DE2822953C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Untersuchung von Proben mit Hilfe von Verfahren, bei denen von der kernmagnetischen Resonanz Gebrauch gemacht wird.

Bei den gebräuchlichen Experimenten, bei denen solche Verfahren angewendet werden, gelten die erzielten Ergebnisse für die durchschnittlichen Eigenschaften einer untersuchten Probe; in neuerer Zeit besteht jedoch ein erhebliches Interesse an Verfahren, die es ermöglichen, die Eigenschaften von verschiedenen Teilen einer Probe einzeln zu unterscheiden, damit es gelingt, Informationen über die bei einer inhomogenen Probe vorhandene Verteilung der Werte bestimmter Parameter zu gewinnen, z. B. bezüglich der Kernspindichte und der Kernspinabklingzeit. Ein hierzu geeignetes Verfahren ist z. B. in der GB-PS 15 08 438 und der US-PS 40 15 196 beschrieben. Weitere Einzelheiten über bestimmte Verfahren dieser Art sind in einer Arbeit enthalten, die im Journal of Applied Physics, Bd. 47, S. 3709/21 veröffentlicht wurde. Bei Verfahren dieser Art wird in einer zu untersuchenden Probe eine kernmagnetische Resonanz dadurch hervorgerufen, daß die Probe mit hochfrequenter Energie bestrahlt wird, während sie einem Magnetfeld ausgesetzt wird, das eine sich systematisch ändernde, nicht-homogene, d. h. einen Gradienten aufweisende Komponente hat, und dieses definierte Feld innerhalb eines örtlich begrenzten Volumens der Probe zeitinvariant gehalten wird, sich jedoch in allen übrigen Teilen der Probe zeitabhängig verändert. Informationen bezüglich der kernmagnetischen Resonanz, die für dieses örtlich begrenzte Volumen gelten, können dann aus dem Gesamtsignal abgeleitet werden, das von der Probe ausgeht und auf kernmagnetische Resonanz zurückzuführen ist.

Bei den Verfahren der genannten Art sorgt man dafür, daß sich das örtlich begrenzte Volumen entlang einer geraden Linie parallel einer als z-Achse angenommenen Richtung erstreckt.

Infolge des oben erwähnten Magnetfeld-Gradienten herrscht entlang der Linie an jedem jeweiligen Ort eines "punktförmigen" Volumens der Linie eine (zeitinvariante) Magnetfeldgröße, die sich von der der anderen punktförmigen Volumina unterscheidet. Dementsprechend unterscheidet sich auch die magnetfeldabhängige Größe der kernmagnetischen Resonanzfrequenz (ein und desselben Materials der Probe) der einzelnen punktförmigen Volumina entlang der Linie. Da mit einem periodisch getakteten Hochfrequenzsignal die Resonanz angeregt wird, werden infolge der Breitbandigkeit einer solchen Hochfrequenzstrahlung alle diese etwas unterschiedlichen Resonanzfrequenzen angeregt. Es sind damit im Gesamtsignal alle Resonanzsignalanteile der obigen Volumina, d. h. aller "Punkte" des jeweils ausgewählten linienförmigen Volumens enthalten.

Weitgehend eliminiert jedoch sind im Gesamtsignal diejenigen Signalanteile, die von anderen sonstigen Teilvolumina der Probe herrühren, da diese Signalanteile sich wegen der in diesen Teilvolumina herrschenden zeitveränderlichen Magnetfeldgrößen aufheben, nämlich wenn die Resonanzsignale vieler aufeinanderfolgender Hochfrequenzimpulse (punktweise) aufintegriert werden.

Während der Periodendauer R zwischen zwei aufeinanderfolgenden Hochfrequenzimpulsen wird die oben erwähnte Linie, d. h. werden alle "Punkte" dieser Linie einmal abgetastet. Die zeitabhängig sich ändernden Komponenten läßt man sich ebenfalls periodisch ändern. Es ist in der oben genannten Druckschrift angegeben, daß zur Vermeidung von gestörtem Ergebnis der voranstehend genannten Integrationsvorgänge, die der Periodendauer P der zeitlichen Magnetfeldänderung entsprechende Frequenz der Magnetfeldänderung und die (der Periodendauer R entsprechende) Impulsfolgefrequenz der Hochfrequenzstrahlung beide zueinander asynchron zu wählen sind.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, demgegenüber eine Verringerung von Störungen in dem als Meßergebnis zu erhaltenden Signal, das das Charakteristikum des Materials der Probe am jeweiligen Ort ist, zu erreichen.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß sich mit der bekannten Wahl des asynchronen Verhältnisses der genannten Frequenzen bzw. Periodendauern R und P zueinander nicht das Optimum der Eliminierung von Störungen erzielen läßt. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, mit wenigen Worten vorab gesagt, die beiden Frequenzen so zu wählen und zu koppeln, daß für das (zur Integration) mehrfache Abtasten eines gewählten linienförmigen Volumens bzw. einer "Zeile" über die Anzahl M voller Perioden R der Hochfrequenzstrahlung abgetastet wird und in diese Zeitdauer ein ganzzahlig N-faches der Periodendauern P des Magnetfeldes fällt, also gilt: D=M×R=N×P. Dazu ist aber die Nebenbedingung einzuhalten, daß diese Frequenzen bzw. Periodendauern R und P keine Harmonischen niedriger Ordnung sind.

Die Erfindung geht von einem Verfahren aus, bei dem in einer zu untersuchenden Probe einer bestimmten Kernart eine kernmagnetische Resonanz dadurch hervorgerufen wird, daß die Probe mit hochfrequenter Energie bestrahlt wird, während sie einem Magnetfeld ausgesetzt wird, das eine systematisch variierende nicht-homogene Komponente derart aufweist, daß das Feld innerhalb eines örtlich begrenzten Volumens der Probe in Abhängigkeit von der Zeit im wesentlichen unverändert bleibt, sich jedoch in allen übrigen Teilen der Probe in Abhängigkeit von der Zeit verändert; hierbei nähert sich das örtlich begrenzte Volumen einer Linie an, die parallel zu einer bestimmten Richtung verläuft, und das Magnetfeld weist ebenfalls eine statische nicht-homogene Komponente derart auf, daß innerhalb mindestens eines Teils des örtlich begrenzten Volumens das Feld und damit auch die Resonanzfrequenz der betreffenden Kernart monoton und vorzugsweise linear mit dem Abstand in der gegebenen Richtung variiert. Die hochfrequente Energie wird in Form einer Reihe von regelmäßig auftretenden Impulsen zugeführt, die im Vergleich zu den sie trennenden, der Periodendauer entsprechenden Intervallen eine geringe Länge haben und die Form intensiver Schwingungsstöße der gleichen Frequenz und vorzugsweise von sog. 90°-Impulsen besitzen, wobei die Kennwerte der Impulsreihe derart sind, daß mindestens ein Teil des Frequenzspektrums der hochfrequenten Energie mindestens einem Teil des Bereiches der Resonanzfrequenzen der Probe bzw. der betreffenden Kernart innerhalb des genannten Teils des örtlich begrenzten Volumens entspricht, daß die Intervalle zwischen den Impulsen im Vergleich zu der Spinabklingzeit bei mindestens einigen der Kerne der in der Probe vorhandenen Art kurz sind, und daß in den übrigen Teilen der Probe zwischen aufeinanderfolgenden Intervallen eine bemerkbare Veränderung des Mittelwertes des Magnetfeldes während eines solchen Intervalls auftritt. Vor der Probe geht ein von der magnetischen Resonanz herrührendes Signal aus, das wegen der Art und Weise, in der die Resonanz hervorgerufen wird, im wesentlichen kontinuierliche Wellenkomponenten enthält, deren jeweilige Amplituden sich nach der Anzahl der in Frage kommenden Kerne richten, welche in verschiedenen Bereichen des örtlich begrenzten Volumens vorhanden und längs der genannten Richtung verteilt sind; wenn sich das örtlich begrenzte Volumen einer Linie annähert, nähern sich diese Bereiche auf der Linie liegenden Punkten an, und wenn sich das örtlich begrenzte Volumen einer Fläche annähert, nähern sich diese Bereiche in der Fläche liegenden Linien an, welche im rechten Winkel zu der genannten Richtung verlaufen. Das empfangene Signal wird kohärent nachgewiesen, um mindestens ein nachgewiesenes Signal zu gewinnen, und das oder jedes nachgewiesene Signal wird während mindestens eines Intervalls zwischen den Impulsen für jedes von mehreren aufeinanderfolgenden, gleich langen Teilintervallen abgefragt, und zwar zur Gewinnung des integrierten Wertes des Signals über jedes Teilintervall. Hierbei ist die Abfragefrequenz hinreichend hoch, damit Informationen bezüglich der jeweiligen Amplitude der genannten Komponenten des empfangenen Signals dadurch gewonnen werden können, daß die durch das Abfragen erhaltenen Informationen auf geeignete Weise verarbeitet werden, wobei von einer Fourier-Transformation durchgeführt wird.

Es sei bemerkt, daß bei diesem Verfahren der Mittelpunkt des Frequenzspektrums der zur Bestrahlung dienenden Energie mit der Frequenz der genannten Schwingungen zusammenfällt und aus einem Satz von Komponenten besteht, zwischen denen Intervalle vorhanden sind, welche gleich der Folgefrequenz der Impulse sind; natürlich steht die wirksame Breite des Spektrums in umgekehrter Abhängigkeit von der Dauer der einzelnen Impulse. Die Komponenten des im vorausgehenden Absatz genannten empfangenen Signals bilden einen Satz von Seitenbändern, welche jeweils Frequenzbereiche einnehmen, die zwischen den Frequenzen benachbarter Paare von Komponenten des Bestrahlungsspektrums liegen, wobei die gesamte Frequenzspanne dieser Komponenten mindestens dem genannten Teil des erwähnten Bereichs der Resonanzfrequenzen entspricht. Im Hinblick auf die vorstehenden Ausführungen ist ersichtlich, daß sich die Wahl der Frequenz der genannten Schwingung sowie der Abfragefrequenz nach der Art der Einrichtung richtet, mittels welcher das empfangene Signal kohärent nachgewiesen wird. Zwar kann man für diesen Nachweis einen einzigen phasenempfindlichen Detektor benutzen, doch wird es normalerweise vorgezogen, eine mit einer Phasenverschiebung von 90° arbeitende Detektoranordnung zu verwenden. Benutzt man einen einzigen phasenempfindlichen Detektor, muß die Frequenz der genannten Schwingung außerhalb des genannten Teils des Resonanzfrequenzbereichs liegen, und der kleinstmögliche Wert der anwendbaren Abfragefrequenz entspricht dann dem Zweifachen der Breite der gesamten Frequenzspanne der Komponenten des empfangenen Signals; wird mit einer Phasenverschiebung um 90° gearbeitet, kann dagegen die Frequenz der genannten Schwingung innerhalb des genannten Teils des Resonanzfrequenzbereichs liegen, und in diesem Fall ist der kleinstmögliche Wert der anwendbaren Abfragefrequenz gleich der Breite der gesamten Frequenzspanne der Komponenten des empfangenen Signals.

Bei der Anwendung dieses Verfahrens zeigt es sich, daß bei bestimmten Arten von Proben die einzigen bedeutsamen Komponenten, die in dem empfangenen Signal enthalten sind, diejenigen sind, welche von den Resonanzwirkungen in dem örtlich begrenzten Volumen herrühren. Dies könnte darauf zurückzuführen sein, daß in solchen Fällen nur ein kleiner Teil der in der Probe vorhandenen Kerne der interessierenden Art Spingitter-Abklingzeiten aufweist, die kürzer sind als die Intervalle zwischen den Impulsen, so daß in den außerhalb des örtlich begrenzten Volumens liegenden Teilen der Probe eine Sättigungswirkung auftritt, wobei das Auftreten eines Beharrungszustandes in diesen Teilen der Probe dadurch verhindert wird, daß sich der Magnetfluß zwischen aufeinanderfolgenden Intervallen zwischen den Impulsen verändert. In anderen Fällen enthält jedoch das empfangene Signal auch bemerkbare Komponenten, die von Resonanzwirkungen in den außerhalb des örtlich begrenzten Volumens liegenden Teilen der Probe herrühren, so daß es erforderlich ist, zusätzlich Maßnahmen zu treffen, um zu gewährleisten, daß das Vorhandensein dieser Komponenten nicht zu einer erheblichen Verfälschung der Informationen führt, welche dadurch gewonnen werden, daß eine Verarbeitung der Daten erfolgt, die durch das Abfragen des bzw. jedes nachgewiesenen Signals erhalten werden. Es müssen diese Daten als über die Zeit gemittelte Werte gewonnen werden, wie es üblich ist, um den Störabstand zu verbessern. Dabei wird das Abfragen des bzw. jedes nachgewiesenen Signals über einen Satz von aufeinander­ folgenden Intervallen zwischen den Impulsen durchgeführt und der Mittelwert der Abfragewerte für jeden Satz von entsprechenden Teilintervallen gesondert bestimmt. Um die Wirkungen von Teilen des empfangenen Signals, welche von außerhalb des örtlich begrenzten Volumens liegenden Teilen der Probe herrühren, auf ein Minimum zu verringern, muß die Mittelwertbildung über eine Anzahl von Perioden P der systematischen Veränderung des Magnetfeldes erfolgen, wobei diese Anzahl erfindungsgemäß ganzzahlig und erheblich größer als 1 ist.

Ferner ist zu bemerken, daß die gewünschten Informationen über die Amplituden der kontinuierlichen Wellenkomponenten des empfangenen Signals in manchen Fällen dadurch verfälscht werden könnten, daß in dem empfangenen Signal Einschwingkomponenten vorhanden sind, deren Zeitkonstanten kürzer sind als die Intervalle zwischen den Impulsen, und die darauf zurückzuführen sind, daß in der Probe Kerne der interessierenden Art vorhanden sind, bei denen die Spingitter-Abklingzeiten sehr kurz sind; zwar lassen sich die Wirkungen solcher Einschwingkomponenten mit Hilfe des Mittelwertbildungsverfahrens nicht vollständig ausschalten, doch kann man sie erforderlichenfalls dadurch weitgehend verringern, daß man bei der Verarbeitung der aus dem bzw. jedem nachgewiesenen Signal gewonnenen Informationen geeignete Verfahren anwendet. Dies kann insbesondere dann wichtig sein, wenn es sich um Proben handelt, bei denen die Kerne der interessierenden Art Abklingzeiten aufweisen, die innerhalb eines großen Bereichs variieren, so daß es unzweckmäßig sein kann, die Intervalle R zwischen den Impulsen so abzukürzen, daß Gewähr dafür besteht, daß das empfangene Signal keine bemerkbaren Einschwingkomponenten der genannten Art enthält.

Die in der Impulsreihe enthaltenen Schwingungsstöße der Hochfrequenz können sämtlich die gleiche Phase haben, und in diesem Fall haben die Komponenten des Bestrahlungsspektrums Frequenzen, die den Ausdruck F±kf entsprechen, in dem F die Frequenz der Schwingung, f die Folgefrequenz der Impulse und k den Zahlenwert 0, 1, 2 usw. bezeichnet. Wird das Mittelwertbildungsverfahren angewendet, ist es jedoch zweckmäßiger, dafür zu sorgen, daß sich die Schwingungsstöße bezüglich ihrer Phase abwechselnd um 180° unterscheiden, denn hierdurch lassen sich bestimmte Probleme mildern, die in Beziehung zur Drift der Grundlinie und zum Rauschen stehen; in diesem Fall erhalten die Komponenten des Bestrahlungsspektrums Frequenzen, die dem Ausdruck F±(k+½)f entsprechen. In diesem Fall kehrt sich natürlich das Vorzeichen des empfangenen Signals nach jedem Impuls um, und dies muß bei der Anwendung des Mittelwertbildungsverfahrens berücksichtigt werden.

Mit Hilfe eines Verfahrens ist es möglich, bei der Probe gleichzeitig Informationen über zahlreiche Punkte der Linie zu gewinnen. Bei dem bestimmten örtlich begrenzten Volumen ist es möglich, einen sehr hohen Wirkungsgrad der Datenerfassung zu erzielen, da das empfangene Signal zur Untersuchung während eines sehr großen Teils der Dauer der Impulsreihe zur Verfügung steht; in dieser Beziehung ist das erfindungsgemäß ausgestaltete Verfahren vorteilhafter als die bekannten, ebenfalls mit Impulsen und einer Fourier-Transformation arbeitenden Verfahren zum Bestimmen der kernmagnetischen Resonanz, insbesondere als die, bei denen das freie Abklingen der Induktion nach jedem Impuls registriert wird, wie in der US-PS 35 30 371 beschrieben. Gemäß der Erfindung läßt sich dieser Vorteil erzielen, ohne daß besonders komplizierte Einrichtungen zum Nachweisen des Signals benötigt werden.

Durch wiederholtes Anwenden des erfindungsgemäßen Verfahrens bei der gleichen Probe, wobei die Bedingungen in jedem Fall entsprechend geändert werden, ist es natürlich möglich, Informationen über die Verteilung der interessierenden Kerne innerhalb der gesamten Probe oder eines bestimmten Teils der Probe zu gewinnen. Da sich das örtlich begrenzte Volumen einer geraden Linie annähert, kann man diese Linie gegenüber der Probe im rechten Winkel in ihrer Verlaufsrichtung verlagern und jeweils das Verfahren anwenden, um Informationen bezüglich der interessierenden Verteilung in einem größeren Teil der Probe zu gewinnen, wobei diese Informationen von solcher Art sind, daß sie sich in Form eines zweidimensionalen Bildes darstellen lassen; ggf. kann man das gesamte Verfahren bei verschiedenen Teilen der Probe wiederholen. Wenn sich das örtlich begrenzte Volumen einer ebenen Fläche annähert, besteht eine Möglichkeit darin, diese Fläche im rechten Winkel zu sich selbst gegenüber der Probe zu verlagern, bevor das Verfahren jeweils erneut angewendet wird, ohne daß die Orientierung der genannten Richtung gegenüber der Probe verändert wird; hierbei erhält man Informationen, aus denen sich ein zweidimensionales Schattenbild gewinnen läßt, d. h. ein Bild der interessierenden Verteilung innerhalb der Probe, das in einer zu der genannten Richtung rechtwinkligen Richtung projiziert ist. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Orientierung der genannten Richtung gegenüber der Probe jeweils zu ändern, bevor das Verfahren erneut angewendet wird, ohne daß die Lage der ebenen Fläche gegenüber der Probe verändert wird; in diesem Fall kann man einen Satz von eindimensionalen Schattenbildern gewinnen, die in verschiedenen Richtungen projiziert sind, welche sämtlich parallel zu der Fläche verlaufen, und hieraus läßt sich mit Hilfe bekannter Verfahren ein zweidimensionales Bild der interessierenden Verteilung in einem der Fläche entsprechenden Teil der Probe rekonstruieren.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 das Blockschaltbild einer zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneten Vorrichtung zur erfindungsgemäßen Ermittlung der kernmagnetischen Resonanz;

Fig. 2 eine Ansicht eines Teils der Vorrichtung nach Fig. 1 und

Fig. 3a, 3b und 3c jeweils die Anordnung von drei zu einem Bilderzeugungssystem gehörenden Spulensätzen.

Bei der Vorrichtung nach Fig. 1 wird eine zu untersuchende Probe 1 in eine insgesamt mit 2 bezeichnete Spulenanordnung eingebracht, die sich in einem starken gleichmäßigen Magnetfeld befindet, das durch einen in Fig. 1 nicht dargestellten Elektromagneten bekannter Art erzeugt wird. Zu der Spulenanordnung 2 gehört eine auf bekannte Weise ausgebildete Sendespule 3, mittels welcher die Probe 1 mit hochfrequenter Energie bestrahlt werden kann, und außerdem ist eine Empfängerspule 4 zum Aufnehmen der kernmagnetischen Resonanzsignale der Probe vorhanden. Ferner gehören zu der Spulenanordnung 2 drei Gradientenspulensätze 5, 6 und 7, die dazu dienen, die Probe 1 nicht-homogenen Magnetfeldern auszusetzen, welche dem durch den Elektromagneten erzeugten Hauptfeld überlagert werden. Der Aufbau der Spulen 3 und 4 sowie der Spulensätze 5, 6 und 7 ist aus Fig. 2 ersichtlich, während die Einzelheiten der Spulensätze 5, 6 und 7 in Fig. 3a, 3b und 3c dargestellt sind. Gemäß Fig. 2 wird das Hauptmagnetfeld in einem Luftspalt zwischen Polstücken 31 des Elektromagneten erzeugt, und die in Fig. 2 nicht dargestellte Probe wird im wesentlichen in der Mitte des Luftspaltes in einem rohrförmigen Behälter 32 aus einem unmagnetischen Isoliermaterial angeordnet. Die Spulen 3 und 4 sind als Wicklungen auf der Außenseite des Behälters 32 ausgebildet, dessen Achse im rechten Winkel zur Richtung des Hauptfeldes verläuft. Zu jedem der Spulensätze 5, 6 und 7 gehören Teile, die im wesentlichen in Ebenen liegen, welche sich im rechten Winkel zur Richtung des Hauptfeldes erstrecken und jeweils in einem kleinen Abstand von den benachbarten Flächen der Polstücke 31 angeordnet sind.

Die Anordnung der Spulensätze 5, 6 und 7 ist insbesondere aus Fig. 3a, 3b und 3c ersichtlich, und bei ihrer Beschreibung wird zweckmäßig ein kartesisches Koordinatensystem verwendet, dessen Ursprung im Mittelpunkt des Luftspaltes liegt, und dessen Z-Achse in der Richtung des Hauptmagnetfeldes verläuft. Die Spulensätze 5, 6 und 7 sind so ausgebildet, daß in der Nähe des Koordinatenursprungs das durch jeden Spulensatz erzeugte Feld eine Vektorkomponente aufweist, die parallel zur Z-Achse verläuft und eine Intensität hat, die in Abhängigkeit von der Lage parallel zu einer der drei Achsen monoton variiert, wobei jedoch keine lageabhängige Veränderung parallel zu den beiden betreffenden übrigen Achsen vorhanden ist; mit anderen Worten, die durch die Spulensätze 5, 6 und 7 erzeugten nicht-homogenen Felder weisen Gradienten in drei zueinander rechtwinkeligen Richtungen auf, welche jeweils zu der X-Achse bzw. der Y-Achse bzw. der Z-Achse parallel sind. Zu dem Spulensatz 5 gehören gemäß Fig. 3a vier einander ähnelnde rechteckige Spulen 5a, 5b, 5c und 5d, die sich sämtlich im rechten Winkel zur Z-Achse erstrecken, wobei ihre längeren Seiten parallel zur Y-Achse verlaufen, und wobei die Anordnung derart ist, daß keine dieser Spulen die Ebene X=0 schneidet, daß die Spule 5a das Spiegelbild der Spule 5b in Beziehung zu der Ebene Z=0 und ein Spiegelbild der Spule 5c in Beziehung zu der Ebene X=0 bildet, und daß die Spule 5d ein Spiegelbild der Spule 5b in Beziehung zu der Ebene X=0 sowie ein Spiegelbild der Spule 5c in Beziehung zu der Ebene Z=0 bildet. Die Spulen 5a und 5b sind in Reihe geschaltet, um eine Hälfte des Spulensatzes 5 zu bilden, während die Spulen 5c und 5d in Reihe geschaltet sind, um die andere Hälfte des Spulensatzes zu bilden; die Spulen werden so erregt, daß Ströme im gleichen Sinne durch diejenigen längeren Seiten aller vier Spulen fließen, welche in einem kleineren Abstand von der Ebene X=0 angeordnet sind. Der Spulensatz 6 ähnelt dem Spulensatz 5, doch sind bei ihm die Koordinaten X und Y vertauscht. Die Spule 7 hat die Form eines Helmholtzschen Spulenpaars, bei dem die Spulen gegensinnig gewickelt sind; die Spulen 7a und 7b dieses Satzes sind im wesentlichen in im rechten Winkel zur Z-Achse verlaufenden Ebenen so angeordnet, daß ihre Mittelpunkte auf der Z-Achse liegen, und die beiden Ebenen sind gleich weit von der Ebene Z=0 entfernt.

Die Spulensätze 5 und 6 werden mit Wechselströmen so erregt, daß jeder Spulensatz ein variierendes Magnetfeld erzeugt, wobei die Zeitabhängigkeit bei beiden Feldern in der Phase unterschiedlich ist. Hierbei ist es zweckmäßig, sinusförmige Ströme zu verwenden, welche bei beiden Spulensätzen 5 und 6 die gleiche Frequenz haben, wobei jedoch zwischen den Spulensätzen ein Phasenunterschied der Ströme von 90° vorhanden ist. In der nachstehenden weiteren Beschreibung ist angenommen, daß von dieser Anordnung Gebrauch gemacht wird. Der Spulensatz 5 ist so ausgebildet, daß die Stärke des durch ihn erzeugten Feldes innerhalb einer zur X-Achse rechtwinkligen Ebene überall den Wert Null hat; hierbei richtet sich die Lage dieser Ebene längs der X-Achse nach den relativen Werten der Stärke der durch die beiden Hälften des Spulensatzes 5 fließenden Ströme; ähnliches gilt für den Spulensatz 6, bei dem jedoch die X-Achse durch die Y-Achse ersetzt ist. Somit hat das resultierende Feld der durch die Spulensätze 5 und 6 erzeugten Felder den Wert Null längs einer im folgenden als Empfindlichkeitslinie bezeichneten, zur Z-Achse parallelen Linie. Der Spulensatz 7 wird mit Gleichstrom erregt, so daß er ein sich nicht zeitabhängig änderndes Magnetfeld erzeugt, und er ist so gestaltet, daß dieses Feld innerhalb der gesamten Probe 1 einen gleichmäßigen Gradienten in Richtung der Z-Achse hat, dessen Größe im folgenden mit G bezeichnet ist.

Bei dieser Anordnung ist die Gesamtmagnetfeldstärke in einem örtlich begrenzten Volumen der Probe 1, das sich dem durch die Probe verlaufenden Teil der empfindlichen Linie nähert, in Abhängigkeit von der Zeit im wesentlichen unveränderlich, doch sie variiert an allen außerhalb des örtlich begrenzten Volumens liegenden Punkten in der Probe in Abhängigkeit von der Zeit in einem erheblichen Ausmaß. Die Abmessungen des örtlich begrenzten Volumens im rechten Winkel zur Z-Achse variieren im umgekehrten Verhältnis zur Größe der Gradienten der durch die Spulensätze 5 und 6 erzeugten Felder, und diese Werte werden entsprechend dem gewünschten Auflösungsgrad bei dem Bilderzeugungsvorgang gewählt; in typischen Anwendungsfällen können sie einen Wert in der Größenordnung von 1 Gauß/cm haben. Innerhalb des örtlich begrenzten Volumens variiert die Gesamtfeldstärke natürlich linear mit dem parallel zur Z-Achse gemessenen Abstand. Beim Fehlen des durch die Spulensätze 5 und 6 erzeugten Feldes würde die magnetische Feldstärke natürlich innerhalb jeder zur Z-Achse rechtwinkeligen Ebene konstant sein, und insbesondere in der Ebene Z=0 würde sie einfach gleich der Stärke des durch den Elektromagneten erzeugten Hauptfeldes sein. Bezeichnet man die Stärke des Hauptfeldes mit H, ist für jeden Punkt innerhalb des örtlich begrenzten Volumens die Gesamtfeldstärke durch den Ausdruck H+GL gegeben, in dem L, bei dem es sich um einen positiven oder negativen Wert handeln kann, den Abstand des betreffenden Punktes von der Ebene Z=0 bezeichnet.

Bei der beschriebenen Anordnung verläuft die empfindliche Linie parallel zur Richtung des Hauptmagnetfeldes. Bei anderen Anordnungen würde es möglich sein, dafür zu sorgen, daß die empfindliche Linie eine beliebige gewünschte Richtung gegenüber dem Hauptfeld hat, doch wird die hier beschriebene Anordnung wegen ihrer relativen Einfachheit bevorzugt. Zwar ist in Fig. 2 der Behälter 32 aus Gründen der Bestimmtheit so angeordnet, daß seine Längsachse in Richtung der X-Achse verläuft, doch könnte man ihn auch ohne eine Veränderung der Wirkungsweise der Anordnung so anordnen, daß diese Achse in einer beliebigen anderen Richtung im rechten Winkel zu dem Hauptfeld verläuft.

Gemäß Fig. 1 wird der Strom für den Spulensatz 7 einer Gleichstromquelle 8 entnommen, während die Spulensätze 5 und 6 durch eine Wechselstromquelle 9 gespeist werden, die zwei Wechselströme liefert, zwischen denen die erforderliche Phasendifferenz von 90° vorhanden ist. Die Ströme für die beiden Hälften des Spulensatzes 5 werden einem der Ausgänge der Quelle 9 über zwei unterschiedliche regelbare Dämpfungsglieder 10 und 11 entnommen, deren jeweilige Einstellung die X-Koordinate der empfindlichen Linie bestimmt; für jeden bestimmten Bilderzeugungsvorgang bleibt diese Einstellung unverändert, so daß die Bilderzeugung für einen dünnen Querschnitt der Probe 1 gilt, der sich im rechten Winkel zur X-Achse erstreckt; ggf. kann man jedoch aufeinanderfolgende Bilderzeugungsvorgänge für verschiedene Querschnitte der Probe durchführen, indem man die Einstellung der Dämpfungsglieder 10 und 11 entsprechend verändert. Die Ströme für die beiden Hälften des Spulensatzes 6 werden dem anderen Ausgang der Quelle 9 über zwei weitere unterschiedlich verstellbare Dämpfungsglieder 12 und 13 entnommen, deren Einstellung die Y-Koordinate der empfindlichen Linie bestimmt. Wie im folgenden erläutert, wird diese Einstellung während jedes Bilderzeugungsvorgangs schrittweise verändert, um eine zeilenweise Abtastung des interessierenden Querschnitts der Probe 1 durchzuführen.

Die hochfrequente Energie zum Bestrahlen der Probe wird einem Hauptoszillator 14 entnommen, der mit einer Frequenz arbeitet, die gleich der kernmagnetischen Resonanzfrequenz der zu untersuchenden Art in einem Magnetfeld mit der Stärke H ist. Wird mit der Protonenresonanz gearbeitet, wird gewöhnlich eine Frequenz von etwa 30 MHz verwendet, und dies würde eine Feldstärke von H in der Größenordnung von 7000 Gauß bedingen. Ein Ausgangssignal des Oszillators 14 wird einem Zeitgeber 15 zugeführt, der verschiedene Zeitsteuersignale erzeugt, welche bei der Vorrichtung in Abhängigkeit von Zählwerten der Schwingungsperioden verwendet werden. Zwei weitere Ausgangssignale des Oszillators 14 von gleicher Amplitude, die jedoch gegenphasig sind, werden zwei Eingängen eines gesteuerten Verstärkers 16 zugeführt, der durch Signale des Zeitgebers 15 gesteuert und durch die abwechselnd verwendeten Eingangssignale periodisch für jeweils kurze Zeitdauer eingeschaltet wird, die im folgenden mit T bezeichnet und die durch Intervalle mit der Länge 127 T getrennt sind. Somit erhält das Ausgangssignal des Verstärkers 16 die Form einer Reihe von in regelmäßigen Abständen auftretenden Impulsen, die durch Schwingungsstöße gebildet werden, zwischen welchen abwechselnd ein Phasenunterschied von 180° vorhanden ist. Die Impulswiederholungsperiode hat eine im folgenden mit R bezeichnete Länge von 128 T. Das Ausgangssignal des Verstärkers 16 wird der Sendespule 3 zugeführt, und der Aufbau des Verstärkers und der Spule 3 ist derart, daß jeder Impuls in der Probe 1 eine Drehung der Kernmagnetisierung in der Größenordnung von 90° hervorruft. Bei einer gegebenen Probe muß man den Wert von T natürlich so wählen, daß Gewähr dafür besteht, daß die Intervalle zwischen den Impulsen im Vergleich zu den Spin-Spin-Abklingzeiten mindestens einiger der in der Probe vorhandenen Kerne der zu untersuchenden Art kurz sind; in vielen Fällen, z. B. wenn bei biologischen Materialien mit der Protonenresonanz gearbeitet wird, kann T zweckmäßig einen Wert in der Größenordnung von 10 Mikrosekunden haben, wobei R einen Wert hat, der etwas über 1 ms liegt, d. h. die Impulsfolgefrequenz einen Wert von etwas unter 1 kHz hat. Ferner muß man bei einem gegebenen Wert von T die Frequenz der durch die Quelle 9 erzeugten Wechselströme so wählen, daß in den außerhalb des örtlich begrenzten Volumens liegenden Teilen der Probe 1 eine bemerkbare Änderung zwischen aufeinanderfolgenden Intervallen zwischen den Impulsen bezüglich des Mittelwertes des Magnetfeldes während eines solchen Intervalls eintritt. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß keine harmonische Beziehung niedriger Ordnung zwischen der Impulsfolgefrequenz und der Frequenz der durch die Quelle 9 erzeugten Wechselströme vorhanden ist. Mit anderen Worten, zwischen R und P darf keine solche Beziehung bestehen, daß die eine Größe ein kleines ganzzahliges Vielfaches der anderen Größe ist, wenn P die Dauer einer Periode der durch die Quelle 9 erzeugten Wechselströme bezeichnet. Wenn T einen Wert von 10 Mikrosekunden hat, können diese Ströme zweckmäßig eine Frequenz von etwa 70 Hz haben.

Es liegt der Mittelpunkt des Frequenzspektrums der hochfrequenten Bestrahlungsenergie bei der Frequenz des Oszillators 14, und das Spektrum enthält einen Satz von Komponenten, deren Abstände gleich der Impulsfolgefrequenz sind. Der Wert von G wird so gewählt, daß er hinreichend groß ist, um zu gewährleisten, daß während des Abtastens der empfindlichen Linie bei der Probe 1 niemals mehr als 128 dieser Komponenten innerhalb des Bereichs der Resonanzfrequenzen auftreten, welche dem Bereich der magnetischen Feldstärke über die Länge des örtlich begrenzten Volumens entsprechen. Als Beispiel sei der Fall der Protonenresonanz in einer Probe betrachtet, die eine solche Form hat, daß der mögliche Bereich der Werte von L zwischen -5 und +5 cm liegt; in diesem Fall muß G einen Wert haben, der etwas höher ist als 2 Gauß/cm, wenn T einen Wert von 10 Mikrosekunden hat. Wenn T diesen Wert hat, wird die Hüllkurve des Bestrahlungsspektrums innerhalb des Frequenzbereichs, welcher den mittleren 128 Komponenten des Spektrums entspricht, relativ flach verlaufen.

Das kernmagnetische Resonanzsignal, das von der Spule 4 aufgenommen wird, und das, wie erwähnt, einen Satz von Seitenbändern enthält, deren Amplituden sich nach der Menge der interessierenden Kerne richten, welche in verschiedenen Bereichen des örtlich begrenzten Volumens vorhanden sind, die sich Punkten annähern, welche in Abständen längs der empfindlichen Linie verteilt sind, wird einem gesteuerten Verstärker 17 zugeführt, der während jedes hochfrequenten Sendeimpulses abgeschaltet wird, und zwar mit Hilfe von Signalen, die dem Zeitgeber 15 entnommen werden, um eine unerwünschte Weiterleitung des hochfrequenten Signals der Spule 3 zu verhindern. Das Ausgangssignal des Verstärkers 17 wird zwei gleichartigen phasenempfindlichen Detektoren 18 und 19 zugeführt, für welche die zugehörigen Bezugssignale dem Oszillator 14 entnommen werden; zwischen diesen Bezugssignalen ist eine Phasendifferenz von 90° vorhanden. Die Ausgangssignale der Detektoren 18 und 19 werden über gleichartige Tiefpaßfilter 20 und 21 zwei gleichartigen rücksetzbaren Integratoren 22 und 23 zugeführt; die Filter 20 und 21 sind so ausgebildet, daß sie Rauschfrequenzen beseitigen, die über dem Bereich liegen, welcher den Seitenbändern in dem von der Spule 4 aufgenommenen Signal liegen; dieser Bereich hat einen Höchstwert von 50 kHz, wenn T einen Wert von 10 Mikrosekunden hat. Zu jedem der Integratoren 22 und 23 gehört ein Kondensator, der durch das dem betreffenden Integrator zugeführte Eingangssignal aufgeladen wird und sich schnell entlädt, um den Integrator zurückzusetzen. Die Integratoren 22 und 23 werden während jeder Impulsfolgeperiode 120mal zurückgesetzt; dies geschieht mit Hilfe von Signalen, die dem Zeitgeber 15 entnommen werden, so daß jede solche Periode in 128 aufeinanderfolgende Integrationsperioden unterteilt wird, von denen jede die Länge T hat; die Zeitsteuerung erfolgt derart, daß eine dieser Integrationsperioden mit dem Hochfrequenzimpuls genau synchron ist.

Die Ausgangssignale der Integratoren 22 und 23 werden zwei gleichartigen Mittelwertbildungseinrichtungen 24 und 25 zugeführt, die durch dem Zeitgeber 15 entnommene Signale gesteuert werden. Zu jeder der Einrichtungen 24 und 25 gehört eine Abfrage- und Halteschaltung, die jeweils kurz vor dem Zurücksetzen der Integratoren 22 und 23 betätigt wird, um die Spannung an dem Kondensator des zugehörigen Integrators 22 bzw. 23 zu fühlen; ferner ist jeweils ein Analog/Digital-Wandler vorhanden, der ein digitales Wort erzeugt, welches den Wert der gefühlten Spannung repräsentiert. Ferner weist jede der Einrichtungen 24 und 25 einen Speicher mit 128 getrennten Speicherstellen auf, die dem Satz von 128 Integrationsperioden entsprechen, in welche jede Impulsfolgeperiode unterteilt wird; der Inhalt jeder Speicherstelle wird während jeder Impulsfolgeperiode einmal aktualisiert, und zwar in dem Zeitpunkt, in dem für eine der Integrationsperioden ein entsprechendes digitales Wort erzeugt wird. Bei jeder Speicherstelle beinhaltet die Aktualisierung ein abwechselndes Addieren und Subtrahieren des neu erzeugten digitalen Wortes, damit die Änderung des Vorzeichens berücksichtigt wird; welche bei dem durch die Spule 4 aufgenommenen Signal auftritt und ihre Ursache im Phasenwechsel der Hochfrequenzimpulse hat.

Bei jeder der verschiedenen Lagen der empfindlichen Linie während eines Bilderzeugungsvorgangs wird durch die Einrichtungen 24 und 25 der Vorgang der Mittelwertbildung während eines Datensammelintervalls fortgesetzt, dessen Länge nicht wesentlich geringer ist als die Spingitter-Abklingzeiten der zu beobachtenden Kerne, und dessen Länge gewöhnlich etwa 1 s betragen kann. Diese Länge richtet sich nach Signalen, die durch den Zeitgeber 15 erzeugt werden und einer ganzen Zahl von Impulsfolgeperioden entsprechen. Um die Wirkungen von Beiträgen zu dem durch die Spule 4 aufgenommenen Signal, die von außerhalb des örtlich begrenzten Volumens der Probe 1 liegenden Teilen der Probe herrühren, aufzuheben, ist vorgesehen, die Länge des Datensammelintervalls so zu wählen, daß sie ein ganzzahliges Vielfaches N der Periode P der durch die Quelle 9 erzeugten Wechselströme ist. Bezeichnet man die Länge eines Datensammelintervalls mit D, gilt in diesem Fall D=NP, wobei N eine ganze Zahl ist. Angesichts dieser Beziehung ist die Frequenz der Quelle 9 zwangsläufig mit der Frequenz des Oszillators 14, d. h. gekoppelt zu betreiben. Ferner gilt D=MR, wobei M eine ganze Zahl bezeichnet, und zwar im Hinblick auf die soeben genannte Beziehung, die für die Länge des Datensammelintervalls D und der Impulsfolgefrequenz R gilt. Wie erwähnt, besteht zwischen R und P keine solche Beziehung, daß die eine Größe ein kleines ganzzahliges Vielfaches der anderen Größe ist, hieraus folgt, daß die entsprechende Bedingung für die Beziehung zwischen N und M gilt. Während jedes Datensammelintervalls D werden die Signale praktisch kontinuierlich aufgezeichnet, und nur während jedes Hochfrequenzimpulses und einer kurzen Zeit danach wird keine Information über die Probe gewonnen. Am Ende jedes Datensammelintervalls D wird der Inhalt der Speicher der Mittelwertbildungseinrichtungen 24 und 25 einem Digitalrechner 26 eingegeben, der auf bekannte Weise ausgebildet sein kann und so programmiert ist, daß er die Informationen verarbeitet, welche während eines Datensammelintervalls D gesammelt worden sind, wobei die Verarbeitung jeweils während des nächsten Intervalls erfolgt. Dann werden die Speicher natürlich auf Null zurückgestellt, damit erneut eine Mittelwertbildung stattfinden kann. Die Einrichtungen 24 und 25 müssen natürlich so ausgebildet sein, daß während des Überführens von Informationen in den Rechner 26 und des Zurücksetzens der Speicher keine eintreffenden Informationen verlorengehen.

Zu jedem dem Rechner 26 eingegebenen Satz von Daten gehören somit zwei Blöcke mit insgesamt 128 digitalen Wörtern, wobei jeder Block einen Satz von Mittelwerten der Ausgangssignale eines der Detektoren 18 bzw. 19 für Datenpunkte repräsentiert, welche innerhalb des Zeitbereichs der gesamten Impulsfolgeperiode gleichmäßig verteilt sind. Die Zeitpunkte t für diese Ortspunkte entsprechen t=0, T, 2T usw. bis 127 T, wobei t=0 dem Mittelpunkt der Impulslänge entspricht. Für jeden Datensatz wird bei der Verarbeitung in dem Rechner 26 ein Algorithmus angewendet, der den Informationsverlust am Beginn jedes Intervalls zwischen den Impulsen berücksichtigt und gewährleistet, daß alle größeren Beiträge zu den Ergebnissen beseitigt werden, die anderenfalls auftreten könnten, da in der Probe 1 Kerne der interessierenden Art vorhanden sind, welche Spingitter-Abklingzeiten aufweisen, deren Größenordnung der Impulsfolgeperiode entspricht oder niedriger ist als letztere. Dieser Algorithmus kann zweckmäßig darin bestehen, daß jedes digitale Wort mit dem Wert der Funktion (1-cosπt/R) für den entsprechenden Wert von t multipliziert wird. Ferner wird bei der Verarbeitung der Daten ein Algorithmus angewendet, wie er gewöhnlich bei der kernmagnetischen Resonanzspektroskopie verwendet wird, um etwa erforderliche Korrekturen bezüglich der Signalphasen durchzuführen. Die so korrigierten und eingestellten Daten werden mittels eines normalen schnellen Fourier-Transformations-Algorithmus verarbeitet, wobei die beiden Eingangsdatenblöcke als der reelle bzw. der imaginäre Teil der komplexen Fourier-Transformation betrachtet werden. Auf diese Weise erhält man zwei Sätze von Ausgangsdaten, von denen der eine aus einem Block von 128 digitalen Wörtern besteht, welche einem Absorptionsspektrum der Signalseitenbänder entsprechen, und zwar ausgedrückt in diskreten Frequenzen, die durch Intervalle getrennt sind, welche der Impulsfolgefrequenz entsprechen. Wegen des Informationsverlustes während der Hochfrequenzimpulse liefert die Fourier-Transformation nicht die Lage der Grundlinie dieses Spektrums, doch kann man diese Tatsache leicht dadurch ausgleichen, daß man dafür sorgt, daß bei jeder Lage der empfindlichen Linie der Bereich der Resonanzfrequenzen innerhalb des örtlich begrenzten Volumens stets hinreichend begrenzt ist, so daß Gewähr dafür besteht, daß mindestens eine Frequenz des Signalseitenbandspektrums vorhanden ist, bezüglich welcher bekannt ist, daß der Wert des betreffenden digitalen Wortes gleich Null sein muß. Jede erforderliche Korrektur der Werte der digitalen Wörter entsprechend dieser Kenntnis läßt sich natürlich mit Hilfe einer einfachen Addition der Subtraktion durchführen. Um die Durchführung dieser Grundlinienkorrektur zu ermöglichen, kann es erforderlich sein, für G einen Wert zu wählen, der erheblich höher ist als der weiter oben genannte Mindestwert.

Es ist somit ersichtlich, daß der Rechner 26 für jede Lage der empfindlichen Linie einen Block von 128 digitalen Wörtern liefert, deren Werte die den 128 Orten zugehörigen Spindichte-Werte bei Kernen der interessierenden Art repräsentieren, bei denen die Abklingzeiten in einem Bereich liegen, der durch die Wahl der Länge der Impulsfolgeperiode und des Datensammelintervalls D bestimmt ist, und zwar in Bereichen des örtlich begrenzten Volumens, das einen Satz von Punkten umfaßt, welche in gleichen Abständen längs der empfindlichen Linie verteilt sind. Hierbei entspricht die Lage jedes Wortes innerhalb des Blocks natürlich der Z-Koordinate des betreffenden Punktes.

Dem Rechner 26 ist eine Darstellungseinrichtung 27 zugeordnet, bei der es sich zweckmäßig um einen Oszillographen handeln kann, der eine Speicherkathodenstrahlröhre aufweist. Für jede Lage der empfindlichen Linie wird der von dem Rechner 26 gelieferte Block von 128 digitalen Wörtern dazu verwendet, mit Hilfe der Darstellungseinrichtung 27 eine geradlinige Anordnung von 128 Punkten zu erzeugen, deren Helligkeitswerte jeweils zu den Werten der digitalen Wörter proportional sind. Während jedes Bilderzeugungsvorgangs wird die Lage dieser Anordnung im rechten Winkel zu ihrer Länge am Ende jedes Datensammelintervalls um einen kleinen Betrag verändert; dies geschieht mit Hilfe eines Ausgangssignals, das einem Zähler 28 entnommen wird, der dazu dient, Taktimpulse zu zählen, von denen jeder gleichzeitig mit einer Überführung von Daten aus den Mittelwertbildungseinrichtungen 24 und 25 in den Rechner 26 erzeugt wird. Ein weiteres Ausgangssignal des Zählers 28 wird den regelbaren Dämpfungsgliedern 12 und 13 zugeführt, um diese schrittweise zu verstellen und daher die Y-Koordinate der empfindlichen Linie entsprechend zu verändern. Auf diese Weise wird mit Hilfe der Darstellungseinrichtung 27 zeilenweise ein Bild der Verteilung der Kernspindichte in dem gewählten Querschnitt der Probe 1 aufgebaut. Jeder Bilderzeugungsvorgang wird mit Hilfe einer nicht dargestellten, manuell zu betätigenden Steuereinrichtung eingeleitet, wobei der Rechner 26 und der Zähler 28 in Betrieb gesetzt werden und das vorher durch die Darstellungseinrichtung 27 erzeugte Bild gelöscht wird; der Vorgang wird automatisch in Abhängigkeit davon beendet, daß dem Zähler 28 eine entsprechende Anzahl von Taktimpulsen zugeführt wird; dann werden der Rechner 26 und der Zähler 28 veranlaßt, wieder in ihren Ruhestand zurückzukehren, wobei der Zähler 28 auf Null zurückgestellt wird. Bei der Erzeugung des Bildes wird es gewöhnlich erwünscht sein, eine Anzahl von Linien zu verwenden, die gleich der Anzahl der auf jeder Linie vorhandenen Punkte ist; in diesem Fall beträgt die zur Erzeugung des Bildes benötigte Gesamtzeit etwa 2 min, wenn das Datensammelintervall eine Länge von etwa 1 sec hat.

Natürlich kann man die Anordnung nach Fig. 1 leicht auf einfache Weise abändern, indem man den Spulensatz 5 abschaltet, so daß ein Bild der Verteilung der Kernspindichte in der Probe 1 erzeugt wird, das in einer zur X-Achse parallelen Richtung projiziert ist.

Bei der Benutzung der Phasenquadratur-Detektoranordnung können in der Praxis gewisse unerwünschte Wirkungen auftreten, da es schwierig ist, die beiden Datenkanäle einander ohne einen übermäßigen Kostenaufwand genau anzupassen. Um diese Wirkungen möglichst auszuschalten, ist es möglich, die beschriebene Vorrichtung so abzuändern, daß zwischen aufeinander folgenden Schwingungsstößen in allen Fällen eine Phasenänderung von 90° im gleichen Sinn anstelle einer Phasenänderung um 180° herbeigeführt wird. Hierbei müßte man die Anordnung mit den Mittelwertbildungseinrichtungen 24 und 25 bei der beschriebenen Vorrichtung etwas abändern. Zwar würde man wiederum Paare von Abfrage- und Halteschaltungen, Analog/Digital-Wandlern und Speichern verwenden, doch würden die Speicher den beiden Datenkanälen nicht mehr ständig zugeordnet sein; vielmehr würden sie zwischen den beiden Kanälen wiederholt umgeschaltet, so daß die Verbindungen zwischen den Speichern und den Kanälen während aufeinanderfolgender Impulsfolgeperioden vertauscht würden. Nach wie vor würde abwechselnde Addition und Subtraktion erforderlich sein, um eine richtige Mittelwertbildung zu gewährleisten, doch würden die Änderungen des Vorzeichens bei jedem Speicher jeweils nach zwei Impulsfolgeperioden auftreten, und diese Änderungen würden zwischen den beiden Speichern jeweils um eine Impulsfolgeperiode gegeneinander versetzt sein.

Claims (2)

1. Verfahren zum Betrieb eines zur Untersuchung einer Probe nach dem Prinzip der kernmagnetischen Resonanz bestimmten Gerätes
mit einer Vorrichtung (5, 6) zur Erzeugung von einem Gleich-Magnetfeld (31) der Richtung (z) überlagerten, mit einer Periodendauer P zeitabhängigen, (x-y) rotierenden Magnetfeldkomponente zur Bildung eines zeitunabhängigen Magnetfeldes in einem linienförmigen (z-Richtung) örtlich begrenzten Volumen;
mit einer Vorrichtung (7) zur Überlagerung einer statisch nicht homogenen Magnetfeldkomponente (z-Richtung) entlang des linienförmigen Volumens;
mit einer Vorrichtung (3; 14, 15, 16) zur Einstrahlung von Hochfrequenzimpulsen mit einer Periode R der Impulsfolge in die im Magnetfeld (31, 5, 6, 7) anzuordnenden Probe;
mit einer Vorrichtung (4; 17, 18, 19) zur Detektion von kernmagnetischen Resonanzsignalen von Volumenteilen des linienförmigen Volumens;
und mit Schaltungsmitteln zur Durchführung einer Fouriertransformation der detektierten (18, 19), gemittelten Resonanzsignale des linienförmigen Volumens,
gekennzeichnet dadurch,
daß die Zeitdauer D einer jeweiligen Untersuchung zu D=N×P=M×R bemessen wird, worin N und M ganze Zahlen sind, so daß über jeweils ganzzahlige Vielfache der Periodendauer R, P detektiert wird und
daß für die Periodendauern R und P keine solche Beziehung besteht, daß die eine Größe ein kleines ganzzahliges Vielfaches der anderen Größe ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß beim Abfragen des bzw. jedes nachgewiesenen Resonanzsignals der integrierte Wert des Signals über jeweilige gleich lange Unterperioden der Periodendauer R ermittelt wird.