CN1524186A - 磁扫描装置 - Google Patents

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Abstract

磁扫描装置包括用于在可以放置待扫描样本的区域中产生激励磁场的装置(1)、用于检测由正在被扫描的样本发出或修改后的磁场的检测器(3)以及用于消除检测器(3)的区域中的激励磁场的磁性材料片(2)。用于产生激励磁场的装置1可以是永磁体(6)的阵列。检测器(3)可以是电磁器件、如霍尔效应器件的阵列。显示器(5)可以包含在检测器中。显示器可包括多个像素，每个像素对应于检测器(3)的一个电磁器件。

Description

磁扫描装置
本发明涉及特别但并非专用于医疗目的的磁扫描装置，还涉及供这种装置使用的检测器。
众所周知，使用磁场来提供表明身体内磁化率变化的图像。在US4969469和US 5073858中描述了采用这种方法来扫描身体的装置。这种装置一般是复杂的。
本发明的目的是提供一种替代的磁扫描装置。
根据本发明的第一方面提供磁扫描装置，它包括：用于在可以放置待扫描样本的区域中产生激励磁场的装置、用于检测由正在被扫描的样本发出或修改后的磁场的检测器以及用于消除检测器区域中的激励磁场的装置，其中，用于消除磁场的装置包括磁性材料片。
磁性材料片最好是柔软的。它最好包括磁性材料、如硬磁铁氧体粉末，这些粉末设置在柔性材料片中，比如橡胶、塑料等材料中。
用于产生激励磁场的装置最好包括一个或多个永磁体，特别是稀土永磁体。最好是在片中包含磁体阵列。
检测器最好包括电磁(galvomagnetic)器件、特别是霍尔效应器件的阵列。该阵列最好包含在单个半导体器件中。各器件最好与相应的薄膜晶体管相联系，这些薄膜晶体管可以包含在与霍尔效应器件相同的半导体器件中。
所述装置最好还包括显示器，可用于显示从检测器检测的磁场导出的图像。显示器最好包括多个像素。最好是为检测器阵列中的各个器件设置相应的像素。可以设置处理装置，以便处理检测器的输出，从而产生供显示器显示的图像。在显示器包括检测器阵列中各个检测器的相应像素的情况下，简化了任何处理装置的要求。显示器可以是液晶显示器。
在另一实施例中，检测器包括一个或多个检测器器件，它们安装在可用于在平面中移动各器件的驱动装置上，用于检测平面中的磁场。
根据本发明的第二方面，提供一种供磁扫描装置使用的检测器，它包括电磁器件阵列，该阵列包含于单个半导体器件中。
电磁器件最好是霍尔效应器件。各器件最好与相应的薄膜晶体管相联系，这些薄膜晶体管可以包含在与检测器相同的半导体器件中。
检测器最好包括显示器。这可以是液晶显示器。显示器最好包括多个像素。最好是分别为阵列的各个器件提供至少一个像素。显示器最好与检测器包含在单个单元中。可设置处理装置，以便处理各器件的输出，从而产生显示器上的图像。
为了能更清楚地理解本发明，现在通过举例并参照附图来描述本发明的实施例，图中：
图1是根据本发明的扫描装置的简要透视图。
图2是图1的励磁片的透视图；以及
图3a至3d是图1所示装置的检测器阵列的局部放大平面图，说明其制造过程中的不同阶段。
参照各图，所述装置包括励磁片1、消磁片2、检测器阵列3、信号处理装置4和显示器5。
励磁片1包括稀土永磁体6的二维阵列。消磁片2包括其中设有磁性铁氧体粉末的橡胶、塑料等材料的软片。
检测器阵列3包括基本上方形的平面霍尔效应器件7的阵列，它们形成于单个半导体材料片上，采用二维量子阱概念。这些器件通过分别从各个器件7的相对两侧的大致中点处伸出的导体8平行地以串联方式电连接。
在各个器件7的其余两侧的每一侧的大致中点处设置金属化的输出触点9。
在形成霍尔效应器件7、导体8和输出触点9之后，在阵列上覆盖电绝缘SiO(一氧化硅)层10，仅露出金属化的输出触点9。
电导体11的网状线性矩阵添加在SiO层10上，在需要时，通过另一个SiO层12分隔构成矩阵的导体11。矩阵11的导体分别连接到各个金属化触点9。
添加在导体11的矩阵上的是多个TFT(薄膜晶体管)13，每个薄膜晶体管与一个霍尔效应器件7相关联。各个TFT 13连接在矩阵11的扫描线14和数据线15之间。各个TFT 13提供开关，向显示器5的单元16提供电流。
在一个实施例中，如图所示，来自各TFT的开关输出被馈送到处理器4，处理器4处理接收的信息，并且将其提供给显示器5以提供可视图像。显示器5最好是液晶显示器，最好在使用时，检测器阵列的各个霍尔效应器件7专门与显示器的至少一个像素相关联。
在另一实施例中，在检测器阵列上设置液晶像素，并且各个TFT13或者直接或者经由处理器4连接到相应的像素16。这使检测器阵列和显示器能够组合成单个单元，使装置更便于携带。
在使用时，励磁片1放置在靠近待扫描样本17、例如人体的某一部位的一侧。消磁片2和检测器阵列3放置在靠近样本17的另一侧，使得样本处于一边的励磁片1与另一边的消磁片2和检测器阵列3之间。消磁片2适宜接近检测器阵列3、最好是接触检测器阵列3放置，并且在检测器阵列面向待扫描样本的一侧。
励磁片1用来产生向检测器阵列3延伸的较强磁场。该磁场会经过样本17的修改，这取决于其磁化率。
消磁片2用于产生与励磁片1相反极性的磁场，用于消除励磁片1产生的磁场对检测器阵列3的影响。由于与励磁片1相比、消磁片2与检测器阵列3相对接近，所以消磁片2产生的磁场强度可以比励磁片1产生的磁场强度弱得多。
结果，检测器阵列3仅处于励磁片1产生的磁场的磁通密度由于存在样本17而引起的重新分布所构成的磁场下。
在使用时，电流经由导体8流过检测器阵列3的各行霍尔效应器件7。与霍尔效应器件7相交的任何磁通的存在使得各器件上的金属化触点9之间产生霍尔电压，代表磁通密度。检测器阵列3由此产生表明在检测器阵列3的区域上检测的磁场的强度的多个霍尔电压。然后在适当时处理这些电压并用其在显示器5上产生图像，该图像对应于磁场强度的变化，因而也对应于样本17的磁化率的变化，提供了关于样本17的信息。
在另一实施例中，比检测器阵列3中所包含的数量要少的霍尔效应器件7，或者仅仅是单个器件安装在驱动装置上，驱动装置用于在二维区域上移动它们/它，并且在该区域中的不同点对磁场进行测量，从而构建图像。
该装置特别适合扫描人体或动物体，血液的存在会影响所加磁场，使血液和骨胳能够区分开来。所涉及的数量级的讨论如下：
令血样具有比如10-3单位的磁化率，令所加磁场强度为2×105A/m。
则B-μrμ0H，其中μr＝1+10-3＝1.001
因此，B＝1.001×4π×10-7×2×105-251.3mT
在无血液时，B＝1×4π10-2×2×105＝251.3mT
因此，当引入外部磁场时，血液内的磁通密度δ B＝0.3mT。
假定血液引入激励磁场(场强为2×105A/m)导致δB产生10％的变化，即0.03mT。
令检测器阵列的霍尔效应器件的灵敏度为1300V/A.T.
则假定1mA的电流驱动，与0.03mT感应相关的霍尔输出电压会给出以下输出电压：
1300×1×0.03×10-3mV或30μV(容易测量这种大小的电压)。
注意：
1)激励磁场的假定扰动表示0.012％的百分比变化。
2)在缺少血液的情况下，正常霍尔电压将会是：
1300×1×251.3×10-3mV或者326.3mV，在血样插入磁场之前，这必须通过消磁片变为零。
但是，所述装置可用来扫描任何具有磁化率变化的样本。
仅以示例方式描述了上述实施例。只要不背离本发明，可以进行许多变更。

Claims (14)

1.磁扫描装置，它包括用于在可以放置待扫描样本的区域中产生激励磁场的装置、用于检测由被扫描的样本发出或修改后的磁场的检测器以及用于消除所述检测器的区域中的所述激励磁场的装置，其中，用于消除磁场的装置包括磁性材料片。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述磁性材料片包括设置在柔性材料片中的磁性材料。
3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，用于产生激励磁场的装置包括永磁体阵列，该阵列包含在片中。
4.如前面任一权利要求所述的装置，其特征在于，所述检测器包括电磁器件阵列。
5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述阵列包含在单个半导体器件中。
6.如权利要求4或5所述的装置，其特征在于，各器件与相应的薄膜晶体管相关联。
7.如前面任一权利要求所述的装置，其特征在于还包括显示器，所述显示器可用于显示从所述检测器检测的磁场导出的图像。
8.如直接或间接从属于权利要求4的权利要求7所述的装置，其特征在于，所述显示器包括多个像素，并且一个像素分别与所述检测器的各个所述电磁器件相关联。
9.如权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，所述检测器包括一个或多个检测器器件，它们安装在可用于在平面中移动所述各器件的驱动装置上，用于检测所述平面中的磁场。
10.一种供磁扫描装置使用的检测器，它包括电磁器件阵列，该阵列包含于单个半导体器件中。
11.如权利要求10所述的检测器，其特征在于，各个器件与相应的薄膜晶体管相关联。
12.如权利要求10或11所述的检测器，其特征在于包括显示器。
13.如权利要求12所述的检测器，其特征在于，所述显示器包括多个像素，每个像素与相应的电磁器件相关联。
14.如权利要求12或13所述的检测器，其特征在于，所述显示器与所述检测器包含在单个单元中。
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