DE3809323C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Abschirmkabine für hochfrequente Magnetfelder, insbesondere für Kernspintomographen in der medizinischen Technik, mit jeweils mindestens eine metallische Schirmfläche tragenden Wandplatten, deren Stoßfugen von Fugenabdeckungen überlappt werden, die mit den Wandplatten derart verschraubt sind, daß die auf den Wandplatten angebrachte Schirmfläche gegen die Fugenabdeckung gepreßt wird.

Derartige Abschirmkabinen dienen dazu, einen gegen den Austritt von hochfrequenten Magnetfeldern abgeschirmten Raum zu schaffen, insbesondere zur Aufnahme von Geräten, die solche hochfrequenten Magnetfelder erzeugen, um störende Einflüsse auf die Umgebung zu vermeiden. Ein wichtiges Anwendungsgebiet solcher Abschirmkabinen sind Räume zur Aufnahme von Kernspintomographen in der medizinischen Technik.

Bei der Kernspintomographie werden Wasserstoffatomkerne zu einer Präzessionsbewegung angeregt, und zwar durch ein äußeres hochfrequentes magnetisches Feld. Die hierfür nötige Anregungsfrequenz liegt bei einigen bis etwa 100 MHz. Da einerseits mit Anregungsimpulsen hoher Amplitude gearbeitet wird und andererseits sehr empfindliche Meßeinrichtungen zum Empfang des schwachen induzierten Signals notwendig sind, muß die Abschirmung hohen Dämpfungsanforderungen genügen.

Außerdem werden derartige Abschirmkabinen benötigt, um einen Raum gegen das Eindringen von magnetischen Störfeldern abzuschirmen, beispielsweise zur Durchführung von Messungen mit Meßgeräten, die gegenüber elektromagnetischen Störeinflüssen sehr anfällig sind, oder zur Abschirmung von magnetischen Datenspeichern gegen äußere Einflüsse. Prinzipiell sind diese Abschirmkabinen Faradaysche Käfige.

Da an solche Abschirmkabinen hohe Anforderungen hinsichtlich der Dichtheit gegen den Durchtritt von elektromagnetischen Störfeldern gestellt werden, wie dies beispielsweise bei Kernspintomographen der Fall ist, muß die Abschirmung weitestgehend lückenlos ausgeführt werden. Hierfür ist es bekannt (R. Schaller, G. Siemers "Kernspintomographen brauchen Abschirmung", Zeitschrift "Siemens Components" 22 [1984], H. 4, S. 160-165), die Wände von Abschirmkabinen aus Blechteilen herzustellen, beispielsweise aus Edelstahl oder Kupfer, wobei die die einzelnen Wandplatten bildenden Bleche an ihren Rändern bei einer ortsfesten Montage verschweißt oder verlötet werden. Die hierfür erforderlichen Montagezeiten sind verhältnismäßig lang; die Fertigstellung der Abschirmkabine ist arbeitsaufwendig und deshalb teuer. Eine Demontage zum Zweck einer späteren Montage an einem anderen Ort ist nur schwer möglich.

Für eine in der Praxis bekannte demontierbare Bauweise werden Blechtafeln an ihren Rändern mit im wesentlichen L- förmigen Sonderprofilen verschweißt oder verlötet, wobei die mit ihren abgewinkelten Schenkeln aneinanderliegenden Profile benachbarter Wandelemente zusammengeschraubt werden. Auch diese Bauweise ist sehr aufwendig und teuer, zumal für die verwendeten Profile keine Standardprofile benutzt werden können. Da die Trennfuge benachbarter Profile senkrecht zur Wandebene verläuft, sind bei hohen Anforderungen an die Dichtheit gegen den Austritt von elektromagnetischen Feldern zusätzliche Abdeckungen erforderlich, die den Bauaufwand weiter erhöhen.

Bei anderen in der Praxis bekannten, demontierbaren, aber nicht selbsttragenden Konstruktionen von Abschirmkabinen werden die Stoßfugen benachbarter Wandplatten auf beiden Seiten durch Profilstreifen überdeckt, die miteinander verschraubt werden und zwischen sich die Ränder der Wandplatten einklemmen. Die dadurch hergestellte leitende Verbindung benachbarter Wandplatten ist nicht immer ausreichend, weil im wesentlichen nur eine Linienberührung gegeben ist. Bei der Anwendung hoher Klemmkräfte besteht die Gefahr einer Beschädigung der Wandplatten. Bei diesen bekannten Aufbausystemen sind die Schirmmodule zugleich statischer Träger des gesamten Aufbaus.

Bei einer bekannten Abschirmkabine der eingangs genannten Gattung (US-PS 37 90 696) ist kein tragendes Gerippe vorhanden, das mit den Wandplatten beplankt ist. Statt dessen sind dort nur Leisten und Winkelstücke sowie Kreuzungsstücke vorhanden, die als Fugenabdeckungen die Stoßfugen zwischen den Wandplatten überlappen und mit diesen verschraubt sind. Durch diesen Aufbau entstehen wiederum Stoßfugen zwischen den einzelnen Teilen der Fugenabdeckungen. Diese Stoßfugen sind insbesondere im Bereich der Kreuzungsstücke nicht mit Überlappungen ausgeführt und stellen deshalb Unterbrechungen der Abschirmung dar. Außerdem ragen die Schrauben durch die Fugenabdeckungen und durch Bohrungen der inneren Metallverkleidung der Wandplatten hindurch und sind in Gewindestücke im Inneren der Wandplatten eingeschraubt. Durch diese Verschraubungen werden die Fugenabdeckungen zwar gegen die Ränder der Wandplatten gepreßt; dies geschieht aber nur an den Verschraubungsstellen, die in verhältnismäßig großen Abständen liegen. Die Flächenpressung ist daher nicht gleichmäßig; in den zwischen den Schrauben liegenden Bereichen können sich verhältnismäßig große Abschnitte ergeben, in denen keine ausreichende Flächenpressung erfolgt. Die Schrauben selbst tragen zur elektrisch leitenden Verbindung zwischen den Fugenabdeckungen und den Wandplatten nicht bei, weil sie keine enge metallische Verbindung mit der Abschirmung der Wandplatten haben.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Abschirmkabine der eingangs genannten Gattung so auszugestalten, daß sie eine wirksame und mit geringem Montageaufwand zu erzielende Abschirmung bietet, die auch sehr hohen Anforderungen hinsichtlich der erzielbaren Dämpfung genügt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Fugenabdeckungen ein tragendes Gerippe der Abschirmkabine bilden, das aus Hohlprofilträgern aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung besteht und mit den Wandplatten mittels selbstschneidender Treibschrauben beplankt ist, die in eine Profilwand des Hohlprofilträgers eingeschraubt sind.

Durch die Ausführung mit einem tragenden Gerippe aus Profilträgern wird erreicht, daß die statischen Kräfte ausschließlich von diesem Gerippe aufgenommen werden und nicht von den Wandplatten getragen werden müssen. Die Wandplatten können daher leicht und in einem für die Abschirmwirkung optimalen Aufbau ausgeführt werden. Die metallische Schirmfläche der Wandplatten ist dabei keinerlei Belastung ausgesetzt.

Gegenüber herkömmlichen Klemmverbindungen benachbarter Wandplatten mit einer Linienberührung zwischen den Klemmprofilen und den Wandplatten wird bei der erfindungsgemäßen Abschirmkabine eine flächige und feste Berührung zwischen den beiden Wandplatten einerseits und dem die Stoßfuge überdeckenden Profilträger andererseits erreicht. Durch die durch das Verschrauben entstehende punktuelle Verbindung entstehen in den dazwischenliegenden Bereichen Hohlleiter in Form von Schlitzen. Diese Hohlleiter sind so dimensioniert, daß sie keine Lücken in der Abschirmung darstellen. Durch Veränderung des Schraubenabstandes und der Berührungsbreite zwischen dem Gerippe und der Schirmfläche kann der Frequenzgang der Dämpfung bestimmt werden.

Die selbstschneidenden Treibschrauben, die in eine Profilwand des Hohlprofilträgers aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung eingeschraubt sind, werden als elektrische Verbindung zwischen den Wandplatten und dem tragenden Gerippe benutzt. Die selbstschneidenden Treibschrauben werden beim Eindrehen in das Aluminium bzw. die Aluminiumlegierung kaltverschweißt. Da die selbstschneidende Treibschraube in gleicher Weise eine elektrisch leitende Verbindung mit der metallischen Schirmfläche der Wandplatte herstellt, wird eine elektrische Verbindung zwischen dem Hohlprofilträger und der Wandplatte erreicht, und zwar unabhängig von der Größe der in diesem Bereich erzielten Flächenpressung. Die dazwischenliegenden, verhältnismäßig kurzen Abschnitte können als Hohlleiter betrachtet werden, so daß durch geeignete Wahl des Schraubenabstandes eine gezielte berechenbare Dämpfung ermöglicht wird.

Da die selbstschneidenden Treibschrauben durch eine Profilwand des Hohlprofilträgers geschraubt sind und somit im Inneren des Hohlprofilträgers enden, der in seiner Längsrichtung eine Hohlleiterwirkung hat, wird erreicht, daß von der Schraube keine Abstrahlung aus dem Hohlleiter heraus eintreten kann, und zwar auch dann nicht, wenn ausnahmsweise der Kontakt der eingedrehten Schraube mit dem Metall nicht ausreichend sein sollte. Eine Weiterleitung in die Abschirmung ist ausgeschlossen, so daß Leckstellen vermieden werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, daß die Wandplatten aus einem nichtmetallischen Grundmaterial bestehen, auf dem die Schirmfläche aufgebracht ist. Dadurch ist die Schirmfläche frei von allen mechanischen Beanspruchungen und kann deshalb dünn ausgeführt werden, ohne daß die mechanische Festigkeit der Wandplatten leidet.

Als Grundmaterial für die Wandplatten können marktübliche Materialien verwendet werden, vorzugsweise aus Holz oder aus einem Holzprodukt, beispielsweise Spanplatten.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, daß jeweils zwischen den Profilträgern und den daran angeschraubten Wandplatten eine metallische verformbare Zwischenlage angeordnet ist, beispielsweise aus Kupferdrahtgeflecht oder Bleche mit Well- oder Riffelstruktur. Solche Zwischenlagen gleichen Unebenheiten im Abstand zwischen den Flächen aus und ergeben definierte Hohlleiter.

Neben einer einlagigen Beplankung des tragenden Gerippes mit Wandplatten ist es in weiterer Ausgestaltung des Erfindungsgedankens auch möglich, das tragende Gerippe aus Profilträgern beiderseits mit Wandplatten zu beplanken, die jeweils eine gegen die Profilträger gepreßte Schirmfläche aufweisen. Dadurch sind mit geringem Mehraufwand auch doppelwandige Abschirmungen leicht herstellbar. Solche doppelwandigen Abschirmungen ergeben höhere Dämpfungswerte. Bei doppelseitiger Abschirmung ist auch die Verwendung unterschiedlicher Materialien (z. B. Kupfer und Eisen) möglich, wobei sich ganz spezielle Abschirmungsforderungen erfüllen lassen. Weiterhin läßt sich durch die Wahl der Profile des Gerippes ein variabler Abstand zwischen zwei Schirmflächen bei doppelwandigen Abschirmungen erreichen, wodurch ebenfalls bestimmte Dämpfungsverläufe erreicht werden können.

Da die Profilträger des Gerippes immer die Stoßfugen der Wandplatten überlappen, ist es ausgeschlossen, daß Stoßstellen von Bauteilen des Gerippes an den Stoßstellen der Schirmflächen zu liegen kommen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgedankens sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.

Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen näher erläutert, die in der Zeichnung dargestellt sind. Es zeigt

Fig. 1 einen horizontalen Teilschnitt durch die senkrechte Stoßfuge zweier Wandplatten einer Abschirmkabine, die an einem Hohlprofilträger angeschraubt sind,

Fig. 2 eine gegenüber der Fig. 1 abgewandelte Ausführungsform mit einer Zwischenlage zwischen den Wandplatten und dem Hohlprofilträger,

Fig. 3 in einer Darstellung entsprechend den Fig. 1 und 2 eine doppelwandige Abschirmung und

Fig. 4 eine Eckverbindung mit einem Winkelhohlprofil.

Die Zeichnung zeigt konstruktive Einzelheiten des Aufbaus einer Abschirmkabine, die beispielsweise dazu dient, einen Kernspintomographen so abzuschirmen, daß der Austritt von hochfrequenten Magnetfeldern weitestgehend verhindert wird. Die Abschirmkabine weist ein tragendes Gerippe aus metallischen Profilträgern, beispielsweise Hohlprofilträgern 1 aus Aluminium auf, an denen Wandplatten 2 angebracht sind, die die Wandfläche der Abschirmkabine bilden.

Die in einer Stoßfuge 3 stumpf aneinanderstoßenden Wandplatten 2 bestehen jeweils aus einem Grundmaterial 4, beispielsweise einer Spanplatte und einer daran einseitig angebrachten metallischen Schirmfläche 5, beispielsweise Kupferfolie. Statt dessen können auch andere Ausführungsformen der Wandplatten 2 gewählt werden, beispielsweise selbsttragende Metallplatten. Mittels Schrauben 6, beispielsweise selbstschneidenden Schnellbauschrauben oder Treibschrauben sind die Ränder der Wandplatten 2 mit einer Wand des Hohlprofilträgers 1 so verschraubt, daß der Profilträger 1 die Stoßfuge 3 überlappt. Das aus den Profilträgern 1 bestehende tragende Gerippe der Abschirmkabine ist so gestaltet, daß sämtliche Stoßfugen 3 aller Wandplatten 2 von Profilträgern 1 überlappt werden.

Durch die Schrauben 6, die in ausreichendem gegenseitigen Abstand entlang der Ränder der Wandplatten 2 eingeschraubt sind, wird die Schirmfläche 5 gegen den Profilträger 1 gepreßt, der dadurch im Hochfrequenzbereich eine Verbindung zwischen den Schirmflächen 5 benachbarter Wandplatten 2 herstellt. Die Kontaktflächen der Schirmfläche 5 mit dem Profilträger 1 können dabei glatt oder strukturiert, beispielsweise aufgerauht sein. Die Auflagefläche jedes Randes einer Wandplatte 2 wird vorzugsweise breiter als etwa 30 mm gewählt. Falls aus konstruktiven Gründen eine schmalere Überlappung notwendig ist, kann der Abstand der Schrauben 6 geringer gewählt werden, so daß durch Erhöhung des Anpreßdrucks eine Verminderung der Dämpfung in diesem Bereich vermieden wird. Die in der Kontaktfläche aufeinanderliegenden Materialien werden vorzugsweise gut verformbar gewählt, um einen sehr geringen elektrischen Hochfrequenz- Übergangswiderstand zu erreichen. Als Materialien kommen neben Kupfer und Messing auch Edelstahl oder Stahl in Frage.

Das aus den Profilträgern 1 bestehende Gerippe ist wie dargestellt vorzugsweise aus Hohlprofilen hergestellt, wobei sich Aluminium und Aluminiumlegierungen wegen ihrer mechanischen und elektrischen Eigenschaften besonders bewährt haben. Durch die Verformung der Materialien im Bereich der Schrauben 6, insbesondere durch die Quellwirkung des Aluminiums, wird ein gut leitender Kontakt zu der Schraube hergestellt, so daß der Austritt des hochfrequenten Magnetfeldes im Bereich der Schrauben 6 verhindert wird, zumal diese durch die Verwendung eines Hohlprofils für den Profilträger 1 noch zusätzlich abgeschirmt werden. Durch die Verwendung von selbstschneidenden Treibschrauben 6 wird ein isolierender Oxidüberzug des Aluminiums der Profilträger 1 überwunden.

Die die Abschirmung bildende metallische Schirmfläche 5 und die damit im Hochfrequenzbereich leitend verbundenen Profilträger 1 können an der Innenseite oder der Außenseite der Wand der Abschirmkabine angeordnet sein.

Die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von der Ausführungsform nach Fig. 1 nur dadurch, daß an den Kontaktflächen zwischen der Schirmfläche 5 und dem Profilträger 1 eine Zwischenlage 7 eingelegt ist, die aus einem leicht verformbaren, elektrisch gut leitenden Material besteht, vorzugsweise Kupfergeflecht oder Messinggeflecht.

Fig. 3 zeigt, daß zum Aufbau einer doppelwandigen Abschirmkabine in der schon in Fig. 1 erläuterten Weise Wandplatten 2 von beiden Seiten an den Profilträgern 1 angeschraubt werden können, wobei die Schirmflächen 5 jeweils dem Profilträger 1 zugekehrt und mit diesem elektrisch leitend verbunden sind.

Die beschriebenen Abschirmkabinen können ohne wesentliche Veränderung des Bauprinzips als selbsttragende Kabinen oder als ortsfeste Einbauten in vorhandene Räume ausgeführt werden. Der Einbau von Apparaturen, die die Abschirmung durchdringen, ist bei der Montage leicht möglich.

An den Ecken der Abschirmkabine können Winkelprofile (1′) verwendet werden, an denen die Wandplatten 2 angeschraubt werden. Fig. 4 zeigt im Schnitt in einer Darstellung entsprechend den Fig. 1 bis 3 einen Eckstoß zweier Wandplatten. Der die Stoßfuge der Wandplatten 2 überlappende Profilträger 1′ ist hierbei als Winkelprofil, und zwar ebenfalls vorzugsweise als Hohlprofil ausgeführt.

Claims (7)

1. Abschirmkabine für hochfrequente Magnetfelder, insbesondere für Kernspintomographen in der medizinischen Technik, mit jeweils mindestens eine metallische Schirmfläche tragenden Wandplatten, deren Stoßfugen von Fugenabdeckungen überlappt werden, die mit den Wandplatten derart verschraubt sind, daß die auf den Wandplatten angebrachte Schirmfläche gegen die Fugenabdeckung gepreßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Fugenabdeckungen ein tragendes Gerippe der Abschirmkabine bilden, das aus Hohlprofilträgern (1, 1′) aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung besteht und mit den Wandplatten (2) mittels selbstschneidender Treibschrauben (6) beplankt ist, die in eine Profilwand des Hohlprofilträgers (1, 1′) eingeschraubt sind.

2. Abschirmkabine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandplatten (2) aus einem nichtmetallischen Grundmaterial (4) bestehen, auf dem die Schirmfläche (5) aufgebracht ist.

3. Abschirmkabine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Grundmaterial (4) der Wandplatten (2) aus Holz oder einem Holzprodukt besteht.

4. Abschirmkabine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schirmfläche (5) aus Kupfer besteht.

5. Abschirmkabine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwischen den Profilträgern (1, 1′) und den daran angeschraubten Wandplatten (2) eine metallische verformbare Zwischenlage (7) angeordnet ist.

6. Abschirmkabine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das tragende Gerippe aus Profilträgern (1) beiderseits mit Wandplatten (2) beplankt ist, die jeweils eine gegen die Profilträger (1, 1′) gepreßte Schirmfläche (5) aufweisen.

7. Abschirmkabine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Schirmflächen (5), die an den den Profilträgern (1) abgewandten Seiten der Wandplatten (2) liegen, miteinander verlötet oder verschweißt sind.