DE19534130A1

DE19534130A1 - Supraleitungsmagnet, Verfahren zum Magnetisieren desselben sowie Kernspintomograph unter Verwendung desselben

Info

Publication number: DE19534130A1
Application number: DE19534130A
Authority: DE
Inventors: Takao Hommei; Yutaka Takuma; Hirotaka Takeshima; Hiroyuki Takeuchi; Yoshiyuki Miyamoto; Kiyoshi Fukutomi; Hajime Kawano
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 1994-09-16
Filing date: 1995-09-14
Publication date: 1996-03-21
Also published as: US5633588A

Description

Die Erfindung betrifft einen Supraleitungsmagnet, ein Ver fahren zum Magnetisieren desselben sowie einen Kernspintomo graphen, in dem der Supraleitungsmagnet verwendet wird.

Wie es wohlbekannt ist, finden Supraleitungsmagnete auf zahlreichen und verschiedenen technischen und industriellen Gebieten Anwendung. Beim bisher bekannten, herkömmlichen Supraleitungsmagnet ist ein Supraleiter spulenförmig ge wickelt und in flüssiges Helium in einem Kryostat einge taucht, das als Kühlmittel zum Erzielen von Supraleitung dient, um dadurch ein Magnetfeld innerhalb eines vorgegebe nen Raums zu erzeugen, wie es in JP-A-4-49948 offenbart ist.

Jedoch leidet der herkömmliche Supraleitungsmagnet unter der Schwierigkeit, daß Verringerungen des Magnetflusses unver meidlich sind, die von Anschluß- oder Kontaktwiderständen herrühren, wie sie in den Anschlußbereichen der die Spule bildenden Leiter auftreten. Außerdem rufen die Anschluß widerstände und eine mechanische Verformung der supraleiten den Spule plötzliche Übergänge aus dem supraleitenden Zu stand (Quencheffekt) hervor. Zusätzlich tritt häufig die Schwierigkeit auf, daß keine gleichmäßige Herstellpräzision erreicht werden kann, da viele beim Wickeln der supraleiten den Spule anfallende Vorgänge wie auch Verbindungen zwischen den Supraleitern durch menschliche Handhabung vorgenommen werden müssen. Selbstverständlich ist hohe Präzision schon für sich nicht leicht erzielbar. Darüber hinaus hat ein Supraleitungsmagnet insgesamt große Abmessungen und ist schwer, was zu weiteren Schwierigkeiten führt.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Supraleitungsmagnet mit verbessertem Aufbau zu schaffen, durch den eine Abnahme des erzeugten Magnetflusses wirkungsvoll verhindert werden kann, während auch das Auftreten von Quencheffekten verhin dert ist, und der mit kleinen Abmessungen und geringem Ge wicht aufgebaut werden kann, während hohe Herstellgenauig keit wie auch hohe Gleichförmigkeit der Herstellung gewähr leistet sind.

Eine andere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Magnetisie rungsverfahren für einen solchen Supraleitungsmagnet zu schaffen.

Auch ist es eine Aufgabe der Erfindung, einen Kernspintomo graphen zu schaffen, in dem ein solcher Supraleitungsmagnet verwendet wird.

Die Aufgabe hinsichtlich des Supraleitungsmagnets ist durch die Lehren der beigefügten unabhängigen Ansprüche 1 und 22 gelöst; die Aufgabe hinsichtlich des Verfahrens ist durch die Lehren der unabhängigen Ansprüche 27 und 31 gelöst, und die Aufgabe hinsichtlich des Kernspintomographen ist durch die Lehre von Anspruch 25 gelöst.

Beim erfindungsgemäßen Aufbau eines Supraleitungsmagnets be steht die Erzeugungsquelle für das statische Magnetfeld aus einem supraleitenden, mehrschichtigen Verbundteil, das als Medium zum Aufrechterhalten des um eine vorgegebene Achse fließenden Dauerstroms, durch den der magnetische Fluß er zeugt wird, dient. Die Erzeugungsquelle für das statische Magnetfeld, die aus dem supraleitenden, mehrschichtigen Ver bundteil besteht, erfordert im wesentlichen keine elektri schen Anschlüsse. Außerdem existiert im wesentlichen keine Möglichkeit, daß der Körper 13 der Magnetfeld-Erzeugungs quelle mechanische Änderungen oder Verformungen erfährt, wie sie im Fall herkömmlicher supraleitender Spulen auftreten. Demgemäß kann eine aus einem supraleitenden, mehrschichtigen Verbundteil bestehende Erzeugungsquelle für ein statisches Magnetfeld sicher gegen unerwünschte Effekte geschützt wer den, wie eine Verringerung des magnetischen Flusses wegen Anschlußwiderständen, wie sie an elektrischen Anschlüssen auftreten, Quencheffekte aufgrund einer Wärmeerzeugung, wie sie einer mechanischen Verformung zuzuschreiben ist, und andere Effekte. Außerdem können hohe Genauigkeit und Gleich mäßigkeit wie auch hohe Qualität gewährleistet werden, da die Erzeugungsquelle für das statische Magnetfeld aus dem supraleitenden, mehrschichtigen Verbundteil hergestellt wer den kann, ohne daß Prozesse für den Wickelvorgang und die Herstellung elektrischer Verbindungen erforderlich sind, wie sie zum Herstellen einer herkömmlichen supraleitenden Spule erforderlich sind. Darüber hinaus kann wegen der baulichen Einfachheit der Erzeugungsquelle für das statische Magnet feld aus dem supraleitenden, mehrschichtigen Verbundteil der Supraleitungsmagnet insgesamt mit kleinerer Größe und gerin gerem Gewicht realisiert werden als herkömmliche Erzeugungs quellen vom Spulentyp zum Erzeugen eines statischen Magnet felds.

Die vorstehend genannten sowie weitere Aufgaben, Merkmale und zugehörige Vorteile der Erfindung werden aus der folgen den Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele derselben in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich.

Fig. 1A ist eine Ansicht, die den Aufbau eines Supralei tungsmagnets gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt, der eine zylindrische Erzeugungsquelle für ein stati sches Magnetfeld aus einem supraleitenden, mehrschichtigen Verbundteil enthält;

Fig. 1B ist eine Schnittansicht entlang der Linie IB-IB in Fig. 1A;

Fig. 2A zeigt einen Supraleitungsmagnet gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung, der planare (scheibenför mige) supraleitende, mehrschichtige Verbundteile als Erzeu gungsquelle für eine statische Magnetflußdichte enthält;

Fig. 2B zeigt einen Schnitt durch diesen Magnet entlang der Linie IIB-IIB in Fig. 2A;

Fig. 3 ist ein schematisches Diagramm zum Veranschaulichen einer beispielhaften Anordnung zum Beheizen des in Fig. 1A dargestellten zylindrischen, supraleitenden, mehrschichtigen Verbundteils unter Verwendung eines elektrischen Heizers;

Fig. 4 ist ein schematisches Diagramm zum Veranschaulichen einer Anordnung zum Beheizen eines scheibenförmigen, supra leitenden, mehrschichtigen Verbundteils, wie es in Fig. 2A dargestellt ist;

Fig. 5 ist eine Ansicht zum graphischen Veranschaulichen von Verfahren, die der Magnetisierung supraleitender, mehr schichtiger Verbundteile zugrunde liegen;

Fig. 6A bis 6E, 7A bis 7E sowie 8A bis 8F sind Diagramme zum graphischen Veranschaulichen eines ersten, zweiten bzw. dritten erfindungsgemäßen Magnetisierungsverfahrens;

Fig. 9 ist eine Ansicht, die den Aufbau eines Supraleitungs magnets gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfin dung zeigt, der mit einer magnetischen Abschirmung versehen ist;

Fig. 10 ist eine Schnittansicht durch diesen Supraleitungs magnet entlang der Linie X-X in Fig. 9;

Fig. 11 ist eine Ansicht zum Veranschaulichen eines Magneti sierungsverfahrens gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung zum Magnetisieren eines Supraleitungsmagnets mittels eines Verfahrens mit aktiver magnetischer Abschir mung;

Fig. 12 ist eine Ansicht, die den Aufbau eines Supralei tungsmagnets vom Typ mit Erzeugung eines vertikalen Magnet felds gemäß noch einem anderen Ausführungsbeispiel der Er findung zeigt;

Fig. 13 ist eine schematische Ansicht, die den Aufbau eines Supraleitungsmagnets gemäß noch einem anderen Ausführungs beispiel der Erfindung zeigt;

Fig. 14 ist eine Ansicht, die den Aufbau eines Supralei tungsmagnets vom Typ mit Erzeugung einer vertikalen Magnet flußdichte zeigt, der mit einer magnetischen Abschirmung versehen ist, gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 15 ist eine Ansicht, die die Beziehung zwischen einem als Erzeugungsquelle für ein statisches Magnetfeld dienenden supraleitenden, mehrschichtigen Verbundteil und der magneti schen Abschirmung im in Fig. 14 dargestellten Magnet zeigt;

Fig. 16 ist eine Schnittansicht, die einen supraleitenden Magnet gemäß noch einem weiteren Ausführungsbeispiel der Er findung zeigt, der eine in einem Kryostat untergebrachte Magnetisierungsspule enthält;

Fig. 17 ist eine Schnittansicht, die einen Supraleitungs magnet gemäß noch einem anderen Ausführungsbeispiel der Er findung zeigt, der dadurch hergestellt wurde, daß ein rohr förmiges, supraleitendes, mehrschichtiges Verbundteil im wesentlichen C-förmig gebogen wurde;

Fig. 18 ist eine Schnittansicht durch diesen Magnet entlang der Linie XVIII-XVIII in Fig. 17;

Fig. 19 ist eine Ansicht, die den Aufbau eines Trimmelements zeigt, wie es dazu verwendet wird, eine gleichmäßige Magnet flußverteilung entsprechend einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zu erzielen;

Fig. 20 bis 23 sind schematische Ansichten, die jeweils einen anderen Aufbau eines zylindrischen, supraleitenden, mehrschichtigen Verbundteils gemäß jeweils verschiedenen Ausführungsbeispielen der Erfindung zeigen;

Fig. 24 ist eine schematische Ansicht, die eine Anordnung zum Vergleichmäßigen der Magnetflußdichte durch örtliches Aufheizen eines zylindrischen, supraleitenden, mehrschichti gen Verbundteils gemäß noch einem anderen Ausführungsbei spiel der Erfindung zeigt;

Fig. 25A und 25B sind Ansichten zum graphischen Veranschau lichen des Konzepts, das der Anordnung von Fig. 24 zugrunde liegt;

Fig. 26 ist eine Ansicht, die einen Supraleitungsmagnet ge mäß noch einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt, der eine Erzeugungsquelle für ein statisches Magnet feld enthält, die durch ein supraleitendes, mehrschichtiges Verbundteil und ein Trimmelement gebildet wird;

Fig. 27 ist eine Schnittansicht durch diesen Magnet entlang der Linie XXVII-XXVII in Fig. 26;

Fig. 28 ist eine Ansicht, die ein Trimmelement gemäß noch einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;

Fig. 29 ist eine Schnittansicht, die noch ein anderes Aus führungsbeispiel eines Supraleitungsmagnets mit einer Erzeu gungsquelle für ein statisches Magnetfeld zeigt, die durch ein supraleitendes, mehrschichtiges Verbundteil gebildet wird;

Fig. 30 ist eine Ansicht, die einen Supraleitungsmagnet ge mäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt, der ein supraleitendes, mehrschichtiges Verbundteil als Erzeugungs quelle für ein statisches Magnetfeld enthält, mit einem Raum mit großer Öffnung zum Aufnehmen eines zu untersuchenden Objekts;

Fig. 31 ist eine Ansicht ähnlich der von Fig. 30, und sie zeigt einen Supraleitungsmagnet, der mit einem Spiegel zum Erhöhen der Öffnung eines Raums zum Aufnehmen eines zu un tersuchenden Objekts versehen ist; und

Fig. 32 ist ein Blockdiagramm, das schematisch den Hardware aufbau eines Kernspintomographen zeigt, in dem ein supralei tendes, mehrschichtiges Verbundteil für die Erzeugungsquelle für das statische Magnetfeld verwendet ist.

Nun wird die Erfindung im einzelnen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen in Zusammenhang mit derzeit als bevorzugt oder typisch angesehenen Ausführungsbeispielen beschrieben. In der folgenden Beschreibung bezeichnen gleiche Bezugszeichen in allen Ansichten jeweils gleiche oder entsprechende Teile mit äquivalenten Funktionen. Auch ist zu beachten, daß in der folgenden Beschreibung Begriffe wie "links", "rechts", "oben", "unten", "vertikal", "horizontal" und dergleichen Wörter sind, die zur Vereinfachung der Beschreibung dienen und nicht als beschränkend auszulegen sind.

Die Fig. 1A und 1B zeigen einen Supraleitungsmagnet, wie er zur Verwendung in einem Kernspintomographen gemäß einem Aus führungsbeispiel der Erfindung geeignet ist, wobei Fig. 1A ein Vertikalschnitt ist und Fig. IB schematisch einen Schnitt entlang der Linie IB-IB in Fig. 1A zeigt. Im Fall des nun betrachteten Supraleitungsmagnets ist ein supralei tendes, mehrschichtiges Verbundteil mit zylinderförmigem Aufbau als Erzeugungsquelle für ein statisches Magnetfeld verwendet. In den Figuren bezeichnet die Bezugszahl 11 einen Kryostat mit einem hohlzylindrischen Innenraum (auch als Kühlkammer bezeichnet), der thermisch nach außen hin iso liert ist. Flüssiges Helium, wie es allgemein als Kühlmittel zum Erzielen von Supraleitung bei herkömmlichen Systemen mit supraleitender Spule verwendet wird, wird über eine Kühlmit tel-Einlaßöffnung 12, die oben am Kryostat 11 angebracht ist, in den Hohlraum eingelassen. In das Kühlmittel im Kryo stat 11 ist ein zylindrischer Körper 13 aus einem supralei tenden, mehrschichten Verbundteil (nachfolgend auch als zy lindrisches, supraleitendes, mehrschichtiges Verbundteil be zeichnet) eingetaucht, das als Erzeugungsquelle für ein sta tisches Magnetfeld dient. Der zylindrische Körper 13 wird an seinen beiden Enden durch Halteteil 14a und 14b gehalten, wodurch das zylindrische, supraleitende, mehrschichtige Ver bundteil 13 stationär an einer vorgegebenen Position inner halb des Kryostats 11 gehalten werden kann. Die Halteteile 14a und 14b sind am Kryostat 11 befestigt. An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, daß die Halteteile 14a und 14b mit einer geeigneten Anzahl von Durchgangslöchern versehen sind, damit das Kühlmittel frei durch sie und durch den zylindri schen Körper 13 hindurchströmen kann; jedoch sind die Durch gangslöcher aus der Darstellung weggelassen. Diese Durch gangslöcher werden nachfolgend als Kühlmittelfluß-Durch gangslöcher bezeichnet. Ferner ist ein Durchgangsloch 33 so ausgebildet, daß es sich entlang der Mittelachse des Kryo stats 11 durch diesen erstreckt. Dieses Durchgangsloch 33 wird als Raum zum Aufnehmen eines zu untersuchenden oder zu diagnostizierenden oder dergleichen Objekts verwendet, wenn der Supraleitungsmagnet gemäß dem vorliegenden Ausführungs beispiel der Erfindung in einem Kernspintomographen verwen det wird.

Übrigens hat jedes der Halteteil 14a und 14b einen thermi schen Expansionskoeffizienten, der im wesentlichen demjeni gen der Erzeugungsquelle für das statische Magnetfeld ent spricht.

Als bevorzugtes supraleitendes, mehrschichtiges Verbundteil kann ein solches aus NbTi/Nb/Cu mit Blechen mit einer Dicke von ungefähr 1 mm genannt werden, das dadurch hergestellt werden kann, daß NbTi-Schichten (z. B. 30 Schichten) und Cu- Schichten (z. B. 31 Schichten) abwechselnd aufeinanderlami niert werden, wobei jeweils eine Nb-Schicht (z. B. insgesamt 60 Schichten) jeweils zwischen eine NbTi-Schicht und eine Cu-Schicht eingefügt wird, wobei die beiden Oberflächen des mehrschichtigen Teils durch jeweils eine Cu-Schicht gebildet werden, woraufhin das mehrschichtige Teil einem Heiß- oder einem Kaltwalzvorgang unterzogen wird. Übrigens kann auch ein Verbundblechteil verwendet werden, das durch einstücki ges Aufstapeln mehrerer Bleche von jeweils ungefähr 1 mm Dicke, die durch Walzen erhalten wurden, hergestellt wurde. Mittels Tiefziehens des supraleitenden, mehrschichten Ver bundteils aus NbTi/Nb/Cu oder des Verbundblechteils, wie auf diese Weise hergestellt, wird ein tassenförmiges Teil herge stellt, dessen Bodenwand anschließend abgeschnitten wird, um ein supraleitendes, mehrschichtiges Verbundteil in Form des zylindrischen Körpers 13 herzustellen. Für weitere Einzel heiten des vorstehend genannten mehrschichtigen Verbundteils aus NbTi/Nb/Cu kann auf "IEEE Transactions on Applied Super conductivitiy", Vol. 3, No. 1, März 1993, S. 177-180 Bezug genommen werden.

Im zylindrischen, supraleitenden, mehrschichtigen Verbund teil 13 fließt ein Dauerstrom in Umfangsrichtung. Dank die ses Dauerstroms wird ein statisches Magnetfeld innerhalb des Innenraums gebildet, der durch das Durchgangsloch 33 im zy lindrischen Körper 13 gebildet wird.

Wie es leicht ersichtlich ist, erfordert das zylindrische, supraleitende, mehrschichtige Verbundteil 13 im wesentlichen keine elektrischen Anschlüsse oder Kontakte. Außerdem be steht im wesentlichen keine Möglichkeit, daß der zylindri sche Körper 13 mechanischer Verformung unterliegt, wie sie im Fall eines herkömmlichen Supraleitungsmagnets mit Spule auftritt. Demgemäß kann das zylindrische, supraleitende, mehrschichtige Verbundteil sicher vor unerwünschten Effekten geschützt werden, wie einer Verringerung des magnetischen Flusses, hervorgerufen durch Anschlußwiderstände an elektri schen Anschlüssen, Quencheffekte aufgrund einer einer mecha nischen Verformung zuzuschreibenden Wärmeerzeugungen und an dere Effekte. Außerdem können, da das zylindrische, supra leitende, mehrschichtige Verbundteil 13 durch Tiefziehen und einen Schneidprozeß hergestellt werden kann, ohne daß ein Drahtwickelprozeß und ein elektrischer Anschlußherstellungs prozeß erforderlich sind, wie dies bei der Herstellung eines herkömmlichen Supraleitungsmagnets mit Spule der Fall ist, hohe Genauigkeit und Gleichmäßigkeit wie auch hohe Qualität für den zylindrischen Körper 13 und demgemäß für den Supra leitungsmagnet gewährleistet werden. Darüber hinaus kann dank der baulichen Einfachheit der Erzeugungsquelle für das statische Magnetfeld, wie durch das zylinderförmige, supra leitende, mehrschichtige Verbundteil realisiert, der Supra leitungsmagnet insgesamt mit verringerter Größe und kleine rem Gewicht, was ein weiterer großer Vorteil ist, im Ver gleich mit einer herkömmlichen Erzeugungsquelle für ein sta tisches Magnetfeld mit supraleitender Spule realisiert wer den.

Die Fig. 2A und 2B zeigen einen Supraleitungsmagnet gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei Fig. 2A ein Vertikalschnitt durch denselben ist und Fig. 2B einen Schnitt entlang der Linie IIB-IIB in Fig. 2A zeigt. Die fol gende Beschreibung erfolgt unter der Annahme, daß der Supra leitungsmagnet gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ebenfalls so konzipiert ist, daß er als Magnet für einen Kernspintomographen verwendet werden kann. Gemäß diesen Figuren verfügt der Kryostat 11 über einen zylindrischen Hohlraum, der thermisch nach außen isoliert ist und so ausgebildet ist, daß er flüssiges Helium aufnehmen kann, wie es als Kühlmittel verwendet wird, um Supraleitung zu erzie len, wobei eine Kühlmittel-Einlaßöffnung 12 an der Oberseite des Kryostats 11 angebracht ist. In das Kühlmittel im Kryo stat 11 sind mehrere Scheiben 43a bis 43f jeweils aus einem supraleitenden, mehrschichtigen Verbundteil eingetaucht, die nebeneinanderliegend angeordnet sind und so zusammenwirken, daß sie eine Erzeugungsquelle für ein statisches Magnetfeld bilden, wobei Flußkanal-Durchgangslöcher 44a bis 44f in den zentralen Bereichen der Scheiben 43a bis 43f ausgebildet sind. Die jeweils aus einem supraleitenden, mehrschichtigen Verbundteil bestehenden Scheiben 43a bis 43f (nachfolgend auch als scheibenförmiges, supraleitendes, mehrschichtiges Verbundteil bezeichnet) sind fest an einem Halteteil 45 angebracht, das an der Innenwand des Kryostats 11 befestigt ist. Übrigens ist zu beachten, daß im Kryostat 11 auch ein Durchgangsloch 33 mit solcher Ausrichtung ausgebildet ist, daß es sich entlang der Mittelachse 39 desselben erstreckt, wie im Fall des in Fig. 1A dargestellten Supraleitungsma gnets.

Als bevorzugtes, supraleitendes, mehrschichtiges Verbundteil kann ein solches aus NbTi/Nb/Cu oder ein Blech mit einer Dicke von ungefähr 1 mm genannt werden, das dadurch erhalten werden kann, daß NbTi-Schichten (z. B. 30 Schichten) und Cu-Schichten (z. B. 31 Schichten) abwechselnd aufeinander laminiert werden, wobei jeweils eine Nb-Schicht (z. B. ins gesamt 60 Schichten) zwischen jede NbTi-Schicht und Cu- Schicht eingefügt wird, wobei die beiden Oberseiten des fertigen mehrschichtigen Teils aus jeweils einer Cu-Schicht bestehen, und das mehrschichtige Teil anschließend einem Heiß- oder Kaltwalzen unterzogen wird. Ausgehend von dem so hergestellten supraleitenden, mehrschichtigen Verbundblech aus NbTi/Nb/Cu kann das scheibenförmige, supraleitende, mehrschichtige Verbundteil mit gewünschter Form und Größe und Fluß-Durchgangslöchern dadurch hergestellt werden, daß auf geeignete Bearbeitungen zurückgegriffen wird.

In jedem der scheibenförmigen, supraleitenden, mehrschichti gen Verbundteile 43a bis 43f fließt ein Dauerstrom um jedes der Fluß-Durchgangslöcher 44a bis 44f. Demgemäß wird ein magnetischer Fluß und damit ein Magnetfeld erzeugt, das durch die Fluß-Durchgangslöcher 44a bis 44f tritt.

Im Supraleitungsmagnet gemäß dem vorliegenden Ausführungs beispiel der Erfindung entspricht die Anzahl von Scheiben 43a bis 43f dem supraleitenden, mehrschichtigen Verbundblech einer Anzahl Windungen einer supraleitenden Spule. Demgemäß kann durch Erhöhen der Anzahl dieser Scheiben die Intensität oder die Stärke des erzeugten Magnetfelds entsprechend er höht werden. Es ist ersichtlich, daß mit dem Aufbau des Supraleitungsmagnets gemäß dem vorliegenden Ausführungsbei spiel vorteilhafte Wirkungen erzielt werden können, die de nen beim ersten Ausführungsbeispiel ähnlich sind.

Es sei ferner darauf hingewiesen, daß anstelle der jeweils kreisförmig ausgebildeten Scheiben 43a bis 43f plattenförmi ge oder ebene supraleitende, mehrschichtige Verbundteile mit verschiedenen geometrischen Formen verwendet werden können.

Nachfolgend wird ein Verfahren zum Magnetisieren des zylin drischen, supraleitenden, mehrschichtigen Verbundteils 13 unter Bezugnahme auf Fig. 1A erhellt.

Zur Magnetisierung wird eine mit einer erregenden Spannungs versorgungsquelle 15 verbundene Magnetisierungsspule 16 in das Durchgangsloch 33 eingeführt (siehe Fig. 1A). Zum Magne tisieren des zylindrischen, supraleitenden, mehrschichtigen Elements kann an drei Verfahren (1), (2) und (3) gedacht werden, die nachfolgend beschrieben werden.

Magnetisierungsverfahren (1)

Gemäß diesem Magnetisierungsverfahren (1) wird das zylindri sche, supraleitende, mehrschichtige Verbundteil 13 vom nor malleitenden in den supraleitenden Zustand versetzt, worauf hin die Intensität des zur Magnetisierung angelegten Magnet felds allmählich im supraleitenden Zustand auf null verrin gert wird.

Fig. 5 zeigt die Beziehung zwischen den von außen an das supraleitende, mehrschichtige Verbundteil angelegten exter nen Magnetfeld Ha und der Magnetflußdichte B an der entge gengesetzten Außenseite dieses Teils. In der Figur repräsen tiert die Linie y = ax die Beziehung zwischen dem externen Magnetfeld Ha und der Magnetflußdichte B im normal leitenden Zustand. Ferner repräsentiert das Bezugszeichen H_C1, die In tensität eines externen Magnetfelds, das durch das supralei tende, mehrschichtige Verbundteil tritt und an der Gegen seite hinsichtlich der Anlegeseite auftritt, während H_C2 die obere kritische Feldstärke repräsentiert. Beim gerade be trachteten Magnetisierungsverfahren (1) wird das externe Ma gnetfeld dadurch angelegt, daß ein Prozeß gemäß dem in Fig. 5 dargestellten Pfad ((1)) ausgeführt wird, wodurch im zy lindrischen, supraleitenden, mehrschichtigen Verbundteil 13 ein Dauerstrom zum Aufrechterhalten eines Magnetflusses B₁ fließt.

Nun wird unter Bezugnahme auf Fig. IA zusammen mit den Fig. 6A bis 6E das Magnetisierungsverfahren (1) konkreter er hellt.

Zunächst wird der Kryostat 11 geleert. Anders gesagt, wird das zylindrische, supraleitende, mehrschichtige Verbundteil 13 anfangs auf eine Temperatur über derjenigen gehalten, die für den supraleitenden Zustand erforderlich ist. In diesem Zustand wird der Magnetisierungsspule von der erregenden Spannungsversorgungsquelle 15 ein Erregungsstrom zugeführt (siehe Fig. 6C). Die Magnetisierungsspule 16 kann vom Zylin derspulentyp sein. Wenn der Erregungsstrom durch die Magne tisierungsspule 16 fließt, wird ein Magnetfluß mit schlei fenförmiger Verteilung erzeugt, der durch den hohlen Bereich der Magnetisierungsspule 16 tritt, um dadurch ein externes Magnetfeld zur Magnetisierung zu erzeugen (siehe Fig. 6D). Der schleifenförmige Magnetfluß verfügt über einen Schlei fenabschnitt, der sich durch die Wand des zylindrischen, supraleitenden, mehrschichtigen Verbundteils 13 erstreckt, sowie über einen Schleifenabschnitt, der sich außerhalb die ses zylindrischen Teils 13 erstreckt, ohne durch es hin durchzutreten. Der schleifenförmige Magnetfluß führt auf jeden Fall zur Erzeugung eines reduzierten Stroms, der in der Umfangsrichtung des zylindrischen Verbundteils 13 in diesen fließt, um den sich durch dieses erstreckenden Ma gnetfluß beizubehalten. Da jedoch die Temperatur höher als die zum Erzielen des Supraleitungszustands ist, nimmt der induzierte Strom aufgrund des Widerstands des zylindrischen Verbundteils 13 schnell auf null ab (siehe Fig. 6B).

Anschließend wird der Kryostat 11 zu einem in Fig. 6A darge stellten Zeitpunkt t₁ mit flüssigem Helium gefüllt, das als Kühlmittel zum Erzielen des Supraleitungszustands dient. So wird das zylindrische Verbundteil 13 auf die Temperatur ge kühlt, bei der es den Supraleitungszustand einnehmen kann. Danach wird der der Magnetisierungsspule 16 von der erregen den Spannungsversorgungsquelle 15 zugeführte Erregerstrom allmählich verringert, bis er schließlich null erreicht, wie durch die in Fig. 6C dargestellte Kurve a angegeben. Auf diese Weise wird im zylindrischen Verbundteil 13 ein Supra leitungsstrom in der Richtung zum Aufrechterhalten des ma gnetischen Flusses gemäß den Supraleitungseigenschaften des zylindrischen Verbundteils 13 erzeugt, der als Dauerstrom bestehen bleibt (siehe Fig. 6B). So wird durch den Dauer strom ein schleifenförmiger Magnetfluß erzeugt (siehe Fig. 6E). Diese Magnetflußschleife erstreckt sich durch den Raum 33 entlang der Mittelachse 39 des zylindrischen Verbundteils 13, wodurch dauerhaft ein statisches Magnetfeld entlang der Mittelachse 39 erzeugt wird. Wenn das zylindrische Verbund teil 13 einmal als Medium zum Aufrechterhalten eines Dauer stroms magnetisiert ist, wird die Magnetisierungsspule 13 aus dem Raum 33 entfernt, der nun dazu verwendet werden kann, ein zu untersuchendes Objekt darin anzuordnen, dessen Kernspinresonanzbild zu erfassen ist.

Magnetisierungsverfahren (2)

Dieses Verfahren wird entlang dem in Fig. 5 dargestellten Pfad ((2)) ausgeführt. Das heißt, daß das zylindrische Ver bundteil 13 in den Supraleitungszustand versetzt wird und die Intensität des externen Magnetfelds erhöht wird und dann in einem Bereich II auf einem vorgegebenen Wert festgehalten wird. Nachdem eine vorgegebene Zeitspanne verstrichen ist, wird das externe Magnetfeld fortschreitend auf null verrin gert. Dieses Magnetisierungsverfahren wird nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 1A zusammen mit den Fig. 7A bis 7E de taillierter erhellt.

Wie es in den Fig. 7A und 7C dargestellt ist, steigt dann, wenn der durch die Magnetisierungsspule 16 fließende Erre gerstrom fortschreitend erhöht wird, während das zylindri sche Verbundteil 13 auf einer Temperatur gehalten wird, bei der es den Supraleitungszustand einnimmt, der durch die Ma gnetisierungsspule 16 erzeugte Magnetisierungsfluß, der sich durch den Raum 33 erstreckt, an, um dadurch das externe Ma gnetfeld für die Magnetisierung zu errichten, wodurch ent sprechend den Supraleitungseigenschaften des zylindrischen Verbundteils 13 in der Richtung, die den Strom am Ansteigen hindert, ein Strom induziert wird, der in Umfangsrichtung durch das zylindrische Verbundteil 13 fließt (siehe Fig. 7B). Wenn der durch die Magnetisierungsspule 16 fließende Strom einen vorgegebenen Wert erreicht hat, bei dem die Stärke des externen Magnetfelds die Stärke H_C1, übersteigt, wird der Strom unverändert für eine vorgegebene Periode auf rechterhalten. Das heißt, daß dann, wenn der magnetisierende Magnetfluß, der durch den Raum 33 tritt und damit der im zylindrischen Verbundteil in Umfangsrichtung induzierte Strom den jeweils vorgegebenen Wert erreicht haben, diese Größen auf diesen Werten gehalten werden. Anschließend, wenn der durch die Magnetisierungsspule 16 fließende Strom all mählich auf null verringert wird, wie es in Fig. 7C darge stellt ist, wird im zylindrischen Verbundteil 13 gemäß den Supraleitungseigenschaften desselben ein Strom induziert, der in der Umfangsrichtung entgegen zu der des beim Erhöhen des magnetischen Flusses induzierten Stroms fließt, wodurch der in der vorstehend genannten Umfangsrichtung fließende induzierte Strom als Dauerstrom selbst dann auf einem be stimmten Wert gehalten wird, wenn der durch die Magnetisie rungsspule fließende Strom null wird, wie durch die Kurve a in Fig. 7B gekennzeichnet. Auf diese Weise kann der in Fig. 7E veranschaulichte Magnetisierungspegel mittels des Dauer stroms erzielt werden.

Magnetisierungsverfahren (3)

Dieses Magnetisierungsverfahren wird mittels des in Fig. 5 dargestellten Pfads ((3)) ausgeführt. Im Bereich I wird das zylindrische, supraleitende, mehrschichtige Verbundteil 13 erwärmt, um es vorübergehend in den normalleitenden Zustand zu versetzen. Anschließend wird es erneut in den Supralei tungszustand versetzt, und die Stärke des externen Magnet felds wird allmählich verringert.

Dieses Verfahren wird nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 1A zusammen mit den Fig. 8A bis 8F konkreter erläutert. Wäh rend das zylindrische Verbundteil 13 im Supraleitungszustand gehalten wird, wird der der Magnetisierungsspule 16 zuge führte Erregerstrom allmählich erhöht, um dadurch die Inten sität des externen Magnetfelds auf einen vorgegebenen Wert einzustellen, der kleiner als die Magnetfeldstärke H_C1, ist. Anschließend wird das zylindrische Verbundteil 13 in diesem Zustand unter Verwendung eines intern angebrachten Heizers erwärmt, um es dadurch in den normalleitenden Zustand zu versetzen (siehe Fig. 8A und 8F). So wird ein Zustand er richtet, in dem das externe Magnetfeld frei durch das Innere des zylindrischen Verbundteils 13 treten kann. Danach wird der vorstehend genannte Heizer abgeschaltet, damit das zy lindrische Verbundteil 13 wieder den Supraleitungszustand erreichen kann. In diesem Zustand wird der Erregerstrom ver ringert, um dadurch allmählich die Intensität des externen Magnetfelds zu erniedrigen (siehe Fig. 8C und 8D). Im Ver lauf dieses Prozesses wird ein induzierter Strom erzeugt, der wirksam den magnetischen Fluß aufrechterhält, der durch das Innere des zylindrischen Verbundteils 13 tritt (siehe Fig. 8B). Dieser induzierte Strom wird zum Dauerstrom, wo durch der in Fig. 8F dargestellte Magnetisierungspegel er zielbar ist.

Die Fig. 3 und 4 veranschaulichen beispielhaft Anbringungs arten für den vorstehend genannten Heizer. Genauer gesagt, veranschaulicht Fig. 3 eine Anordnung, bei der das in Fig. 1A dargestellte zylindrische Verbundteil 13 durch einen Hei zer 46 erwärmt wird, der so angeordnet ist, daß ein Wandab schnitt des zylindrischen Verbundteils 13 vom Heizer 46 um schlossen wird, der über einen extern vorhandenen Schalter SW mit einer Spannungsversorgungsquelle 47 verbindbar ist.

Andererseits sind im Fall der in Fig. 4 veranschaulichten Anordnung Heizer 46 so angebracht, daß sie jede der in Fig. 2A dargestellten Scheiben 43a bis 43f einbetten. Die andere bauliche Anordnung ist im wesentlichen dieselbe, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist.

Die Fig. 9 und 10 zeigen einen Supraleitungsmagnet gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung, das mit einer magnetischen Abschirmung versehen ist, wobei Fig. 10 ein Schnitt durch den Magnet entlang der Linie X-X in Fig. 9 ist.

In diesen Figuren bezeichnet die Bezugszahl 11 einen Kryo stat, der thermisch nach außen isoliert ist und durch eine Trennwand 22 in zwei Kühlkammern 23 und 24 unterteilt ist. In beiden Kühlkammern 23 und 24 befindet sich flüssiges He lium als Kühlmittel zum Erzielen von Supraleitung. Ferner ist für jede der Kühlkammern 23 und 24 eine Kühlmittel-Ein laßöffnung 25 bzw. 26 vorhanden, um flüssiges Helium einzu leiten. Innerhalb der Kühlkammer 23 befindet sich ein zy lindrisches, supraleitendes, mehrschichtiges Verbundteil 13, das als Erzeugungsquelle für das statische Magnetfeld dient bzw. eine solche bildet. Das zylindrische Verbundteil 13 wird durch Halteteile 14 gehalten, die am Kryostat 11 befe stigt sind, und es verfügt über eine geeignete Anzahl von Kühlmittelfluß-Durchgangslöcher 29, damit flüssiges Helium frei hindurchströmen kann. Innerhalb der Kühlkammer 24 ist ein kreiskastenförmiger Körper 30 aus einem supraleitenden, mehrschichtigen Verbundteil angeordnet, der als magnetische Abschirmung dient, die das zylindrische Verbundteil 13 ab deckt. Der kreiskastenförmige Körper 30 ist am Kryostat 11 so befestigt, daß Kühlmittel durch ihn hindurchfließen kann.

Innerhalb des Innenraums 33 des zylindrischen Verbundteils 13, das als Erzeugungsquelle für ein statisches Magnetfeld dient, ist eine Magnetisierungsspule 16 vom Zylinderspulen typ angeordnet, das mit der erregenden Spannungserzeugungs quelle 15 verbunden ist. An einem Ende (linkes Ende in der Figur) der Achse 39 des Raums 33 ist ein Flußhemmteil 40 angebracht. Dieses Flußhemmteil 40 besteht aus einem Behäl ter 41, in den als Kühlmittel zum Erzielen von Supraleitung dienendes flüssiges Helium eingefüllt ist, in das ein supra leitendes, mehrschichtiges Verbundteil 42 eingetaucht ist. Als das letztgenannte Teil kann ein solches aus NbTi/Nb/Cu verwendet werden, wie im Fall des zylindrischen Verbundteils 13 und des kreiskastenförmigen Teils 30, wie oben beschrie ben.

Das Flußhemmteil 40 wird ab dem ersten Stadium der Magneti sierung für das zylindrische Verbundteil 30 verwendet und bei Abschluß der Magnetisierung entfernt.

Die Kühlmittel-Einlaßöffnungen 25 und 26 sind über Ventile 36 bzw. 37 mit einer Kühlmittel-Versorgungsquelle 38 verbun den. Durch Entfernen von Abdeckungen auf den Kühlmittel- Einlaßöffnungen 25 und 26 und durch Öffnen der Ventile 36 und 37 wird flüssiges Helium, das als Kühlmittel zum Erzie len von Supraleitung dient, in die Kühlkammern 23 und 24 eingelassen.

Beim Magnetisierungsvorgang wird zunächst die Kühlkammer 24 mit flüssigem Helium gefüllt, während die Kühlkammer 23 in leerem Zustand gehalten wird, so daß der kreiskastenförmige Körper 30 in den Supraleitungszustand gelangt. Dann wird das zylindrische Verbundteil 13 gemäß einem der Magnetisierungs verfahren (1), (2) oder (3) magnetisiert.

Da der kreiskastenförmige Körper 30 im Zustand, in dem er auf der Temperatur zum Erzielen des supraleitenden Zustands gehalten wird, als magnetische Abschirmung wirkt, wird der vom zylindrischen Verbundteil 13 erzeugte Magnetfluß oder das Magnetfeld, das nach außen auslecken könnte, durch den kreiskastenförmigen Körper 30 abgeschirmt. Außerdem wird der durch die Magnetisierungsspule 16 erzeugte Magnetfluß, der sich entlang der Achse 39 des Raums 33 zu einem Ende dessel ben (links in der Figur) erstreckt, zur magnetischen Ab schirmung 30 ohne Auslecken nach außen zurückgedrängt. Dies, weil das Flußhemmteil 40 durch den mit flüssigem Helium ge füllten Behälter und das in diesem angeordnete supraleiten de, mehrschichtige Verbundteil 42 gebildet wird und da das letztere als magnetische Abschirmung wirkt. Dank dieser An ordnung kann der Magnetisierungswirkungsgrad für das zylin drische Verbundteil 13 unter dem von der Magnetisierungsspu le 16 erzeugten magnetischen Fluß deutlich erhöht werden.

Fig. 11 zeigt eine andere beispielhafte Ausführungsform eines Supraleitungsmagnets mit mehrschichtigem Verbundteil zum Veranschaulichen eines Magnetisierungsverfahrens gemäß dem Konzept der Erfindung. Die in dieser Figur dargestellte Vorrichtung unterscheidet sich von der in Fig. 9 dargestell ten dadurch, daß das Flußhemmteil 40 durch eine Spule 43 ge bildet wird, die mit der erregenden Spannungsversorgungs quelle 15 verbunden ist und so ausgebildet ist, daß sie einen magnetischen Fluß in einer Richtung erzeugt, die ent gegengesetzt zur Richtung des magnetischen Flusses ist, der den Raum 33 durchsetzt. Wenn von der erregenden Spannungs versorgungsquelle 15 ein Strom durch die Spule 43 geschickt wird, erzeugt sie einen magnetischen Fluß in der Richtung entgegengesetzt zum schleifenförmigen, von der Magnetisie rungsspule 16 erzeugten magnetischen Fluß, wobei der von der Spule 43 erzeugte magnetische Fluß so wirkt, daß er den ma gnetischen Fluß zurückdrängt, der dazu tendiert, sich ent lang der Achse 39 des Raums 33 bis zum Ende dieses Raums (links in der Figur) zu erstrecken. So kann auch mit der in Fig. 11 dargestellten Anordnung der Magnetisierungswirkungs grad für das zylindrische Verbundteil 13 verbessert werden.

Die Fig. 12, 13, 14 und 15 zeigen weitere beispielhafte Aus führungsformen von Supraleitungsmagneten, von denen jeder ein supraleitendes, mehrschichtiges Verbundteil aufweist, um ein statisches Magnetfeld in vertikaler Richtung zu er zeugen.

In Fig. 12 bezeichnet die Bezugszahl 11 einen Kryostat, der nach außen thermisch isoliert ist und mit flüssigem Helium gefüllt ist, das als Kühlmittel zum Erzielen von Supraleitung dient. Der Kryostat 11 ist in Form eines recht eckigen C ausgebildet, wobei ein oberer und ein unterer Teil über einen überbrückenden Teil verbunden sind, der an der rechten Zeichenebene in Fig. 12 liegt. Innerhalb ebener Innenabschnitte des Kryostats 11 sind Erzeugungsquellen 27a und 27b für ein statisches Magnetfeld wie auch Erzeugungs quellen 28a und 28b für ein statisches Magnetfeld angeord net, die jeweils als scheibenförmiges, supraleitendes, mehrschichtiges Verbundteil realisiert sind, wie in Fig. 13 dargestellt. Die von einem Halteteil 14c gehaltenen Erzeu gungsquellen 27a und 28b für ein statisches Magnetfeld einerseits sowie die von einem Halteteil 14b gehaltenen Erzeugungsquellen 28a und 28b für ein statisches Magnetfeld andererseits sind einander gegenüberstehend angeordnet, wobei ein Außenraum 33 zwischen ihnen eingefügt ist. Die Bezugszeichen 22a und 22b bezeichnen Magnetisierungsspulen, die nach der Magnetisierung der vorstehend genannten Erzeu gungsquellen für statische Magnetfelder entfernt werden. Magnetflüsse B, wie sie von in den Erzeugungsquellen 27a, 27b; 28a, 28b fließenden Dauerströmen I₁ bzw. I₂ erzeugt werden, bilden Flußpfade, die sich durch den Raum 33, die Mittelöffnungen der Erzeugungsquellen 27a und 28a für ein statisches Magnetfeld, die Mittelöffnungen der Erzeugungs quellen 27b und 28b für ein statisches Magnetfeld und den Raum 33 erstrecken (siehe Fig. 13). So wird innerhalb des Raums 33 ein statisches Magnetfeld in vertikaler Richtung erzeugt (wie aus Fig. 12 erkennbar). Übrigens wird der Raum 33 als Raum zum Aufnehmen eines zu untersuchenden Objekts verwendet, dessen Bild durch einen Kernspintomographen aufzunehmen ist, der mit dem betrachteten Supraleitungsma gnet versehen ist.

Obwohl im Fall der dargestellten Vorrichtung zwei Scheiben paare verwendet sind, von denen jedes aus einem supraleiten den, mehrschichtigen Verbundteil besteht, ist die Erfindung auf keine spezielle Anzahl von Scheiben beschränkt. Es sind Aufbauten denkbar, bei denen zwei oder mehr Scheiben aus einem supraleitenden, mehrschichtigen Verbundteil vertikal mit einem vorgegebenen Zwischenabstand angeordnet sind.

Nachfolgend wendet sich die Beschreibung einem Magnetisie rungsverfahren zu.

Die Magnetisierungsspulen 22a und 22b sind mit der erregen den Spannungsversorgungsquelle 15 verbunden, so daß sie je weilige Polaritäten in derselben Richtung aufweisen. Im Er gebnis werden Magnetfelder 101 erzeugt, wie sie in Fig. 12 dargestellt sind.

Andererseits wird Kühlmittel durch das Ventil 36 und die Kühlmittel-Einlaßöffnung des Kryostats 11 von der Kühlmit tel-Versorgungsquelle 38 in den Kryostat 11 eingeleitet.

Der Magnetisierungsvorgang kann gemäß einem der obenbe schriebenen drei Magnetisierungsverfahren (1), (2) oder (3) erfolgen.

Der in den Fig. 14 und 15 dargestellte Supraleitungsmagnet unterscheidet sich von dem vorstehend unter Bezugnahme auf die Fig. 12 und 13 beschriebenen Magnet dahingehend, daß aktive magnetische Abschirmungen 29a und 29b anstelle der Erzeugungsquellen 28a und 28b für ein statisches Magnetfeld vorhanden sind. In jeder der Erzeugungsquellen 27a und 27b für ein statisches Magnetfeld ist zwar eine relativ große Öffnung ausgebildet, jedoch ist in den aktiven magnetischen Abschirmungen 29a und 29b keine Öffnung vorhanden. Vom Standpunkt der magnetischen Abschirmung her gesehen sollten die Durchmesser der aktiven magnetischen Abschirmungen 29a und 29b vorzugsweise so ausgewählt sein, daß sie größer als der Durchmesser der Erzeugungsquellen 27a und 27b für ein statisches Magnetfeld sind, wie in Fig. 15 dargestellt.

Es wird nun ein Magnetisierungsverfahren für den Supralei tungsmagnet mit dem in Fig. 14 dargestellten Aufbau be schrieben.

In Fig. 14 bezeichnet das Bezugszeichen 22a eine Magnetisie rungsspule zum Magnetisieren der Erzeugungsquellen 27a und 27b für ein statisches Magnetfeld. Die Magnetisiserungsspule 22a ist mit einer Spannungsversorgungsquelle 15a für die Ma gnetisierungsenergie verbunden. Ferner sind zwei Magnetisie rungsspulen 22b mit einer erregenden Spannungsversorgungs quelle 15b verbunden. Jedoch ist die Polarität der Magneti sierungsspule 22b derjenigen der Magnetisierungsspule 22a entgegengesetzt. Im Ergebnis werden Magnetfelder 102, 103 und 104 in den in Fig. 14 dargestellten Richtungen erzeugt.

Bei der vor stehend angegebenen Anordnung wird die Magneti sierung dadurch ausgeführt, daß solche Einstellungen vorge nommen werden, daß eine vorgegebene Magnetfeldstärke mittels der erregenden Spannungsversorgungsquellen 15a und 15b er zielt werden kann, während gleichzeitig magnetische Abschir mung wirkungsvoll durch die aktiven magnetischen Abschirmun gen 29a und 29b erzielt werden kann.

Das Magnetisierungsverfahren kann aus einer der obenbe schriebenen drei Magnetisierungsverfahren (1), (2) und (3) ausgewählt werden.

Im Fall der vorstehend unter Bezugnahme auf die Fig. 12 bis 15 beschriebenen Ausführungsbeispiele werden Scheiben aus jeweils einem supraleitenden, mehrschichtigen Verbundblech als Erzeugungsquelle für ein statisches Magnetfeld verwen det. Es soll jedoch erwähnt sein, daß auch ein zylindri sches, supraleitendes, mehrschichtiges Verbundteil mit im wesentlichen denselben vorteilhaften Wirkungen entsprechend verwendet werden kann.

Fig. 16 zeigt einen Supraleitungsmagnet mit einer Magneti sierungsspule gemäß einer weiteren Ausführungsform der Er findung. In der Figur sind Komponenten, die dieselben oder entsprechende Funktionen ausüben, wie sie zuvor beschrieben wurden, mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.

Gemäß Fig. 16 ist eine zylindrische Erzeugungsquelle 13 für ein statisches Magnetfeld, die aus einem supraleitenden, mehrschichtigen Verbundteil besteht, innerhalb des Kryostats 11 um die Mittelachse 39 des im Kryostat 11 ausgebildeten zentrischen Durchgangslochs 33 angeordnet und in einen Spulenhalter 31 eingebettet, der fest am Kryostat 11 ange bracht ist. Eine Erregerspule 34 vom Zylinderspulentyp zum Magnetisieren der zylindrischen Erzeugungsquelle 13 für ein statisches Magnetfeld aus dem Verbundteil ist innerhalb des Kryostats 11 angeordnet und wird vom Spulenhalter 31 gehal ten. So sind die zylindrische Erzeugungsquelle 13 für ein statisches Magnetfeld aus dem Verbundteil sowie die Erreger spule 34 praktisch als einstückiger Aufbau ausgebildet. Übrigens kann der Spulenhalter 31 aus einem glasfaserver stärkten Kunststoff bestehen.

In engem Kontakt mit der Innenwand des Kryostats 11 ist eine ebenfalls aus einem supraleitenden, mehrschichtigen Verbund blech bestehende magnetische Abschirmung 30 so angeordnet, daß sie die zylindrische Erzeugungsquelle 13 für ein stati sches Magnetfeld und die Erregerspule 34 an entgegengesetz ten Seiten der Achse in bezug auf die Erzeugungsquelle 13 für das statische Magnetfeld abdeckt.

An der Oberseite des Kryostats 11 sind eine Kühlmittel-Ein laßöffnung 25 und ein Stromzuführ-Anschlußteil 90 vorhanden, um der Magnetisierungsspule 34 einen Strom zuzuführen.

Übrigens kann die magnetische Abschirmung 30 weggelassen werden. Ferner kann auch ein Aufbau verwendet werden, bei dem der Kryostat in zwei Abteilungen unterteilt ist, wobei nur die magnetische Abschirmung unabhängig gekühlt wird. In diesem Fall ist der Aufbau des Supraleitungsmagnets ähnlich dem des in Fig. 9 dargestellten Magnets.

Bei dem in den Fig. 12 und 14 dargestellten Aufbau, bei dem die Magnetisierungsspule anzubringen ist, kann diese an der Außenseite der supraleitenden, mehrschichtigen Verbundteile 27a und 27b angeordnet werden.

Das Magnetisierungsverfahren kann wahlfrei aus den bereits beschriebenen Verfahren (1), (2) und (3) ausgewählt werden.

Fig. 17 zeigt einen Supraleitungsmagnet gemäß noch einem an deren Ausführungsbeispiel der Erfindung, der dadurch herge stellt wurde, daß ein Rohr mit großem Durchmesser aus einem supraleitenden, mehrschichtigen Verbundteil C-förmig gebogen wurde. In der Figur sind Komponenten, die identische oder äquivalente Funktionen wie zuvor beschriebene Komponenten haben, mit denselben Bezugszeichen versehen.

Gemäß dieser Figur verfügt der thermisch nach außen isolier te Kryostat 11 über C-förmigen Querschnitt, und er ist durch eine Trennwand 22 in zwei Kühlkammern 23 und 24 unterteilt, wobei beide Enden geschlossen sind. Zugehörig zu den Kühl kammern 23 und 24 sind Kühlmittel-Einlaßöffnungen 25 bzw. 26 vorhanden, um flüssiges Helium in sie einzuleiten. Innerhalb der Kühlkammer 23 ist eine rohrförmige Erzeugungsquelle 27 für ein statisches Magnetfeld angeordnet, die aus einem supraleitenden, mehrschichtigen Verbundbauteil besteht und C-förmigen Vertikaldurchschnitt aufweist. Beide Endabschnit te der rohrförmigen Erzeugungsquelle 27 für ein statisches Magnetfeld sind einander gegenüberstehend angeordnet, wobei ein offener, externer Raum 33 dazwischen angeordnet ist. Ferner sind eine oder mehrere Magnetisierungsspulen 32 um den Außenumfang der rohrförmigen Erzeugungsquelle 27 für ein statisches Magnetfeld angeordnet, oder sie liegt/liegen in Form einer Zylinderspule innerhalb des rohrförmigen Teils 27 vor. Die Bezugszahl 50 bezeichnet einen Stromversorgungsan schluß für die Magnetisierungsspule 32. Innerhalb der Kühl mittelkammer 32 ist eine magnetische Abschirmung 51 aus einem supraleitenden, mehrschichtigen Verbundteil mit C-för migem Vertikalschnitt so angeordnet, daß sie den Außenumfang der rohrförmigen Quelle 27 zum Erzeugen eines statischen Magnetfelds umgibt. Ferner sind innerhalb der Kühlkammer 24 plattenförmige Trimmelemente 52 aus einem supraleitenden, mehrschichtigen Verbundteil in der Nähe der beiden Enden der rohrförmigen Erzeugungsquelle 27 für ein statisches Magnet feld angeordnet, wobei jedes der scheibenförmigen Trimmele mente 52 mindestens ein Durchgangsloch aufweist, durch das der magnetische Fluß hindurchtreten kann, wie es aus Fig. 19 erkennbar ist. Der durch die rohrförmige Erzeugungsquelle 27 für ein statisches Magnetfeld erzeugte Magnetfluß erstreckt sich durch den Raum 33, wie durch die Magnetflußlinien 53 gekennzeichnet, um dadurch ein statisches Magnetfeld inner halb des Raums 33 auszubilden, der als Ort zum Aufnehmen eines zu untersuchenden oder zu diagnostizierenden Objekts verwendet wird, dessen Bild durch einen Kernspintomographen aufzunehmen ist, der den Supraleitungsmagnet enthält. Genau er gesagt, wird ein zu untersuchendes oder zu diagnostizie rendes Objekt auf einen Tisch gelegt, der von rechts nach links oder in Richtungen rechtwinklig zum Zeichnungsort ver stellt werden kann, wodurch das Objekt innerhalb des Raums 33 positioniert werden kann.

Es sei ferner darauf hingewiesen, daß die beim Ausführungs beispiel von Fig. 17 verwendeten supraleitenden, mehrschich tigen Verbundteile gleich oder ähnlich wie der in Fig. 1 dargestellte zylindrische Körper 13 realisiert werden kön nen.

Fig. 18 ist eine Schnittansicht entlang der Linie XVIII-XVIII in Fig. 17.

Es wird nun das in Fig. 19 dargestellte scheibenförmige Trimmelement beschrieben.

Im allgemeinen folgt innerhalb der rohrförmigen Erzeugungs quelle 27 für ein statisches Magnetfeld ein größerer Anteil des magnetischen Flusses inneren als äußeren Pfaden, und zwar auch innerhalb dieser Quelle 27. Demgemäß herrscht eine entsprechend ungleichmäßige Magnetflußverteilung im Raum 33 vor. Das scheibenförmige Trimmelement 52 ist vorhanden, um diesen ungleichmäßigen magnetischen Fluß so zu korrigieren, daß eine gleichmäßige Magnetflußverteilung erhalten wird. Zu diesem Zweck kann das scheibenförmige Trimmelement 52 mit einer kleinen Anzahl von Löchern oder Löchern mit kleinem Durchmesser in einem Bereich im Innern des Trimmelements 52 und einer großen Anzahl von Durchgangslöchern oder Löchern mit großem Durchmesser im Außenumfangsbereich ausgebildet sein. Die Form der Durchgangslöcher ist nicht auf die Kreis form beschränkt.

Ein Magnetisierungsvorgang, wie er unter Verwendung der Er regerspule 32 vorgenommen wird, kann gemäß einem der vorste hend beschriebenen drei Magnetisierungsverfahren (1), (2) und (3) ausgeführt werden.

Nachfolgend wird die Beschreibung unter Bezugnahme auf Fig. 20 auf den Aufbau der Erzeugungsquelle 13 für ein statisches Magnetfeld gerichtet, bei dem es sich um einen supraleiten den, mehrschichtigen Verbundaufbau handelt.

Der Hauptkörper der Erzeugungsquelle 13 für ein statisches Magnetfeld, der aus einem supraleitenden, mehrschichtigen Verbundteil besteht, ist im wesentlichen in der Form eines zylindrischen Teils mit im wesentlichen gleichmäßiger Dicke realisiert. Wie es aus Fig. 20 erkennbar ist, ist der Innen durchmesser D2 des zylindrischen Teils am einen Ende dessel ben kleiner als der Innendurchmesser D1 im Zentrum oder einem Zwischenbereich. Ferner ist die zylindrische Erzeu gungsquelle 13 für ein statisches Magnetfeld, die aus einem supraleitenden, mehrschichtigen Verbundteil besteht, mit einer solchen geometrischen Form realisiert, daß Symmetrie in bezug auf die Längs- oder Mittelachse 39 besteht, so daß ein gleichmäßiges statisches Magnetfeld entlang der zentri schen Längsachse 39 des zylindrischen Raums erzeugt werden kann. Unter anderem ist im Fall des in Fig. 20 dargestellten Supraleitungsmagnets das zylindrische, supraleitende, mehr schichtige Verbundteil 13 so ausgebildet, daß sein Durch messer ausgehend von der Mitte in der Richtung zu seinen En den hin allmählich abnimmt. Die Form des Querschnitts des zylindrischen Verbundteils 13 kann auch Teil eines Kreises sein.

Fig. 21 zeigt noch ein anderes Ausführungsbeispiel einer Er zeugungsquelle 13 für ein statisches Magnetfeld gemäß der Erfindung. Bei diesem Ausführungsbeispiel verfügt die Erzeu gungsquelle 13 aus einem supraleitenden, mehrschichtigen Verbundteil über drei Bereiche, d. h. einen Zwischenbereich A mit einem vorgegebenen konstanten Durchmesser und zwei Endbereiche B und C, die angrenzend an den Zwischenbereich A ausgebildet sind und im Axialschnitt in Form eines Kegel stumpfs geformt sind. Bei der Anordnung des in Fig. 21 dargestellten Supraleitungsmagnets können ähnlich vorteil hafte Wirkungen wie beim Magnet gemäß Fig. 20 erzielt wer den, wobei die Verteilungsgleichmäßigkeit des statischen Magnetfelds insgesamt weiter verbesserbar ist.

Fig. 22 zeigt den Aufbau einer Erzeugungsquelle 13 für ein statisches Magnetfeld gemäß noch einem anderen Ausführungs beispiel der Erfindung. Im Fall der Erzeugungsquelle für das statische Magnetfeld gemäß dem vorliegenden Ausführungsbei spiel der Erfindung wird die Erzeugungsquelle 13 für das statische Magnetfeld aus einem zylindrischen, supraleiten den, mehrschichtigen Verbundteil durch mehrere zylindrische Teile 60, 61 und 62 gebildet, deren Durchmesser in der ge nannten Reihenfolge abnehmen. Im Fall des veranschaulichten Ausführungsbeispiels ist angenommen, daß fünf zylindrische Körper vorliegen. In diesem Fall müssen die einzelnen zy lindrischen Körper nicht direkt miteinander verbunden sein, sondern es reicht aus, sie regelmäßig so anzuordnen, daß die durch diese einzelnen zylindrischen Körper erzeugten axialen Magnetfelder nicht wesentlich gestört sind, wie es in Fig. 22 dargestellt ist. Obwohl beim Ausführungsbeispiel angenom men ist, daß der supraleitende, mehrschichtige Verbundzylin der aus fünf zylindrischen Körpers zusammengesetzt ist, sind die erfindungsgemäßen Ziele auch dann erreicht, wenn minde stens drei zylindrische Körper verwendet werden. Dann muß die Länge des zylindrischen Körpers 60 notfalls erhöht wer den. Ferner können durch Erhöhen der Anzahl zylindrischer Körper im wesentlichen dieselben vorteilhaften Wirkungen wie mit dem in Fig. 20 dargestellten Aufbau erzielt werden.

Da der Supraleitungsmagnet gemäß dem vorliegenden Ausfüh rungsbeispiel der Erfindung unter Verwendung lediglich zy lindrischer Körper mit vorgegebenen Durchmessern aufgebaut werden kann, ist die vorteilhafte Wirkung erzielt, daß müh selige Verarbeitungen nicht erforderlich sind.

Es ist zu beachten, daß die vorstehend beschriebenen Baufor men nur veranschaulichend für das Konzept der Erfindung sind. Da dem Fachmann viele Modifizierungen und Kombinatio nen erkennbar sind, ohne vom Grundgedanken und vom Schutz bereich der Erfindung abzuweichen, soll dieselbe nicht auf die genauen Konstruktionen und Vorgänge beschränkt sein, wie sie bisher veranschaulicht und beschrieben wurden. Bei spielsweise ist beim in Fig. 21 dargestellten Supraleitungs magnet zwar der Endbereich kegelstumpfförmig ausgebildet, jedoch muß die Umfangsfläche nicht linear sein, sondern sie kann auch so gekrümmt sein, daß der Durchmesser zum Endbe reich hin allmählich kleiner wird.

Wenn der Durchmesser des zylindrischen, supraleitenden, mehrschichtigen Verbundteils an seinen beiden Enden kleiner gemacht wird als im Zwischenbereich, können Stellen, an denen Lecks des Magnetflusses auftreten, weiter vom zentra len oder Zwischenbereich entfernt werden, wodurch die Gleichförmigkeit der Magnetflußverteilung entlang der gesam ten Länge des Supraleitungsmagnets gegenüber der bei einem zylindrischen Körper mit demselben Durchmesser über die gesamte Länge verbessert werden kann, was wiederum bedeutet, daß der Supraleitungsmagnet mit weiter verringerter Größe realisiert werden kann.

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Fig. 23 die Beschrei bung auf eine Erzeugungsquelle für ein statisches Magnetfeld gerichtet, die unter Verwendung eines supraleitenden, mehr schichtigen Verbundteils gemäß einem weiteren Ausführungs beispiel der Erfindung realisiert ist.

Die Erzeugungsquelle 13 für ein statisches Magnetfeld, die aus einem supraleitenden, mehrschichtigen Verbundteil gemäß dem nun betrachteten Ausführungsbeispiel besteht, ist aus folgendem aufgebaut: einem ersten zylindrischen, supralei tenden, mehrschichtigen Verbundrohr 54 mit einem vorgegebe nen Durchmesser D₁ und im wesentlichen gleichmäßiger Wand dicke; zweiten zylindrischen, supraleitenden, mehrschichti gen Verbundrohren 55 und 56 jeweils mit dem Durchmesser D₃, der geringfügig größer ist als der des ersten zylindrischen Verbundrohrs 54; und dritten zylindrischen, supraleitenden, mehrschichtigen Verbundrohren 57 und 58 mit demselben Durch messer D₃ wie dem der Rohre 55 und 56. Jedes der dritten zylindrischen Verbundrohre 57 und 58 verfügt über eine Länge, die geringfügig kürzer als die der zweiten zylindri schen Verbundrohre 55 und 56 ist. Insoweit die genannten Bedingungen erfüllt sind, können die Längen der zweiten und dritten zylindrischen Verbundrohre 55, 56 sowie 57, 58 ziemlich wahlfrei innerhalb eines bestimmten Bereichs ausge wählt werden. Wesentlich ist es jedoch, die Stärke des Magnetfelds in der Nähe der Endabschnitte des zylindrischen ersten oder Hauptverbundrohrs 54 so zu erhöhen, daß sich der an den Endöffnungen ausleckende Magnetfluß mit höherer Parallelität zur Mittelachse 39 erstreckt als dann, wenn ein einzelnes zylindrisches Rohr vorläge. Demgemäß ist es bevor zugt, mindestens drei Arten zylindrischer Verbundrohre, die sich hinsichtlich der Länge voneinander unterscheiden, mit einer solchen Anordnung anzubringen, daß die Längen der zylindrischen Verbundrohre der Reihe nach vom einen Ende der Rohranordnung zur Mitte hin abnehmen, um die Gleichmäßigkeit des parallelen Magnetfelds weiter zu verbessern.

Die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele eines Supraleitungsmagnets dienen lediglich zum Veranschaulichen des Konzepts der Erfindung. Anders gesagt, sind dem Fachmann zahlreiche Versionen oder Modifizierungen auf einfache Weise erkennbar, ohne vom Grundgedanken und vom Schutzbereich der Erfindung abzuweichen. Beispielsweise sind im Fall des in Fig. 23 dargestellten supraleitenden, mehrschichtigen Ver bundteils das erste zylindrische Verbundrohr 54 und die zweiten zylindrischen Verbundrohre 55 und 56 so angeordnet, daß ihre Enden miteinander ausgerichtet sind. Jedoch ist es auf gleiche Weise möglich, eine solche Anordnung zu verwen den, bei der sich ein Teil des zweiten zylindrischen Ver bundrohrs außen über das Ende des ersten zylindrischen Ver bundrohrs erstreckt. Ferner ist zwar der Durchmesser des zweiten zylindrischen Verbundrohrs größer als der des ersten zylindrischen Verbundrohrs gewählt, jedoch kann diese Dimen sionsbeziehung auch umgekehrt sein. Ferner sei darauf hinge wiesen, daß die den Supraleitungsmagnet bildenden Rohre nicht notwendigerweise Kreiszylinderform aufweisen müssen, sondern daß sie auch z. B. über elliptischen Querschnitt verfügen können, um genauer an die Form eines zu untersu chenden oder zu diagnostizierenden Objekts angepaßt zu sein.

In jedem Fall sind bei dem bei diesem Ausführungsbeispiel beschriebenen Supraleitungsmagnet die magnetischen Flüsse so korrigiert, daß ihre Richtung in der Nähe der beiden Enden des zylindrischen, supraleitenden, mehrschichtigen Verbund teils parallel zur Mittelachse verläuft, was durch die Dop pelrohranordnung erfolgt, wodurch die Gleichmäßigkeit des magnetischen Flusses über die gesamte Länge des aus den supraleitenden, mehrschichtigen Verbundteilen bestehenden Supraleitungsmagnets im Vergleich zum Fall bei einem einzel nen zylindrischen Magnet mit demselben Durchmesser über sei ne gesamte Länge verbessert werden kann.

Fig. 24 zeigt eine Erzeugungsquelle für ein statisches Magnetfeld aus einem supraleitenden, mehrschichtigen Ver bundteil gemäß noch einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung. In der Figur bezeichnet die Bezugszahl 13 eine zylindrische Erzeugungsquelle für ein statisches Magnetfeld, die unter Verwendung eines supraleitenden, mehrschichtigen Verbundteils realisiert ist und die über eine Mittelachse 39 verfügt. Ein Kernspintomograph ist dadurch erzielt, daß ein Magnetfeld innerhalb eines Zylinders in der Mitte der zylin drischen Erzeugungseinrichtung für ein statisches Magnetfeld in der Längsrichtung (Z-Richtung) derselben verwendet wird. Ferner kennzeichnet das Bezugszeichen B_z die Richtung des das Magnetfeld bildenden magnetischen Flusses. Am zylindri schen, supraleitenden, mehrschichtigen Verbundteil 13 sind voneinander unabhängige Oberflächen-Heizersegmente 8a, . . . , 8e angebracht, und in Kombination mit einer Regeleinheit 9 zum Regeln von Spannungsversorgungsquellen P sind derartige Quellen zum Heizen der einzelnen Heizersegmente vorhanden.

Beim vorstehend beschriebenen Aufbau einer zylindrischen Er zeugungsquelle für ein statisches Magnetfeld wird ein Trimm vorgang mittels der Heizer unter Zugrundelegung der Annahme ausgeführt, daß das supraleitende, mehrschichtige Verbund teil 13 magnetisiert ist.

Wenn der Magnetisierungszustand dergestalt ist, daß die Richtung des magnetischen Flusses mit der in Fig. 24 darge stellten Richtung B_z übereinstimmt, fließt ein den magneti schen Fluß dauernd erzeugenden Dauerstrom im zylindrischen Verbundteil 13 in der Umfangsrichtung des Zylinders. Im all gemeinen nimmt das Magnetfeld innerhalb einer Zylinderspule von der Mitte derselben ausgehend in Z-Richtung zu den End flächen hin ab. Um für eine Kompensation einer solchen Ände rung der Magnetfeldstärke in Z-Richtung zu sorgen, wurde bisher eine Anordnung verwendet, bei der die Anzahl von Win dungen zu den beiden Enden hin ausgehend von der Mitte er höht ist. Dagegen ist beim zylindrischen Verbundteil 13 der Strom über die gesamte Länge des zylindrischen Verbundteils in der Z-Richtung abhängig von der Form und den Eigenschaf ten dieses Verbundteils verteilt. Demgemäß wird zum Korri gieren der Stromverteilung im zylindrischen Verbundteil auf entsprechende Weise, wie bei einem herkömmlichen Wicklungs magnet vorgeschlagen, den Zylinder 13 des Verbundteils in Z- Richtung in n Segmente aufzuteilen, um die Stromflüsse ein zustellen, wie sie in diesen Segmenten nach der Magnetisie rung fließen, um dadurch eine Wirkung zu erzielen, die der jenigen Kompensation entspricht, die herkömmlicherweise da durch erzielt wird, daß die Anzahl von Windungen zu den End flächen einer Zylinderspule hin erhöht wird. Zu diesem Zweck wird die Stromverteilung so eingestellt, daß die im mittle ren Teil des Zylinders, gesehen in dessen Längsrichtung, fließenden Ströme kleiner sind als diejenigen, die in den beiden Endabschnitten fließen.

Der Einstellvorgang beim vorliegenden Ausführungsbeispiel der Erfindung wird unter Bezugnahme auf Fig. 25A erhellt, die graphisch die Beziehung zwischen dem Dauerstrom im Zy linder 13 aus einem supraleitenden, mehrschichtigen Verbund teil und dessen Temperatur veranschaulicht. Wie es aus der Figur erkennbar ist, beträgt dann, wenn ein supraleitendes Teil vom NbTi-Legierungstyp in dem durch flüssiges Helium gekühlten Zustand betrieben wird die Betriebstemperatur im allgemeinen ungefähr 4,2 K innerhalb eines durch die kriti sche Temperatur T_c begrenzten Bereichs. Hier sei darauf hin gewiesen, daß der supraleitende Zustand im Temperaturbereich über 9 K verschwindet. Demgemäß hat der Dauerstrom, wie es aus Fig. 25A erkennbar ist, bei der Temperatur von 4,2 K seinen Maximalwert, und er erreicht bei der Temperatur T_C seinen Minimalwert. Demgemäß wird durch die Erfindung, wie sie beim vorliegenden Ausführungsbeispiel verkörpert ist, gelehrt, daß innerhalb des Bereichs zwischen dem Maximal- und Minimalstrompegel die Werte der in den obengenannten Zylindersegmenten fließenden Dauerströme dadurch eingestellt werden, daß die Temperatur der Zylinder aus den Verbundtei len auf Segmentbasis geändert oder eingestellt werden, um dadurch die Magnetfelder, wie sie durch die Dauerströme er zeugt werden, auf Segmentbasis einzustellen. Fig. 25B ist eine Ansicht zum graphischen Veranschaulichen eines Ein stellvorgangs zu diesem Zweck. Genauer gesagt, werden drei verschiedene Stärken von Heizerströmen ((1)), ((2)) und ((3)) unter der Bedingung ((1)) < ((2)) < ((3)) verwendet. Die Temperaturen der Heizer steigen proportional zu den Hei zerströmen ((1)), ((2)) und ((3)) an. Demgemäß wird das Aus maß der Abnahme der Dauerstromdichte der Reihe nach in der Folge ((1)), ((2)) und ((3)) hinsichtlich der Werte bei der Temperatur 4,2 K größer. Auf diese Weise kann der im Zylin der 13 aus einem supraleitenden, mehrschichtigen Verbundteil fließende Dauerstrom auf einen jeweils gewünschten Wert ein gestellt werden, wodurch das Ziel der Erfindung erreicht werden kann.

Vorstehend erfolgte die Beschreibung unter der Annahme, daß der Supraleitungsmagnet aus einem mehrschichtigen Verbund zylinder besteht. Es sei darauf hingewiesen, daß im Fall eines Supraleitungsmagnets, bei dem Scheiben aus einem supraleitenden, mehrschichtigen Verbundteil verwendet wer den, ähnlich vorteilhafte Wirkungen erzielt werden können. Außerdem kann durch Modifizieren der Positionen, an denen die Heizer angebracht sind, oder abhängig von deren Dichte, eine Feineinstellung des Dauerstroms selbst bei einem Supra leitungsmagnet ausgeführt werden, der einen Aufbau aufweist, bei dem die Einstellung der Dauerstromdichte sehr schwierig ist, wie dies bei bisher bekannten Supraleitungsmagneten vom Wicklungstyp der Fall ist. Darüber hinaus kann selbst bei einer Einstellung, bei der die kritische Temperatur T_C manchmal überschritten wird, ein stabiler Betrieb erzielt werden, im Unterschied zu den bisher bekannten Supralei tungsmagneten vom Wicklungstyp, und zwar dank einem der vor teilhaften Merkmale, wie sie durch den Zylinder 13 aus einem supraleitenden, mehrschichtigen Verbundteil geschaffen wer den.

Ferner wurde beschrieben, daß das supraleitende, mehrschich tige Verbundteil 13 in der Form eines einzelnen Zylinders realisiert ist, jedoch kann auf gleiche Weise an eine Anord nung gedacht werden, bei der der Zylinder in n Abschnitte unterteilt ist, von denen jeder mit einem Heizer versehen ist, wobei die vorstehend angegebene Einstellung für jeden Zylinderabschnitt ausgeführt wird, wodurch im wesentlichen dieselben oder noch vorteilhaftere Wirkungen erzielt werden.

Die Magnetisierung des supraleitenden, mehrschichtigen Ver bundzylinders kann dadurch erfolgen, daß auf eines der oben beschriebenen Verfahren (1), (2) oder (3) zurückgegriffen wird.

Fig. 26 zeigt einen Supraleitungsmagnet gemäß noch einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. Ferner ist Fig. 27 eine Schnittansicht durch diesen entlang der Linie XXVII-XXVII in Fig. 26. In diesen Figuren sind Teile oder Komponenten, die zu denselben oder entsprechenden Funktionen dienen wie vorstehend beschriebene Teile, mit denselben Be zugszeichen gekennzeichnet.

In diesen Figuren bezeichnet die Bezugzahl 11 einen Kryo stat, der nach außen thermisch isoliert ist und durch eine Trennwand 22 in zwei Kühlkammern 23 und 24 unterteilt ist. Innerhalb der Kammern 23 und 24 befindet sich flüssiges He lium, das als Kühlmittel zum Erzielen von Supraleitung dient. Der Kryostat 11 ist mit Kühlmittel-Einlaßöffnungen 25 und 26 versehen, um flüssiges Helium jeweils in eine der Kühlkammern einzufüllen. Innerhalb der Kühlkammer 23 ist ein zylindrischer Körper 13 aus einem supraleitenden, mehr schichtigen Verbundteil angeordnet, der als Erzeugungsquelle für ein statisches Magnetfeld dient, wobei der zylindrische Körper oder das Teil 13 durch ein Halteteil gehalten ist, das an der Trennwand 22 befestigt ist, wobei eine geeignete Anzahl von Kühlmittelkanal-Durchgangslöcher 29 vorhanden ist, damit flüssiges Helium frei hindurchströmen kann. Ande rerseits ist ein zylindrisches, supraleitendes, mehrschich tiges Verbundteil 63 innerhalb der Kühlmittelkammer 24 ange ordnet, und es wird von einem Halteteil 64 gehalten, das seinerseits am Kryostat 11 befestigt ist und über eine zweckentsprechende Anzahl von Kühlmittelkanal-Durchgangslö cher 64 verfügt, die das freie Hindurchströmen von flüssigem Helium ermöglichen.

Außerhalb des Kryostats 11 der Erzeugungsquelle für ein sta tisches Magnetfeld ist eine Magnetisierungsspule 16 angeord net, die elektrisch mit einer erregenden Spannungsversor gungsquelle 15 verbunden ist. Andererseits sind die Kühlmit tel-Einlaßöffnungen 25 und 26 über Ventile 36 bzw. 37 mit einer Kühlmittel-Versorgungsquelle 38 verbunden. Durch Ent fernen der Kappen von den Kühlmittel-Einlaßöffnungen 25 und 26 und durch Öffnen der Ventile 36 und 37 wird flüssiges Helium, d. h. Kühlmittel zum Erzielen von Supraleitung, in die Kühlmittelkammern 23 bzw. 24 eingelassen.

Zunächst wird die Kühlmittelkammer 23 geleert, während die Kühlmittelkammer 24 mit flüssigem Helium gefüllt ist. In diesem Zustand wird der Magnetisierungsspule 16 von der er regenden Spannungsversorgungsquelle 15 ein Erregerstrom zu geführt. Die Magnetisierungsspule 16 ist eine solche vom Zylinderspulentyp. Wenn Erregerstrom in dieser Magnetisie rungsspule 16 fließt, wird ein magnetischer Fluß mit schlei fenförmiger Verteilung erzeugt, der durch den hohlen Bereich der Magnetisierungsspule 16 hindurchläuft, um ein externes Magnetfeld zur Magnetisierung zu erzeugen. Der schleifenför mige magnetische Fluß verfügt über einen Schleifenabschnitt, der sich von einem Ende sowohl des zylindrischen Körpers 13 als auch eines Trimmelements 63 ausgehend durch die Innen seiten des zylindrischen Körpers 13 und des Trimmelements 63 zum anderen Ende dieses zylindrischen Körpers 13 und des Trimmelements 63 erstreckt und sich außerhalb der Magneti sierungsspule 16 auf runde Weise schließt. In jedem Fall führen diese schleifenförmigen Magnetflüsse zur Erzeugung eines induzierten Stroms, der in der Umfangsrichtung des zylindrischen Körpers 13 in diesem fließt. Jedoch wird die ser induzierte Strom wegen des normalleitenden Zustands schnell auf null geschwächt. In diesem Fall wird im aus dem supraleitenden, mehrschichtigen Verbundteil bestehenden Trimmelement 63 ein Supraleitungsstrom erzeugt, der das Hin durchtreten des magnetischen Flusses aufgrund der Supralei tungseigenschaften verhindert.

Anschließend wird die Kühlmittelkammer 23 mit flüssigem Helium gefüllt. Dadurch wird der zylindrische Körper 13 auf eine Temperatur abgekühlt, bei der er den supraleitenden Zustand einnimmt. Demgemäß wird in ihm, wenn der Magentisie rungsspule 16 von der erregenden Spannungsversorgungsquelle 15 der Erregerstrom zugeführt wird und dieser auf null ver ringert wird, ein Supraleitungsstrom erzeugt, der den Ma gnetfluß entsprechend den Eigenschaften des supraleitenden, mehrschichtigen Verbundteils aufrechterhält, der demgemäß als Dauerstrom bestehen bleibt. So wird durch den Dauerstrom ein schleifenförmiger Magnetfluß erzeugt. Diese Magnetfluß schleife erstreckt sich durch den Raum 33 entlang der Mit telachse 39 des zylindrischen Körpers 13, wodurch entlang der Mittelachse 39 dauernd ein statisches Magnetfeld erzeugt wird. Wenn der zylindrische Körper 13 einmal magnetisiert ist, wird die Magnetisierungsspule 16 aus dem Kryostat 11 herausgenommen, und nun kann der Raum 33, in dem statische Magnetfelder auf gleichmäßige Weise erzeugt werden, dazu verwendet werden, ein zu untersuchendes Objekt anzuordnen, von dem ein Kernspinresonanzbild aufzunehmen ist.

Das aus dem supraleitenden, mehrschichtigen Verbundteil be stehende Trimmelement, das in das Kühlmittel eingetaucht und zwischen der Erzeugungsquelle 13 für das statische Magnet feld und der Achse 39 so angeordnet ist, daß es die letztere umgibt, dient als magnetische Abschirmung. Demgemäß läuft der von der durch das supraleitende, mehrschichtige Verbund teil gebildeten Erzeugungsquelle 13 für ein statisches Magnetfeld erzeugte magnetische Fluß durch die beiden Endbe reiche des Trimmelements 63 und den Raum 33. Demgemäß ist die Gleichmäßigkeit des im Raum 33 erzeugten statischen Magnetfelds im Vergleich zum Fall bei einem Aufbau verbes sert, bei dem das Trimmelement 63 fehlt. Ferner kann durch zweckentsprechendes Festlegen der Abmessung des Trimmele ments 63 in axialer Richtung der Bereich, in dem das inner halb des Raums 33 ausgebildete statische Magnetfeld gleich mäßig ist, entlang der Achse 39 verlängert werden.

Fig. 28 zeigt eine Modifizierung des Trimmelements 63 aus einem supraleitenden, mehrschichtigen Verbundteil, wie in Fig. 26 dargestellt. Das Trimmelement gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Erfindung verfügt über eine Gruppe von Korrekturlöchern 66 für das statische Magnetfeld. Teile des von der Erzeugungsquelle 13 für das statische Magnetfeld erzeugten Magnetflusses treten über die Gruppe von Korrek turlöchern 66 für das statische Magnetfeld in den Raum 33 ein, um dadurch Einfluß auf das in diesem Raum ausgebildete statische Magnetfeld auszuüben. Demgemäß ist durch zweckent sprechendes Festlegen der Verteilung, der Anzahl, der Größe und der Form der Korrekturlöcher 66 für das statische Ma gnetfeld eine örtliche Korrektur des statischen Magnetfelds möglich, wodurch die Gleichmäßigkeit desselben insgesamt weiter verbessert werden kann.

Fig. 29 zeigt noch ein anderes Ausführungsbeispiel eines Supraleitungsmagnets gemäß der Erfindung.

Im Fall des nun betrachteten Supraleitungsmagnets hat die Erzeugungsquelle 13 für das statische Magnetfeld aus dem supraleitenden, mehrschichtigen Verbundteil eine solche Form, daß ein bisher offenes Ende nun geschlossen oder nur teilweise offen ist.

Gemäß den Lehren der Erfindung, wie sie in diesem Supralei tungsmagnet verkörpert ist, ist eine magnetische Abschirmung 67, die unter Verwendung eines supraleitenden, mehrschichti gen Verbundteils realisiert ist, innerhalb des Kryostat- Kühlmittels so angeordnet, daß die Erzeugungsquelle 13 für das statische Magnetfeld an der der Achse 39 entgegengesetz ten Seite abgedeckt ist, aber an einem Ende offen ist. Das supraleitende, mehrschichtige Verbundteil weist magnetische Abschirmeigenschaften auf, die im Vergleich zu denen eines gewöhnlichen Eisenblechs hervorragend sind. Demgemäß kann ein magnetisches Streufeld aus der Erzeugungsquelle 13 für das statische Magnetfeld mittels der magnetischen Abschir mung 67 wirkungsvoll unterdrückt werden. Insbesondere kann an der Vorderseite der Öffnung der magnetischen Abschirmung 67 das Auslecken des magnetischen Flusses zur Rückseite eines kugelförmigen Abschnitts 67a der magnetischen Abschir mung 67 wirkungsvoll verhindert werden, obwohl ein Auslecken des Magnetfelds zur Vorderseite hin nicht vollständig unter drückt werden kann. Demgemäß kann der Raum hinter dem kugel förmigen Abschnitt 67a (d. h. in einem extremen Fall der Raum hinter der Öffnung) als von Magnetismus freier Raum verwendet werden.

Wenn eine Trennwand innerhalb des Kryostats 11 angebracht wird, wobei die Erzeugungsquelle 13 für das statische Ma gnetfeld innerhalb der ersten Kühlmittelkammer und die ma gnetische Abschirmung 27 in der zweiten Kühlmittelkammer untergebracht wird, kann die erste Kammer unabhängig von der zweiten mit Kühlmittel gefüllt werden oder geleert werden. Bei dieser Anordnung kann der Einfluß der Erregung der ma gnetischen Abschirmung 67 vollständig beseitigt werden.

Als weitere Modifizierungen des Supraleitungsmagnets kann an einen Aufbau gedacht werden, bei dem die in Fig. 29 darge stellte magnetische Abschirmung weggelassen ist, wie auch an einen Aufbau, bei dem die beiden Enden der Erzeugungsquelle 13 für das statische Magnetfeld offen sind, wie im Fall des in Fig. 1A dargestellten Supraleitungsmagnets.

Die Fig. 30 und 31 zeigen jeweils ein weiteres Ausführungs beispiel eines erfindungsgemäßen Supraleitungsmagnets.

Im Fall des in Fig. 30 dargestellten Supraleitungsmagnets ist eine Öffnung mit einer Größe, die dem Querschnitt eines zu untersuchenden Objekts entspricht, in einem kugelförmigen Abschnitt 67a einer magnetischen Abschirmung 67 im wesent lichen in deren Zentrum ausgebildet. Diese Anordnung ist hinsichtlich der Öffnung, Belüftung und Beleuchtung hervor ragend. Im übrigen entspricht die in Fig. 30 dargestellte Vorrichtung im wesentlichen dem in Fig. 29 dargestellten Aufbau.

Andererseits ist im Fall des in Fig. 31 dargestellten Supra leitungsmagnets ein optischer Reflektor oder ein Spiegel 68 in einem Endabschnitt der vorstehend genannten magnetischen Abschirmung 67 vorhanden. Dadurch, daß ein optischer Reflek tor wie der Spiegel 68 auf diese Weise angebracht ist, kann die Tiefe des Raums scheinbar vergrößert werden, wodurch die Öffnung des Raums verbessert ist. Es ist auch möglich, eine Beleuchtung anstelle des optischen Reflektors zu verwenden, um den Raum zum Unterbringen eines zu untersuchenden Objekts zu beleuchten. Selbst wenn eine Beleuchtungseinrichtung im Raum angebracht wird, entsprechen der Aufbau und die Funk tionen des Supraleitungsmagnets denjenigen der in Fig. 29 dargestellten Vorrichtung.

Fig. 32 ist ein Blockdiagramm, das schematisch den Hardware aufbau eines Kernspintomographen zeigt, bei dem ein supra leit 03099 00070 552 001000280000000200012000285910298800040 0002019534130 00004 02980endes, mehrschichtiges Verbundteil als Erzeugungsquelle für ein statisches Magnetfeld verwendet ist. Ein zu untersu chendes oder zu diagnostizierendes Objekt 71 befindet sich innerhalb eines statischen Magnetfelds, wie es von einem Supraleitungsmagnet 72 erzeugt wird, der eine Erzeugungs quelle für ein statisches Magnetfeld aufweist, die mit einem supraleitenden, mehrschichtigen Verbundaufbau realisiert ist. Ein hochfrequenter Impuls, wie er durch einen Hochfre quenzimpuls-Generator 73 erzeugt wird, wird durch einen Verstärker 74 verstärkt, um anschließend an eine Sendeem pfänger-Spule 75 geliefert zu werden, wodurch das zu unter suchende Objekt 71 mit einer elektromagnetischen Welle bestrahlt wird. So werden im zu untersuchenden Objekt 71 Kernspins angeregt. Die Kernspinresonanzsignale, wie sie durch die auf diese Weise angeregten Kernspins des zu unter suchenden Objekts 71 erzeugt werden, werden durch die Sende empfänger-Spule 75 erfaßt und einem Empfänger 77 zugeführt. Durch eine Gradientenmagnetfeld-Steuerung 78 wird eine Gradientenmagnetfeld-Erzeugungsspule 76 so gesteuert, daß sie Gradientenmagnetfelder in den Richtungen X, Y und Z erzeugt, um dadurch eine spezielle Schnittebene festzulegen. Diese Gradientenmagnetfelder werden dem statischen Magnet feld überlagert.

Eine Ablaufsteuerung 79 ist mit der Gradientenmagnetfeld- Steuerung 78, dem Hochfrequenzimpuls-Generator 73 und dem Empfänger 77 verbunden, um die Erzeugung des Hochfrequenz impuls-Signals abhängig von einer vorgegebenen Impulsfolge, die Erzeugung der Gradientenmagnetfelder in den Richtungen X, Y und Z sowie den Empfangszeitpunkt für das Kernspinreso nanzsignal zu steuern. Ferner führt ein Computer, gesteuert durch die Ablaufsteuerung 79, eine Bildwiedergewinnungs-Ver arbeitung auf Grundlage der in den Empfänger 77 eingegebenen Kernspinresonanzsignale aus, wobei das Ergebnis auf einer Anzeigeeinheit 82 in einer Konsole 81 angezeigt wird, die dazu vorhanden ist, die Übertragung von Information und Da ten zu steuern.

Beim in Fig. 32 dargestellten Kernspintomographen, bei dem eine Erzeugungsquelle für ein statisches Magnetfeld verwen det wird, die durch ein supraleitendes, mehrschichtiges Ver bundteil realisiert ist, können zahlreiche bekannte Impuls folgen wie Spinechoverfahren, Echoentfernungsverfahren und andere verwendet werden, um Tomographiebilder zu erhalten. Ferner können abhängig von verschiedenen Impulsfolgen, wie sie in der Zukunft entwickelt werden, Tomographiebilder vom Kernspintomographen unter Verwendung einer Erzeugungsquelle für ein statisches Magnetfeld erhalten werden, die mit einem supraleitenden, mehrschichtigen Verbundteil realisiert ist.

Claims

1. Supraleitungsmagnet mit

- einem Kryostat (11) zum Aufnehmen eines Kühlmittels zum Erzielen von Supraleitung;
- einer Magnetfluß-Erzeugungseinrichtung (13) und
- einer Einrichtung (14a, 14b; 14, 45) zum Halten der Ma gnetfluß-Erzeugungseinrichtung innerhalb des Kryostats;

dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetfluß-Erzeugungsein richtung ein supraleitendes, mehrschichtiges Verbundteil aufweist, das ein Medium zum Aufrechterhalten eines Dauer stroms bildet, der entlang der Achse eines vorgegebenen Magnetfeldraums (33) einen magnetischen Fluß erzeugt.

2. Supraleitungsmagnet nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Magnetfluß-Erzeugungseinrichtung ein zy lindrisches, supraleitendes, mehrschichtiges Verbundteil (13) aufweist, dessen Mittelachse mit der Mittelachse (39) des vorgegebenen Magnetfeldraums (33) zusammenfällt.

3. Supraleitungsmagnet nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Magnetfluß-Erzeugungseinrichtung (13) meh rere ebene, supraleitende, mehrschichtige Verbundteile (43a-43f) aufweist, die rechtwinklig zur Mittelachse (39) ange ordnet sind und um diese Mittelachse herum ausgebildete Lö cher (44a-44f) aufweisen.

4. Supraleitungsmagnet nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß das supraleitende, mehrschichtige Verbundteil in denjenigen Abschnitten, die näher an seinem Ende als sein mittlerer Abschnitt liegen, verringerten Durchmesser auf weist (Fig. 20, 21, 22).

5. Supraleitungsmagnet nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Magnetfluß-Erzeugungseinrichtung (13) min destens drei zylindrische, supraleitende, mehrschichtige Verbundteile (60, 61, 62) mit voneinander verschiedenen Durchmessern aufweist und daß diese zumindest drei zylin drischen Verbundteile mit einer solchen Anordnung angebracht sind, daß ihre Durchmesser der Reihe nach in der Richtung vom mittleren Abschnitt der Anordnung zu einem Endabschnitt abnehmen.

6. Supraleitungsmagnet nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Magnetfluß-Erzeugungseinrichtung folgendes aufweist:

- ein erstes zylindrisches, supraleitendes, mehrschichtiges Verbundteil (54) mit einem ersten Durchmesser (D1) und
- mindestens ein zweites zylindrisches, supraleitendes, mehrschichtiges Verbundteil (55, 56, 57, 58), das in einer koaxialen, kreisförmigen Anordnung teilweise mit dem ersten zylindrischen, supraleitenden, mehrschichtigen Verbundteil überlappt, wobei diese zweiten zylindrischen Verbundteile eine Länge aufweisen, die kürzer als die des ersten zylin drischen Verbundteils ist.

7. Supraleitungsmagnet nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Magnetfluß-Erzeugungseinrichtung (13) ein zylindrisches, supraleitendes, mehrschichtiges Verbundteil aufweist, dessen Mittelachse mit der Mittelachse des vorge gebenen Magnetflußraums (33) zusammenfällt, und daß einer der Endabschnitte dieses zylindrischen Verbundteils voll ständig geschlossen ist (Fig. 29).

8. Supraleitungsmagnet nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Magnetfluß-Erzeugungseinrichtung ein zy lindrisches, supraleitendes, mehrschichtiges Verbundteil (13) aufweist, dessen einer Endabschnitt teilweise geschlos sen ist (Fig. 29).

9. Supraleitungsmagnet nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Magnetfluß-Erzeugungseinrichtung ferner eine magnetische Abschirmung (67) aufweist, die durch ein zweites zylindrisches, supraleitendes, mehrschichtiges Ver bundteil gebildet wird, dessen einer Endabschnitt vollstän dig geschlossen ist, um das zylindrische, supraleitende, mehrschichtige Verbundteil (13) abzudecken.

10. Supraleitungsmagnet nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Magnetfluß-Erzeugungseinrichtung ferner eine magnetische Abschirmung (67) aufweist, die durch ein zweites zylindrisches, supraleitendes, mehrschichtiges Ver bundteil gebildet wird, dessen einer Endabschnitt teilweise geschlossen ist, um das zylindrische, supraleitende, mehr schichtige Verbundteil (13) abzudecken.

11. Supraleitungsmagnet nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (68) zum Beleuchten des Magnetfluß raums (33) auf der Seite, auf der der Endabschnitt der ma gnetischen Abschirmung geschlossen ist.

12. Supraleitungsmagnet nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Magnetfluß-Erzeugungseinrichtung ferner mehrere Trimmelemente (63) zum Einstellen der Magnetflußver teilung aufweist, die aus einem supraleitenden, mehrschich tigen Verbundteil bestehen und sie so angebracht sind, daß sie die Mittelachse umgeben.

13. Supraleitungsmagnet nach Anspruch 12, dadurch gekenn zeichnet, daß die Trimmelemente (63) mit mehreren Löchern (66) ausgebildet sind.

14. Supraleitungsmagnet nach Anspruch 12, dadurch gekenn zeichnet, daß der Kryostat (11) eine erste und eine zweite Kühlkammer (23, 24) aufweist, die voneinander isoliert sind, und das supraleitende, mehrschichtige Verbundteil in der er sten Kühlkammer (23) angeordnet ist, während das Trimmele ment (63) innerhalb der zweiten Kühlkammer (24) angeordnet ist.

15. Supraleitungsmagnet nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Magnetfluß-Erzeugungseinrichtung ferner folgendes aufweist:

- eine Heizeinrichtung (8) zum örtlichen Erwärmen des supra leitenden, mehrschichtigen Verbundteils und
- eine Einrichtung (9) zum örtlichen Einstellen der Tempera tur des supraleitenden, mehrschichtigen Verbundteils mittels der Heizeinrichtung, um dadurch die Gleichförmigkeit des er zeugten Magnetfelds einzustellen.

16. Supraleitungsmagnet nach Anspruch 15, dadurch gekenn zeichnet, daß die Heizeinrichtung (8) mindestens einen Ober flächenheizer aufweist, der an einer Fläche des supraleiten den, mehrschichtigen Verbundteils (13) angebracht ist.

17. Supraleitungsmagnet nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die den Dauerstrom aufrechterhaltende Einrich tung über einen thermischen Expansionskoeffizienten verfügt, der im wesentlichen demjenigen der Magnetfluß-Erzeugungsein richtung entspricht.

18. Supraleitungsmagnet nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Magnetfluß-Erzeugungseinrichtung folgendes aufweist:

- ein rohrförmiges, supraleitendes, mehrschichtiges Verbund teil (27), das so gebogen ist, daß seine offenen Endflächen einander gegenüberstehen, wobei zwischen diesen ein vorgege bener Raum (33) eingefügt ist; und
- eine Magnetisierungsspuleneinrichtung (32) zum Magnetisie ren des rohrförmigen Verbundteils;
- wobei der Kryostat (11) so ausgebildet ist, daß der vorge gebene Raum (33) außerhalb desselben liegt.

19. Supraleitungsmagnet nach Anspruch 18, dadurch gekenn zeichnet, daß die Magnetfluß-Erzeugungseinrichtung ferner plattenförmige Trimmelemente (52) aufweist, die parallel zu den offenen Endflächen in deren Nähe angeordnet sind und je weils aus einem supraleitenden, mehrschichtigen Verbundteil bestehen, das mindestens ein Loch aufweist.

20. Supraleitungsmagnet nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Magnetfluß-Erzeugungseinrichtung ferner eine Magnetisierungsspuleneinrichtung (16) aufweist, die in einer koaxialen, kreisförmigen Anordnung um die Mittelachse angeordnet ist, um das supraleitende, mehrschichtige Ver bundteil zu magnetisieren.

21. Supraleitungsmagnet nach Anspruch 20, dadurch gekenn zeichnet, daß die Magnetisierungsspuleneinrichtung (16) außerhalb des supraleitenden, mehrschichtigen Verbundteils angeordnet ist.

22. Supraleitungsmagnet mit

- einem Kryostat (11) zum Aufnehmen eines Kühlmittels zum Erzielen von Supraleitung, der so ausgebildet ist, daß er einen Raum (33) umschließt, in dem ein zu untersuchendes Objekt anzuordnen ist;
- einer Magnetfluß-Erzeugungseinrichtung (13) und
- einer Einrichtung (14c, 14d) zum Halten der Magnetfluß- Erzeugungseinrichtung innerhalb des Kryostats; dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetfluß-Erzeugungsein richtung aus einem Paar scheibenförmiger, supraleitender, mehrschichtiger Verbundteile (27a, 27b, 28a, 28b) besteht, die einander gegenüberstehend unter Einfügung des genannten Raums angeordnet sind, wobei jedes dieser scheibenförmigen Verbundteile eine in seinem Mittelabschnitt ausgebildete Öffnung aufweist und es mittels eines um diese Öffnung flie ßenden Stroms einen magnetischen Fluß (B) erzeugt, der durch den Raum hindurchtritt und sich in einer Richtung im wesent lichen rechtwinklig zum Paar scheibenförmiger Verbundteile erstreckt.

23. Supraleitungsmagnet nach Anspruch 22, dadurch gekenn zeichnet, daß jedes der scheibenförmigen Verbundteile im ge nannten Paar, das die Magnetfluß-Erzeugungseinrichtung bil det, mindestens zwei scheibenförmige, supraleitende, mehr schichtige Verbundteile (27a, 27b, 28a, 28b) aufweist, die übereinander unter Einhaltung eines vorgegebenen Abstands angeordnet sind.

24. Supraleitungsmagnet nach Anspruch 22, dadurch gekenn zeichnet, daß ein Paar magnetischer Abschirmungsplatten (29a, 29b) aus jeweils einem scheibenförmigen, supraleiten den mehrschichtigen Verbundteil besteht und diese magneti schen Abschirmungsplatten einander gegenüber stehend so ange ordnet sind, daß das Paar scheibenförmiger, supraleitender, mehrschichtiger Verbundteile (27a, 27b) und der Raum (33) zwischen ihnen liegt.

25. Kernspintomograph, gekennzeichnet durch:

- einen Supraleitungsmagnet (72) nach einem der vorstehenden Ansprüche;
- eine Gradientenmagnetfeld-Erzeugungseinrichtung (66) zum Erzeugen eines Gradientenmagnetfelds, das dem statischen Ma gnetfeld zu überlagern ist;
- eine Hochfrequenzimpuls-Anlegeeinrichtung (73) zum Anlegen eines Impulses einer hochfrequenten elektromagnetischen Wel le an das zu untersuchende Objekt;
- eine Steuereinrichtung (79) zum Steuern des Gradienten magnetfelds und des Impulses der hochfrequenten elektro magnetischen Welle abhängig von einer vorgegebenen Impuls folge, damit Kernspinresonanzsignale vom zu untersuchenden Objekt erzeugt werden können; und
- eine Einrichtung (80) zum Erstellen eines Tomographiebilds des untersuchten Objekts auf Grundlage der Kernspinresonanz signale.

26. Kernspintomograph nach Anspruch 25, dadurch gekenn zeichnet, daß die Erzeugungseinrichtung für das statische Magnetfeld eine Magnetisierungseinrichtung (19) zum Magneti sieren des supraleitenden, mehrschichtigen Verbundteils (13) aufweist.

27. Verfahren zum Magnetisieren eines Supraleitungsmagnets, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

- Erzeugen eines magnetischen Flusses von vorgegebenem Wert innerhalb eines Raums, der von einem supraleitenden, mehr schichtigen Verbundteil umschlossen wird, durch Hindurchlei ten eines Erregungsstroms durch eine Magnetisierungsspule;
- allmähliches Absenken des Erregungsstroms in einen Zu stand, in dem das supraleitende, mehrschichtige Verbundteil auf einer Temperatur unterhalb derjenigen gehalten wird, bei der es sich im Supraleitungszustand befindet, um dadurch einen Supraleitungsstrom im supraleitenden, mehrschichtigen Verbundteil zu erzeugen; und
- Aufrechterhalten des Supraleitungsstroms als Dauerstrom im supraleitenden, mehrschichtigen Verbundteil dadurch, daß die Erzeugung des Magnetflusses durch die Magnetisierungsspule in demjenigen Zustand auf null gestellt wird, in dem das supraleitende, mehrschichtige Verbundteil auf der Temperatur gehalten wird, bei der es supraleitend ist.

28. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt der Erzeugung des magnetischen Flusses von vor gegebenem Wert einen Schritt aufweist, gemäß dem dieser ma gnetische Fluß von vorgegebenem Wert mittels der Magnetisie rungsspule bei einer Temperatur erzeugt wird, die höher als die Temperatur ist, bei der das supraleitende, mehrschichti ge Verbundteil den supraleitenden Zustand einnimmt (Fig. 6A-6E).

29. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt der Erzeugung des magnetischen Flusses von vor gegebenem Wert einen Schritt aufweist, gemäß dem dieser ma gnetische Fluß von vorgegebenem Wert mittels der Magnetisie rungsspule bei einer Temperatur erzeugt wird, die niedriger als die Temperatur ist, bei der das supraleitende, mehr schichtige Verbundteil den supraleitenden Zustand einnimmt (Fig. 6A-6E).

30. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Erzeugens des magnetischen Flusses von vor gegebenem Wert ferner die folgenden Unterschritte aufweist:

- Erwärmen des supraleitenden, mehrschichtigen Verbundteils auf eine Temperatur über der Temperatur, bei der es supra leitend ist, in einem Zustand, in dem der magnetische Fluß von vorgegebenem Wert erzeugt wird;
- erneutes Zurückführen des supraleitenden, mehrschichtigen Verbundteils auf den supraleitenden Zustand in einem Zu stand, bei dem der magnetische Fluß von vorgegebenem Wert erzeugt wird (Fig. 8A-8F).

31. Verfahren zum Magnetisieren eines Supraleitungsmagnets, der dadurch gekennzeichnet ist, daß ein erstes supraleiten des, mehrschichtiges Verbundteil (13 in den Fig. 9 und 10) so um eine vorgegebene Achse herum angeordnet ist, daß ein Raum (33) ausgebildet ist, durch den sich die Achse hindurch erstreckt, während ein zweites supraleitendes, mehrschichti ges Verbundteil (30 in den Fig. 9 und 11) um die vorgegebene Achse herum so angeordnet ist, daß es das erste Verbundteil umgibt, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren folgende Schritte aufweist:

- Versetzen des zweiten Verbundteils in den supraleitenden Zustand und Beibehalten desselben;
- Erzeugen eines Magnetflusses von vorgegebenem Wert inner halb des genannten Raums durch Hindurchleiten eines Erre gungsstroms durch eine Magnetisierungsspule;
- allmähliches Absenken das Erregungsstroms in einen Zu stand, in dem das erste Verbundteil auf einer Temperatur unter derjenigen, bei der es den supraleitenden Zustand ein nimmt, gehalten wird, um dadurch in ihm einen Supraleitungs strom zu erzeugen; und
- Aufrechterhalten dieses Supraleitungsstroms als Dauerstrom im ersten Verbundteil durch Einstellen der Erzeugung des magnetischen Flusses durch die Magnetisierungsspule in einem solchen Zustand auf null, in dem das erste Verbundteil auf der Temperatur unter derjenigen gehalten wird, bei der es den Supraleitungszustand einnimmt.

32. Verfahren nach Anspruch 31, gekennzeichnet durch den Schritt des Zurückdrängens des magnetischen Flusses, der durch die Magnetisierungsspule erzeugt wird und sich bis zu einem Ende des Raums erstreckt, mittels einer Magnetfluß- Hemmeinrichtung (40, 43) in einer Richtung zum zweiten Ver bundteil hin.