HOMIE (Homogeneous Fields in Experiments)

Oftmals werden quasistatische Magnetfeldvektoren mit Beträgen im Bereich unterhalb von mT benötigt, die mit hoher räumlicher Homogenität in zwei oder drei Raumrichtungen frei einstellbar sind. Um in diesem Feldbereich wohldefinierte Magnetfelder erzeugen zu können, müssen sowohl das Erdfeld als auch Laborfelder wirksam abgeschirmt werden.

Was ist HOMIE?

Basierend auf den Erfahrungen mit magnetischen Abschirmungen und der Auslegung magnetischer Systeme haben wir einen geschirmten Aufbau entwickelt, der sehr homogene dreidimensionale Magnetfelder erzeugt, auf Wunsch auch mit definiertem Feldgradient. Der HOMIE ist sehr kompakt aufgebaut und hat seine Praxistauglichkeit im Forschungsumfeld schon unter Beweis gestellt.

Niederfrequente und magnetische Gleichfelder lassen sich nur durch Flussumleitung abschirmen, bevorzugt durch geschlossene Gehäuse aus mehreren Lagen aus einem hochpermeablen Abschirmwerkstoff, z. B. MUMETALL®. Definierte Magnetfelder innerhalb des abgeschirmten Volumens können entweder durch Dauermagnete oder durch elektrische Ströme erzeugt werden.

Warum HOMIE

  • 1D/2D/3D-Magnetfelder < mT
  • typische magnetische Schirmungsfaktoren von 10 000 (80 dB) ... 1 000 000 (120 dB), abhängig von der Systemgröße
  • höhere Feldhomogenität als Helmholtz-Systeme
  • größeres homogenes Volumen als bei aktiver dynamischer Kompensation
  • leicht zugänglicher Innenraum
  • kundenspezifische Anpassungen möglich (Größe, Abschirmungsanforderungen, Öffnungen, Elektronik, Software...)
  • optional: Entmagnetisierung des Abschirmmaterials
  • definierte Feldgradienten
  • bereits bei mehreren Forschungslabors im Einsatz

HOMIE basiert auf elektrischen Strömen, um Felder ohne mechanische Veränderungen einstellen zu können. Da die Abschirmmaterialien auch mit den im Innenraum erzeugten Feldern wechselwirken, wird ein Konzept benötigt, bei dem die Abschirmung die Feldhomogenität unterstützt und sie nicht, wie z. B. bei den „auf dem Papier“ optimierten Luftspulensystemen verzerrt. Viele konventionelle Aufbauten für ähnliche Zwecke verwenden Helmholtz-Spulen, deren theoretische Feldhomogenität jedoch auf die zweite Ordnung beschränkt ist und außerdem durch Abschirmmaterialien in ihrer Umgebung beeinträchtigt wird.

Das HOMIE-System basiert auf einem völlig anderen Ansatz, der das Abschirmmaterial sogar nutzt, um die Feldhomogenität zu verbessern. Prinzipiell (begrenzt durch den betriebenen konstruktiven Aufwand) kann sein gesamter Innenraum mit einem absolut homogenen Magnetfeld ausgefüllt sein. Es bietet daher einen besonders großen für Experimente nutzbaren Volumenanteil und ist im Gegensatz z. B. zu Solenoidsystemen von außen leicht zugänglich.

Beeinträchtigungen der Feldhomogenität durch auf Kundenwunsch eingeplante Durchführungen können durch ein speziell angepasstes Stromumleitungsverfahren minimiert werden. Außerdem kann der gesamte Innenraum frei von elektrisch leitfähigen Materialien gehalten werden, was wichtig ist, wenn höherfrequente Experimente unter kontrollierten quasistatischen Magnetfeldern durchgeführt werden sollen.

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