DE69102105T2 - Kryostat und Bilderzeugungsapparat mittels magnetischer Kernresonanz mit einem Kryostat. - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft einen mit einer Kältemaschine versehenen Kryostaten, spezieller einen schwingungsisolierten Kryostaten, der einen supraleitenden Magneten aufnimmt und mit einer Kältemaschine versehen ist und in einem Apparat zur Bilderzeugung mittels magnetischer Kernresonanz bzw. Kernspinresonanz verwendet wird.
• Ein supraleitender Magnet (nachfolgend einfach als Magnet bezeichnet) wird dazu verwendet, ein gleichmäßiges, starkes Magnetfeld zu erzeugen, und er wird in einem Kryostaten angebracht. Derartige Magnete werden insbesondere bei Kernspintomographen für die Körperdiagnose (nachfolgend der Einfachheit halber als MRI bezeichnet) angewendet, wie sie auf medizinischem Gebiet verwendet wird. Bei einem derartigen Apparat ist ein vakuumisolierter Kryostat vorhanden, der einen gekühlten Magneten beinhaltet. Der Magnet wird dadurch gekühlt, daß er in ein sich auf sehr niedriger Temperatur befindendes Kühlmittel wie verflüssigtes Helium eingetaucht wird, um den supraleitenden Zustand aufrechtzuerhalten. Da verflüssigtes Helium allmählich durch die in den Kryostaten eindringende Wärme verdampft, ist es erforderlich, das verflüssigte Helium durch periodisches Auffüllen zu ergänzen. Wenn die Verdampfungsrate des verflüssigten Heliums verringert wird, verringert sich der Verbrauch an verflüssigtem Helium, und die Betriebskosten werden um eine große Spanne erniedrigt.
• Um die Verdampfungsrate des Heliums zu verringern, wurde eine Kältemaschine in den Kryostaten eingepaßt, und die in den Vakuumbehälter eindringende Wärme wird von der Kältemaschine absorbiert. Da diese Kältemaschine im allgemeinen vom Expansionstyp unter Verwendung eines Hubkolbensystems ist, entstehen während des Betriebs ein Antriebsgeräusch und ein Stoßgeräusch des Kolbens, die sich durch den Vakuumbehälter des Kryostaten ausbreiten, wodurch erhebliche Geräusche erzeugt werden. Beispiele für die Halterung der Kältemaschine am Kryostatbehälter selbst sind in US-A-4,777, 807 und US-A-4,510,771 aufgezeigt.
• Um das Übertragen von Geräuschen und Schwingungen auf den Kryostatbehälter zu vermeiden, wird in EP-A-359 262 (entsprechend US-A-4,959,964) vorgeschlagen, die Kältemaschine an einer magnetischen Abschirmung um den Behälter zu halten. In diesem Fall wird die Kältemaschine dadurch gehalten, daß sie direkt an einer Platte einer Gruppe magnetischer Abschirmungsplattenteile befestigt wird, die mit vorgegebenen Abständen um den Außenumfang des Kryostaten angeordnet sind, und der Kryostat und die Kältemaschine sind luftdicht über einen Balg miteinander verbunden. Jedoch haben die Erfinder herausgefunden, daß, da die Kältemaschine beinahe im mittleren Teil eines ebenen, magnetischen Abschirmungsteils befestigt war, das magnetische Abschirmungsteil aufgrund einer Schwingungsanregung durch die Kältemaschine leicht in einer Biegerichtung in seiner Ebene verformt wurde. Daher bestanden Schwierigkeiten dahingehend, daß das magnetische Abschirmungsteil selbst in einem niederfrequenten Band resonant zur Schwingung der Kältemaschine ist. Aufgrund der großen Schwingungsamplitude werden von den magnetischen Abschirmungsteilen Geräusche erzeugt, die Schwingung wird an den mit dem unteren Teil der magnetischen Abschirmung verbundenen Kryostaten übertragen, und Geräusche werden auch v vom Kryostaten erzeugt.
• Wenn die Plattendicke des magnetischen Abschirmungsteils erhöht wird, um dadurch seine Schwingungsamplitude klein zu gestalten und die Eigenfrequenz desselben zu erhöhen, um eine Resonanzerscheinung zu verhindern, besteht die Schwierigkeit, daß sich das Gewicht des magnetischen Abschirmungsteils erhöht.
• Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Schwingungsisolierung für die Halterung der Kältemaschine eines Kryostaten anzugeben und die durch den Betrieb der Kältemaschine hervorgerufene Geräuschentwicklung zu verringern, um einen Kryostaten mit geringem Gewicht und wenig Geräuschentwicklung zu schaffen. Gemäß einer Erscheinungsform der Erfindung wird ein Kryostat angegeben, wie er in Anspruch 1 dargelegt ist.
• Das Halteteil der Kältemaschine kann eine Schiene sein, die mit der Struktur an entgegengesetzten Enden der Schiene verbunden ist, oder die Kältemaschine kann mit der Struktur direkt über einen Flansch der Struktur oder einen Flansch der Kältemaschine verbunden sein.
• Wenn die die Kältemaschine tragende Struktur eine magnetische Abschirmung ist, kann die Abschirmung Zylinderform aufweisen, oder sie kann aus flachen Abschirmungsplatten gebildet sein.
• Vorzugsweise ist die Kältemaschine im mittleren Bereich des Behälters angeordnet, d. h. näher an der Mittelebene des Behälters als der Verbindungspunkt oder die Verbindungspunkte des Halteteils an der Struktur außerhalb des Behälters liegen.
• Es ist auch bevorzugt, daß die Kältemaschine und die Außenwand des Kryostatbehälters vorübergehend über wegnehmbare, schwingungsisolierende Kopplungsmittel wie Bälge miteinander verbunden sind.
• Die Erfindung ist insbesondere auf einen Kernspintomographen mit einem Kryostatbehälter anwendbar, wobei eine supraleitende Magnetspule mit Kryostatbehälter angebracht ist und eine magnetische Abschirmung zumindest teilweise den Kryostatbehälter umgibt.
• So kann bei einem erfindungsgemäßen magnetisch abgeschirmten Kryostaten das gesamte Gewicht der Kältemaschine dadurch getragen werden, daß ein Kopfteil der Kältemaschine direkt oder indirekt über Halteeinrichtungen mit den Endabschnitten der Abschirmung in Längsrichtung der magnetischen Abschirmungsteile befestigt wird, die ein Totgewicht von mehreren hundert Kilogramm und mehr aufweisen. Demgemäß ist die Eigenfrequenz der magnetischen Abschirmungsteile, die anfällig für eine Anregung durch die Kältemaschineschwingung ist, zu einem höheren Frequenzband im Vergleich zum Fall der vorstehend angegebenen Struktur aus dem Stand der Technik verschoben. Die Eigenfrequenz der Halteeinrichtung kann auch niedrig sein, um dadurch eine Resonanzschwingung der Halteeinrichtung zu verhindern. Dadurch ist es möglich, Resonanzgeräusche der magnetischen Abschirmungsteile zu verringern und auch Geräusche zu verringern, wie sie vom Kryostatbehälter aufgrund der Betriebsfrequenz der Kältemaschine in einem niederfrequenten Band erzeugt werden.
• Andererseits ist es möglich, für die magnetischen Abschirmungsteile ein geringes Gewicht beizubehalten, da es möglich ist, die Eigenfrequenz der magnetischen Abschirmung, die anfällig für eine Anregung durch die Kältemaschine ist, zu erhöhen, ohne die Plattendicke der magnetischen Abschirmungsteile zu erhöhen.
• Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun durch nicht beschränkende Beispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
• Fig. 1 eine perspektivische, teilgeschnittene Darstellung eines MRI-Kryostaten ist, der mit einer magnetischen Abschirmung und einer Kältemaschine versehen ist und die Erfindung verkörpert;
• Fig. 2 eine perspektivische Ansicht ähnlich der von Fig. 1 ist, die ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht;
• Fig. 3 eine teilgeschnittene Stirnansicht eines anderen Ausführungsbeispiels der Erfindung ist, das sehr ähnlich zum Ausführungsbeispiel von Fig. 2 ist;
• Fig. 4 eine perspektivische Ansicht ist, die einen anderen, die Erfindung verkörpernden MRI-Kryostaten zeigt; und
• Fig. 5 eine teilperspektivische Ansicht ist, die einen Teil eines noch anderen Ausführungsbeispiels der Erfindung zeigt.
• Fig. 1 zeigt Teile eines die Erfindung verkörpernden MRI- Apparates. Die Prinzipien der MRI-Bilderstellung sind wohlbekannt und müssen hier nicht beschrieben werden. Der Apparat verfügt über einen im wesentlichen kreisförmigen, symmetrischen Kryostaten mit einem axialen Hohlraum 1, der mit der Atmosphärenluft in Verbindung steht, um einen Patienten oder einen anderen zu untersuchenden Körper aufzunehmen. Der Kryostat verfügt über vier ringförmige Behälter, von denen einer innerhalb des anderen liegt, wobei der innerste Behälter 4 verflüssigtes Helium 3 enthält, das einen supraleitenden Magneten 2 kühlt, der das erforderliche starke Magnetfeld erzeugt. Um den Behälter 4 sind zwei wärmeabschirmende Vakuumbehälter 5 und 6 angeordnet, die auf jeweiligen Temperaturniveaus von bei diesem Ausführungsbeispiel ungefähr 70 K und ungefähr 15 K gehalten werden. Der Behälter 5 ist ferner dadurch isoliert, daß um ihn ein Schichtisolator 8 gewickelt ist, und er ist von der Atmosphärenluft durch einen äußeren Vakuumbehälter 7 abgetrennt. Die Vakuumräume innerhalb der äußeren drei Behälter 5, 6 und 7 stehen miteinander in Verbindung. Mittel zum Zuführen flüssigen Heliums zum Behälter 4 und zum Anlegen von Vakuum an die Behälter 5, 6 und 7 sind nicht dargestellt, sind jedoch herkömmlich entsprechend dem Stand der Technik.
• Um die Behälter 5, 6 zu kühlen, ist eine Kühlmaschineneinheit vom Solvay-Typ vorhanden, die aus einer Kompressoreinheit 9 als Quelle (schematisch dargestellt) für Gas unter Druck dient, einem Verdampfer 10 vom Hubkolbentyp, der eine Kältemaschine bildet, und einer Hochdruckleitung ll sowie einer Niederdruckleitung 12 besteht, die die Verbindung zwischen der Kompressoreinheit 9 und dem Verdampfer 10 herstellen. Der gekühlte Niedertemperaturabschnitt des Verdampfers 10 ist in den äußeren Kryostatbehälter 7 eingesetzt und verfügt über eine erste Stufe 13, die auf eine Temperatur von ungefähr 70 K gekühlt wird, sowie eine zweite Stufe 14, die auf eine Temperatur von ungefähr 15 K gekühlt wird, und die jeweils über flexible Wärmeübertragungsteile 15 und 16 wie Kupfergitter thermisch mit Wärmeabschirmungsbüchsen 5 bzw. 6 verbunden sind. Derartige Kältemaschineneinheiten und ihr Anschluß an die Kryostatbehälter sind im Stand der Technik bekannt und müssen nicht im einzelnen beschrieben werden. Ein vakuumdichter, flexibler Balg 19 verbindet den Verdampfer 10 mit dem Tank 7, ohne Schwingungen zu übertragen.
• An der Außenseite des Kryostatbehälters 7 ist eine nicht vom Behälter 7 gehaltene magnetische Abschirmung, die aus plattenförmigen, flachen magnetischen Abschirmteilen 17, 24 aus Eisen besteht, so angebracht, daß sie ein magnetisches Streufeld auf einen kleinen Raum eingrenzt. Ein oberseitiges Teil 17 und ein endseitiges Teil 24 der Abschirmung sind in Fig. 1 teilweise dargestellt. Es sind vier seitliche Teile 17 vorhanden, die sich über mehr als die axiale Länge des Behälters 7 erstrecken, sowie zwei endseitige Teile 24 (siehe Fig. 3). Die Plattendicke jedes magnetischen Abschirmteils beträgt 50 mm oder mehr, und das Gesamtgewicht kann einige Tonnen erreichen.
• Der Verdampfer 10 ist an einem gekrümmten Haltearm 18a aus rostfreiem Stahl stabil befestigt, und der Haltearm 18a ist über eine Halteschiene 18b unter Verwendung stabiler Verbindungseinrichtungen wie Schrauben indirekt stabil am oberen magnetischen Abschirmteil 17 befestigt. Wie es Fig. 1 zeigt, ist, obwohl der Verdampfer 10 über den Arm 18a in einem axial gesehen mittleren Bereich des Behälters 7 mit der Schiene 18b verbunden ist, die Schiebe 18b mit dem Abschirmungsteil 17 nur an zwei Stellen verbunden, die nahe dem axialen Ende des Abschirmungsteils 17 bzw. des Behälters 7 liegen.
• Eine Kernspinresonanz-Hochfrequenz-Abrasterspule 21, die um einen Spulenhalter 20 gewickelt ist, ist am Außenumfang des Hohlraums 1 angeordnet, und ein auf einem Bett 22 gleitender Schlitten 23 ist in den Spulenhalter 20 hinein verschiebbar, um einen Patienten oder etwas anderes aufzunehmen, wovon ein Bild erstellt werden soll.
• Schwingungsbewegungen des Verdampfers 10 breiten sich über den Haltearm 18a und die Halteschiene 18b zu den zwei Endabschnitten des magnetischen Abschirmteils 17 aus.
• Die Schwingungsfrequenz f der magnetischen Abschirmungsteile 17 kann wie folgt wiedergegeben werden:
• l ist die Plattenlänge, E ist der Young-Modul, I ist das Trägheitsmoment über den Querschnitt, b ist die Plattenbreiten, h ist die Plattendicke, γ ist die Dichte, g ist die Schwerebeschleunigung und λ = π. Wie es aus Gleichung (1) erkennbar ist, nimmt die Frequenz zu, wenn die Plattendicke erhöht wird und l kleiner gemacht wird. Daher erhält das seitliche magnetische Abschirmungsteil 24 die stärkste Betriebsschwingung der Kältemaschine, wenn der Halterungspunkt der Kältemaschine an den Endabschnitten des Teils 17 liegt wie beim vorliegenden Ausführungsbeispiel. Da die Anregungsrichtung beim Seitenteil 24 in Richtung der Plattenebene liegt, ist das Trägheitsmoment über den Querschnitt sehr groß, die Schwingungsamplitude ist klein, und die Frequenz f wird sehr hoch. So wird die Schwingungsamplitude der gesamten magnetischen Abschirmungsstruktur klein und auch die Resonanzfrequenz wird hoch. Daher ist die Schwingungsamplitude bei der Halterungsstruktur des vorliegenden Ausführungsbeispiels klein, und die Eigenfrequenz des magnetischen Abschirmungsteils 17 liegt bei 400 Hz bis einigen tausend Hz, was die Resonanzfrequenz im Vergleich zu einem Fall erhöht, bei dem der Haltearm 18a im mittleren Teil der magnetischen Abschirmungsplatte 17 und nicht über die Halteschiene 18b befestigt ist und die Betriebsschwingung des Verdampfers 10 im mittleren Teil des magnetischen Abschirmungsteils 17 empfangen wird.
• Im allgemeinen beträgt die Gaswechselperiode eines Kältemaschinenverdampfers einige Hz, und ein Schrittmotor oder ein Synchronmotor wird als Antriebsmotor für den Gaswechsel verwendet. So fällt die bei einem solchen Motor vorliegende Betriebsfrequenz in ein niederfrequentes Band von ungefähr 250 Hz. Da die Resonanzfrequenz des magnetischen Abschirmungsteils 17 und die Betriebsfrequenz des Verdampfers 10 voneinander um eine große Spanne beabstandet sind, ist das magnetische Abschirmungsteil 17 daher nicht anfällig für eine Resonanz aufgrund der Betriebsschwingung des Verdampfers 10, und Betriebsgeräusche werden nicht verstärkt. So wird der Geräuschpegel niedrig gehalten. Da der Verdampfer 10 luftdicht über den flexiblen Balg 19 mit dem Kryostatbehälter 7 verbunden ist, wird ferner die Betriebsschwingung des Verdampfers kaum an den Kryostatbehälter 7 weitergeleitet.
• Andererseits ist selbst dann, wenn die Plattendicke des magnetischen Abschirmungsteils 17 dünn ist, die Eigenfrequenz des magnetischen Abschirmungsteils mit einem Anregungspunkt in einem Endabschnitt seiner selbst hoch. So kann die Plattendicke des magnetischen Abschirmungsteils so dünn wie möglich, in Übereinstimmung mit der gewünschten magnetischen Abschirmungswirkung, eingestellt werden. Demgemäß ist es möglich, das MRI mit leichten magnetischen Abschirmungsteilen aufzubauen, um dadurch einen Kryostaten mit einer Kältemaschine und einer leichten magnetischen Abschirmung herzustellen.
• Da das Totgewicht und die Schwingungsbelastung des Verdampfers 10 vom stabilen magnetischen Abschirmungsteil 17 über den Haltearm 18a und die Halteschiene 18b getragen werden, zeigt der Verdampfer selbst dann beinahe keine Bewegung, wenn die Betriebsbelastung des Verdampfers wirkt. Demgemäß ist es möglich, da kein Teil vorliegt, der zum Zeitpunkt des Betriebs des Verdampfers eine Schwingung erzeugt, der eine große Verschiebung hervorruft, einen hochzuverlässigen Kryostaten zu schaffen, bei dem keine solche Schwierigkeiten wie das Auftreten von Vakuumlecks aufgrund von im Balg erzeugten Rissen oder eine Verringerung des Kühlwirkungsgrades aufgrund von in den Wärmeübertragungsteilen erzeugten Rissen auftreten.
• Übrigens sind beim vorliegenden Ausführungsbeispiel der Verdampfer 10 und der Vakuumbehälter 7 elastisch über einen Balg miteinander verbunden, jedoch können geringe Geräusche selbst dann erwartet werden, wenn sie über eine Muffe mit dünner Wanddicke miteinander verbunden sind, da die Schwingung durch das magnetische Abschirmungsteil 17 eingestellt wird.
• Ferner sind ähnliche Wirkungen erzielbar, wenn eine Kältemaschine vom Doppelzylindertyp verwendet wird, bei der Heliumgas als Wärmeübertragungsmedium zwischen der Doppelstruktur aufgefüllt wird, die hinsichtlich des Zylinders ausgebildet ist.
• Fig. 2 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung, das im wesentlichen dem von Fig. 1 ähnlich ist, sich jedoch dahingehend unterscheidet, daß der Haltearm 18a an einer Halteschiene 18c befestigt ist, die an ihren entgegengesetzten Enden mit Außenumfangsabschnitten der endseitigen magnetischen Abschirmungsteile 24 verbunden ist. Bei dieser Struktur wird die Resonanzfrequenz des seitlichen magnetischen Abschirmungsteils 24 dann, wenn die Halteschiene 18c die Anregungsquelle ist, sogar noch höher. Daher wird die Betriebsschwingung des Verdampfers 10 nicht verstärkt, und der Geräuschpegel verringert sich sogar noch mehr im Vergleich zum Fall von Fig. 1.
• Da die Steifigkeit der Halteschiene 18c kleiner als im Vergleich zu der beim seitlichen magnetischen Abschirmungsteil 24 gemacht werden kann, kann darüber hinaus die Schwingungsfrequenz der Halteschiene 18c klein gemacht werden, so daß die Halteschiene 18c nicht resonant mit der Betriebsschwingung des Verdampfers 10 schwingt und die Betriebsschwingung in der Halteschiene 18c absorbiert wird und sie sich verringert, während sie sich zu den Abschirmungsteilen ausbreitet. Geräusche können ferner dadurch wirkungsvoll verringert werden, wenn ein Dämpfungsmaterial für die Halteschiene 18c verwendet wird oder wenn die Schiene 18c eine Schwingungsdämpfungsstruktur wie einen Sandwichaufbau mit einer dünnen Gummischicht zwischen zwei Metallplatten aufweist.
• Fig. 3 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem eine metallische Halteschiene 18d (die die ebene Halteschiene 18c von Fig. 2 ersetzt) mit L-förmigem Querschnitt ausgebildet ist und der Haltearm 18a und der Verdampfer 10 durch einen Flansch 10b über Schrauben miteinander verbunden sind. Die Halteschiene 18d ist an jedem Ende mit den Außenumfangsabschnitten der endseitigen magnetischen Abschirmungsteile 24 verbunden, die Achteckform aufweisen wie die Schiene 18c in Fig. 2. Eine L-förmige Schiene hat hohe Steifigkeit gegen Verbiegung. Alternativ können andere Schienen mit mehreren Flanschen verwendet werden wie mit I-Querschnitt, H-Querschnitt oder Stangen mit kastenförmigem Querschnitt.
• Der Haltearm 18a ist an der Halteschiene 18d über Schrauben befestigt, die sich in schlitzförmigen Löchern befindet, so daß sich der Verdampfer 10 auf die Achse des Kryostatbehälters 7 hin bewegen oder davon weg bewegen kann, um seine Position durch Verschieben des Haltearms 18a auf der Oberfläche der Halteschiene 18d nach dem Lösen der Schrauben einzustellen. Im allgemeinen verformen sich die Wärmeabschirmungshülsen 5 und 6 durch thermische Kontraktion auf die Achse des Kryostatbehälters 7 zu, wenn sich das Innere des Kryostaten abkühlt. Da die Wärmeabschirmungsbüchsen 5, 6 über die Wärmeübertragungsteile 15, 16 mit den kalten Stufen 13, 14 des Verdampfers 10 verbunden sind, unterliegen die Wärmeabschirmungsbüchsen 5, 6 einer Verschiebung in Richtung der thermischen Kontraktion. Wenn diese Verschiebung auftritt, wird der Betrieb des Verdampfers 10 ungleichmäßig, und es werden mehr Geräusche als zur Zeit normalen Betriebs erzeugt. So wird durch dieses Ausführungsbeispiel verhindert, daß die Betriebsgeräusche zunehmen, da der Verdampfer 10 in radialer Verschiebungsrichtung in eine geeignete Stellung bewegt werden kann.
• Ähnliche Wirkungen können erzielt werden, wenn das magnetische Abschirmungsteil als zylindrisches Teil ausgebildet ist, wie dies nachfolgend veranschaulicht wird.
• Fig. 4 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung, das sich auf eine Kühlmaschine-Haltestruktur bezieht, bei der der Kryostatbehälter 7 im wesentlichen ein solcher wie in den Fig. 1 bis 3 ist, jedoch das den Kryostaten 7 umgebende magnetische Abschirmungsplattenteil 27 Zylinderform aufweist. Eine vertikale Halteplatte 28 ist einstückig an einem Endabschnitt des Abschirmungsteils 27 ausgebildet, und der Verdampfer 10 ist stabil an der Halteplatte 28 befestigt. Der Verdampfer 10 und ein vorspringender Abschnitt des Kryostatbehälters 7, in den der sich horizontal erstreckende gekühlte Teil des Verdampfers 10 eingeführt ist, sind luftdicht über einen Balg 19 miteinander verbunden. Da der Schwingungsanregungspunkt für die Schwingung von der Kältemaschine 10 im Endabschnitt des sehr steifen zylindrischen Teils 27 liegt, ist es möglich, die Anregungsresonanzfrequenz des magnetischen Abschirmungsteils so hoch einzustellen, daß sie von der Betriebsfrequenz des Verdampfers 10 weg liegt, wodurch die Geräuscherzeugung minimiert wird.
• Fig. 5 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem der Verdampfer 10 dadurch gehalten wird, daß ein Flansch 10b des Verdampfers 10 durch Schrauben direkt am endseitigen, magnetischen Abschirmungsplattenteil 24 befestigt ist, und der Verdampfer 10 und der vorspringende Abschnitt des Kryostatbehälters 7, der den gekühlten Teil des Verdampfers aufnimmt, sind luftdicht über einen (nicht dargestellten) Balg miteinander verbunden. Da beim vorliegenden Ausführungsbeispiel die Betriebsschwingung des Verdampfers 10 in einer Richtung rechtwinklig zur Ebene des endseitigen Plattenteils 24 wirkt und da die Steifigkeit dieser Endplatte 24 hoch ist, kann ein durch die Betriebsschwingung des Verdampfers 10 hervorgerufenes Resonanzgeräusch verhindert werden, da die Resonanzfrequenz der Platte 24 hoch ist.
• Als Verdampfer 10 können Kältemaschinen der folgenden Typen verwendet werden: Gifford-McMahon-Kreisprozeß, Solvay-Kreisprozeß, Stirling-Kreisprozeß, Vuilleumier-Kreisprozeß, Impulsrohr-Kreisprozeß. Die Antriebseinrichtung wie ein Elektromotor kann in einer sich auf Raumtemperatur befindlichen Zone angeordnet sein.
• Im Fall eines Kryostaten, der kein magnetisches Abschirmungsteil benötigt, wird eine Wirkung mit geringer Geräuschentwicklung auch dann erzielt, wenn ein Halteteil, z. B. ein solches, das aus rostfreiem Stahl oder einer unmagnetischen Substanz besteht, als Halteteil für die Kältemaschine auf dieselbe Weise wie veranschaulicht verwendet wird.
• Aus der vorstehenden Beschreibung ist erkennbar, daß die Kältemaschine und der Vakuumbehälter elastisch, d. h. nicht schwingend, durch einen Balg miteinaner verbunden sind, und das Totgewicht und die vakuumdruckbedingte Belastung der Kältemaschine werden direkt oder über ein Halteteil an einen Endabschnitt in Längsrichtung eines massiven magnetischen Abschirmteils übertragen, das außerhalb des Kryostaten angeordnet ist. So stimmen die Betriebsfrequenz des Verdampfers und die Eigenfrequenz des magnetischen Abschirmungsteils nicht miteinander überein, und das magnetische Abschirmungsteil zeigt keine Resonanz im Betrieb des Verdampfers, wodurch es möglich ist, Geräusche zu verringern. Ferner ist, da der Verdampfer stabil befestigt werden kann, seine Schwingungsverschiebung klein und seine Zuverlässigkeit hoch. Die angeregte Eigenfrequenz des magnetischen Abschirmungsteils kann selbst dann höher eingestellt werden, wenn die Plattendicke desselben dünn gemacht wird. So ist es möglich, einen magnetisch abgeschirmten, schwingungsisolierten Kryostaten mit kleinem Gewicht anzugeben.

Claims (13)

1. Kryostat mit einem wärmeisolierenden Behälter (7) mit einer Außenwand und mit entgegengesetzten Enden, einer Kältemaschine (10) mit einem gekühlten Teil (13, 14), das sich durch die Außenwand hindurch in den Behälter hinein erstreckt, und einer Struktur (17, 24) mit einem Plattenteil oder mehreren, das (die) die Außenwand des Behälters abdeckt (abdecken) und von dieser Außenwand beabstandet ist (sind), wobei die Struktur nicht vom Behälter gehalten wird und die Kältemaschine durch mindestens ein Halteteil (18a, 18b, 18c, 18d, 28, 10b) an der Struktur befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteteil an mindestens einer Stelle mit der Struktur verbunden ist, die um mindestens 25 % der Länge des Behälters von der mittleren Querebene des Behälters beabstandet ist.

2. Kryostat nach Anspruch 1, bei dem die Kältemaschine (10) durch eine Schiene (18b, 18c, 18d) an der Struktur befestigt ist, die sich in der Längsrichtung des Behälters erstreckt und an der Struktur (17, 24) an entgegengesetzten Enden der Schiene gehalten wird, wobei die Kältemaschine an einer Stelle an der Schiene befestigt ist, die zwischen den Enden der Schiene liegt.

3. Kryostat nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei dem die Struktur eine magnetische Abschirmung (17, 24) für den Behälter ist.

4. Kryostat nach Anspruch 3, bei dem die magnetische Abschirmung (17) Zylinderform aufweist.

5. Kryostat nach Anspruch 3, bei dem die magnetische Abschirmung aus ebenen Abschirmungsplatten (17, 24) besteht.

6. Kryostat nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Kältemaschine im mittleren Bereich in Längsrichtung des Behälters liegt.

7. Kryostat nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die Kältemaschine über eine flexible Vakuumabdichteinrichtung (19) mit der Außenwand des Behälters verbunden ist.

8. Kryostat nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem die Kältemaschine durch eine Einrichtung an der Struktur gehalten wird, die ihre Positionseinstellung zur Außenwand des Behälters hin erlaubt.

9. Kryostat nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem die Kältemaschine über eine schwingungsdämpfende Einrichtung an der Struktur gehalten wird.

10. Kryostat nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das Halteteil (18b, 18c, 18d) nur an einem Ende der Abschirmung oder dicht bei mindestens einem Ende derselben mit der Abschirmung verbunden ist.

11. Kryostat nach Anspruch 10, bei dem das Halteteil der Kältemaschine eine Schiene (18b, 18c, 18d) ist, die sich entlang des Behälters (7) erstreckt und von diesem beabstandet ist.

12. Kryostat nach Anspruch 11, bei dem die Schiene (18c, 18d) an ihren entgegengesetzten Enden an endseitigen Plattenteilen (24) der Abschirmung befestigt ist.

13. Kryostat nach Anspruch 10, bei dem sich das gekühlte Teil (13, 14) der Kältemaschine horizontal in den Behälter hinein erstreckt und sich das Halteteil (28) vertikal erstreckt.