CS253950B1

CS253950B1 - Connection of the magnetic field stabilization system

Info

Publication number: CS253950B1
Application number: CS863076A
Authority: CS
Inventors: Jan Weis; Ivan Frollo; Vladimir Jellus
Original assignee: Jan Weis; Ivan Frollo; Vladimir Jellus
Priority date: 1986-04-28
Filing date: 1986-04-28
Publication date: 1987-12-17
Also published as: CS307686A1

Abstract

Zapojenie stabilizačného systému magnetickej indukcie stacionárneho magnetického póla spadá do oboru aplikovanej elektroniky. Jeho praktické využitie úzko súvisí so získáním a dlhodobým udržiavaním vysokostabilného magnetického póla pri meraniach na báze jadrovej magnetickej rezonancie. Uvedený účel sa v zapojení stabilizačného systému dosahuje tým, že sa využije stabilizátor (6) magnetického poía na báze jadrovej magnetickej rezonancie v spojení so stabilizátorom magnetického poía, eliminujúceho odchýlky spósobené změnou teploty cievkových segmentov elektromagnetu. Zapojenie stabilizačného systému magnetického poía može nájsť široké využitie v oblasti tomografie na principe jadrovej magnetické rezonancie.The connection of the stabilization system of the magnetic induction of a stationary magnetic pole falls into the field of applied electronics. Its practical use is closely related to the acquisition and long-term maintenance of a highly stable magnetic pole in measurements based on nuclear magnetic resonance. The stated purpose is achieved in the connection of the stabilization system by using a magnetic field stabilizer (6) based on nuclear magnetic resonance in conjunction with a magnetic field stabilizer, eliminating deviations caused by changes in the temperature of the coil segments of the electromagnet. The connection of the magnetic field stabilization system can find wide application in the field of tomography based on the principle of nuclear magnetic resonance.

Description

253930253930

Vynález sa týká zapojenia stabilizačnéhosystému stacionárneho magnetického pol'avhodného najma pře tomografiu na princi-pe magnetickej rezonancie. K najdóležitejším požiadavkám kladenéna magnety určené ipre tomografiu a spek-trometru na báze jadrovej magnetickej re-zonancie patří dlhodobá stabilita indukciemagnetického póla. Vysoká stabilita induk-cie magnetického póla rezistívnych magne-toví sa dosahuje riadením, resp. korekciounapájecích prúdov elektromagnetov v zá-vislosti od změny magnetickej indukcie pó-la pomocou rčznych druhov stabilizátorov. V prevažnej miere sa využívajú stabilizá-tory založené na principe jadrovej magne-tickej rezonancie. Spoločný nedostatok tých-to stabilizátorov je skutočnosť, že s dosta-tečnou presnosťou dokážu kompenzovat od-chýlku magnetickej indukcie, kým akčnáveličina stabilizátora nepřekročí určitú ma-ximálnu hodnotu. Po překročení tejto hra-nice spomínané stabilizátory bud nedoká-žu korigovat hodnotu magnetického ipola,alebo ju korigujú s nevyhovujúcou presnos-ťou. Je to zvyčajne zapříčiněné velkou časo-vou konstantou dopravným oneskorením— odozvy prúdového zdroja elektromagne-tu. K najvážnejším činitelom ovplyvňujúcimstabilitu magnetického póla rezistívnychmagnetov patří teplota jednotlivých cievko-vých segmentov. Z tohoto dovodu sa prikonštrukcii elektromagnetov kladie velkýdůraz na chladenie.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to the use of a stabilizing system of a stationary magnetic favored tomography on a magnetic resonance principle. Among the most important requirements for magnets designed for ipre- tomography and nuclear magnetic resonance spectrometers are the long-term stability of the induction-magnetic pole. High stability of induction of magnetic pole of resistive magnets is achieved by control, respectively. correction of the power supply currents of the electromagnets depending on the change in the magnetic induction of the pole by means of various types of stabilizers. Nuclear magnetic resonance-based stabilizers are predominantly used. The common drawback of these stabilizers is that they can compensate for the magnetic induction deviation with sufficient precision, while the enhancer does not exceed a certain maximum value. After crossing this boundary, the said stabilizers can either not correct the magnitude of the magnetic field or correct it with unacceptable accuracy. This is usually due to the large time constant of the traffic delay - the response of the electromagnetic current source. The most serious factors influencing the stability of the magnetic pole of resistive magnets include the temperature of the individual coil segments. From this point of view, the design of electromagnets places great emphasis on cooling.

Známe chladiace systémy elektromagne-tov sú konstrukčně náročné, nákladné aobvykle sa od nich vyžaduje, aby udržiavalipracovnú teplotu so stabilitou rádovo dese-tiny Kelvinov. Právě požiadavka ustáleniateploty elektromagnetu zapříčiňuje, že saexperimenty v magnetickom poli mdžu u-skutočniť až ipo určitom čase, spravidla nie-kolko desiatok minút od pripojenia prúdo-vého zdroja k elektromagnetu. Táto sku-točnosť nielenže zvyšuje časovú náročnostexperimentov, ale súčasne nedovoluje vy-pínat prúdový zdroj v přestávkách medziexperimentami. Zvyšuje sa tým nielen spo-třeba elektrickej energie prúdového zdroja,ale aj energia potřebná na chladenie, resp.spotřeba chladiaceho média, napr. vody.The known electromagnetic refrigeration systems are structurally demanding, costly, and usually required to maintain a working temperature with the order of a tenth of a Kelvin. It is precisely the requirement for the electromagnet to stabilize the temperature that the experiments in the magnetic field can take place only after a certain time, usually a few tens of minutes from the connection of the current source to the electromagnet. This fact not only increases the time consuming of the experiments, but at the same time does not allow the current source to be switched off at intervals by intermediate experiments. This not only increases the energy consumption of the power source, but also increases the energy required for cooling or consumption of the coolant, e.g., water.

Uvedené nevýhody v podstatnej miere od-straňuje zapojenie stabilizačného systémumagnetického póla podlá vynálezu, ktoréhopodstata spočívá v tom, že výstup turbulent-ného zmiešavača chladiaceho média elek-tromagnetu je spojený so snímačom teplotychladiaceho média, ktorého výstup je spo-jený s proporcionálnym regulátorom, pri-čom výstup proporcionálneho regulátora jespojený s jedným vstupom sumátora a vý- 4 stup stabilizátora na báze jadrovej magne-tickej rezonancie je spojený s druhým vstu-pom sumátora, ktorého výstup je spojený sregulačným vstupom prúdového zdroja elek-tromagnetu. Výhodou zapojenia stabilizačného systé-mu magnetického póla je, že eliminuje dl-hodobé odchýlky indukcie magnetického pó-la spůsobené změnou teploty elektromag-netu, čo sa v konečnom dčsledku prejavívo vyššej dlhodobej stabilitě magnetickejindukcie, na znížení požiadavek na kvalituprúdového zdroja, ako aj chladiaceho systé-mu elektromagnetu. Ďalšou jeho přednostouje, že stabilizátor zabezpečuje konštantnúmagnetickú indukcii prakticky prakticky o-kamžite po připojení prúdového zdroja,keď ešte teplota elektromagnetu nie je ustá-lená. Táto skutočnosť umožňuje vypínatprúdový zdroj i v prestávke medzi experi-mentami, čím sa mčže uspořit značné množ-stvo elektrickej energie, resp. chladiacehomédia.The above mentioned disadvantages are substantially hindered by the incorporation of a stabilizing system of a magnetic pole according to the invention, which consists in that the output of the turbulent coolant mixer of the electromagnet is connected to a temperature-cooling medium sensor, the output of which is connected to a proportional regulator, wherein the output of the proportional regulator connected to the one input of the summator and the output of the stabilizer based on the nuclear magnetic resonance is connected to the second input of the summator, the output of which is connected by a regulating input of the current source of the electromagnet. The advantage of incorporating a magnetic pole stabilization system is that it eliminates the long-term deviations of the magnetic pole induction caused by the change in the electromagnetic temperature, which ultimately results in a higher long-term stability of the magnetic induction, a reduction in the quality of the power source and the cooling system. electromagnet. A further advantage of this is that the stabilizer provides a constant magnetic induction practically practically every time the power supply is connected when the temperature of the solenoid is still unstable. This fact makes it possible to switch off the current source even during a break between experiments, whereby a considerable amount of electrical energy can be saved. chladiacehomédia.

Na pripojenom výkrese je schématickyznázorněné blokové zapojenie stabilizačné-ho systému magnetického póla elektromag-netu.In the accompanying drawing, there is shown schematically a block connection of a magnetic pole magnetic stabilization system.

Zapojenie stabilizačného systému magne-tického ipola pozostáva z turbulentnéhozmiešavača 1 chladiaceho média, ktoréhovýstup je spojený so snímačom 2 teploty.Výstup snímača 2 teploty je spojený s pro-porciálnym regulátorom 3. Výstup pro-porcionálně ho regulátora 3 je spojený sjedným vstupom sumátora 4, pričom druhývstup sumátora 4 je spojený s výstupom sta-bilízátora 6 na báze magnetickej jadrovejrezonancie. Výstup sumátora 4 je spojenýs regulačným vstupom prúdového zdroja e-lektromagnetu 5,The connection of the magnetic ipola stabilization system consists of a turbulent coolant mixer 1 which is connected to a temperature sensor 2. The output of the temperature sensor 2 is connected to the pro-regulator 3. The output of the proportional regulator 3 is connected to one input of the accumulator 4, the second summator exit 4 is coupled to the output of the magnetic core-based stabilizer 6. The output of the summer 4 is coupled to the control input of the current source of the electromagnet 5,

Chladiace médium vystupujúce z jednotli-vých sekcií elektromagnetu sa zmíešava vturbulentnom zmiešavači 1 a postupuje dotermoelektrického snímača 2 teploty. Vý-stupné napátie zo snímača 2 teploty, ktoréje úměrné teplote chladiaceho média sa vproporcionálnom regulátore 3 porovnává sreferenčným napatím a zosilní na potrebnúúroveň. Regulačně napátie z výstupu pro-porcionálneho regulátora 3 sa v sumátore4 sčítá s napátím zo stabilizátora magnetic-kej indukcie 6 pracujúceho na principe jad-rovej magnetickej rezonancie. Z výstupu su-mátora 4 sa výsledné regulačně napatie akoakčná veličita prenáša na regulačný vstupprúdového zdroja 5.The cooling medium exiting the individual sections of the electromagnet is mentioned in the turbulent mixer 1 and passes through the dotermo-electric temperature sensor 2. The output voltage from the temperature sensor 2, which is proportional to the temperature of the coolant, is compared in the proportional controller 3 with the reference voltage and amplified to the required level. The control voltage from the output of the proportional regulator 3 is summed in the summator 4 with the voltage from the magnetic induction stabilizer 6 operating on the principle of nuclear magnetic resonance. From the output of the converter 4, the resulting control voltage is transmitted to the control input of the current source 5.

Zapojenie stabilizačného systému mag-netického pol'a mčže nájsť široké využitie voblasti tomografie na principe jadrovejmagnetickej rezonancie.Involving the magnetic field stabilization system can find widespread use in the field of tomography on the principle of nuclear magnetic resonance.

Claims

5 253950 SUBJECT OF CONNECTION OF A STABILIZATION Stabilizing System, characterized in that the output of the turbulent mixer (1) of the electromagnet coolant is connected to a coolant temperature sensor (2), which output is connected to a proportional controller (3), the output being the controller (3) is coupled to one sentence-pom sumer (4) and the output of the nuclear magnetic resonance-based stabilizer (6) is connected to the second input of the summator (4), the output of which is connected to the control input of the current source (5) electromagnet. 1 sheet of drawings