CN216285675U - 接收线圈的匹配电路、低温探头和磁共振装置 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种接收线圈的匹配电路、低温探头和磁共振装置,该接收线圈的匹配电路包括:第一二极管、第二二极管、第一电源、第二电源、第一电容、第二电容、第三电容和控制器;第一二极管并联于第一电容的两端,第二二极管并联于第二电容的两端;第一电容的第一端与第三电容的第一端连接,第一电容的第二端与第二电容的第一端连接;第一电源并联于第一二极管的两端,第二电源并联于第二二极管的两端,第一电源和第二电源均与控制器连接。通过本申请,解决了相关技术中低温探头中接收线圈的电路占据较大空间导致的低温探头可靠性低的问题,实现了减少低温探头中接收线圈的电路占据的空间,提高低温探头的可靠性的技术效果。
Description
技术领域
本申请涉及磁共振技术领域,特别是涉及一种接收线圈的匹配电路、低温探头和磁共振装置。
背景技术
低温探头中的接收线圈位于液氮或液氦等超低温环境,同时为维持接收线圈的超低温状态,接收线圈被设置于低温真空腔中。
相对于常温探头,低温探头具有更好的成像分辨率,低温探头的品质因数远高于常温探头的品质因数,因此低温探头对负载轻重非常敏感。在临床扫描中,若低温探头的扫描对象发生变化,有可能导致低温探头失配(即谐振深度变浅)和谐振频率偏移,从而影响扫描图像的信噪比。
在超高场小动物磁共振系统中,由于扫描对象的体积存在较小的情况,例如,小鼠的脑组织大小在3cm*3cm*2cm之内,尤其对于低温探头而言,为配合扫描对象的体积,低温探头中接收线圈的体积往往也设置较小,这使得接收线圈内部为电路预留的空间较为紧凑。
低温探头中接收线圈的电路往往包括三个部分:失谐电路、匹配调谐电路和频率调谐电路,这三部分电路通常相互独立,占据的空间较大,且需要使用的元器件较多,难以满足低温探头较小的体积要求,同时使得低温探头的可靠性降低。
目前针对相关技术中低温探头中接收线圈的电路占据较大空间所导致的低温探头可靠性低的问题,尚未提出有效的解决方案。
实用新型内容
本申请实施例提供了一种接收线圈的匹配电路、低温探头和磁共振装置,以至少解决相关技术中低温探头中接收线圈的电路占据较大空间所导致的低温探头可靠性低的问题。
第一方面,本申请实施例提供了一种接收线圈的匹配电路,包括:第一二极管、第二二极管、第一电源、第二电源、第一电容、第二电容、第三电容和控制器;所述第一二极管并联于所述第一电容的两端,所述第二二极管并联于所述第二电容的两端,其中,所述第一二极管和所述第二二极管均为变容二极管;所述第一电容的第一端与所述第三电容的第一端连接,所述第三电容的第二端设置有第一连接接口,所述第一电容的第二端与第二电容的第一端连接,所述第二电容的第二端设置有第二连接接口,其中,所述第一连接接口和所述第二连接接口用于串联外部的接收线圈;所述第一电源并联于所述第一二极管的两端,所述第二电源并联于所述第二二极管的两端,其中,所述第一电源和所述第二电源均与所述控制器连接;所述控制器用于通过控制所述第一电源输出的电压信号,以使所述第一二极管导通或截止,并用于通过控制所述第二电源输出的电压信号,以使所述第二二极管导通或截止。
在其中一些实施例中,所述第一二极管的正极与所述第一电容的第一端连接,所述第一二极管的负极与所述第一电容的第二端连接,所述第二二极管的正极与所述第二电容的第二端连接,所述第二二极管的负极与所述第二电容的第一端连接。
在其中一些实施例中,所述第一电源的正极与所述第一二极管的正极连接,所述第一电源的负极分别与接地端和所述第一二极管的负极连接,所述第二电源的正极与所述第二二极管的正极连接,所述第二电源的负极分别与所述接地端和所述第二二极管的负极连接。
在其中一些实施例中,所述第一电源通过第一同轴电缆连接所述第一二极管,和/或,所述第二电源通过第二同轴电缆连接所述第二二极管。
在其中一些实施例中,所述第一同轴电缆包括第一同轴电缆内芯和第一同轴电缆外导体,所述第二同轴电缆包括第二同轴电缆内芯和第二同轴电缆外导体;其中,所述第一电源的正极通过所述第一同轴电缆内芯与所述第一二极管的正极连接,所述第一电源的负极通过所述第一同轴电缆外导体与所述第一二极管的负极连接;所述第二电源的正极通过所述第二同轴电缆内芯与所述第二二极管的正极连接,所述第二电源的负极通过所述第二同轴电缆外导体与所述第二二极管的负极连接。
在其中一些实施例中,控制器用于向所述第一电源和所述第二电源发送第一控制指令或第二控制指令;其中,在所述第一电源和所述第二电源均接收到所述第一控制指令的情况下,所述第一电源和所述第二电源均输出正电压信号,以使得所述第一二极管和所述第二二极管均导通,接收线圈处于失谐状态;在所述第一电源和所述第二电源均接收到所述第二控制指令的情况下,所述第一电源和所述第二电源均输出负电压信号,以使得所述第一二极管和所述第二二极管均截止,所述接收线圈处于调谐状态。
在其中一些实施例中,所述控制器还用于通过控制所述负电压信号的输出大小,以调整所述第一二极管和/或所述第二二极管在截止状态下的电容值大小。
在其中一些实施例中,所述第一电源和所述第二电源均为直流电源。
第二方面,本申请实施例提供了一种低温探头,包括如上述第一方面所述的一种接收线圈的匹配电路。
第三方面,本申请实施例提供了一种磁共振装置,包括如上述第二方面所述的一种低温探头。
相比于相关技术,本申请实施例提供的接收线圈的匹配电路、低温探头和磁共振装置,该接收线圈的匹配电路包括:第一二极管、第二二极管、第一电源、第二电源、第一电容、第二电容、第三电容和控制器;第一二极管并联于第一电容的两端,第二二极管并联于第二电容的两端,其中,第一二极管和第二二极管均为变容二极管;第一电容的第一端与第三电容的第一端连接,第三电容的第二端设置有第一连接接口,第一电容的第二端与第二电容的第一端连接,第二电容的第二端设置有第二连接接口,其中,第一连接接口和第二连接接口用于串联外部的接收线圈;第一电源并联于第一二极管的两端,第二电源并联于第二二极管的两端,其中,第一电源和第二电源均与控制器连接;控制器用于通过控制第一电源输出的电压信号,以使第一二极管导通或截止,并用于通过控制第二电源输出的电压信号,以使第二二极管导通或截止,通过控制器改变第一电源和第二电源输出的电压信号,以使第一二极管和第二二极管的导通或截止,在第一二极管和第二二极管导通时,接收线圈的谐振频率向低频方向大幅偏移,使得接收线圈处于失谐状态;在第一二极管和第二二极管反向截止时,接收线圈处于调谐状态,第一二极管和第一电容可以等效为第一等效电容,第二二极管和第二电容可以等效为第二等效电容,通过改变第一电源和第二电源输出的电压信号的大小,即可改变第一等效电容和第二等效电容的电容值,进而实现接收线圈的匹配调谐和/或频率调谐,通过本申请,将失谐电路与调谐电路复用,通过控制器改变第一电源和第二电源输出的电压信号即可实现接收线圈失谐或者调谐状态的切换,解决了相关技术中低温探头中接收线圈的电路占据较大空间所导致的低温探头可靠性低的问题,实现了减少低温探头中接收线圈的电路占据的空间,从而提高低温探头的可靠性的技术效果。
本申请的一个或多个实施例的细节在以下附图和描述中提出,以使本申请的其他特征、目的和优点更加简明易懂。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解,构成本申请的一部分,本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请,并不构成对本申请的不当限定。在附图中:
图1是根据本申请实施例的接收线圈的匹配电路的电路图;
图2是根据本申请另一实施例的接收线圈的匹配电路的电路图;
图3是根据本申请再一实施例的接收线圈的匹配电路的电路图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本申请进行描述和说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请,并不用于限定本申请。基于本申请提供的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。此外,还可以理解的是,虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的,然而对于与本申请公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言,在本申请揭露的技术内容的基础上进行的一些设计,制造或者生产等变更只是常规的技术手段,不应当理解为本申请公开的内容不充分。
在本申请中提及“实施例”意味着,结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例,也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域普通技术人员显式地和隐式地理解的是,本申请所描述的实施例在不冲突的情况下,可以与其它实施例相结合。
除非另作定义,本申请所涉及的技术术语或者科学术语应当为本申请所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请所涉及的“一”、“一个”、“一种”、“该”等类似词语并不表示数量限制,可表示单数或复数。本申请所涉及的术语“包括”、“包含”、“具有”以及它们任何变形,意图在于覆盖不排他的包含;例如包含了一系列步骤或模块(单元)的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元,而是可以还包括没有列出的步骤或单元,或可以还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。本申请所涉及的“连接”、“相连”、“耦接”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接,而是可以包括电气的连接,不管是直接的还是间接的。本申请所涉及的“多个”是指大于或者等于两个。“和/或”描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,“A和/或B”可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B这三种情况。本申请所涉及的术语“第一”、“第二”、“第三”等仅仅是区别类似的对象,不代表针对对象的特定排序。
本实施例提供了一种接收线圈的匹配电路,图1是根据本申请实施例的接收线圈的匹配电路图,如图1所示,该接收线圈的匹配电路包括:第一二极管D1、第二二极管D2、第一电源DC1、第二电源DC2、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3和控制器30;第一二极管D1并联于第一电容C1的两端,第二二极管D2并联于第二电容C2的两端,其中,第一二极管D1和第二二极管D2均为变容二极管;第一电容C1的第一端与第三电容C3的第一端连接,第三电容C3的第二端设置有第一连接接口A,第一电容C1的第二端与第二电容C2的第一端连接,第二电容C2的第二端设置有第二连接接口B,其中,第一连接接口A和第二连接接口B用于串联外部的接收线圈L;第一电源DC1并联于第一二极管D1的两端,第二电源DC2并联于第二二极管D2的两端,其中,第一电源DC1和第二电源DC2均与控制器30连接;控制器30用于通过控制第一电源DC1输出的电压信号,以使第一二极管D1导通或截止,并用于通过控制第二电源DC2输出的电压信号,以使第二二极管D2导通或截止。
如图1所示,在本实施例中,第一二极管D1的正极与第一电容C1的第一端连接,第一二极管D1的负极与第一电容C1的第二端连接,第二二极管D2的正极与第二电容C2的第二端连接,第二二极管D2的负极与第二电容C2的第一端连接。
在上述实施例中,第一电源DC1的正极与第一二极管D1的正极连接,第一电源DC1的负极分别与接地端GND和第一二极管D1的负极连接,第二电源DC2的正极与第二二极管D2的正极连接,第二电源DC2的负极分别与接地端GND和第二二极管D2的负极连接。
在上述实施例中,第三电容C3起到隔直电容的作用,第三电容C3也可以作为接收线圈L的频率调谐电容使用,第三电容C3可以避免从第一电源DC1正极输出的电压信号直接经过接收线圈L输送至第二二极管D2,导致第一电源DC1正极输出的电压信号扰乱第二二极管D2的导通或截止。
如图1所示,在本实施例中,可以通过控制器30控制第一电源DC1和第二电源DC2输出的电压信号,例如,控制器30控制第一电源DC1和第二电源DC2输出正电压信号时,第一二极管D1和第二二极管D2导通,第一电容C1和第二电容C2短路,使得接收线圈L的谐振频率向低频方向大幅偏移,此时接收线圈L进入失谐状态;控制器30控制第一电源DC1和第二电源DC2输出负电压信号时,第一二极管D1和第二二极管D2反向截止,此时接收线圈L进入调谐状态,此时通过控制器30控制第一电源DC1和第二电源DC2输出的负电压信号的大小,即可对接收线圈L进行匹配调谐和/或频率调谐。
在上述实施例中,接收线圈L的输出阻抗匹配可以通过调节阻抗Xc进行控制:其中,c1为与接收线圈L并联的电容的电容值,ω为流经接收线圈L的电流的角频率,故根据公式可知,阻抗匹配与电容值c1呈反比,所以通过改变与接收线圈L并联的电容的电容值大小可实现匹配的调谐,因此,当第一二极管D1并联于第一电容C1的两端,与第一电容C1组成一个与接收线圈L并联的第一等效电容,第一等效电容的电容值即为c1,通过改变输入第一二极管D1的电压信号的大小即可实现第一等效电容的电容值c1的改变,从而实现对接收线圈L的匹配调谐。
在本实施例中,接收线圈L的谐振频率F的计算公式为:其中,c2为与接收线圈L串联的电容的电容值,l为接收线圈L的电感值,故根据公式可知,在电感值l固定的条件下,谐振频率与电容值c2呈反比,所以通过改变与接收线圈L串联的电容的电容值大小可实现谐振频率的调谐,因此,当第二二极管D2并联于第二电容C2的两端,与第二电容C2即组合形成一个与接收线圈L串联的第二等效电容,第二等效电容的电容值即为c2,通过改变输入第二二极管D2的电压信号的大小即可实现第二等效电容的电容值c2的改变,从而实现对接收线圈L的频率调谐。
在上述实施例中,第一二极管D1和第二二极管D2均为高品质因素的变容二极管,第一电源DC1和第二电源DC2均为直流电源,控制器30可以选择MCU(微控制单元,MicroController Unit)或单片机等。
通过上述实施例,可以利用控制器30改变第一电源DC1和第二电源DC2输出的电压信号,进而控制第一二极管D1和第二二极管D2的导通或截止,在第一二极管D1和第二二极管D2导通时,接收线圈L的谐振频率向低频方向大幅偏移,使得接收线圈L处于失谐状态;在第一二极管D1和第二二极管D2反向截止时,接收线圈L处于调谐状态,第一二极管D1和第一电容C1可以等效为第一等效电容,第二二极管D2和第二电容C2可以等效为第二等效电容,通过改变第一电源DC1和第二电源DC2输出的电压信号的大小,即可改变第一等效电容和第二等效电容的电容值,进而实现接收线圈L的匹配调谐和/或频率调谐;本申请通过将失谐电路与调谐电路复用,并通过控制器30改变第一电源DC1和第二电源DC2输出的电压信号实现接收线圈L失谐或者调谐状态的切换,进而实现失谐电路与调谐电路的切换,解决了相关技术中低温探头中接收线圈L的电路占据较大空间所导致的低温探头可靠性低的问题,实现了减少低温探头中接收线圈L的电路占据的空间,从而提高低温探头的可靠性的技术效果。
图2是根据本申请另一实施例的接收线圈的匹配电路图,如图2所示,在其中一些实施例中,第一电源DC1通过第一同轴电缆10连接第一二极管D1,和/或,第二电源DC2通过第二同轴电缆20连接第二二极管D2。
在本实施例中,第一同轴电缆10包括第一同轴电缆内芯和第一同轴电缆外导体,第二同轴电缆20包括第二同轴电缆内芯和第二同轴电缆外导体;其中,第一电源DC1的正极通过第一同轴电缆内芯与第一二极管D1的正极连接,第一电源DC1的负极通过第一同轴电缆外导体与第一二极管D1的负极连接;第二电源DC2的正极通过第二同轴电缆内芯与第二二极管D2的正极连接,第二电源DC2的负极通过第二同轴电缆外导体与第二二极管D2的负极连接。
在上述实施例中,第一二极管D1、第二二极管D2均可与第一电容C1、第二电容C2一同设置于低温真空腔内,在第一二极管D1和第二二极管D2均设置于低温真空腔内的情况下,第一同轴电缆10主要用于传输接收线圈L接收的射频信号,同时也可以传输第一电源DC1输出的电压信号,第二同轴电缆20主要用于传输接收线圈L接收的射频信号,同时也可以传输第二电源DC2输出的电压信号,第一电源DC1可以通过第一同轴电缆10连接第一二极管D1,第二电源DC2也可以通过第二同轴电缆20连接第二二极管D2,通过控制器30调整第一电源DC1和第二电源DC2输出的负电压信号的大小即可实现手动调谐,同轴电缆可通过连接器从低温环境过渡到常温环境,避免对信号传输产生影响。
图3是根据本申请再一实施例的接收线圈的匹配电路图,如图3所示,在其中一些实施例中,第一电源DC1的正极与第一二极管D1的负极连接,第一电源DC1的负极分别与接地端GND和第一二极管D1的正极连接,第二电源DC2的正极与第二二极管D2的负极连接,第二电源DC2的负极分别与接地端GND和第二二极管D2的正极连接。
在本实施例中,控制器30用于向第一电源DC1和第二电源DC2发送第一控制指令或第二控制指令;其中,在第一电源DC1和第二电源DC2均接收到第一控制指令的情况下,第一电源DC1和第二电源DC2均输出负电压信号,以使得第一二极管D1和第二二极管D2均导通,接收线圈L处于失谐状态;在第一电源DC1和第二电源DC2均接收到第二控制指令的情况下,第一电源DC1和第二电源DC2均输出正电压信号,以使得第一二极管D1和第二二极管D2均截止,接收线圈L处于调谐状态。
进一步地,当控制器30控制第一电源DC1和第二电源DC2输出正电压信号时,控制器30还可以通过控制正电压信号的输出大小,以调整第一二极管D1和/或第二二极管D2在截止状态下的电容值大小。
如图3所示,在本实施例中,当第一电源DC1输出正电压信号时,第一二极管D1与第一电容C1可以等效为第一等效电容,利用控制器30改变第一电源DC1输出的正电压信号的大小,即可改变第一二极管D1在截止状态下的电容值大小,从而改变该第一等效电容的电容值大小,从而实现对接收线圈L的匹配调谐。
当第二电源DC2输出正电压信号时,第二二极管D2与第二电容C2可以等效为第二等效电容,利用控制器30改变第二电源DC2输出的正电压信号的大小,即可改变第二二极管D2在截止状态下的电容值大小,从而改变该第二等效电容的电容值大小,从而实现对接收线圈L的频率调谐。
基于上述实施例的接收线圈的匹配电路,本实施例还提供了一种低温探头,该低温探头包括如上述实施例的接收线圈的匹配电路,需要说明的是,本实施例中的具体示例可以参考上述实施例及可选实施方式中所描述的示例,本实施例在此不再赘述。
基于上述实施例的低温探头,本实施例还提供了一种磁共振装置,该磁共振装置包括如上述实施例的低温探头,需要说明的是,本实施例中的具体示例可以参考上述实施例及可选实施方式中所描述的示例,本实施例在此不再赘述。
本领域的技术人员应该明白,以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上实施例仅表达了本申请的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本申请范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本申请的保护范围。因此,本申请的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种接收线圈的匹配电路,其特征在于,包括:第一二极管(D1)、第二二极管(D2)、第一电源(DC1)、第二电源(DC2)、第一电容(C1)、第二电容(C2)、第三电容(C3)和控制器(30);
所述第一二极管(D1)并联于所述第一电容(C1)的两端,所述第二二极管(D2)并联于所述第二电容(C2)的两端,其中,所述第一二极管(D1)和所述第二二极管(D2)均为变容二极管;
所述第一电容(C1)的第一端与所述第三电容(C3)的第一端连接,所述第三电容(C3)的第二端设置有第一连接接口(A),所述第一电容(C1)的第二端与第二电容(C2)的第一端连接,所述第二电容(C2)的第二端设置有第二连接接口(B),其中,所述第一连接接口(A)和所述第二连接接口(B)用于串联外部的接收线圈(L);
所述第一电源(DC1)并联于所述第一二极管(D1)的两端,所述第二电源(DC2)并联于所述第二二极管(D2)的两端,其中,所述第一电源(DC1)和所述第二电源(DC2)均与所述控制器(30)连接;
所述控制器(30)用于通过控制所述第一电源(DC1)输出的电压信号,以使所述第一二极管(D1)导通或截止,并用于通过控制所述第二电源(DC2)输出的电压信号,以使所述第二二极管(D2)导通或截止。
2.根据权利要求1所述的接收线圈的匹配电路,其特征在于,
所述第一二极管(D1)的正极与所述第一电容(C1)的第一端连接,所述第一二极管(D1)的负极与所述第一电容(C1)的第二端连接,所述第二二极管(D2)的正极与所述第二电容(C2)的第二端连接,所述第二二极管(D2)的负极与所述第二电容(C2)的第一端连接。
3.根据权利要求2所述的接收线圈的匹配电路,其特征在于,
所述第一电源(DC1)的正极与所述第一二极管(D1)的正极连接,所述第一电源(DC1)的负极分别与接地端(GND)和所述第一二极管(D1)的负极连接,所述第二电源(DC2)的正极与所述第二二极管(D2)的正极连接,所述第二电源(DC2)的负极分别与所述接地端(GND)和所述第二二极管(D2)的负极连接。
4.根据权利要求3所述的接收线圈的匹配电路,其特征在于,所述第一电源(DC1)通过第一同轴电缆(10)连接所述第一二极管(D1),和/或,所述第二电源(DC2)通过第二同轴电缆(20)连接所述第二二极管(D2)。
5.根据权利要求4所述的接收线圈的匹配电路,其特征在于,所述第一同轴电缆(10)包括第一同轴电缆内芯和第一同轴电缆外导体,所述第二同轴电缆(20)包括第二同轴电缆内芯和第二同轴电缆外导体;
其中,所述第一电源(DC1)的正极通过所述第一同轴电缆内芯与所述第一二极管(D1)的正极连接,所述第一电源(DC1)的负极通过所述第一同轴电缆外导体与所述第一二极管(D1)的负极连接;
所述第二电源(DC2)的正极通过所述第二同轴电缆内芯与所述第二二极管(D2)的正极连接,所述第二电源(DC2)的负极通过所述第二同轴电缆外导体与所述第二二极管(D2)的负极连接。
6.根据权利要求3所述的接收线圈的匹配电路,其特征在于,控制器(30)用于向所述第一电源(DC1)和所述第二电源(DC2)发送第一控制指令或第二控制指令;
其中,在所述第一电源(DC1)和所述第二电源(DC2)均接收到所述第一控制指令的情况下,所述第一电源(DC1)和所述第二电源(DC2)均输出正电压信号,以使得所述第一二极管(D1)和所述第二二极管(D2)均导通,接收线圈(L)处于失谐状态;
在所述第一电源(DC1)和所述第二电源(DC2)均接收到所述第二控制指令的情况下,所述第一电源(DC1)和所述第二电源(DC2)均输出负电压信号,以使得所述第一二极管(D1)和所述第二二极管(D2)均截止,所述接收线圈(L)处于调谐状态。
7.根据权利要求6所述的接收线圈的匹配电路,其特征在于,所述控制器(30)还用于通过控制所述负电压信号的输出大小,以调整所述第一二极管(D1)和/或所述第二二极管(D2)在截止状态下的电容值大小。
8.根据权利要求1所述的接收线圈的匹配电路,其特征在于,所述第一电源(DC1)和所述第二电源(DC2)均为直流电源。
9.一种低温探头,其特征在于,包括接收线圈(L),以及如权利要求1至8中任一项所述的接收线圈的匹配电路。
10.一种磁共振装置,其特征在于,包括如权利要求9所述的一种低温探头。
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