Magnetische Abschirmkammer

Die interessierenden biomagnetischen Signale liegen zwischen 1 und 100 pT für das menschliche Herz und unterhalb von 1 pT für das menschliche Gehirn. Im Vergleich dazu beträgt das statische Magnetfeld der Erde in Deutschland etwa 50 µT, und die Amplituden des 50Hz-Netzes liegen in städtischer Umgebung im Bereich von einigen 10 nT bis ca. 1 µT. Um in der Lage zu sein, die winzigen biomagnetischen Signale mit einem vernünftigen Signal-Rausch-Verhältnis messen zu können, haben wir eine magnetische Abschirmkammer (MSR) von der Vakuumschmelze Hanau beschafft. Die Abschirmkammer vom Typ AK3b ist ungefähr 3 m breit und 4 m lang. Sie enthält zwei Lagen Mu-Metall für die magnetische Schirmung sowie eine Lage Kupfer für die HF-Schirmung. Für den Abschirmfaktor in der Raummitte, gemittelt über alle drei Raumrichtungen, wurden folgende Werte bestimmt: 35 bei 0,02 Hz, 71 bei 0,1 Hz, 561 bei 1 Hz und 5 x 10⁵ bei 100 Hz. Zur weiteren Verbesserung der Abschirmung bei niedrigen Frequenzen ist die Abschirmkammer mit einem aktiven Kompensationssystem ausgestattet. Diese besteht aus drei orthogonalen Hemholtz-Spulen, die um die Abschirmkammer herumgewickelt sind. Die Ströme, mit denen die Kompensationsspulen gespeist werden, werden durch ein 3-achsiges Fluxgate-Magnetometer gesteuert, welches niederfrequente Variationen des Umgebungsmagnetfeldes detektiert. Das aktive Kompensationssystem, welches Frequenzkomponenten unterhalb von 10 Hz unterdrückt, verbessert den Abschirmfaktor z.B. bei 1 Hz um ca. einen Faktor 10.
Um biomagnetische Messungen, insbesondere am menschlichen Gehirn (so-genannte Magnetoenzephalografie, MEG), durchführen zu können, ist die Abschirmkammer mit einer Öffnung an der Frontseite ausgestattet, die es erlaubt, den Patienten optisch über einen Beamer zu stimulieren, sowie einer Webcam zur Überwachung des Patienten, wenn er unter dem Magnetometersystem liegt.

 

Abschirmfaktor als Funktion der Frequenz

 

Ansprechpartner: Dr. Frank Ludwig