DE4442742C1 - Probenkopf für die Kernresonanz-Spektroskopie - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Probenkopf für die Kernresonanz- Spektroskopie mit einem Probenhalter, in dem eine Probe um eine Rotationsachse drehbar gehalten ist, wobei der Probenhalter mit der Rotationsachse um einen Winkel zu einer Längsachse des Probenkopfes verschwenkt angeordnet ist, und die Längsachse mit der Hauptrichtung eines umgebenden konstanten Magnetfeldes zusammenfällt, und mit Mitteln zum servomechanischen Verändern des Winkels.

Ein Probenkopf der vorstehend genannten Art ist aus der US-Z "Journal of Magnetic Resonance" 86 (1990), Seiten 470-487, insbesondere 477-479, bekannt. Ein kommerziell erhältlicher Probenkopf der vorstehend genannten Art ist ferner in dem US- Prospekt "Doty Scientific Inc. Introducing: Doty DAS III Dynamic Angle Spinning", April 1994, beschrieben.

In der Technik der Kernresonanz (NMR) -Festkörperspektroskopie ist es bekannt, die Probe in einer Ausrichtung zum konstanten Magnetfeld anzuordnen, die statt der herkömmlichen 90° unter dem sogenannten "magischen Winkel" von 54,7° geneigt ist. Diese Meßtechnik wird üblicherweise als "magic-angle spinning" (MAS) bezeichnet.

In weiterer Fortbildung der bekannten MAS-Technik sind Experi­ mente bekannt geworden, bei denen der Neigungswinkel während der Messung verstellt wird. Insbesondere sind Experimente bekannt geworden, bei denen die Probe in einer ersten Winkelstellung angeregt, die Probe dann in ihrer Winkelstellung umgeschaltet und die sich infolge der Anregung einstellende Evolution des Signales in einer zweiten Winkelstellung gemessen wurde.

Bei der aus der eingangs erwähnten US-Z bekannten Vorrichtung, wie sie auch in dem ebenfalls genannten US-Prospekt dargestellt ist, wird ein Probenhalter verwendet, der um eine senkrecht zur Hauptrichtung des Magnetfeldes verlaufende Achse verschwenk­ bar ist. Die Verschwenkbewegung wird bei dem bekannten Probenkopf mittels eines Schrittmotors erzeugt. Der Schrittmotor ist zu diesem Zweck mit einem Zahnrad versehen, das einen Zahnriemen antreibt, der wiederum mit dem Probenhalter verbunden ist. Bei dem bekannten Probenkopf ist angegeben, daß mit dieser Anordnung ein Schwenkwinkelbereich von 37,38° bis 79,19° durchmessen werden kann, und zwar in einer Zeit von 36 ms. Bei dem bekannten Probenkopf ist ferner einer Lageregelung dadurch möglich, daß am Zahnrad des Schrittmotors ein Winkelgeber angeordnet ist, der über eine entsprechende Rückkopplung die Verschwenkstellung des Probenhalters einregelt.

Der bekannte Probenkopf hat jedoch mehrere Nachteile:
Zunächst ist nachteilig, daß der verwendete Schrittmotor selbst ein Magnetfeld erzeugt, das für hochauflösende NMR-Messungen am Probenort störend sein kann. Es ist daher erforderlich, den Schrittmotor weit entfernt vom Probenort anzuordnen. Aufgrund dessen ist wiederum ein Zahnriemen großer Länge erforderlich. Dies hat seinerseits zur Folge, daß infolge der unvermeidbaren Elastizität des Zahnriemens nur eine ungenaue Winkelregelung möglich ist. Ferner sind die Umschaltzeiten relativ lang und liegen bei vielen Proben oberhalb der Relaxationszeit. Bei dem bekannten Probenkopf ist die Umschaltzeit ferner dadurch begrenzt, daß durch die Verwendung des Schrittmotors relativ große Massen bewegt werden müssen, um den Probenhalter in seiner Ausrichtung zu verändern.

Aus der US-PS 4 968 938 ist ein Probenkopf für die Kernresonanz- Spektroskopie der eingangs genannten Art bekannt. Um den Probenhalter mit seiner Rotationsachse um den Winkel zur Längsachse des Probenkopfes zu verschwenken, ist ein Stellglied vorgesehen, das vorzugsweise pneumatisch betrieben werden kann.

Aus der US-PS 5 260 657 ist ein weiterer derartiger Probenkopf bekannt, bei dem der Probenhalter mit mechanischen Mitteln verschwenkbar ist.

Aus der US-PS 4 899 111 ist ein weiterer Probenkopf für die Kernresonanz-Spektroskopie bekannt, bei dem eine Rotation des Probenhalters um einen ersten Winkel und gleichzeitig eine Nutationsbewegung um einen zweiten Winkel vorgesehen ist.

Aus der EP-PS 0 136 642 ist schließlich noch ein Gerät zur Erzeugung von Bildern eines Untersuchungsobjektes bekannt. Das bekannte Gerät ist ein Kernspintomograph. Die Meßspulen dieses Gerätes sind mit einem Kondensator verbunden. Der Kondensator wird mittels eines eisenlosen Gleichstrommotors verstellt, der sich im homogenen Grundfeld befindet.

Auch dieses bekannte Gerät hat den Nachteil, daß relativ große bewegte Massen vorhanden sind. Außerdem ist der eisenlose Gleichstrommotor bei dem bekannten Gerät im homogenen Hauptfeld angeordnet.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, einen Probenkopf der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß mit einfachen Bauteilen eine schnelle und präzise lagege­ regelte Verschwenkung des Probenhalters möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Mittel durch eine aus dem Magnetfeld abgeleitete Kraft betätigbar sind.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird auf diese Weise vollkommen gelöst.

Durch Ausnutzung des ohnehin vorhandenen Magnetfeldes, das von beträchtlicher Feldstärke ist, kann eine hohe Schaltkraft bzw. ein hohes Verschwenk-Drehmoment mit relativ einfachen Hilfs­ mitteln erzeugt werden. Darüber hinaus können die Mittel nahezu in unmittelbarer Nähe des Probenhalters angeordnet werden, so daß auch nur relativ geringe Massen an Gestängen und dergleichen zu verschieben sind. Darüber hinaus sind starre Gestänge einsetzbar, so daß nicht nur eine kurze Umschaltzeit, sondern auch eine präzise Lageregelung für den Probenhalter möglich ist. Insbesondere ist es auf diese Weise möglich, die gewünschten Endstellungen zunächst mit hoher Geschwindigkeit und dann gezielt abgebremst anzufahren, so daß Schläge und damit Vibrationen sowie damit einhergehende Störungen des Meßergebnisses vermieden werden.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Probenkopfes umfassen die Mittel eine im Magnetfeld angeordnete Spule, die mit einem Strom beaufschlagbar ist, wobei die Veränderung des Winkels von einer durch den Stromfluß verur­ sachten Bewegung der Spule abgeleitet wird.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß durch Einstellen eines Stromes zusammen mit einer äußerst einfachen elektrischen Struktur eine hohe Betätigungskraft aufgebracht werden kann.

Dies gilt insbesondere dann, wenn die Spule in einem inhomogenen Bereich des Magnetfeldes angeordnet ist. Wird dabei ein Magnet­ feld verwendet, das einen Feldgradienten aufweist, so wird die Spule erfindungsgemäß bevorzugt an dem Ort angeordnet, an dem das Produkt von Feldstärke und Gradient maximal ist.

Diese Maßnahmen haben den Vorteil, daß mit relativ geringen Strömen eine hohe Betätigungskraft über die gesamte Bewegung der Spule erreicht werden kann.

Bei Ausführungsbeispielen der Erfindung wird die Spule im Magnetfeld verschwenkt.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß die Spule besonders einfach gelagert werden kann, nämlich einendig in einem Scharnier oder sonstigem Gelenk, wobei lediglich die Schwenkbewegung der Spule in eine entsprechende Schwenkbewegung des Probenhalters umgesetzt werden muß.

Bei weiteren bevorzugten Ausgestaltungen der Erfindung ist die Spule eine Luftspule.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß keinerlei Störungen des Magnetfeldes durch Kernmaterialien auftreten.

Eine besonders gute Wirkung wird erzielt, wenn die bewegte Spule ein axiales Gestänge verschiebt, das den Probenhalter ver­ schwenkt.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß insbesondere in langge­ streckt-zylindrisch ausgebildeten Probenköpfen, wie sie für supraleitende Magnetspulen eingesetzt werden, ein einfacher und die Homogenität des Magnetfeldes wenig störender Aufbau entsteht.

In bevorzugter Weise ist der Probenhalter um eine die Längsachse unter einem rechten Winkel schneidende Achse verschwenkbar.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß der Probenhalter beispiels­ weise um eine seinen Schwerpunkt schneidende Achse verschwenkt werden kann, so daß das Trägheitsmoment und damit das zum Verschwenken erforderliche Drehmoment minimal sind.

Bei Ausführungsformen der Erfindung ist mindestens ein Endan­ schlag für die Verschwenkbewegung des Probenhalters vorgesehen. Insbesondere ist der Endanschlag kalibriert lageveränderlich.

Diese Maßnahmen haben zum einen den Vorteil, daß die mechanische Verschwenkbewegung des Probenhalters begrenzt werden kann. Zum anderen ist es durch die kalibrierte Lageveränderung des Endanschlages oder der Endanschläge möglich, eine Kalibrierung der Gesamtanordnung herbeizuführen.

Eine besonders einfache Konstruktion, insbesondere bei axialer Bauweise des Probenkopfes, wird dadurch erreicht, daß der Endanschlag in Richtung der Längsachse wirkt.

Besonders bevorzugt ist ferner, wenn die Spule mit einem Positionssensor gekoppelt ist.

Diese an sich bekannte Maßnahme hat den Vorteil, daß eine Lageregelung des Probenhalters möglich wird.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung dieses Ausführungsbeispiels ist der Positionssensor ein magnetfeldempfindliches Element, vorzugsweise ein Hall-Element, das sich vorzugsweise in einem inhomogenen Bereich des Magnetfeldes befindet.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß die Position besonders einfach und berührungslos, nämlich auf rein magne­ tisch/elektrischem Wege gemessen wird.

Besonders bevorzugt ist dabei, wenn das Element an der Spule angeordnet ist.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß die Position in unmittelbarer Nähe des Probenhalters gemessen werden kann, so daß Meßfehler minimiert werden. Dies gilt insbesondere im Vergleich zu der eingangs erläuterten bekannten Anordnung, bei der sich zwischen dem Positionssensor (Winkelgeber am Ausgangszahnrad des Schritt­ motors) und dem Probenhalter ein langgestrecktes elastisches Element, nämlich der Zahnriemen, befindet.

Bei weiteren Ausführungsbeispielen der Erfindung ist der Strom mittels eines Steuergerätes in Abhängigkeit von einem Ausgangs­ signal des Sensor einstellbar.

Diese ebenfalls an sich bekannte Maßnahme hat den Vorteil, daß bei einer lagegeregelten Veränderung der Ausrichtung des Probenhalters auch bestimmte Geschwindigkeitsprofile mit langsamem Anfahren und langsamem Abbremsen gefahren werden können, also besonders ruckfreie Geschwindigkeitsprofile.

Schließlich sind noch Ausführungsformen der Erfindung bevorzugt, bei denen die Spule mit einer deren Bewegung dämpfenden Wirbel­ strombremse versehen ist.

Auch diese Maßnahme hat den Vorteil, daß der Probenhalter mit einem besonders weichen Bewegungsablauf bewegt wird, weil Wirbelstrombremsen ruckartigen Beschleunigungen und Verzögerungen entgegenwirken.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und der beigefügten Zeichnung.

Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nach­ stehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Die einzige Figur zeigt eine stark schematisierte Seitenansicht, teilweise aufgebrochen, eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Probenkopfes.

In der Figur bezeichnet 10 insgesamt einen Probenkopf, wie er für das Meßverfahren des sogenannten "dynamic-angle spinning" (DAS) eingesetzt werden kann.

Der Probenkopf 10 ist von im wesentlichen langgestreckter, zylindrischer Bauart und es sind in der Figur drei Abschnitte des Probenkopfes dargestellt, in denen sich die hier interes­ sierenden Bauelemente befinden. In der Realität hat der Proben­ kopf 10 beispielsweise einen Durchmesser in der Größenordnung von 10 cm und eine Länge von 80 cm.

Die Längsachse des Probenkopfes 10 ist mit 11 bezeichnet. Sie fällt mit der Hauptrichtung eines konstanten Magnetfeldes H₀ zusammen, dessen Feldlinien mit 12 bezeichnet sind. Das Magnet­ feld H₀ ist am Probenort von hoher Homogenität, wird jedoch in axialer Richtung zunehmend inhomogen, wie in der Figur mit leicht divergierenden Feldlinien 12 angedeutet ist.

Der Probenkopf 10 ist an seinem oberen Ende mit einer oberen Montageplatte 15 und an seinem unteren Ende mit einer unteren Montageplatte 16 versehen.

In der Nähe der unteren Montageplatte 16 befindet sich ein Probenhalter 20. Der Probenhalter 20 umfaßt einen Stator 21 sowie einen Rotor 22, dessen Rotationsachse mit 23 bezeichnet ist. Der Rotor 22 ist im Stator 21 mittels Luft-Lagerungen 25, 26 gelagert. Über einen bei 27 angedeuteten Kanal kann Preßluft 28 zugeführt werden. Die Preßluft 28 gelangt auf einen Kopf 30 des Rotors 22, der mit turbinenschaufelartigen Ausnehmungen versehen ist. Der Rotor 22 kann auf diese Weise mit hohen Drehzahlen im Stator 21 gedreht werden.

An den Kopf 30 schließt sich ein Probenröhrchen 31 an, das eine bei 32 angedeutete Festkörperprobe aufnimmt. Das Probenröhrchen 31 ist von einer HF-Spule 33 umgeben, die als Sende- und Empfangsspule für die NMR-Experimente dient.

Insoweit entspricht der Probenhalter 20 herkömmlichen MAS- Probenhaltern.

Mit 36 ist eine Schwenkachse für den Probenhalter 20 angedeutet. Die Schwenkachse 36 steht senkrecht auf der Längsachse 11. Die Schwenkachse 36 schneidet ferner vorzugsweise den Schwerpunkt des Probenhalters 20.

Mittels eines Betätigungsarmes 40, der mit dem Probenhalter 20 verbunden ist, kann der Probenhalter 20 um die Schwenkachse 36 verschwenkt werden, so daß die Neigung der Rotationsachse 23 zur Längsachse 11 verändert werden kann. In der Figur ist in durchgezogenen Linien der Probenhalter 20 in einer Position dargestellt, in der der Winkel ϕ zwischen Rotationsachse 23 und Längsachse 11 gerade ϕ₁ beträgt. Demgegenüber ist mit strich­ punktierten Linien eine verschwenkte Position des Probenhalters 20′ dargestellt, in der der Winkel sich von ϕ₁ nach ϕ₂ vergrößert hat. Der Winkel ϕ kann somit gerade auf den sogenannten "ma­ gischen Winkel" von 54,7° eingestellt werden, er kann darüber hinaus jedoch auch nach oben und unten in weiten Bereichen variiert werden.

Der Betätigungsarm 40 ist an seinem in der Figur rechten freien Ende in einem ersten Gelenk 41 gelagert. Das erste Gelenk 41 befindet sich am unteren Ende einer Betätigungsstange 42. Die Betätigungsstange 42 verläuft im wesentlichen parallel zur Längsachse 11. Wie man aus dem in der Figur oben dargestellten Bereich des Probenkopfes 10 erkennen kann, durchsetzt die Betätigungsstange 42 eine Durchgangsbohrung 43 in der oberen Montageplatte 15 und ist auf diese Weise axial geführt und radial gelagert.

Aus dem in der Figur dargestellten mittleren Bereich des Probenkopfes 10 erkennt man, daß die Betätigungsstange 42 im mittleren Bereich mit einem zweiten Gelenk 46 versehen ist. Am zweiten Gelenk 46 ist ein freies Ende 49 eines Spulenhalters 50 angelenkt. Das entgegengesetzte Ende 51 des Spulenhalters 50 ist hingegen in einem dritten Gelenk 52 angelenkt, das sich an einem raumfesten Fortsatz 53 zum Beispiel der oberen Montage­ platte 15 befindet. Auf diese Weise kann der Spulenhalter 50 um das dritte Gelenk 52 verschwenkt werden, wenn die Betätigungs­ stange 42 in axialer Richtung verschoben wird.

Der Spulenhalter 50 trägt eine Luftspule 56, die näherungsweise konzentrisch zur Längsachse 11 angeordnet ist. Die Luftspule 56 weist einen Anschluß 57 auf, von dem eine Versorgungsleitung 58 zu einem elektronischen Steuergerät 60 führt. Über die Leitung 58 kann der Luftspule 56 ein Strom I zugeführt werden.

Die Luftspule 56 ist ferner an ihrer Oberseite mit einer Wirbelstrombremse 61 in Gestalt eines leitfähigen Plättchens, beispielsweise eines dünnen Kupferblättchens, versehen.

An der Oberseite der Luftspule 56 ist ferner ein Hall-Element 65 als Positionssensor für die Schwenklage der Luftspule 56 angeordnet. Ein Anschluß 66 des Hall-Elementes 65 steht über eine Leitung 67 ebenfalls mit dem Steuergerät 60 in Verbindung. Das Steuergerät 60 weist darüber hinaus weitere Eingänge 68 auf.

In der linken Hälfte der Figur ist ein insgesamt mit dem Bezugszeichen 70 bezeichnetes Kalibriergestänge zu erkennen.

Das Kalibriergestänge 70 besteht im wesentlichen aus einem Außenrohr 71 sowie einer darin laufenden Innenstange 72. Die Innenstange 72 ist an ihrem unteren Ende mit einem unteren Endanschlag 75 sowie darüber hinaus mit einem Gewinde 76 versehen. Das Gewinde 76 läuft in einem entsprechenden Gegen­ gewinde in der unteren Montageplatte 16. Ein oberes freies Ende 77 der Innenstange 72 steht oben über die obere Montageplatte 15 vor und kann von Hand ergriffen werden.

Während sich der untere Endanschlag 75 unterhalb des Proben­ halters 20 befindet, ist ein oberer Endanschlag 80 oberhalb des Probenhalters 20 angeordnet. Der obere Endanschlag 80 befindet sich am unteren Ende des Außenrohres 71. Das Außenrohr 71 ist am oberen Ende mit einem Gewinde 81 versehen, das in einem entsprechenden Gegengewinde in der oberen Montageplatte 15 läuft. Am oberen freien Ende geht das Außenrohr 71 in einen Drehknopf 82 über, der ebenfalls von Hand ergriffen werden kann.

Das obere freie Ende 77 und der Drehknopf 82 können mit ent­ sprechenden Skalen, Umdrehungszählern und dergleichen versehen sein.

An den Probenhalter 20 ist schließlich auf der in der Figur linken Seite noch ein gabelförmiger Arm 85 angeformt, der die Innenstange 72 umschließt. Die Länge des Armes 85 ist so bemessen, daß das freie Ende des Armes 85 in den Endstellungen der Verschwenkbewegung des Probenhalters 20 um die Schwenkachse 36 an den unteren Endanschlag 75 bzw. den oberen Endanschlag 80 anstößt.

Die Wirkungsweise des Probenkopfes 10 ist wie folgt:
Um die Probenkopf 10 betreiben zu können, ist es zunächst erforderlich, eine Eichkurve aufzunehmen, in der das Signal (Hall-Spannung) U_H des Hall-Elementes 65 über dem Verschwenk­ winkel ϕ des Probenhalters 20 aufgetragen ist. Dabei ist zu berücksichtigen, daß sich das Hall-Element 65 in einem inhomo­ genen Bereich des Magnetfeldes H₀ befindet, so daß die Hall- Spannung U_H sich mit der Verschwenklage der Luftspule 56 ändert.

Zur Aufnahme der Eichkurve wird nun durch definiertes Verdrehen des Außenrohres 71 und der Innenstange 72 eine definierte axiale Lage der Endanschläge 75, 80 eingestellt, die sich aus der Steigung der Gewinde 76, 81 und der Anzahl der Umdrehungen von Außenrohr 71 und Innenstange 72 sowie deren Winkelstellungen errechnen läßt.

Nun wird durch Einspeisen eines Stromes I in die Luftspule 56 die Luftspule 57 verschwenkt. Über das zweite Gelenk 46 wird die Betätigungsstange 42 infolgedessen in Richtung der Längsachse 11 verschoben. Über den Betätigungsarm 40 wird daraufhin der Probenhalter 20 um die Schwenkachse 36 verschwenkt.

Da die Geometrie der Anordnung bekannt ist, kann bei Anschlag des Armes 85 an einen der Endanschläge 75 bzw. 80 der Winkel ϕ über der Hall-Spannung U_H aufgetragen werden.

Mit dieser Eichkurve ist das Steuergerät 60 betreibbar. Man kann nun nämlich den Strom I so regeln, daß bei Erreichen einer Winkelstellung ϕ bzw. einer damit verknüpften Hall-Spannung U_H der Strom I gehalten wird. Der Stromverlauf kann dabei in weiten Bereichen variiert werden. So kann man zum Beispiel den Strom I erst langsam und dann schnell hochfahren und kurz vor Erreichen der Endstellung ϕ bzw. der Endspannung U_H den Strom I wiederum langsam an einen Endwert annähern. Auf diese Weise werden ruckartige Verschwenkbewegungen des Probenhalters 20 und damit Erschütterungen vermieden.

Einen weichen Bewegungsablauf erhält man ferner dadurch, daß die Wirbelstrombremse 61 beim Durchfahren eines inhomogenen Bereiches des Magnetfeldes H₀ bremsend wirkt, wenn die Luftspule 56 schnell bewegt wird.

Bei einer praktischen Ausführungsform eines Probenkopfes 10 sind Schaltzeiten in der Größenordnung von 10 ms erzielt worden, d. h. Schaltzeiten, die geringer sind als die Relaxationszeit üblicher Festkörperproben. Man kann daher mit dem Probenkopf 10 die Probe 32 in einer ersten Winkelstellung anregen, dann in einer Zeit, die kürzer als die Relaxationszeit ist, die Winkelstellung umschalten und die Evolution der Probe 32 dann in einer zweiten Winkelstellung messen.

Claims (16)

1. Probenkopf für die Kernresonanz-Spektroskopie mit einem Probenhalter (20), in dem eine Probe (32) um eine Rotations­ achse (23) drehbar gehalten ist, wobei der Probenhalter (20) mit der Rotationsachse (23) um einen Winkel (ϕ) zu einer Längsachse (11) des Probenkopfs (10) verschwenkt angeordnet ist, und die Längsachse (11) mit der Haupt­ richtung eines umgebenden konstanten Magnetfeldes (H₀) zusammenfällt, und mit Mitteln zum servomechanischen Verändern des Winkels (ϕ), dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel durch eine aus dem Magnetfeld (H₀) abgeleitete Kraft betätigbar sind.

2. Probenkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel eine im Magnetfeld (H₀) angeordnete Spule (56) umfassen, die mit einem Strom (I) beaufschlagbar ist, und daß die Veränderung des Winkels (ϕ) von einer durch den Stromfluß verursachten Bewegung der Spule (56) abgeleitet wird.

3. Probenkopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (56) in einem inhomogenen Bereich des Magnetfeldes (H₀) angeordnet ist.

4. Probenkopf nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem einen Feldgradienten aufweisenden Magnetfeld (H₀) die Spule (56) an dem Ort angeordnet ist, an dem das Produkt von Feldstärke und Gradient maximal ist.

5. Probenkopf nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (56) im Magnetfeld (H₀) verschwenkt wird.

6. Probenkopf nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (56) eine Luftspule ist.

7. Probenkopf nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegte Spule (56) ein axiales Gestänge (41-43) verschiebt, das den Probenhalter (20) verschwenkt.

8. Probenkopf nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Probenhalter (20) um eine die Längsachse (11) unter einem rechten Winkel schneidende Achse (36) verschwenkbar ist.

9. Probenkopf nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Endanschlag (75, 80) für die Verschwenkbewegung des Probenhalters (20) vorgesehen ist.

10. Probenkopf nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Endanschlag (75, 80) kalibriert lageveränderlich ist.

11. Probenkopf nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Endanschlag (75, 80) in Richtung der Längsachse (11) wirkt.

12. Probenkopf nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (56) mit einem Positionssensor gekoppelt ist.

13. Probenkopf nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Positionssensor ein magnetfeldempfindliches Element, vorzugsweise ein Hall-Element (65) ist, das sich vorzugs­ weise in einem inhomogenen Bereich des Magnetfeldes (H₀) befindet.

14. Probenkopf nach Anspruch 3 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Element an der Spule (56) angeordnet ist.

15. Probenkopf nach Anspruch 2 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Strom (I) mittels eines Steuergerätes (60) in Abhängigkeit von einem Ausgangssignal des Sensors einstell­ bar ist.

16. Probenkopf nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (56) mit einer deren Bewegung dämpfenden Wirbelstrombremse (61) versehen ist.