SU894506A1

SU894506A1 - Magnetic resonance signal pickup

Info

Publication number: SU894506A1
Application number: SU802925043A
Authority: SU
Inventors: Александр Кириллович Савин; Александр Михайлович Кармишин
Original assignee: Институт физики им. Л.В.Киренского СО АН СССР
Priority date: 1980-05-16
Filing date: 1980-05-16
Publication date: 1981-12-30

Description

(54) ДАТЧИК СИГНАЛА МАГНИТНОГО РЕЗОНАНСА(54) MAGNETIC RESONANCE SIGNAL SENSOR

II

Изобретение отйоситс к ргшиоспе тросхотт и может быть использовано в citeKXpOMefpax магнитного резонанса , а Факте в различных радиотехнических и из)« рительных устройствах на основе магнитного резонанса.The invention is based on cryptoscopes and can be used in magnetic resonance citeKXpOMefpax, and in fact, in various radio engineering and magnetic resonance devices.

Известен датчик дерного магнитного резонанса, содержгиций две перюдаюoute и одну приемную катушки. В этом датчике электромагнитна ортогональность между передающей н приемной системой обеспечиваетс благодар взаимному расположению катушек, а такчсе благодар регулировке амплиту Ды и фазы радиочастотного напр жени питани каждой передающей катушки. Регулировка осуществл етс переменными резисторами и конденсатораго, пшдключеннымн параллельно каждой передающей катушки tilОднако это устройство обладает следующими недостатками. Наличие двух передающих катушек усложн ет датчик (по сравнению с датчиком с одной передающей системой), что приводит к увеличению габаритов и ухудшению стабильности характеристик датчика. Однородность входного радиочастотного пол внутри приемной катушки зависит от ее размеров и отA nuclear magnetic resonance sensor is known, the contents of which are two are transmitted and one receiving coil. In this sensor, electromagnetic orthogonality between the transmitting and receiving systems is ensured by the relative positioning of the coils, as well as by adjusting the amplitude Dy and the phase of the radio frequency voltage of each transmitting coil. Adjustment is made by variable resistors and capacitors connected in parallel to each transmitting coil. However, this device has the following disadvantages. The presence of two transmitting coils complicates the sensor (as compared with a sensor with one transmission system), which leads to an increase in size and deterioration of the stability of the sensor characteristics. The homogeneity of the RF input field inside the receiving coil depends on its size and on

расположени относительно передающнх катушек. Подключение регулируемых зисторов параллельно передакицнм катушкам приводит к уменьшению добротности зтих катушек, что сннжает чувствительность датчика.positioned relative to the transmission coils. Connecting adjustable sistors parallel to the coil output leads to a decrease in the quality of these coils, which reduces the sensitivity of the sensor.

Наиболее близким техническим реше-t нием к предлагаемому вл етс датчик The closest technical solution to the proposed is a sensor

10 сигнала магнитного резонанса, содержащий полосковый резонатор, состо щий из двух заземленных и токонесущей полосок, регулируекие емкости возбуждени , подключенные к токонесущей полоске резонатора с разных сторон ОТ оси cHNweTpHH, емкость укорочени , подключенную к разомкнутому концу токонесущей полоски, приемную катушку, расположенную между заземЯ ) ленными и токонесущей полосками f 2j|. Однако в этом устройстве высока степень разв зки между входом и выходом достигаетс при установке оси приемной катушки строго пара}глель25 но оси токонесущей полоски. Дл точной установки примен етс механнзм поворота и закреплени катушки. При смене одного образца на другой, отличающийс магнитоэлектрическими характеристиками, измен етс конфигураци ВЧ пол в объеме катушки, что приводит к по влению в ней паразитной наводки, котора устран етс только при дополнительном повороте катушки. Устройство поворота и закреплени катушки сложно в изготовЛенин , а настройка датчика при замене одного образца другим занимает иного времени. Цель изобретени - упрощение кон струкции датчика и сокращение времени его настройки. Поставленна цель достигаетс тем что в известный датчик сигнала магнитного резонанса, содержащий полосковый резонатор, состо щий из дву заземленных и токонесущей полосок, (регулируегвле емкости возбуждени , подключенные к токонесущей полоске р зонатора с. разных сторон от ее оси симметрии, емкость укорочени подключенную к разомкнутому концу токо несущей полоски, приемную KaTjmiKy, наход щуюс между заземленными и токонесущей полосками, дополнительн введены регулируегФав емкости укорочени , подключенные к токонесущей щолоске резонатора с разных сторон Ьт оси ее си ®«етрнй. На фиг. 1 изображеи датчик без верхней заземп квдей пластины и боко вых стенок, общий вид; на фиг. 2 и 3 - схематическа картина резонансных токов в полоске укороченного ре зонатора, Датчик содержит корпус 1 полоскового резонатора, токонвсу1 ую поло ку 2 резонатора, электрически соеди аенную одним концом с корпз сом 1. Другой конец полоски 2 соединен с корпусом 1 через емкости 3 - 5 укорочени , причем емкости 3 и 5 регулируемые . Приемна катушка б жестко закреплена вОлизи закорочейного кон полоски 2 таким образом что ее ось параллельна оси сн 4метрии полоски 2 Резонатор возбуждаетс при помощи р гу лиру jivaax емкостей 7 и 8 возбуждени . Образец помещен в катушку б, дл смены образца предусмотрено отв стие в стеикё резонатора. Устройство работает следующим об зом. На вход датчика подаетс ргщиоча тотный сигнал, который через емкости 7 и 8 возбуждает резонатор.Ре гулировкой емкостей 4,5,7 и 8 устра HijeTCH паразитна наводка в катушке в результате чего входна мощность н1 просачиваетс на выход датчика. Датчик помещен в магнитное поле Нр таким образом, чтобы магнитные сило вые линии были направлены перпендик л рно плоскости полоски 2 . При выполнении условий магнитного резонанса в образце, помещенном в катуш возникает прецесси спинов, благодар которой на выходе датчика по в . л етс сигнал спиновой индукции. В предлагаемой конструкции точна механическа установка катушки б дл уменьшени паразитной наводки в ней заменена регулировкой величин емкостей 5 и 4. При этом был использован тот факт, что механическа ориентаци катушки в услови х неизменной конфигурации ВЧ пол в резонаторе может быть эквивалентна изменению конфигурации ВЧ пол при неподвижной катушке . Конфигураци В. в резонаторе однозначно св зана с геометрической картиной резонансных токов, протекающих в токонесущей полоске. Фиг. 2 соответствует случаю, когда емкости 3 и 4 укорочени равна между собой и равны величине С , а фиг. 3 - случаю, когда емкость 5 укорочени равна О, а емкость 3 рав-. на 2Сд(С - посто нна. При этом сум марна емкооть укорочени не измен етс и, следовательно, не измен етс г частота настройки резонатора. Как следует из фиг. 2, линии резонансных токов искривлены и имеют противополо кво напревлениые составл ющие,; перпендикул рные оси полоски. В приемной катушке, ось йоторой параллел }на оси полоски, ив возникает паразитный сигнал, так как ЭДС индукции в катушке, вызванна противоположно направленна токами в полоске, равг на нулю. Как следует из фиг. 3, в катушке , сориентироваиной вдоль оси полоски, возникает паразитна наводка , вызванна нескомпенсированными компонентами резонансных токов протекаквдими через емкость укорочени . Дл устранени этой наводки необходимо повернуть катушку вокруг оси, перпендикул рно полоске(фиг.З). При величине емкости 3 укорочени равной О, а емкости 5 - равной 2Со распределение токов будет зеркально-сиьвиетричным схеме токов { фиг. З), а фаза ЭДС, навод щейс в катушке, в этом случае И3| менитс на . Таким образом, регулировка емкое- гей 4 и 5 укорочени (фиг. 1) приводит к перераспределению резонансных токов в полоске 2. Расположение eMKOcJ тей 4 и 5 укорочени с разных сторон от оси симметрии токонесущей полоски резонатора, а также изменение нх величин дает возможность измен ть амплиу туду и фазу ЭДС, наводимой в неподвижной катушке. Предложенна емкостна регулировка соответствует механическому повороту катушки вокруг оси перпендикул рной полоске 2. Дл сохранени неизменной резонаног ной частоты резонатора целесообразно емкости 4 и 5 укорочени регулировать противофазно, т.е. увеличива величиг ну одной из них настолько же уменьшать величину другой. Использование новых элементов - регулируемых емкостей укооочени - позвол ет упростить датчик, облегчить и10 magnetic resonance signal containing a strip resonator consisting of two earthed and current-carrying strips, adjustable excitation capacitors connected to the current-carrying resonator strip from different sides from the cHNweTpHH axis, a shortening capacitance connected to the open end of the current-carrying strip, located in the ground coil ) f and j current strips f 2j |. However, in this device, a high degree of decoupling between the input and the output is achieved when the receiving coil axis is set to strictly steam} across the axis of the current-carrying strip. For precise installation, the coil turning and securing mechanism is used. When changing one sample to another, differing in magnetoelectric characteristics, the RF field configuration in the volume of the coil changes, which leads to the appearance of a parasitic pickup in it, which is eliminated only with an additional turn of the coil. The device for turning and securing the coil is difficult to manufacture, and it takes a different time to adjust the sensor when replacing one sample with another. The purpose of the invention is to simplify the design of the sensor and reduce its setup time. The goal is achieved by the fact that in a known magnetic resonance signal sensor containing a strip resonator consisting of two grounded and current-carrying strips (regulating the excitation capacitance connected to the current-carrying stripe p of the resonator on different sides of its axis of symmetry, the shortening capacitance connected to the open the end of the current carrier strip, the receiving KaTjmiKy, located between the grounded and the current-carrying strips, were additionally introduced to control the shortening capacitance connected to the current-carrying strip and resonate The aperture is from different sides of its axle CI ® "energy. In Fig. 1 is a picture of a sensor without an upper copy of the plate and side walls, general view; Fig. 2 and 3 are a schematic picture of resonant currents in a strip of a shortened resonator; the body 1 of the strip resonator, the current strip 2 of the resonator, is electrically connected at one end to the housing 1. The other end of the strip 2 is connected to the housing 1 through shortening tanks 3 - 5, with the tanks 3 and 5 being adjustable. The pickup coil is rigidly fixed in the short end cone of strip 2 in such a way that its axis is parallel to the axis of 4 metry of strip 2. The resonator is excited by j-iaxax exciter capacitors 7 and 8. The sample is placed in coil b, for changing the sample there is an answer in the steikyo of the resonator. The device works as follows. A sensor signal is applied to the input of the sensor, which, through capacitors 7 and 8, excites the resonator. By juggling the capacitors 4,5,7 and 8 into HijeTCH parasitic pickup in the coil, as a result, the input power H1 leaks to the output of the sensor. The sensor is placed in a magnetic field Hp in such a way that the magnetic field lines are directed perpendicular to the plane of the strip 2. When the conditions of magnetic resonance are fulfilled, a spin precession occurs in a sample placed in a coil, due to which at the output of the sensor in. Spin induction signal. In the proposed design, the exact mechanical installation of coil b to reduce parasitic interference in it is replaced by adjusting the values of capacitances 5 and 4. In this case, the fact that the mechanical orientation of the coil under conditions of constant configuration of the RF field in the resonator can be equivalent to changing the configuration of the RF field when fixed coil. The V. configuration in the cavity is unambiguously related to the geometric pattern of the resonant currents flowing in the current-carrying strip. FIG. 2 corresponds to the case where the shortening tanks 3 and 4 are equal to each other and equal to the value C, and FIG. 3 - the case when the capacity of 5 shortening is equal to O, and the capacity of 3 equals-. 2Cd (C is constant. In this case, the sum of the shortening margins does not change and, therefore, does not change the frequency of the resonator tuning. As it follows from Fig. 2, the lines of the resonant currents are curved and have opposite heating components Stripe axes. In the receiving coil, the axis of the parallel parallel} on the strip axis, a parasitic signal arises, since the induced emf in the coil, caused by the opposite direction of the currents in the strip, is equal to zero, as shown in Fig. 3, in the coil, by orientation. along the strip axis arising parasitic interference caused by uncompensated components of the resonant currents through the shortening capacitance.To eliminate this induction it is necessary to turn the coil around the axis perpendicular to the strip (fig. 3). - syvietric circuit of currents {Fig. 3), and the phase of the EMF induced in the coil, in this case I3 | menits on Thus, the adjustment of capacitive 4 and 5 shortening (Fig. 1) leads to the redistribution of resonant currents in strip 2. The arrangement of eMKO 4 and 5 shortening from different sides of the symmetry axis of the current-carrying resonator strip The amplitude of the amplitude and phase of the emf induced in a fixed coil. The proposed capacitive adjustment corresponds to a mechanical rotation of the coil around the axis of the perpendicular strip 2. In order to maintain the resonant frequency of the resonator at a constant frequency, it is advisable to shorten capacitance 4 and 5 to be out of phase, i.e. increasing the magnitude of one of them as much to reduce the value of the other. The use of new elements - adjustable jigging tanks - allows to simplify the sensor, facilitate and

ускорить его настройку при работе со сменными образцами. Благодар введению предложенной регулировки по вилась возможность устранить механическую регулировку в датчике и жестко закрепить приемную катушку, что улучшило стабильность работы датчика. Применение варикапов вместо емкостей 4 и 5. 7 и 8 дает возможность дистанционно настраивать датчик, что улучшает его эксплуатационные качества.speed up its setting when working with interchangeable samples. Thanks to the introduction of the proposed adjustment, it was possible to eliminate the mechanical adjustment in the sensor and firmly fasten the receiving coil, which improved the stability of the sensor. The use of varicaps instead of tanks 4 and 5. 7 and 8 allows you to remotely configure the sensor, which improves its performance.

Claims

1. Salitov Y. Yu. 5 nuclear magnetic resonance spectrometer of high resolution. - Instruments and experimental technique. 1961. 5. p. 100-108.

2. The author's witness “the USSR Union 721735, cl. 6 01 "27/78, 1978

(prototype).