DE3924579C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine supraleitende Magnetanordnung, umfassend eine zylindrische supraleitende Spulenanordnung zur Erzeugung eines statischen Magnetfeldes; einen Kühltank, in welchem die supraleitende Spulenanordnung aufgenommen und in einem gekühlten supraleitenden Zustand gehalten ist; einen auf Temperatur von flüssigem Stickstoff gerhaltenen Wärmeabschirmungstank, der den Kühltank umgibt und von außen kühlt, wobei der Wärmeabschirmungstank einen Innenzylinder, einen Außenzylinder sowie Stirnplatten aufweist, welche den Innenzylinder und den Außenzylinder verbinden; einen Vakuumtank, der die gesamte Anordnung umgibt; und eine innerhalb von der supraleitenden Spulenanordnung angeordnete weitere, normal leitende Spulenanordnung zur Erzeugung und Überlagerung eines zeitlich veränderlichen Magnetfeldes.

Fig. 1 zeigt einen Querschnitt eines Beispiels einer herkömmlichen supraleitenden Magnetanordnung. In dieser Anordnung sind supraleitende Spulen 1, die sich auf der Temperatur von flüssigem Helium im supraleitenden Zustand befinden, zur Erzeugung eines statischen Magnetfeldes innerhalb eines Kühltanks 2 untergebracht, der mit flüssigem Helium 3 gefüllt ist. Die Zuführung von flüssigem Helium 3 in den Kühltank 2 und die Verdrahtung der supraleitenden Spulen 1 wird durch eine Zugangsöffnung 4 des Kühltanks 2 vorgenommen. Auf der Außenseite des Kühltanks 2 für flüssiges Helium 3 ist ein Kühltank 5 für flüssigen Stickstoff 7 vorgesehen, der einen Wärmeschild bildet. Der flüssige Stickstoff 7 wird in den Kühltank 5 durch eine Zugangsöffnung 6 eingeleitet.

Stirnplatten 8 zur Wärmeabschirmung in Kontakt mit dem flüssigen Stickstoff 7 enthaltenden Kühltank 5 und ein Innenzylinder 9 zur Wärmeabschirmung in Kontakt mit den Stirnplatten 8 sind auf der Temperatur von flüssigem Stickstoff 7 gehalten. All diese Komponenten sind in einem Vakuumtank 10 zur Wärmeisolierung untergebracht. Im Zentrum des Vakuumtanks 10 sind normal leitende Spulen 11 zur Erzeugung eines zeitlich veränderlichen Magnetfeldes und ein Spulenträger 12 angeordnet. Die supraleitenden Spulen 1 und die ein zeitlich veränderliches Magnetfeld erzeugenden Spulen 11 bilden in Kombination miteinander einen zugeordneten Magnetfeldraum 13.

Im folgenden wird die Wirkungsweise der oben beschriebenen Anordnung näher erläutert. Wenn die supraleitenden Spulen 1 durch das flüssige Helium 3 gekühlt sind, gehen sie in einen supraleitenden Zustand, wo sie einen elektrischen Widerstand Null haben, und erzeugen ein statisches Magnetfeld ohne jegliche Leitungsverluste eines darin fließenden Gleichstroms.

Da die latente Wärme oder Umwandlungswärme von flüssigem Helium 3 klein ist, bewirkt auch eine kleine Wärmemenge, die von außen eindringt, daß eine große Menge von flüssigem Helium 3 verdampft. Um diesem Umstand Rechnung zu tragen, ist die supraleitende Magnetanordnung gegen Wärme isoliert oder abgeschirmt durch das Vorsehen des Vakuumtanks 10, des Kühltanks 5 für flüssigen Stickstoff 7, der Stirnplatten 8 zur Wärmeabschirmung sowie des Innenzylinders 9 zur Wärmeabschirmung, die mit dem flüssigen Stickstoff 7 im Kühltank 5 in Kontakt stehen, und die Stirnplatten 8 und der Innenzylinder 9 werden auf der Temperatur von flüssigem Stickstoff gehalten.

Dies verhindert so weit wie möglich, daß Wärme in die Anordnung eindringt, und beschränkt somit die Verdampfung von flüssigem Helium 3. Der Innenzylinder 9 besteht im allgemeinen aus einem Metall mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit, beispielsweise aus Kupfer oder Aluminium.

An die ein zeitlich veränderliches Magnetfeld erzeugenden Spulen 11, die sich in einem normal leitenden Zustand befinden, wird ein impulsförmiger Strom angelegt, um ein gewünschtes Magnetfeld dem magnetostatischen Feld, welches von den supraleitenden Spulen 1 erzeugt wird, in dem zugeordneten Magnetfeldraum 13 zu überlagern. Das Magnetfeld des Stroms in den Spulen 11 erzeugt einen induzierten Strom in dem Innenzylinder 9.

Wie sich aus der Darstellung in Fig. 1 ergibt, umgibt der Innenzylinder 9 die Spulen 11, welche das zeitlich veränderliche Magnetfeld erzeugen, in zylindrischer Weise. Diese Anordnung erzeugt eine hohe Gegeninduktivität zwischen dem Innenzylinder 9 und den Spulen 11. Außerdem ist der Innenzylinder 9 auf die Temperatur von flüssigem Stickstoff 7 heruntergekühlt, bei der sein elektrischer Widerstand niedrig ist. Dies bringt es mit sich, daß in dem Innenzylinder 9 ein induzierter Strom mit hoher Stromstärke erzeugt wird.

Der Wert der induzierten Stromstärke und der Wert der an die Spulen 11 angelegten Stromstärke zur Erzeugung des zeitlich veränderlichen Magnetfeldes haben einen Zusammenhang, der in der nachstehenden Gleichung (1) ausgedrückt ist. Das tatsächlich erzeugte zeitlich veränderliche Magnetfeld ist das zeitlich veränderliche Magnetfeld, das von dem Strom in den Spulen 11 erzeugt wird, und das ihm überlagerte Magnetfeld, welches von diesem induzierten Strom erzeugt wird; dies bedeutet, daß das von dem induzierten Strom erzeugte Magnetfeld sich zu dem Magnetfeld in der entgegegesetzten Richtung addiert:

wobei folgende Bezeichnungen verwendet sind:

L Selbstinduktivität des Innenzylinders zur Wärmeabschirmung
M Gegeninduktivität zwischen den das zeitlich veränderliche Magnetfeld erzeugenden Spulen und dem Innenzylinder,
R Widerstand des Innenzylinders,
i₁ Stromstärke des an die Spulen zur Erzeugung des zeitlich veränderlichen Magnetfeldes angelegten Stroms,
i₂ Stromstärke des im Innenzylinder induzierten Stroms.

Wenn beispielsweise ein Strom mit einer trapezförmigen Wellenform gemäß Fig. 2(A) an die Spulen 11 zur Erzeugung des zeitlich veränderlichen Magnetfeldes angelegt wird, so wird der Strom, der in dem Innenzylinder 9 fließt, durch den Widerstand R des Innenzylinders 9 gedämpft, wie es in Fig. 2(B) dargestellt ist.

Dementsprechend ändert sich ein Magnetfeld, das in dem Raum 13 durch die beiden Ströme gemäß Fig. 2(A) und 2(B) erzeugt wird, mit der Zeit, wie es in Fig. 2(C) dargestellt ist. Wenn somit gewünscht ist, daß in dem Raum 13 ein Magnetfeld erzeugt wird, das eine gleichbleibende Intensität während einer Periode hat, die in Fig. 2(C) mit T bezeichnet ist, muß an die Spulen 11 zur Erzeugung des zeitlich veränderlichen Magnetfeldes ein Strom angelegt werden, der so ausgelegt ist, daß er die Schwankungen im induzierten Strom in dem inneren Zylinder 9 gemäß Fig. 3(B) kompensiert; es muß also ein Strom gemäß Fig. 3(A) an die Spulen 11 angelegt werden, um insgesamt ein Magnetfeld mit einem festen Wert zu erhalten, das in Fig. 3(C) dargestellt ist.

Ein induzierter Strom wird auch in einem Innenzylinder 10a des Vakuumtanks 10 erzeugt, der zwischen dem Innenzylinder 9 und den normal leitenden Spulen 11 angeordnet ist. Der Vakuumtank 10 hat jedoch eine normale Temperatur und somit einen hohen (elektrischen) Widerstand. Dementsprechend ist der Wert der Stromstärke des in dem Innenzylinder 10a induzierten Stroms klein genug, so daß er auf einen vernachlässigbaren Wert gedämpft ist.

Bei einer herkömmlichen supraleitenden Magnetanordnung mit derartigem Aufbau muß also, um ein zeitlich veränderliches Magnetfeld mit einer festen Intensität für eine vorgegebene Zeitspanne zu erzeugen, ein Strom an die Spulen im normal leitenden Zustand angelegt werden, wobei der Strom ausgelegt ist, daß er die Dämpfung des induzierten Stroms in dem Innenzylinder 9 zur Wärmeabschirmung kompensiert. Dies macht es erforderlich, daß eine nicht dargestellte Erregerstromquelle für die Spulen zur Erzeugung des zeitlich veränderichen Magnetfeldes mit einer entsprechenden Einstellfunktion vorgesehen ist.

Eine supraleitende Magnetanordnung der eingangs genannten Art ist beispielsweise aus der DE-OS 33 08 157 bekannt. Dort ist eine Kühleinrichtung für ein Tieftemperatur-Magnetsystem beschrieben, das eine supraleitende Magnetspule aufweist, die einen Probenraum umschließt. Die Magnetspule ist von wenigstens einem Zwischenschild umgeben und wird in einer evakuierten Außenhülle gehalten. Auf der Außenhülle ist ein motorisch angetriebener Refrigerator vorgesehen, der über einen durch die Außenhülle führenden Kühlarm wenigstens einen Zwischenschild aktiv kühlt. Zur Kompensation von Störfedern, die vom motorischen Antrieb des Refrigerators ausgehen, ist eine Sensoreinrichtung zum Erfassen dieser magnetischen und/oder mechanischen Störsignale vorgesehen. Das Sensorsignal steuert mindestens eine Korrekturspule zum Kompensieren des im Probenraum wirksamen Störfeldes.

Bei einer solchen herkömmlichen Anordnung besteht der Innenzylinder zwischen der supraleitenden Spulenanordnung und der weiteren Spulenanordnung aus einem normal leitenden Material, so daß bei der Induktion eines Magnetfeldes in diesem Material die gleichen Probleme auftreten, die vorstehend erläutert sind. Aus diesem Grunde müssen induzierte Magnetfelder durch eine entsprechende aufwendige Ansteuerung der Korrekturspule über das dort vorgesehene Steuergerät kompensiert werden. Für den Innenzylinder des Wärmeabschirmungstanks zwischen der supraleitenden Spulenanordnung und der weiteren Spulenanordnung ist auch keinerlei Heizeinrichtung vorgesehen, vielmehr wäre diese bei der Anordnung gemäß der DE-OS 33 08 157 unerwünscht, weil sie die Wirkung dieses Wärmeabschirmungstanks beeinträchtigen würde.

In der JP 63-67 706 (A) ist ein Kryostat beschrieben, bei dem es darum geht, eine ausreichende Wärmeabschirmung zu erzielen und dabei unerwünschte Wirbelstromverluste zu vermeiden. In dieser Druckschrift ist erläutert, daß eine Wärmeabschirmungsplatte aus Edelstahl einen elektrischen Widerstand hat, der etwa um einen Faktor 1000 größer ist als der von Kupfer, so daß das Material Edelstahl in wirkungsvoller Weise Wirbelstromverluste unterdrücken kann. Dabei tritt allerdings das Problem auf, daß die Wärmeabschirmungsfunktion dieser Wärmeabschirmungsplatte ungenügend wird, weil die thermische Leitfähigkeit auch etwa um einen Faktor 1000 geringer ist als bei Kupfer. Um daher eine ausreichende Wärmeabschirmung zu erzielen, ist dort ein Kühlrohr vorgesehen, das längs der Wärmeabschirmungsplatte angeordnet ist und mit flüssigem Stickstoff aus einem Tank versorgt wird. Die Problematik der Überlagerung von zeitlich veränderlichen Magnetfeldern und den von ihnen in Betrieb induzierten Magnetfeldern ist dort nicht angesprochen. Die Verwendung von supraleitenden Materialien ist dort nicht erwähnt.

In der FR-PS 15 59 089 ist eine Vorrichtung beschrieben, die dazu dient, ein von einer supraleitenden Spule hervorgerufenes Magnetfeld besonders homogen zu machen. Zu diesem Zweck ist ein Kryostat mit flüssigem Stickstoff gefüllt, in den ein Kühltank eintaucht, der wiederum mit flüssigem Helium gefüllt ist. In diesem flüssigen Helium befindet sich eine supraleitende Spule, die in ihrem Innenraum auf einem supraleitenden Zylinder einen elektrischen Heizwiderstand aufweist. Dieser elektrische Heizwiderstand ist an eine nicht dargestellte Stromversorgung angeschlossen, um den Zylinder vorübergehend auf eine Temperatur aufzuheizen, die oberhalb der kritischen Temperatur liegt. In dieser Druckschrifft ist vorgesehen, daß die Heizelemente sich auf dem supraleitenden Zylinder nur in bestimmten Bereichen in Umfangsrichtung befinden, damit beim Heizen dieser Heizdrähte ganz gezielt eine lokale Schwächung des homogenen Magnetfeldes hervorgerufen werden kann, das von der supraleitenden Spule erzeugt wird.

Der supraleitende Zylinder ist dort in das flüssige Helium eingetaucht, das in dem Kühltank enthalten ist. Der supraleitende Zylinder bildet dort somit keinen Teil eines Wärmeabschirmungstanks der zwischen einer ersten, supraleitenden Spulenanordnung und einer weiteren, normal leitenden Spulenanordnung vorgesehen ist. Auch ist bei der Anordnung gemäß der FR-PS 15 59 089 keine Überlagerung von zeitlich veränderlichen Magnetfeldern und dadurch induzierten Magnetfeldern zu berücksichtigen, sondern es ist lediglich eine supraleitende Spulenanordnung in einer entsprechenden Kühleinrichtung vorgesehen.

Die GB 21 23 639 A beschreibt eine magnetische Abschirmung, bei der ein hohler langgestreckter supraleitender Zylinder vorgesehen ist, der verschiedene Bereiche aus unterschiedlichen Materialien aufweist. Damit wird eine magnetische Abschirmung gebildet, um im Innenraum der Anordnung einen magnetfeldfreien Raum für bestimmte Anwendungszwecke zu erzeugen. Damit bei einem unerwünschten Temperaturanstieg ein supraleitender Zylinder nicht beschädigt wird, sitzt er in elektrischer Verbindung mit und in innigem Kontakt auf einem Innenzylinder, der als Stromabführungszylinder dient und im Nebenschluß den supraleitenden Zylinder schützt, wenn dieser plötzlich in seinen normalleitenden Zustand gebracht wird. Diese herkömmliche Anordnung dient dem Zweck, in einem bestimmten Volumen einen magnetfeldfreien Raum zu erzeugen, der beispielsweise zum Betreiben von Computern spezieller Bauart benötigt wird, wobei das magnetische Feld einen vorgegebenen Grenzwert nicht überschreiten darf. Die absichtliche Überlagerung eines zeitlich veränderlichen Magnetfeldes und eines dadurch induzierten Magnetfeldes sowie die damit verbundenen Probleme sind in dieser Druckschrift nicht angesprochen. Der Aufbau einer Kühleinrichtung für eine supraleitende Magnetanordnung spielt bei der Anordnung gemäß dieser Druckschrift keine Rolle.

Aus der Zeitschrift IEEE Spectrum, Mai 1988, Seiten 30-41 sind eine Reihe von Supraleitern bekannt, die aus verschiedenen Materialien bestehen können und die bei unterschiedlichen Temperaturen ihre Supraleitungseigenschaft erreichen, dabei sind auch Keramik-Supraleiter erwähnt. Die speziellen Probleme einer Magnetanordnung miteinander überlagerten Magnetfeldern sowie einer dazugehörigen Wärmeabschirmungseinrichtung sind dort nicht angesprochen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine supraleitende Magnetanordnung anzugeben, die bei wirkungsvoller thermischer Abschirmung der supraleitenden Spulenanordnung trotz der Induktion eines Magnetfeldes durch die weitere Spulenanordnung einen reproduzierbaren Magnetfeldaufbau ermöglicht, ohne daß komplizierte Kompensationseinrichtungen erforderlich sind.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, eine supraleitende Magnetanordnung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß der Innenzylinder zwischen der supraleitenden Spulenanordnung und der weiteren Spulenanordnung aus einem supraleitenden Material vom Keramiktyp besteht und zur Umschaltung auf Normaltemperatur eine Heizeinrichtung, insbesondere einen Heizdraht aufweist.

In Weiterbildung der erfindungsgemäßen Magnetanordnung ist vorgesehen, daß die als Heizdraht ausgebildete Heizeinrichtung eine in dem Innenzylinder induzierbare Stromschleife kreuzt.

Durch den Aufbau der supraleitenden Magnetanordnung wird erreicht, daß der Innenzylinder, durch den ein induzierter Strom fließt, auf die Temperatur von flüssigem Stickstoff heruntergekühlt ist und sich somit in einem supraleitenden Zustand befindet. Dadurch verschwindet der elektrische Widerstand des Innenzylinders, mit der Folge, daß die Dämpfung des darin induzierten Stromes eliminiert werden kann, so daß die Erzeugung eines Magnetfeldes mit vorgegebener Intensität in reproduzierbarer Weise gewährleistet ist. Damit ein stabiles statisches Magnetfeld von der supraleitenden Spulenanordnung erzeugt werden kann, läßt sich der Innenzylinder durch die Heizeinrichtung auf einen normal leitenden Zustand bringen. Nach der Einstellung des statischen Magnetfeldes kann dieser Innenzylinder dann durch Abschalten seiner Heizeinrichtung wieder in einen supraleitenden Zustand gebracht werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in

Fig. 1 einen Querschnitt einer herkömmlichen supraleitenden Magnetanordnung;

Fig. 2(A) die Wellenform eines Stroms, der an die Spule zur Erzeugung eines zeitlich veränderlichen Magnetfeldes in der supraleitenden Magnetanordnung gemäß Fig. 1 angelegt wird;

Fig. 2(B) die Wellenform eines in einem Innenzylinder induzierten Stroms;

Fig. 2(C) die Form eines resultierenden Magnetfeldes;

Fig. 3(A) die Wellenform eines Stroms, der an die Spule zur Erzeugung eines zeitlich veränderlichen Magnetfeldes in einem Falle angelegt wird, wo das resultierende Magnetfeld der Spule gemäß Fig. 1 für eine vorgegebene Zeitspanne auf einem festen Wert gehalten werden soll;

Fig. 3(B) die Wellenform des im Innenzylinder induzierten Stroms;

Fig. 3(C) die Form des resultierenden Magnetfeldes;

Fig. 4 einen Querschnitt einer supraleitenden Magnetanordnung gemäß einer ersten Ausführungsform gemäß der Erfindung;

Fig. 5(A) die Wellenform eines an die Spule zur Erzeugung eines zeitlich veränderlichen Magnetfeldes angelegten Stroms bei der supraleitenden Magnetanordnung gemäß Fig. 4;

Fig. 5(B) die Wellenform des dabei in einem Innenzylinder induzierten Stroms;

Fig. 5(C) die Form eines dadurch erzeugten Magnetfeldes;

Fig. 6 einen Querschnitt einer supraleitenden Magnetanordnung gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung und in

Fig. 7 ein Ausführungsbeispiel der Anbringung eines Heizdrahtes auf dem Innenzylinder.

Im folgenden wird zunächst auf Fig. 4 Bezug genommen, die einen Querschnitt einer supraleitenden Magnetanordnung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt. Dabei werden in Fig. 4 die gleichen Bezugszeichen für gleiche oder entsprechende Teile wie in Fig. 1 verwendet.

Bei der supraleitenden Magnetanordnung gemäß Fig. 4 besteht ein Innenzylinder 21 zur Wärmeabschirmung, der mit den Stirnplatten 8 zur Wärmeabschirmung in Kontakt steht und auf der Temperatur von flüssigem Stickstoff gehalten ist, aus einem Supraleiter, nämlich einem Supraleiter vom Keramiktyp, der durch den im Wärmeabschirmungstank 5 enthaltenen flüssigen Stickstoff 7 supraleitend gemacht wird. Ein Heizdraht 22 ist auf dem Innenzylinder 21 vorgesehen, um den Innenzylinder 21 in den normal leitenden Zustand zu bringen.

Als nächstes wird die Wirkungsweise dieser Ausführungsform näher erläutert. In einem Normalzustand, in welchem ein statisches Magnetfeld vorgegeben ist, befindet sich der Innenzylinder 21, da er mit den Stirnplatten 8 in Kontakt steht, die wiederum mit dem flüssigen Stickstoff 7 im Wärmeabschirmungstank 5 in Kontakt stehen, auf der Temperatur vom flüssigen Stickstoff 7 und ist somit in einem supraleitenden Zustand.

Da der Widerstand R des Innnenzylinders 21 zur Wärmeabschirmung oder Wärmeisolierung in Gleichung (1) Null wird, besteht die nachstehende Relation zwischen der Stromstärke eines an die normal leitenden Spulen 11 zur Erzeugung des zeitlich veränderlichen Magnetfeldes angelegten Stroms und der Stromstärke eines induzierten Stroms in dem Innenzylinder 21:

wobei folgende Bezeichnungen verwendet sind:

L′ Selbstinduktivität des Innenzylinders zur Wärmeabschirmung
M′ Gegeninduktivität zwischen den Spulen zur Erzeugung des zeitlich veränderlichen Magnetfeldes und dem Innenzylinder,
i₁ Stromstärke des an die Spulen zur Erzeugung des zeitlich veränderlichen Magnetfeldes angelegten Stroms,
i₂ Stromstärke des im Innenzylinder induzierten Stroms.

Wenn somit ein Strom mit einer trapezförmigen Wellenform gemäß Fig. 5(A) an die Spulen 11 zur Erzeugung des zeitlich veränderlichen Magnetfeldes angelegt wird, wird eine Dämpfung eines induzierten Stroms in dem Innenzylinder 21 durch einen (elektrischen) Widerstand eliminiert, und es fließt ein Strom mit einer trapezförmigen Wellenform gemäß Fig. 5(B) durch ihn hindurch.

Infolgedessen hat das Magnetfeld, das in dem zugeordneten Magnetfeldraum 13 erzeugt wird durch den Strom, der an die Spulen 11 zur Erzeugung des zeitlich veränderlichen Magnetfeldes angelegt wird, und durch den in dem Innenzylinder 21 induzierten Strom eine feste Intensität für eine mit T bezeichnete Zeitspanne, wie es in Fig. 5(C) dargestellt ist.

Bei der nachstehend beschriebenen Prozedur wird ein statisches Magnetfeld vorgegeben.

Bei der herkömmlichen supraleitenden Magnetanordnung besteht der Innenzylinder 9 aus einem normal leitenden Material. Infolgedessen wird, wenn die supraleitenden Spulen 1 erregt werden, der induzierte Strom in dem Innenzylinder 9 durch seinen Widerstand gedämpft, und schließlich wird ein statisches Magnetfeld erzeugt, das durch den an die supraleitenden Spulen 1 angelegten Strom bestimmt ist.

Demgegenüber besteht bei der supraleitenden Magnetanordnung gemäß der Erfindung der Innenzylinder 21 zur Wärmeabschirmung aus einem Supraleiter vom Keramiktyp, der bei einer Temperatur supraleitend wird, die gleich der Temperatur von flüssigem Stickstoff oder höher als diese Temperatur von flüssigem Stickstoff ist.

Ein derartiger Innenzylinder 21 ist mit dem Wärmeabschirmungstank 5 für flüssigen Stickstoff 7 durch die Stirnplatten 8 verbunden, so daß er auf die Temperatur von flüssigem Stickstoff 7 heruntergekühlt ist und sich somit in einem supraleitenden Zustand befindet. Wenn die supraleitenden Spulen 1 erregt werden, fließt infolgedessen der im Innenzylinder 21 induzierte Strom ohne Dämpfung in einer solchen Weise weiter, die dem Magnetfeld entgegengesetzt ist, welches von den supraleitenden Spulen 1 erzeugt wird.

Um somit ein statisches Magnetfeld zu erzeugen, wird der Innenzylinder 21 aus einem supraleitenden Material vom Keramiktyp durch die Erregung des Heizdrahtes 22 auf einen normal leitenden Zustand gebracht. Nach dem Einstellen des statischen Magnetfeldes wird der Innenzylinder 21 durch Abschalten des Heizdrahtes 22 wieder in einen supraleitenden Zustand zurückgebracht.

Bei der obenbeschriebenen Ausführungsform besteht der Innenzylinder 21, der mit dem Tank 5 für flüssigen Stickstoff 7 verbunden ist, aus einem Supraleiter vom Keramiktyp. Die supraleitende Magnetanordnung kann jedoch auch so ausgelegt und angeordnet sein, wie es in Fig. 6 dargestellt ist. Dabei ist eine Kühlmaschine 31 anstelle des Tanks 5 für flüssigen Stickstoff 7 vorgesehen, um einen Wärmeabschirmungstank 33 zu kühlen, der einen Außenzylinder 32, einen Innenzylinder 21 und zwei Stirnplatten 8a aufweist, welche den Außenzylinder 32 und den Innenzylinder 21 verbinden, um für eine Temperatur zu sorgen, die gleich der Temperatur von flüssigem Stickstoff oder niedriger als die Temperatur von flüssigem Stickstoff ist. Weiterhin besteht der Innenzylinder 21 des Wärmeabschirmungstanks 33 aus einem Supraleiter vom Keramiktyp, und ein Heizdraht 22 ist auf dem Innenzylinder 21 vorgesehen.

Ferner kann der Heizdraht 22 auch in der Weise vorgesehen sein, daß er induzierte Stromschleifen 23 kreuzt, welche durch die Erregung eines magnetostatischen Feldes erzeugt werden, wie es Fig. 7 zeigt. In diesem Falle ist es nicht erforderlich, daß der Heizdraht 22 auf der gesamten Oberfläche des Innenzylinders 21 vorgesehen ist. Weiterhin kann der Innenzylinder 21 zur Wärmeabschirmung auch durch eine andere Einrichtung als einen Heizdraht 22 in einen normal leitenden Zustand gebracht werden.

Der Innenzylinder der erfindungsgemäßen supraleitenden Anordnung besteht aus einem Supraleiter vom Keramiktyp.

Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, daß der Innenzylinder zur Wärmeabschirmung aus einem Supraleiter besteht, der bei einer Temperatur in den supraleitenden Zustand geht, die gleich der Temperatur von flüssigem Stickstoff oder höher als die von flüssigem Stickstoff ist. Infolgedessen ist es möglich, die Dämpfung eines induzierten Stroms, der durch die Erregung von Spulen zur Erzeugung des pulsierenden Magnetfeldes erzeugt wird, in dem Innenzylinder zu eliminieren, der auf der Temperatur von flüssigem Stickstoff gehalten wird. Somit kann das Magnetfeld, das in dem zugeordneten Magnetfeldraum erzeugt wird, für eine gewünschte und vorgegebene Zeitspanne auf einen festen Wert gehalten werden, und das Vorsehen einer Justierschaltung in der Stromquelle für die Spulen zur Erzeugung eines zeitlich veränderlichen Magnetfeldes kann daher entfallen, so daß die Herstellungskosten gesenkt werden können.

Claims (3)

1. Supraleitende Magnetanordnung, umfassend

• - eine zylindrische supraleitende Spulenanordnung (1) zur Erzeugung eines statischen Magnetfeldes,
• - einen Kühltank (2), in welchem die supraleitende Spulenanordnung (1) aufgenommen und in einem gekühlten, supraleitenden Zustand gehalten ist,
• - einen auf Temperatur von flüssigem Stickstoff gehaltenen Wärmeabschirmungstank (5, 33), der den Kühltank (2) umgibt und von außen kühlt, wobei der Wärmeabschirmungstank (5, 33) einen Innenzylinder (21), einen Außenzylinder (5, 32) sowie Stirnplatten (8, 8a) aufweist, welche den Innenzylinder (21) und den Außenzylinder (5, 32) verbinden,
• - einen Vakuumtank (10),, der die gesamte Anordnung umgibt, und
• - eine innerhalb von der supraleitenden Spulenanordnung (1) angeordnete weitere, normal leitende Spulenanordnung (11) zur Erzeugung und Übrlagerung eines zeitlich veränderlichen Magnetfeldes,

dadurch gekennzeichnet, daß der Innenzylinder (21) zwischen der supraleitenden Spulenanordnung (1) und der weiteren Spulenanordnung (11) aus einem supraleitenden Material vom Keramiktyp besteht und zur Umschaltung auf Normaltemperatur eine Heizeinrichtung (22), insbesondere einen Heizdraht, aufweist.

2. Magnetanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die als Heizdraht ausgebildete Heizeinrichtung (22) eine in dem Innenzylinder (21) induzierbare Stromschleife (23) kreuzt.