Raum- & Großabschirmungen

Grossvolumige magnetische Abschirmungen, Räume

Verschiedene wegweisende Experimente können durch Magnetfelder beeinträchtigt werden und erfordern möglicherweise eine Abschirmung gegen elektromagnetische Felder mit einem magnetisch abgeschirmten Raum, MSR – magnetic shielded room. Winzige magnetische Impulse der aktiven Nerven des menschlichen Körpers können im Mittelpunkt eines biologischen Experiments stehen. Diese Impulse können erfasst werden, aber ihre Signale können von Hintergrundfeldern überlagert werden.

Elektronenmikroskope können auch unter externen Magnetfeldern leiden. So wie optische Mikroskope Photonenwellenlängen nutzen, um eine interessierende Probe zu beleuchten, nutzen Elektronenmikroskope die kürzere Wellenlänge von Elektronen in einem Elektronenstrahl, um die Probe höher aufzulösen. Diese hochempfindlichen Bildgebungsgeräte profitieren von einer magnetischen Abschirmung.

Abschirmung hochauflösender Elektronenmikroskope

Ein Elektron, das sich in einem Magnetfeld bewegt, erfährt eine Kraft, die dazu neigt, seine Bewegungsrichtung zu ändern, es sei denn, diese Bewegung verläuft parallel zum Feld. Ein Elektronenstrahl kann mit elektromagnetischen Linsen fokussiert werden. Optische Linsen beugen durch sie wandernde Photonen und konvergieren den ausgehenden Strahl. Das Prinzip einer elektromagnetischen Linse ist ähnlich; Der Elektronenstrahl kann fokussiert werden, indem der Weg der einfallenden Elektronen geändert wird.

Das grundlegende Design einer elektromagnetischen Linse besteht aus einem Magneten, durch den der Strahl auf seinem Weg zur Probe hindurchtreten kann. Das Anlegen eines Stroms an den Magneten induziert ein Magnetfeld gemäß dem Ampere-Gesetz, das, da Elektronen extrem empfindlich gegenüber Magnetfeldern sind, die Elektronen zu einem fokussierten Punkt ablenkt. Sowohl Rasterelektronenmikroskope (SEM) als auch Transmissionselektronenmikroskope (TEM) setzen auf diesen Prozess.

Das Auflösungsvermögen eines Mikroskops hängt inhärent von der Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung ab, die zur Erzeugung des Bildes verwendet wird. Wenn die Wellenlänge der Strahlung verringert wird, wird das Auflösungsvermögen erhöht. Da Elektronenwellenlängen ungefähr 100.000-mal kürzer als Photonenwellenlängen sind, bieten Elektronenmikroskope optischen Mikroskopen ein überlegenes Auflösungsvermögen.

Während die Präzision von Elektronenmikroskopen von großem Vorteil ist, gibt es Nachteile der Elektronenmikroskopie, die angegangen werden müssen. Externe Magnetfelder stören den Elektronenstrahl und verringern das Gesamtauflösungsvermögen des Mikroskops. Durch die Unterbringung des Mikroskops in einem magnetisch abgeschirmten Raum wird sichergestellt, dass das Mikroskop seine obere Auflösungsgrenze erreichen kann.

Abschirmung medizinischer Bildgebungsgeräte

Bei der Magnetenzephalographie (MEG) werden extrem empfindliche Magnetometer wie SQUIDs (supraleitende Quanteninterferenzgeräte) oder OPMs (optisch gepumpte Magnetometer) verwendet, um sehr kleine Magnetfelder aufzunehmen, die durch die synchronisierten ionischen Nervenströme im Gehirn induziert werden.

MEG zeichnet Daten umgehend auf, so dass eine Vielzahl von neurologischen Gehirnprozessen effektiv in Echtzeit beobachtet und erforscht werden können. von der Abbildung der Reaktionen des Gehirns auf Reize bis zur Untersuchung struktureller Anomalien im Gehirn. Während MEG für ein breites Spektrum nicht-invasiver neurologischer Forschung wertvoll ist, wird es auch in Verbindung mit anderen Formen bildgebender Verfahren wie der Positronenemissionstomographie (PET) und der Elektroenzephalographie (EEG) in großem Umfang eingesetzt.

Das umgebende Erdmagnetfeld beträgt ungefähr 50 μT; Das vom Gehirn erzeugte Feld liegt in der Größenordnung von 10 bis 9 μT (oder 1 fT). Die Notwendigkeit sich vor dem viel größeren Umgebungsfeld abzuschirmen ist klar erkennbar, um brauchbare Messergebnisse dieser kleinen Felder zu erzielen.

Es müssen die Feldsignale entfernt werden, die nicht von Interesse sind, was mit einem entsprechend ausgelegten Magnetschild erfolgen kann. Für kleine Abschirmungen gibt es üblicherweise zahlreiche Anwendungen, basierend auf dem Prinzip, dass ein hochpermeables Material das Feld um das interessierende Volumen umleitet, so dass dieses Volumen nahezu feldfrei wird.

Würden wir ein kleines Schild einfach auf die Abmessungen eines Raumes mit großen ebenen Flächen skalieren, würden wir eine deutliche Verringerung der Effizienz des Schildes sehen. Die steigende Nachfrage nach großen, magnetisch abgeschirmten Volumina mit hoher Felddämpfung, hat uns veranlasst optimal abgeschirmte Räume, bestehend aus mehreren µMetal-Schichten sowie Kupfer- oder Aluminiumlagen, zur Abschirmung von HF-Feldern, zu entwickeln, die beachtliche Abschirmfaktoren erzielen.

Übersicht – Prospekt