DE3300767A1

DE3300767A1 - Hohlraumresonator

Info

Publication number: DE3300767A1
Application number: DE3300767A
Authority: DE
Inventors: Reinhard Dr. 7500 Karlsruhe Biehl; Günther Prof. Dipl.-Phys. Dr. 7512 Rheinstetten Laukien; Dieter Dr. 7501 Marxzell Schmalbein
Original assignee: Bruker Analytische Messtechnik GmbH
Current assignee: Bruker Biospin GmbH
Priority date: 1983-01-12
Filing date: 1983-01-12
Publication date: 1984-07-12
Also published as: US4633180A; GB2134323A; GB8400176D0; JPS6343921B2; GB2134323B; JPS59138101A; DE3300767C2

Description

Anmelderin: Stuttgart, den 15.12.1982

Bruker Analytische P 4-294- W/Lö

Meßtechnik GmbH

Silberstreifen

7512 Rheinstetten-Forchheim

Vertreter:

Kohler - Schwindling - Späth
Patentanwälte
Hohentwielstraße 41

7000 Stuttgart 1

Hohlraumresonator

Die Erfindung geht aus von einem Hohlraumresonator zum Erzeugen magnetischer Dipolübergänge in einer Probe, wobei die Probe sich in einem Resonatorbereich mit hoher Dichte magnetischer Feldlinien befindet und der Hohlraumresonator mit einem Schwingungstyp mit geschlossenen elektrischen Feldlinien angeregt wird.

BAD OBiGlNAL

OOUU / D /

S.

In der analytischen Meßtechnik sind eine Reihe von Verfahren bekannt, mit denen Werkstoffeigenschaften dadurch untersucht werden, daß magnetische Dipolübergänge in Proben dieser Werkstoffe angeregt werden. Die bekanntesten Verfahren dieser Art sind die kernmagnetische Resonanz (NMR) sowie die Elektronenspinresonanz (ESR).

Zum Erzeugen eines dieser Resonanzphänomene ist es erforderlich, die zu untersuchende Probe gleichzeitig einem Hochfrequenzfeld und einem dazu senkrecht gerichteten Konstantmagnetfeld auszusetzen. Die Probe wird dabei in ein resonanzfähiges Gebilde eingebracht und dort an einer Stelle positioniert, an der sich magnetische Feldlinien (H) mit hoher Dichte bzw. Intensität ausbreiten.

Als resonanzfähige Gebilde sind dabei aus der Literatur die verschiedenartigsten Konfigurationen bekannt, wie sie für unterschiedliche Frequenzbereiche verwendet werden. Bekanntlich können resonanzfähige Gebilde aus einer Zusammenschaltung einzelner diskreter Bauelemente bestehen, wobei das bekannteste Gebilde der Reihen- bzw. Parallelschwingkreis ist, der aus je einem Kondensator und einer Spule besteht. Dabei ist in Bezug auf das Bauelement eine klare Verteilung der kapazitiven bzw. induktiven Bestandteile des resonanzfähigen Gebildes möglich. Bei etwas höheren Frequenzen, etwa im Meterwellenbereich, ist es bekannt, Resonanzanordnungen zu verwenden, die beispielsweise als Leitungsresonatoren, Bandleitungen oder dgl. bezeichnet werden. Auch bei diesen

(ρ-

resonanzfähigen Gebilden ist eine Zuordnung von kapazitiven und induktiven Anteilen in der Weise möglich, daß bestimmte geometrische Bereiche der Anordnung die kapazitive bzw. induktive Eigenschaft des resonanzfähigen Gebildes aufweisen, wobei diese Bereiche ;jedoch für verschiedene Frequenzen eindeutig festliegt und geometrisch bestimmbar sind.

Schließlich ist es für höchste Frequenzen - etwa im Mikrowellenbereich - noch bekannt, Hohlraumresonatoren als resonanzfähige Gebilde einzusetzen. Bei diesen Hohlraumresonatoren besteht im Gegensatz zu den vorstehend genannten beiden Strukturen der Unterschied darin, daß eine feste, ganzzahlige Beziehung zwischen den Abmessungen des Resonators und der verwendeten Wellenlänge besteht. Darüberhinaus ist keine eindeutige Zuordnung von induktiven und kapazitiven Bereichen der resonanzfähigen Struktur mehr möglich, da eine Struktur in verschiedenen Schwingungstypen angeregt werden kann, wobei verschiedene Schwingungstypen erster Ordnung im gleichen Hohlraumresonator möglich sind. In einem zylindrischen Hohlraumresonator können beispielsweise voneinander unabhängig eine H₀^ oder eine H^^ -Schwingung angeregt werden, wobei jeder dieser Schwingungstypen noch in entsprechend höheren Ordnungen schwingen kann. Je nach Schwingungstyp, Ordnung und verwendeter Frequenz ändern sich jedoch die jeweils kapazitiv bzw. induktiv wirksamen Bereiche.

1.

Ein gemeinsames Problem bei derartigen Untersuchungen mit Hilfe der magnetischen Resonanz ist, den verwendeten Meßapparaturen eine möglichst hohe Empfindlichkeit zu verleihen. Die erzielbare Empfindlichkeit ist dabei proportional dem Produkt der Güte des verwendeten resonanzfahigen Systems und des Püllfaktors, d.h. des Anteiles an dem vom resonanzfahigen Gebilde eingeschlossenen Volumen, der von der zu untersuchenden Probe eingenommen wird. Die in einem resonanzfahigen Gebilde befindliche Probe kann dabei zur Erhöhung des I¹UlIfaktors Jedoch nicht beliebig groß gemacht werden, da sie dann in die Bereiche elektrischer Feldlinien (E) gelangt, was wiederum zu Verlusten und damit zu einer Verschlechterung der Güte führt.

Aus einem Zeitschriftenartikel im Journal of Magnetic Resonance, Band 4-7, Seiten 515 bis 521 (1982) von Ironcisz und Hyde mit dem Titel "The Loop-Gap Resonator: A New Microwave Lumped Circuit ESR Sample Structure" ist eine resonanzfähige Struktur zum Durchführen von Elektronenspinresonanz-Experimenten bekannt, die auf dem oben geschilderten Mechanismus einer Bandleitung beruht. Bei dieser bekannten Anordnung werden nämlich zw.ei zylindermantelförmige Halbschalen verwendet, die durch zwei enge Schlitze voneinander getrennt sind. Der induktive Anteil dieser Struktur wird dabei durch die Halbschalen und der kapazitive Anteil durch die Schlitze gebildet. Diese bekannte Struktur hat jedoch den Nachteil, daß die Geometrie der Halbschalen und der Schlitze die Resonanzfre-

quenz des Gebildes bestimmen, so daß an die Fertigung dieser Struktur allerhöchste Ansprüche zu stellen sind. Die dabei verwendeten Schlitzbreiten sind wesentlich kleiner als 1 mm, so daß nicht nur die genaue Positionierung der Halbschalen schwierig ist, sondern es darüberhinaus erhebliche Probleme bereitet, diese Anordnung in der Oberflächenbehandlung definiert auszugestalten, beispielsweise durch Galvanisieren. Da derartige Bauelemente nämlich üblicherweise im nahezu komplett montierten Zustand galvanisiert werden, um möglichst reproduzierbare Zustände zu bekommen, ist es praktisch nicht möglich, Zwischenräume zwischen zwei Halbschalen mit einem Abstand von wesentlich weniger als Λ mm sauber zu galvanisieren. Die Geometrie des Schlitzes ist jedoch in Bezug auf die sich einstellende Resonanzfrequenz außerordentlich kritisch.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine resonanzfähige Struktur zum Erzeugen magnetischer Dipolübergänge in einer Probe zu schaffen, die ein hohes Produkt von Güte und Füllfaktor aufweist und dabei gleichzeitig mit üblichen Verfahren reproduzierbar herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in dem verwendeten Hohlraumresonator elektrisch leitfähige Mittel derart angeordnet sind, daß elektrische Feldlinien (E) auf wenigstens einem Teil ihrer Länge kurzgeschlossen werden.

Im Gegensatz zu der geschilderten bekannten Anordnung ist damit bei dem erfindungsgemäßen Hohlraumresonator das die Grundfrequenz bestimmende Element ein üblicher, beispielsweise zylindrischer Hohlraumresonator, dessen Eigenfrequenz durch "Verkürzen" der elektrischen Feldlinien vermindert wird. Diese Verkürzung der elektrischen Feldlinien, bzw. die Verminderung der Eigenfrequenz des Hohlraumresonators führen jedoch zu einem erheblich erhöhten Füllfaktor, da die bei tiefen Frequenzen ansonsten benötigten großvolumigen Resonatoren nunmehr wesentlich kleiner in den Abmessungen sein können, so daß sich bei gleichem Probenvolumen ein erheblich höherer Füllfaktor einstellt. Dies ist von besonderem Vorteil dann, wenn nur geringe Mengen der zu untersuchenden Substanz zur Verfügung stehen, so daß bei Einbringen derartiger geringer Mengen in einem großvolumigen Resonator außerordentlich ungünstige Füllfaktoren auftreten.

Da die zum Verkürzen der elektrischen Feldlinien verwendeten leitfähigen Mittel nur eine relative Änderung der Eigenfrequenz des Resonators bewirken, ist die Positionierung dieser leitenden Mittel nicht so kritisch, wie dies bei der bekannten Anordnung der Fall ist, bei der die verwendeten Bandleitungen die Grundfrequenz selbst bestimmen.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird ein zylindrischer Hohlraumresonator vom Schwingungstyp ^H01n v^wendeti wobei "n" eine ganze Zahl ist. Bei diesem

Au-

bekannten Schwingungstyp bildet sich in der Zylinderachse ein Maximum der Η-Linien und ein Minimum der E-Linien aus. Diese Resonatoranordnung ist damit besonders geeignet, um eine Vielzahl von Experimenten durchzuführen, beispielsweise bei gleichzeitiger Temperierung der Probe oder Bestrahlung mit Strahlen der verschiedensten Art.

Eine besonders gute Wirkung wird dabei dadurch erzielt, daß die Verkürzung der elektrischen Feldlinien durch eine torusförmige Struktur bewirkt wird, in der sich elektrisch leitfähige und nicht leitfähige Bereiche abwechseln. Durch den prozentualen Anteil der leitfähigen Bereiche am Gesamtumfang des Torus läßt sich dabei eine beliebige Verkürzung der E-Peldlinien und damit eine Verminderung der Eigenfrequenz des Resonators in einem weiten Bereich einstellen.

Besonders vorteilhaft ist dabei, die elektrisch nicht leitfähigen Sektoren des Torus mit kleinen dielektrischen Verlusten, z.B. aus Quarz auszubilden, da es sich hierbei um ein Material mit besonders geringen elektrischen Verlusten.handelt, so daß dessen Anwesenheit in einem Bereich mit hoher Dichte an Ε-Linien unkritisch ist.

In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung wird der Torus teilweise durch zylinderraantelförmige leitfolien gebildet, die durch Schlitze voneinander getrennt sind. Die Schlitze bilden dabei den Bereich der ver-

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bleibenden Ε-Linien, da über die Leitfolien lediglich Ströme fließen. Durch entsprechende Einstellung der Schlitzbreiten kann dabei die Änderung der Eigenfrequenz des Resonators eingestellt werden.

Eine besonders vorteilhafte Wirkung kann dabei dadurch erzielt werden, daß die vorstehend geschilderten Schlitze von weiteren zylindermantelformigen Leitfolien überdeckt werden, weil dann die Verminderung der Eigenfrequenz des Hohlraumresonators nicht mehr allein von der Schlitzbreite abhängt, in der sich nichthomogene elektrische Felder ausbilden, sondern vielmehr zwischen den Leitfolien Bereiche entstehen, in denen sich die Ε-Linien homogen ausbilden, so daß sich durch die Breite der sich überlappenden Bereiche der Leitfolien besonders gut reproduzierbare Veränderungen der Eigenfrequenz einstellen lassen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, statt durchgehender zylindermantelförmiger elektrischer _ Leitfolien mehrere in axialer Richtung des Kohlraumresonators angeordnete Abschnitte zu verwenden, wobei die die genannten Schlitze überdeckenden weiteren Leitfolien vorzugsweise einstückig ausgebildet sind. Auf diese Weise fließen die Ströme in den Leitfolien einmal in kreisförmiger Richtung, nämlich in den nebeneinanderliegenden Bereichen, zum anderen jedoch auch in axialer Richtung, nämlich über die weiteren, vorzugsweise einstückigen Leitfolien. Durch diese räumliche Verteilung der in den Leitfolien fließenden Ströme ist ein weiteres

Al.

Mittel gegeben, um die Frequenzvariation reproduzierbar einzustellen.

Werden die nicht leitfähigen Bereiche in der oder den torusförmigen Anordnungen aus Quarzglas ausgebildet, kann in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung wenigstens einer dieser Quarzsektoren verlängert ausgebildet werden, so daß eine Halterung der Torusanordnung an einer Deckflache des Resonators möglich ist.

Alternativ dazu ist es natürlich auch möglich, die Sektoren des Torus gemeinsam auf einem Quarzrohr anzuordnen, das bis zu einer Deckfläche des Hohlraumresonators reicht.

Will man Messungen an Proben unter gleichzeitiger Temperierung der Probe vornehmen, wird eine besonders gute V.xrkung dadurch erzielt, die genannten Leitfolien auf einer der Innen- bzw. Außenflächen eines mehrwandig ausgebildeten Dewars anzuordnen, das an sich zur Durchführung von Messungen mittels magnetischer Resonanz unter Variation der Umgebungstemperatur bekannt ist.

Weitere Vorteile der Erfindung sind der Beschreibung sowie der beigefügten Zeichnung zu entnehmen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden der nachfolgenden Beschreibung im einzelnen erläutert. Es zeigen:

_BAD

Al.

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines zylindrischen Hohlraumresonators im H₀^.-Mode, zur Veranschaulichung des der Erfindung zugrundeliegenden Wirkungsmechanismus,

Pig. 2 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Hohlraumresonators mit einer Torusstruktur, bei der abwechselnd leitfähige und nicht leitfähige Bereiche verwendet werden,

Fig. 3a und b ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Hohlraumresonators mit zwei zylindermantelformigen Leitfolien sowie eine vergrößerte Ansicht zur Erläuterung des Wirkungsmechanismus,

Fig. 4 ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Hohlraumresonators mit zwei koaxial angeordneten zylindermantelformigen Leitfolien,

Fig. 5a und b ein viertes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Hohlraumresonators, ebenfalls mit zwei koaxial angeordneten Paaren von Leitfolien, jedoch unterschiedlicher Ausdehnung sowie eine vergrößerte Teilansicht zur Erläuterung der Wirkungsweise,

AU.

Fig. 6 ein fünftes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Hohlraumresonators, bei dem die leitfähigen Mittel auf einem Dewar aufgebracht sind.

In Fig. 1 ist 10 ein zylindrischer Hohlraumresonator mit einer öffnung 11 für eine Probe 12. Die öffnung 11 befindet sich in einer Deckfläche 13 des Resonators 10. Die Mantelfläche des Resonators 10 ist mit 14- bezeichnet.

Der in Fig. 1 dargestellte zylindrische Hohlraumresonator schwingt im Hq..-Mode (Schwingungstyp), d.h., daß die magnetischen Feldlinien (H) in der Zylinderachse Z sowie an der Mantelfläche 14- in axialer Richtung verlaufen, während sie sich im Bereich der Deckflächen 13 in radialer Richtung schließen. Demgegenüber verlaufen d'-j elektrischen Feldlinien (E) kreisförmig um die Achse Z des Resonators 10. Die Dichte der Ε-Feldlinien verläuft dabei über der Achse Z in etwa sinusförmig, d.h. die elektrische Feldstärke ist im Bereich der Deckflächen 0, während sie in halber Resonatorhöhe maximal ist.

Die Probe 12 befindet sich daher in einem Maximum der Η-Feldlinien und in einem Bereich kleiner elektrischer Feldstärken.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel wird in den Resonator 10 eine torusförmige Anordnung mit hohlzylinderförmiger Gestalt eingebracht. Die Anordnung ist dabei in leitfähige Sektoren 20 sowie in nicht leitfähige Sektoren, beispielsweise Quarzsektoren 21 unterteilt. Bei dem in Fig. 2 dargestellten

BAD ORIGINAL

sj \J VJ VJ 1 VJ I

A5-

Ausführungsbeispiel sind je 4- gleich breite leitfähige Sektoren 20 sowie Quarzsektoren 21 vorgesehen. Einer
der Quarzsektoren 21 ist dabei mit einer Verlängerung versehen, die zu einer Deckfläche 13 des Resonators 10 führt und damit den Torus haltert. Dabei versteht sich, daß diese Art der Befestigung nur beispielhaft zu verstehen ist, entsprechend können auch mehrere Verlängerungen oder ein gemeinsames Quarzrohr Verwendung finden.

Durch die in Pig. 2 dargestellte Anordnung werden die Ε-Linien in den Bereichen der leitfähigen Sektoren 20 kurzgeschlossen und können sich nur noch in den Quarzsektoren 21 in der in Fig. 1 angedeuteten Weise kreisförmig ausbreiten. Hierdurch entsteht bei dem in Fig. dargestellten Beispiel eine Verkürzung der Ε-Linien um die Hälfte. Diese Verkürzung der Ε-Linien in einem Bereich hoher Intensität führt zu einer Verminderung der Eigenfrequenz des Hohlraumresonators 10. Dadurch kann beispielsweise eine Verminderung der Abmessungen des
Resonators gegenüber einem üblichen Resonator ohne die torusförmige Anordnung um einen Faktor 5 oder 10 eintreten, so daß sich der Füllfaktor bei gleichem Volumen der Probe 12 entsprechend vergrößert.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Durchmesser des Resonators 10 mit D und der Durchmesser der torusförmigen Anordnung mit d bezeichnet. Die Gesamtlänge des Hohlraumresonators 10 ist L, die des
Torus 1. In einem typischen Versuchsaufbau wurden etwa

die folgenden Abmessungen verwendet.

D = 20 bis 40 mm
d = 5 bis 15 mm
L = 20 bis 40 mm
1=5 bis 10 mm

Es versteht sich, daß diese Abmessungen nur beispielhaft zu verstehen sind und sich nur auf bestimmte !Frequenzbereiche beziehen, sie sollen lediglich die in manchen Versuchsaufbauten verwendeten Verhältnisse der Abmessungen zueinander illustrieren. Pur die Bedeutung der vorliegenden Erfindung haben diese Abmessungen jedoch keinerlei einschränkenden Charakter.

Beim zweiten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3a und b wird e^a.ie torusförmige Anordnung zum Verkürzen der E-Feldlinien verwendet, die aus zwei Leitfolien 30, 31 besteht, die durch Schlitze 32, 33 voneinander getrennt sind. Die Leitfolien 30, 31 haben dabei die Gestalt einer halben Mantelfläche eines Zylinders. Die Breite der Schlitze 32, 33 ist mit<£ bezeichnet, wobei im Verhältnis zu den oben angegebenen beispielhaften Abmessungen £ = 1 mm betragen kann.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 werden lediglich zwei Leitfolien 30, 31 mit zwei Schlitzen 32, 33 verwendet, es versteht sich, daß auch entsprechend mehr Foliensektoren mit einer entsprechend höheren Anzahl von Schlitzen verwendet werden kann oder auch nur eine Folie,

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/η.

die sich praktisch vollständig, bis auf einen einzigen Schlitz schließt.

Fig. 3b veranschaulicht die in einem der Schlitze 32, 33 auftretenden Ε-Feldlinien. Durch die endliche Dicke der Leitfolien 30, 31 und die erwähnte Breite £ bilden sich die Ε-Feldlinien inhomogen, beispielsweise in der eingezeichneten Form aus. Bei besonders hohen Anforderungen an die Reproduzierbarkeit dieses Abschnittes können dabei Probleme auftreten, da Änderungen in der Schlitzgeometrie zu Änderungen des inhomogenen Ε-Feldes führen und damit zu einer Variation der irequenzverminderung, da die Verkürzung der Ε-Linien nicht mehr eindeutig definiert ist.

Beim dritten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 wird dieser, bei extremen Anforderungen mögliche Nachteil dadurch behoben, daß eine Struktur verwendet wird, bei der zwei Paar von Leitfolien verwendet werden, die koaxial angeordnet sind. Im Inneren sind zwei Leitfolien 40, 41, die durch Zwischenräume 42, 43 voneinander getrennt sind, angebracht, während sich um diese Folien 40, 41 ein weiteres Paar Leitfolien 44, 45 schließt, das wiederum mit Zwischenräumen 46, 4? voneinander getrennt ist. Wie man aus Fig. 4 bereits sieht, sind die Zwischenräume 42, 43, 46, 47 wesentlich breiter als die Zwischenräume 32, 33 in Fig. 3, die Breite Λ der in Fig. 4 verwendeten Zwischenräume beträgt beispielsweise /^ = 3 mm oder mehr.

49-

Die Verkürzung der elektrischen Feldlinien wird beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4- im wesentlichen durch die Folien 40, 4-1 vorgenommen, während die Folien 4-4-, 4-5 im wesentlichen zur Abdeckung der Zwischenräume 4-2, 4-3 dienen, dies ist deshalb möglich, weil die Zwischenräume · 46, 4-7 gegenüber den Zwischenräumen 4-2, 4-3 um 90° versetzt sind. Hierdurch entsteht eine Überdeckung der Zwischenräume 4-2, 4-3 um einen Winkel Φ * von nahezu 180°.

Demgegenüber wird beim vierten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5a und b eine zwar grundsätzlich entsprechende Struktur mit inneren Folien 50, 51 samt Zwischenräumen 52, sowie äußeren Folien 54-, 55 verwendet, die Überdeckung der Zwischenräume 52, 53 durch die Folien 54-, 55 ist jedoch kleiner als beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4- und beträgt nur einen Winkel

Die Wirkungsweise der in Fig. 5a dargestellten Struktur ist in Fig. 5b veranschaulicht. Wie man erkennt, entstehen beim Überdecken des Zwischenraumes 52 durch die Folie 55 Bereiche zwischen Folie 55 sowie den inneren Folien 50, 51 j in denen sich die Ε-Linien homogen ausbilden, im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3, wo eine inhomogene Ausbreitung der Ε-Feldlinien eintrat. Durch Variation der Überdeckung der Zwischenräume durch die äußeren Folien, entsprechend den Winkeln y _Λ und Cf 2 i-ⁿ -PiS· 4- und 5 kann man damit sehr gut reproduzierbar die effektive Verkürzung der E-Feldlinien einstellen. Toleranzen in dieser Überdeckung wirken

BAD OFUG^lIslAl-

V V '

sich nämlich wesentlich weniger kritisch auf die Verminderung der Eigenfrequenz des Hohlraumresonators 10 aus als Toleranzen bei der Schlitzbreite X gemäß Pig. 3

Beim fünften Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6 wird einmal veranschaulicht, wie die Leitfolien befestigt werden können, zum anderen wird eine weitere Struktur dieser Leitfolien veranschaulicht.

Der Hohlraumresonator 10 in Pig. 6 ist mit einem ansich bekannten Dewar 60 versehen, das sich in Achsrichtung durch den Hohlraumresonator 10 hindurch erstreckt. Das Dewar 60 ist doppelwandig aufgebaut, wobei die Außenwand mit 61 und die Innenwand mit 62 angedeutet ist. Zwischen Außenwand 61 und Innenwand 62 strömt ein Temperiermittel, beispielsweise gasförmiger Stickstoff, der über einen Zufluß 63 zu- und über einen Abfluß 64 abgeführt wird. Außenwand 61 und Innenwand 62 sind dabei mit einer in der Mantelfläche geschlossenen Öffnung 65 durchdrungen, durch die die Probe 12 eingeführt werden kann. Auf der Außenwand 61 des Dewars 60 befindet sich ein Paar Leitfolien 66, 67, dessen Form und Punktion den Leitfolien 54, 55 in Pig. 5 entspricht. Demgegenüber befinden sich auf der Innenwand 62 im axialen Abstand voneinander zwei Paare Leitfolien, nämlich einmal ein Paar 68, 69 sowie im Abstand davon ein Paar 70, 71. Die Paare 68, 69 bzw. 70, 7Ί sind streifenförmig ausgebildet, entsprechen demnach einem halben Mantel eines sehr flachen Zylinders. Die Verkürzung der E-Peldlinien wird dabei durch diese Paare 68, 69 bzw. 70, 71 in den jeweiligen Bereichen

to.

vorgenommen. Die Besonderheit der Struktur gemäß Fig. "besteht dabei darin, daß die in den Folien fließenden Ströme im Bereiche der Folien 68, 69 sowie 70, 71 kreisförmig entlang diesen Folien fließen, von diesen jedoch über die außen befindlichen Folien 66, 67 in axialer Richtung fließen können, so daß sich eine Ausbreitung dieser Ströme sowohl in Achsrichtung wie senkrecht hierzu einstellt. Diese "Umleitung" der Ströme in den genannten Folien führt zu einer weiteren Einstellmöglichkeit für die Verminderung der Eigenfrequenz, da die effektive Feldlinienverkürzung der Ε-Linien hierdurch verändert wird.

Außenwand 61 und Innenwand 62 des Dewars 60 in Fig. 6 sind natürlich von endlicher Wanddicke, so daß die Leitfolien 66 bis 71 auch auf der Innen- bzw. Außenseite :iner dieser Wände angeordnet sein können.

Ί,Λ, - Leerseite

Claims

Patentansprüche

f 1 »J Hohlraumresonator zum Erzeugen magnetischer Dipolübergänge in einer Probe (12), wobei die Probe (12) sich in einem Resonatorbereich mit hoher Dichte magnetischer Feldlinien (H) befindet und der Hohlraumresonator (10) mit einem Schwingungstyp (Hq^,.) mit geschlossenen elektrischen Feldlinien (E) angeregt wird, dadurch gekennzeichnet, daß im Hohlraumresonator (10) elektrisch leitfähige Mittel derart angeordnet sind, daß elektrische Feldlinien (E) auf wenigstens einem Teil ihrer Länge kurzgeschlossen werden.
2. Hohlraumresonator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er zylindrische Gestalt hat und mit einem Schwingungstyp Hq^₁₁ angeregt wird, wobei η eine ganze Zahl ist.
3. Hohlraumresonator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel als Sektoren eines Torus ausgebildet und koaxial zur Resonatorachse (Z) angeordnet sind.
4. Hohlraumresonator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß koaxial zur Resonatorachse (Z) eine hohlzylindrische Anordnung angeordnet ist, die in leitfähige (20) und nicht leitfähige (21) Sektoren vorzugsweise aus nichtleitfänigem Material mit kleinen dielektrischen Verlusten unterteilt ist.
5. Hohlraumresonator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß koaxial zur Eesonatorachse (Z) eine hohlzylindrische Anordnung angeordnet ist, die aus wenigstens einer Leitfolie (30, 31) mit wenigstens einem axialen Schlitz (32, 33) besteht.
6. Hohlraumresonator nach Anspruch 3* dadurch gekennzeichnet, daß koaxial zur Resonatorachse (Z) eine hohlzylindrische Anordnung angeordnet ist, die aus wenigstens einer Leitfolie (40, 4-1; 50, 51; 68, 69, 70, ?1) mit wenigstens einem axialen Zwischenraum (42, 4-3; 52, 55) besteht, wobei der Zwischenraum (4-2, 4-3; 52, 53) sowie ein angrenzender Bereich der Leitfolie (40, 4-1; 50, 51; 68, 69, 7O₁ 71) durch wenigstens eine weitere Leitfolie (44-, 4-5; 54-, 55; 66, 67) überdeckt wird.
7. Hohlraumresonator nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Sektoren des Torus in mehrere, in Richtung der Resonatorachse (7) nebeneinander liegende Teile (68, 69, 70, 7I) unterteilt sind.
8. Hohlraumresonator nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der Sektoren (21) bis zu einer Deckfläche (13) des Resonators (10) verlängert ist.

BAD ORlGlNAL

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9. Hohlraumresonator nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Sektoren des Torus auf einem Rohr (4) aus nicht leitfähigem Material mit kleinen dielektrischen Verlusten, vorzugsweise Quarzrohr angeordnet sind, das bis zu einer Deckfläche (13) des Resonators (10) reicht.
10. Hohlraumresonator nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (4-) Teil eines Dewars (60) zum Temperieren der Probe (12) ist.
11. Hohlraumresonator nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Leitfolien (68, 69, 70, 71) auf einer Innenwand (62) und die weiteren Leitfolien (66, 67) auf einer Außenwand (61) des Dewars (60) befinden.