DE69531425T2

DE69531425T2 - Magnet zur Bilderzeugung mittels magnetischer Resonanz

Info

Publication number: DE69531425T2
Application number: DE69531425T
Authority: DE
Inventors: Evangelos Trifon Schenectady Laskaris
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1994-06-15
Filing date: 1995-05-30
Publication date: 2004-07-01
Anticipated expiration: 2015-05-31
Also published as: JPH08102416A; EP0687920B1; EP0687920A1; US5448214A; JP3673556B2; DE69531425D1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen offenen supraleitenden Magneten, der verwendet wird, um ein gleichmäßiges Magnetfeld als Teil eines Diagnosesystem mit Magnetresonanzbildgebung (MRI = magnetic resonance imaging) zu erzeugen.
MRI-Systeme, die supraleitende oder andere Arten von Magneten benutzen, werden auf verschiedenen Gebieten, wie beispielsweise medizinischer Diagnostik verwendet. Bekannte supraleitende Magneten umfassen mit flüssigem Helium gekühlte und Kryokühler-gekühlte supraleitende Magneten. Für einen Kryokühler-gekühlten Magneten umfasst die supraleitende Spulenanordnung typischerweise eine supraleitende Hauptspule, die von einer thermischen Abschirmung umgeben wird, die von einem abgeschlossenen Vakuumraum umgeben wird. Ein Kryokühler-Kaltkopf ist extern an dem abgeschlossenen Vakuumraum angebracht, wobei seine erste Stufe in thermischem Kontakt mit der thermischen Abschirmung und seine zweite Stufe in thermischem Kontakt mit der supraleitenden Hauptspule ist.
Bekannte supraleitende Magnetausgestaltungen umfassen geschlossene Magneten und offene Magneten. Geschlossene Magnete (siehe z. B. das an Ige et al. erteilte US-Patent 5 237 300) weisen typischerweise eine einzige röhrenförmige supraleitende Spulenanordnung mit einem Loch auf. Die supraleitende Spulenanordnung umfasst mehrere radial ausgerichtete und longitudinal voneinander beabstandete supraleitende Hauptspulen, die jeweils einen großen identischen Strom in der gleichen Richtung führen. Die supraleitenden Hauptspulen sind somit ausgestaltet, um ein Magnetfeld hoher Gleichförmigkeit innerhalb eines sphärischen Bildgebungsvolumen zu erzeugen, das innerhalb des Lochs des Magneten zentriert ist, wo das abzubildende Objekt platziert wird. Eine einzige röhrenförmige supraleitende Abschirmungsanordnung kann ebenfalls verwendet werden, um zu verhindern, dass das hohe Magnetfeld, das von den Hauptspulen erzeugt wird und diese umgibt, nachteilig mit elektronischen Gerät in der Nähe des Magneten wechselwirkt. Eine derartige Abschirmungsanordnung umfasst mehrere radial ausgerichtete und longitudinal voneinander beabstandete supraleitende Abschirmungsspulen, die jeweils einen elektrischen Strom einer im allgemeinen gleichen Stromstärke jedoch in einer zu dem in den Hauptspulen geführten elektrischen Strom entgegengesetzten Richtung führen, und radial äußerlich von den Hauptspulen positioniert sind.
Offene Magneten (siehe z. B. das an Ige et al. erteilte US-Patent 5 291 169) benutzen typischerweise zwei voneinander beabstandete supraleitende Spulenanordnung, wobei der Raum zwischen den Anordnungen einen Zugriff durch medizinisches Personal für Chirurgie oder andere medizinische Verfahren während der MRI-Bildgebung ermöglichen. Der Patient kann in diesem Raum oder ebenfalls in dem Loch der torusförmigen Spulenanordnung positioniert sein. Der offenen Raum hilft dem Patienten, etwaige Gefühle einer Klaustrophobie zu überwinden, die bei einer geschlossenen Magnetausgestaltung empfunden werden können. Offene Magnete können passiv abgeschirmt werden, wobei dies jedoch die Offenheit des Magneten wegnehmen würde. Die Abschirmung des Raums (anstelle des Magneten) ist zu kostenaufwendig, um es bei vielen Installationen in Betracht zu ziehen.
Die vorliegende Erfindung stellt einen offenen supraleitenden MRI-Magneten mit supraleitender Abschirmung bereit.
Der offene Magnet für die Magnetresonanzbildgebung der Erfindung umfasst eine torusförmige supraleitende erste Spulenanordnung mit einer ringförmigen supraleitenden ersten Hauptspule, einer torusförmigen supraleitenden zweiten Spulenanordnung, die longitudinal von der ersten Spulenanordnung beabstandet ist und eine ringförmige supraleitende zweite Hauptspule aufweist, und mindestens zwei voneinander beabstandete parallele Zwischenspulen-Montagesäulen, die jeweils ein an der ersten Spulenanordnung befestigtes erstes Ende und jeweils ein an der zweiten Spulenanordnung befestigtes zweites Ende aufweisen, wobei der Magnet ebenfalls eine ringförmige supraleitende erste Abschirmungs anordnung mit einen Innendurchmesser aufweist, der größer als der Außendurchmesser der ersten Spule ist, wobei die erste Abschirmungsanordnung longitudinal von der ersten Spulenanordnung in entgegengesetzter Richtung zu der zweiten Spulenanordnung beabstandet ist, und der Magnet ebenfalls mindestens zwei voneinander beabstandete erste Montagesäulen aufweist, die jeweils ein Ende an der ersten Spulenanordnung und ein anderes Ende an der ersten Abschirmungsanordnung befestigt haben. Der Magnet umfasst ferner eine ringförmige supraleitende zweite Abschirmungsanordnung mit einer ringförmigen supraleitenden zweiten Abschirmungsspule, die einen Innendurchmesser aufweist, der größer als der Außendurchmesser der zweiten Hauptspule ist, wobei die zweite Abschirmungsanordnung longitudinal von der zweiten Spulenanordnung beabstandet ist und der Magnet ferner mindestens zwei voneinander beabstandete zweite Montagesäule umfasst, die jeweils ein Ende an der zweiten Spulenanordnung und ein anderes Ende an der zweiten Abschirmungsanordnung befestigt haben. Alle ersten und zweiten Spulenanordnungen und Hauptspulen sowie die ersten und zweiten Abschirmungsanordnungen und Abschirmungsspulen sind koaxial ausgerichtet.
Verschiedener Nutzen sowie verschiedene Vorteile werden aus der Erfindung hergeleitet. Die ringförmige Abschirmungsspulenanordnung (mit supraleitender Abschirmungsspule) und voneinander beabstandete Montagesäulenausgestaltung, die zu jeder der supraleitenden Spulenanordnungen hinzugefügt wird, ergibt einen offenen MRI-Magneten, der abgeschirmt wird, während die Offenheit des Magneten beibehalten wird. Eine derartige Offenheit ermöglicht den Zugriff durch medizinisches Personal für Chirurgie oder andere medizinische Verfahren während der MRI-Bildgebung sowie ebenfalls dem Patienten zu helfen, etwaige Gefühle von Klaustrophobie zu überwinden, die ansonsten empfunden werden können.
Die begleitenden Zeichnungen veranschaulichen eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, in denen zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht des offenen supraleitenden MRI-Magneten der Erfindung mit der supraleitenden Abschirmung des Magneten, wobei jedoch der begleitenden Kryokühler-Kaltkopf und die Bodenhalterung zwecks Klarheit weggelassen sind; und
2 eine schematische Seitenquerschnittsaufriss des MRI-Magneten von 1, wobei ein Kryokühler-Kaltkopf und eine Magnetbodenhalterung hinzugefügt sind.
Mit Bezug nun auf die Zeichnungen, bei denen gleiche Ziffern überall gleiche Elemente darstellen, zeigen 1 bis 2 den offenen Magneten für die Magnetresonanzbildgebung (MRI-Magnet) 10. Der Magnet 10 umfasst eine torusförmige supraleitende erste Spulenanordnung 12, eine torusförmige supraleitende zweite Spulenanordnung 14, die longitudinal von der ersten Spulenanordnung 12 beabstandet ist, und eine Mehrzahl (vorzugsweise vier) beabstandeter paralleler Zwischenspulenmontagesäulen 16, die jeweils ein an der ersten Spulenanordnung 12 befestigtes erste Ende 18 und ein an der zweiten Spulenanordnung 14 befestigtes zweites Ende 20 aufweisen. Der Magnet 10 umfasst ebenfalls eine ringförmige supraleitende erste Abschirmungsanordnung 22, die von der ersten Spulenanordnung 12 beabstandet ist, gegenüberliegend der Zwischenspulenmontagesäulen 16, und ebenfalls eine Mehrzahl (vorzugsweise sechs) voneinander beabstandeter erster Montagesäulen 24 umfasst, die jeweils ein an der ersten Abschirmungsanordnung 22 befestigtes Ende 26 und ein an der ersten Abschirmungsanordnung befestigtes andere Ende aufweisen. Der Magnet 10 umfasst ferner eine ringförmige supraleitende zweite Abschirmungsanordnung 30, die von der zweiten Spulenanordnung 14 beabstandet ist, gegenüberliegend den Zwischenspulenmontagesäulen 16, und umfasst ferner eine Mehrzahl (vorzugsweise sechs) beabstandeter zweiter Montagesäulen 32, die jeweils ein an der zweiten Spulenanordnung 14 befestigtes eine Ende 34 und ein an der zweiten Abschirmungsanordnung 30 befestigtes anderes Ende 36 aufweisen.
Die erste Spulenanordnung 12 umfasst eine ringförmige supraleitende erste Hauptspule 38, und die erste Abschirmungsanordnung 22 umfasst eine ringför mige supraleitende erste Abschirmungsspule 40 mit einem Innendurchmesser, der größer als der Außendurchmesser der Hauptspule 38 ist. Ebenso umfasst die zweite Spulenanordnung 14 eine ringförmige supraleitende zweite Hauptspule 42 und die zweite Abschirmungsanordnung 30 eine ringförmige supraleitende zweite Abschirmungsspule 44 mit einem Innendurchmesser, der größer als der Außendurchmesser der zweiten Hauptspule 42 ist. Alle ersten und zweiten Spulenanordnungen 12 und 14, die Hauptspulen 38 und 42, die ersten und zweiten Abschirmungsanordnungen 22 und 30 und die Abschirmungsspulen 40 und 44 sind koaxial mit einer gemeinsamen Längsachse 46 ausgerichtet. Es sei bemerkt, dass die ersten und zweiten Montagesäulen 24 und 32 die axial abstoßende elektromagnetische Kraft an der ersten und zweiten Abschirmungsspulen 40 und 44 tragen. Um die Magnetfeldinhomogenität innerhalb des Bildgebungsvolumens 48 (in 2 mit gepunkteter Linie gezeigt) des offenen MRI-Magneten 10 auf Pegel zu verringern, die zur medizinischen Bildgebung annehmbar sind, umfasst die erste Spulenanordnung 12 zusätzlich eine erste Kompensationsspule 50 und die zweite Spulenanordnung 14 zusätzlich eine zweite Kompensationsspule 52.
Die erste Hauptspule 38 führt einen elektrischen Strom in einer ersten Richtung. Als erste Richtung wird definiert, entweder eine Umfangsrichtung im Uhrzeigersinn oder entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn um die Längsachse 46 zu sein, wobei eine etwaige geringfügige longitudinale Komponente der Stromrichtung ignoriert wird. Die erste Abschirmungsspule 40 (sowie auch die erste Kompensationsspule 50) führt einen elektrischen Strom in einer der ersten Richtung entgegengesetzten Richtung (d.h. in einer Richtung entgegengesetzt der Richtung des von der ersten Hauptspule 38 geführten elektrischen Stroms). Die zweite Hauptspule 42 führt einen elektrischen Strom in der gleichen Richtung wie für denjenigen der ersten Hauptspule 38, wobei die zweite Abschirmungsspule 44 einen elektrischen Strom in der gleichen Richtung wie derjenige der ersten Abschirmungsspule 40 führt, und die zweite Kompensationsspule 52 einen elektrischen Strom in der gleichen Richtung wie für denjenigen der ersten Kompensationsspule 50 führt. Vorzugsweise weisen alle Ströme eine gleiche Stromstärke auf.
Die erste Spulenanordnung 12 umfasst eine erste Hauptspulenform 54, die die erste Hauptspule 38 (und die erste Kompensationsspule 50) trägt, eine thermische Abschirmung 56, die allgemein von der ersten Hauptspule 38 und der ersten Hauptspulenform 54 beabstandet ist und diese umgibt, und ein Gehäuse 58, das von der thermischen Abschirmung 56 der ersten Spulenanordnung 12 beabstandet ist und diese umgibt. Die erste Abschirmungsanordnung 22 umfasst eine erste Abschirmungsspulenform 60, die die erste Abschirmungsspule 40 trägt, eine thermische Abschirmung 62, die von der ersten Abschirmungsspule 40 und der ersten Abschirmungsspulenform 60 beabstandet ist und diese umgibt, und ein Gehäuse 64, das von der thermischen Abschirmung 62 der ersten Abschirmungsanordnung 22 beabstandet ist und diese umgibt. Mindestens eine (und vorzugsweise alle) der ersten Montagesäulen 24 umfasst ein zentrales Element 66, das in thermischen Kontakt mit der ersten Abschirmungsspulenform 60 und der ersten Hauptspulenform 54 ist, eine thermische Abschirmung 68, die das erste zentrale Element 66 umgibt und in thermischen Kontakt mit der thermischen Abschirmung 62 der ersten Abschirmungsanordnung 22 und der thermischen Abschirmung 56 der ersten Spulenanordnung 12 ist, und ein Gehäuse 70, das von der thermischen Abschirmung 68 der mindestens einen ersten Montagesäule 24 beabstandet ist und diese umgibt und in thermischen Kontakt mit dem Gehäuse 64 der ersten Abschirmungsanordnung 22 und dem Gehäuse 58 der ersten Spulenanordnung 12 ist.
Die zweite Spulenanordnung 14 ist ein Spiegelbild der ersten Spulenanordnung 12 um eine Ebene 72 (hochkant als eine gestrichelte Linie in 2 gezeigt), die senkrecht zu den Zwischenspulenmontagesäulen 16 (und senkrecht zu der Längsachse 46) orientiert und äquidistant von den ersten und zweiten Spulenanordnungen 12 und 14 angeordnet ist. Ebenso ist die zweite Abschirmungsanordnung 30 ein Spiegelbild der ersten Abschirmungsanordnung 22 um die Ebene 72, und die Mehrzahl der voneinander beabstandeten zweiten Montagesäulen 32 ist ein Spiegelbild der Mehrzahl der um die Ebene 72 voneinander beabstandeten ersten Montagesäulen 24.
Ein Kryokühler-Kaltkopf 74 (wie beispielsweise derjenige eines herkömmlichen Gifford Mc Mahon-Kryokühlers), der ebenfalls Teil des Magneten 10 ist, umfasst ein an dem Gehäuse 58 der ersten Spulenanordnung 12 befestigtes Gehäuse 76. Der Kryokühler-Kaltkopf 74 weist eine erste und eine zweite Stufe 80 auf. Die erste Stufe 78 ist in thermischen Kontakt mit der thermischen Abschirmung 56 der ersten Spulenanordnung 12 und wird bei einer Temperatur von 40 Kelvin gehalten. Die zweite Stufe 80 ist in thermischen Kontakt mit der ersten Hauptspulenform 54 der ersten Spulenanordnung 12 und wird bei einer Temperatur von 10 Kelvin gehalten.
Mindestens eine (und vorzugsweise alle) der Zwischenspulenmontagesäulen 16 weist ein inneres Element 82 auf, das in thermischen Kontakt mit der ersten Hauptspulenform 54 ist. Die mindestens eine Zwischenspulenmontagesäule 16 weist ebenfalls eine thermische Abschirmung 84 auf, die von dem inneren Element 82 getrennt und dieses umgibt und in thermischen Kontakt mit der thermischen Abschirmung 56 der ersten Spulenanordnung 12 ist. Die mindestens eine Zwischenspulenmontagesäule 16 umfasst ferner ein Gehäuse 86, das von der thermischen Abschirmung 84 der mindestens einen Zwischenspulenmontagesäule 16 beabstandet ist und diese umgibt und in thermischen Kontakt mit dem Gehäuse 58 der ersten Spulenanordnung 12 ist. Eine Bodenhalterung 88 trägt den Magneten 10.
Ein abgeschlossener Vakuumraum wird durch die Kombination des Gehäuses 64 der ersten Abschirmungsanordnung 22, des Gehäuses 70 der ersten Montagesäulen 24, des Gehäuses 58 der ersten Spulenanordnung 12, des Gehäuses 86 der Zwischenspulenmontagesäulen 16 und den entsprechenden Gehäusen (in 2 nicht gezeigt jedoch beschriftet) der zweiten Spiegelbildspulenanordnung 14, der zweiten Spiegelbildmontagesäulen 32 und der zweiten Spiegelbildabschirmungsanordnung 30 gebildet. Ein thermischen Abschirmungsarray wird durch die Kombination der thermischen Abschirmung 62 der ersten Abschirmungsanordnung 22, der thermischen Abschirmung 68 der ersten Montagesäulen 24, der thermischen Abschirmung 56 der ersten Spulenanordnung 12, der thermischen Abschirmung 84 der Zwischenspulenmontagesäulen 16 und der entsprechenden thermischen Abschirmungen (in 2 gezeigt jedoch nicht beschriftet) der zweiten Spiegelbildspulenanordnung 14, der zweiten Spiegelbildmontagesäulen 32 und der zweiten Spiegelbildabschirmungsanordnung 30 gebildet. Eine thermische Leiterstruktur wird durch die Kombination der ersten Abschirmungsspulenform 60 der ersten Abschirmungsanordnung 22, der ersten zentralen Elemente 66 der ersten Montagesäulen 24, der ersten Hauptspulenform 54 der ersten Spulenanordnung 12, den inneren Elementen 82 der Zwischenspulenntontagesäulen 16 und den entsprechenden Elementen (in 2 gezeigt jedoch nicht beschriftet) der zweiten Spiegelbildspulenanordnung 14, der zweiten Spiegelbildmontagesäulen 32 und der zweiten Spiegelbildabschirmungsanordnung 30 gebildet.
Vorzugsweise bestehen die supraleitenden Spulen 38, 40, 50, 42, 44 und 52 aus einem supraleitenden NbSn-Band (mit einem hinzugefügten parallelen Kupferstabilisator), die zusammen eine ununterbrochene Länge (oder weniger wünschenswert, eine Mehrzahl von durch supraleitende Verbindungen zusammen verbundenen Länge) auf, wobei ein derartiges Band gewickelt wird, um alle supraleitenden Spulen 38, 40, 50, 42, 44 und 52 zusammen als einen einzigen elektrischen Pfad zu erzeugen. Die erste Hauptspulenform 54 besteht typischerweise aus Fiberglas (mit einem in den Figuren nicht gezeigten Aluminiumring, um eine thermische Leitung und eine Trägereinrichtung an die sich radial nach außen erstreckenden elektromagnetischen Kraft auf die großen Hauptspulen 38 und 42 bereitzustellen), und die ersten Abschirmungsspulenform 60 besteht typischerweise aus nichtmagnetischem rostfreien Stahl. Die ersten zentralen Elemente 66 der ersten Montagesäulen 24 und der inneren Elemente 82 der Zwischenspulenmontagesäulen 16 bestehen typischerweise aus Kupfer. Die thermischen Abschirmungen 62, 68, 56 und 84 bestehen typischerweise aus Aluminium, und die Gehäuse 64, 70, 58 und 86 bestehen typischerweise aus nichtmagnetischem rostfreien Stahl. Die verschiedenen voneinander beabstandeten Elemente (z. B. die von der ersten Hauptspulenform 54 beabstandete thermische Abschirmung 56) werden durch thermische Isolierrohre und dergleichen voneinander beabstandet (in den Figuren nicht gezeigt und sind typischerweise aus Fiberglas). Thermisch leitende Ringe, Platten, Streifen und dergleichen (in den Figuren nicht gezeigt und sind typischerweise aus Kupfer oder Aluminium und können hier nach Bedarf hinzugefügt werden, um thermische Pfade für zu entfernende Wärme von allen supraleitenden Spulen 38, 40, 50, 52, 54 und 42 (und von der vorher definierten thermischen Leiterstruktur) durch die zweite Stufe 80 des einzelnen Kryokühler-Kaltkopfes 74 bereitzustellen. Es sei bemerkt, dass ein getrennter Kryokühler-Kaltkopf nicht benötigt wird, um die supraleitenden Spulen 42, 44 und 52 zwischen der zweiten Spulenanordnung 14 und der zweiten Abschirmungseinheit 30 zu kühlen.
Eine Computersimulation des Magneten 10 wurde für einen 2500-Pfund-Magneten durchgeführt, der ausgestaltet ist, um ein Magnetfeld von 0,3 Tesla innerhalb eines sphärischen Bildgebungsvolumen, das einen Durchmesser von 25 Zentimeter und eine Spitze-zu-Spitze-Magnetfeldinhomogenität von 7,4 ppm (parts per million) aufweist, zu erzeugen. Der Anmelder gestaltete die Abschirmung für diesen besonderen Magneten 10 mit den hier vorher offenbarten Prinzipien der vorliegenden Erfindung zusammen mit der herkömmlichen Magnetfeldanalyse, wie es in dem Können des Technikers liegt. Die erste Hauptspule 38 umfasste 414.600 Amperewindungen, die erste Abschirmungsspule 40 umfasste – 118.680 Amperewindungen und die erste Kompensationsspule 50 umfasste – 104.400 Amperewindungen. Die erste Hauptspule 38 umfasste einen mittleren Radius von 36,o Zentimeter und war longitudinal einen mittleren Abstand von 120,6 Zentimeter von der zweiten Hauptspule 42 angeordnet. Die erste Abschirmungsspule 40 war einen mittleren Abstand von 35,3 Zentimeter radial nach außen und 39,0 Zentimeter longitudinal nach außen von der ersten Hauptspule 38 angeordnet. Die erste Kompensationsspule 50 war einen mittleren Abstand von 15,1 Zentimeter radial nach innen und von 6,8 Zentimeter longitudinal nach innen von der ersten Hauptspule 38 angeordnet. Es sei bemerkt, dass der "mittlere Radius" die Hälfte der Summe der Innen- und Außenradien ist. Es sei ferner bemerkt, dass der "mittlere Abstand" zwischen zwei Spulen der dichteste Abstand zwischen einem Kreis in jeder Spule ist, wobei ein derartiger Kreis eine an der Längsachse der Spule angeordnete Mitte aufweist, die äquidistant zu den longitudinalen Grenzen der Spule ist und einen Radius aufweist, der gleich dem mittleren Radius der Spule ist. Computersimulationen zeigten, dass mit der Abschirmung der Erfindung das Streufeld von 5 Gauß einen Längsabstand von 2,5 Meter und einen Radialabstand von 3,5 Meter von der Mitte des Bildgebungsvolumens 48 des Magneten 10 positioniert war. Ohne eine derartige Abschirmung der Erfindung war das Streufeld von 5 Gauß einen Längsabstand von 7,6 Meter und einen Radialabstand von 6,2 Meter von der Mitte des Bildgebungsvolumens 48 des Magnetes 10 angeordnet. Es ist ersichtlich, dass die von Erfindung bereitgestellte aktive supraleitende Magnetabschirmung keine flüssigen Kryogene verwendet, der offene Magnet 10 in medizinischen Untersuchungsräumen ohne weiteres untergebracht werden kann und die Offenheit der offenen Magnetausgestaltung beibehalten wird.

Claims

Offener Magnet zur Bilderzeugung mittels magnetischer Resonanz mit: a) einer ringförmigen supraleitenden ersten Spulenanordnung mit einer ringförmigen supraleitenden ersten Hauptspule; b) einer ringförmigen supraleitenden zweiten Spulenanordnung, die longitudinal von der ersten Spulenanordnung beabstandet ist und eine ringförmige supraleitende zweite Hauptspule aufweist; c) einer Mehrzahl voneinander beabstandeten parallelen Zwischenspulen-Montagesäulen, die jeweils ein erstes Ende aufweisen, das an der ersten Spulenanordnung befestigt ist, und jeweils ein zweites Ende aufweisen, das an der zweiten Spulenanordnung befestigt ist; wobei der Magnet dadurch gekennzeichnet ist, dass er ferner aufweist: d) eine ringförmige supraleitende erste Abschirmungsanordnung mit einer ringförmigen supraleitenden ersten Abschirmungsspule, die einen Innendurchmesser aufweist, der größer als der Außendurchmesser der ersten Hauptspule ist, wobei die erste Abschirmungsanordnung longitudinal von der ersten Spulenanordnung in entgegengesetzter Richtung zu der zweiten Spulenanordnung beabstandet ist; e) eine Mehrzahl voneinander beabstandeten ersten Montagesäulen, die jeweils ein Ende an der ersten Spulenanordnung und ein anderes Ende an der ersten Abschirmungsanordnung befestigt haben; f) eine ringförmige supraleitende zweite Abschirmungsanordnung mit einer ringförmigen supraleitenden zweiten Abschirmungsspule, die einen Innendurchmesser aufweist, der größer als der Außendurchmesser der zweiten Hauptspule ist, wobei die zweite Abschirmungsanordnung longitudinal von der zweiten Spulenanordnung in entgegengesetzter Richtung zu der ersten Spulenanordnung beabstandet ist; und g) eine Mehrzahl voneinander beabstandeten zweiten Montagesäulen, die jeweils ein Ende an der zweiten Spulenanordnung und ein anderes Ende an der zweiten Abschirmungsanordnung befestigt aufweisen, wobei alle ersten und zweiten Spulenanordnungen und Hauptspulen sowie ersten und zweiten Abschirmungsanordnungen und Abschirmungsspulen koaxial ausgerichtet sind.
Magnet gemäß Anspruch 1, bei dem: a) die erste Abschirmungsanordnung außerdem einen ersten Abschirmungsspulenrahmen aufweist, der die erste Abschirmungsspule trägt; b) die erste Spulenanordnung außerdem einen ersten Hauptspulenrahmen aufweist, der die erste Hauptspule trägt; und c) mindestens eine der ersten Montagesäulen ein erstes zentrales Element in Wärmekontakt mit dem ersten Abschirmungsspulenrahmen und dem ersten Hauptspulenrahmen aufweist.
Magnet gemäß Anspruch 2, bei dem: a) die erste Abschirmungsanordnung außerdem ein Wärmeschild aufweist, das von der ersten Abschirmungsspule und dem ersten Abschirmungsspulenrahmen beabstandet ist und diese umgibt; b) die erste Spulenanordnung außerdem ein Wärmeschild aufweist, das von der ersten Hauptspule und dem ersten Hauptspulenrahmen beabstandet ist und diese umgibt; und c) die mindestens eine erste Montagesäulen ein Wärmeschild aufweist, das von dem ersten zentralen Element beabstandet ist und dieses umgibt sowie in Wärmekontakt mit dem Wärmeschild der ersten Abschirmungsanordnung und dem Wärmeschild der ersten Spulenanordnung ist.
Magnet gemäß Anspruch 3, bei dem: a) die erste Abschirmungsanordnung außerdem ein Gehäuse aufweist, das von dem Wärmeschild und der ersten Abschirmungsanordnung beabstandet ist und diese umgibt; b) die erste Spulenanordnung außerdem ein Gehäuse aufweist, das von dem Wärmeschild der ersten Spulenanordnung beabstandet ist und dieses umgibt; und c) die mindestens eine erste Montagesäule ein Gehäuse aufweist, das von dem Wärmeschild der mindestens einen ersten Montagesäule beabstandet ist und dieses umgibt und in Wärmekontakt mit dem Gehäuse der ersten Abschirmungsanordnung und dem Gehäuse der ersten Spulenanordnung ist.
Magnet gemäß Anspruch 4, ferner mit einer Kryokühler-Kalttauchvorrichtung mit einem Gehäuse, das an dem Gehäuse der ersten Spulenanordnung befestigt ist, einer erste Stufe, die in Wärmekontakt mit dem Wärmeschild der ersten Spulenanordnung ist, und einer zweite Stufe, die in Wärmekontakt mit dem ersten Hauptspulenrahmen der ersten Spulenanordnung ist.
Magnet gemäß Anspruch 5, bei dem mindestens einer der Zwischenspulen-Montagesäulen ein inneres Element in Wärmekontakt mit dem ersten Hauptspulenrahmen aufweist.
Magnet gemäß Anspruch 6, bei dem die mindestens eine Zwischenspulen-Montagesäule ein Wärmeschild aufweist, das von dem inneren Element beabstandet ist und dieses umgibt und in Wärmekontakt mit dem Wärmeschild der ersten Spulenanordnung ist.
Magnet gemäß Anspruch 7, bei dem die mindestens eine Zwischenspulen-Montagesäule ein Gehäuse aufweist, das von dem Wärmeschild der mindestens einen Zwischenspulen-Montagesäule beabstandet ist und dieses umgibt und in Wärmekontakt mit dem Gehäuse der ersten Spulenanordnung ist.
Magnet gemäß Anspruch 8, bei dem die zweite Spulenanordnung ein Spiegelbild der ersten Spulenanordnung um eine senkrecht zu den Zwischenspulen-Montagesäulen orientierten Ebene ist und äquidistant von den ersten und zweiten Spulenanordnungen angeordnet ist, bei dem die zweite Abschirmungs anordnung ein Spiegelbild der ersten Abschirmungsanordnung um die Ebene ist, und bei dem die Mehrzahl voneinander beabstandeten zweiten Montagesäulen ein Spiegelbild der Mehrzahl voneinander beabstandeten ersten Montagesäulen um die Ebene ist.
Magnet gemäß Anspruch 9; bei dem die erste Spulenanordnung außerdem eine erste Kompensationsspule aufweist; bei dem die erste Hauptspule 414600 Ampere-Windungen, die erste Abschirmungsspule – 118680 Ampere-Windungen und die erste Kompensationsspule – 104400 Ampere-Windungen aufweist; bei dem die erste Hauptspule einen mittleren Radius von 36,0 Zentimeter aufweist und einen mittleren Abstand von 120,6 Zentimeter von der zweiten Hauptspule longitudinal angeordnet ist; bei dem die erste Abschirmungsspule einen mittleren Abstand von 35,3 Zentimeter radial nach außen und 39,0 Zentimeter longitudinal nach außen von der ersten Hauptspule angeordnet ist; und bei dem die erste Kompensationsspule einen mittleren Abstand von 15,1 Zentimeter radial nach innen und 6,8 Zentimeter longitudinal nach innen von der ersten Hauptspule angeordnet ist.