專利名稱:產(chǎn)生和/或接收交變磁場(chǎng)的射頻線圈系統(tǒng)的制作方法
本發(fā)明屬于用來產(chǎn)生和/或接收至少實(shí)質(zhì)上是均勻的交變磁場(chǎng)，特別是用在核磁共振儀器內(nèi)的射頻線圈系統(tǒng)，所述的系統(tǒng)被安置在一個(gè)實(shí)質(zhì)上是圓柱形的探查空間周圍，並包含至少四個(gè)實(shí)際上平行于探查空間的縱向中心軸線、並且在圓周上對(duì)稱于至少一個(gè)相對(duì)于通過縱向中心軸線的平面安置的導(dǎo)體段，所述的這些導(dǎo)體段用連接線互相連接以構(gòu)成一個(gè)閉合迴路。
歐洲專利申請(qǐng)83201449.2，特別是圖二及相應(yīng)的敘述，提出了一種發(fā)送器/測(cè)量線圈，它布置在核磁共振層析X射線攝影儀中用于被測(cè)對(duì)象的探查空間周圍。所述的發(fā)送器/測(cè)量線圈做成由兩個(gè)半邊的線圈組成馬鞍形。為了給線圈激磁，並聯(lián)的兩個(gè)半邊線圈由射頻電流源饋電。每個(gè)半邊線圈由兩個(gè)導(dǎo)體段組成，導(dǎo)體段沿發(fā)送器/測(cè)量線圈的軸向延伸，在發(fā)送器/測(cè)量線圈的圓周方向上有同樣的兩部分。全部四個(gè)元件串聯(lián)而構(gòu)成一個(gè)環(huán)，並且在構(gòu)成線圈連接端子的這個(gè)串聯(lián)連接的末端上通過電源線連接到射頻電源。
這個(gè)線圈連接端子上還跨接一個(gè)調(diào)諧電容器。線圈和調(diào)諧電容器一起構(gòu)成並聯(lián)共振電路，它被調(diào)諧到在射頻電源的頻率上共振。目的是為了改善該發(fā)送器/測(cè)量線圈的射頻磁場(chǎng)的效率。
當(dāng)射頻源的頻率較高時(shí)，根據(jù)共振電路周知的公式，調(diào)諧到共振的調(diào)諧電容器數(shù)值必須降低。發(fā)送器/測(cè)量線圈單獨(dú)地、卽不另加調(diào)諧電容器的諧振頻率稱為線圈的固有頻率。馬鞍形線圈的導(dǎo)體結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度通常是在線圈固有頻率時(shí)振盪波長(zhǎng)的15到20%。其準(zhǔn)確值決定于線圈尺寸及線圈對(duì)周圍導(dǎo)體的雜散電容。在運(yùn)行于固有頻率范圍同時(shí)，流經(jīng)線圈的射頻電流沿線圈導(dǎo)體結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度上顯示出顯著的相位移。因此，由線圈產(chǎn)生的，特別由其軸向安置的導(dǎo)體段產(chǎn)生的射頻磁場(chǎng)當(dāng)馬鞍形線圈的運(yùn)行頻率在固有頻率范圍時(shí)就變得可以覺察到不均勻了。只有射頻源的頻率明顯地低于馬鞍形線圈的固有頻率，馬鞍形線圈才產(chǎn)生至少實(shí)質(zhì)上是均勻的射頻磁場(chǎng)。
均勻的射頻磁場(chǎng)，例如對(duì)核磁共振層析X射線攝影法來說是所需要的。在那里，被檢查的物體可能是活組織，被放入一個(gè)固定的均勻的原磁場(chǎng)中。由于它們的核自旋，原子核受一磁矩而在原磁場(chǎng)中被排列整齊。原磁場(chǎng)的磁感應(yīng)增強(qiáng)，此排齊的程度增加。
當(dāng)一交變磁場(chǎng)以垂直于原磁場(chǎng)磁力線方向作用于被檢查物體的原子核上，則磁矩造成進(jìn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)，它造成相對(duì)于原磁場(chǎng)相反方向的磁矩。從量子力學(xué)的觀點(diǎn)來說，用來自交變磁場(chǎng)的能量把磁矩提到較高的能態(tài);這在激勵(lì)交奕磁場(chǎng)的已知頻率下要求一定量的能量。這個(gè)頻率稱為核磁共振頻率f0，並根據(jù)下列方程式和原磁場(chǎng)的磁感應(yīng)B0相聯(lián)系(×代表乘法記號(hào))f0＝g×B0這里，g是旋磁比，與原子核素有關(guān)，例如其數(shù)值對(duì)氫為42.58兆赫/特斯拉，對(duì)磷為17.23兆赫/特斯拉，對(duì)鈉為11.26兆赫/特斯拉。用適當(dāng)選擇交變磁場(chǎng)的頻率，單獨(dú)的原子核素能被有選擇地激勵(lì)，從而在交變磁場(chǎng)關(guān)斷后當(dāng)激勵(lì)在衰減中來自原子的弛張信號(hào)的有選擇性的測(cè)量成為可能。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，核磁共振層析X射線攝影的成像質(zhì)量隨原磁場(chǎng)的磁感應(yīng)增加而提高，因?yàn)樵雍酥信帕幸恢碌拇啪財(cái)?shù)目因之而成比例地增加。然而，對(duì)各種原子核素，核磁共振頻率也隨之提高。那么，在探查空間產(chǎn)生射頻交變磁場(chǎng)及從原子核接收弛張信號(hào)的射頻線圈系統(tǒng)(發(fā)送器/接收線圈)必須產(chǎn)生一個(gè)磁場(chǎng)，甚至在這樣較高的頻率場(chǎng)合下，其均勻性應(yīng)滿足由核磁共振層析X射線攝影所提出的要求。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，只有在馬鞍形線圈導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度構(gòu)成不超過線圈頻率，就是說被測(cè)量的核磁共振頻率的波長(zhǎng)大約1/12時(shí)才能用馬鞍形線圈產(chǎn)生足夠均勻的射頻交變磁場(chǎng)。然而，由于這樣的馬鞍形線圈的結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度是由被探查的物體尺寸所決定，馬鞍形線圈只有在某一已知頻率以下才能適合于產(chǎn)生均勻的交變磁場(chǎng)。例如，在馬鞍形線圈要相應(yīng)于測(cè)量長(zhǎng)度方向尺寸大致等于其直徑的人類頭顱時(shí)，其結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度大約為線圈直徑的三倍。線圈直徑確定為大約30厘米時(shí)，仍能被測(cè)量的核磁共振頻率的上限為大約20兆赫。對(duì)于測(cè)量氫原子的核磁共振，原磁場(chǎng)的磁感應(yīng)那么可以是不超過0.5特斯拉。然而，對(duì)于在核磁共振層析X射線攝影中有滿意的成像質(zhì)量，特別是對(duì)用于活組織的核磁共振譜儀要有好的分辨率，要求的原磁場(chǎng)的磁感應(yīng)高達(dá)2到2.5特斯拉。
已知的射頻線圈的缺點(diǎn)已在上面對(duì)于核磁共振層析X射線攝影敘述過了，但這些缺點(diǎn)在那些要求在相比于應(yīng)產(chǎn)生的射頻磁場(chǎng)的波長(zhǎng)來說，其尺寸不再是較小的空間中產(chǎn)生至少實(shí)際上是均勻的射頻交變磁場(chǎng)的所有裝置中都將會(huì)發(fā)生。
本發(fā)明的目標(biāo)是提出一種所描述的種類的線圈系統(tǒng)，它允許在其尺寸達(dá)到射頻磁場(chǎng)波長(zhǎng)的量級(jí)，因而構(gòu)成波長(zhǎng)數(shù)值的顯著部分的空間中產(chǎn)生及接收至少實(shí)際上是均勻的射頻交變磁場(chǎng)。
在所描述的種類的線圈系統(tǒng)中，這個(gè)目標(biāo)被本發(fā)明達(dá)到了，它是通電流入相對(duì)于探查空間的縱向中心軸線都是同等的一些導(dǎo)體段中，它們又被基本上位于探查空間圓周方向上的導(dǎo)體把它相鄰的端頭互相連接起來構(gòu)成導(dǎo)體組，此導(dǎo)體組由接到位于圓周方向的導(dǎo)體上的連接線互相連接，連接線的長(zhǎng)度選得使射頻電流幅值最大點(diǎn)出現(xiàn)在每一個(gè)導(dǎo)體段的中央，且至少一個(gè)射頻電流幅值最小點(diǎn)出現(xiàn)在每一根連接線上。
與在歐洲專利申請(qǐng)83201449.2提出的線圈系統(tǒng)相反，那里所有馬鞍形線圈的導(dǎo)體部分必須有相比于波長(zhǎng)尺寸盡可能小，以避免射頻電流在沿線圈全長(zhǎng)的導(dǎo)體中的相位移，而此相位移則被審慎地用于本發(fā)明的射頻線圈系統(tǒng)中，以在單個(gè)導(dǎo)體段中產(chǎn)生一給定的相位，就是說相對(duì)于線圈縱向中心軸線一給定的方向。利用這樣的事實(shí)，卽導(dǎo)體內(nèi)相隔距離為整數(shù)乘以半波長(zhǎng)的兩點(diǎn)內(nèi)的電流，當(dāng)此乘數(shù)是偶數(shù)時(shí)是同相的，當(dāng)此乘數(shù)是奇數(shù)時(shí)則反相。因此沒有必要產(chǎn)生構(gòu)成射頻交變磁場(chǎng)的全部電流有一樣的相位，而只要滿足這些電流間有180°乘以整數(shù)的相位移，卽相當(dāng)于整數(shù)乘以半波長(zhǎng)。這樣，就可以得到尺寸可達(dá)到至少大約為輻射出的射頻交變磁場(chǎng)波長(zhǎng)量級(jí)的線圈系統(tǒng)。在連接線中的電流對(duì)產(chǎn)生射頻交變磁場(chǎng)並不起作用，所以順連接線的電流相位移並不影響交變磁場(chǎng)的形狀。由連接線連接的導(dǎo)體段是匹配的，所以流經(jīng)其中的電流沿導(dǎo)體段長(zhǎng)度在線圈系統(tǒng)運(yùn)行頻率下只有很次要的相位移，其結(jié)果是所產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)的均勻性因而不受明顯的影響。
當(dāng)連接線和導(dǎo)體段的長(zhǎng)度按本發(fā)明來選擇獲得在運(yùn)行頻率下線圈系統(tǒng)的共振，結(jié)果是在導(dǎo)體段中的電流強(qiáng)度，隨之輻射出的交變磁場(chǎng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度是高的。
對(duì)于在核磁共振層析X射線攝影中的應(yīng)用，這意味著本發(fā)明的線圈系統(tǒng)能夠擁有一個(gè)其尺寸達(dá)到運(yùn)行頻率波長(zhǎng)量級(jí)的探查空間。反之，一個(gè)具有由被測(cè)物體尺寸決定了它的尺寸的線圈系統(tǒng)可以使用于較高頻率。因此，原磁場(chǎng)的磁感應(yīng)B0可以從通常使用的低于0.5特斯拉的數(shù)字大大提高到從2到2.5特斯拉的數(shù)值;這隨之導(dǎo)致在核磁共振層析X射線攝影中改善成像質(zhì)量或在核磁共振譜儀中改善分辨率。
還有，本發(fā)明的線圈系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造公差的要求較低的特點(diǎn)。
本發(fā)明一個(gè)引人的構(gòu)思是一個(gè)導(dǎo)體組和一根連接線的特征阻抗Z0，Z1之比和它們的長(zhǎng)度L0，L1和傳播常數(shù)β0，β1間有下列關(guān)系Z0/Z1＝｜tan(β0×L0/2)×tan(β1×L1/2)或 Z0/Z1＝｜tan(β1×L1/2)｜tan(β0×L0/2)或稍高。第一個(gè)關(guān)系式可用于選擇構(gòu)成奇數(shù)個(gè)幅值最小點(diǎn)的連接線長(zhǎng)度;第二個(gè)關(guān)系式則用于構(gòu)成偶數(shù)個(gè)幅值最小點(diǎn)的情況。這些關(guān)系式只考慮一根連接線長(zhǎng)度L0和一個(gè)導(dǎo)體組，就是說一個(gè)導(dǎo)體段的長(zhǎng)度L1。對(duì)于更精確的計(jì)算時(shí)，必須計(jì)及位于圓周方向上導(dǎo)體的影響，例如隨了用于L1的數(shù)值增加了一點(diǎn)，譬如10%，對(duì)于已知的Z0/Z1比值，將得到稍低的β0和β1值，就是說共振頻率稍低。
在一個(gè)發(fā)明的構(gòu)思中，連接線在電氣方面包含一導(dǎo)電的屏蔽層。這使得只有導(dǎo)體段輻射出射頻交變電磁場(chǎng)，結(jié)果其空間形狀只與在這些導(dǎo)體段中的射頻電流的數(shù)值、方向和相位位置有關(guān)。在連接線中的電流不影響產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)，相反，它們也不從接收的交變場(chǎng)吸取能量。線圈系統(tǒng)中連接線的空間布置就可簡(jiǎn)化。連接線最好做成同軸引線。這樣，連接線有固定的特征阻抗而特別簡(jiǎn)單，保證了合適的傳播性能和準(zhǔn)確匹配的可能性。
在本發(fā)明的進(jìn)一步構(gòu)思中，導(dǎo)體組每個(gè)只包含兩個(gè)相鄰的導(dǎo)體段。因此可獲得簡(jiǎn)單地組成的導(dǎo)體組，而其安置在探查空間圓周方向的導(dǎo)體長(zhǎng)度最短。
在本發(fā)明進(jìn)一步構(gòu)思中，幾個(gè)導(dǎo)體段被安置在相對(duì)于通過縱向中心軸線的平面對(duì)稱地安排的兩個(gè)導(dǎo)體組中。利用這樣的安排，得到的交變磁場(chǎng)，其磁力線垂直地穿過在探查空間中的上述平面里的縱向中心軸線，並在該平面里以及在它的每一邊都高度均勻。
在本發(fā)明進(jìn)一步的構(gòu)思中，通入同樣電流的每?jī)蓚€(gè)導(dǎo)體段安排得要對(duì)于探查空間里的張角至少大約為60°圓周角。這樣，在探查空間里，卽使在導(dǎo)體段數(shù)最小時(shí)也可得到射頻交變磁場(chǎng)磁力線特別均勻的結(jié)果。這點(diǎn)對(duì)于只有兩個(gè)導(dǎo)體組而每組只包含兩個(gè)導(dǎo)體段的情形是特別可取的。
在本發(fā)明的進(jìn)一步構(gòu)思中，導(dǎo)體段被一導(dǎo)電的及透磁的屏蔽層所包圍，此屏蔽層在電方面和所說的導(dǎo)體段絕緣。
當(dāng)射頻交變磁場(chǎng)輻射到被測(cè)物體，電的和介電性質(zhì)對(duì)磁場(chǎng)的強(qiáng)度和形狀有決定性的影響。它們決定了射頻交變磁場(chǎng)進(jìn)入被測(cè)物體的穿透性以及共振頻率和線圈系統(tǒng)的品質(zhì)因數(shù)。還有，特別是射頻電場(chǎng)也可能對(duì)被測(cè)物體有干擾作用。
例如，當(dāng)對(duì)活細(xì)胞組織進(jìn)行核磁共振層析X射線攝影時(shí)，發(fā)現(xiàn)被測(cè)物體放進(jìn)線圈系統(tǒng)改變了線圈系統(tǒng)的品質(zhì)因數(shù)和移動(dòng)了它的共振頻率。對(duì)完全靜止的物體的情況，信噪比降低了;在被測(cè)物體活動(dòng)的情況下，包括被測(cè)物體內(nèi)部的運(yùn)動(dòng)，在被接收的交變磁場(chǎng)中，與品質(zhì)因數(shù)變動(dòng)有關(guān)，發(fā)生附加的振幅或相位噪音，隨之引起線圈系統(tǒng)共振頻率的移動(dòng)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，屏蔽來自被測(cè)物體的射頻交變場(chǎng)，可以減輕物體介電性質(zhì)對(duì)噪比的有害影響。
本發(fā)明的線圈系統(tǒng)，在導(dǎo)體段范圍內(nèi)，在連接線上形成射頻電流波幅最大點(diǎn)(電流波腹)及伴隨的電壓的最小點(diǎn)(電壓節(jié)點(diǎn))。因而被本發(fā)明的線圈系統(tǒng)加到導(dǎo)體段的射頻交變電場(chǎng)從一開始就是小的。為了降低殘留場(chǎng)對(duì)被測(cè)物體的影響，導(dǎo)體段由描述過的屏蔽層包圍。此屏蔽層將殘留射頻交變電場(chǎng)擋在被測(cè)物體之外，使得物體中的介電損耗和它們對(duì)成像質(zhì)量的不良影響被避免。此屏蔽層同時(shí)也排除了被測(cè)物體曝露在電壓下的危險(xiǎn)。當(dāng)本發(fā)明的線圈系統(tǒng)使用在醫(yī)療方面時(shí)這特別重要。
在本發(fā)明進(jìn)一步的構(gòu)思中，導(dǎo)電的和透磁的屏蔽層的一個(gè)封閉部分每個(gè)只包圍同一導(dǎo)體組內(nèi)的導(dǎo)體段。因此，一個(gè)導(dǎo)體組內(nèi)的導(dǎo)體段跟周圍就被有效地屏蔽了;尤其是這些導(dǎo)體段和連接線及其它導(dǎo)體組之間的相互影響也被摒除了。
在本發(fā)明進(jìn)一步構(gòu)思中，導(dǎo)電的和透磁的屏蔽層每個(gè)包含一個(gè)面向探查空間並包圍該空間的內(nèi)屏蔽層和一個(gè)在它外面的外屏蔽層，同屏蔽層和外屏蔽層由幾部分基本上是圓柱形表面的扇段組成。外屏蔽層阻擋在線圈系統(tǒng)近旁的射頻交變場(chǎng)的輻射，而內(nèi)屏蔽層則將射頻交變電場(chǎng)阻擋在里面要放被測(cè)物體的探查空間之外，但能透過射頻交變磁場(chǎng)，以便讓它達(dá)到被測(cè)物體上。
這個(gè)內(nèi)部的屏障對(duì)射頻交變磁場(chǎng)的透磁性而又同時(shí)屏蔽交變電場(chǎng)構(gòu)成本發(fā)明又一進(jìn)一步構(gòu)思，它是在導(dǎo)體段范圍內(nèi)在屏蔽層沿探查空間圓周方向含有縫隙。
本發(fā)明進(jìn)一步構(gòu)思中，此縫隙的寬度從線圈系統(tǒng)中心處起向其兩端順探查空間縱向中心軸線方向減小。當(dāng)本發(fā)明的線圈系統(tǒng)調(diào)諧到共振，在導(dǎo)體段長(zhǎng)度的中央有射頻電流波幅最大點(diǎn)(“電流波腹”)，對(duì)應(yīng)于導(dǎo)體段上電壓的最小點(diǎn)(“電壓節(jié)點(diǎn)”)，因而也是由導(dǎo)體段輻射的射頻電場(chǎng)最小。此電壓朝導(dǎo)體段兩端增高。因而屏蔽射頻電場(chǎng)的有效性必須朝導(dǎo)體段兩端而增強(qiáng);這用已敘述過的在向?qū)w段兩端的方向上減小縫隙的寬度的辦法來達(dá)到。
本發(fā)明進(jìn)一步的構(gòu)思中，將此內(nèi)部的屏障做成在一個(gè)通過縱向中心軸線的，且導(dǎo)體組相對(duì)它是對(duì)稱安置的平面的一塊面積和位于圓周方向上的導(dǎo)體所在的一塊面積上封閉，因而，內(nèi)屏蔽層在這些地方對(duì)射頻交變電場(chǎng)和磁場(chǎng)是不能透過的。在這些面積上沒有描述的縫隙或其它切口。本發(fā)明的線圈系統(tǒng)中有一處由一個(gè)通過縱向中心軸線，並且相對(duì)于它導(dǎo)體組是對(duì)稱地安置在平面和內(nèi)屏蔽層及外屏蔽層相交的地方，它位于探查空間的圓周上某處，在那里呈現(xiàn)出比較低的射頻交變磁場(chǎng)的磁力線密度。因而被稱為“中性區(qū)”。例如，在此區(qū)域里內(nèi)屏蔽層的結(jié)構(gòu)對(duì)于射頻交變磁場(chǎng)的形狀的影響比起在探查空間圓周上其它地方內(nèi)屏蔽層的結(jié)構(gòu)的影響來要較小。特別是內(nèi)屏蔽層的結(jié)構(gòu)在這區(qū)域?qū)τ诮蛔兇艌?chǎng)輻射入探查空間無重大影響。由于內(nèi)屏蔽層在安置于圓周方向上的導(dǎo)體區(qū)域內(nèi)的封閉結(jié)構(gòu)使這些導(dǎo)體的射頻交變電場(chǎng)和磁場(chǎng)對(duì)探查空間內(nèi)的場(chǎng)的影響被抑制了。
本發(fā)明進(jìn)一步構(gòu)思中，連接線全長(zhǎng)都被安置于內(nèi)部屏障的一個(gè)封閉區(qū)域內(nèi)。因此，射頻交變磁場(chǎng)受連接線的影響卽干擾就給避免了。只要連接線本身包含一個(gè)屏蔽層，至少它有一處在電氣上與內(nèi)部屏障是接通的，外部屏障最好也這樣，以便造成共同的地電位，使得無法控制的屏蔽層中的射頻電流，因而也使在探查空間中的磁場(chǎng)的扭變得以避免。
本發(fā)明的進(jìn)一步構(gòu)思中，內(nèi)屏蔽層和外屏蔽層是在線圈系統(tǒng)的端部用幅向安置的導(dǎo)電片連接起來的，這些導(dǎo)電片將導(dǎo)體段和安置于探查空間圓周方向?qū)w端部的射頻電場(chǎng)屏蔽于探查空間和線圈系統(tǒng)四周之外。一方面，對(duì)被測(cè)物體的電容耦合和最后的共振偏移及核磁共振層析X射線攝影的成像質(zhì)量的變壞就可以避免。而另一方面，被測(cè)物體也不會(huì)受到電場(chǎng)的危害。
本發(fā)明的進(jìn)一步構(gòu)思中，屏蔽層至少部分地是分層的結(jié)構(gòu)，這樣，屏蔽層可以由例如一層或多層的導(dǎo)電材料組成，或用金屬箔或類似材料來構(gòu)成，這種結(jié)構(gòu)省材料和減輕重量。
在本發(fā)明進(jìn)一步構(gòu)思中，屏蔽層被安置在非導(dǎo)電的支承上，這支承可以由，例如，介電性有機(jī)玻璃或另外的電介質(zhì)材料做成;一方面它形成一個(gè)輕質(zhì)的穩(wěn)固的屏蔽層支物，另方面也是屏蔽層和探查空間之間的電氣絕緣以保護(hù)被測(cè)物體，或者是屏蔽層和導(dǎo)體段之間的電氣絕緣，以防止電閃絡(luò)。屏蔽層可以是支承上的例如一層金屬箔或一層蒸汽噴涂層。
在本發(fā)明進(jìn)一步構(gòu)思中，屏蔽層是網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，這種情況下它最好是一張紗網(wǎng)組成，這樣的紗網(wǎng)機(jī)械上是牢固的、不貴的和容易加工的。
進(jìn)而，屏蔽層應(yīng)做得使它對(duì)在幾千赫頻率范圍的低頻交變磁場(chǎng)仍能透過。這種磁場(chǎng)也叫做梯度磁場(chǎng)，在核磁共振層析X射線攝影中它疊加于原磁場(chǎng)上用來對(duì)被測(cè)物體成像掃描。這種梯度磁場(chǎng)由安置在射頻線圈系統(tǒng)外面的梯度線圈所產(chǎn)生。在探查空間中梯度磁場(chǎng)的建立時(shí)間被在射頻線圈系統(tǒng)中的導(dǎo)電部件中的渦流所延遲。當(dāng)射頻線圈系統(tǒng)肯定能讓梯度磁場(chǎng)透過時(shí)，這種延遲對(duì)于梯度磁場(chǎng)隨時(shí)間的變化來說可不予考慮。由梯度磁場(chǎng)產(chǎn)生的渦流的衰減時(shí)間常數(shù)因此實(shí)質(zhì)上必須小于梯度磁場(chǎng)的上升時(shí)間，這樣，在上述例子中，它實(shí)際上必須小于一毫秒。
在本發(fā)明的進(jìn)一步構(gòu)思中，這用屏蔽層做成厚度為在射頻電流頻率下集效應(yīng)穿透深度的幾倍來達(dá)到。例如層厚為線圈系統(tǒng)運(yùn)行頻率下三個(gè)集效應(yīng)穿透深度。層厚時(shí)射頻電流傳導(dǎo)的影響就可以忽略，而對(duì)于由梯度磁場(chǎng)產(chǎn)生的低頻渦流，屏蔽層有足夠高的阻尼電阻。
屏蔽層的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，特別是紗網(wǎng)形式，對(duì)于很快地衰減由梯度磁場(chǎng)產(chǎn)生的渦流方面也是吸引人的。然而，當(dāng)應(yīng)用金屬絲網(wǎng)時(shí)，空的線圈系統(tǒng)，卽放入被測(cè)物體之前的品質(zhì)因數(shù)，由于它比起自身閉合的導(dǎo)電層來說有效的表面導(dǎo)電性較低而降低。然而，這種品質(zhì)因數(shù)的降低，比起由于放入被測(cè)物體所引起的品質(zhì)因數(shù)的降低來說是小的，結(jié)果，應(yīng)用紗網(wǎng)于外部屏障，當(dāng)放入被測(cè)物體時(shí)實(shí)際品質(zhì)因數(shù)的降低很小，可以不計(jì)。
在本發(fā)明進(jìn)一步構(gòu)思中，導(dǎo)體段和/或安置在圓周方向的導(dǎo)體做成薄壁的導(dǎo)電的管狀。和安置在圓周方向上的導(dǎo)體一起，導(dǎo)體段形成一個(gè)適當(dāng)?shù)膶?dǎo)電閉合回路，它能對(duì)延遲梯度磁場(chǎng)施加強(qiáng)有力的影響。把導(dǎo)體段做成薄壁管，在實(shí)際上不改變自感下迴路電阻可增加到這種程度，使對(duì)于在迴路中產(chǎn)生的渦流的衰減時(shí)間常數(shù)實(shí)際上變得小于在核磁共振層析X射線攝影中梯度磁場(chǎng)上升時(shí)間。導(dǎo)體段對(duì)于例如核磁共振層析X射線攝影的成像質(zhì)量的不良影響就可以避免。
在本發(fā)明進(jìn)一步構(gòu)思中，外屏蔽層和內(nèi)屏蔽層安置得使得相對(duì)于探查空間縱向中心軸線基本上是同心的。這種情形下在內(nèi)屏蔽層和外屏蔽層之間實(shí)際上形成了一個(gè)空心圓柱形中間空間，所說的中間空間可供導(dǎo)體段、連接線以及任何附加部件，例如為線圈系統(tǒng)的調(diào)諧和匹配用的部件的屏蔽裝置之用。這樣，內(nèi)屏蔽層的直徑由被測(cè)物體尺寸，就是說在核磁共振層析X射線攝影儀用于醫(yī)療用途時(shí)由人體或人體一部分來決定時(shí)，外屏蔽層的直徑一方面必須考慮導(dǎo)體段和連接線需要的空間，另一方面也要考慮對(duì)于線圈系統(tǒng)在產(chǎn)生固定的均勻的原磁場(chǎng)的裝置所需之空間。
本發(fā)明的進(jìn)一步構(gòu)思中，被內(nèi)屏蔽層包圍的探查空間的橫截面輪廓實(shí)質(zhì)上是在垂直于縱向中心軸線的平面里的一個(gè)橢圓。這種內(nèi)屏蔽層的結(jié)構(gòu)由于人體的橢圓形截面而對(duì)于用人體的核磁共振層析X射線攝影法是特別引人的。相比于在垂直于縱向中心軸線的平面上的探查空間圓形輪廓線，內(nèi)屏蔽層現(xiàn)在被安置在較靠近病人的胸、腹、背區(qū)，結(jié)果導(dǎo)體段也能安置得靠近病人，就是說被測(cè)物體。由于在導(dǎo)體段內(nèi)有已知射頻電流幅值的條件下射頻交變磁場(chǎng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度近似地反比于離導(dǎo)體段的垂直距離而降低，從被測(cè)物體到導(dǎo)體段的弛張信號(hào)的耦合也降低到同樣程度，射頻線圈系統(tǒng)的靈敏度隨被測(cè)物體和導(dǎo)體段間的距離的減小而上升，因?yàn)闉榧?lì)核磁共振所必需的射頻交變磁場(chǎng)的功率降低和信噪比上升了。還有，當(dāng)外屏蔽層保持原樣，這個(gè)屏蔽層和導(dǎo)體段之間的距離改變了，結(jié)果在探查面內(nèi)射頻交變磁場(chǎng)的均勻性改善了。
在本發(fā)明的進(jìn)一步構(gòu)思中，外屏蔽層和內(nèi)屏蔽層具有至少實(shí)際上是同樣的曲率半徑，由于此，對(duì)于內(nèi)屏蔽層和外屏蔽層，或?qū)τ趦?nèi)屏蔽層和外屏蔽層用的非導(dǎo)電支承因可以使用同樣的構(gòu)件，例如同樣直徑的管子扇段而達(dá)到結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化。
在本發(fā)明的進(jìn)一步構(gòu)思中，屏蔽層由本身是封閉的兩部分組成，每部分構(gòu)成一個(gè)包含內(nèi)屏蔽層的一部分和外屏蔽層的一部分的屏蔽盒，該兩部分間的距離在垂直于探查空間的縱向中心軸線的方向上可以調(diào)節(jié)，從而探查空間的尺寸也可以調(diào)節(jié)，卽探查空間可以適應(yīng)于相關(guān)的被測(cè)物體的尺寸。因而，對(duì)每個(gè)被測(cè)物體，為了達(dá)到所談到的線圈系統(tǒng)靈敏度的改善，物體和導(dǎo)體段間距離是可調(diào)的。
在本發(fā)明進(jìn)一步的構(gòu)思中，屏蔽盒可以相互間在垂直于探查空間縱向中心軸線的方向上移動(dòng)。例如，屏蔽盒裝在軌道狀的導(dǎo)軌上以保證在屏蔽盒之間距離改變時(shí)導(dǎo)體段相互間始終保持平行。
在本發(fā)明進(jìn)一步構(gòu)思中，屏蔽盒布置得相互間能圍繞位于導(dǎo)體組對(duì)稱安置的平面中的一根平行于縱向中心軸線的軸迴轉(zhuǎn)。這可以達(dá)到，例如在“中性區(qū)”區(qū)域用軸節(jié)連接屏蔽盒，線圈系統(tǒng)就可以打開，使被測(cè)物體不再需要從軸向，就是說在縱向中心軸線方向上放入探查空間，而可在對(duì)縱向中心軸線來說是幅向的方向放入。線圈系統(tǒng)的操作大大簡(jiǎn)化了，特別是將核磁共振層析X射線攝影儀用于人體時(shí)。
在本發(fā)明進(jìn)一步構(gòu)思中，連接線是做成柔軟的。特別是連接線做成柔軟的同軸線。因而一方面線圈系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，卽連接線的安排被簡(jiǎn)化了，另方面，空間位置要變的線圈系統(tǒng)各部分之間的簡(jiǎn)單的連接也可能得到。
在本發(fā)明的進(jìn)一步構(gòu)思中，導(dǎo)體段在探查空間的縱向中心軸線上有呈桶狀的彎曲。在直導(dǎo)體段平行安置情況下，發(fā)現(xiàn)射頻交變磁場(chǎng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度從導(dǎo)體段中心向其兩端方向上降低。這種降低可以用在向其端部方向上逐漸減少導(dǎo)體段和探查空間的縱向中心軸線間距離的辦法來補(bǔ)償，因而改善了在縱向中心軸線方向上射頻交變磁場(chǎng)的均勻性。
如果需要，除了在電流波腹和相應(yīng)的“電壓節(jié)點(diǎn)”位于導(dǎo)體段長(zhǎng)度的中央的線圈系統(tǒng)里已經(jīng)談到過的共振振盪以外，還有一個(gè)振盪可以被激勵(lì)在“電壓波腹”和相應(yīng)的“電流節(jié)點(diǎn)”位于導(dǎo)體段長(zhǎng)度的中央的線圈系統(tǒng)里，這樣類型的振
在射頻線圈系統(tǒng)里是不希望的，因?yàn)樗纳漕l電磁能量，並在導(dǎo)體段周圍產(chǎn)生射頻電場(chǎng)。為了抑制這種類型的振
，在本發(fā)明的一個(gè)進(jìn)一步構(gòu)思中，一根附加的連接線段被接到連接線和位于探查空間圓周方向上的導(dǎo)體之間的接線端子上，此為其第一個(gè)線端。這些附加連接線段幾乎不干擾線圈系統(tǒng)的需要的類型的振
的共振頻率，而不需要的振盪類型的共振頻率則明顯地降
低。兩種振盪的耦合(退化)由于它們的共振頻率之間的間隔增加而被阻止了。當(dāng)射頻電流在導(dǎo)體段中以已知頻率被激勵(lì)時(shí)，兩種振
中只有一種，這就是說所需要的，在導(dǎo)體段中含有“電流波腹”的那種將被激勵(lì)。
在本發(fā)明的進(jìn)一步構(gòu)思中，附加的連接線段做成同軸線，其第二端懸空。由于附加連接線段的同軸結(jié)構(gòu)，被產(chǎn)生的場(chǎng)對(duì)探查空間中射頻交變磁場(chǎng)無影響。最好，附加連接線段安裝得和位于圓周方向的導(dǎo)體平行，使得它們被本身封閉的內(nèi)屏蔽層的一個(gè)部分將其和探查空間隔開。
本發(fā)明的進(jìn)一步構(gòu)思中，有一導(dǎo)電的耦合線段安置在至少在一個(gè)導(dǎo)體組范圍內(nèi)的內(nèi)屏蔽層和外屏蔽層之間，因此對(duì)導(dǎo)體段對(duì)稱。上述的線基本上平行于探查空間的縱向中心軸線，其首端被接到外屏蔽層，而第二端接收射頻電磁能量。通過導(dǎo)電的耦合線，線圈系統(tǒng)被激勵(lì)到共振振盪，振盪電流在探查空間產(chǎn)生射頻交變磁場(chǎng)。相反，在核磁共振層析X射線攝影的情況里，為了用作為一個(gè)接收裝置，弛張信號(hào)可以通過射頻線圈系統(tǒng)從被測(cè)物體傳到耦合線。這種情況最好在那里安一個(gè)開關(guān)裝置，耦合線交替地接到電源以以提供射頻電磁能量及接到接收裝置以接收和鑒定此弛張信號(hào)的值，這時(shí)線圈系統(tǒng)只要一個(gè)耦合線。
本發(fā)明進(jìn)一步構(gòu)思中，耦合線被做得可以變形的，以便由耦合線和外屏蔽層包圍的表面積是可以改變的。這樣，耦合線可簡(jiǎn)單地與連接線的特征阻抗相匹配，通過這連接線，射頻電磁能量被供應(yīng)進(jìn)來以及弛張信號(hào)被傳出去。當(dāng)耦合線以這種方式構(gòu)造，就不必應(yīng)用昂貴的射頻高壓電容器。
在本發(fā)明進(jìn)一步構(gòu)思中，在圓周上平行于探查空間縱向中心軸線安置著一根輔助導(dǎo)體，因而可能實(shí)質(zhì)上平行于每個(gè)導(dǎo)體組的耦合線。上述輔助導(dǎo)體也被連到位于圓周方向上的導(dǎo)體上。這樣的一根平行于導(dǎo)體組的耦合線的輔助導(dǎo)體改善了從耦合線到線圈系統(tǒng)的射頻電磁能量的耦合。為了對(duì)稱的緣故，每一個(gè)導(dǎo)體組包含一根類似的輔助導(dǎo)體。
在本發(fā)明進(jìn)一步構(gòu)思中，射頻電磁能量通過一可變電容器加到耦合線的第二端上，該可變電容器將耦合線與連接線的特征阻抗相匹配。這樣，耦合線可能有一堅(jiān)固的，機(jī)械上可能更為穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的進(jìn)一步構(gòu)思中，連接線中至少有一根包含電源分支線，通過此分支線射頻電磁能量加到由連接線和電容器組成的回路上。當(dāng)射頻電磁能量以這樣的方式施加，耦合線和輔助導(dǎo)體可以被省去，結(jié)果導(dǎo)體的布置就特別簡(jiǎn)單。電源分支線最好裝在連接線上這樣的地方，那里形成線圈系統(tǒng)在運(yùn)行頻率下所需要類型的振盪的“電壓波腹”。然而，電源分支線也可以安置在離開這個(gè)“電壓波腹”一已知距離處，通過這個(gè)距離可造成連接到電源分支線的連接線和線圈系統(tǒng)間特征阻抗的匹配。這樣的特征阻抗匹配也可以從通過可變電容器從連接線供給射頻電磁能量的發(fā)明構(gòu)思中得到。
對(duì)于應(yīng)用于核磁共振層析X射線攝影的情況，本發(fā)明的線圈系統(tǒng)的共振頻率必須能有百分之幾的調(diào)諧范圍，這因下列事實(shí)而十分明顯卽當(dāng)被測(cè)物體放入線圈系統(tǒng)，線圈系統(tǒng)連接線上負(fù)載形成，共振頻率也改變了。線圈系統(tǒng)的共振頻率例如也可能用調(diào)整耦合線和外屏蔽層之間的表面積，或者調(diào)整電容器來移動(dòng)，這些電容器是用來輸入射頻電磁能量的，也是為了負(fù)載匹配卽特征阻抗的匹配所必需。共振頻率之調(diào)諧到由被測(cè)定的核磁共振的原磁場(chǎng)的自感所決定的值，在本發(fā)明又一構(gòu)思中是用將耦合線的第二端頭經(jīng)過可變電容器連到外屏蔽層來完成的。
幾乎不使用任何附加的電路，在本發(fā)明進(jìn)一步的構(gòu)思中可得到明顯地較大的頻率調(diào)諧范圍，這構(gòu)思在于每一個(gè)連接線包含一根調(diào)諧分支線，通過它，連接線被接到屏蔽層上去，每處用一個(gè)可變電容器。調(diào)諧分支線最好裝在共振頻率下，卽在線圈運(yùn)行頻率下連接線上出現(xiàn)“電壓波腹”的地方。為了獲得對(duì)稱的安排，每個(gè)連接線包含一根調(diào)諧分支線。
本發(fā)明的進(jìn)一步構(gòu)思中，每根連接線包括一個(gè)調(diào)諧分支線，每一件有一根同軸的調(diào)諧線的第一線端接到它那里，所說的調(diào)諧線的外皮接到屏蔽層上，其長(zhǎng)度是可變的。對(duì)于調(diào)諧分支線裝置使用如前。當(dāng)使用可調(diào)同軸線，所謂“射頻U形波導(dǎo)節(jié)”，可省去可變射頻高壓電容器。
一種特別簡(jiǎn)單的和可靠的調(diào)諧裝置可在本發(fā)明的進(jìn)一步構(gòu)思中得到，它是調(diào)諧線的第二線端懸空，在外皮內(nèi)裝有電介質(zhì)可在線的長(zhǎng)度方向滑動(dòng)。這樣的調(diào)諧線制造便宜，且不包含可動(dòng)的直流觸點(diǎn)，所以可保證長(zhǎng)期不維護(hù)可靠運(yùn)行。
下面將參考附圖詳細(xì)討論一些實(shí)施例圖1表示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)線圈系統(tǒng)的導(dǎo)體段布置圖的一個(gè)例子。
圖2表示圖1中所示的例子的連接導(dǎo)線布置圖的一個(gè)例子。
圖3表示圖1中所示例子的連導(dǎo)線布置圖的一個(gè)例子的改進(jìn)型。
圖4表示圖2和3所示的線圈系統(tǒng)的特征阻抗，傳播速度，電壓和電流。
圖5表示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)線圈系統(tǒng)在垂直于它的縱向中心軸線方向的斷面圖。
圖6表示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)線圈系統(tǒng)中導(dǎo)體段和內(nèi)外屏蔽的布置圖。
圖7表示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)線圈系統(tǒng)改進(jìn)型例子在垂直于它的縱向中心軸線方向的斷面圖。
圖8表示圖7中所示的線圈系統(tǒng)的部分剖面圖。
圖9表示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例改進(jìn)型。
圖10表示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例改進(jìn)型的縱向斷面圖。
圖11表示根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例在垂直于縱向中心軸線方向的斷面圖。
圖12表示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例改進(jìn)型在垂直于縱向中心軸線方向的斷面圖。
圖13表示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)不同結(jié)構(gòu)的線圈系統(tǒng)在垂直于縱向中心軸線方向的斷面圖。
圖14表示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例改進(jìn)型的一個(gè)例子。
圖15表示圖1中所示實(shí)施例的導(dǎo)體段布置的改進(jìn)型。
圖16表示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例改進(jìn)型的部分剖面圖。
圖17表示根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的部分剖面圖。
圖18表示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例改進(jìn)型。
圖19表示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例改進(jìn)型的導(dǎo)體段和連接導(dǎo)線的布置圖。
圖20表示根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的導(dǎo)體段和連接導(dǎo)線的布置圖。
圖21表示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)線圈系統(tǒng)中的一根調(diào)諧導(dǎo)線。
圖1表示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)線圈系統(tǒng)的簡(jiǎn)單實(shí)施例的導(dǎo)體段布置圖。在它們的相鄰端部，用導(dǎo)體2，每次都將導(dǎo)體段1連接起來，導(dǎo)體2位于圓周方向上並且連接到連接端Z3、4、5、6上，以形成第一導(dǎo)體組7和第二導(dǎo)體組8。導(dǎo)體段1和導(dǎo)體2位于圓周方向，它們布置在一個(gè)探查空間的圓周上。在本實(shí)施例中探查空間是一個(gè)環(huán)狀的圓柱形，它的輪廓用虛線13表示出來，它的縱向中心軸線用點(diǎn)劃線9表示。導(dǎo)體組7、8的每一導(dǎo)體段1，相對(duì)于探查空間的縱向中心軸線9，圍成一個(gè)圓周角10，在本實(shí)施例中，該圓周角10等于60°。
通過連接端Z3、4、5、6，導(dǎo)體段1接收R、F電流，在參考時(shí)刻的電流方向，例如它們達(dá)到正的幅值，用箭頭11表示。在所有導(dǎo)體段中的電流在任何時(shí)刻總是有相同的數(shù)值。在探查空間，至少基本上由電流產(chǎn)生一個(gè)均勻的R、F交流磁場(chǎng)，磁力線基本上互相平行，這樣形成的一束磁力線垂直于探查空間的縱向中心軸線9。
圖2表示，為了形成一閉合回路而可能連接的導(dǎo)體組7、8。在此，第一連接導(dǎo)體20連接到連接端Z3和6上，而第2連接導(dǎo)線21連接到連接端Z4和5上。連接導(dǎo)線20、21的長(zhǎng)度這樣選擇，使在R、F電流運(yùn)行頻率下，幅值最大值(“電流波腹”)在每一導(dǎo)體段1的中心形成，而在最大值之間，幅值最小值(“電流波節(jié)”)位于每一連接導(dǎo)線20、21的中心。在一邊的第一導(dǎo)體組7的電流和另一邊的第二導(dǎo)體組8的電流之間引起一個(gè)180°的相位差。由于“橫跨”的連接導(dǎo)線20、21，則箭頭11就表示了導(dǎo)體段1中R、F電流的方向。
圖3表示一個(gè)改進(jìn)型(Further)實(shí)施例的連接導(dǎo)線布置圖。在那里，第三連接導(dǎo)線30連到連接端Z3和5，而第四連接導(dǎo)線31連到連接端Z4和6。連接導(dǎo)線30、31的長(zhǎng)度這樣設(shè)計(jì)，以使在R、F電流的運(yùn)行頻率下，“電流波腹”在每一導(dǎo)體段1的中間，而在“電流波腹”三間，二個(gè)“電流波節(jié)”位于每一連接導(dǎo)線30、31的中間。在相同的運(yùn)行頻率下，連接導(dǎo)線30、31的長(zhǎng)度比圖2中的連接導(dǎo)線20、21長(zhǎng)。這樣，在一邊的第一導(dǎo)體組7的電流和在另一邊的第二導(dǎo)體組8的電流之間存在360°相位差。連接導(dǎo)線30、31的這種布置再次產(chǎn)生由箭頭表示的電流方向。當(dāng)圖2的連接導(dǎo)線20、21的(幾何)長(zhǎng)度對(duì)線圈系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來說不夠時(shí)，可以考慮相對(duì)于連接導(dǎo)線20、21來說增加了長(zhǎng)度的連接導(dǎo)線30、31。
圖4a表示作為一種延長(zhǎng)的由導(dǎo)體組7、8和連接導(dǎo)線20、21構(gòu)成的閉合回路。在相應(yīng)于圖3所示的線圈系統(tǒng)來說，支架之間所引起的變化也表示出來了。與其它附圖一樣，相應(yīng)部分都用同樣的參考數(shù)字標(biāo)注的。
導(dǎo)體段1長(zhǎng)度為L(zhǎng)1，連接導(dǎo)線20、21、30、31長(zhǎng)度為L(zhǎng)0。還要計(jì)及圓周方向的導(dǎo)體2的影響，例如，它的幾何長(zhǎng)度微小的增加使導(dǎo)體段1的長(zhǎng)度L1增加。
圖4b表示特征阻抗Z和傳播速度V沿回路的變化。它們由導(dǎo)體段1和連接導(dǎo)線20、21和30、31中R、F電流的傳播決定的。在這個(gè)例子中表示，導(dǎo)體段具有高特性阻抗Z1和高傳播速度V1;然而連接導(dǎo)線20、21和30、31具有低特性阻抗Z0和低傳播速度V0。這樣，對(duì)由已給定的線圈系統(tǒng)的體積而限定的幾何長(zhǎng)度，導(dǎo)體段1具有最小的電氣長(zhǎng)度，也就是說，對(duì)于由R、F交變磁場(chǎng)的最大允許變形所限定的最大電氣長(zhǎng)度來說，導(dǎo)體段的幾何長(zhǎng)度可以有一個(gè)增長(zhǎng)的幅度。而對(duì)于連接導(dǎo)線20、21和30、31來說，在運(yùn)行頻率盡可能低的情況下，其電氣長(zhǎng)度由所需的“電流波腹”和“電流波節(jié)”的分布而決定。
圖4c表示在圖2表示的一種布置中，在共振情況下，沿閉合回路長(zhǎng)度的R、F電流和電壓的變化情況。對(duì)導(dǎo)體組7、8和連接導(dǎo)線20、21進(jìn)行測(cè)量，可以得到整個(gè)回路的長(zhǎng)度，用L來表示。在導(dǎo)體段1的中心，也就是說在導(dǎo)體組7、8的中心，存在“電流波腹”及相應(yīng)的“電壓波節(jié)”。由于導(dǎo)體段1的電氣長(zhǎng)度不定，電流強(qiáng)度I向?qū)w段1的端部減小，但是根據(jù)正弦作用，這種減小是微量的。導(dǎo)體段1上的電壓U在“電壓波節(jié)”的兩邊，向?qū)w段端部方向增加，這樣導(dǎo)體段1上的電壓將是如圖4c的陰影曲線部分40所表示。為了保持電流強(qiáng)度I在導(dǎo)體段1向?qū)w的兩端方向減小，引起R、F磁場(chǎng)容許限度的衰減，並且為了保證導(dǎo)體段兩端電壓U不會(huì)過分增高，導(dǎo)體段1的長(zhǎng)度L1應(yīng)限制到波長(zhǎng)的1/8。
當(dāng)如圖3所示，導(dǎo)體組7、8用連接導(dǎo)線30、31連接時(shí)，則沿回路的整個(gè)長(zhǎng)度L上可以得到圖4d表示的電壓U和電流強(qiáng)度I的分布情況。在連接導(dǎo)線30、31上有兩個(gè)“電流波節(jié)”，而在其兩者之間是一個(gè)“電流波腹”。在實(shí)際的線圈系統(tǒng)中，用圖2所表示的布置方式，頻率范圍主要由連接導(dǎo)線20、21的長(zhǎng)度來決定，用圖3表示的線圈系統(tǒng)，也可能運(yùn)行在更高的頻率范圍，圖3的線圈系統(tǒng)的連接導(dǎo)線30、31，其電氣長(zhǎng)度更長(zhǎng)。在圖3的線圈系統(tǒng)，頻率范圍主要由導(dǎo)體段1的長(zhǎng)度來決定。
圖5是本發(fā)明的線圈系統(tǒng)的一個(gè)改進(jìn)型(Further)實(shí)施例的斷面圖，它垂直于探查空間的縱向中心軸線9。導(dǎo)體組7和8的導(dǎo)體段1垂直于圖紙平面，並用斷面圖表示。對(duì)第一導(dǎo)體組7的導(dǎo)體段1，R、F電流從圖紙平面流出，對(duì)第二導(dǎo)體組8的導(dǎo)體段1，電流是流進(jìn)圖紙平面。虛線50，用箭頭表示R、F交變磁場(chǎng)的方向和變化，這和圖1中箭頭12相對(duì)應(yīng)。每一導(dǎo)體組7、8的導(dǎo)體段1布置成一個(gè)閉合的圓周角10，這個(gè)角是相對(duì)于探查空間的縱向中心軸線9而言的，這個(gè)角度等于60°。當(dāng)這個(gè)角度取這個(gè)數(shù)值時(shí)，在由4個(gè)導(dǎo)體段組成的線圈系統(tǒng)中，在探查空間就能取得一個(gè)特定的R、F交變磁場(chǎng)的均勻變化。
在導(dǎo)體組7、8和探查空間之間還有一內(nèi)屏蔽51，屏蔽是由導(dǎo)電材料組成的，它圍繞探查空間，並使探查空間和導(dǎo)體組7、8產(chǎn)生的電場(chǎng)相互屏蔽，這樣，在探查空間中不會(huì)因R、F交變磁場(chǎng)而產(chǎn)生不需要的感應(yīng)電流。這樣R、F交變磁場(chǎng)就能通過它。整個(gè)線圈系統(tǒng)還有一層外屏蔽52包圍，這樣線圈系統(tǒng)產(chǎn)生的電磁場(chǎng)就限制在內(nèi)了。
在內(nèi)屏蔽51和外屏蔽52之間的中間區(qū)域54、55，用陰影表示，它在對(duì)稱平面53的區(qū)域上，對(duì)稱平面53通過探查空間的縱向中心軸延伸，並且相對(duì)于這個(gè)平面，導(dǎo)體組7、8是對(duì)稱布置的。在外層屏蔽52之內(nèi)，與其它區(qū)域相比，在中間區(qū)域54、55中的R、F交變磁場(chǎng)是比較弱的，這樣，改進(jìn)型的線圈系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，在這些區(qū)域?qū)μ讲榭臻g的R、F交變磁場(chǎng)僅有很小的影響。
圖6是內(nèi)屏蔽51和外屏蔽52之間第一導(dǎo)體組7的布置圖。導(dǎo)體段1是與屏蔽51、52相互絕緣的，導(dǎo)體段1要與內(nèi)屏蔽51盡可能地接近，以便得到盡可能強(qiáng)的R、F交變磁場(chǎng)，導(dǎo)體段1應(yīng)盡可能接近探查空間，而探查空間又受內(nèi)屏蔽51的限制。這樣，在導(dǎo)體段1和外屏蔽52之間保持有一個(gè)較大的距離，這樣一個(gè)大距離對(duì)于探查空間中的R、F交變磁場(chǎng)的均勻性是有顯著作用的。內(nèi)屏蔽51和外屏蔽52是一層結(jié)構(gòu)層。在導(dǎo)體段1區(qū)域，內(nèi)屏蔽51有多條縫，這些縫位于探查空間的圓周方向，就是說垂直于導(dǎo)體段1。外層屏蔽52具有閉合結(jié)構(gòu)，因此導(dǎo)體段1的R、F場(chǎng)完全被屏蔽在線圈系統(tǒng)的周圍，而導(dǎo)體段1的R、F交變磁場(chǎng)通過內(nèi)屏蔽51的縫60透入探查區(qū)域。而導(dǎo)體段1的R、F電場(chǎng)則由內(nèi)屏蔽51基本上保持遠(yuǎn)離探查空間。
圖7是根據(jù)圖5方式的本發(fā)明的一個(gè)改進(jìn)型實(shí)施例的線圈系統(tǒng)的垂直于探查空間的縱向中心軸線9的斷面圖。內(nèi)屏蔽51布置在機(jī)械穩(wěn)定用的圓柱形介質(zhì)支承70上，並且內(nèi)屏蔽51與探查空間d.c絕緣。如在實(shí)施例中已經(jīng)討論過，內(nèi)屏蔽51的外面裝有2組導(dǎo)體組7、8，每一組由兩個(gè)導(dǎo)體段1和兩個(gè)導(dǎo)體2組成，導(dǎo)體2布置在探查空間的圓周方向。在圖7上未看到的導(dǎo)體組的連接端Z3、4、5、6連到兩個(gè)連接導(dǎo)線20、21上，正如圖2所示的一樣。連接導(dǎo)線每次都從連接端Z3、4、5、6的一個(gè)出發(fā)，繞探查空間的圓周方向，沿內(nèi)屏蔽51，直到中間區(qū)域53、54，然后平行于探查空間的縱向中心軸線9到導(dǎo)體組7、8的另一端。整個(gè)布置都由外屏蔽52所包圍，外屏蔽裝在本實(shí)施例的一個(gè)介質(zhì)支承71的內(nèi)面。外屏蔽52所需的介質(zhì)支承71具有圓環(huán)一圓柱形結(jié)構(gòu)，像介質(zhì)支承70用于內(nèi)屏蔽51一樣，與探查空間的縱向中心軸線9是同心的。介質(zhì)支承71用于外屏蔽52的機(jī)械穩(wěn)定，同時(shí)使屏蔽和線圈系統(tǒng)周圍相絕緣。支承70、71僅用于內(nèi)屏蔽和外屏蔽，例如可用聚異丁烯酸樹脂制成。
在線圈系統(tǒng)的端部，內(nèi)屏蔽51和外屏蔽52是用輻射形布置的導(dǎo)體片72電氣連接的。這些導(dǎo)體片顯著地布置在圓周方向上的導(dǎo)體2的區(qū)域中，也就是在中間區(qū)域54、55中。它們用來屏蔽電場(chǎng)，限制在圓周方向的導(dǎo)體2上的最大電場(chǎng)強(qiáng)度。在中間區(qū)域54、55，連接導(dǎo)線20、21與R、F交流場(chǎng)相屏蔽，為此目的，內(nèi)屏蔽51是閉合的。連接導(dǎo)線20、21在中間區(qū)域，在R、F交變場(chǎng)的空間幾何上的影響是這樣消除的，結(jié)果，例如有連接導(dǎo)線20、21布置不均勻，或者它的位置發(fā)生移動(dòng)，都不會(huì)影響R、F交變磁場(chǎng)的均勻性。
與圖2相比較，連接導(dǎo)線20、21是布置在探查空間的對(duì)面。顯然，第一連接導(dǎo)線20能通過中間區(qū)域55，第二連接導(dǎo)線21通過中間區(qū)域54時(shí)，不會(huì)改變到連接端Z的連接。
圖8表示圖7所示的線圈系統(tǒng)的平面圖。它是沿著圖7中B-M-F線部分地展開的。在平面圖上可見內(nèi)屏蔽51包括縫60，縫60是位于圓周方向上的，第一導(dǎo)體組7布置在內(nèi)屏蔽上面。外屏蔽52和它的圓形支承71及輻射導(dǎo)體片72布置在圓周方向的導(dǎo)體2區(qū)域。線H-K表示通過圖7表示的線圈系統(tǒng)的橫斷面。線圈系統(tǒng)的附加部分已經(jīng)討論過，並表示在圖7中。圖8表示兩個(gè)絕緣蓋80。絕緣蓋80使線圈系統(tǒng)和周圍絕緣，並與支承70、71相連形成一個(gè)閉合的絕緣室體。
圖9表示線圈系統(tǒng)的一個(gè)透視圖，基本上與圖7和圖8表示的相同。部分在前面已經(jīng)說過，在此也用相同的數(shù)字來表示。為了簡(jiǎn)化附圖，支承70、71及絕緣蓋80已經(jīng)略去，內(nèi)屏蔽51中的縫60的數(shù)量也已減少。內(nèi)屏蔽和外屏蔽51、52在中間區(qū)域54、55范圍內(nèi)斷開，以便看清這個(gè)部位連接導(dǎo)線20、21的路徑。連接導(dǎo)線20、21是同軸線，與圖7圖8表示的一樣。與圖7圖8表示的實(shí)施例不同的是，如圖9所示，內(nèi)屏蔽51和外屏蔽52確實(shí)可以在中間區(qū)域54、55處斷開，而在探查空間的R、F交變磁場(chǎng)不發(fā)生顯著的幾何變化或影響。每次用一半內(nèi)屏蔽51及一半外屏蔽52，單個(gè)的屏蔽盒90、91，用連接導(dǎo)線20、21連接。如果支承70、71有可能支撐內(nèi)屏蔽51和外屏蔽52，而且被隔開在中間區(qū)域54、55中，如果連接導(dǎo)線20、21結(jié)構(gòu)是柔性的同軸電錸，那么得到的線圈系統(tǒng)包括兩個(gè)閉合部分，每一部分包括一屏蔽導(dǎo)體組，兩部分之間的距離是可變化的。
圖10表示沿圖7中A-E-G線作的一個(gè)簡(jiǎn)單的斷面圖。線圈系統(tǒng)基本上與圖1中的線圈系統(tǒng)相一致。與圖1中線圈系統(tǒng)相反的是，內(nèi)屏蔽51的縫60寬度減少，在探查空間的縱向中心軸線9方向測(cè)量時(shí)，內(nèi)屏蔽朝向?qū)w段1的端部。不過，與圖8圖9一樣，圖10表示導(dǎo)體2位于圓周方向，連接導(dǎo)線20、21(從圖8顯示可見)布置在內(nèi)屏蔽51區(qū)域，內(nèi)屏蔽是閉合的。
圖11表示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)改進(jìn)型線圈系統(tǒng)的斷面圖，沿圖8的H-K線，垂直于探查空間的縱向中心軸線9。與前面討論過實(shí)施例比較，外屏蔽52的支承71沒有改進(jìn)，然而內(nèi)屏蔽51的支承70，現(xiàn)在包括兩個(gè)圓柱表面部分113，其曲率半徑與外屏蔽52的支承71相同。探查空間被支承70的部分113閉合，基本上具有橢圓形橫斷面。為了比較，虛線圓周表示同心內(nèi)屏蔽的斷面輪廓，如用在圖7到圖9中所示的系統(tǒng)，及其導(dǎo)體段1的位置。當(dāng)內(nèi)屏蔽如本實(shí)施例所示，導(dǎo)體段1更靠近探查空間的縱向中心軸線，也就更靠近被測(cè)物體。線圈系統(tǒng)的靈敏度于是得到改善。這種布置特別適用于在人體上探查，人體橫斷面的輪廓基本上是橢圓形的。圖11表示一個(gè)人體的橫斷面圖，它接近在thorax水平。數(shù)字111表示thorax斷面，而數(shù)字112表示手臂的斷面，被測(cè)量的人體位于桌子110上，並以傾斜位置引入線圈系統(tǒng)中。
如在前面實(shí)施例中一樣，在導(dǎo)體段1的區(qū)域，內(nèi)屏蔽51包括縫60，縫60位于圓周方向，內(nèi)屏蔽51包括縫60，縫60位于圓周方向，內(nèi)屏蔽在中間區(qū)域54、55中是閉合結(jié)構(gòu)的。
圖12表示圖9所示線圈系統(tǒng)改進(jìn)型的簡(jiǎn)單斷面圖。沿圖8中H-K線，垂直于探查空間的縱向中心軸線。此圖表示兩個(gè)閉合屏蔽盒90、91，屏蔽盒90、91用連接導(dǎo)線20、21連接，在線圈系統(tǒng)的中間區(qū)域，屏蔽盒90、91由導(dǎo)軌120支撐，導(dǎo)軌120允許屏蔽盒90、91相互移動(dòng)，導(dǎo)軌120和導(dǎo)體組7、8一起垂直于探查空間的縱向中心軸線。移動(dòng)方向用雙箭頭121表示。
圖13同樣表示一個(gè)線圈系統(tǒng)的改進(jìn)型實(shí)施例，這個(gè)線圈系統(tǒng)基本上與圖12一樣。與圖12的線圈系統(tǒng)相比較，屏蔽盒90、91現(xiàn)在借助軸節(jié)(絞鏈)130樞軸聯(lián)接在中間區(qū)域55上。軸節(jié)130還可包括一個(gè)空心軸，第二連接導(dǎo)線21可以通過其中。第一連接導(dǎo)線20包括R、F連接器，R、F連接器由屏蔽插頭132和屏蔽插座131組成，當(dāng)屏蔽盒90、91被軸節(jié)隔開時(shí)，插頭插座是斷開的。
圖14是圖13所示系統(tǒng)的改進(jìn)型的透視圖。為了避免在圖13中所用的一個(gè)R、F連接器，在圖14中表示的在線圈系統(tǒng)中兩根連接導(dǎo)線20和21接到一個(gè)中間區(qū)域。盡管線圈系統(tǒng)均勻性受到一些影響，但省略R、F連接器，擴(kuò)大部分也省掉了。兩根連接導(dǎo)線20、21可以布置在一起，例如在軸節(jié)的中空軸心中。
顯然，圖13表示的線圈系統(tǒng)中，每一連接導(dǎo)線20、21可以包括一個(gè)R、F連接器。屏蔽盒90、91可以完全互相分開。這樣一種系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是，一個(gè)屏蔽盒91可以與屏蔽盒90結(jié)構(gòu)上不相同，例如可以包括不同的匹配元件，也可以將90、91結(jié)合起來。
圖15表示圖1所示的改進(jìn)型，在縱向中心軸線9的方向上，導(dǎo)體段1可以彎曲成桶型。以便改善探查空間的R、F交變磁場(chǎng)的均勻性。其余的討論與圖1中進(jìn)行的討論相同。
圖16表示圖8所示的線圈系統(tǒng)的透視圖。沿圖7B-M-F線取斷面，加到圖8系統(tǒng)中，附加導(dǎo)線160、161連到每個(gè)連接端Z3、4、5、6(連接到連接端Z5、6的導(dǎo)線未表示在圖中)，導(dǎo)線160、161是同軸線，一端散開(float)，用來抑制線圈系統(tǒng)中的不需要的振盪。位于圓周方向的導(dǎo)體2區(qū)域，附加導(dǎo)線160、161這樣布置，平行地伸到內(nèi)屏蔽51的閉合區(qū)域后面，將這部分和探查空間相屏蔽。這種附加導(dǎo)線160、161的布置的優(yōu)點(diǎn)是，在圓周方向?qū)w2區(qū)域上的所有導(dǎo)體的對(duì)稱性得到改善。
圖17表示圖7所示線圈系統(tǒng)的部分?jǐn)嗝鎴D沿C-M-D線取得。除了圖7圖8中的部件以外，圖17系統(tǒng)還包括一個(gè)偶合線171，偶合線171布置在內(nèi)屏蔽51和外屏蔽52之間的空間，在第一導(dǎo)體組7的外面;通過第一端172，偶合線連到外屏蔽52上;通過第二端173，連到同軸連接導(dǎo)線170的內(nèi)導(dǎo)體上，而同軸連接導(dǎo)線的外導(dǎo)體連接到外屏蔽52上。通過同軸連接導(dǎo)線170，線圈系統(tǒng)能接收或輸出R、F電磁能量，偶合線171用來把能量從同軸連接導(dǎo)線170的內(nèi)導(dǎo)體送到第一導(dǎo)體組7的導(dǎo)體段1。
通過在偶合線171中流過的電流的磁場(chǎng)來偶合，並通過同軸連接導(dǎo)線170來供電。在偶合線171和導(dǎo)體組7之間的偶合可以通過改變表面區(qū)域來調(diào)整，這個(gè)表面區(qū)域由偶合線171和外屏蔽52限定。為了調(diào)整這個(gè)表面區(qū)域，偶合線171包括一柔性導(dǎo)體，並連接到調(diào)節(jié)部件174上，偶合線171和外屏蔽52之間的距離可以變化。這種調(diào)節(jié)部件174可以用螺釘或其它導(dǎo)軌安裝。
為了很好地調(diào)諧線圈系統(tǒng)的共振頻率，偶合線171的第二端173，通過調(diào)諧電容175連到外屏蔽52上。共振頻率能調(diào)整到接近2%的誤差。
通過調(diào)整部件174調(diào)節(jié)偶合線171，不僅調(diào)節(jié)了偶合程度，而且調(diào)節(jié)了偶合線171在同軸連接導(dǎo)線170的端子上形成的終端/電感。
圖18表示偶合線171機(jī)械固定的透視圖。偶合線171和第一導(dǎo)體組7之間的磁偶合是常數(shù)。終端電感的匹配由偶合線形成，由一個(gè)微調(diào)電容181提供給同軸連接導(dǎo)線170，微調(diào)電容181串聯(lián)在同軸連接導(dǎo)線170的內(nèi)導(dǎo)體和偶合回路171的第二端173之間。偶合線171的第一端172接地，連到外屏蔽52，內(nèi)屏蔽51，同軸連接導(dǎo)線21的外皮。
為了增加偶合線171和第一導(dǎo)體組7之間的磁偶合，一個(gè)輔助導(dǎo)體180包括在導(dǎo)體組7中。輔助導(dǎo)體與偶合線171平行布置，並連到導(dǎo)體組7的連接端Z3和4上。為了對(duì)稱，一根同樣的輔助導(dǎo)體180包括在導(dǎo)體組8中，並在接到端Z5和6上。
圖19表示導(dǎo)體組7、8和連接導(dǎo)線20、21的連接圖。在該圖中，第一連接導(dǎo)線20包括一組分支線190，在該區(qū)域，電壓波腹在線圈共振頻率下運(yùn)行時(shí)形成，分支線190接收連接導(dǎo)線170的R、F電磁能量。在圖18和19中表示的布置同樣適用于從被測(cè)物體接受微弱信號(hào)到收接設(shè)備。在分支線190和連接導(dǎo)線170之間還可以串聯(lián)連接一個(gè)微調(diào)電容，用于連接導(dǎo)線170和第一連接導(dǎo)線20的特征阻抗的匹配或微調(diào)。
圖20表示一個(gè)線圈系統(tǒng)，與圖19類同，連接導(dǎo)線20、21現(xiàn)在包括調(diào)諧分支線200;在這個(gè)區(qū)域，在線圈系統(tǒng)共振的情況下，形成電壓波腹。連接導(dǎo)線在分支區(qū)域被調(diào)諧電容201橋接。調(diào)節(jié)調(diào)諧電容201，線圈系統(tǒng)的連接導(dǎo)線20、21的電氣長(zhǎng)度和共振頻率可以改變。為了對(duì)稱，為了防止導(dǎo)體段1上電流波腹位置的移動(dòng)，調(diào)諧電容器201的電容被選擇相等。這種調(diào)諧電容201能移動(dòng)共振頻率超過10%。
代替圖20中用的調(diào)諧電容器201，也可以如圖21表示的用一調(diào)諧導(dǎo)線210。該導(dǎo)線由同軸導(dǎo)線部分組成，它包括介質(zhì)211。介質(zhì)211在縱向可以移動(dòng)。移動(dòng)介質(zhì)211，如箭頭212所示，調(diào)諧導(dǎo)線的電氣長(zhǎng)度就可以改變，因此連接導(dǎo)線20或21的電氣長(zhǎng)度也可改變。
圖7和圖8所示的一個(gè)線圈系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，其外屏蔽52直徑為52cm，內(nèi)屏蔽51直徑為30cm。導(dǎo)體段1的長(zhǎng)度L1達(dá)31cm。導(dǎo)體段由黃銅管制成，黃銅管外直徑為4.8mm，壁厚0.1mm。對(duì)這種尺寸，渦流衰減時(shí)間常數(shù)小于0.1ms。渦流是在導(dǎo)體組中感應(yīng)出的。所以，具有幾千赫的頻率的梯度磁場(chǎng)上的明顯影響是短暫的。導(dǎo)體段1布置在離內(nèi)屏蔽不到10mm的地方。
在所討論的線圈系統(tǒng)中，連接導(dǎo)線20、21的長(zhǎng)度L0等于100cm。用特征阻抗為50歐姆，波傳播速度為在真空中的光速的82%的同軸電錸制成。這種尺寸，導(dǎo)體組的特征阻抗接近于180歐姆，波的傳播速度接近于光速。系統(tǒng)的共振頻率接近于66MHZ。線圈系統(tǒng)的品質(zhì)因數(shù)在沒有被測(cè)物體時(shí)為550，在引入人體后為163。相反，共振頻率移到10KHZ，因?yàn)镽、F電場(chǎng)有效地從被測(cè)人體處屏蔽掉了。
權(quán)利要求
1.一個(gè)供產(chǎn)生和/或接收至少實(shí)質(zhì)上是均勻的交變磁場(chǎng)，特別是用于核磁共振儀器內(nèi)的射頻線圈系統(tǒng)，所說的系統(tǒng)被裝置在一個(gè)基本上是圓柱形的探查空間周圍，并且包含了至少四個(gè)實(shí)際上平行于探查空間縱向中心軸線的，并且在圓周上對(duì)稱于至少一個(gè)相對(duì)于通過縱向中心軸線的平面安置的導(dǎo)體段，所說的導(dǎo)體段用連接線連接起來，構(gòu)成一個(gè)閉合回路，其特征在于相對(duì)于探查空間縱向中心軸線(9)等同地通入電流(I)的導(dǎo)體段(1)被用基本上位于探查空間的圓周方向的導(dǎo)體(2)，導(dǎo)體組(7，8)用接到位于圓周方向上的導(dǎo)體(2)上的連接線(20，21；30，31)互相連接起來，連接線(20，21；30，31)的長(zhǎng)度(Lo)這樣選擇，使得射頻電流時(shí)幅的最大點(diǎn)出現(xiàn)在每一個(gè)導(dǎo)體段(1)的中央，并且至少有一個(gè)射頻電流時(shí)幅的最小點(diǎn)出現(xiàn)在每一根連接線(20，21；30，31)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1的線圈系統(tǒng)，其特征在于導(dǎo)體組(7，8)和連接線(20，21)的特征阻抗(Z0，Z1)之比和連接線長(zhǎng)度(L0，L1)及傳播常數(shù)(β0，β1)按下列關(guān)系式Z0/Z1＝｜tan(β0×L0/2)×tan(β1×L1/2)或稍高。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1的線圈系統(tǒng)，其特征在于導(dǎo)體組(7，8)和連接線(30，31)的特征阻抗(Z0，Z1)之比和連接線長(zhǎng)度(L0，L1)和傳播常數(shù)(β0，β1)按下列關(guān)系式Z0/Z1＝｜tan(β1×L1/2)/tan(β0×L0/2)或稍高。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1，2或3的線圈系統(tǒng)，其特征在于連接線(20，21;30，31)包含有導(dǎo)電屏蔽層。
5.根據(jù)以上權(quán)利要求
中一個(gè)或幾個(gè)權(quán)利要求
的線圈系統(tǒng)，其特征在于導(dǎo)體組(7，8)，每個(gè)包括兩個(gè)相鄰的導(dǎo)體段(1)。
6.根據(jù)以上權(quán)利要求
中一個(gè)或幾個(gè)權(quán)利要求
的線圈系統(tǒng)，其特征在于導(dǎo)體段(1)被安置在兩個(gè)導(dǎo)體組(7，8)內(nèi)，這些導(dǎo)體組相對(duì)于通過縱向中心軸線(9)的平面(53)對(duì)稱地布置。
7.根據(jù)以上權(quán)利要求
中的一個(gè)或幾個(gè)權(quán)利要求
的線圈系統(tǒng)，其特征在于通入同樣電流(Ⅰ)的每?jī)蓚€(gè)導(dǎo)體段(1)被安置得使對(duì)探查空間所張的圓周角(10)至少大約為60°。
8.根據(jù)以上權(quán)利要求
中一個(gè)或幾個(gè)權(quán)利要求
的線圈系統(tǒng)，其特征在于導(dǎo)體段(1)被導(dǎo)電的和透磁的屏蔽層(51，52)包圍，屏蔽層安置得在電氣上與所述導(dǎo)體段絕緣。
9.根據(jù)權(quán)利要求
8的線圈系統(tǒng)，其特征在于導(dǎo)電的和透磁的屏蔽層(51，52)封閉的部分每個(gè)包圍同屬于一個(gè)導(dǎo)體組(7，8)的導(dǎo)體段(1)。
10.根據(jù)權(quán)利要求
8或9的線圈系統(tǒng)，其特征在于導(dǎo)電的和透磁的屏蔽層(51，52)包含一個(gè)面向探查空間并句圍此空間的內(nèi)屏蔽層(51)和一個(gè)在外面的外屏蔽層(52)，內(nèi)屏蔽層(51)和外屏蔽層(52)組成開關(guān)基本上為圓柱形表面扇段的部分。
11.根據(jù)權(quán)利要求
10的線圈系統(tǒng)，其特征在于在導(dǎo)體段(1)范圍內(nèi)，內(nèi)屏蔽層(51)包含圓周方向的縫隙(60)。
12.根據(jù)權(quán)利要求
11的線圈系統(tǒng)，其特征在于縫隙(60)的寬度的探查空間的縱向中心軸線(9)方向上從線圈系統(tǒng)中心向兩端減小(圖10)。
13.根據(jù)權(quán)利要求
11或12的線圈系統(tǒng)，其特征在于內(nèi)屏蔽層(51)做成以在一個(gè)通過縱向中心軸線(9)的，且導(dǎo)體組(7，8)相對(duì)于它是對(duì)稱安置的平面的一塊面積和位于圓周方向上的導(dǎo)體(2)所在的一塊面積而封閉。
14.根據(jù)權(quán)利要求
10到13中一個(gè)或幾個(gè)權(quán)利要求
的線圈系統(tǒng)，其特征在于連接線(20，21;30，31)全長(zhǎng)均被安置在內(nèi)屏蔽層(51)的封閉的區(qū)域之內(nèi)。
15.根據(jù)權(quán)利要求
10到14中一個(gè)或幾個(gè)權(quán)利要求
的線圈系統(tǒng)，其特征在于內(nèi)屏蔽層(51)和外屏蔽層(52)在線圈系統(tǒng)的端部處由幅向旋轉(zhuǎn)的導(dǎo)電片(72)互相連接。
16.根據(jù)權(quán)利要求
10到15中一個(gè)或幾個(gè)權(quán)利要求
的線圈系統(tǒng)，其特征在于屏蔽層(51，52)至少部分地為分層結(jié)構(gòu)。
17.根據(jù)權(quán)利要求
10到16中一個(gè)或幾個(gè)權(quán)利要求
的線圈系統(tǒng)，其特征在于屏蔽層(51，52)安置在一非導(dǎo)體支承(70，71)。
18.根據(jù)權(quán)利要求
10到15中一個(gè)或幾個(gè)權(quán)利要求
或權(quán)利要求
17的線圈系統(tǒng)，其特征在于屏蔽層(51，52)有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。
19.根據(jù)權(quán)利要求
18的線圈系統(tǒng)，其特征在于屏蔽層(51，52)由紗網(wǎng)組成。
20.根據(jù)權(quán)利要求
16或17的線圈系統(tǒng)，其特征在于屏蔽層(51，52)的層厚為射頻電流(Ⅰ)頻率下集效應(yīng)穿透深度的幾倍。
21.根據(jù)權(quán)利要求
中一個(gè)或幾個(gè)權(quán)利要求
的線圈系統(tǒng)，其特征在于導(dǎo)體段(1)和/或位于圓周方向的導(dǎo)體(2)做成薄壁的導(dǎo)體管。
22.根據(jù)權(quán)利要求
10到20中一個(gè)或幾個(gè)權(quán)利要求
的線圈系統(tǒng)，其特征在于外屏蔽層(52)和內(nèi)屏蔽層(51)被安置得對(duì)于探查空間縱向中心軸線基本上是同心的。
23.根據(jù)權(quán)利要求
10到20中一個(gè)或幾個(gè)權(quán)利要求
的線圈系統(tǒng)，其特征在于由內(nèi)屏蔽層(51)圍成的探查空間的橫截面輪廓線實(shí)質(zhì)上是在垂直于縱向中心軸線(9)的平面里的一個(gè)橢圓。
24.根據(jù)權(quán)利要求
10到20中一個(gè)或幾個(gè)權(quán)利要求
或權(quán)利要求
23的線圈系統(tǒng)，其特征在于外屏蔽層(52)和內(nèi)屏蔽層(51)具有至少實(shí)際上是同樣的曲率半徑。
25.根據(jù)權(quán)利要求
9到20或22到24中一個(gè)或幾個(gè)權(quán)利要求
的線圈系統(tǒng)，其特征在于屏蔽層(51，52)由自身封閉的兩個(gè)部分組成，每一部分構(gòu)成一個(gè)屏蔽盒(90，91)每個(gè)包含一部分內(nèi)屏蔽層(51)和一部分外屏蔽層(52)，上述兩個(gè)部分之間的距離可以在垂直于探查空間的縱向中心軸線(9)的方向上調(diào)節(jié)。
26.根據(jù)權(quán)利要求
25的線圈系統(tǒng)，其特征在于屏蔽盒(90，91)的方向上是可以移動(dòng)的。
27.根據(jù)權(quán)利要求
25的線圈系統(tǒng)，其特征在于屏蔽層(90，91)裝置得可以彼此繞著一個(gè)軸(130)相對(duì)回轉(zhuǎn)，此軸平行于縱向中心軸線(9)延伸，且位于一個(gè)平面(53)中，而導(dǎo)體組(7，8)相對(duì)它對(duì)稱地布置。
28.根據(jù)以上權(quán)利要求
中一個(gè)或幾個(gè)權(quán)利要求
的線圈系統(tǒng)，其特征在于連接線(20，21;30，31)做成軟的。
29.根據(jù)以上權(quán)利要求
中一個(gè)或幾個(gè)權(quán)利要求
的線圈系統(tǒng)，其特征在于導(dǎo)體段(1)在探查空間縱向中心軸線(9)上有呈桶狀的彎曲。
30.根據(jù)以上權(quán)利要求
中一個(gè)或幾個(gè)權(quán)利要求
的線圈系統(tǒng)，其特征在于附加的連接線段(160，161)被連到連接線(20，21;30，31)和位于探查空間的圓周方向的導(dǎo)體(2)之間的接線端子(3，4，5，6)上作為第一個(gè)線端。
31.根據(jù)權(quán)利要求
30的線圈系統(tǒng)，其特征在于附加連接線段(160，161)做成同軸線，將其第二個(gè)線端懸空。
32.根據(jù)權(quán)利要求
10到31的線圈系統(tǒng)，其特征在于導(dǎo)電的耦合線(171)安置在至少在一個(gè)導(dǎo)體組(7，8)范圍的內(nèi)屏蔽層(51)和外屏蔽層(52)之間，因而對(duì)導(dǎo)體段(1)對(duì)稱。所說的線基本上平行于探查空間的縱向中心軸線(9)，它的第一個(gè)線端(172)接到外屏蔽層(52)，而它的第二個(gè)線端(173)接收射頻電磁能量。
33.根據(jù)權(quán)利要求
32的線圈系統(tǒng)，其特征在于耦合線(171)做得可以改變形狀，以便由它(171)和外屏蔽層(52)包圍的表面積是可變的。
34.根據(jù)權(quán)利要求
32或33的線圈系統(tǒng)，其特征在于輔助導(dǎo)體(180)平行于探查空間的縱向中心軸線(9)地安置在圓周上，因而可能實(shí)際上平行于每一個(gè)導(dǎo)體組(7，8)的耦合線(171)，所說的輔助導(dǎo)體接到位于圓周方向上的導(dǎo)體(2)。
35.根據(jù)權(quán)利要求
32，33或34的線圈系統(tǒng)，其特征在于射頻電磁能量通過一可變電容器(181)加到耦合線(171)的第二端頭(173)上。
36.根據(jù)權(quán)利要求
1到31中一個(gè)或幾個(gè)權(quán)利要求
的線圈系統(tǒng)，其特征在于連接線(20，21;30，31)中至少一根包含有電源分支線(190)，經(jīng)過它射頻電磁能量被加到由連接線(20，21;30，31)和導(dǎo)體(1)組成的回路中去。
37.根據(jù)權(quán)利要求
36的線圈系統(tǒng)，其特征在于射頻電磁能量經(jīng)過一個(gè)可變電容器(181)加入。
38.根據(jù)權(quán)利要求
32到35中一個(gè)或幾個(gè)權(quán)利要求
的線圈系統(tǒng)，其特征在于耦合線(171)的第二個(gè)線端(173)是經(jīng)過一可變電容器(175)接到外屏蔽層(52)上去的。
39.根據(jù)權(quán)利要求
8到38中一個(gè)或幾個(gè)權(quán)利要求
的線圈系統(tǒng)，其特征在于每一個(gè)連接線(20，21;30，31)包含一根調(diào)諧分支線(200)，通過它，連接線每一回經(jīng)過一個(gè)可變電容器(201)接到屏蔽層(51，52)上。
40.根據(jù)權(quán)利要求
8到38中一個(gè)或幾個(gè)權(quán)利要求
的線圈系統(tǒng)，其特征在于每一根連接線(20，21;30，31)包含一個(gè)調(diào)諧分支線(200)，每個(gè)有一同軸調(diào)諧引線(210)的另一線端接到屏蔽層(51，52)上，其長(zhǎng)度是可變的。
41.根據(jù)權(quán)利要求
40的線圈系統(tǒng)，其特征在于調(diào)諧引線(210)的第二個(gè)線端懸空，電介質(zhì)(211)被安置在外皮之內(nèi)的便在引線長(zhǎng)度方向上可以滑動(dòng)。
專利摘要
一產(chǎn)生和/或接收交變磁場(chǎng)的射頻線圈系統(tǒng)，特別是用于核磁共振儀器中。該系統(tǒng)被安置在圓柱形的檢測(cè)空間周圍，包含至少4個(gè)導(dǎo)體段，且被連接起來構(gòu)成一閉合回路，以接收或產(chǎn)生大體上是均勻的射頻交變磁場(chǎng)。尺寸至少近似于射頻磁場(chǎng)波長(zhǎng)的量級(jí)的空間即可檢測(cè)。該系統(tǒng)中，導(dǎo)體段被連接成導(dǎo)體組沿檢測(cè)空間中心軸向布置，導(dǎo)體組被沿檢測(cè)空間圓周布置的連接線連接起來。連接線的長(zhǎng)度選得使射頻電流的波輻最大點(diǎn)在每個(gè)導(dǎo)體段的中央形成，而至少有一個(gè)射頻電流最小點(diǎn)出現(xiàn)在每個(gè)連接線上。
文檔編號(hào)G01R33/20GK85101788SQ85101788
公開日1987年1月17日 申請(qǐng)日期1985年4月1日
發(fā)明者羅殊曼·彼得 申請(qǐng)人:菲利浦光燈制造公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan