JPH10229977A - 磁界パルス発生器 - Google Patents
磁界パルス発生器Info
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- JPH10229977A JPH10229977A JP9207507A JP20750797A JPH10229977A JP H10229977 A JPH10229977 A JP H10229977A JP 9207507 A JP9207507 A JP 9207507A JP 20750797 A JP20750797 A JP 20750797A JP H10229977 A JPH10229977 A JP H10229977A
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
- G01R33/28—Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64
- G01R33/32—Excitation or detection systems, e.g. using radio frequency signals
- G01R33/36—Electrical details, e.g. matching or coupling of the coil to the receiver
- G01R33/3614—RF power amplifiers
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- General Physics & Mathematics (AREA)
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- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＮＭＲに使用するために複数のｒｆ磁界パル
スを有するパルス列を発生するためのｒｆ磁界パルス発
生器が提供される。 【解決手段】この発生器は、(i) ｒｆ信号を発生するた
めの増幅器（５）、この増幅器は電源電圧を受けるため
の入力を有する；(ii)この増幅器の出力に接続された送
信機コイル、該送信機コイルはｒｆ信号に応答して、ｒ
ｆ磁界パルスを送信するのに適合されている；(iii) 局
部（ローカル）蓄積キャパシタを充電することによっ
て、電源電圧を調節するためのスイッチされた電圧レギ
ュレータ（４）；および(iv)磁界パルスが送信されない
ときのみ、スイッチされた電圧レギュレータが局部蓄積
キャパシタを充電するするようにするための制御器（１
３）を有する。
スを有するパルス列を発生するためのｒｆ磁界パルス発
生器が提供される。 【解決手段】この発生器は、(i) ｒｆ信号を発生するた
めの増幅器（５）、この増幅器は電源電圧を受けるため
の入力を有する；(ii)この増幅器の出力に接続された送
信機コイル、該送信機コイルはｒｆ信号に応答して、ｒ
ｆ磁界パルスを送信するのに適合されている；(iii) 局
部（ローカル）蓄積キャパシタを充電することによっ
て、電源電圧を調節するためのスイッチされた電圧レギ
ュレータ（４）；および(iv)磁界パルスが送信されない
ときのみ、スイッチされた電圧レギュレータが局部蓄積
キャパシタを充電するするようにするための制御器（１
３）を有する。
Description
【０００１】
【発明の属する分野】本発明は、磁界パルス発生器、特
に、核磁気共鳴（ＮＭＲ）調査に使用するｒｆパルスを
発生するための磁界パルス発生器に関する。本発明は、
ダウンホール・オイル・ウエル・ロギング・アプリケー
ション(down-hole oil well loggingapplication)にお
いて使用するための発生器に関する。
に、核磁気共鳴（ＮＭＲ）調査に使用するｒｆパルスを
発生するための磁界パルス発生器に関する。本発明は、
ダウンホール・オイル・ウエル・ロギング・アプリケー
ション(down-hole oil well loggingapplication)にお
いて使用するための発生器に関する。
【０００２】
【従来技術および解決すべき課題】従来のＮＭＲロギン
グツールは、外部のＮＭＲの物理的現象により非常に高
電力のｒｆ磁気パルス（数ｋＷ）を使用する。表面から
供給される電力量はケーブルの電圧と電流の容量、およ
びケーブルの損失によって、５００Ｗ以下に制限され
る。従って、コンデンサーバンクを用いて、ツールにエ
ネルギーを蓄積するとが必要である。このエネルギー
は、数百の個々の高電力ｒｆパルスを有するパルスシー
ケンス（即ち、パルス列）、各々は数ｍｓ離れた略６０
μｓのパルス中に用いられる。バンクはパルス列（“リ
サイクル時間”、代表的には１秒）間で再充電される。
グツールは、外部のＮＭＲの物理的現象により非常に高
電力のｒｆ磁気パルス（数ｋＷ）を使用する。表面から
供給される電力量はケーブルの電圧と電流の容量、およ
びケーブルの損失によって、５００Ｗ以下に制限され
る。従って、コンデンサーバンクを用いて、ツールにエ
ネルギーを蓄積するとが必要である。このエネルギー
は、数百の個々の高電力ｒｆパルスを有するパルスシー
ケンス（即ち、パルス列）、各々は数ｍｓ離れた略６０
μｓのパルス中に用いられる。バンクはパルス列（“リ
サイクル時間”、代表的には１秒）間で再充電される。
【０００３】送信機の電力増幅器は、国際特許出願番号
WO97/13159に記載されている。ｒｆパルスのピーク電力
は、増幅器のＨブリッジに印加されたＤＣ電圧によって
決められる。もし、エネルギー蓄積モジュールがＨブリ
ッジに簡単に取り付けられるならば、蓄積されたエネル
ギーの消費割合が表面からの再生割合を越えると、問題
が生じる。これは、パルスの繰り返し率が速い（短いイ
ンターエコーと等価な）ときに生じる。蓄積キャパシタ
ー上の電圧が降下する（エネルギーバンクが使い果たさ
れる）にしたがって、個々のパルス列において続いて起
こるパルスはエネルギーが殆どない（即ち、それらの振
幅が減少される）。これは、“パルスドループ(pulse d
roop) ”として知られる減少であり、スピンシステムの
再焦点化に不利な影響を及ぼすであろう。
WO97/13159に記載されている。ｒｆパルスのピーク電力
は、増幅器のＨブリッジに印加されたＤＣ電圧によって
決められる。もし、エネルギー蓄積モジュールがＨブリ
ッジに簡単に取り付けられるならば、蓄積されたエネル
ギーの消費割合が表面からの再生割合を越えると、問題
が生じる。これは、パルスの繰り返し率が速い（短いイ
ンターエコーと等価な）ときに生じる。蓄積キャパシタ
ー上の電圧が降下する（エネルギーバンクが使い果たさ
れる）にしたがって、個々のパルス列において続いて起
こるパルスはエネルギーが殆どない（即ち、それらの振
幅が減少される）。これは、“パルスドループ(pulse d
roop) ”として知られる減少であり、スピンシステムの
再焦点化に不利な影響を及ぼすであろう。
【０００４】
【課題を解決する手段および動作モード】本発明の第１
の特徴によれは、ＮＭＲに使用するために複数のｒｆ磁
界パルスを有するパルス列を発生するためのｒｆ磁界パ
ルス発生器が提供される。この発生器は、(i) ｒｆ信号
を発生するための増幅器、この増幅器は電源電圧を受け
るための入力を有する、(ii)この増幅器の出力に接続さ
れた送信機コイル、該送信機コイルはｒｆ信号に応答し
て、ｒｆ磁界パルスを送信するのに適合されている、(i
ii) 局部（ローカル）蓄積キャパシタを充電することに
よって、電源電圧を調節するためのスイッチされた電圧
レギュレータ、および(iv)磁界パルスが送信されないと
きのみ、スイッチされた電圧レギュレータが局部蓄積キ
ャパシタを充電するするようにするための制御器、を有
する。
の特徴によれは、ＮＭＲに使用するために複数のｒｆ磁
界パルスを有するパルス列を発生するためのｒｆ磁界パ
ルス発生器が提供される。この発生器は、(i) ｒｆ信号
を発生するための増幅器、この増幅器は電源電圧を受け
るための入力を有する、(ii)この増幅器の出力に接続さ
れた送信機コイル、該送信機コイルはｒｆ信号に応答し
て、ｒｆ磁界パルスを送信するのに適合されている、(i
ii) 局部（ローカル）蓄積キャパシタを充電することに
よって、電源電圧を調節するためのスイッチされた電圧
レギュレータ、および(iv)磁界パルスが送信されないと
きのみ、スイッチされた電圧レギュレータが局部蓄積キ
ャパシタを充電するするようにするための制御器、を有
する。
【０００５】パルス列におけるパルスのエネルギーは、
適当なスイッチされた電圧レギュレータを用いて、パル
ス振幅を制御することによって保たれることが見出され
た。これは、パルスの振幅が実質的に同じであることを
保証する。電源電圧は、代表的には、ＤＣ電源電圧であ
る。電圧レギュレータはパルス列と同期して局部蓄積キ
ャパシタを充電するので、局部蓄積キャパシタはパルス
中に充電されない。これは、電圧レギュレータが独立し
てスイッチされる従来のスイッチされる電圧レギュレー
タと対比される。また、スイッチされた電圧レギュレー
タは、ＮＭＲのエコーが得られているときに、局部蓄積
キャパシタは充電されないようにすることが好ましい。
これは、小さなＮＭＲのエコー信号が局部蓄積キャパシ
タの充電からのいかなる干渉もなく、はっきりと受信さ
れることを保証する。
適当なスイッチされた電圧レギュレータを用いて、パル
ス振幅を制御することによって保たれることが見出され
た。これは、パルスの振幅が実質的に同じであることを
保証する。電源電圧は、代表的には、ＤＣ電源電圧であ
る。電圧レギュレータはパルス列と同期して局部蓄積キ
ャパシタを充電するので、局部蓄積キャパシタはパルス
中に充電されない。これは、電圧レギュレータが独立し
てスイッチされる従来のスイッチされる電圧レギュレー
タと対比される。また、スイッチされた電圧レギュレー
タは、ＮＭＲのエコーが得られているときに、局部蓄積
キャパシタは充電されないようにすることが好ましい。
これは、小さなＮＭＲのエコー信号が局部蓄積キャパシ
タの充電からのいかなる干渉もなく、はっきりと受信さ
れることを保証する。
【０００６】局部蓄積キャパシタは、ＮＭＲエコーの前
および／または後に充電される。しかし、好ましくはス
イッチされる電圧レギュレータは、エコーの受信とパル
ス列における次のパルスの送信間にのみのパルス列中に
局部蓄積キャパシタを充電するように適合される。これ
は、受信機システムが、高電力のｒｆパルス後の“リン
グダウン(ring-down)"期間中にパルスドループ・レギュ
レータ回路の動作によって再び励起されないことを保証
する。好ましくは、スイッチされた電圧レギュレータは
隣り合ったパルス間に一度だけスイッチオンおよびスイ
ッチオフをするように適合される。これは、レギュレー
タがキャパシタを再充電するために連続的にスイッチオ
ンおよびスイッチオフされる従来のスイッチされる電圧
レギュレータと対比されることができる。
および／または後に充電される。しかし、好ましくはス
イッチされる電圧レギュレータは、エコーの受信とパル
ス列における次のパルスの送信間にのみのパルス列中に
局部蓄積キャパシタを充電するように適合される。これ
は、受信機システムが、高電力のｒｆパルス後の“リン
グダウン(ring-down)"期間中にパルスドループ・レギュ
レータ回路の動作によって再び励起されないことを保証
する。好ましくは、スイッチされた電圧レギュレータは
隣り合ったパルス間に一度だけスイッチオンおよびスイ
ッチオフをするように適合される。これは、レギュレー
タがキャパシタを再充電するために連続的にスイッチオ
ンおよびスイッチオフされる従来のスイッチされる電圧
レギュレータと対比されることができる。
【０００７】パルスドループの問題は、増幅器によって
見られる電源電圧がパルス列中に著しく変わらないこと
を保証する電圧レギュレータを用いることによって、よ
り容易に扱われることが認められる。電源電圧がパルス
進行中に変化することができることが認識されるであろ
う。しかし、電圧レギュレータは、電源電圧が次のパル
スに対して合わせて正しいレベルに再び蓄積されること
を保証する。局部蓄積キャパシタは、幾つかの代表的な
パルスに対して、充分なエネルギーを保つような大きさ
にされるのが好ましい。更に、発生器は、典型的には初
期の電源電圧を与えるエネルギー蓄積モジュール（代表
的にはキャパシタバンク）を有する。初期の電源電圧
（代表的には増幅器の電源電圧より高い）は、キャパシ
タバンクがパルス列中に放電するにしたがって、ドルー
プするが、電圧レギュレータは、この電圧ドループが増
幅器へ与えられないことを保証する。
見られる電源電圧がパルス列中に著しく変わらないこと
を保証する電圧レギュレータを用いることによって、よ
り容易に扱われることが認められる。電源電圧がパルス
進行中に変化することができることが認識されるであろ
う。しかし、電圧レギュレータは、電源電圧が次のパル
スに対して合わせて正しいレベルに再び蓄積されること
を保証する。局部蓄積キャパシタは、幾つかの代表的な
パルスに対して、充分なエネルギーを保つような大きさ
にされるのが好ましい。更に、発生器は、典型的には初
期の電源電圧を与えるエネルギー蓄積モジュール（代表
的にはキャパシタバンク）を有する。初期の電源電圧
（代表的には増幅器の電源電圧より高い）は、キャパシ
タバンクがパルス列中に放電するにしたがって、ドルー
プするが、電圧レギュレータは、この電圧ドループが増
幅器へ与えられないことを保証する。
【０００８】代表的には、電圧レギュレータは、基準電
圧を発生手段を有し、電圧レギュレータは、この基準電
圧のレベルに直線的に比例するするレベルに電源電圧を
実質的に保持するように適合されている。この基準電圧
は、代表的には設計を容易にするために数ボルトの範囲
にあるが、しかし、電源電圧は、代表的には数百ボルト
のオーダーである。好ましくは、更に、発生器は、基準
電圧を調整する手段を有し、それにより、電源電圧が制
御される。これは、ユーザーがパルス振幅を制御すると
いう利点を与える。本発明による適当な電圧レギュレー
タの例は、バッキング( 或いはステップダウン) スイッ
チング回路を有する。単一パルスの時間スケールにわた
って、電源電圧は著しく変化する。例えば、パルスが約
４０μｓの間隔を有している場合に、電源電圧は“リン
グアップ(ring-up) ”回路によって、パルスの最初の１
０μｓにおいてブーストされる。しかし、（代表的に数
百のパルスを有する）パルス列の時間スケールにわたっ
ては、増幅器の電源電圧は代表的には実質的に一定のま
まであろう。
圧を発生手段を有し、電圧レギュレータは、この基準電
圧のレベルに直線的に比例するするレベルに電源電圧を
実質的に保持するように適合されている。この基準電圧
は、代表的には設計を容易にするために数ボルトの範囲
にあるが、しかし、電源電圧は、代表的には数百ボルト
のオーダーである。好ましくは、更に、発生器は、基準
電圧を調整する手段を有し、それにより、電源電圧が制
御される。これは、ユーザーがパルス振幅を制御すると
いう利点を与える。本発明による適当な電圧レギュレー
タの例は、バッキング( 或いはステップダウン) スイッ
チング回路を有する。単一パルスの時間スケールにわた
って、電源電圧は著しく変化する。例えば、パルスが約
４０μｓの間隔を有している場合に、電源電圧は“リン
グアップ(ring-up) ”回路によって、パルスの最初の１
０μｓにおいてブーストされる。しかし、（代表的に数
百のパルスを有する）パルス列の時間スケールにわたっ
ては、増幅器の電源電圧は代表的には実質的に一定のま
まであろう。
【０００９】増幅器回路はＡクラスからＥクラスまで広
く分けられ、各クラスの定義は応用に依存する。更に、
状況は出力負荷の型式（抵抗型、リアクタンス型、同調
型等）に依存して複雑になる。しかし、増幅器は、一般
に２つのカテゴリー、即ち、線形型（Ａ−Ｃクラス）お
よびスイッチング型（Ｄ／Ｅクラス）に分けられる。線
形増幅器（Ａ−Ｃクラス）において、出力信号の周波数
は入力の周波数と同じであるが、出力信号の振幅は入力
信号の振幅に直線形に比例する（例えば、出力ｒｍｓ電
圧＝利得×入力ｒｍｓ電圧）。スイッチング増幅器にと
って、出力信号は入力信号と同じ周波数を有するが、出
力振幅はＤＣ電源電圧に比例する。増幅器は、代表的に
その出力ｒｆ電力がそのＤＣ電源電圧に依存する増幅器
を有している。例はＤ／Ｅクラスの共振スイッチング増
幅器、例えばWO97/13159に記載されたＨ型ブリッジ増幅
器である。その出力は、（コイル電圧以外の）Ｔｘコイ
ル電流によって実際に特徴づけられるが、ｒｆを扱うと
き、出力電力を参照することは慣用である。最終結果
は、出力のｒｆ電力はＤＣ電源電圧の二乗に比例する
（即ち、出力ｒｍｓ電力＝利得×ＤＣ電源電圧）。
く分けられ、各クラスの定義は応用に依存する。更に、
状況は出力負荷の型式（抵抗型、リアクタンス型、同調
型等）に依存して複雑になる。しかし、増幅器は、一般
に２つのカテゴリー、即ち、線形型（Ａ−Ｃクラス）お
よびスイッチング型（Ｄ／Ｅクラス）に分けられる。線
形増幅器（Ａ−Ｃクラス）において、出力信号の周波数
は入力の周波数と同じであるが、出力信号の振幅は入力
信号の振幅に直線形に比例する（例えば、出力ｒｍｓ電
圧＝利得×入力ｒｍｓ電圧）。スイッチング増幅器にと
って、出力信号は入力信号と同じ周波数を有するが、出
力振幅はＤＣ電源電圧に比例する。増幅器は、代表的に
その出力ｒｆ電力がそのＤＣ電源電圧に依存する増幅器
を有している。例はＤ／Ｅクラスの共振スイッチング増
幅器、例えばWO97/13159に記載されたＨ型ブリッジ増幅
器である。その出力は、（コイル電圧以外の）Ｔｘコイ
ル電流によって実際に特徴づけられるが、ｒｆを扱うと
き、出力電力を参照することは慣用である。最終結果
は、出力のｒｆ電力はＤＣ電源電圧の二乗に比例する
（即ち、出力ｒｍｓ電力＝利得×ＤＣ電源電圧）。
【００１０】代表的には、送信機のコイルは、送信機コ
イルと動作の要求された周波数に同調した、直列に接続
された同調キャパシタを含むタンク回路の一部を形成す
る。代わりに、タンク回路は、トランスを介して増幅器
に接続される、送信機のコイルと並列な同調キャパシタ
を有することができる。本発明によるｒｆ磁界パルス発
生器はあらゆるＮＭＲ調査に用いられることができる。
しかし、発生器は、その本来的な効率により、制限され
た電源のみが利用できるＮＭＲ調査に特に適している。
代表的には、本発明による発生器はダウンホール・ウエ
ル・ロギング・プローブの一部として用いられる。本発
明は、増幅器の出力にｒｆ信号を発生するステップ；送
信コイルにｒｆ信号を給電するステップ、それにより送
信コイルは制御された特性の静磁界に支配された動作領
域に、複数のｒｆ磁界パルスを有するパルス列を送信
し；電源電圧を増幅器に与えるステップ；局部蓄積キャ
パシタを有するスイッチされた電圧レギュレータで電源
電圧を調節するステップ；およびｒｆ磁界パルスが送信
されていないときのみ局部蓄積キャパシタを選択的に充
電するステップを含むＮＭＲ調査を行う方法に拡張す
る。
イルと動作の要求された周波数に同調した、直列に接続
された同調キャパシタを含むタンク回路の一部を形成す
る。代わりに、タンク回路は、トランスを介して増幅器
に接続される、送信機のコイルと並列な同調キャパシタ
を有することができる。本発明によるｒｆ磁界パルス発
生器はあらゆるＮＭＲ調査に用いられることができる。
しかし、発生器は、その本来的な効率により、制限され
た電源のみが利用できるＮＭＲ調査に特に適している。
代表的には、本発明による発生器はダウンホール・ウエ
ル・ロギング・プローブの一部として用いられる。本発
明は、増幅器の出力にｒｆ信号を発生するステップ；送
信コイルにｒｆ信号を給電するステップ、それにより送
信コイルは制御された特性の静磁界に支配された動作領
域に、複数のｒｆ磁界パルスを有するパルス列を送信
し；電源電圧を増幅器に与えるステップ；局部蓄積キャ
パシタを有するスイッチされた電圧レギュレータで電源
電圧を調節するステップ；およびｒｆ磁界パルスが送信
されていないときのみ局部蓄積キャパシタを選択的に充
電するステップを含むＮＭＲ調査を行う方法に拡張す
る。
【００１１】静磁界は動作領域いおいて実質的に均一で
あるか、或いは動作領域において、実質的に均一な放射
あるいは軸の勾配を表すことができる。
あるか、或いは動作領域において、実質的に均一な放射
あるいは軸の勾配を表すことができる。
【００１２】
【実施の形態】本発明の多くの実施の形態は図面を参照
して説明される。図１の概略図を参照すると、面の直流
（ＤＣ）電源１が（ウエルホールの長さに沿って通過す
る）ケーブル２を介してエネルギー蓄積装置３を内蔵す
るブローブ９へ接続される。エネルギー蓄積装置３は、
局部蓄積キャパシタ１４を有する電圧レギュレータ４を
介して増幅器５へ接続される。電力増幅器５は、パルス
の交流（ＡＣ）高周波（ｒｆ）信号６を与えるをタンク
回路７へ与え、システム動作は制御回路８、代表的には
ＮＭＲスペクトロメータによって制御されている。増幅
器の負荷、この場合同調されたタンク回路７は、プロー
ブ９を取りまく環境のＮＭＲ調査に用いられるｒｆ磁気
信号１０を送信する送信コイルを有する。図１に示され
た回路の例は（電圧レギュレータ４を除いて）、ここで
参照によって取り込まれたWO97/13159に記載されてい
る。
して説明される。図１の概略図を参照すると、面の直流
（ＤＣ）電源１が（ウエルホールの長さに沿って通過す
る）ケーブル２を介してエネルギー蓄積装置３を内蔵す
るブローブ９へ接続される。エネルギー蓄積装置３は、
局部蓄積キャパシタ１４を有する電圧レギュレータ４を
介して増幅器５へ接続される。電力増幅器５は、パルス
の交流（ＡＣ）高周波（ｒｆ）信号６を与えるをタンク
回路７へ与え、システム動作は制御回路８、代表的には
ＮＭＲスペクトロメータによって制御されている。増幅
器の負荷、この場合同調されたタンク回路７は、プロー
ブ９を取りまく環境のＮＭＲ調査に用いられるｒｆ磁気
信号１０を送信する送信コイルを有する。図１に示され
た回路の例は（電圧レギュレータ４を除いて）、ここで
参照によって取り込まれたWO97/13159に記載されてい
る。
【００１３】電圧レギュレータ４の特定の例は図に示さ
れている。電圧レギュレータ４（一般に符号４で示され
る）は、（面ケーブル２を介して充電される）キャパシ
タバンク１１を有する主エネルギー蓄積装置３と増幅器
５（代表的にはWO97/13159に記載されているＨブリッジ
である）間に接続されている。主蓄積キャパシタバンク
１１は、代表的には５００−１０００Ｖに帯電され、２
５０Ｊのエネルギーを蓄える。図２に示されるように、
電圧レギュレータ４はパルスドロープの回復セクション
１２と制御回路１３に概念的に分割されることをができ
る。この電圧レギュレータ４は、キャパシタバンク１１
の電圧が降下してもＨブリッジの増幅器に現れる電圧は
変化しないことを保証する。小さな局部蓄積キャパシタ
１４は、固体スイッチ１５（ＭＯＳＦＥＴスイッチ或い
はＩＧＢＴスイッチ）と代表的には１−１０ｍＨの充電
インダクタ１６によって主キャパシタバンク１１に接続
される。基準電圧１７がＨブリッジ５の入力に必要な電
圧を定める。基準電圧１７は、制御回路１３の設計を容
易にするために、低いレベルの電圧（数ボルト）である
が、電圧分割器４０によって、代表的には１００−５０
０Ｖである、局部蓄積キャパシタ１４の高い電圧にリニ
アに関連する。キャパシタ１４は、充分大ききい（典型
的なｒｆパルス電力に対して、約２００Ｖの増幅器の動
作電圧に充電される場合、約１０−５０μＦである）の
でおそらく最も長いパルス中に著しいドループは見られ
ない。
れている。電圧レギュレータ４（一般に符号４で示され
る）は、（面ケーブル２を介して充電される）キャパシ
タバンク１１を有する主エネルギー蓄積装置３と増幅器
５（代表的にはWO97/13159に記載されているＨブリッジ
である）間に接続されている。主蓄積キャパシタバンク
１１は、代表的には５００−１０００Ｖに帯電され、２
５０Ｊのエネルギーを蓄える。図２に示されるように、
電圧レギュレータ４はパルスドロープの回復セクション
１２と制御回路１３に概念的に分割されることをができ
る。この電圧レギュレータ４は、キャパシタバンク１１
の電圧が降下してもＨブリッジの増幅器に現れる電圧は
変化しないことを保証する。小さな局部蓄積キャパシタ
１４は、固体スイッチ１５（ＭＯＳＦＥＴスイッチ或い
はＩＧＢＴスイッチ）と代表的には１−１０ｍＨの充電
インダクタ１６によって主キャパシタバンク１１に接続
される。基準電圧１７がＨブリッジ５の入力に必要な電
圧を定める。基準電圧１７は、制御回路１３の設計を容
易にするために、低いレベルの電圧（数ボルト）である
が、電圧分割器４０によって、代表的には１００−５０
０Ｖである、局部蓄積キャパシタ１４の高い電圧にリニ
アに関連する。キャパシタ１４は、充分大ききい（典型
的なｒｆパルス電力に対して、約２００Ｖの増幅器の動
作電圧に充電される場合、約１０−５０μＦである）の
でおそらく最も長いパルス中に著しいドループは見られ
ない。
【００１４】キャパシタ１４の電圧は比較器１８によっ
て基準電圧１７および電圧分割器ネットワーク４０と比
較される。パルス後、キャパシタ１４の両端の電圧は、
基準電圧１７によって必要とされる値に関して、降下さ
れ、論理エラー信号が比較器１８とＡＮＤゲート１９へ
の入力によって発生される。スイッチ１５は、比較器１
８の出力に接続された第１の入力２０、および図３に示
された再充電可能な論理信号を発生する制御回路（図示
せず）に接続された第２の入力２１を有するＡＮＤゲー
ト１９によって動作される。結果として、パルス間で、
スイッチ１５は閉じ、キャパシタ１４は、所望の電圧に
達するまでインダクタ１６によって決められる速度で充
電する。次に、スイッチ１５が開き、キャパシタ１４は
次のパルスのためにエネルギーを保持する。
て基準電圧１７および電圧分割器ネットワーク４０と比
較される。パルス後、キャパシタ１４の両端の電圧は、
基準電圧１７によって必要とされる値に関して、降下さ
れ、論理エラー信号が比較器１８とＡＮＤゲート１９へ
の入力によって発生される。スイッチ１５は、比較器１
８の出力に接続された第１の入力２０、および図３に示
された再充電可能な論理信号を発生する制御回路（図示
せず）に接続された第２の入力２１を有するＡＮＤゲー
ト１９によって動作される。結果として、パルス間で、
スイッチ１５は閉じ、キャパシタ１４は、所望の電圧に
達するまでインダクタ１６によって決められる速度で充
電する。次に、スイッチ１５が開き、キャパシタ１４は
次のパルスのためにエネルギーを保持する。
【００１５】図３は、入力２１に印加された再充電論理
信号２２、および増幅器５とタンク回路７による出力に
よって同時に発生されるｒｆ磁気パルスシーケンス２３
を示す。スピン・エコー・パルス・シーケンス２３は、
プローブによって送信される多くのｒｆパルス２４を有
する。パルス２４は６０μｓのオーダーのパルス間隔を
有する１８０°パルスである。１８０°パルス１４間の
期間２６は代表的には１ｍｓ（ミリ秒）である。エコー
２５（続いて起きるＮＭＲ解析に用いられる）は、各パ
ルス２４の後に時間期間２７（代表的には０．５ｍｓ）
を得る。もし、インターエコー時間が２τならば、エコ
ー２５は前のパルスの開始後時間τを常に生じる。即ち
１８０°パルス間の半分である。再充電動作は、パルス
２４間で行われるだけであり、ＮＭＲエコーの獲得２５
と一致する必要がない。従って、再充電する理想的な時
間は、エコー２５が得られた丁度後である。制御回路１
３は、必要な時間期間１２６の間高レベルにある再充電
論理信号２２によって、この時間の間可能にされる。
信号２２、および増幅器５とタンク回路７による出力に
よって同時に発生されるｒｆ磁気パルスシーケンス２３
を示す。スピン・エコー・パルス・シーケンス２３は、
プローブによって送信される多くのｒｆパルス２４を有
する。パルス２４は６０μｓのオーダーのパルス間隔を
有する１８０°パルスである。１８０°パルス１４間の
期間２６は代表的には１ｍｓ（ミリ秒）である。エコー
２５（続いて起きるＮＭＲ解析に用いられる）は、各パ
ルス２４の後に時間期間２７（代表的には０．５ｍｓ）
を得る。もし、インターエコー時間が２τならば、エコ
ー２５は前のパルスの開始後時間τを常に生じる。即ち
１８０°パルス間の半分である。再充電動作は、パルス
２４間で行われるだけであり、ＮＭＲエコーの獲得２５
と一致する必要がない。従って、再充電する理想的な時
間は、エコー２５が得られた丁度後である。制御回路１
３は、必要な時間期間１２６の間高レベルにある再充電
論理信号２２によって、この時間の間可能にされる。
【００１６】基準電圧１７はユーザーによって調節さ
れ、パルス振幅に直接のリニアな制御を与える。これ
は、増幅器５がＤ／Ｅクラスの増幅器である場合、特に
問題である。これは、パルス長が選択された後に全パル
スエネルギーを同調するのに有用な方法を与える。再充
電論理信号２２もユーザーによって制御され、再充電の
タイミングに直接的な制御を与える。図４は、シミュレ
ートされたパルス列の間に、蓄積キャパシタバンク１１
の電圧と局部キャパシタ１４の電圧を示すグラフであ
る。図４のためのデータを発生するシミュレーションを
好適に達成するために、キャパシタ１１の値は、２００
０μＦから５０μＦへ減少される。従って、図４の時間
スケールは、キャパシタに蓄積された殆ど減少されたエ
ネルギーは実パルス列におけるより遙に少ないパルスで
急速に消散されるので、シミュレーション速度のために
効果的に加速される。約１．８ｍｓの後に、キャパシタ
１１の電圧は２００Ｖの所望のＨブリッジ電圧近くに降
下し、レギュレーションは機能しなくなる。実際の状況
において（キャシタ１１と１４の値が正しい）、図４に
示されたレギュレーションの損失は代表的なパルス列の
時間スケール上で経験されないであろう。それは数百ミ
リ秒間続くであろう。
れ、パルス振幅に直接のリニアな制御を与える。これ
は、増幅器５がＤ／Ｅクラスの増幅器である場合、特に
問題である。これは、パルス長が選択された後に全パル
スエネルギーを同調するのに有用な方法を与える。再充
電論理信号２２もユーザーによって制御され、再充電の
タイミングに直接的な制御を与える。図４は、シミュレ
ートされたパルス列の間に、蓄積キャパシタバンク１１
の電圧と局部キャパシタ１４の電圧を示すグラフであ
る。図４のためのデータを発生するシミュレーションを
好適に達成するために、キャパシタ１１の値は、２００
０μＦから５０μＦへ減少される。従って、図４の時間
スケールは、キャパシタに蓄積された殆ど減少されたエ
ネルギーは実パルス列におけるより遙に少ないパルスで
急速に消散されるので、シミュレーション速度のために
効果的に加速される。約１．８ｍｓの後に、キャパシタ
１１の電圧は２００Ｖの所望のＨブリッジ電圧近くに降
下し、レギュレーションは機能しなくなる。実際の状況
において（キャシタ１１と１４の値が正しい）、図４に
示されたレギュレーションの損失は代表的なパルス列の
時間スケール上で経験されないであろう。それは数百ミ
リ秒間続くであろう。
【００１７】図５は、図１の回路に用いられることがで
きる代表的な送信機の出力増幅器の概略図である。増幅
器５はＨブリッジのスイッチモード共振コンバータであ
る。増幅器はＤＣ電源電圧を受ける入力４０を有する。
キャパシタ４１を有するタンク回路７とインダクタンス
４２と抵抗４３によって示される送信コイルはそれぞれ
の出力４４、４５間に接続される。スイッチ対Ｑ１−Ｑ
４は、タンク回路の共振周波数ｆ0 でスイッチされる。
正弦電流Ｉが周波数ｆ0 で送信コイルに流れる増幅器の
出力電力は、ＶS 2 （ここで、ＶS はＤＣ電源電圧であ
る）に比例する。即ち、 Ｐ＝ＶS 2 ／（（√２）・ＲT ） ここで、ＲT はＴX コイルの抵抗である。
きる代表的な送信機の出力増幅器の概略図である。増幅
器５はＨブリッジのスイッチモード共振コンバータであ
る。増幅器はＤＣ電源電圧を受ける入力４０を有する。
キャパシタ４１を有するタンク回路７とインダクタンス
４２と抵抗４３によって示される送信コイルはそれぞれ
の出力４４、４５間に接続される。スイッチ対Ｑ１−Ｑ
４は、タンク回路の共振周波数ｆ0 でスイッチされる。
正弦電流Ｉが周波数ｆ0 で送信コイルに流れる増幅器の
出力電力は、ＶS 2 （ここで、ＶS はＤＣ電源電圧であ
る）に比例する。即ち、 Ｐ＝ＶS 2 ／（（√２）・ＲT ） ここで、ＲT はＴX コイルの抵抗である。
【図１】本発明による発生器の例を内蔵するダウンホー
ル・ウエル・ロギング・プローブの概略図である。
ル・ウエル・ロギング・プローブの概略図である。
【図２】図１の電圧レギュレータを示す回路図である。
【図３】再充電制御信号および同時のパルス列を示すタ
イミング図である。
イミング図である。
【図４】テストパルス列中のテスト蓄積キャパシタの電
圧のグラフである。
圧のグラフである。
【図５】Ｈブリッジの概略図である。
Claims (15)
- 【請求項１】ＮＭＲ調査において使用するための複数の
ｒｆ磁界パルスを有するパルス列を発生するｒｆ磁界パ
ルス発生器であって、 (i) ｒｆ信号を発生する増幅器、前記増幅器は電源電圧
を受ける入力を有し、 (ii)前記増幅器の出力に接続された送信器コイル、前記
送信機コイルは前記ｒｆ信号に応答して、ｒｆ磁界パル
スを送信するために適合されており、 (iii) 局部蓄積キャパシタを充電することによって、電
源電圧を調整するためのスイッチされる電圧レギュレー
タ、および (iv)磁界パルスが送信されないときのみ、前記スイッチ
される電圧レギュレータが前記局部蓄積キャパシタを充
電するようにするための制御器、を有することを特徴と
するｒｆ磁界パルス発生器。 - 【請求項２】前記制御器は、ＮＭＲエコーが受信されて
いないときのみ、前記スイッチされる電圧レギュレータ
が前記局部蓄積キャパシタを充電することを特徴とする
請求項１に記載の発生器。 - 【請求項３】前記制御器は、エコーを受信し、パルス列
における次のパルスを送信する間のみのパルス列中に、
前記スイッチされる電圧レギュレータが前記局部蓄積キ
ャパシタを充電するようにすることを特徴とする請求項
２に記載の発生器。 - 【請求項４】前記制御器は、隣り合ったパルス間に１回
だけ前記スイッチされる電圧レギュレータがスイッチオ
ンとスイッチオフを行うようにすることを特徴とする請
求項１乃至請求項３の何れか１つに記載の発生器。 - 【請求項５】前記電圧レギュレータは基準電圧を発生す
る手段を有し、前記制御器は、前記電源電圧を監視し、
前記電源電圧を基準電圧と比較し、かつ前記基準電圧に
リニアに関連したレベルに前記電源電圧を実質的に保持
するために前記電圧レギュレータを制御するように適合
されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何
れか１つに記載の発生器。 - 【請求項６】更に、前記基準電圧を調節するための手段
を有し、それにより前記増幅器の電源電圧が制御される
ことを特徴とする請求項５に記載の発生器。 - 【請求項７】前記電圧レギュレータはバッキング電圧レ
ギュレータを有することを特徴とする請求項１乃至請求
項６の何れか１つに記載の発生器。 - 【請求項８】前記増幅器は、そのＤＣ電源電圧に依存す
る出力ｒｆ電力を有するスイッチング増幅器であること
を特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか１つに記載
の発生器。 - 【請求項９】添付図面を参照して実質的に記載されたｒ
ｆ磁界パルス発生器。 - 【請求項１０】動作領域における制御された特性の静磁
界を発生する手段、動作領域におけるｒｆ磁界パルスの
パルス列を発生するための、先行請求項の何れかによる
ｒｆ磁界発生器、および動作領域からＮＭＲエコーを感
知するための手段を有するＮＭＲ調査装置。 - 【請求項１１】請求項１０によるツールをドリルする間
のダウンホール・ウエル・ロギング或いはメジャメント - 【請求項１２】ＮＭＲ調査を行う方法であって、増幅器
の出力にｒｆ信号を発生し、ｒｆ信号を送信コイルへ給
電し、それにより前記送信コイルは、制御された特性の
静磁界に従った動作領域へ複数のｒｆ磁界パルスを有す
るパルス列を送信し、局部蓄積キャパシタを有するスイ
ッチされる電圧レギュレータで電源電圧を調整し、且つ
ｒｆ磁界パルスが送信されていないときのみ前記局部蓄
積キャパシタを選択的に充電することを特徴とする方
法。 - 【請求項１３】更に、ＮＭＲエコーが動作領域から受信
されないときに前記局部蓄積キャパシタを充電するステ
ップのみを有することを特徴とする請求項１２に記載の
方法。 - 【請求項１４】更に、動作領域からのＮＭＲエコーの受
信後、次のパルス前にパルス列中に局部蓄積キャパシタ
を充電するステップのみを有することを特徴とする請求
項１３に記載の方法。 - 【請求項１５】添付図面を参照して記載されたＮＭＲ調
査を実質的に行う方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB9616499:1 | 1996-08-06 | ||
| GBGB9616499.1A GB9616499D0 (en) | 1996-08-06 | 1996-08-06 | Magnetic field pulse generator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10229977A true JPH10229977A (ja) | 1998-09-02 |
| JP4074688B2 JP4074688B2 (ja) | 2008-04-09 |
Family
ID=10798092
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20750797A Expired - Fee Related JP4074688B2 (ja) | 1996-08-06 | 1997-08-01 | 磁界パルス発生器 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6072315A (ja) |
| EP (1) | EP0823639B1 (ja) |
| JP (1) | JP4074688B2 (ja) |
| DE (1) | DE69734857D1 (ja) |
| GB (1) | GB9616499D0 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007526991A (ja) * | 2003-06-30 | 2007-09-20 | パパス，パナギオティス，タウ． | Ｎｍｒ及びｅｐｒでのイオン及び原子の多重活性化の方法及び手段 |
| JP2011507588A (ja) * | 2007-12-21 | 2011-03-10 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | ワイヤレス送受信ｍｒｉコイル |
| JP2012507329A (ja) * | 2008-11-05 | 2012-03-29 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 直流電力を供給するように適応された電源ユニットを有する磁気共鳴撮像システム |
| JP2017158883A (ja) * | 2016-03-10 | 2017-09-14 | 東芝メディカルシステムズ株式会社 | 磁気共鳴イメージング装置 |
| JP2021513877A (ja) * | 2018-02-15 | 2021-06-03 | コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェＫｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｎ．Ｖ． | マルチチャネルｒｆ送信システム |
| JP2022505429A (ja) * | 2018-10-23 | 2022-01-14 | コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ | Ｍｒｉ用途のためのｒｆパルスの生成 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7058374B2 (en) * | 2002-10-15 | 2006-06-06 | Skyworks Solutions, Inc. | Low noise switching voltage regulator |
| US7382128B2 (en) | 2006-02-24 | 2008-06-03 | Kenergy, Inc. | Magnetic resonance imaging system with a Class-E radio frequency amplifier |
| RU2009128044A (ru) * | 2006-12-21 | 2011-01-27 | Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. (Nl) | Источник питания высокочастотных катушек |
| US7397243B1 (en) | 2007-02-23 | 2008-07-08 | Kenergy, Inc. | Magnetic resonance imaging system with a class-E radio frequency amplifier having a feedback circuit |
| US9632203B2 (en) | 2010-06-22 | 2017-04-25 | Schlumberger Technology Corporation | Non-resonant logging tools with H-bridge switching |
| EA038017B1 (ru) | 2011-11-03 | 2021-06-23 | Фасткэп Системз Корпорейшн | Эксплуатационно-каротажный зонд |
| US20140265565A1 (en) * | 2013-03-15 | 2014-09-18 | Fastcap Systems Corporation | Modular signal interface devices and related downhole power and data systems |
| EP4325025A3 (en) | 2013-12-20 | 2024-04-24 | Fastcap Systems Corporation | Electromagnetic telemetry device |
| EP3528000A1 (en) | 2018-02-15 | 2019-08-21 | Koninklijke Philips N.V. | Rf transmit system with switchable power supply device |
| NL2029664B1 (en) | 2021-11-08 | 2023-06-05 | Prodrive Tech Innovation Services B V | Rf pulse amplifier comprising a dc/dc converter |
| CN114035647B (zh) * | 2021-11-23 | 2022-10-11 | 哈尔滨工业大学 | 一种用于产生扰动磁场的脉冲功率装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3530637A1 (de) * | 1985-08-28 | 1987-03-12 | Philips Patentverwaltung | Schaltungsanordnung mit einer an den ausgang eines verstaerkers angeschlossenen last |
| GB8530930D0 (en) * | 1985-12-16 | 1986-01-29 | Mansfield P | Inductive circuit arrangements |
| EP0250718A1 (de) * | 1986-06-30 | 1988-01-07 | Siemens Aktiengesellschaft | Stromversorgung für einen induktiven Verbraucher, insbesondere eine Gradientenspule, mit Steuer- und Regeleinrichtung |
| DE3829374A1 (de) * | 1988-08-30 | 1990-03-22 | Philips Patentverwaltung | Hochfrequenzerzeuger fuer kernspinuntersuchungsgeraete |
| JPH05509009A (ja) * | 1990-06-13 | 1993-12-16 | アドバンスト エヌエムアール システムズ，インク． | 磁気共鳴イメージングシステムの磁界発生コイルの駆動回路 |
-
1996
- 1996-08-06 GB GBGB9616499.1A patent/GB9616499D0/en active Pending
-
1997
- 1997-07-25 EP EP97305632A patent/EP0823639B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1997-07-25 DE DE69734857T patent/DE69734857D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1997-08-01 JP JP20750797A patent/JP4074688B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1997-08-04 US US08/905,369 patent/US6072315A/en not_active Expired - Fee Related
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| JP2007526991A (ja) * | 2003-06-30 | 2007-09-20 | パパス，パナギオティス，タウ． | Ｎｍｒ及びｅｐｒでのイオン及び原子の多重活性化の方法及び手段 |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| GB9616499D0 (en) | 1996-09-25 |
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| EP0823639A1 (en) | 1998-02-11 |
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