SU518712A1 - The method of obtaining kinematic spin echo signals in an external inhomogeneous magnetic field - Google Patents
The method of obtaining kinematic spin echo signals in an external inhomogeneous magnetic fieldInfo
- Publication number
- SU518712A1 SU518712A1 SU2042930A SU2042930A SU518712A1 SU 518712 A1 SU518712 A1 SU 518712A1 SU 2042930 A SU2042930 A SU 2042930A SU 2042930 A SU2042930 A SU 2042930A SU 518712 A1 SU518712 A1 SU 518712A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- magnetic field
- sensor
- coil
- signal
- coils
- Prior art date
Links
Landscapes
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Description
(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СИГНАЛОВ(54) METHOD OF OBTAINING SIGNALS
КИНЕМАТИЧЕСКОГО СПИНОВОГО ЭХА ВО ВНЕШНЕМ НЕОДНОРОДНОМ МАГНИТНОМ ПОЛЕ 12 кости, котора протекает внутри катушки датчика ЯМР. Это обсто тельство ограничи вает возможность применени способа дл практических целей. Так, например, измер ема по сдвигу фазы . Д Ф сигналов спинового эха скорость течени жидкости внутри катушки датчика ЯМР всегда будет отличатьс от скорости течени жидкости в свободнол потоке и это отличие трудно; учесть и полнортью,., исключить (оно зависит от в зкости жидкости, cкqpocти течени состо ни поверхности трубы и ее засор - емости а др.). Кроме того, как видно из (1) существует линейна зависимость сдви га фазы лФ от градиента (j у и квадрати на от Т . .1 Формула (1), св зывающа параметры сигнала (USи t ) со скоростью течени жидкости V , справедлива лишь дл ли нейного градиента л вдоль направлени течени (вдоль оси катушки). Следовательно, дл точности измерени V необходимо стабилизировать указанные параметры. Это, по-видимому, исключает применение способа при установке датчика ЯМР на подвижной платформе. Целью изобретени вл етс расширение возможностей использовани способа. Дл этого последовательно пол ризуют неоднородным электромагнитным полем, идентичным по своей геометрии полю приемной катушки, движущейс во внешней области катушек датчика объем жидкости, затем в разных местах по ходу его движени воздействуют 180-градусным радиочастотным .импульсом через врем Г , определ емое по формуле t L(ev) где L - рассто ние между пол ризующей и приемной катушками, V - скорость движени жидкости отно сительно датчика ЯМР, через врем 2 Т после начала свободной прецессии дер кон тролируемой жидкости регистрируют сигнал кинематического спинового эха (КСЭ), Изобретение по снено чертежами. На фиг, 1 приведена схема магнитных палей катушек датчика ЯМР, где Hj пол ризующее поле, создаваемое катушкой L{, Н - магнитное поле вдоль ости; приемной катушки L , создаваемое всеми магнитными дипол ми дер Л контролиру емой жидкости (пунктирными кривыми по казаны силовые, линии мшнитного пол катушки Ь , Н - составл юща пол , соз даваемого катушкой Lj при пропускании через нее 180-градусного радиочастотного импульса: тока, В н &, - рассто ни меж жу ос ми катушек, v - скорость движени жидкости относительно датчика ЯМР вдоль 51 . х;и ох. (координатна система l св зана с датчиком , начало координат нал.одитс в лобовой части датчика, а ось ОХ. проходит через середины вертикальных сторон всех катушек), HQ - внешнее мпгнитное поле, ориентированное по оси о ,- . На фиг. 2 приведена зависимость ампли туды сигнала ЯМР от времени Ъ , отсчитываемого с момента начала свободной прецессии дер контролируемой жидкости, где А сигнал свободной прецессии дер, ин,ауцируемый в катушке L (укорочен за счет движени шдкости), Б - сигнал КСЭ, индуцируемый в катушке в случае oftнородного внешнего магнитного пол , G сигнал свободной прецессии дер, индуцируе-. в катушке L (укорочен за счет движени жидкости и действи градиента магнит ного пол , D - сигнал КСЭ, индуцируемый в катушке L в случае неоднородного магнитного1пол , 180 - И - 180-градусный радиочастотный импульс, ,- врем чер« )3 которое по вл ютс сигналы КСЭ, интервал времени между началом свободной прецессии дер и моментом подачи 180- градусного импульса. Способ получени сигналов КСЭ во внещ нем неоднородном магнитном .поле заключач Ётс в следующем. Известно, что дл получени сигналов КСЭ используют датчики ЯМР, катушки ко .торых (две или более) при пропускании через них электрического тока создают во Енешней области неоднородное периодически симметричное магнитное поле. Если, например, Б датчике ЯМР используютс две идентичные по своим геометрическим и электрическим параметрам катущ« ки L и Lj , конфигураци магнитных полей которых изображена на фиг. 1, тогда; сигналы КСЭ получают следующим образом. При пропускании через пол ризующую катушКу L. посто нного тока создаетс opиeнтaIJ векторов дерной намагниченности М элементов объема Л Vj образца вдоль силовых линий магнитного пол HjT. .. vfijiл. i4f Ljiji.. tt4,ti.ftfi, л л1:дл. ДЛГ1 л iJ. MifЖ Л Если затем неадиабат-ически быстро выклю чить пол ризующее поле Н j,, то вектора М-начнут свободно прецессировать вокруг направлени нешнего однородного магнитного пол HQ с частотой Начапьные же фазы прецессийое отдельный векторов М.| будут определ тьс ориентацией последних, заданной полем Н( поле М1 можно выключать медленно, а поворот векторов в плоскость х у можно сделать при помощи 90-градусного импульса тока, поданного в катушку L сразу после выключени тока пол ризации), В этот качальный момент осциллируюшие компоненты прецессирующих векторов касатель-iKINEMATIC SPIN ECHO IN AN EXTERNAL INHOMOGENEOUS MAGNETIC FIELD 12 of the bone that flows inside the coil of the NMR sensor. This circumstance limits the possibility of applying the method for practical purposes. For example, as measured by phase shift. D F spin echo signals, the flow rate of the fluid inside the NMR sensor coil will always differ from the flow rate of the fluid in the free flow, and this difference is difficult; and take into account the full-height,., exclude (it depends on the viscosity of the liquid, the speed of the state of the pipe surface and its clogging, etc.). In addition, as can be seen from (1), there is a linear dependence of the phase shift of the LF on the gradient (j y and squares on T. .1 Formula (1) connecting the signal parameters (US and t) with the flow rate of fluid V is valid only for a linear gradient l along the direction of the flow (along the axis of the coil). Therefore, these parameters need to be stabilized for measurement accuracy V. This apparently eliminates the use of the method when installing an NMR sensor on a movable platform. To do this, one successively polarizes a non-uniform electromagnetic field, identical in its geometry to the field of the receiving coil, moving in the outer area of the sensor coils and the fluid volume, then in different places along its motion, it is affected by a 180-degree radio frequency pulse through time T determined by t L (ev) where L is the distance between the polarizing and receiving coils, V is the velocity of the fluid relative to the NMR sensor, 2 T after the start of the free precession of the controlled liquid is recorded with Signal of kinematic spin echo (CSE); Invention is illustrated by drawings. Fig. 1 is a diagram of the magnetic fields of the NMR sensor coils, where Hj is the polarizing field created by the coil L1, H is the magnetic field along the spine; the receiving coil L created by all magnetic dipoles of the L of the controlled liquid (the dotted curves show the power lines, the M field lines of the coil L, H are the field created by the coil Lj when a 180-degree radio frequency pulse passes through it: current, V n &, is the distance between the coil axes, v is the velocity of the fluid relative to the NMR sensor along 51 x and oh (the coordinate system l is connected to the sensor, the coordinate origin is in the frontal part of the sensor, and the axis is OH passes through the middle of the vertical sides all coils), HQ is an external magnetic field oriented along the axis o, - Fig. 2 shows the dependence of the amplitude of the NMR signal on the time b measured from the moment of the beginning of the free precession of the controlled fluid, where A is the signal of the free precession der, in, produced in the coil L (shortened due to the movement of Sdcock), B - the SSC signal induced in the coil in the case of a homogeneous external magnetic field, the G signal of the free precession of the nucleus - induced. in the coil L (shortened due to the movement of the fluid and the effect of the magnetic field gradient, D is the SSC signal induced in the coil L in the case of a nonuniform magnetic field, 180 - And - 180-degree RF pulse, - black) 3 SSC signals, the time interval between the beginning of the free precession of the cores and the moment of applying the 180-degree pulse. The method of obtaining SSC signals in an external inhomogeneous magnetic field consists of the following. It is known that in order to obtain SSC signals, NMR sensors are used, coils of the second (two or more) by passing an electric current through them create in the Exterior region a non-uniform periodically symmetric magnetic field. If, for example, a B NMR sensor uses two coils L and Lj identical in their geometrical and electrical parameters, the configuration of the magnetic fields of which is shown in FIG. 1, then; SSC signals are obtained as follows. When a direct current is passed through the polarizing coil L., the opiate-IJ of the nuclear magnetization vectors M of the elements of the sample volume L Vj along the magnetic field lines HjT is created. .. vfijil i4f Ljiji .. tt4, ti.ftfi, l l1: dl. DLG1 l iJ. MifZh L If then non-adiabatically fast switching off the polarizing field H j, then the vectors M will begin to precess freely around the direction of the external homogeneous magnetic field HQ with frequency. will be determined by the orientation of the latter, given by the field H (the field M1 can be turned off slowly, and the rotation of the vectors in the xy plane can be done using a 90-degree current pulse fed to the coil L immediately after the polarization current is turned off). At this moment the oscillating components of precessing vectors tangent-i
СИЛОШ.1М. лини м катушны SILOSH.1M. line m coil
к магнитнымto magnetic
ц ( . MJ }, будут измен тьс синфаэки L ,q (. MJ}, the synphaqs of L will change,
J, п создаваемый ими в катушке L перено , и создаваемый ими в катушке L, менный магнитный псхгок будет максимальный. ; Перемещение элементов объема образца ; . , привод щее к изменению угла между касательной к силовой линии катушки L в точке нахождеш1 дУ- и плоскостью ; вЫчЭывает изменение фазы схшилл цииJ, n the transference they create in coil L, and the magnetic flux created by them in coil L, will be maximal. ; Moving elements of the sample volume; . , leading to a change in the angle between the tangent to the power line of the coil L at the point DU- and the plane; Changes in the phase of shshill
М; во временил (cX,Ct) -тЙ о1.Я ).M; in time (cX, Ct) -th O1.I).
IX at 1 IX at 1
Эти изменени даже в случае равномерного .These changes are even in the case of a uniform.
движени образца относительно датчика ЯМР будут происходить с эазной скоростью у объемов жидкости uV. , движущихс на разном удалении от оси о х , и вызывать разные расстройки частот осцилл ции компонентов М ,sample movement relative to the NMR sensor will occur at an effective rate for uV fluid volumes. moving at different distances from the x axis, and causing different detuning of the oscillation frequencies of the M components,
Возникающа в результате, этого дисперси расстроек duu будет увеличиватьс при движении жидкости на участке пути | , а затем на участке э - уменьшатьс ( в случае равномерного движени образца С,.« «.). Она дсютигнет своей минимальной величины (dtt) Си О ), когда каждый AV: переместитс по траектории, параллельной средней плоскости датчика ОХ , на рассто ние 2 . При этом в катушке L j, суммарный магнитный поток от синАазно - циллирующих компонентов М j ; достигнет The resulting dispersion of duu detunings will increase as the fluid moves along the path | , and then in the region e - to decrease (in the case of uniform movement of the sample C ,. "".). It determines its minimum value (dtt) Cu O) when each AV: travels along a path parallel to the mid-plane of the OX sensor, to distance 2. In this case, in the coil L j, the total magnetic flux from the synAase-reclining components is M j; will reach
максимальной величины и в ней будет индуцироватьс сигнал кинематического спинового эха.maximum value and it will induce a kinematic spin echo signal.
При дальнейшем движении Vj| вдоль датчика снова по витс $(U и сигнал КСЭ исчёЭнет (возникновению сигнала КСЭ в данном случае будет способствовать и перенос неоднородно намагниченного по модулю Mil образца, хот вли ние этого фактора носит менее резонансный характер).With further movement Vj | along the sensor, again in terms of $ (U and the SEC signal is exhausted (in this case, the appearance of the SEC signal will also be promoted by the transfer of a sample that is not uniformly magnetized by the Mil module, although the influence of this factor is less resonant).
Врем возникновени сигнала КСЭпосле начала свободной прецессии в однородном , внешнем магнитном поле Н при VsConSt. определ етс : по формулеThe time of occurrence of the CSE signal after the onset of free precession in a uniform, external magnetic field H at VsConSt. is determined: by the formula
-1-one
L-VL-V
КСЭSEC
х х xx
между ос -between os -
ГД1- рассто ниеDG1-distance
:Ми латушеК; L.j и L -, .: Mi LatusK; L.j and L -,.
Если же свободна прецесси ементар- Hbix дерных намагниченностей М ; будет происходить в неоднородном внешнем магнитном поле Н Cxvz-) dHUv4), то услови возникновени сигнала КСЭ нарушаютс , а именно, сфазирование спиновых прецессий за счет движени жидкости относительно датчика ЯМР не произойдет и сигнал КСЭ не возникнет.If the precession is free of Hbix nuclear magnetizations M; will occur in an inhomogeneous external magnetic field H Cxvz-) dHUv4), the conditions for the occurrence of the SSC signal are violated, namely, phasing of the spin precessions due to the movement of the liquid relative to the NMR sensor will not occur and the SEC signal will not occur.
Однако, если неоднородность магнитного пол О Н на всем пути L движени жидкости вл етс линейной то ее расфазирующ е воздействие на М может быть обращено при помоши 180-градусного раднр ,частотного импульса, подаваемого через врем Т после начала свободной прецессии дер. Тогда, как известно, через врем ЕТ поперечна компонента М прецессирующего вектора дерной намагниченности М, исчезнувша за счет действи дН , восстановител .However, if the inhomogeneity of the magnetic field OH over the entire path L of the fluid movement is linear, then its dephasing effect on M can be reversed with the help of a 180-degree radar frequency pulse fed through time T after the start of the free precession of the der. Then, as is known, through time ET, the transverse component M of the precessing vector of the nuclear magnetization M, disappearing due to the action of dH, the reducing agent.
В рассматриваемом случае воздействие на движущийс образец 180-градусным радиочастотным импульсом следуетосущес вл ть при помощи катушки L,, геометри магнитного пол которой така же, как у катущек L и L j ,In the case under consideration, the effect on a moving sample by a 180-degree radio frequency pulse should be with the help of a coil L, the magnetic field geometry of which is the same as that of the coils L and L j,
Е.СЛИ катушка L расположена ровно посередине между катушками L и L, тогда в случав равномерного движени (lSt 2 дл восстановлени поперечной компо ,ненты М в момент возникновени сигналов КСЭ 180-градусный радиочастотный импульс тока в катушку L, необходимоE.SLI coil L is located exactly midway between coils L and L, then in the case of uniform motion (lSt 2 to restore the transverse component, nenta M at the time of occurrence of SEC signals 180-degree radio frequency current pulse into the coil L,
подать в момент времени.file at time.
л-ili
. t (. t (
Формула (2) выражает условие| получе- ни сигналов КСЭ в неоднородном магнитном поле с {ейной неоднородностью оН (или с посто нным градиентом (& Сху )« асоп51)при V consfc. Оно справеддиво также и дл некоторых нелинейных неоднород- ностей9Нв области эффективного действи катушек датчика, т.е. тогда, когда в этой областиFormula (2) expresses the condition | obtaining SSC signals in an inhomogeneous magnetic field with {inhomogeneous inhomogeneity of OH (or with a constant gradient (& Shu) “asop51) at V consfc. It is also valid for some nonlinear inhomogeneities9N in the field of effective action of the sensor coils, i.e. when in this area
GtXvz,)Ticonst .,GtXvz,) Ticonst.,
Необходимо лишь, чтобы эти нелннейньге Н обусловливали одинаковые расстройки дЮ- при движении uV как на участке пути i , так и на Eg, в каждой струе потока, При этом 6, и Ё могут быть и неодннаковыми , . Т: может отличатьс от Х Простейшими из этих неоднородностей вл ютс , например, такие, у которых О.а dH .con&t,Ha траектории движени каждоro V It is only necessary that these nonlinear H cause the same detuning dU- when uV moves both on the track i and on Eg, in each stream of flow, At the same time 6, and E may be non-equal,. T: may differ from X. The simplest of these inhomogeneities are, for example, those in which O.a dH .con & t, Ha trajectories of movement are each V
разных траекторий неВ этом поле с простейшей неодинаковы линейной неоднородностью ТГ. « t и, следовательно , i - 2. different trajectories of nonV this field with the simplest are not identical linear heterogeneity of TG. "T and, therefore, i - 2.
Неоднородности магнитного лол 5Н указанных выше типов могут создаватьс искусственно (например при помощи двух проводников с током) или использоватьс естественные JH в месте расположени катушек датчика ЯМР. В последнем случае они могут быть сделаны, например, линейными при помоши компенсаторов неоднородностиNon-uniformity of the magnetic Lol 5H of the above types can be created artificially (for example, using two conductors with a current) or use natural JH at the location of the NMR sensor coils. In the latter case, they can be made, for example, linear with the help of compensators of heterogeneity.
пол .the floor
Дл получени серии сигналов КСЭ (подобно .серии-сигналов спинового эха в методе Карра-Парселла) используют несколько пар катушек, расположенных в одни р д.To obtain a series of SSC signals (like the series of spin echo signals in the Carr-Purcell method), several pairs of coils are used in the same row.
которые служат как. дл поп ризации..контролируемой жидкости, так и дл получени сигналов КСЭ. Если это необходимо делать в неоднородном внешнем магнитном попе то катушки восстанавливающихс 180-градусных радиочастотшлх импульсоь должны располагатьс между двуьш катушками в Каждой паре.which serve as. to populate the monitored fluid and to receive SSC signals. If it is necessary to do this in a non-uniform external magnetic field, then the coils of the recovering 180-degree radio frequency pulses must be located between the two coils in each pair.
Возможность получен снгкалов КСЭ гфи установе р атч на ЯМР. местах с большими естественными тоднородност мн маг нитного пол , в которых icKrean свободны прецессаи дер быстро затухает, существе но расшир ет возможности испо«ьэоаакн Ыетода ЯМР в движущихс относитепыю Датчика средах. Так, Ш1фимер, можно иэмер ть скорость течени и расхад жидаоств 0блнэи железобетонных коаструшхий гидросооружений или недалеко от сталыадх труб, измер ть скорость движени судиа относи т«льно воды или исследовать интексивность турбулентного движени в водоеме при ус тановкб датчика вблизи борта движущегос судна и т.п.Opportunity received cngs gsi gfi set rtch on NMR. In places with large natural homogeneity of the magnetic field, in which icKrean free precessions and nuclei attenuate quickly, it significantly expands the possibilities of using the NMR method in moving environments. Thus, Sh1fimer, it is possible to measure the flow rate and flow rate of the hydraulic structures of reinforced concrete structures or hydraulic structures close to pipelines, measure the speed of movement of a vessel related to water, or investigate the intrinsic nature of the turbulent movement in a water reservoir by installing a sensor in a space under a head of a horticopter under a headspace and in close proximity to a headspace and a distance of a distance from a distance of a head to the head of the sea. P.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU2042930A SU518712A1 (en) | 1974-07-08 | 1974-07-08 | The method of obtaining kinematic spin echo signals in an external inhomogeneous magnetic field |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU2042930A SU518712A1 (en) | 1974-07-08 | 1974-07-08 | The method of obtaining kinematic spin echo signals in an external inhomogeneous magnetic field |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU518712A1 true SU518712A1 (en) | 1976-06-25 |
Family
ID=20590653
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU2042930A SU518712A1 (en) | 1974-07-08 | 1974-07-08 | The method of obtaining kinematic spin echo signals in an external inhomogeneous magnetic field |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU518712A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4985679A (en) * | 1984-12-21 | 1991-01-15 | Oxford Magnet Technology Limited | Magnet assembly |
-
1974
- 1974-07-08 SU SU2042930A patent/SU518712A1/en active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4985679A (en) * | 1984-12-21 | 1991-01-15 | Oxford Magnet Technology Limited | Magnet assembly |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Anderson et al. | Nuclear magnetic resonance in the demagnetized state | |
DE60030580T2 (en) | MAGNETIC RESONANCE FLOWMETERS AND FLOW MEASURING METHOD | |
US4471306A (en) | Method of NMR imaging which overcomes T2 * effects in an inhomogeneous static magnetic field | |
US5757187A (en) | Apparatus and method for image formation in magnetic resonance utilizing weak time-varying gradient fields | |
EP0248039B1 (en) | Nmr measurement by controlling the effective magnetic field | |
US4697147A (en) | Blood flow imaging using a CW NMR technique | |
Liao et al. | Photon-echo nuclear double resonance and its application in ruby | |
US4833411A (en) | Methods of imaging solids by NMR techniques | |
US2968762A (en) | Magnetic resonance methods and apparatus | |
SU518712A1 (en) | The method of obtaining kinematic spin echo signals in an external inhomogeneous magnetic field | |
US3473108A (en) | Nmr detection apparatus for use in fluid flowmeters | |
EP0370138B1 (en) | Magnetic resonance method and device for suppressing a signal from a chemical shift component in a longitudinal relaxation time weighted magnetic resonance image | |
US4050009A (en) | Spectrometer for external detection of magnetic and related double resonance | |
Coveney et al. | NMR studies of electrophoretic mobility in surfactant systems | |
Davydov et al. | On the formation of a nutation line under conditions of magnetic field modulation | |
US3030571A (en) | Method and apparatus for detecting magnetic field gradients | |
US3909706A (en) | Method for measuring a rotational velocity and a gyrometer for the practical application of said method | |
Ishikawa et al. | Spin dynamics of superfluid 3 He-B in a slab geometry | |
WO1995004939A2 (en) | Apparatus and method for decreasing magnetic field sensitivity of long rf pulses | |
KR870000677B1 (en) | Devices using nuclear magnetic resonance | |
Leclerc et al. | NMR diffusion measurements under chemical exchange between sites involving a large chemical shift difference | |
US3140440A (en) | Nuclear resonant control apparatus | |
Lee et al. | Static nuclear spin polarization induced in a liquid by a rotating magnetic field | |
Kunitomo et al. | Modification of Zeeman energy by non-resonant oscillating field in the rotating frame | |
US10502602B2 (en) | Apparatus and method for measuring velocity and composition of material in and adjacent to a borehole |