磁屏蔽设备制造技术

本发明专利技术涉及一种用于对磁场探头进行屏蔽的磁屏蔽装置。所述屏蔽装置包括外侧屏蔽和包含在外侧屏蔽内的内侧屏蔽。磁场传感器被容纳在内侧屏蔽中，外侧屏蔽和内侧屏蔽包括透磁材料，其封闭一定体积并且至少具有开放的第一末端。

Magnetic shielding equipment

【技术实现步骤摘要】
磁屏蔽设备
本专利技术涉及磁屏蔽，并且特别涉及磁信号感测应用中的磁屏蔽。
技术介绍
磁场探头被用来检测从来源发出的差模辐射。比如原子磁力计探头之类的灵敏探头被用于小磁场的检测。小磁场对于许多应用来说是很重要的，包括许多新兴的量子技术。这方面的实例包括具有适合于生物和技术应用的带宽和灵敏度的原子磁力计探头的商用化，包括：心脏和大脑电流的完全被动式医学诊断以及胎儿心脏模式测量；例如针对机场安保监控等等所提出的金属封装内部的爆炸物检测(比如磁视觉创新原型或“Magviz”)；低场NMR成像；磁性纳米粒子追踪；用于肺部活动的医学成像的极化惰性气体等等。在使用原子磁力计的医学成像的情况中，焦点在于把必要装置的尺度从医院尺度装置减小到医疗实践尺度，从而极大地扩大可能的市场。在基础科学研究中可以找到其他应用。具有所选择的检测带宽和灵敏度的磁力计可以被使用在例如用于机场安保监控的金属封装内部的爆炸物检测中，或者可以被使用在磁性纳米粒子追踪中。磁力计还可以被使用在医学成像中，以便出于医学诊断目的来测量心脏和大脑电流。低场核磁共振(NMR)成像被使用在波谱分析中以便获得关于材料和结构的物理、化学、电子和结构信息，并且通常被使用在磁共振成像(MRI)机器中以用于研究和医学诊断。在NMR成像中，强静磁场中的原子核受到近场中的弱振荡磁场的扰动，并且通过产生具有原子核处的磁场的频率特征的电磁信号而作出响应。当振荡频率与原子核的固有频率匹配时，这一过程在接近共振下发生，这取决于静磁场的强度、化学环境以及所涉及的同位素的磁属性。特定的简单物质的共振频率通常与所施加的磁场的强度成正比。例如超导量子接口设备(SQuID)之类的超灵敏检测器通常被用于检测从大脑发出的超弱磁场，以便在脑磁图描记中对神经活动进行被动式测量。SQuID越来越多地也被使用在超低场磁共振中，其运作方式类似于MRI机器。SQuID能够探测化学环境以及如同传统MRI机器那样提供组织对比的图像。但是SQuID所利用的是不强于地球磁场的磁场，因此很重要的是从直接检测区域中屏蔽掉任何局部或环境场，以便减少误差和错误度数。
技术实现思路
因此，本专利技术提供一种磁屏蔽装置，包括外侧屏蔽和包含在外侧屏蔽内的内侧屏蔽，以及包含在内侧屏蔽内的磁场传感器元件，其中外侧屏蔽和内侧屏蔽分别包括透磁材料的表面，其封闭一定体积并且至少具有开放的第一末端，并且内侧屏蔽的开放末端面对外侧屏蔽的表面。通过这种方式，围绕传感器的体积不需要被完全封闭。我们发现，屏蔽只需要产生围绕传感器的低场，传感器可以从该位置处检测由正被检查的物品所产生的场。本专利技术提供了一种屏蔽安排，其允许在无需打开和关闭封装的情况下插入样品。我们优选的是外侧屏蔽和内侧屏蔽分别包括一个细长构件，其中内侧屏蔽的轴被安排成横断外侧屏蔽的轴。外侧屏蔽的轴优选的是基本上水平的。其开放末端优选的是部分地关闭的，以便至少部分地遮蔽内侧屏蔽。内侧屏蔽的表面可以包括孔径，以便允许内侧屏蔽外部的场到达传感器。留置装置可用于将发出磁场的样品留置在邻近内侧屏蔽的开放末端。所述磁屏蔽还可以包括补偿线圈。该补偿线圈可以被包含在内侧屏蔽内，理想的是在内侧屏蔽与留置装置(如果提供的话)之间。补偿线圈可以包括金属套圈(wireloop)。可以在外侧屏蔽的外部提供预极化器线圈。用于施加NMR脉冲的线圈可以位于外侧屏蔽内。所述传感器元件可以是需要保持场的传感器元件。其可以是单个传感器或者是一个传感器阵列。外侧屏蔽和内侧屏蔽优选地由坡莫合金或铁氧体材料或者具有高透磁率的其他材料构成。附图说明现在将参照附图通过举例的方式来描述本专利技术的一个实施例，其中：图1示出了磁屏蔽设备；图2示出了磁屏蔽设备的第二实施例的等距视图；图3示出了图2的磁屏蔽设备的剖面图；图4示出了实际应用中的磁屏蔽设备的第二实施例；以及图5示出了源自磁屏蔽设备中的样品的剩余场分布。具体实施方式本专利技术提供了一种用以对磁场探头的直接环境进行屏蔽的设备。所述设备提供了从屏蔽外部到场探头的很容易的接进，从而可以将待测量的样品很容易地放置在探头的范围内。图1示出了包括外侧屏蔽20和内侧屏蔽90的磁屏蔽设备10。外侧屏蔽具有基本上圆柱形的轮廓，并且在本实施例中具有基本上水平的轴。外侧屏蔽20在第一末端30和第二末端40处是开放的。外侧屏蔽20具有在第一末端30处通过端壁30并且在第二末端处通过端壁40结合的内侧表皮50和外侧表皮60，从而形成中空主体。在一个优选实施例中，外侧屏蔽20具有1到1.3m的长度。在本实施例中，外侧屏蔽具有1到1.3m的优选外直径。内侧屏蔽90被包含在外侧屏蔽20内，并且由同心的杯体和圆柱体构成，其在本实施例中被描绘成外侧表皮100和内侧表皮110，所述外侧表皮100和内侧表皮110被结合形成具有管状形式的分立元件以便提供被动式屏蔽。在一个优选实施例中，内侧屏蔽90(在凸缘的内沿上)具有20到30cm的内直径。在替换实施例中，内侧屏蔽90和外侧屏蔽20都可以被提供在正方形、六边形、八角形或其他轮廓形状中，从而提供用以引导磁通量的封闭表面。内侧屏蔽90可以不具有与外侧屏蔽20相同的形状。内侧屏蔽90在一个末端处具有底座130，并且在与底座130相反的末端处具有开放末端120。在一个优选实施例中，内侧屏蔽90具有10到25cm的深度。内侧屏蔽在本实施例中被描绘成管状，但是可以是定义一个内部体积的任何细长形状。内侧屏蔽90的纵轴基本上垂直于外侧屏蔽20的纵轴。本实施例的内侧屏蔽90的纵轴被示出为基本上垂直。底座130在靠近或处于外侧屏蔽20的轴心的位置处被固定到外侧屏蔽20的内侧表皮50的一部分。内侧屏蔽90离开底座130朝向与底座130被固定的部分相反的内侧表皮50的一部分延伸到小于外侧屏蔽20的内直径的距离。内侧屏蔽90的开放末端120面对外侧屏蔽20的内侧表皮50。通过这种方式，特别在开放末端120处，外侧屏蔽20保护内侧屏蔽90免于杂散磁场。补偿线圈160被提供在外侧屏蔽20内。补偿线圈160与内侧屏蔽90同心并且被安排成围绕内侧屏蔽90同心地延伸，以便提供补偿电流从而减少开放末端120的区段中的杂散、剩余或环境磁场。在一个优选实施例中，补偿线圈160具有单匝285mA电流。磁屏蔽设备10由坡莫合金或铁氧体材料形成。在一个优选实施例中，磁屏蔽10是高导磁率合金(Mumetal)。但是磁屏蔽10可以由任何具有高透磁率的适当材料形成，包括铁和镍合金。高透磁率被定义成高于软铁的透磁率(μr>100)。在此实施例中，μr是10000。图2示出了磁屏蔽设备10的第二实施例。在第二实施例中，外侧屏蔽20的第一末端30被剖面屏蔽(sectionshield)70部分地关闭。剖面屏蔽70封闭邻近内侧屏蔽90的第一末端30的一部分。第一末端30的剩下的开放部分允许接进到内侧屏蔽90的开放末端120本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁屏蔽装置，包括：/n外侧屏蔽和包含在外侧屏蔽内的内侧屏蔽，以及包含在内侧屏蔽内的磁场传感器元件，/n其中，/n外侧屏蔽和内侧屏蔽分别包括透磁材料的表面，其封闭一定体积并且至少具有开放的第一末端，并且/n内侧屏蔽的开放末端面对外侧屏蔽的表面，并且/n其中，外侧屏蔽的开放末端被部分地关闭以便至少部分地遮蔽内侧屏蔽。/n

【技术特征摘要】
20190801 EP EP19189690.1;20180824 GB GB1813886.71.一种磁屏蔽装置，包括：
外侧屏蔽和包含在外侧屏蔽内的内侧屏蔽，以及包含在内侧屏蔽内的磁场传感器元件，
其中，
外侧屏蔽和内侧屏蔽分别包括透磁材料的表面，其封闭一定体积并且至少具有开放的第一末端，并且
内侧屏蔽的开放末端面对外侧屏蔽的表面，并且
其中，外侧屏蔽的开放末端被部分地关闭以便至少部分地遮蔽内侧屏蔽。


2.根据权利要求1所述的磁屏蔽，其中，外侧屏蔽和内侧屏蔽分别包括一个细长构件，内侧屏蔽的轴被安排成横断外侧屏蔽的轴。


3.根据权利要求2所述的磁屏蔽，其中，外侧屏蔽的轴是基本上水平的。


4.根据任一条在前权利要求所述的磁屏蔽，其中，内侧屏蔽的表面包括孔径。


5.根据任一条在前权利要求所述的磁屏蔽，还包括用于将发出磁场的样品留置在邻近内侧屏蔽的开放末端的留置装置。
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【专利技术属性】
技术研发人员：戴维·伍格尔，
申请(专利权)人：磁盾有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB