CN108459041A - 一种用于多区域测量的核磁共振传感器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于多区域测量的核磁共振传感器，包含射频接头，多组的射频线圈，多组的匹配电路和多组的磁体；多组的磁体分别设置在磁体支座的四周，射频线圈、匹配电路以及磁体的数量均相同；任意相邻两个磁体外侧的极性相反，射频线圈呈矩形，且任一射频线圈的两条对边分别设置在两相邻磁体的中间位置；磁体支座、磁体以及射频线圈围成柱体形状，并且匹配电路设置在磁体支座的上端，匹配电路与射频线圈一一对应并相互连接，射频接头设置在所述匹配电路的上端。本发明的核磁共振传感器提高测量区域所覆盖的大小、增加可测量的区域数量对于提高核磁共振传感器的测量效率具有一定的意义。

Description

一种用于多区域测量的核磁共振传感器

技术领域

本发明属于核磁共振技术领域，涉及一种用于多区域测量的核磁共振传感器。

背景技术

传统的核磁共振仪器测量的单一区域内的样品信号，在实际工程中，如果需要将传感器放入样品内部测量，这时如果需要对样品的不同位置进行测量，则需要旋转传感器或者移动传感器进行测量，或者对射频线圈进行重新匹配再测量，该操作会降低测量的可靠性，增加实际测量的工作量。为了尽量测量更大区域的样品信号，实现对样品的分区域梯度测量，减小测量的工作量，有必要提出一种能够用于多区域测量的核磁共振传感器。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种用于多区域测量的核磁共振传感器，实现提高测量区域所覆盖的大小、增加可测量的区域数量的目的。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种用于多区域测量的核磁共振传感器，包含射频接头，多组的射频线圈，多组的匹配电路和多组的磁体；

多组的所述磁体分别设置在磁体支座的四周，所述的射频线圈、匹配电路以及磁体的数量均相同；

任意相邻两个磁体外侧的极性相反，所述射频线圈呈矩形，且任一所述射频线圈的两条对边分别设置在两相邻磁体的中间位置；

磁体支座、磁体以及射频线圈围成柱体形状，并且所述匹配电路设置在磁体支座的上端，所述匹配电路与所述射频线圈一一对应并相互连接，所述射频接头设置在所述匹配电路的上端。

进一步，所述的射频线圈、匹配电路以及磁体的数量均为偶数。

进一步，所述磁体为永磁体，所述磁体由单个的永磁体组成或由多个磁体拼接而成。

进一步，所述射频线圈呈矩形，并且呈螺旋形状绕制。

进一步，还包含与射频线圈数量相同的切换开关；

所述切换开关设置在所述匹配电路的上端，任一所述切换开关分别设置在射频接头与任一匹配电路之间，用于分合射频线圈回路。

进一步，所述射频线圈的频率根据测量区域不同满足：

当需要测量的不同区域距离传感器的中轴线相同时，每个射频线圈匹配相同的频率；

当需要测量的不同区域距离传感器的中轴线不同时，每个射频线圈匹配不同的频率；

当测量距离远的区域，射频线圈匹配低频，测量距离近的区域，射频线圈匹配高频率。

本发明的有益效果在于：本发明的核磁共振传感器提高测量区域所覆盖的大小、增加可测量的区域数量对于提高核磁共振传感器的测量效率具有一定的意义。本发明传感器整体是圆柱型结构，目标区域在圆柱的外面，测量时不会受限于样品的形状，且体积小，重量轻，方便在现场测量，而且该结构的传感器对于测量孔洞结构的样品具有一定的优势，例如水源探测、油井测量等等。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为本发明核磁共振传感器结构示意图；

图2为本发明传感器磁体及线圈端面示意图；

图3为本发明射频线圈示意图；

图4为本发明射频线圈连接关系示意图；

图5为本发明目标区域主磁场与射频磁场示意图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。

如图1和图2所示，本发明为一种用于多区域测量的核磁共振传感器，包含射频接头1，多组的射频线圈4，多组的匹配电路3和多组的磁体5；

多组的磁体5分别设置在磁体支座6的四周，射频线圈4、匹配电路3以及磁体5的数量均相同，本实施例中选用4组的射频线圈4、匹配电路3以及磁体5，本发明中所给的示意图中的射频线圈等的数量并不局限于4个，本质上该结构是一个偶数周期性排列的(2个，4个，6个，....)结构类型，因此当整体传感器尺寸增大时，可以增加周期性单元(磁体，射频线圈等)的个数。

任意相邻两个磁体5外侧的极性相反，射频线圈4呈矩形，且任一射频线圈4的两条对边分别设置在两相邻磁体5的中间位置。

磁体支座6、磁体5以及射频线圈4围成柱体形状，并且匹配电路3设置在磁体支座6的上端，匹配电路3与射频线圈4一一对应并相互连接，射频接头1设置在匹配电路3的上端。

本发明实施例的射频线圈呈螺旋形绕制，如图3所示，且还包含切换开关，如图1所示，切换开关设置在匹配电路的上端，如图4所示，4个切换开关分别设置在射频接头与4组匹配电路之间，用于分合射频线圈回路。

实施例

首先是磁体结构的实施方式：磁体结构采用四个瓦片状磁体固定在磁体支座6上，每个磁体可以是一个瓦片状磁体构成，也可以是由多个瓦片状磁体累加而成，具体的加工方式视具体情况而定，磁体结构小则可以采用一个，磁体结构大则需要采用多个磁体快拼接而成。

本实施例按照一个磁体的形式描述，四个磁体的排布方式根据其充磁方向7规律按照图2、图5所示的结构排列，相邻的磁体内外极性相反，磁力线从一个磁体的N极指向相邻磁体的S极，因此会在磁体外围产生相对均匀的磁场，磁场方向沿着圆周方向。

通过采用两对这样的磁体对交叉排列能够在磁体外侧周围形成四个磁场相对均匀的区域，因此能够满足四个不同区域的样品测量需求。由于有四个区域需要测量，采用四个独立的射频线圈结构，对每个线圈单独匹配，匹配的频率或相同或不同。

具体情况如下：当需要测量的样品与磁体表面的距离相同时，为了避免传感器旋转造成的误差，将每个线圈匹配成相同的谐振频率，从而通过切换开关可以实现不同位置的测量；当待测样品沿着传感器周围的分布规律相同，而随着与传感器距离的远近有所不同时，需要将线圈匹配成不同的谐振频率，由于传感器静态磁场在径向方向(沿着传感器直径方向逐渐远离传感器表面)有恒定的梯度，则随着距离的增加，对应不同的共振频率，因此通过将四个线圈匹配成四种不同的频率段则可以分别测量离传感器不同距离的信号，以此分辨样品纵深方向的分布规律。当测量距离远的区域，需要低频率，测量距离近的区域，需要高频率。这样选择的原因是磁体所提供的静态磁场随着远离磁体表面(或者说传感器表面)而减小，对应的核磁共振频率与静态磁场成正比，因此远离传感器表面时射频线圈所需要匹配到的频率减小。

本发明中描述的射频频率高或者低依赖于测量区域内磁场强度，目标区域内应该施加的射频频率大小正比于主磁场强度(f＝γB₀，γ＝42.58MHz/T，B₀为主磁场强度，f为射频频率)，而主磁场大小随着远离磁体表面是逐渐减小的，因此不同的传感器尺寸，其能够测量的最大距离或者有效地测量距离范围是需要根据实际结构而定。

对每个线圈单独进行调谐匹配，匹配的频率一样时，四个线圈测量的区域距离传感器表面的距离相同，这种情况下可以测量相同距离、不同位置处的样品信号；当四个线圈匹配的频率不一样时，可以测量距离传感器表面不同远近处的信号。上方的开关可以方便测量通道的切换。整个传感器的目标区域在传感器之外，不受测量样品尺寸的限制。

该结构的优势是能够在不转动传感器的情况下测量四个不同位置的核磁共振信号，降低了单一情况旋转传感器造成的误差，且通过四个射频线圈能够实现测量不同位置纵深方向的信号，降低了传感器的使用数量(如果采用单个线圈结构，则对不同的纵深位置测量，需要重新匹配或者更换相应频率的传感器，传感器数量及工作量均增加了)，提高了实际测量的效率。

该传感器整体是圆柱型结构，目标区域在圆柱的外面，测量时不会受限于样品的形状，且体积小，重量轻，方便在现场测量，而且该结构的传感器对于测量孔洞结构的样品具有一定的优势，例如水源探测、油井测量等等。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (6)

1.一种用于多区域测量的核磁共振传感器，其特征在于：包含射频接头，多组的射频线圈，多组的匹配电路和多组的磁体；

多组的所述磁体分别设置在磁体支座的四周，所述的射频线圈、匹配电路以及磁体的数量均相同；

任意相邻两个磁体外侧的极性相反，所述射频线圈呈矩形，且任一所述射频线圈的两条对边分别设置在两相邻磁体的中间位置；

磁体支座、磁体以及射频线圈围成柱体形状，并且所述匹配电路设置在磁体支座的上端，所述匹配电路与所述射频线圈一一对应并相互连接，所述射频接头设置在所述匹配电路的上端。

2.根据权利要求1所述的一种用于多区域测量的核磁共振传感器，其特征在于：所述的射频线圈、匹配电路以及磁体的数量均为偶数。

3.根据权利要求1所述的一种用于多区域测量的核磁共振传感器，其特征在于：所述磁体为永磁体，所述磁体由单个的永磁体组成或由多个磁体拼接而成。

4.根据权利要求2所述的一种用于多区域测量的核磁共振传感器，其特征在于：所述射频线圈呈矩形，并且呈螺旋形状绕制。

5.根据权利要求4所述的一种用于多区域测量的核磁共振传感器，其特征在于：还包含与射频线圈数量相同的切换开关；

所述切换开关设置在所述匹配电路的上端，任一所述切换开关分别设置在射频接头与任一匹配电路之间，用于分合射频线圈回路。

6.根据权利要求5所述的一种用于多区域测量的核磁共振传感器，其特征在于：所述射频线圈的频率根据测量区域不同满足：

当需要测量的不同区域距离传感器的中轴线相同时，每个射频线圈匹配相同的频率；

当需要测量的不同区域距离传感器的中轴线不同时，每个射频线圈匹配不同的频率；

当测量距离远的区域，射频线圈匹配低频，测量距离近的区域，射频线圈匹配高频率。