolumen 16 der Magnetvorrichtung 10. Wie in 3 ersichtlich ist, ist die Magnetvorrichtung 10 in Richtung der z-Achse 14 im Wesentlichen spiegelsymmetrisch aufgebaut.The magnetic device 10 has a permanent magnet arrangement for generating a homogeneous magnetic field (not shown in detail here) in the direction of a z-axis 14 in one inside the magnetic device 10 located sample volume 16 on. The permanent magnet arrangement has magnet elements which are arranged cylindrically symmetrically with respect to the z-axis 14 18th and yoke elements 20th on. The yoke elements 20th include a first lid 20a and a second lid 20b and at least one hollow cylinder arranged between the covers in the direction of the z-axis 20c . The first lid 20a and the second lid 20b extend in a plane perpendicular to the z-axis 14. The axis of rotation of the hollow cylinder 20c runs collinear to the z-axis 14. The hollow cylinder 20c comprises a first hollow cylinder half 20c-1 and a second hollow cylinder half 20c-2 . The yoke elements 20th enclose the sample volume 16 both in the axial direction and in the radial direction. The magnetic elements 18th include two axially symmetrical magnets 18a , 18b which are each adapted to the sample volume 16 facing side of the first cover 20a or the second cover 20b then in the axial direction and within the hollow cylinder 20c are arranged. Two pole pieces 22a , 22b are each based on the sample volume 16 facing side of the axial magnet 18a or the axial magnet 18b then in the direction of the z-axis 14 and within the hollow cylinder 20c arranged. The pole shoes 22a , 22b are made of ferromagnetic material. The two pole pieces 22a , 22b are by means of a one-piece pole piece holder 24 on or opposite the hollow cylinder 20c stored and held. The entire magnetic device 10 has an essentially rotationally symmetrical shape with respect to the z-axis 14. The hollow cylinder 20c has in the assembled state of the magnetic device 10 ( 1 until 4th ) four access openings arranged in pairs with respect to the z-axis 14 diametrically opposite one another 26th on. The access openings 26th serve to introduce a specimen holder 28 including the sample in the sample volume 16 the magnetic device 10 . As in 3 can be seen is the magnetic device 10 constructed essentially mirror-symmetrically in the direction of the z-axis 14.

Die Hohlzylinderhälften 20c-1 und 20c-2 bilden komplementär ausgeformte Zentrierelemente 30 aus, die in montiertem Zustand des Hohlzylinders 20c eine Zentrierung bezüglich der z-Achse 14 der zwei Hohlzylinderhälften 20c-1, 20c-2 zueinander bewirken (vgl. insbesondere 3 bis 5). Dabei umfassen die komplementär ausgeformten Zentrierelemente 30 jeweils eine außenliegende Schulter 30a, die in montiertem Zustand des Hohlzylinders 20c mit einem außenliegenden axialen Vorsprung 30b in Eingriff steht, und eine innenliegende Schulter 30c, die in montiertem Zustand des Hohlzylinders 20c mit einem innenliegenden axialen Vorsprung 30d in Eingriff steht (vgl. insbesondere 4). Wie in 5 dargestellt ist, ist die erste Hohlzylinderhälfte 20c-1 formidentisch zur zweiten Hohlzylinderhälfte 20c-2. Im einem montierten Zustand des Hohlzylinders 20c (in 5 explodiert dargestellt) sind die erste Hohlzylinderhälfte 20c-1 und die zweite Hohlzylinderhälfte 20c-2 derart in Richtung der z-Achse 14 spiegelsymmetrisch und bezüglich der z-Achse 14 um 90° zueinander verdreht zusammengesetzt, dass jeweils komplementäre Zentrierelemente 30 (axiale Vorsprünge 30b, 30d und Schultern 30a, 30c) ineinandergreifen.The hollow cylinder halves 20c-1 and 20c-2 form complementary shaped centering elements 30th from that in the assembled state of the hollow cylinder 20c a centering with respect to the z-axis 14 of the two hollow cylinder halves 20c-1 , 20c-2 cause each other (cf. in particular 3 until 5 ). The complementary shaped centering elements include 30th one outside shoulder each 30a , which in the assembled state of the hollow cylinder 20c with an external axial projection 30b is engaged, and an internal shoulder 30c , which in the assembled state of the hollow cylinder 20c with an internal axial projection 30d is engaged (see in particular 4th ). As in 5 is shown is the first hollow cylinder half 20c-1 identical in shape to the second hollow cylinder half 20c-2 . In an assembled state of the hollow cylinder 20c (in 5 shown exploded) are the first hollow cylinder half 20c-1 and the second hollow cylinder half 20c-2 so composed mirror-symmetrically in the direction of the z-axis 14 and rotated by 90 ° with respect to the z-axis 14 that each complementary centering elements 30th (axial protrusions 30b , 30d and shoulders 30a , 30c ) interlock.

Der erste Deckel 20a und der zweite Deckel 20b weisen jeweils auf der zum Probenvolumen 16 hin ragenden Seite ein Zentrierelement (Formschlusselement) in Form einer ringförmigen Nut 34 auf. Die Nut 34 dient als Anschlag zum formschlüssigen Ausrichten und/oder Aufsetzen des jeweiligen Deckels 20a, 20b auf den Hohlzylinder 20c. Dafür weist der Hohlzylinder 20c an dessen Stirnflächen - d .h. an seinen in Richtung der z-Achse 14 ragenden äußeren Kreisscheibenflächen (Mantelflächen) - zu den Nuten 34 komplementär ausgeformte ringförmige Federelemente 36 auf. Sind die Deckel 20a, 20b ordnungsgemäß auf den Hohlzylinder 20c aufgesetzt, wie in 3 dargestellt, so sind die Bauteile gegen unerwünschte Bewegungen gesichert. Aufgrund der Gestaltung der Bauteile ist eine Führung des magnetischen Flusses sowohl in vertikaler aus auch in radialer Richtung möglich. Der erste Deckel 20a und der zweite Deckel 20b weisen ferner jeweils auf der zum Probenvolumen 16 hin ragenden Seite ein weiteres Zentrierelement (Formschlusselement) in Form eines ringförmigen Vorsprungs 38 auf. Der Vorsprung 38 dient als Anschlag zum Ausrichten der Axialmagnete 18a, 18b.The first lid 20a and the second lid 20b each point to the sample volume 16 A centering element (form-fit element) in the form of an annular groove protruding toward the side 34 on. The groove 34 serves as a stop for the positive alignment and / or placement of the respective cover 20a , 20b on the hollow cylinder 20c . This is what the hollow cylinder shows 20c at its end faces - i. on its outer circular disk surfaces (circumferential surfaces) protruding in the direction of the z-axis 14 - to the grooves 34 complementary shaped annular spring elements 36 on. Are the lids 20a , 20b properly on the hollow cylinder 20c put on, as in 3 shown, the components are secured against undesired movements. Due to the design of the components is a guide of the magnetic flux is possible both in the vertical and in the radial direction. The first lid 20a and the second lid 20b also point to the sample volume 16 projecting side a further centering element (form-fit element) in the form of an annular projection 38 on. The lead 38 serves as a stop for aligning the axial magnets 18a , 18b .

Der Polschuhhalter 24 ist aus Aluminium gefertigt und weist eine in der Gesamterscheinung im Wesentlichen scheibenförmige Gestalt auf. Genauer ist der Polschuhhalter 24 von hohlzylindrischer Form, um in seinem Innern das Probenvolumen 16 zu beherbergen. Die Polschuhe 22a, 22b sind beiderseitig von außen in den Polschuhhalter 24 eingepresst (vgl. 3). Dabei weist jeder Polschuh 22a, 22b ebenfalls eine scheibenförmige Form auf. Die Aufnahmen des Polschuhhalters 24 und der Außenumfang des entsprechenden Polschuhs 22a, 22b sind jeweils in Richtung des Probenvolumens 16 hin verjüngend abgeschrägt. Der Polschuhhalter 24 weist sich radial erstreckende, elastisch verformbare Halteelemente 32 auf, die als elastisch verformbare Stege oder als elastisch verformbare Scheibe realisiert sein können (vgl. 3 und 4), mittels derer er gegenüber dem Hohlzylinder 20c, hier gegenüber den zwei Hohlzylinderhälften 20c-1 und 20c-2, gelagert und fixiert ist. Dabei ist der Polschuhhalter 24 unter Verwendung der Halteelemente 32 kraft- und formschlüssig zwischen der ersten Hohlzylinderhälfte 20c-1 und der zweiten Hohlzylinderhälfte 20c-2 fixiert bzw. eingespannt, vgl. insbesondere 4. Um ein Schließen des Hohlzylinders - d.h. ein passgenaues Aufliegen der ersten Hohlzylinderhälfte 20c-1 auf der zweiten Hohlzylinderhälfte 20c-2 - zu erreichen, sind die Halteelemente 32 elastisch ausgelegt, wobei die anziehend wirkenden Magnetkräfte zu deren Verformung führen, bis die beiden Hohlzylinderhälften 20c-1, 20c-2 bündig aufeinanderliegen. Dabei wird der Polschuhhalter 24 zwischen der ersten Hohlzylinderhälfte 20c-1 und der zweiten Hohlzylinderhälfte 20c-2 eingespannt bzw. eingeklemmt, vgl. 4. Ein Stoßspiel 40 des Hohlzylinders 20c ist so bemessen, dass bei dessen Schließen (passgenaues Aufliegen der ersten Hohlzylinderhälfte 20c-1 auf der zweiten Hohlzylinderhälfte 20c-2) ein besonders vorteilhafter magnetischer Fluss durch die zwei Hohlzylinderhälften 20c-1, 20c-2 gegeben ist.The pole shoe holder 24 is made of aluminum and has a substantially disc-shaped overall appearance. The pole piece holder is more precise 24 of a hollow cylindrical shape to contain the sample volume inside 16 to accommodate. The pole shoes 22a , 22b are on both sides from the outside in the pole shoe holder 24 pressed in (cf. 3 ). Each pole piece has 22a , 22b also has a disc-shaped shape. The recordings of the pole shoe holder 24 and the outer circumference of the corresponding pole piece 22a , 22b are each in the direction of the sample volume 16 bevelled towards tapering. The pole shoe holder 24 has radially extending, elastically deformable retaining elements 32 which can be implemented as elastically deformable webs or as elastically deformable discs (cf. 3 and 4th ), by means of which he opposite the hollow cylinder 20c , here opposite the two hollow cylinder halves 20c-1 and 20c-2 , is stored and fixed. Here is the pole shoe holder 24 using the holding elements 32 force-fit and form-fit between the first hollow cylinder half 20c-1 and the second hollow cylinder half 20c-2 fixed or clamped, see in particular 4th . In order to close the hollow cylinder - that is to say that the first hollow cylinder half rests precisely on it 20c-1 on the second hollow cylinder half 20c-2 - to reach are the holding elements 32 designed to be elastic, whereby the attractive magnetic forces lead to their deformation until the two hollow cylinder halves 20c-1 , 20c-2 are flush with each other. The pole piece holder 24 between the first hollow cylinder half 20c-1 and the second hollow cylinder half 20c-2 clamped or clamped, cf. 4th . A thrust game 40 of the hollow cylinder 20c is dimensioned in such a way that when it is closed (the first hollow cylinder half is precisely positioned 20c-1 on the second hollow cylinder half 20c-2 ) a particularly advantageous magnetic flux through the two hollow cylinder halves 20c-1 , 20c-2 given is.

Ein konstantes Lüftspiel 42 zwischen jeweiligem Polschuh 22a, 22b und benachbartem Axialmagnet 18a, 18b nimmt Fertigungstoleranzen, insbesondere der Axialmagnete 18a, 18b, auf und sorgt für definierte magnetische Verhältnisse im Probenvolumen 16.A constant clearance 42 between the respective pole piece 22a , 22b and adjacent axial magnet 18a , 18b takes manufacturing tolerances, especially the axial magnets 18a , 18b , and ensures defined magnetic conditions in the sample volume 16 .

Die Magnetvorrichtung 10 ist lediglich mittels sich entfaltender Magnetkräfte - d.h. ohne zusätzliche Befestigungselemente wie Schrauben oder dergleichen - form- und kraftschlüssig zusammengehalten.The magnetic device 10 is merely held together in a form-fitting and force-fitting manner by means of developing magnetic forces - ie without additional fastening elements such as screws or the like.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

EP 3217186 B1 [0002]EP 3217186 B1 [0002]

Claims

Magnetvorrichtung (10) für eine Magnetresonanzvorrichtung, mit einer Permanentmagnetanordnung zur Erzeugung eines homogenen Magnetfeldes in Richtung einer z-Achse (14) in einem innerhalb der Magnetvorrichtung (10) gelegenen Probenvolumen (16), wobei die Permanentmagnetanordnung bezüglich der z-Achse (14) symmetrisch angeordnete Magnetelemente (18, 18a, 18b) und Jochelemente (20, 20a, 20b, 20c, 20c-1, 20c-2) aufweist, • wobei die Jochelemente (20, 20a, 20b, 20c, 20c-1, 20c-2) einen ersten Deckel (20a) und einen zweiten Deckel (20b) sowie mindestens einen in Richtung der z-Achse (14) zwischen den Deckeln (20a, 20b) angeordneten Hohlzylinder (20c, 20c-1, 20c-2) umfassen, wobei die Jochelemente (20, 20a, 20b, 20c, 20c-1, 20c-2) das Probenvolumen (16) sowohl in axialer als auch in radialer Richtung umschließen und • wobei die Magnetelemente (18, 18a, 18b) ein Paar von Axialmagneten (18a, 18b) umfassen, die jeweils an die dem Probenvolumen (16) zugewandte Seite des ersten Deckels (20a) beziehungsweise des zweiten Deckels (20b) in axialer Richtung anschließend und innerhalb des Hohlzylinders (20c, 20c-1, 20c-2) angeordnet sind, • wobei zwei Polschuhe (22a, 22b), die jeweils an die dem Probenvolumen (16) zugewandte Seite der Magnetelemente (18, 18a, 18b) in Richtung der z-Achse (14) anschließend und innerhalb des Hohlzylinders (20c, 20c-1, 20c-2) angeordnet sind, dazu vorgesehen sind, das Magnetfeld zum Probenvolumen (16) hin zu formen und zu führen, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Polschuhe (22a, 22b) mittels zumindest eines Polschuhhalters (24) durch den Hohlzylinder (20c, 20c-1, 20c-2) gehalten sind.Magnetic device (10) for a magnetic resonance device, with a permanent magnet arrangement for generating a homogeneous magnetic field in the direction of a z-axis (14) in a sample volume (16) located within the magnetic device (10), the permanent magnet arrangement with respect to the z-axis (14) symmetrically arranged magnet elements (18, 18a, 18b) and yoke elements (20, 20a, 20b, 20c, 20c-1, 20c-2), • wherein the yoke elements (20, 20a, 20b, 20c, 20c-1, 20c- 2) a first cover (20a) and a second cover (20b) as well as at least one hollow cylinder (20c, 20c-1, 20c-2) arranged in the direction of the z-axis (14) between the covers (20a, 20b), wherein the yoke elements (20, 20a, 20b, 20c, 20c-1, 20c-2) enclose the sample volume (16) both in the axial and in the radial direction and where the magnetic elements (18, 18a, 18b) are a pair of axial magnets (18a, 18b), each of which relates to the side of the first cover (20a) facing the sample volume (16) each of the second cover (20b) then in the axial direction and within the hollow cylinder (20c, 20c-1, 20c-2) are arranged, of the magnetic elements (18, 18a, 18b) in the direction of the z-axis (14) are arranged subsequently and within the hollow cylinder (20c, 20c-1, 20c-2), are provided for the purpose of the magnetic field towards the sample volume (16) shape and guide, characterized in that the two pole shoes (22a, 22b) are held by means of at least one pole shoe holder (24) through the hollow cylinder (20c, 20c-1, 20c-2).

Magnetvorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Polschuhe (22a, 22b) mittels eines einteilig ausgestalteten Polschuhhalters (24) gehalten sind.Magnet device (10) after Claim 1 , characterized in that the two pole pieces (22a, 22b) are held by means of a one-piece pole piece holder (24).

Magnetvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlzylinder (20c, 20c-1, 20c-2) aus einer ersten Hohlzylinderhälfte (20c-1) und einer zweiten Hohlzylinderhälfte (20c-2) realisiert ist, insbesondere besteht.Magnet device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the hollow cylinder (20c, 20c-1, 20c-2) is realized, in particular consists of a first hollow cylinder half (20c-1) and a second hollow cylinder half (20c-2) .

Magnetvorrichtung (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlzylinderhälften (20c-1, 20c-2) komplementär ausgeformte Zentrierelemente (30) ausbilden, wobei die Zentrierelemente (30) in montiertem Zustand des Hohlzylinders (20c, 20c-1, 20c-2) eine Ausrichtung, insbesondere eine Zentrierung bezüglich der z-Achse (14), der zwei Hohlzylinderhälften (20c-1, 20c-2) zueinander bewirken.Magnet device (10) after Claim 3 , characterized in that the hollow cylinder halves (20c-1, 20c-2) form complementary shaped centering elements (30), the centering elements (30) in the assembled state of the hollow cylinder (20c, 20c-1, 20c-2) an alignment, in particular centering the two hollow cylinder halves (20c-1, 20c-2) with respect to one another with respect to the z-axis (14).

Magnetvorrichtung (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die komplementär ausgeformten Zentrierelemente (30) zumindest eine außenliegende Schulter (30a) umfassen, die in montiertem Zustand des Hohlzylinders (20c, 20c-1, 20c-2) mit einem außenliegenden axialen Vorsprung (30b) in Eingriff steht, und zumindest eine innenliegende Schulter (30c) umfassen, die in montiertem Zustand des Hohlzylinders (20c, 20c-1, 20c-2) mit einem innenliegenden axialen Vorsprung (30d) in Eingriff steht.Magnet device (10) after Claim 4 , characterized in that the complementary shaped centering elements (30) comprise at least one external shoulder (30a) which, in the assembled state of the hollow cylinder (20c, 20c-1, 20c-2), engages with an external axial projection (30b), and at least one inner shoulder (30c) which, in the assembled state of the hollow cylinder (20c, 20c-1, 20c-2), engages with an inner axial projection (30d).

Magnetvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 3-5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Hohlzylinderhälfte (20c-1) formidentisch ist zur zweiten Hohlzylinderhälfte (20c-2).Magnetic device (10) according to one of the Claims 3 - 5 , characterized in that the first hollow cylinder half (20c-1) is identical in shape to the second hollow cylinder half (20c-2).

Magnetvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 3-6, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Polschuhhalter (24) sich radial erstreckende Halteelemente (32), insbesondere Stege, aufweist, mittels derer er gegenüber den zwei Hohlzylinderhälften (20c-1, 20c-2) gelagert ist, insbesondere durch diese kraft- und/oder formschlüssig fixiert ist.Magnetic device (10) according to one of the Claims 3 - 6th , characterized in that the at least one pole shoe holder (24) has radially extending holding elements (32), in particular webs, by means of which it is mounted relative to the two hollow cylinder halves (20c-1, 20c-2), in particular by these force and / or is fixed positively.

Magnetvorrichtung (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteelemente (32) des Polschuhhalters (24) zumindest einseitig des Polschuhhalters (24) elastisch verformbar ausgestaltet sind.Magnet device (10) after Claim 7 , characterized in that the holding elements (32) of the pole piece holder (24) are designed to be elastically deformable at least on one side of the pole piece holder (24).

Magnetvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 7-8, dadurch gekennzeichnet, dass in montiertem Zustand der Magnetvorrichtung (10) jeweils ein Lüftspiel (42) zwischen einem Polschuh (22a, 22b) und dem zu diesem benachbarten Magnetelement (18, 18a, 18b) vorgesehen ist.Magnetic device (10) according to one of the Claims 7 - 8th , characterized in that in the assembled state of the magnetic device (10) there is in each case a clearance (42) between a pole piece (22a, 22b) and the magnetic element (18, 18a, 18b) adjacent to it.

Magnetvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetvorrichtung (10) mittels sich entfaltender Magnetkräfte ohne zusätzliche Befestigungselemente form- und/oder kraftschlüssig zusammengehalten ist.Magnetic device (10) according to one of the Claims 1 - 9 , characterized in that the magnetic device (10) is held together positively and / or non-positively by means of developing magnetic forces without additional fastening elements.

Magnetvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlzylinder (20c, 20c-1, 20c-2) in montiertem Zustand der Magnetvorrichtung (10) mindestens eine Zugangsöffnung (26), vorzugsweise mehrere paarweise bezüglich der z-Achse (14) diametral gegenüberliegend angeordnete Zugangsöffnungen (26), aufweist.Magnetic device (10) according to one of the Claims 1 - 10 , characterized in that the hollow cylinder (20c, 20c-1, 20c-2) in the assembled state of the magnetic device (10) has at least one access opening (26), preferably several access openings (26) arranged in pairs with respect to the z-axis (14) ), having.