WO2007101741A1 - Zirkulator und magnet-resonanz-gerät - Google Patents

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WO2007101741A1
WO2007101741A1 PCT/EP2007/050585 EP2007050585W WO2007101741A1 WO 2007101741 A1 WO2007101741 A1 WO 2007101741A1 EP 2007050585 W EP2007050585 W EP 2007050585W WO 2007101741 A1 WO2007101741 A1 WO 2007101741A1
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WO
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circulator
frequency
magnetic resonance
port
magnetic field
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Application number
PCT/EP2007/050585
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English (en)
French (fr)
Inventor
Peter Feld
Georg Rauh
Wilfried Schnell
Markus Vester
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00—Auxiliary devices
    • H01P1/32—Non-reciprocal transmission devices
    • H01P1/38—Circulators
    • H01P1/383—Junction circulators, e.g. Y-circulators

Definitions

  • the invention relates to a circulator, in particular for use in high frequency systems of a magnetic resonance device, and a magnetic resonance device with such a circulator.
  • the magnetic resonance (MR) imaging is a well known and well established process which is used in particular in the Medizi ⁇ African imaging.
  • a to un ⁇ tersuchender body is in a strong homogeneous static Mag ⁇ netfeld, the so-called main magnetic field is introduced which effects in the body, an alignment of the nuclear spins of atomic nuclei, in particular of water-bound hydrogen nuclei (protons).
  • these nuclei are excited to precess movement around the main magnetic field.
  • RF high-frequency
  • Both RF excitation of the nuclear spins and detection of the nuclear spin signals require a radio frequency system with a radio frequency antenna.
  • the RF system comprises at least one high-frequency amplifier (RFPA - "radio frequency power amplitude-fier").
  • RFPA radio frequency power amplitude-fier
  • RFPA high-frequency amplifier
  • an optimal adaptation of the input port of the radio-frequency antenna is seldom given in practice, since the adaptation among other things also depends on the load of the radio-frequency antenna that is to be examined varies dependent. Therefore, the signal fed into the high-frequency antenna signal is minimum is usually about ⁇ partially reflected. the upstream prior to the input port of the high frequency antenna components, in particular high-frequency amplifier, this reflected power must tolerate without damage.
  • Magnetic resonance devices often use multi-port antennas which have at least 2, typically 8, 16 or 32 input ports coupled together.
  • the control signals for the input ports are usually generated by several high-frequency amplifiers.
  • each input port is powered by its own radio frequency amplifier. Characterized in that the input ports of the Vietnamese ⁇ are coupled, via coupled voltages may occur at the input ports. These voltages add up to those reflected at the input ports and returning
  • the high-frequency amplifiers which control an input port of a multi-port antenna, are exposed to particularly high loads.
  • the problem of reflected and over-coupled voltage can be solved by over-dimensioning the high-frequency amplifier.
  • the peak voltage of the high-frequency amplifier is selected to be significantly higher than the forward voltage required during operation, so that the peak voltage is in any case greater than the sum of the forward voltage and the voltage of the returning signal.
  • this increases the cost of the high frequency amplifier.
  • Another option is to arrange even a circulator or an isolator (ger .: “insulator”) at the output port of the Hochfre ⁇ quenzverEntrs or high-frequency amplifier, so that the reflected power does not reach the high-frequency amplifier and this additional burden.
  • a circulator is a passive device with at least three gates, in which a power fed in at one gate is weakened at a different gate, while all the other gates are largely decoupled, ie only around a high barrier ⁇ attenuation reduced power is offered.
  • the ports of the circulator are characterized by a cyclic sequence ge ⁇ , ie a offered at one of the goals performance is passed to the next goal.
  • a disposable ⁇ line is also a passive device with two connec ⁇ sen (ports), the se an electromagnetic power idealerwei ⁇ pass only in one direction.
  • This non-reciprocal behavior is typically produced in circulators or disposable conductors in that a ferrite is in a static magnetic field generated by a permanent magnet surrounding the ferrites. Due to the magnetic field of the permanent magnet, the ferrite assumes a gyrotropic behavior. High-frequency signals that are fed to a gate are only forwarded to the next gate.
  • the circulator according to the invention comprises a ferrites, wherein the circulator in the vicinity of a device which generates a static magnetic field in its Umge ⁇ exercise, can be arranged such that the circulator has its non-reciprocal property by an interaction of the ferrite with the static magnetic field of the device.
  • the circulator receives its nonreciprocal property, one as long as the ferrite is placed in the static magnetic field, and thereby a Wech ⁇ sel Titan the static magnetic field to the circulator takes place. This means that can be ensured by a permanent Anord ⁇ tion of the circulator or its ferrites in the static magnetic field of the device of the circulator or its ferrite whose functionally typical non-reciprocal property.
  • the circulator obtains its non-reciprocal property by the interaction of the ferrite only with the static magnetic field of the device. This means that no additional static magnetic field, but only the static magnetic field generated by the device gives the circulator the non-reciprocal function typical of a circulator.
  • the magnetic field which gives the ferrite an anisotropic permeability and thus the circulator its non-reciprocal function, is generated by a magnet associated with the circulator, usually by a permanent magnet.
  • the ferrite of the circulator according to the invention receives its anisotropic permeability through the static magnetic field of the device, which is not an actual component of the circulator as an external device.
  • the part of the circulator, the conventional forth in ⁇ circulators can generate the magnetic field, formed much more easily or are preferably omitted entirely, so that the circulator according to the invention in comparison to conventional circulators can be produced at lower cost.
  • the circulator according to the invention allows a particularly accurate and constant signal transmission.
  • the circulator comprises means for cooling the circulator.
  • the means for cooling can be made comparatively simple and can be arranged more efficiently in the vicinity of the ferrites or on the ferrites themselves.
  • a cooling can be factory-digit ⁇ by attaching a heat sink or a heat pipe system.
  • the tempera- During operation, the temperature of the circulator is kept substantially constant so that the signal transmission is improved with regard to its accuracy and constancy.
  • the circulator is designed as a three-port circulator.
  • the circulator is designed as a one-way line. This can for example be characterized ER- enough that a third port is complete a circulator with a built into the circulator load so that such a modified circulator having only two doors, the forward a supplied power only in egg ⁇ ner direction.
  • the device that generates a static magnetic field in its environment is a magnetic resonance device.
  • a magnetic resonance device has a strong static magnetic field, so that this magnetic field, which is commonly used for magnetic resonance imaging, is also used to advantage in that the circulator its non ⁇ reciprocal property by the interaction of the ferrite with the receives static magnetic field.
  • the frequency range of the circulator comprises a Larmor frequency of the magnetic resonance device.
  • the circulator can be used in a high frequency system of the magnetic resonance apparatus.
  • the tuning of the Fre acid sequence of the circulator can be place of construction, among other things by the power, which determines the strength of the external magnetic field achieved by the choice of material of the ferrite and by the dimensioning of the matching of the circulator.
  • the MRT device comprises a high-frequency system, which in turn comprises a circulator according to one of claims 1 to 4.
  • the high-frequency system of the magnetic resonance device equipped with the circulator allows - as described above - a particularly accurate and constant signal transmission.
  • the circulator frequency amplifier between a high-frequency and a high-frequency antenna is arranged, where ⁇ are stronger at a first port of the circulator with the Hochfrequenzver ⁇ and a second port of the circulator with a high-frequency antenna in ⁇ compound.
  • the passage direction of the circulator extends from the first to the second gate.
  • Circulator in the high-frequency system between the high-frequency amplifier and the high-frequency antenna blocks waves that have been reflected at the high-frequency antenna or passes them to another channel, so that the components of the high-frequency system, in particular the high-frequency amplifier, are protected.
  • This makes it possible to dimension the components, which are protected by the circulator from reflected waves, on the whole smaller, since they no longer have to tolerate the additional load that would result from reflected waves.
  • the high-frequency system can be produced more cheaply.
  • the circulator in the high frequency system of the result from the use of magnetic resonance apparatus nauen advantages in terms of a ge ⁇ and constant signal transmission.
  • the circulator is arranged at an input port of the radio-frequency antenna. In this way a reflektier from the high-frequency antenna ⁇ te wave is directly derived at the input port, so that protected all other components of the radio-frequency system ⁇ the.
  • a third port of the circulator is closed by a load.
  • the circulator acts as a one-way line, allowing signals to pass only in one direction, from the high frequency amplifier to the high frequency antenna.
  • the load can be attached to the circulator or installed in the circulator.
  • a third port of the circulator is connected to a receiving unit.
  • a conventional transmission-reception switch can be replaced by the circulator.
  • signals are routed from the high-frequency amplifier via the first port to the second port and to the high-frequency antenna.
  • Emp ⁇ catch falling measurement signals are passed from the high-frequency antenna of the second port through the third port of the circulator unit for receiving ⁇ .
  • the receiving unit is designed in such a way that it represents a load at least in the transmission mode, ie represents a power-stable termination, which absorbs ("marshes up") the power coming from the antenna.
  • FIG. 1 shows the schematic structure of a magnetic resonance device comprising a high-frequency system in which the circulator according to the invention finds application
  • Fig. 2 is a perspective view of the invention shown SEN circulator
  • FIGS. 3 to 5 show various schematic constructions of a high-frequency system of a magnetic resonance apparatus, which in each case comprises the circulator according to the invention.
  • 1 shows schematically the structure of a magnetic resonance apparatus 1.
  • the components of the magnetic resonance apparatus 1, with which the actual measurement is carried out, are located in a high frequency technically shielded measuring cabin 3.
  • To a body by means of magnetic resonance To investigate imaging different, in their temporal and spatial characteristics exactly matched magnetic fields are irradiated on the body.
  • a strong magnet typically a cryomagnet 5 with a tunnel-shaped opening, creates a strong, static basic magnetic field ⁇ 7, usually from 0.2 Tesla to 3 Tesla and more.
  • a body to be examined - not shown here - is stored on a patient bed 9 and positioned in the main magnetic field 7.
  • the high-frequency excitation pulses are generated by a pulse generating unit 15, which is controlled by a pulse sequence control unit 17. After a ⁇ Ver amplification by an RF amplifier 19 they are conducted to the radio-frequency antenna.
  • the high-frequency system shown here is only indicated schematically. Usually, more than one pulse generating unit 15, more than one high-frequency amplifier 19 and a plurality of high-frequency antennas are used in a magnetic resonance apparatus 1.
  • the gradient coils 21 are controlled by a gradient coil control unit 23 which, like the pulse generation unit 15, is connected to the pulse sequence control unit 17.
  • the signals emitted by the excited nuclear spins are received by the body coil 13 and / or local coils 25, amplified by associated high-frequency preamplifiers 27 and further processed and digitized by a receiving unit 29.
  • An image processing unit 31 generates from the measured data an image that includes a control panel 33 is a user ⁇ placed or stored in a storage unit 35th
  • a central processing unit 37 controls the individual Appendices ⁇ gene components.
  • the high-frequency antenna with which the excitation pulses are irradiated ⁇ - in this case, the body coil 13 - must be matched as closely as possible to the upstream high-frequency system, so that as little energy at the input port of the high-frequency antenna is reflected. As initially be ⁇ wrote optimum adaptation of the radio-frequency antenna is not always possible.
  • the high-frequency antenna as is often the case with magnetic resonance devices, also has several input ports coupled to one another, disturbing couplings can occur between the individual antenna ports, so that voltages reflected at the input ports are added to a voltage reflected at the input port.
  • the input port of the radio-frequency antenna and the output port of the radio-frequency system are connected to a circulator 39 in such a way that one of the radio-frequency amplifiers 19 transmitted to the radio-frequency antenna signal is passed through the circulator 39 largely unattenuated, while a signal in the reverse Rich ⁇ tion is largely blocked.
  • the circulator 39 is simultaneously connected to the receiving unit 29 such that the circulator 39 fulfills the function of an otherwise necessary transmit-receive switch.
  • this is merely a spe- cial arrangement of the circulator 39 in the high frequency system of the magnetic resonance apparatus 1.
  • Fig. 3 to Fig. 5 ver ⁇ are explained different assembly variants in more detail later.
  • the circulator 39 is net angeord- near the cryomagnet 5, in such a way that the circulator 39 which faces him ty ⁇ european non-reciprocal property by interaction of the main static magnetic field 7 with its ferrites ⁇ .
  • the circulator obtains its non-reciprocal egg ⁇ genschaft as long as an interaction th of its ferric takes place with the static main magnetic field.
  • the location of the attachment of the circulator 39 is selected so that the prevailing there, the magnetic field strength in such a way with the zir ⁇ kulator 39, in particular with its ferrites, interacts that the circulator is matched 39 to the Larmor frequency of the magnetic resonance unit 1.
  • Those locations where the static main magnetic field 7 has the magnetic field strength suitable for the operation of the circulator 39 form a surface which is usually rotationally symmetrical about the longitudinal axis of the cryomagnet 5.
  • the Zirku ⁇ lator 39 this surface can be placed in several places, preferably at the point at which the supply and from ⁇ leading cable and, therefore, cost saving can be formed from ⁇ as short as possible.
  • the circulator 39 shown in FIG. 2 comprises an electrical circuit board 41 which has three gates 43 offset by 120 ° each.
  • the electrical circuit board 41 shown here is Y-shaped. It may also have other planar shapes with a rotational symmetry of 120 °, as used in conventional circulators.
  • the electrical circuit board 41 is located between two disk-shaped ferrites 45.
  • the ferrites 45 in turn lie between two base plates lying at the same potential, of which only the rear base plate 47 is shown for the sake of clarity.
  • the circulator 39 is arranged in the vicinity of the cryomagnet 5 such that the stati ⁇ cal main magnetic field 7 generated by the Kryomagneten 5 has a component which is perpendicular to the ferrite 45.
  • the Ferri ⁇ th 45 the typical gyrotropic property to which the kulator Zir ⁇ 39 his typical non-reciprocalêtswei- se confers.
  • a performance offered at a goal is passed on almost unattenuated at the next goal, while the following goal is largely decoupled.
  • the circulator 39 Since the circulator 39 no longer requires a permanent magnet for its function, the circulator 39 is overall less expensive to produce. In addition, the circulator 39 can be cooled better and more efficiently because it has fewer components than a conventional circulator, which are also more accessible.
  • a centrally arranged heat sink 49 is schematically indicated on the rear base plate 47, which dissipates the heat generated in the circulator 39 from the circulator 39 into the environment. Since the cooling of the circulator 39 simp ⁇ cher and be designed more efficiently can the operating subject of the circulator 39 as compared to conventional circulators less volatility, so that a more accurate and more consistent signal over ⁇ transmission is achieved with the circulator.
  • FIGS. 3 to 5 Various arrangement variants of the circulator 39 in a high-frequency system of a magnetic resonance apparatus 1 will now be explained in greater detail in FIGS. 3 to 5.
  • the principle of possible expedient arrangements of the circulator 39 in the high-frequency system is primarily explained in FIGS. 3 to 5.
  • the high-frequency system itself is not limited to the shapes shown in FIGS. 3 to 5.
  • FIG. 3 shows a schematic section of a high-frequency system of a magnetic resonance apparatus 1, in which the circulator 39 according to the invention is arranged in each case at an input port of a high-frequency antenna 51.
  • the Hochfre ⁇ quenzsystem is designed in the embodiment shown here so that the radio frequency system two different high-frequency antennas 51, such as a body coil and a head matrix coil, via a coil switch 53 can optionally be ⁇ controlled.
  • a circulator 39 is arranged in each case.
  • the third port of each circulator 39 is completed with a load 55.
  • the signals from the high-frequency amplifier 19 are passed through the circulators 39 to the high-frequency antennas 51, while the energy of a wave which has been reflected at the high-frequency antennas 51 is discharged into the load 55.
  • the circulator 39 protects its upstream components such as the high-frequency amplifier 19, the coil splitter 53 or the feeding coaxial cable 57, which are cost-effective because of this. can be performed because they must tolerie ⁇ lower loads.
  • the coaxial cables 57 are shown for clarity only in a portion of Hochfrequenzsys ⁇ tems indicated.
  • a transmitting-receiving switch 59 Between the high-frequency antennas 51 and the circulators 39 is in each case a transmitting-receiving switch 59, so that the two high-frequency antennas 51 can also be used as receiving antennas.
  • a signal received by the radio-frequency antennas 29 integrated signal is passed in this case to a Empfangsein ⁇ .
  • FIG. 4 shows a schematic detail of another embodiment variant of the high-frequency system.
  • the circulator 39 is arranged at the output port of the high-frequency amplifier 19.
  • this Va ⁇ riante the advantage that only one circulator 39 is necessary to protect the high-frequency amplifier 19.
  • the following components such as the coaxial cable 59 leading to the radio-frequency antennas 51, the coil switch 53 or the transmitting-receiving switches 59, must be dimensioned such that they can withstand the load from a wave reflected at the radio-frequency antennas 51.
  • Fig. 5 shows a variant embodiment in which the Zirkulato ⁇ ren 39 are also arranged on the input ports of the radio-frequency antennas 51, but find switch as transmit-receive using the same.
  • the third port of the circulator 39 is connected to a receiving unit 29, so that - if the high-frequency antennas 51 are used for the reception of nuclear spin signals - the received signal is forwarded by the circulator 39 to the receiving unit 29 of the high-frequency system.
  • the transmitting-receiving switches 59 connected between the circulators 39 and the receiving unit 29 serve to derive a power derived from the circulators 39 into a load in the transmission mode.
  • the transmit-receive switch 59 is switched so in the case of reception, is that coming from the circulator signal to the receiving unit 29 knewge ⁇ passes.

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  • Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Zirkulator mit einem Ferriten (45) , wobei der Zirkulator in der Nähe eines Gerätes, das in seiner Umgebung ein statisches Magnetfeld erzeugt, derart anordenbar ist, dass der Zirkulator (39) seine nichtreziproke Eigenschaft durch eine Wechselwirkung des Ferriten (45) mit dem statischen Magnetfeld (7) erhält. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Magnet-Resonanz-Gerät mit einem Hochfrequenzsystem, das einen derartigen Zirkulator (39) umfasst.

Description

Beschreibung
Zirkulator und Magnet-Resonanz-Gerät
Die Erfindung betrifft einen Zirkulator, insbesondere zum Einsatz bei Hochfrequenzsystemen eines Magnet-Resonanz- Gerätes, sowie ein Magnet-Resonanz-Gerät mit einem derartigen Zirkulator .
Die Magnet-Resonanz- (MR) -Bildgebung ist ein bekanntes und fest etabliertes Verfahren, das insbesondere bei der medizi¬ nischen Bildgebung eingesetzt wird. Hierbei wird ein zu un¬ tersuchender Körper in ein starkes homogenes statisches Mag¬ netfeld, das sogenannte Hauptmagnetfeld, eingebracht, das in dem Körper eine Ausrichtung der Kernspins von Atomkernen, insbesondere von an Wasser gebundenen Wasserstoffatomkernen (Protonen), bewirkt. Mittels hochfrequenter Anregungspulse werden diese Kerne zu einer Präzessionsbewegung um das Hauptmagnetfeld angeregt. Nach dem Ende eines entsprechenden Hoch- frequenz- (HF-) Anregungspulses präzedieren die Kernspins mit der sogenannten Larmorfrequenz, die von der Stärke des Hauptmagnetfeldes abhängt. Aufgrund verschiedener Wechselwirkungs¬ arten richten sich die Kernspins mit einem charakteristischen zeitlichen Verlauf wieder entlang der durch das Hauptmagnet- feld vorgegebenen Vorzugsrichtung aus. Der zeitliche Verlauf ist unter anderem gewebeabhängig und kann anhand von sogenannten Relaxationszeiten beschrieben werden. Durch rechnerische und/oder messtechnische Analyse der integralen, hochfre¬ quenten Kernsignale kann aus der räumlichen Verteilung der Kernspindichte in Verbindung mit den jeweiligen Relaxations¬ zeiten ein Bild generiert werden. Die Zuordnung des infolge der Präzessionsbewegung nachweisbaren Kernresonanzsignals zum Ort seiner Entstehung erfolgt durch Anwendung von magnetischen Feldgradienten. Dazu werden entsprechende Gradienten- felder dem Hauptmagnetfeld überlagert und so gesteuert, dass nur in einer abzubildenden Schicht eine Anregung der Kerne erfolgt. Auf diesen physikalischen Effekten basierende Abbildungssysteme sind auch bekannt unter den Bezeichnungen Kerns- pin-Tomographie, Nuclear-Magnetic-Resonance (NMR) -Tomo gra- phie oder Magnetic Resonance Imaging (MRI) .
Sowohl zur HF-Anregung der Kernspins als auch zur Detektion der Kernspinsignale ist ein Hochfrequenzsystem mit einer Hochfrequenzantenne erforderlich .
Sendeseitig umfasst das Hochfrequenzsystem mindestens einen Hochfrequenzverstärker (RFPA - „radio frequency power ampli- fier") , der ein Steuersignal verstärkt, das daraufhin zu ei¬ ner Hochfrequenzantenne geleitet wird und über einen bzw. mehrere Eingangsports in die Hochfrequenzantenne eingespeist wird. Bei einer nicht optimalen Anpassung der Eingangsports der Hochfrequenzantenne kommt es zu teilweise erheblichen rücklaufenden Spannungen bzw. Leistungen. Eine optimale Anpassung des Eingangsport der Hochfrequenzantenne ist in der Praxis jedoch selten gegeben, da die Anpassung unter anderem auch von der Belastung der Hochfrequenzantenne, die mit dem zu untersuchenden Körper variiert, abhängt. Daher wird das in die Hochfrequenzantenne eingespeiste Signal in der Regel zu¬ mindest teilweise reflektiert. Die vor dem Eingangsport der Hochfrequenzantenne vorgeschalteten Bauteile, insbesondere Hochfrequenzverstärker, müssen diese reflektierte Leistung ohne Schaden tolerieren.
Oftmals werden bei Magnet-Resonanz-Geräten Mehrport-Antennen eingesetzt, die über mindestens 2, typischerweise über 8, 16 oder 32 untereinander verkoppelte Eingangsporte verfügen. Die Steuersignale für die Eingangsporte werden dabei üblicherwei- se von mehreren Hochfrequenzverstärkern erzeugt. Idealerweise wird jeder Eingangsport von einem eigenen Hochfrequenzverstärker gespeist. Dadurch, dass die Eingangsporte untereinan¬ der verkoppelt sind, können an den Eingangsporten übergekoppelte Spannungen auftreten. Diese Spannungen addieren sich zu den an den Eingangsporten reflektierten und rücklaufenden
Spannungen, sodass die Hochfrequenzverstärker, die einen Eingangsport einer Mehrport-Antenne ansteuern, besonders hohen Belastungen ausgesetzt sind. Das Problem der reflektierten und übergekoppelten Spannung kann durch eine Überdimensionierung des Hochfrequenzverstärkers gelöst werden. Dabei wird die Spitzenspannung des Hoch- frequenzverstärkers deutlich über der im Betrieb notwendigen Vorwärtsspannung gewählt, sodass die Spitzenspannung in jedem Fall größer ist als die Summe der Vorwärtsspannung und der Spannung des rücklaufenden Signals. Hierdurch erhöhen sich jedoch die Kosten des Hochfrequenzverstärkers.
Eine andere Möglichkeit ist es, am Ausgangsport des Hochfre¬ quenzverstärkers oder im Hochfrequenzverstärker selbst einen Zirkulator oder eine Einwegleitung (engl.: „Isolator") anzuordnen, sodass die rücklaufende Leistung nicht in den Hoch- frequenzverstärker gelangt und diesen zusätzlich belastet.
Ein Zirkulator ist ein passives Bauelement mit mindestens drei Toren, bei denen eine an einem Tor eingespeiste Leistung um eine geringe Durchgangsdämpfung geschwächt an einem ande- ren Tor angeboten wird, während alle übrigen Tore weitgehend entkoppelt sind, an ihnen also nur die um eine hohe Sperr¬ dämpfung verminderte Leistung angeboten wird. Die Ports des Zirkulators sind dabei durch eine zyklische Reihenfolge ge¬ kennzeichnet, d.h. eine an einem der Tore angebotene Leistung wird an das jeweils nächste Tor weitergereicht. Eine Einweg¬ leitung ist ebenso ein passives Bauelement mit zwei Anschlüs¬ sen (Ports) , das eine elektromagnetische Leistung idealerwei¬ se nur in einer Richtung durchlässt.
Dieses nichtreziproke Verhalten wird bei Zirkulatoren bzw. Einwegleitern üblicherweise dadurch erzeugt, dass sich ein Ferrit in einem statischen Magnetfeld befindet, das von einem den Ferriten umgebenden Permanentmagneten erzeugt wird. Durch das Magnetfeld des Permanentmagneten nimmt der Ferrit ein gyrotropes Verhalten an. Hochfrequenzsignale, die an einem Tor eingespeist werden, werden lediglich an das nächste Tor weitergeleitet. Das gewünschte nichtreziproke Verhalten funk¬ tioniert innerhalb eines bestimmten Frequenzbereiches, der sich durch geeignete Dimensionierung des Ferriten und der Größe des statischen Magnetfeldes festlegen lässt.
Während des Betriebes eines Zirkulators erwärmen Hochfre- quenzverluste den Zirkulator, insbesondere dessen Ferriten und dessen Permanentmagneten. Dies führt zu einer Änderung der Signalübertragung hinsichtlich Amplitude und Phase des übertragenen Signals. Gerade im Hinblick auf die notwenige Genauigkeit der Übertragung der Hochfrequenzsignale bei einem Magnet-Resonanz-Gerät ergeben sich dadurch Probleme.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen Zirkulator bereitzustellen, der einen einfachen Aufbau besitzt, kostengünstig herzustellen ist und mit dem eine genaue und konstante Sig- nalübertragung ermöglicht wird. Weiterhin ist es die Aufgabe der Erfindung, ein Magnet-Resonanz-Gerät mit einem verbesserten Hochfrequenzsystem bereitzustellen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Zirkula- tor gemäß Anspruch 1 und durch ein Magnet-Resonanz-Gerät nach Anspruch 8. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Der erfindungsgemäße Zirkulator umfasst einen Ferriten, wobei der Zirkulator in der Nähe eines Gerätes, das in seiner Umge¬ bung ein statisches Magnetfeld erzeugt, derart anordenbar ist, dass der Zirkulator seine nichtreziproke Eigenschaft durch eine Wechselwirkung des Ferriten mit dem statischen Magnetfeld des Gerätes aufweist. Der Zirkulator erhält dabei seine nichtreziproke Eigenschaft, solange der Ferrit in dem statischen Magnetfeld angeordnet ist und hierdurch eine Wech¬ selwirkung des statischen Magnetfeldes mit dem Zirkulator stattfindet. Dies bedeutet, dass durch eine dauerhafte Anord¬ nung des Zirkulators bzw. dessen Ferriten im statischen Mag- netfeld des Gerätes der Zirkulator bzw. dessen Ferrit dessen funktionstypische nichtreziproke Eigenschaft gewährleistet werden kann. Bevorzugterweise erhält der Zirkulator seine nichtreziproke Eigenschaft durch die Wechselwirkung des Ferriten lediglich mit dem statischen Magnetfeld des Gerätes. Dies bedeutet, dass kein zusätzliches statisches Magnetfeld, sondern ledig- lieh das statische Magnetfeld, das von dem Gerät erzeugt wird, dem Zirkulator die für einen Zirkulator typische nichtreziproke Funktionsweise verleiht.
Bei herkömmlichen Zirkulatoren wird das Magnetfeld, das dem Ferriten eine anisotrope Permeabilität und dem Zirkulator so seine nichtreziproke Funktionsweise verleiht, durch einen zu dem Zirkulator gehörigen Magneten - üblicherweise durch einen Permanentmagneten - erzeugt. Demgegenüber erhält der Ferrit des erfindungsgemäßen Zirkulators seine anisotrope Permeabi- lität durch das statische Magnetfeld des Gerätes, das als externes Gerät kein eigentlicher Bestandteil des Zirkulators ist. Hierdurch kann das Bauteil des Zirkulators, das bei her¬ kömmlichen Zirkulatoren das Magnetfeld erzeugt, wesentlich einfacher ausgebildet oder bevorzugterweise ganz weggelassen werden, sodass sich der erfindungsgemäße Zirkulator im Vergleich zu herkömmlichen Zirkulatoren kostengünstiger herstellen lässt.
Da sich dieses Bauteil bei herkömmlichen Zirkulatoren im Lau- fe des Betriebes durch Hochfrequenzverluste erwärmt, und da diese Erwärmung - wie eingangs beschrieben - die Genauigkeit und Konstanz der Signalübertragung beeinträchtigt, erlaubt der erfindungsgemäße Zirkulator eine besonders genaue und konstante Signalübertragung.
Bevorzugterweise umfasst der Zirkulator Mittel zum Kühlen des Zirkulators. Dadurch, dass der Ferrit des erfindungsgemäßen Zirkulators nun besser zugänglich ist, können die Mittel zum Kühlen vergleichsweise einfach ausgestaltet werden und effi- zienter in der Nähe des Ferriten oder am Ferriten selbst angeordnet werden. Beispielsweise lässt sich eine Kühlung durch Anbringung eines Kühlkörpers oder eines Heat-Pipe-Systems be¬ werkstelligen. Hierdurch wird auf einfache Weise die Tempera- tur des Zirkulators während des Betriebes weitgehend konstant gehalten, sodass die Signalübertragung hinsichtlich ihrer Genauigkeit und Konstanz verbessert wird.
In einer Ausführungsform ist der Zirkulator als Dreitor- Zirkulator ausgebildet.
In einer anderen Ausführungsform ist der Zirkulator als Einwegleitung ausgebildet. Dies kann beispielsweise dadurch er- reicht werden, dass ein dritter Port eines Zirkulators mit einer in den Zirkulator eingebauten Last abgeschlossen ist, sodass ein derart modifizierter Zirkulator lediglich zwei Tore aufweist, die eine eingespeiste Leistung lediglich in ei¬ ner Richtung weiterleiten.
Bevorzugterweise ist das Gerät, das in seiner Umgebung ein statisches Magnetfeld erzeugt, ein Magnet-Resonanz-Gerät. Ein Magnet-Resonanz-Gerät verfügt über ein starkes statisches Magnetfeld, sodass dieses Magnetfeld, das üblicherweise zur Magnet-Resonanz-Bildgebung eingesetzt wird, auch dahingehend mit Vorteil verwendet wird, dass der Zirkulator seine nicht¬ reziproke Eigenschaft durch die Wechselwirkung des Ferriten mit dem statischen Magnetfeld erhält.
Mit Vorteil umfasst der Frequenzbereich des Zirkulators eine Larmorfrequenz des Magnet-Resonanz-Gerätes. Auf diese Weise kann der Zirkulator in einem Hochfrequenzsystem des Magnet- Resonanz-Gerätes eingesetzt werden. Die Abstimmung der Fre¬ quenz des Zirkulators lässt sich unter anderem durch den Ein- bauort, der die Stärke des externen Magnetfeldes bestimmt, durch die Wahl des Materials des Ferriten und durch die Dimensionierung der Anpassschaltung des Zirkulators erreichen.
Das erfindungsgemäße MRT-Gerät umfasst ein Hochfrequenzsys- tem, das seinerseits einen Zirkulator nach einem der Ansprüche 1 bis 4 umfasst. Das Hochfrequenzsystem des Magnet- Resonanz-Gerätes, das mit dem Zirkulator ausgestattet ist, erlaubt - wie oben beschrieben - eine besonders genaue und konstante Signalübertragung.
Bevorzugterweise ist der Zirkulator zwischen einem Hochfre- quenzverstärker und einer Hochfrequenzantenne angeordnet, wo¬ bei ein erstes Tor des Zirkulators mit dem Hochfrequenzver¬ stärker und ein zweites Tor des Zirkulators mit einer Hoch¬ frequenzantenne in Verbindung stehen. Die Durchlassrichtung des Zirkulators verläuft dabei von dem ersten zu dem zweiten Tor.
Wie eingangs geschildert, sind Bestandteile des Hochfrequenz¬ systems, insbesondere der Hochfrequenzverstärker, durch eine nicht optimale Anpassung der Eingangsports der Hochfrequenz- antenne besonderen Belastungen ausgesetzt. Der Einsatz des
Zirkulators im Hochfrequenzsystem zwischen dem Hochfrequenzverstärker und der Hochfrequenzantenne sperrt Wellen, die an der Hochfrequenzantenne reflektiert worden sind oder leitet diese in einen anderen Kanal, sodass die Bestandteile des Hochfrequenzsystems, insbesondere der Hochfrequenzverstärker, geschützt werden. Hierdurch ist es möglich, die Bestandteile, die durch den Zirkulator vor reflektierten Wellen geschützt werden, insgesamt geringer zu dimensionieren, da sie die zusätzliche Belastung, die durch reflektierte Wellen entstünde, nicht mehr tolerieren müssen. Hierdurch kann das Hochfrequenzsystem kostengünstiger hergestellt werden. Zudem ergeben sich durch den Einsatz des Zirkulators im Hochfrequenzsystem des Magnet-Resonanz-Gerätes Vorteile hinsichtlich einer ge¬ nauen und konstanten Signalübertragung.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Zirkulator an einem Eingangsport der Hochfrequenzantenne angeordnet. Auf diese Weise wird eine von der Hochfrequenzantenne reflektier¬ te Welle unmittelbar am Eingangsport abgeleitet, sodass alle weiteren Bestandteile des Hochfrequenzsystems geschützt wer¬ den . In einer vorteilhaften Ausführungsform ist ein drittes Tor des Zirkulators durch eine Last abgeschlossen. In diesem Fall wirkt der Zirkulator als Einwegleitung, die Signale lediglich in einer Richtung - von dem Hochfrequenzverstärker zur Hoch- frequenzantenne - passieren lässt. Die Last kann dabei am Zirkulator angebaut oder im Zirkulator eingebaut sein.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist ein drittes Tor des Zirkulators mit einer Empfangseinheit verbunden. Auf diese Weise kann eine sonst übliche Sende-Empfangs-Weiche durch den Zirkulator ersetzt werden. Im Sendefall werden Signale von dem Hochfrequenzverstärker über das erste Tor zum zweiten Tor und zur Hochfrequenzantenne geleitet. Im Emp¬ fangsfall werden Messsignale von der Hochfrequenzantenne vom zweiten Tor über das dritte Tor des Zirkulators zur Empfangs¬ einheit weitergeleitet. Die Empfangseinheit ist dabei derart ausgebildet, dass sie zumindest im Sendebetrieb eine Last darstellt, d.h. einen leistungsfesten Abschluss darstellt, der die von der Antenne kommende Leistung aufnimmt („ab- sumpft") .
Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ge¬ mäß den Merkmalen der Unteransprüche werden im Folgenden in der Zeichnung näher erläutert, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein. Es zeigen:
Fig. 1 den schematischen Aufbau durch ein Magnet-Resonanz- Gerät, das ein Hochfrequenzsystem umfasst, in dem der erfindungsgemäße Zirkulator Anwendung findet,
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht durch den erfindungsgemä¬ ßen Zirkulator, und
Fig. 3 bis Fig. 5 verschiedene schematische Aufbauten eines Hochfrequenzsystems eines Magnet-Resonanz-Gerätes, das jeweils den erfindungsgemäßen Zirkulator umfasst. Fig. 1 zeigt schematisch den Aufbau eines Magnet-Resonanz- Gerätes 1. Die Komponenten des Magnet-Resonanz-Gerätes 1, mit denen die eigentliche Messung durchgeführt wird, befinden sich in einer hochfrequenztechnisch abgeschirmten Messkabine 3. Um einen Körper mittels Magnet-Resonanz-Bildgebung zu untersuchen werden verschiedene, in ihrer zeitlichen und räumlichen Charakteristik genauestens aufeinander abgestimmte Magnetfelder auf den Körper eingestrahlt.
Ein starker Magnet, üblicherweise ein Kryomagnet 5 mit einer tunnelförmigen Öffnung, erzeugt ein statisches starkes Haupt¬ magnetfeld 7, das üblicherweise 0,2 Tesla bis 3 Tesla und mehr beträgt. Ein zu untersuchender Körper - hier nicht dargestellt - wird auf einer Patientenliege 9 gelagert und in dem Hauptmagnetfeld 7 positioniert.
Die Anregung der Kernspins des Körpers erfolgt über magneti¬ sche Hochfrequenz-Anregungspulse, die über eine hier als Kör¬ perspule 13 dargestellte Hochfrequenzantenne eingestrahlt werden. Die Hochfrequenz-Anregungspulse werden von einer Pulserzeugungseinheiten 15 erzeugt, die von einer Pulssequenz-Steuerungseinheit 17 gesteuert wird. Nach einer Ver¬ stärkung durch einen Hochfrequenzverstärker 19 werden sie zur Hochfrequenzantenne geleitet. Das hier gezeigte Hochfrequenz- System ist lediglich schematisch angedeutet. Üblicherweise werden mehr als eine Pulserzeugungseinheit 15, mehr als ein Hochfrequenzverstärker 19 und mehrere Hochfrequenzantennen in einem Magnet-Resonanz-Gerät 1 eingesetzt.
Weiterhin verfügt das Magnet-Resonanz-Gerät 1 über Gradien¬ tenspulen 21, mit denen bei einer Messung Gradientenfelder zur selektiven Schichtanregung und zur Ortskodierung des Messsignals eingestrahlt werden. Die Gradientenspulen 21 werden von einer Gradientenspulen-Steuerungseinheit 23 gesteu- ert, die ebenso wie die Pulserzeugungseinheit 15 mit der Pulssequenz-Steuerungseinheit 17 in Verbindung steht. Die von den angeregten Kernspins ausgesendeten Signale werden von der Körperspule 13 und/oder von Lokalspulen 25 empfangen, durch zugeordnete Hochfrequenzvorverstärker 27 verstärkt und von einer Empfangseinheit 29 weiterverarbeitet und digitali- siert.
Eine Bildverarbeitungseinheit 31 erzeugt aus den Messdaten ein Bild, das über eine Bedienkonsole 33 einem Anwender dar¬ gestellt oder in einer Speichereinheit 35 gespeichert wird. Eine zentrale Rechnereinheit 37 steuert die einzelnen Anla¬ genkomponenten .
Die Hochfrequenzantenne, mit der die Anregungspulse einge¬ strahlt werden - in diesem Fall die Körperspule 13 -, muss möglichst genau an das vorgeschaltete Hochfrequenzsystem an- gepasst sein, damit möglichst wenig Energie am Eingangsport der Hochfrequenzantenne reflektiert wird. Wie eingangs be¬ schrieben, ist eine optimale Anpassung der Hochfrequenzantenne jedoch nicht immer möglich.
Wenn die Hochfrequenzantenne, wie bei Magnet-Resonanz-Geräten oftmals üblich, zudem mehrere untereinander verkoppelte Eingangsporte aufweist, können störende Verkopplungen zwischen den einzelnen Antennenports auftreten, sodass zu einer am Eingangsport reflektierten Spannung die an den Eingangsports übergekoppelten Spannungen hinzu kommen.
Um zu verhindern, dass ein am Eingangport der Hochfrequenzantenne zurücklaufendes Signal in das Hochfrequenzsystem zu- rückläuft und dieses belasten würde, ist der Eingangsport der Hochfrequenzantenne und der Ausgangsport des Hochfrequenzsys¬ tem mit einem Zirkulator 39 verbunden, und zwar derart, dass ein von dem Hochfrequenzverstärker 19 zur Hochfrequenzantenne gesendetes Signal vom Zirkulator 39 weitgehend ungedämpft durchgereicht wird, während ein Signal in umgekehrter Rich¬ tung weitgehend gesperrt wird. In dem hier gezeigten Beispiel ist der Zirkulator 39 gleichzeitig derart mit der Empfangseinheit 29 verbunden, dass der Zirkulator 39 die Funktion einer sonst notwendigen Sende- Empfangs-Weiche erfüllt. Dies ist jedoch lediglich eine spe- zielle Anordnung des Zirkulators 39 im Hochfrequenzsystem des Magnet-Resonanz-Gerätes 1. In Fig. 3 bis Fig. 5 werden ver¬ schiedene Anordnungsvarianten später genauer erläutert.
Der Zirkulator 39 ist in der Nähe des Kryomagneten 5 angeord- net, und zwar derart, dass der Zirkulator 39 die für ihn ty¬ pische nicht-reziproke Eigenschaft durch die Wechselwirkung des statischen Hauptmagnetfeldes 7 mit seinem Ferriten auf¬ weist. Der Zirkulator erhält somit seine nicht-reziproke Ei¬ genschaft solange, solange eine Wechselwirkung seines Ferri- ten mit dem statischen Hauptmagnetfeld 7 stattfindet. Der Ort der Anbringung des Zirkulators 39 ist dabei so gewählt, dass die dort vorherrschende Magnetfeldstärke derart mit dem Zir¬ kulator 39, insbesondere mit seinem Ferriten, wechselwirkt, dass der Zirkulator 39 auf die Larmorfrequenz des Magnet- Resonanz-Gerätes 1 abgestimmt ist.
Diejenigen Orte, an denen das statische Hauptmagnetfeld 7 die für den Betrieb des Zirkulators 39 geeignete Magnetfeldstärke aufweist, bilden eine Fläche, die üblicherweise rotationssym- metrisch um die Längsachse des Kryomagneten 5 ist. Der Zirku¬ lator 39 kann an mehreren Stellen dieser Fläche angeordnet werden, vorzugsweise an der Stelle, an der die zu- bzw. ab¬ führenden Kabel möglichst kurz und daher Kosten sparend aus¬ gebildet werden können.
Falls mehrere Zirkulatoren 39 eingesetzt werden - beispiels¬ weise verschiedenen Eingangsporten einer Mehrport-Antenne zu schützen - können diese ebenfalls rotationssymmetrisch um die Längsachse des Kryomagneten 5 angeordnet werden, da an diesen Orten die Stärke des Hauptmagnetfeldes 7 gleich bleibt.
In Fig. 2 wird nun der Aufbau und die Wechselwirkung des Ferriten mit dem Magnetfeld nun näher erläutert. Der in Fig. 2 gezeigte Zirkulator 39 umfasst eine elektrische Leiterplatte 41, die drei um jeweils 120° versetzte Tore 43 aufweist. Die hier dargestellte elektrische Leiterplatte 41 ist Y-förmig ausgebildet. Sie kann auch andere flächenhafte Formen mit einer Rotationssymmetrie von 120° aufweisen, wie sie bei herkömmlichen Zirkulatoren verwendet werden. Die e- lektrische Leiterplatte 41 liegt zwischen zwei scheibenförmig ausgebildeten Ferriten 45. Die Ferrite 45 ihrerseits liegen zwischen zwei auf gleichem Potential liegenden Grundplatten, von denen der Übersichtlichkeit halber lediglich die hintere Grundplatte 47 gezeigt ist.
Der Zirkulator 39 ist in der Nähe des Kryomagneten 5 derart angeordnet, dass das durch den Kryomagneten 5 erzeugte stati¬ sche Hauptmagnetfeld 7 eine Komponente besitzt, die senkrecht auf die Ferrite 45 trifft. Auf diese Weise weisen die Ferri¬ ten 45 die typische, gyrotrope Eigenschaft auf, die dem Zir¬ kulator 39 die für ihn typische nicht-reziproke Funktionswei- se verleiht. Eine an einem Tor angebotene Leistung wird an dem nächsten Tor nahezu ungedämpft weitergereicht, während das folgende Tor weitgehend entkoppelt ist.
Da der Zirkulator 39 keinen Permanentmagneten mehr für seine Funktion benötigt, ist der Zirkulator 39 insgesamt kostengünstiger herzustellen. Darüber hinaus kann der Zirkulator 39 besser und effizienter gekühlt werden, da er weniger Komponenten als ein herkömmlicher Zirkulator aufweist, die darüber hinaus besser zugänglich sind. Bei dem hier dargestellten Zirkulator 39 ist an der hinteren Grundplatte 47 ein zentral angeordneter Kühlkörper 49 schematisch angedeutet, der die im Zirkulator 39 entstehende Wärme von dem Zirkulator 39 in die Umgebung ableitet. Da die Kühlung des Zirkulators 39 einfa¬ cher und effizienter ausgestaltet werden kann, unterliegt die Betriebstemperatur des Zirkulators 39 im Vergleich zu herkömmlichen Zirkulatoren geringeren Schwankungen, sodass mit dem Zirkulator 39 eine genauere und konstantere Signalüber¬ tragung erreicht wird. Weitere Komponenten des Zirkulators 39, wie beispielsweise Anschlussbuchsen zum Anschluss von Leitungen an die drei Tore des Zirkulators oder dielektrische Trennschichten, die die Ferrite 45 umgeben und zur elektrischen Trennung der Leiterplatte 41 von den Grundplatten 47 beitragen, sind der Übersichtlichkeit halber nicht gezeigt, unterscheiden sich aber nicht von bekannten Zirkulatoren .
In Fig. 3 bis Fig. 5 werden nun verschiedene Anordnungsvarianten des Zirkulators 39 in einem Hochfrequenzsystem eines Magnet-Resonanz-Gerätes 1 genauer erläutert. Dabei wird in Fig. 3 bis Fig. 5 vornehmlich das Prinzip möglicher zweckmäßiger Anordnungen des Zirkulators 39 im Hochfrequenzsystem erläutert. Das Hochfrequenzsystem selbst ist dabei nicht auf die in Fig. 3 bis Fig. 5 dargestellten Formen beschränkt.
Fig. 3 zeigt einen schematischen Ausschnitt aus einem Hochfrequenzsystem eines Magnet-Resonanz-Gerätes 1, bei dem der erfindungsgemäße Zirkulator 39 jeweils an einem Eingangsport einer Hochfrequenzantenne 51 angeordnet ist. Das Hochfre¬ quenzsystem ist in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel so ausgelegt, dass mit dem Hochfrequenzsystem zwei verschiedene Hochfrequenzantennen 51, beispielsweise eine Körperspule und eine Kopfmatrixspule, über eine Spulenweiche 53 wahlweise an¬ gesteuert werden können. An den Eingangsporten der Hochfrequenzantennen 51 ist jeweils ein Zirkulator 39 angeordnet. Das dritte Tor eines jeden Zirkulators 39 ist dabei mit einer Last 55 abgeschlossen.
Die von dem Hochfrequenzverstärker 19 kommenden Signale werden durch die Zirkulatoren 39 an die Hochfrequenzantennen 51 weitergereicht, während die Energie einer Welle, die an den Hochfrequenzantennen 51 reflektiert wurde, in die Last abge- leitet 55 wird. Auf diese Weise schützt der Zirkulator 39 die ihm vorgeschalteten Komponenten wie beispielsweise den Hochfrequenzverstärker 19, die Spulenweiche 53 oder die zuführenden Koaxialkabel 57, die aufgrund dessen kostengünstiger aus- geführt werden können, da sie geringere Belastungen tolerie¬ ren müssen. Die Koaxialkabel 57 sind dabei der Übersichtlichkeit halber lediglich in einem Abschnitt des Hochfrequenzsys¬ tems angedeutet dargestellt.
Zwischen der Hochfrequenzantennen 51 und den Zirkulatoren 39 befindet sich jeweils eine Sende-Empfangs-Weiche 59, sodass die beiden Hochfrequenzantennen 51 auch als Empfangsantennen verwendet werden können. Ein von den Hochfrequenzantennen empfangenes Signal wird in diesem Fall zu einer Empfangsein¬ heit 29 weitergeleitet.
Fig. 4 zeigt einen schematischen Ausschnitt einer anderen Ausführungsvariante des Hochfrequenzsystems. Hier ist der Zirkulator 39 am Ausgangsport des Hochfrequenzverstärkers 19 angeordnet. Im Vergleich zur Variante in Fig. 3 hat diese Va¬ riante den Vorteil, dass lediglich ein Zirkulator 39 notwendig ist, um den Hochfrequenzverstärker 19 zu schützen. Dafür müssen die nachfolgenden Bauteile wie die zu den Hochfre- quenzantennen 51 führenden Koaxialkabel 59, die Spulenweiche 53 oder die Sende-Empfangs-Weichen 59 so bemessen werden, dass sie der Belastung durch eine an den Hochfrequenzantennen 51 reflektierte Welle standhalten.
Bei den in Fig. 3 und Fig. 4 gezeigten Varianten ist das dritte Tor des Zirkulator 39 jeweils mit einer 55 Last abge¬ schlossen; der Zirkulator 39 wird so als Einwegleitung (engl.: „Isolator") verwendet.
Fig. 5 zeigt eine Ausführungsvariante, in der die Zirkulato¬ ren 39 ebenfalls an den Eingangsporten der Hochfrequenzantennen 51 angeordnet sind, aber gleichzeitig als Sende-Empfangs- Weiche Verwendung finden. In dieser Ausführungsform ist das dritte Tor des Zirkulators 39 mit einer Empfangseinheit 29 verbunden, sodass - falls die Hochfrequenzantennen 51 für den Empfang von Kernspinsignalen verwendet werden - das Empfangssignal durch den Zirkulator 39 zu der Empfangseinheit 29 des Hochfrequenzsystems weitergeleitet wird. Die zwischen den Zirkulatoren 39 und der Empfangseinheit 29 geschalteten Sende-Empfangs-Weichen 59 dienen in diesem Fall dazu, im Sendebetrieb eine von den Zirkulatoren 39 abgeleite- te Leistung in eine Last abzuleiten. Im Empfangsfall sich die Sende-Empfangs-Weichen 59 derart geschaltet, dass das vom Zirkulator kommende Signal zur Empfangseinheit 29 weiterge¬ leitet wird. Dadurch, dass die Sende-Empfangs-Weichen 59 lediglich eine Belastung durch eine rücklaufende Leistung tole- rieren müssen, können sie insgesamt geringer dimensioniert werden, verglichen mit den Sende-Empfangs-Weichen 59 aus Fig. 3 oder 4, die zusätzlich zur rücklaufenden auch die von dem Hochfrequenzverstärker 19 bereitgestellte Leistung tolerieren müssen .

Claims

Patentansprüche
1. Zirkulator mit einem Ferriten (45), wobei der Zirkulator in der Nähe eines Gerätes, das in seiner Umgebung ein stati- sches Magnetfeld erzeugt, derart anordenbar ist, dass der Zirkulator (39) seine nichtreziproke Eigenschaft aufweist, solange eine Wechselwirkung seines Ferriten (45) mit dem sta¬ tischen Magnetfeld (7) des Gerätes stattfindet.
2. Zirkulator nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Zirkulator (39) seine nichtreziproke Eigenschaft durch die Wechselwirkung des Ferriten (45) lediglich mit dem statischen Magnetfeld des Gerätes erhält.
3. Zirkulator nach Anspruch 1 oder 2 mit Mittel (49) zum Kühlen des Zirkulators (39) .
4. Zirkulator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Zirkulator (39) als Dreitor-Zirkulator ausgebildet ist .
5. Zirkulator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Zirkulator (39) als Einwegleitung ausgebildet ist.
6. Zirkulator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Gerät, das in seiner Umgebung ein statisches Magnet¬ feld (7) erzeugt, ein Magnet-Resonanz-Gerät (1) ist.
7. Zirkulator nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass ein Frequenzbereich des Zirkulators (39) eine Larmorfre- quenz des Magnet-Resonanz-Gerätes (1) umfasst.
8. Magnet-Resonanz-Gerät mit einem Hochfrequenzsystem, das zumindest einen Zirkulator (39) nach Anspruch 6 oder 7 um- fasst .
9. Magnet-Resonanz-Gerät nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Zirkulator (39) zwischen einem Hochfrequenzverstärker (19) und einer Hochfrequenzantenne (51) angeordnet ist, wobei ein erstes Tor des Zirkulators (39) mit dem Hochfre- quenzverstärker (19) und ein zweites Tor des Zirkulators (39] mit einer Hochfrequenzantenne (51) in Verbindung steht.
10. Magnet-Resonanz-Gerät nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Zirkulator (39) an einem Eingangsport der Hochfre¬ quenzantenne (51) angeordnet ist.
11. Magnet-Resonanz-Gerät nach Anspruch 9 oder 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Hochfrequenzantenne (51) eine Hochfrequenzantenne mit zumindest zwei untereinander verkoppelten Eingangsporten ist .
12. Magnet-Resonanz-Gerät nach einem der Ansprüche 9 bis 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass ein drittes Tor des Zirkulators (39) durch eine Last (55) abgeschlossen ist.
13. Magnet-Resonanz-Gerät nach einem der Ansprüche 9 bis 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass ein drittes Tor des Zirkulators (39) mit einer Empfangs¬ einheit (29) verbunden ist.
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