DE961102C - Verfahren zum Speichern von kurzzeitigen elektrischen Impulsen mittels Spin Echo - Google Patents

Description

Verfahren zur Speicherung von Impulsen mittels Spin-Echo sind an sich bekannt. Die Grundzüge dieser Technik sind in dem Aufsatz ν Spin-Echoes« von E. L. Hahn in »Physical Review« vom 15. Nov. 1950 in mathematischer Form veröffentlicht worden. Nach diesem Verfahren, auf das zur Verständlichmachung der Erfindung nachstehend nochmals eingegangen wird, sind mehrere Arten von Speicherung möglich. Wenn man das die Präzession bewirkende Magnetfeld in die Z-Achse legt und wenn man die Ebene, in der der präzedierende resultierende Momentvektor zur Zeit des Echos wieder aus seinen mit verschiedenen Larmorfrequenzen umlaufenden Teilvektoren gebildet wird, als XY-Ebene bezeichnet, so kann man die eine Art von Speicherung als Z-Achsen-Speicherung und die andere Art als λ'Υ-Ebenen-Speicherung bezeichnen. Die ursprünglich in erster Linie verwendete Speicherungsart, die auch den einfacheren Mechanismus aufweist, ist die ZY-Ebenen-Speicherung. Bei dieser Speicherung treten sogenannte Spiegelechos auf, d. h. die Angabenimpulse und ihre Echos liegen zu dem Erinnerungsimpuls spiegelbildlich. Bei dem etwas komplizierteren Mechanismus der Z-Achsen-Speicherung wird, wie bei der XY-Ebenen-Speicherung, der auf der Z-Achse liegende resultierende Momentvektor durch einen ersten Impuls, der aber kein Angabeimpuls ist, sondern als Vorimpuls bezeichnet wird, in die XY-Ebene umgeklappt. Nach einer gewissen Zeit erfolgt der erste Angabeimpuls. Der resultierende Vektor hat sich inzwischen, nach dem allgemeinen

Prinzip des Spin-Echo-Verfahrens, in seine Teilvektoren aufgelöst, und diese Teilvektoren werden nun durch den ersten Angabenimpuls um die X-Achse gegen die Z-Achse zu gekippt und präzedieren auf Kegeln um die Z-Achse so lange, bis der Erinnerungsimpuls die Kegelachse wieder in die -ΧΎ-Ebene kippt. Eine gegenüber der Larmorfrequenz langsame Änderung des Gleichfeldes zerstört also wohl die Organisation der in der XY-Ebene rotierenden Teilvektoren, ίο die dann kein Echo mehr bilden können. Die zur Speicherzeit bei der Z-Achsen-Speicherung, die die sogenannten »Angeregten Echos« erzeugt, auf Kegeln um die Z-Achse rotierenden Teilvektoren werden durch eine Feldänderung zwar auf diesem Kegel verschoben; dies hindert aber nicht die Möglichkeit der Echobildung nach dem Erinnerungsimpuls, wie nachstehend noch genauer erläutert wird. Die unterschiedliche Beeinflussung der Z-Achsen-Speicherung (Angeregte Echos) und der XY-Ebenen-Speicherung (Spiegelechos) bildet die Grundlage der Erfindung.

Wenn ein Impulszug aus mehreren Impulsen gespeichert werden soll, wirkt natürlich jeder vorhergehende Impuls in gewisser Weise als Vorimpuls für den nachfolgenden Impuls, so d.aß unerwünschterweise gleichzeitig beide Arten von Impulsspeicherung bestehen. Andererseits wäre es natürlich eine Bereicherung des Spin-Echo-Verfahrens, wenn die Möglichkeit bestünde, beide Arten von Speicherung gleichzeitig durchzuführen und die entsprechenden Echos (gespiegelt oder in ursprünglicher Folge) wahlweise zu unterdrücken oder hervorzurufen.

Die Erfindung, welche insbesondere für die Impulsspeicherung bei elektronischen Großrechenmaschinen anwendbar ist, schafft diese Möglichkeit, indem sie dem Gleichfeld ein zusätzliches, wahlweise schaltbares Feld überlagert, durch das das Gleichfeld während kurzer Impulse inhomogener gemacht werden kann. Je nachdem, wo diese Impulse auftreten, können die verschiedenen Arten von Speicherung getrennt werden. Wenn der Unterscheidungsimpuls zwischen dem Ende der Angabenimpulse und dem Erinnerungsimpuls auftritt, so werden die Speicherbedingungen in der ZY-Ebene zerstört, während die Speicherbedingungen auf der Z-Achse ungestört bleiben. Durch das Anlegen eines zweiten Unterscheidungsimpulses zwischen Erinnerungsimpuls und dem entsprechenden Echo wird die durch den Erinnerungsimpuls in eine XY-Ebenen-Speicherung umgewandelte ursprüngliche Z-Achsen-Speicherung zerstört, während die ursprüngliche XY-Ebenen-Speicherung, die durch den ersten Unterscheidungsimpuls desorganisiert wurde, durch den zweiten Impuls wieder zur Echofähigkeit reorganisiert wird. In diesem Falle tritt also das reine Spiegelecho auf.

Fig. r und 2 sind zusammengehörende schematised Darstellungen einer Einrichtung zum Erzeugen von Spin-Echos;

Fig. 3 ist ein Zeitdiagramm, das den Unterschied zwischen Spiegelecho- und angeregten Echoeffekten zeigt;

Fig. 4, 5, 6, 7 und 8 stellen schematisch die aufeinanderfolgenden Beziehungen der Kernmagnetmomente während der Erzeugung von Spiegelechos dar;

Fig. 9, 10, 11, 12, 13, 14 und 15 veranschaulichen in ähnlicher Weise die aufeinanderfolgenden Momentbeziehungen bei der Erzeugung von angeregten Echos ;

Fig. 16 und 17 zeigen das Momentverhalten bei der mehrfachen Impulsspeicherung und Echoerzeugung;

Fig. 18 A und 18 B sind Zeitdiagramme, die die Wirkungen von Unterscheidungsimpulsen zeigen, um Spiegelecho- oder angeregte Echospeicherungen zu zerstören ;

Fig. ig A und 19 B sind ähnliche parallele Zeitdiagramme, die die Verwendung von Unterscheidungsimpulsen für die wahlweise ausschließliche Aufrecht- erhaltung von Spiegel- bzw. angeregten Echos veranschaulichen;

Fig. 19 C stellt einen Fall dar, in dem es möglich ist, zur Erinnerungsimpulszeit einen der beiden Echotypen auszuwählen.

Die Kerninduktion beruht auf einer Kombination magnetischer und mechanischer Eigenschaften, die in den Atomkernen chemischer Stoffe vorhanden sind, wofür gute Beispiele die Protonen oder Wasserstoffkerne in Wasser und verschiedenen Kohlenwasser- *> stoffen sind. Der Kern dreht sich mechanisch um seine Symmetrieachse, und da der Kern Masse besitzt, hat er einen Drehimpuls und bildet daher einen sehr kleinen Kreisel, der die normalen mechanischen Eigenschaften einer solchen Vorrichtung hat. Außerdem hat der Kern ein magnetisches Moment entlang seiner Kreiselachse. Man kann sich also jeden Kern als winzigen Stabmagneten vorstellen, der sich um seine Längsachse dreht. Für einen gegebenen chemischen Stoff besteht ein feststehendes Verhältnis zwischen dem magnetischen Moment jedes Kerns und seinem Drehimpuls. Dieses Verhältnis ist das gyromagnetische Verhältnis, das normalerweise durch den griechischen Buchstaben γ bezeichnet wird.

Eine kleine Probe einer chemischen Substanz, z. B. Wasser, enthält offensichtlich eine ungeheure Anzahl solcher gyroskopischen Kerne. Wenn die Probe in ein starkes, in einer Richtung wirkendes magnetisches Feld gebracht wird, richten sich diese drehenden Kerne so aus, daß ihre magnetischen Achsen parallel zu dem Feld verlaufen, in der Art eines großen Kreisels, der aufrecht im Gravitationsfeld der Erde steht. In dem Aggregat wird die Tatsache, ob die verschiedenen Kernmagnetmomente mit dem oder gegen das Feld ausgerichtet werden, hauptsächlich durch den Zufall bestimmt, aber während eine große Anzahl, die in entgegengesetzter Richtung ausgerichtet sind, einander auslöschen, gibt es immer ein Nettoübergewicht in der einen Richtung, von der wir annehmen, daß sie mit dem Feld verläuft. Die von dem magnetischen Feld beeinflußte Stoffprobe erlangt also ein reines magnetisches Moment Af₀ und einen reinen Drehimpuls I₀, welche beide Größen als die Vektorensummen der magnetischen Momente und der Drehimpulse aller in Frage kommenden Kerne dargestellt werden können.

Solange die Kerne in dem Feld nicht gestört sind, bleiben sie in paralleler Ausrichtung mit ihm. Wenn jedoch eine Kraft auftritt, die die sich drehenden Kerne aus der Ausrichtung mit dem Hauptfeld herauskippt, so rotieren oder präzedieren die sich drehenden Kerne,

die wieder durch die Kraft des Feldes zur Ausrichtung gedrängt werden, um die Feldrichtung nach der Kreiseltheorie. Die Präzession hat dann eine Frequenz Co₀ = γΗ₀, wobei H₀ die Feldstärke ist, die auf jeden Kern einwirkt, und γ das obenerwähnte gyromagnetische Verhältnis darstellt. Diese Präzessionsfrequenz O)₀ wird Larmorfrequenz genannt, und da für jede gegebene Kernart γ konstant ist (z. B. 2,68 X io⁴ für Protonen oder Wasserstoffkerne in

ίο Wasser), ist die Larmorfrequenz jedes präzedierenden Kerns eine direkte Funktion der Feldstärke, die auf den betreffenden Kern einwirkt. Wenn die Feldstärke H₀ in verschiedenen Teilen der Stoffprobe verschiedene Werte hat, haben die Kerngruppen dieser verschiedenen Teile magnetische Momente, die mit verschiedenen Larmorfrequenzen präzedieren.

Auf dem Merkmal der verschiedenen Präzession in einem inhomogenen Felde beruht nun das Spin-Echo-Verfahren. Zur Klarstellung der nachstehenden allgemeinen Erklärung sei zunächst kurz eine beispielsweise Anordnung zur Erzeugung der Effekte beschrieben, und zwar ist eine solche Anordnung schematisch in Fig. ι und 2 dargestellt. In Fig. 1 kennzeichnet die Bezugsziffer 30 eine Probe eines chemischen Stoffes, z. B. Wasser oder Glyzerin, in der Angaben gespeichert werden sollen. Die Stoffprobe 30 liegt zwischen den Polflächen eines Magneten 31, der vorzugsweise ein Horndauermagnet ist, jedoch natürlich auch ein gleichwertiger Elektromagnet sein kann.

Das Hauptmagnetfeld H₀ liegt in senkrechter Richtung, während eine Hochfrequenz-(HF)-Spule 32 so angeordnet ist, daß sie ein Feld ergibt, dessen Achse hinein in die oder heraus aus der Zeichenebene verläuft, so daß also das HF-Feld senkrecht auf dem H₀-VeId steht. Zwei Gleichstromspulen 33 und 34, die gemäß der schematischen Darstellung in bezug auf den Magneten 31 und die HF-Spule 32 angeordnet sind, können vorgesehen sein, um die Inhomogenität des Feldes H₀ zu regeln oder um zusätzliche Feld-Inhomogenitäten einzuführen, wie nachstehend erklärt.

Fig. 2 veranschaulicht als halbes Blockschema eine typische elektrische Anordnung, durch welche die Impulse gespeichert und Echos aus der Stoffprobe 30 erlangt werden können. Da der innere Aufbau und die Arbeitsweise der gezeigten Blockkomponenten allgemein in der Elektronik bekannt sind, wird ihre Beschreibung auf das beschränkt, was zur Erklärung für die Erzeugung von Spin-Echos nötig ist.

Ein Synchronisator oder Impulserzeuger 35 erzeugt Angaben- und Erinnerungsimpulse und andere für das System benötigte Steuerimpulse. Die Erregereinheit 36, die durch die Impulsquelle 35 steuerbar ist und aus einem Oszillator und mehreren Frequenzverdopplungsstufen besteht, dient als Steuerstufe für den HF-Endverstärker 37. Bei Erzeugung eines Impulses erregt die Quelle 35 zuerst den Erreger 36, um ein HF-Signal an den Verstärker 37 zu legen, und regt dann den Verstärker an, um ein Ausgangssignal zu erzeugen.

Dieser Ausgang wird über eine Abstimmschaltung 38 zu einer Spule 3g geleitet, die induktiv mit einer zweiten Spule 40 gekoppelt ist, welche die Brückenschaltung 41 mit Energie speist. Ein Arm der Brückenschaltung umfaßt die obenerwähnte HF-Spule 32 (Fig. 1), während eine zweite HF-Spule 42, die gleichartig wie die Spule 32 ist, den zweiten Arm bildet. Die Eingangsleitung 44 eines Signalverstärkers oder -empfängers 43 ist an die Schaltung 41 zwischen den Spulen 32 und 42 angeschlossen. Der Ausgang 45 des Verstärkers 43 wird zu einem Gerät zur Auswertung der Echoimpulse geleitet, und zwar ist ein solches Gerät hier durch ein Oszilloskop 46 veranschaulicht, das mit einer waagerechten Kippsteuerverbindung 47 mit dem Synchronisator 35 versehen ist.

Die Stoffprobe 30 befindet sich innerhalb der HF-Spule 32. Aus der ausgeglichenen Brückenanordnung ist ersichtlich, daß über die Spule 40 angelegte HF-Impulse die Spulen 32 und 42 gleichermaßen erregen, so daß, während die Probe 30 die gewünschten Eingangsimpulse empfängt, die zentral angeschlossene Leitung 44 nur eine geringe HF-Energie zu dem Verstärker 43 führt. Dadurch kann die Probe 30 starken HF-Energieimpulsen ausgesetzt werden, ohne daß der Signalverstärker ungebührlich beeinflußt wird. Durch die Probe 30 induzierte Echoimpulse beeinflussen jedoch nur die Spule 32, so daß durch Gleichgewichtsfehler der Brücke solche Impulse dem Verstärker 43 aufgeprägt werden.

Eine von dem Synchronisator 35 steuerbare Gleichstromquelle 48 liefert Strom zu den Spulen 33 und 34 zur Feldinhornogenitätsregulierung, wie oben erwähnt.

Bei Einleitung von Spin-Echo-Effekten wird die Probe 30 zuerst dem konstanten magnetischen Feld H₀ genügend lange ausgesetzt, damit ihre gyromagnetischen Kerne sich ausrichten können. Dann wird die Probe zwei oder mehr Impulsen eines magnetischen Wechselfeldes H₁ ausgesetzt, das durch HF-Wechselströme in der Spule 32 erzeugt wird und daher zu dem Hauptfeld H₀ normal ist. Nach einer Ruhezeit erzeugt die Probe spontan ein eigenes magnetisches Feld, das ebenfalls zu H₀ normal ist und sich um die Richtung des letzteren dreht. Die Stärke dieses rotierenden Feldes steigt auf einen Maximalwert und fällt dann zusammen und erregt induktiv eine entsprechend ausgerichtete Spule (d. h. die Spule 32). Das rotierende Magnetfeld wird verstärkt und gleichgerichtet und erscheint als elektrischer Impuls. Dieser Impuls wird als »Echo« eines der vorhergehenden Impulse des magnetischen Wechselfeldes H₁ bezeichnet, da er in direkter Beziehung dazu steht, wie nachstehend beschrieben wird.

Fig. 3 veranschaulicht zwei wichtige Arten der Ein- und Ausschaltung des Feldes H₁ durch Impulsgabe, wenn die Kombination als Speicher verwendet werden soll. In diesem Zusammenhang sind den verschiedenen Impulsen gemäß dem Diagramm bestimmte andeutende Namen gegeben worden. Die »Echos« werden immer als besondere Echos der »Angabeme- oder Einführungsimpulse angesehen. Der »Erinnerungs «-Impuls heißt so, weil er immer dann angelegt wird, wenn man Echos der Angabenimpulse zu erhalten wünscht, welche vor dem Erinnerungsimpuls »gespeichert« worden sind. Wie noch erklärt wird, treter Echos aus physikalisch verschiedenen Gründen auf und werden daher je nach ihrem Typ durch ver-

schiedene Namen unterschieden. Die zwei hier veranschaulichten Typen sind »Spiegelechos« und »angeregte« Echos, und zwar sind diese beiden Typen mit zwei bestimmten Zeitsymmetrien im Arbeitszyklus verbunden.

In Fig. 3 stellt die Ordinate die Spannung über den Klemmen der HF-Spule 32, die die Stoffprobe enthält, dar, während die Abszisse die Zeit darstellt. Zur Erleichterung der graphischen Darstellung sind die Echoimpulse io⁵-mal größer gezeichnet worden, als sie auf einem Maßstab der Ordinate sein wurden, der für das Zeichnen der Angaben- und Erinnerungsimpulse richtig ist. Die Dauer jedes Angabenimpulses kann in der Größenordnung einiger Mikrosekunden liegen, während die Zeiten τ, die die »Speicher«-Zeiten sind, z. B. in der Größenordnung von Sekunden liegen können, wenn Wasser als Speichermittel verwendet wird.

Man kann sehen, daß in der Figur für Spiegelechos die Echoimpulse und Angabenimpulse hinsichtlich der Mitte des Erinnerungsimpulses spiegelsymmetrisch sind, wobei τ die Speicherzeit ist, die jeden beliebigen Wert von wenigen Mikrosekunden bis zu mehreren Sekunden haben kann,

Im Falle der Erzeugung angeregter Echos geht ein "Vorimpuls« der Anlegung der Angabenimpulse um die Zeitdauer T₁ voraus, während die angeregten Echoimpulse dem Erinnerungsimpuls um dieselbe Zeit T₁ folgen, und zwar in derselben Reihenfolge, in der ihre entsprechenden Angabenimpulse eingeführt worden sind. Die Figur für die angeregten Echos hat also eine »fortschreitende« anstatt der Spiegelsymmetrie. Der Zeitabschnitt T₂ ist die Speicherzeit und hat denselben Bereich wie das vorerwähnte τ. Da T₁ willkürlieh klein gemacht werden kann, ist es offensichtlich, daß angeregte Echos veranlaßt werden können, unmittelbar nach der Erinnerung aufzutreten, und, wie obenerwähnt, erscheinen sie in derselben Reihenfolge wie die entsprechenden Angabenimpulse. Während die unendlich zahlreichen einzelnen Beziehungen zwischen gyromagnetischen Kernen in das Gebiet der Quantenmechanik gehören und nicht direkt veranschaulicht werden können, ist die Darstellung ihrer makroskopischen resultierenden Effekte, die im Spin-Echo-Verfahren verwendet werden, durch vereinfachte mathematische Modelle möglich. Um den Unterschied zwischen »Spiegele-Echos und »angeregten« Echos weiter aufzuklären, wird nachstehend die Erzeugung dieser beiden Typen wie folgt beschrieben:

Spiegelechos

Gemäß Fig. 4 zeigt das Diagramm eine dreidimensionale geometrische Figur mit einer senkrechten Z-Achse und mit X- und Y-Achsen, die in einer zur Z-Achse normalen Ebene liegen. Die Z-Achse stellt die Richtung des Hauptmagnetfeldes H₀ dar, das die Stoffprobe 30 beeinflußt. Bei H₀ und anderen hier verwendeten Symbolen zeigt der Strich über dem Buchstaben den. Durchschnittswert an.

Wenn die Probe 30 genügend lange dem einzigen Einfluß des Feldes H₀ ausgesetzt worden ist, um seine sich drehenden Kerne auszurichten, wie oben beschrieben, ist ein resultierender oder kombinierter magnetischer Momentvektor M₀ in der Z- oder Z?₀-Richtung vorhanden.

Ein schwingendes Feld 2 H₁ cos ω₀ wird der Probe 30 rechtwinklig zu M₀ durch die HF-Spule 32 angelegt, und zwar bildet diese Anlegung einen »Angaben«-Impuls (Fig. 3). An jeder Stelle der Probe kann das schwingende magnetische Feld 2 H₁ in zwei Komponentenvektoren konstanter Größe Ji₁ aufgelöst werden, die in entgegengesetzter Richtung mit der Winkelgeschwindigkeit (O₀ rotieren. Infolge der in einer Richtung wirksamen Drehung der Kerne, deren magnetische Momente den Vektor M₀ bilden, wird letzterer darauf vorbereitet, um H₀ in der einen Richtung zu präzedieren. Die HF-Feldkomponente, die in der Präzessionsrichtung von M₀ rotiert, übt einen Drall auf die Kerne aus, der zeitlich konstant ist, während der Zeitdurchschnitt des durch die andere Komponente ausgeübten Dralls gleich Null ist. Der durch H₁ auf M₀ ausgeübte konstante Drall hat die Wirkung, M₀ weg von H₀ zu drehen um einen Winkel 0 = γ Hjt, wobei t die Dauer des HF-Impulses ist. Zur Veranschaulichung ist in Fig. 4 der Winkel θ mit 90° angegeben, so daß M₀ in die XY-Ebene gedreht wird.

Die dann anfangs von UJ₀ in der ZT-Ebene eingenommene Richtung ist in Fig. 4 durch Y' gekennzeichnet, wozu das zugehörende X' rechtwinklig liegt. Wie man gleich sehen wird, sind die erzeugten Echoeffekte Ergebnisse von Veränderungen in den relativen Winkelrichtungen von Momentvektoren in dem rotierenden X'Y'-Feld. Die Y'-Achse ist, obwohl sie tatsächlich umläuft, der Bequemlichkeit halber in den Zeichnungen als fester Vektor dargestellt, um die Art dieser relativen Veränderungen zu zeigen.

Bei Beendigung des HF-Angabenimpulses beginnen die Momente, die den Vektor M₀ bilden, um H₀ mit ihren eigenen charakteristischen Larmorfrequenzen zu präzedieren. Da jedoch M₀ aus den Momenten gyromagnetischer Kerne besteht, die in verschiedenen Teilen der Stoffprobe 30 vorhanden sind, und daher durch verschiedene Stärken des inhomogenen magnetischen Feldes H₀ beeinflußt wird, präzedieren diese Momente mit verschiedenen Larmorfrequenzen, wie oben erklärt. Während also das gesamte -ST'Y'-System seine Drehung fortsetzt, dreht sich der Vektor M₀ nicht mehr mit ihm als eine Einheit, sondern teilt sich in Bestandteile auf, wie z. B. die Vektoren α und b (Fig. 5), die größere bzw. kleinere Winkelgeschwindigkeiten als ein Vektor c haben, welch letzterer genau die Rotationsfrequenz 5J₀ der X' Y'-Ebene hat. Wenn man also c als feststehenden Vektor ansieht, weichen die Vektoren höherer Präzessionsfrequenzen, wie z. B. α von c, in der einen Riehtung ab, während diejenigen niedrigerer Frequenzen, wie z. B. b von c, in der entgegengesetztem Richtung abweichen. Solange diese Rotationsdivergenz for., dauert, ist die Verteilung der verschiedenen rotierenden Momente in der Z'Y'-Ebene eine solche, daß sie nicht zur Koinzidenz gelangen können, um ein wirksames resultierendes Moment zu bilden.

Nach einer Zeitdauer τ und unter der Annahme, daß die Momentvektoren a, h und c die in Fig. 5 gezeigten relativen Positionen eingenommen haben, werden sie einem weiteren HF-Impuls von längerer Dauer als der

erste ausgesetzt, und zwar ist dies der Erinnerungsimpuls (Fig. 3). Die Wirkung dieses Impulses besteht darin, daß die Vektoren um i8o° um die X-Achse gedreht werden, d. h., die X'Y'-Ebene wird übergekippt 5 oder wie ein Pfannkuchen umgedreht. Dadurch gelangen die verschiedenen Vektoren in die in Fig. 6 gezeigten Stellungen, und zwar haben ihre diesbezüglichen Orientierungen ein Spiegelverhältnis zu denen von Fig. 5. Da die Vektoren weiterhin in ihren ursprüngliehen Richtungen präzedieren, ist es offensichtlich, daß α und b nun in Richtung auf c konvergieren mit denselben Geschwindigkeiten, mit denen sie zuvor von c divergiert sind. Daher kommen nach einem zweiten Zeitabschnitt τ alle »schnellen« und »langsamen« Vektoren, die durch α und δ dargestellt sind, wieder in Koinzidenz mit c. Durch diese Konvergenz verstärken die verschiedenen Momente einander und bilden wieder das magnetische Moment M₀ in der X'Y'-Ebene (Fig. 7). Da M₀ mit der Winkelgeschwindigkeit ω₀ rotiert in bezug auf die Spule 32, wird in dieser Spule ein Signal induziert, das das »Echo« des ersten der Stoffprobe aufgeprägten »Angaben«-Impulses ist. Nachdem die Vektorenkomponenten von M₀ den Zustand der Koinzidenz erreicht haben und immer noch mit ihren verschiedenen Larmorfrequenzen präzedieren, breiten sie sich wieder aus, wie Fig. 8 zeigt, so daß das Echosignal ausschwingt. Die größere Anzahl von Vektoren in Fig. 8 veranschaulicht die Tatsache, daß, obwohl zur besseren Verständlichkeit nur die repräsentativen Vektoren a, δ und c in Fig. 5 und 6 gekennzeichnet sind, tatsächlich an dem Effekt eine ungeheure Anzahl solcher zusammenwirkender Momentvektoren beteiligt ist.
Die obenstehende Erklärung hat die Spiegel-Spin-Echo-Bildung im einfachsten Falle demonstriert, d. h. die Bildung eines einzigen Echos eines einzigen Angabenimpulses. Natürlich handelt es sich normalerweise bei der nützlichen Anwendung des Verfahrens um vielfache Impulsspeicherung und -entnahme, wie Fig. 3 zeigt, aber da diese Phase des Verfahrens Faktoren enthält, die sowohl der Spiegel als auch der angeregten Echoerzeugung gemeinsam sind, sei hier eine kurze Beschreibung der angeregten Echos als solchen eingefügt.

Angeregte Echos

Wie man sieht, treten die eben beschriebenen »Spiegelechos« auf, wenn magnetische Momentvektoren, die in der .ΧΎ-Ebene rotiert haben, veranlaßt werden, sich in dieser Ebene wieder zu sammeln. Man kann also sagen, daß die Angaben »in der .ΧΎ-Ebene gespeichert werden«. Außerdem können Angaben entlang' der Z-Achse wie folgt gespeichert werden:

Gemäß Fig. 9, die etwas Ähnlichkeit mit Fig. 4 hat, wird das resultierende magnetische Moment Jf₀ in die .ΧΎ-Ebene gedreht durch einen HF.-Impuls entsprechender Stärke und Dauer. Dies ist jedoch kein Angabenimpuls, wie er im ersteren Falle angelegt worden ist, sondern der in der unteren Kurve von Fig. 3 gezeigte »Vorimpuls«. Nach dem Vorimpuls breiten sich die verschieden präzedierenden Bestandteilvektoren von M₀ um die ΧΥ-Ebene herum aus und bedecken sie mehr oder weniger gleichmäßig, wie Fig. 10 zeigt.

Nach dem Verstreichen einer Zeit T₁ wird ein zweiter HF-Impuls (der »Angab en «-Impuls) angelegt. Kurz vor diesem Impuls wollen wir die Vektorenbündel«, b, d, β in Fig. 10 betrachten. Das Bündel α selbst enthält einzelne Vektoren, die sich in der Präzessionsfrequenz in der Weise unterscheiden, daß sie, nachdem sie eine oder mehrere Umdrehungen in dem X¹Y'-System ausgeführt haben, die gezeigte Position erreicht haben. Würden die Richtungen jedes Vektors innerhalb des Bündels α in dem in Fig. 10 gezeigten Augenblick umgekehrt, würden sie sich alle wieder an der Position von M₀ in Fig. 9 sammeln.

In der vorliegenden Darstellung dreht nur der Angabenimpuls alle Vektoren in der .ΧΎ-Ebene um 90⁰ um die X'-Achse. Aus ihren in Fig. 11 gezeigten Positionen beginnen bei Beendigung des Angabenimpulses die Vektoren der Bündel α und b um die Z-Achse mit den verschiedenen Frequenzen, die sie darstellen, zu präzedieren. Sie breiten sich also über die Oberfläche eines Kegels ab um die Z-Achse herum aus, wie Fig. 12 zeigt.

Bei Weiterverfolgung des einfachsten Falles der Erzeugung eines einzigen angeregten Echos aus einem einzigen Angabenimpuls wird nach einer willkürlichen Zeitdauer ein dritter oder »Erinnerungs «-HF-Impuls angelegt. Dieser Impuls dreht die Achse des Kegels ab in die X'Y'-Ebene, wie Fig. 13 zeigt. Die bedeutsame Tatsache in diesem Stadium besteht darin, daß alle Vektoren der Bündel α und δ auf dem Kegel ab liegen. Sie beginnen daher ihre Wiederversammlung von Winkelpositionen aus, die sich nicht sehr von dem Spiegelbild der Positionen unterscheiden, die sie unmittelbar vor Anlegung des Angabenimpulses inne hatten. Dieser Umstand ist in der Draufsicht von Fig. 14 für einen bestimmten Vektor A des Bündels a veranschaulicht. Wenn also der Vektor A in die Position A' gedreht wird, kann angenommen werden, daß er zu der Y'-Achse zurückkehrt. Infolge seiner Bewegung auf dem Kegel kann er vor A' mit dem Vorsprung 2 θ zurückkehren. In dem Aggregat gleicht die durch Impuls bewirkte Drehung von i8o° um X' beim Übergang von dem Zustand von Fig. 10 zu dem von Fig. 13 der Umkehrung der Drehrichtungen aller Vektoren.

Nach der Zeitdauer T₁ im Anschluß an den Erinnerungsimpuls haben sich die Vektoren der Bündel α und b wieder versammelt, wie es etwa in Fig. 15 gezeigt ist. Die Vektoren des Bündels α befinden sich nun auf der Oberfläche des Kegels α und die von δ auf der Oberfläche des Kegels δ. Die Gesamtkomponente entlang der Y'-Achse ist proportional zu der Projektion der Bestandteile des Kegels α oder δ auf seine Achse, multipliziert mit der Projektion dieser Achse auf die Y'-Achse, d. h. zu cos² Θ. Da cos 90° gleich Null ist, ergeben diejenigen Bündel, die α und δ ähneln und für die θ = 90° ist, keine Nettokomponente. Da dies der größte Wert von θ ist, den man zu berücksichtigen

braucht [für 0 > — wird 0 durch (je—0) ersetzt, und

dieselben Ergebnisse treffen zu], ist es offensichtlich, daß die Komponente entlang der Y'-Achse niemals negativ ist; daher muß eine Nettokomponente vorhanden sein, während sich die Momente wieder sammeln,

und es erscheint ein »angeregtes« Echosignal. Im Gegensatz zu der oben beschriebenen ZY-Ebenenspeicherung im Falle eines »Spiegek-Echos sieht man, daß die Speicherung der Angaben im vorliegenden Falle vor dem Erinnerungsimpuls in der Z-Richtung verlief, so daß man sie als »Z-Speicherung« oder »Z-Achsen-Speicherung« bezeichnen kann.

Mehrimpulsspeicherung

ίο In den vorstehenden beiden Abschnitten ist beschrieben worden, wie ein einzelner HF-Impuls für Zeitdauern gespeichert werden kann, die zwischen wenigen Mikrosekunden und mehreren Sekunden liegen können. Fig. i6 und 17 zeigen nun, wie mehrere Impulse gespeichert werden können.

Im Falle eines einzigen Angabenimpulses zur Erzeugung eines einzigen. Echos z. B. nach dem beschriebenen Spiegelverfahren ist der Winkel Θ, durch den hindurch der Momentvektor Jf₀ durch den HF-Angabenimpuls übergekippt wurde, mit dem optimalen Wert von 90° angenommen worden, wodurch M₀ in die XF-Ebene in einer einzigen Operation gebracht wird. Wenn jedoch der Kippwinkel θ kleiner als 90° gemacht wird, ist es offensichtlich, daß M₀ und damit auch seine Komponentenvektoren trotzdem ihre Komponenten in der .ΧΎ-Ebene haben, welche Komponenten zur Echoerzeugung verwendet werden können.

Es sei angenommen, daß die Stoffprobe 30 einen einzigen Angabenimpuls vollkommen für eine bestimmte Zeitdauer, sagen wir 2 T_r, im Gedächtnis behält und ihn dann vergißt. Nehmen wir an, daß N Echos während der Zeit T_r erzeugt werden sollen. Die maximale Zeit zur Einführung von Angaben, wenn alle Angaben erinnert werden sollen, ist dann die erste Periode T_r.

Der Vorgang der Vorbereitung der Vorrichtung auf die Erzeugung dieser N Echos ist in Fig. 16 und 17 für den ersten und den zweiten Impuls veranschaulicht, und zwar ist natürlich die Darstellung eine notwendige darstellerische Vereinfachung des komplizierten tatsächlichen Verhaltens der physikalischen Materialien. Der erste Impuls kippt M₀ um den Winkel 0, so daß

p
das Moment M₀

in der X'Y'-Ebene erscheint.

₀
Nach dem Ende des ersten Angabenimpulses haben sich in einer Zeitdauer, die gleich der halben Dauer des folgenden Echos ist, die Komponentenvektoren von M₀ über die X'F'-Ebene ausgebreitet, so daß in keiner Richtung ein Nettovektor vorhanden ist. Der Verlauf dieser Ausbreitung ist im unteren Draufsichtteil von Fig. 16 veranschaulicht. Bei Veranschaulichung einer Situation, in der M₀ zuerst übergekippt wird ohne Ausbreitung und sich danach ausbreitet, wird angekommen, daß das nachfolgende Echo beträchtlich langer als die Dauer des Angabenimpulses ist.

Ma.xE_N rö E₁

Die Wirkung des zweiten Impulses (Fig. 17) besteht darin, daß er die Ebene P, die die Vektoren des ersten Impulses enthält, aus der X'Y'-Ebene heraus um den Winkel 0 um die .X'-Achse dreht. Die Vektoren dieser Ebene P breiten sich über die Oberfläche eines Segmentes einer Kugel S aus, aber alle behalten projizierte Komponenten in der X'Y'-Ebene bei. Da die Nettokomponente dieser Vektoren entlang der Z-Achse gleich Null ist, erzeugt der zweite Impuls auch die Komponente (M₀ cos 0) sin 0 in der X'Y'-Ebene, wo- durch eine zweite »Schar« von Vektoren in der letztgenannten Ebene zur darauffolgenden Erzeugung des zweiten Echos entsteht.

Auf dieselbe Art und Weise beeinflußt jeder zusätzliche Angabenimpuls, während er seine »Schar« von wirksamen Vektoren errichtet, gleichzeitig die Amplitude der bereits eingeführten. Dieses Verhältnis, das ein Hauptfaktor bei der Bestimmung der Speicherkapazität eines Spinechosystems ist, kann kurz wie folgt analysiert werden:

Die Summe der Längen der Projektionen auf die XY-Ebene der Vektoren in der Ebene P ist für ein

Ideines 0 proportional zu cos —= .

Bei N Angabenimpulsen sind die Echoamplituden E₁, E₂, ... für den ersten, den zweiten usw. Angabenimpuls

'E₁ = AM₀ sin 0 ■ cos^-¹ —=^ ,

E₂ =

cos θ · sin 0 ·

E_m = kM_n cos"¹-¹ θ · sin θ

Für ein kleines 0 ist dann die Funktion E_m ein

Maximum für 0™ =

N-\-m

-. Aus der obenstehenden

Gleichung für E₁ geht hervor, daß, wenn N=X ist, ein Maximum E erlangt wird, wenn θ = 90⁰ ist, der optimale Winkel, der in der vorstehenden Erklärung einer einzelnen Echobildung (Fig. 4) verwendet worden ist. Wenn wir also diese maximale Echoamplitude E₁ nennen, haben Whys

E₁ = kM₀ .

Wenn der w-te Impuls auf sein Maximum verstärkt wird, haben offensichtlich keine anderen Impulse einen Maximalwert. Eine gute Wahl für 0 besteht darin, den

iV-teii Impuls zu maximalisieren, d. h. 0 = I/.—. zu wählen. Für ein kleines 0 und ein großes N ist dann

0,6

_Λ / 0,6

= E₁ \ —τ=

¹Wn

Bei diesem Wert von 0 ist der erste Impuls

~E

Bei Einführung weiterer Impulse in der Speicherzeit Tr fällt also die maximale Echoamplitude ab

^mit]7F·

Durch eine ähnliche Ableitung wie oben kann man zeigen, daß im wesentlichen dieselbe Bedingung im Falle des angeregten Echoverfahrens zutrifft wie beim Spiegelecho verfahr en.

Um ganz klar die unterschiedliche Bildung von ίο Spiegel- und angeregten Echos zu zeigen, sind diese Vorgänge notwendigerweise getrennt in ihrem idealisierten oder reinen Zustand beschrieben worden, d. h. als ob jeder Echovorgangstyp ohne Vorhandensein des anderen ausgeführt würde und als ob jeder Angabenimpuls und sein Echo eine äußerlich unbeeinflußte Kombination wären. Da jedoch, wie oben erwähnt, bei den tatsächlichen physikalischen Vorgängen die Beziehungen zwischen zahllosen rotierenden Kernen eine Rolle spielen, umfassen die beschriebenen Wirkungen die sogenannten dominanten resultierenden Erscheinungen, sind aber keineswegs die einzigen vorhandenen Wirkungen. Wenn also Angabenimpulse in erster Linie zur Erzeugung von Spiegelechos gespeichert werden, erfolgt außerdem eine sekundäre oder teilweise Z-Achsen-Speicherung, und ebenso kann gleichzeitig mit einer Speicherung zur Erzeugung angeregter Echos die Erzeugung sekundärer teilweiser Spiegelechoeffekte erfolgen. Es ist offensichtlich, daß solche unerwünschten Echoeffekte, wenn sie nicht beseitigt werden, einen verschlechternden Einfluß auf die Erzeugung der vorherrschenden oder erwünschten Echos ausüben müssen. In der Praxis kann bei mehrfacher Angabenimpulseinführung und Echobildung eine Beschränkung der praktischen Anzahl von Impulsen erfolgen durch die Erzeugung von ungewollten Echos infolge von Zwischenimpulseffekten, die den vorerwähnten »Rauschpegel« des Systems erhöhen und die Amplitude der gewünschten Echoimpulse beeinflussen. Diese Zwischenimpulseffekte sind vor allem das Ergebnis der Wirkung jedes Angabenimpulses nach dem ersten auf die ihm vorangegangenen Impulse.

Die Art und Weise, wie die Erfindung die Beseitigung unerwünschter oder ungewollter Echos vorsieht unter Beibehaltung der gewünschten Typen, beruht auf der oben erklärten Tatsache, daß die beiden Echotypen sich grundlegend im Verfahren ihrer Speicherung unterscheiden; d. h., die »Spiegelecho «--Angaben werden in der .ΧΎ-Ebene und die »angeregten-Echo«-Angaben entlang oder parallel zu der Z-Achse gespeichert. Die Echophasenbeziehungen zwischen Momentbestandteilen, die entlang der Z-Achse gespeichert sind, werden durch Veränderungen der Inhomogenität des Magnetfeldes nicht beeinflußt, da eine Veränderung im örtlichen Feld lediglich die Bestandteilvektoren von a (Fig. 12) auf dem Kegel ab verschiebt. Da diese Bestandteilvektoren von α bereits unbestimmt in bezug auf ihre Position sind (irgendwo auf dem Kegel), wird durch die Umordnung der Vektoren auf diesem Kegel keine nutzbare Veränderung bewirkt. Im Falle der XY-Ebenen-Speicherung beeinflussen jedoch Veränderungen des magnetischen Feldes die Larmorpräzessionsfrequenzen der Bestandteilmomente gemäß dem obenerwähnten Verhältnis ω₀ — H₀ ■ y.

Daher kann die Einführung einer zusätzlichen Feldinhomogenität, die räumlich der grundlegenden H₀-Inhomogenität unähnlich ist, benutzt werden, um Echophasenverhältnisse in der .ΧΎ-Ebene zu zerstören, ohne gleichzeitig eine bedeutende Wirkung auf die Z-Achsen-Speicherung auszuüben. In derselben Weise können Feldinhomogenitäten eingeführt werden, um die Phasenverhältnisse vorher disorganisierter .ΧΎ-Speicherung wieder herzustellen.

Wenn das statische magnetische FeIaH₀ über die Stoffprobe 30 (Fig. 1) variiert, und wenn die Spulen 33 und 34 bei ihrer Erregung ein magnetisches Feld erzeugen, das ebenfalls über die Probe 30 variiert, wird das quasi statische (in bezug auf 32 Megahertz) Feld an jeder beliebigen Stelle gegeben durch

H₀' =

wobei H₂ das von den Spulen 33 und 34 erzeugte Feld und f (t) eine Funktion der Zeit sind. Es sei mm gemäß der Darstellung in Fig. 18 A, 18 B angenommen, daß /·' (t) einen anderen Wert als Null nur während der gezeigten Zeitabschnitte hat. Wenn H₂ f (t) von entsprechender Amplitude und Dauer Δ t ist (d. h. wenn .H₂ f (t) Δ t sich um einen Wert in der Größenordnung von 100 Gauß-Mikrosekunden über die Stoffprobe ver-

TT

ändert) und wenn -=?- keine Konstante ist, werden die

H₀

Echos sowohl in 18A als auch in 18B zerstört. Dies ist der Fall, weil beide Typen der Echospeicherung nach dem Erinnerungsimpuls P_r in der .ΧΎ-Ebene liegen und daher ihre Phasenerinnerungen durch den gezeigten Feldimpuls zerstört werden. Wenn statt dessen der Feldimpuls bei C (Fig. 18 A, 18 B) auftritt, wird die Phasenerinnerung der »Spiegelecho«-Speicherung in Fig. 18 A zerstört, und es werden keine Echos davon erzeugt, während die »angeregten Echos« durch diesen Feldimpuls nicht beeinflußt werden, da ihre Speicherung zur Zeit der Anlegung des Impulses entlang der Z-Achse verläuft.

Fig. 19 A und 19 B sind typische Zeitdiagramme, die die zusammengehörigen Anwendungen der obenerwähnten Effekte zeigen. Wenn wir nun zunächst auf Fig. 19 A Bezug nehmen, worin die aufrechtzuerhaltenden Echos vom Spiegeltyp sind, und das Vorhandensein einer unerwünschten Z-Achsen-Speicherung (z. B. infolge von Zwischenimpulseffekten) annehmen, werden »Unterscheidungsimpulse« oder Feldinhomogenitätsimpulse zu den gezeigten Zeiten eingeführt. Diese Impulse haben dieselbe Amplitude und Dauer und können beliebig innerhalb der Dauer der Intervalle oder Zeitzonen C, C eingeführt werden, wie angegeben. Was die Spiegelechos anbetrifft, so besteht die Wirkung des ersten Impulses darin, systematisch die Phasenerinnerungen der Echospeicherung umzuorganisieren, während der zweite Impuls eine systematische Reorganisation der Phasenerinnerungen bewirkt. Die Spiegelechos werden daher nicht nachteilig beeinflußt. Ausden oben angegebenen Gründen bleibt dieZ-Achsen-Speicherung durch den ersten Unterscheidungsimpuls unbeeinflußt, aber wenn diese Z-Achsen-Speicherung durch den Erinnerungsimpuls entnommen werden soll, wird sie durch den zweiten Unterscheidungsimpuls erstört.

Im Falle erwünschter »angeregter Echos« (Fig. 19B) kann ein einzelner Unterscheidungsimpuls irgendwann innerhalb des Intervalls oder der Zeitzone C eingeführt werden. Dieser Impuls zersetzt· das Echomaterial in der XY-Speicherung, beeinflußt jedoch nicht die Z-Achsen-Speicherang, so daß nur angeregte Echos entnommen werden. Dasselbe Ziel kann man erreichen durch zwei Unterscheidungsimpulse. In diesem Falle desorganisiert der erste Impuls, der irgendwann innerhalb der Zone α eingeführt wird, systematisch die Phasenerinnerung, aus der man später angeregte Echos erlangen will, während der zweite Impuls — irgendwo in der Zone a' — systematisch diese Phasenerinnerung reorganisiert. Die XY-Speicherung (d. h. die Speicherung, die normalerweise Spiegelechos erzeugen würde) wird von dem ersten Unterscheidungsimpuls nicht beeinflußt, und zwar erscheint dieser Impuls vor Speicherung der Angaben, aber der Teil dieser »Spiegek-Speicherung, der durch den Erinnerungsimpuls entnommen wird, wird von dem zweiten Erinnerungsimpuls zerstört, bevor er Echos bilden kann.

Als Erweiterung des Verfahrens von Fig. 19 A und 19 B zeigt Fig. 19 C ein Verfahren für die Auswahl entweder der »Spiegel«- oder der »angeregtencc Echoentnahme nach dem Erinnerungsimpuls P_r. Das geschieht dadurch, daß man den Vorimpuls P₂, kleiner als 90° (z. B. 45°) und den Erinnerungsimpuls P₁. kleiner als i8o° (z. B. 135⁰) macht. In Fig. 19C₁ ist der entsprechende Ausgang beider Echos ohne Unterscheidungsimpulse gezeigt. Fig. 19C₂ und 19C₃ zeigen, daß bei Einführung eines feststehenden Unterscheidungsimpulses bei C (C₃) oder bei Einführung eines doppelten Impulses bei C und a_x (C₂) entweder nur ■»angeregte« oder »Spiegel«-Echos von ursprünglichen zu entnehmenden Angabenimpulsen übrigbleiben.

Aus der vorstehenden Erklärung ist ersichtlich, daß die »Spiegel«-Symmetrie der Unterscheidungsimpulse zu dem Erinnerungsimpuls und die »fortschreitende« Symmetrie von Vorimpulsen — Angabenimpulsen zu Erinnerungsimpulsen — Echoimpulsen ausreichende Vorbedingungen für die Aufrechterhaltung von Spiegel- bzw. angeregten Echos sind. Außerdem versteht man, daß die Ausdrücke »Phasenerinnerung« oder »Phasenbeziehung« diese Erinnerung oder dieses Verhältnis hinsichtlich des polarisierenden Feldes H₀ bezeichnen. In allen Fällen der Erfindung besteht das Verfahren darin, die Phasenerinnerung hinsichtlich H₀ (d. h. die Fähigkeit, ein Echo unter Präzession in H₀ zu bilden) unerwünschter Echospeicherung zu zerstören und gleichzeitig die Unterscheidungsimpulse so zu handhaben, daß vor der Echozeit die Phasenerinnerung bezüglich H₀, die zu den erwünschten Echos führt, bewahrt wird.

Während die Disorganisation und die Reorganisation der Bestandteile der Echospeicherung so dargestellt sind, daß sie durch Feldimpulse in derselben Richtung bewirkt werden, ist es auch möglich, systematisch durch Impulse. entgegengesetzter Polarität, die zu entsprechenden Zeitpunkten angelegt werden, zu reorganisieren. Ähnlich ist zur Vereinfachung der Darstellung bei Verwendung von zwei Unterscheidungs*· impulsen angenommen worden, daß diese Impulse dieselbe Amplitude und Dauer haben. In dieser Hinsicht sieht man jedoch an Hand der Wirkung dieser Impulse auf die Erinnerung, daß es nur erforderlich ist, daß der Amplituden-Zeit-Bereich der beiden Impulse derselbe ist (innerhalb einer Genauigkeit von z. B. Gauß-Mikrosekunden). Außerdem ist es, während das Verfahren genau in bezug auf magnetische Momente in einem magnetischen Polarisationsfeld beschrieben worden ist, für Fachleute offensichtlich, daß es in ähnlicher Weise auf elektrische Kernmomente in einem elektrischen Feld anwendbar ist.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Verfahren zum Speichern von kurzzeitigen elektrischen Impulsen, insbesondere bei elektronischen Großrechenmaschinen, mittels Spin-Echo, und zwar mit Hilfe von durch die Wirkung eines Gleichfeldes präzedierenden, vorzugsweise magnetischen Atomkernmomenten und deren nachfolgender Echo-Erzeugung, bei der die die Speicherbedingungen darstellenden Kernmomentvektoren sich entweder in der Richtung des Gleichfeldes (Z-Achsen-Speicherung) oder in einer dazu senkrechten Ebene (XY-Ebenen-Speicherung) oder in beiden Lagen befinden und bei der beide Arten von Vektoren durch einen die Vektorenebene um eine zur Feldrichtung senkrechte Achse (X-Achse) drehenden, mit der Larmorfrequenz erfolgenden Erinnerungsimpuls in die zur Feldrichtung normale XY-Ebene gedreht werden (die eine Art um 90⁰, die andere um 180°), wodurch sie die Fähigkeit, ein Echo unter Präzession im Gleichfeld zu bilden, erlangen, dadurch gekennzeichnet, daß das Gleichfeld zu bestimmten Zeiten, die zu den Angaben und Erinnerungsimpulsen in einem bestimmten Verhältnis stehen, impulsmäßig inhomogen gemacht wird, um die Speicherbedingungen der einen Art zu zerstören, während die der anderen Art erhalten bleibt oder reorganisiert wird, oder um die -Echos der nach einer Art gespeicherten Impulse von denen der anderen Art zu trennen.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der "das Feld inhomogen machende Unterscheidungsimpuls (Fig. 18A, B bei C) zwischen dem Ende der Angabenimpulse und dem Erinnerungsimpuls auftritt, um die Speicherbedingungen in der XY-Ebene zu zerstören, während die Speicherbedingungen auf der Z-Achse ungestört bleiben.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch das Anlegen von zwei Inhomogenitäts-Unterscheidungspulsen (Fig. 19A bei C und C), deren erster zwischen dem Ende der Angabenimpulse und dem Erinnerungsimpuls auftritt, wodurch die Z-Achsen-Speicherung ungestört bleibt und die Speicherung in der XY-Ebene desorganisiert wird, und deren zweiter zwischen Erinnerungsimpuls und dem entsprechenden Echo auftritt, wodurch die durch den Erinnerungsimpuls in eine XY-Ebenen-Speicherung umgewandelte ursprüngliche Z-Achsen-Speicherung zerstört wird, während die ursprüngliche XY-Ebenen-Speicherung wieder zur Echofähigkeit reorganisiert wird.

   4· Verfahren nach Anspruch ι, bei dem zur Bildung der Z'-Achsen-Speicherung vor dem oder den Angabenimpulsen ein Vorimpuls eingeführt wird, gekennzeichnet durch das Anlegen von zwei Unterscheidungsimpulsen, deren erster (Fig. 19 B bei a) zwischen Vorimpuls und erstem Angabenimpuls liegt, wodurch die Speichervorbedingungen für üie Z-Achsen-Speicherung desorganisiert werden, und deren zweiter (Fig. 19 B bei a') zwischen Erinnerungsimpuls und entsprechendem Echo liegt, wodurch die Speicherbedingungen für dieZ-Achsen-Speicherung reorganisiert werden und eine Echobildung möglich wird, während die XY-Ebenen-Speicherung zerstört wird.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

   © 609657/151 10.56 (609 853 3.57)