DE1018463B

DE1018463B - Method for storing electrical impulses using nuclear spin echo

Info

Publication number: DE1018463B
Application number: DEI11950A
Authority: DE
Inventors: Richard Lawrence Garwin
Original assignee: IBM Deutschland GmbH
Current assignee: IBM Deutschland GmbH
Priority date: 1955-07-15
Filing date: 1956-07-14
Publication date: 1957-10-31

Description

DEUTSCHESGERMAN

Das Verfahren der Speicherung von Impulsen mittels Kern-Spin-Echo, das zur Verständlichmachung der Erfindung nachstehend nochmals beschrieben wird, ist an sich bekannt. Die Spinechospeicherung beruht darauf, daß Atomkerne, die ein magnetisches Moment und ein Drehmoment haben, wenn sie durch eine Kraft, die im Falle der Impulsspeicherung durch die Eingangsimpulse dargestellt wird, aus einem ausrichtenden Magnetfeld herausgekippt worden sind, in diesem Feld mit einer charakteristischen Larmorfrequenz präzedieren. Die Möglichkeit der Echobildung ist dann gegeben, wenn die einzelnen Kerne des Speicherstoffes infolge starker räumlicher Inhomogenität des Magnetfeldes verschiedene Larmorfrequenzen haben. Gegenüber einem aus allen Kernen gebildeten resultierenden Momentvektor rotieren dann die einzelnen Kernmomente mehr oder weniger schnell. Nach einiger Zeit laufen dann die Momentvektoren in immer größer werdenden Winkelbeträgen voneinander fort (sie »fächern aus«); der resultierende Vektor wird kleiner, und die Möglichkeit der sogenannten Kerninduktion hört auf. Wenn man nun die Kernmomentvektoren dazu bringen kann, wieder aufeinander zuzulaufen, d. h. sie echofähig zu machen, so bauen sie nach einiger Zeit den resultierenden Vektor wieder auf, und dieser kann ein Kerninduktionssignal, nämlich das Spinecho, liefern. Es ist bekannt, mit Hilfe eines sogenannten Erinnerungsimpulses die Drehungsebene der Kernvektoren um 180° zu drehen (Pfannkucheneffekt), worauf die bisher auseinanderlaufenden einzelnen Momentvektoren wieder zusammenlaufen. Der Erinnerungsimpuls hat den Nachteil, daß er sehr stark und von exakter Dauer sein und einen gleichfalls sehr exakten Einsatzpunkt haben muß.The method of storing pulses by means of nuclear spin echo, which is described again below to clarify the invention, is known per se. The spin echo storage is based on the fact that atomic nuclei which have a magnetic moment and a torque when they have been tipped out of an aligning magnetic field by a force, which in the case of pulse storage is represented by the input pulses, precess in this field with a characteristic Larmor frequency . The possibility of echo formation is given when the individual cores of the storage material have different Larmor frequencies due to the strong spatial inhomogeneity of the magnetic field. The individual core torques then rotate more or less quickly in relation to a resulting moment vector formed from all the cores. After some time, the moment vectors run away from one another in increasingly larger angular amounts (they " fan out"); the resulting vector becomes smaller and the possibility of so-called nuclear induction ceases. If the nuclear moment vectors can be made to converge again, that is, to make them echo-capable, after some time they build up the resulting vector again, and this can deliver a nuclear induction signal, namely the spin echo. It is known to use a so-called memory impulse to rotate the plane of rotation of the core vectors by 180 ° (pancake effect), whereupon the individual moment vectors that have diverged up to now converge again. The reminder impulse has the disadvantage that it must be very strong and of exact duration and also have to have a very precise point of use.

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, die Echobildung dme diesen Erinnerungsimpuls zu erreichen. Dies wird möglich, indem die Umkehrung von Phasendivergenz zur Phasenkonvergenz durch eine eine proportionale Umkehrung der räumlichen Verteilung der Feldinhomogenität im Speicherstoff bewirkende Steuerung von zusätzlichen Feldspulen erfolgt, d. h. an den Stellen, an denen (vor der Umkehrung) die Inhomogenität einen solchen Betrag hatte, daß der an dieser Stelle beeinflußte Kern ζ. B. schneller präzedierte als der resultierende Momentvektor, wird nach der Umkehrung die Inhomogenität so groß gemacht, daß der betreffende Kern langsamer präzediert, und umgekehrt; wenn man diese Inhomogenitätsumkehrung nochmals vornimmt, kann man mehr Echos erzeugen. Wenn man die Inhomogenität nach der Umkehr kleiner macht als vorher, dann laufen die Momentvektoren langsamer zusammen als sie auseinandergelaufen sind; die einzelnen Echoimpulse haben dann einen größeren zeitlichen Abstand voneinander als die Eingabeimpulse.The object of the invention is to achieve the echo formation dme this memory pulse. this will possible by reversing phase divergence to phase convergence by a proportional inversion the spatial distribution of the field inhomogeneity in the storage material causing control of additional Field coils takes place, d. H. at the points where (before the reversal) the inhomogeneity is such Amount that the nucleus influenced at this point ζ. B. precessed faster than the resulting moment vector, after the reversal, the inhomogeneity is made so great that the nucleus concerned precesses more slowly, and vice versa; if you do this reversal of inhomogeneity again, you can do more Generate echoes. If the inhomogeneity is made smaller after the reversal than before, then the moment vectors run slower together than they diverged; the individual echo pulses then have a greater time interval from one another than the input pulses.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen noch erläutert:The invention will be explained with reference to the drawings:

Verfahren zur SpeicherungStorage method

von elektrischen Impulsenof electrical impulses

mittels Kern-Spin-Echoby means of nuclear spin echo

Anmelder:
IBM Deutschland
Internationale Büro-MaschinenApplicant:
IBM Germany
International office machines

Gesellschaft m.b.H.,
Sindelfingen (V/ürtt), Böblinger Allee 49Gesellschaft mbH,
Sindelfingen (V / ürtt), Böblinger Allee 49

Richard Lawrence Garwin, Scarsdale, N. Y. (V. St. A.), ist als Erfinder genannt wordenRichard Lawrence Garwin, Scarsdale, N.Y. (V. St. A.), has been named as the inventor

Fig. 1 und 2 sind schematische Schaltbilder, die zusammen eine typische Anordnung zur Ausführung der Erfindung darstellen.Figures 1 and 2 are schematic circuit diagrams which together represent a typical arrangement for carrying out the Represent invention.

Fig. 3 A, 3 B, 3 C, 3 D, 3 D₁ und 3 E bilden eine Reihe von zusammengehörigen geometrischen Darstellungen, die in bekannter Weise das Verhalten einer Gruppe von magnetischen Momenten bei der Bildung eines Spinechos veranschaulichen.3 A, 3 B, 3 C, 3 D, 3 D ₁ and 3 E form a series of associated geometric representations which illustrate in a known manner the behavior of a group of magnetic moments when a spin echo is formed.

Fig. 4 A, 4 B und 4 C zeigen eine ähnliche Reihe von Darstellungen für das neue erfindungsgemäße Verfahren.FIGS. 4 A, 4 B and 4 C show a similar series of representations for the new method according to the invention.

Fig. 5 stellt dar, wie die Umkehrung des Feldinhomogenitätsschemas die präzedierenden Atomkerne an verschiedenen Stellen in dem Speicher beeinflußt.Figure 5 illustrates how the reverse of the field inhomogeneity scheme affects the precessing atomic nuclei at various points in the memory.

Fig. 6 ist ein Zeitdiagramm der bisherigen Erzeugung von Spiegelechos.Figure 6 is a timing diagram of the previous generation of mirror echoes.

Fig. 7 ist ein ähnliches Diagramm nach dem vorliegenden Verfahren.Figure 7 is a similar diagram in accordance with the present method.

Fig. 8 ist ein Zeit diagramm, das die Divergenz und Konvergenz von zusammengehörigen Momentgruppen zeigt, die durch Umkehrungen der Feldinhomogenität gesteuert werden.Fig. 8 is a timing diagram showing the divergence and convergence of related moment groups which are controlled by reversals of the field inhomogeneity.

Fig. 9 veranschaulicht in ähnlicher Weise, wie nach dem vorliegenden Verfahren das Zeitverhältnis zwischen den Impulsen in einer Echokette und zwischen den Echos und ihren Eingangsimpulsen verändert werden kann.Fig. 9 illustrates, in a manner similar to the present method, the time relationship between the pulses in an echo chain and between the echoes and their input pulses.

Die Spinechotechnik, die auf dem Verhalten von sich drehenden gyroskopischen Teilchen in Ausrichtungs- oder Polarisierungsfeldern beruht, kann am besten veranschaulicht werden in Anwendung auf Atomkerne, die durch ein starkes Magnetfeld beeinflußt werden und die gewünschten Echoeffekte infolge freier Kerninduktion erzeugen. Der Vorgang der eigentlichen Kerninduktion ist durch die Arbeiten von Bloch bekannt. Die Erweiterung des Effektes auf die Erzeugung von SpinechosThe spin echo technique, based on the behavior of rotating gyroscopic particles in alignment or Polarizing fields can best be illustrated in application to atomic nuclei, which be influenced by a strong magnetic field and the desired echo effects due to free core induction produce. The actual core induction process is known from the work of Bloch. The extension the effect on the generation of spin echoes

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wurde von E. L. Hahn in der Zeitschrift "Physical Re- Glyzerin, in der Angaben gespeichert werden sollen. Die view« vom 15. 11. 1950 beschrieben. Um die Natur und Probe 30 liegt zwischen den Polflächen eines Magneten 31, die Vorteile der vorliegenden Erfindung klar beschreiben der vorzugsweise ein Dauermagnet ist, jedoch natürlich zu können, seien zunächst die allgemeinen Prinzipien der auch ein Elektromagnet sein kann. Das Hauptmagnet-Spinechotechnik kurz erklärt. 5 feld .H₀ verläuft in senkrechter Richtung, und eine Die Kerninduktion ist zwar an sich ein magnetischer Hochfrequenzspule 32 ist so angebracht, daß die Achse Effekt, beruht aber auf einer Kombination magnetischer des von ihr gebildeten Feldes senkrecht zu der Zeichen- und mechanischer Eigenschaften in den Atomkernen ebene verläuft, d. h., das HF-Feld verläuft senkrecht zu chemischer Stoffe, für die gute Beispiele Protonen oder dem A₀-FeId. Ferner sind zwei Gleichstromspulen 33 und Wasserstoffkerne in Wasser und verschiedenen Hydro- ίο 34 vorgesehen, um die Inhomogenität des Feldes H₀ in karbonaten sind. Die entsprechende mechanische Eigen- bekannter Weise zu regulieren oder um weitere Feldschaft eines solchen Kerns ist die Drehung um seine Inhomogenitäten einzuführen, wie nachstehend erklärt eigene Symmetrieachse, und da der Kern Masse besitzt, wird.was described by EL Hahn in the journal "Physical Re-Glycerin, in which information is to be stored. Die view" from November 15, 1950. To the nature and sample 30 lies between the pole faces of a magnet 31, the advantages of the present invention Clearly describe which is preferably a permanent magnet, but of course, should first be the general principles that can also be an electromagnet.The main magnet spin echo technique briefly explained.5 field .H ₀ runs in a vertical direction, and a A magnetic high-frequency coil 32 is attached in such a way that the axis effect, but is based on a combination of the magnetic field formed by it, is perpendicular to the character and mechanical properties in the atomic nuclei, ie the RF field is perpendicular to chemical substances, for the good examples protons or the A ₀ field. Furthermore, there are two direct current coils 33 and hydrogen nuclei in water and different Hydro- ίο 34 provided for the inhomogeneity of the field H ₀ in carbonates. The corresponding mechanical self-known way to regulate or to further field shaft of such a core is the rotation to introduce its inhomogeneities, as explained below, its own axis of symmetry, and since the core has mass, becomes.

hat er einen Drehimpuls und bildet daher einen sehr Fig. 2 veranschaulicht eine typische elektrische Ankleinen Kreisel mit den mechanischen Eigenschaften 15 Ordnung, durch welche die Impulse gespeichert und die eines solchen. Außerdem besitzt der Kern ein magnetisches Echos aus der Stoffprobe 30 wiedererlangt werden können. Moment entlang seiner Kreiselachse. Bei einem gege- Da der innere Aufbau und die Arbeitsweise der einzelnen benen chemischen Stoff besteht ein feststehendes Ver- Blocks aus der Elektronik bekannt sind, wird ihre hältnis zwischen dem magnetischen Moment jedes Kerns Beschreibung auf das beschränkt, was zur Erklärung der und seinem Drehimpuls. Dieses Verhältnis ist das be- 20 Erzeugung von Spinechos nötig ist. kannte gyromagnetische Verhältnis, das normalerweise Ein Synchronisator oder Impulsgenerator 35 erzeugtit has an angular momentum and therefore forms a very Fig. 2 illustrates a typical electrical ankle Gyroscope with mechanical properties of 15 order, through which the impulses are stored and the one of these. In addition, the core has a magnetic echo from which fabric sample 30 can be recovered. Moment along its gyro axis. In one case, the internal structure and the working methods of the individual This chemical substance consists of a solid block from which electronics are known to be theirs ratio between the magnetic moment of each nucleus is limited to what is used to explain the description and its angular momentum. This ratio is that 20 generation of spin echoes is necessary. known gyromagnetic ratio which a synchronizer or pulse generator 35 normally produces

durch den griechischen Buchstaben γ gekennzeichnet die von dem System benötigten Vorimpulse, Erinnerungswird. impulse und Eingabe- oder zu speichernden Impulse. Diemarked by the Greek letter γ the pre-impulses required by the system, memory becomes. pulses and input pulses or pulses to be saved. the

Eine kleine Probe eines chemischen Stoffes, z. B. Wasser, Erregereinheit 36, die durch die Impulsquelle 35 steuerbar enthält natürlich eine ungeheure Anzahl solcher gyro- 25 ist und einen Oszillator und mehrere Frequenzverskopischen Kerne. Wird die Probe in ein starkes magne- dopplungsstufen umfaßt, dient als Steuerstufe für den tisches Feld gebracht, so richten sich diese drehenden HF-Verstärker 37. Bei Erzeugung eines Impulses erregt Kerne so aus, daß ihre Magnetachsen parallel zum Feld die Quelle 35 zunächst den Erreger 36, um dem Ververlaufen, und zwar wie bei einem großen Kreisel, der stärker 37 ein HF-Antriebssignal zuzuleiten, und steuert aufrecht im Gravitationsfeld der Erde steht. Ob nun die 30 dann den Verstärker, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, verschiedenen Kernmagnetmomente mit dem oder gegen Dieser Ausgang wird zu einer Spule 38 geleitet, welche das Feld ausgerichtet werden, wird durch den Zufall induktiv mit einer zweiten Spule 39 gekoppelt ist, die bestimmt, aber obwohl eine große Anzahl, die in entgegen- eine Schaltung 40 speist. Letztere umfaßt die obengesetzten Richtungen ausgerichtet ist, einander auf- erwähnte HF-Spule 32 (Fig. 1), die die Stoffprobe 30 heben, gibt es immer ein reines Übergewicht in der einen 35 enthält. Die Eingangsleitung 42 eines Signalverstärkers 41 Richtung, von der wir hier annehmen, daß sie mit dem ist an die Spule 38 über eine Begrenzerschaltung 43 anFeld verläuft. Die von dem magnetischen Feld beeinflußte geschlossen, so daß jedes in der HF-Spule 32 erzeugte Stoffprobe erhält also ein magnetisches Moment M₀ und und über die Spulen 39 und 38 zurückübertragene Echoeinen Drehimpuls I₀, welche beiden Werte als die Vektor- signal diesem Verstärker zugeleitet wird. Der Ausgang 44 summen der magnetischen Momente und der Drehimpulse 40 des Verstärkers 41 wird zu einer Anordnung zur Ausaller betroffenen Kerne dargestellt werden können. wertung der Echoimpulse geleitet, und zwar ist ein solches Solange die Probe in dem Feld nicht gestört wird, Gerät hier durch ein Oszilloskop 45 veranschaulicht, bleiben die gyroskopischen Kerne in paralleler Aus- deren vertikale Kippsteuerung über eine Verbindung 46 richtung mit ihm. Wenn jedoch eine Kraft auftritt, die durch den Synchronisator 35 erfolgt. Der Verstärker 41 die sich drehenden Kerne aus der Ausrichtung mit dem 45 kann außerdem über eine Leitung 47 vom Synchronisator Hauptfeld herauskippt, so präzedieren bei Nachlassen der aus gesteuert werden, und zwar zu einem nachstehend verschiebenden Kraft die sich drehenden Kerne, die nun beschriebenen Zweck.A small sample of a chemical, e.g. B. water, excitation unit 36, which can be controlled by the pulse source 35, of course, contains an enormous number of such gyro-25 and an oscillator and several frequency-shifting cores. If the sample is encompassed in a strong magnetic doubling stage, used as a control stage for the table field, these rotating RF amplifiers 37 align. When a pulse is generated, nuclei are excited in such a way that their magnetic axes parallel to the field initially reach the source 35 Exciter 36 to the course, as with a large gyroscope, the stronger 37 to feed an HF drive signal, and controls is upright in the gravitational field of the earth. Whether the 30 then the amplifier to generate an output signal, different nuclear magnetic moments with or against this output is passed to a coil 38, which the field is aligned by chance inductively coupled to a second coil 39, which is determined , but although a large number that feeds into a circuit 40 in the opposite direction. The latter includes the directions set above, each other on the mentioned RF coil 32 (Fig. 1), which lift the fabric sample 30, there is always a sheer excess weight in the one 35 contains. The input line 42 of a signal amplifier 41 is in the direction of which we assume here that it runs with the is to the coil 38 via a limiter circuit 43 anFeld. The influenced by the magnetic field closed, so that each material sample generated in the RF coil 32 thus receives a magnetic moment M ₀ and an echo transmitted back via the coils 39 and 38 an angular momentum I ₀ , which two values are used as the vector signal to this amplifier is forwarded. The output 44 hum of the magnetic moments and the rotational impulses 40 of the amplifier 41 will be able to be represented in an arrangement for the failure of all affected cores. evaluation of the echo impulses, namely such as long as the sample is not disturbed in the field, device illustrated here by an oscilloscope 45, the gyroscopic nuclei remain in parallel, their vertical tilt control via a connection 46 direction with it. However, when a force occurs which occurs through the synchronizer 35. The amplifier 41 can also tilt the rotating cores out of alignment with the 45 via a line 47 from the main field synchronizer so that, when the main field is released, the rotating cores can be controlled to precess for a force that will shift the rotating cores for the purpose now described.

durch die Kraft des Feldes wieder zur Ausrichtung ge- Die Anfangsstadien der Spinechotechnik, d. h., die-The initial stages of the spin echo technique, i. h., the-

drängt werden, nach der Kreiseltheorie um die Feld- jenigen Schritte, die die Eingabe von Informationen richtung herum. Die Präzession erfolgt mit einer Frequenz 50 betreffen, sind im allgemeinen dieselben wie bei bekannten Oj₀ = γH₀, wobei H₀ die jeden Kern beeinflussende Verfahren. Die neuen und vorteilhaften Merkmale der Feldstärke und γ das vorher erwähnte gyromagnetische Erfindung liegen in den späteren Stadien der Moment-Verhältnis sind. Diese Präzessionsfrequenz Oi₀ wird die steuerung, durch die die Entnahme der eingeführten Larmorfrequenz genannt, und da für jeden gegebenen Angaben bewirkt wird. Gemäß Fig. 3 A und 3B erfolgt Kerntyp γ konstant ist (z.B. 2,68 X 10* für Protonen 55 die Einführung wie folgt:According to the gyroscopic theory, the steps involved in the input of information are pushed around the fields. The precession takes place at a frequency 50 pertaining to, are generally the same as with known Oj ₀ = γH ₀ , where H _{0 is} the method affecting each nucleus. The new and advantageous features of the field strength and γ of the aforementioned gyromagnetic invention lie in the later stages of the moment ratio respectively. This precession frequency Oi ₀ is called the control by means of which the extraction of the introduced Larmor frequency is called, and is effected for each given information. According to Fig. 3 A and 3B, nuclear type γ is constant (e.g. 2.68 X 10 * for protons 55 the introduction is as follows:

oder Wasserstoffkerne in Wasser), ist die Larmorfrequenz Zunächst wird die Stoffprobe nur dem Polarisations-or hydrogen nuclei in water), the Larmor frequency is First of all, the material sample is only subjected to the polarization

jedes präzedierenden Kerns eine direkte Funktion der den feld H₀ genügend lange ausgesetzt, um ihre gyrobetreffenden Kern beeinflussenden Feldstärke. Wenn die magnetischen Kerne sich ausrichten zu lassen, wie oben Feldstärke H₀ in verschiedenen Teilen der Stoffprobe ver- beschrieben, und das resultierende magnetische Moment schiedene Werte hat, haben die Kerngruppen dieser ^6o M₀ steht in der Z-Achse oder Feldrichtung, wie die verschiedenen Teile magnetische Momente, die mit ver- Strich-Punkt-Linien in Fig. 3 A es veranschaulichen. Um schiedenen Larmorfrequenzen präzedieren. Angaben einzuführen, wird die Stoffprobe nun einem oderEach precessing nucleus is a direct function of the field strength that is exposed to the field H ₀ long enough to affect its gyro-related nucleus. If the magnetic cores can be aligned, as described above, field strength H ₀ in different parts of the material sample, and the resulting magnetic moment has different values, the core groups of these ^6o M _{0 are} in the Z-axis or field direction, like the different parts of magnetic moments, which illustrate it with dash-dot lines in Fig. 3A. Precess at different Larmor frequencies. Introduce information, the sample is now an or

Auf dem Merkmal der verschiedenen Präzession in mehreren Impulsen eines magnetischen Wechselfeldes H₁ einem inhomogenen Feld beruht nun das Spinecho- ausgesetzt, das durch den hochfrequenten Wechselstrom verfahren. Zur Klarstellung der nachstehenden all- ⁶5 in der Spule 32 erzeugt wird und daher auf der Richtung gemeinen Erklärung sei zunächst kurz eine beispielsweise des Hauptfeldes H₀ senkrecht steht. Dieses HF-Feld, das Anordnung zur Erzeugung der Effekte beschrieben, und im wesentlichen auf die mittlere Larmorfrequenz der zwar ist eine solche Anordnung schematisch in Fig. 1 verwendeten Speichersubstanz abgestimmt ist, übt eine und 2 gezeigt. In Fig. 1 bezeichnet die Ziffer 30 eine Drehkraft auf die rotierenden Kerne aus, wodurch sie mit Probe eines chemischen Stoffes, z. B. Wasser oder 7o ihrem Gesamtmagnetmoment M₀ weg von der Z-AchseThe spin echo, which is exposed to the high-frequency alternating current, is based on the characteristic of the different precession in several pulses of an alternating magnetic field H _{1, an inhomogeneous field.} For clarification, the following general ⁶ 5 is generated in the coil 32 and, therefore, common to the direction explanation is first a example of the main field H ₀ is about perpendicular. This RF field, the arrangement for generating the effects described and essentially tuned to the mean Larmor frequency of the storage substance used, although such an arrangement is schematically shown in FIG. 1, exercises one and two shown. In Fig. 1, the numeral 30 denotes a rotational force on the rotating cores, whereby they with sample of a chemical substance, e.g. B. water or 7o their total magnetic moment M ₀ away from the Z-axis

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um einen Winkel gekippt werden, der von der Amplitude HF-Spule 32. Dieses Signal, welches das "Echo« des und Dauer des angelegten Impulses abhängt. Für die ursprünglichen Eingabe- oder Angabenimpulses ist, wird Erzeugung eines Einzelimpulses beträgt der optimale über die Spulen 39,38, die Schaltung 43 und die Leitung42 Winkel 90°, was ausreicht, um M₀ völlig in die X- Y-Ebene (Fig. 2) zu dem Echoverstärker 41 übertragen, wo es zu kippen. Für die Einführung mehrerer Impulse werden 5 verstärkt und dem Oszilloskop 45 oder einer anderen in bekannter Weise kleinere Winkel verwendet, und zwar Vorrichtung zur Auswertung zugeleitet wird,
wird durch jeden Impuls eine Komponente von M₀ in die Gemäß der vorstehenden Erklärung des Standes der .X"-Y-Ebene gebracht. Bei Verwendung von mehreren Technik sind für die Einleitung von Echoangaben die Impulsen besteht der Effekt darin, daß eine Anzahl von verschieden präzedierenden Momente aus der X- Y-Ebene Gruppen oder »Familien« zusammengehörigen Moments io heraus- und in der entgegengesetzten relativen Position in die X- Y-Ebene gebracht wird. Jede solche Gruppe wieder in sie hineingebracht worden, und zwar werden stellt einen verursachenden Angabenimpuls dar. Da es diese Entnahme und Wiedereinführung durch den in jedoch unzweckmäßig ist, das gleichzeitige Verhalten Fig. 3D gezeigten Erinnerungsimpuls bewirkt. Für einer Anzahl solcher ->Familien« ohne Verwirrung der optimale Ergebnisse in einem solchen System ist natürlich Einzelheiten zu beschreiben, und da das Verhalten aller 15 eine große Präzision in bezug auf das Erreichen des Gruppen ohne Rücksicht auf ihre Zahl allgemein gleich richtigen «Kipp«-Winkels nötig, um eine maximale ist, soll hier der einfachste Fall eines Einzelimpulses zur Rückkehr der Momente in die X- Y-Ebene zu gewähr-Veranschaulichung herangezogen werden. Bei Beendigung leisten, und dafür ist wiederum eine entsprechend genaue des Angabenimpulses liegt also der zusammengesetzte Amplituden- und Dauersteuerung des Erinnerungs-Momentvektor M₀ in der X-Y-Ebene, wie Fig. 3 A 20 impulses erforderlich. Bei vielen Anwendungsarten wäre darstellt. natürlich ein Wegfall dieser strengen Voraussetzungen Nach Beendigung des HF-Impulses beginnen die den sehr vorteilhaft. Erfindungsgemäß werden diese und zusammengesetzten Vektor M₀ bildenden Momente in der weitere verwandte Verbesserungen erreicht, indem die X- Y-Ebene mit ihren charakteristischen Larmorfre- rotierenden Momente ungestört während des ganzen quenzen zu präzedieren. Wenn jedoch angenommen wird, 25 Entnahmevorganges in der X-Y-Ebene gelassen werden, daß das Feld H₀ nicht homogen ist, so führen die Diffe- womit der HF-Erinnerungsimpuls ganz wegfällt, und renzen der Feldstärke in verschiedenen Teilen der Stoff- zwar wird das durch folgende Maßnahmen erreicht: probe 30 zu der vorgenannten verschiedenen Larmor- Fig. 4 A stellt dieselbe Momentlage wie Fig. 3 C dar, präzession, so daß, wenn die Gruppe als ganzes weiterhin und zwar ist die Angabeneinführung und die daraufmit einer mittleren Geschwindigkeit cö₀ rotiert, ihre 3° folgende Momentausbreitung bis hierher bei beiden Vereinzelnen Momente abschwenken oder sich trennen mit fahren, dem bekannten und dem erfindungsgemäßen, Geschwindigkeiten, die von den betreffenden Differenzen gleich. Wie oben erwähnt, ist die Larmorfrequenz co₀ der Larmorfrequenz abhängen. Fig. 3B, die eine Drauf- jedes präzedierenden Kerns das Produkt von γ und der sieht der X- Y-Ebene darstellt, veranschaulicht diesen Feldstärke H₀. Wenn wir also die drei beispielsweisen Abschwenk- oder Ausfächerungsvorgang. Die gezeigte 35 Momente M₁, M₂ und M₃ nehmen, ist die Larmorrelativ große Zahl von Vektoren soll darstellen, daß die frequenz ω₀ von M₁ = γ Ή_ο, während für M₂ die Frehier beschriebenen Effekte tatsächlich das zusammen- quenz OJ₀ — Δ ω₀ — γ [W₀-AH₀₂) und für M₃ die gesetzte Ergebnis der Zusammenwirkung unzähliger Frequenz cö₀ + A ω₀ = γ (H₀ + A H₀₃) sind, wobei Ή_ο winziger Momente sind. Da es jedoch unzweckmäßig ist, die durchschnittliche Feldstärke und Δ H₀₂ und A H₀₃ diesen tatsächlichen Zusammenhang darzustellen, und da 4° numerisch gleiche Divergenzen der Feldinhomogenität alle Momente in derselben Weise zu dem Ergebnis bei- vom Durchschnitt sind. Diese auf M₁, M₂ und M₃ eintragen, genügt es, die Erklärung an Hand von drei wirkenden Feldbedingungen sind schematisch in Fig. 5 Beispielsmomenten M₁, M₂ und Af₃ fortzusetzen, und veranschaulicht, wo die durchgehende Linie die auf zwar dreht sich der erste mit der durchschnittlichen Fig. 4A zutreffender^ Bedingungen darstellt^ und zwar Geschwindigkeit ω₀, der zweite mit der niedrigeren 45 werden M₂ durch H₀-AH₀₂, M₃ durch H₀ + Δ H₀₃ Geschwindigkeit ω₀ — Δ ω₀ und der dritte mit der höheren und M₁ durch TJ₀ allein beeinflußt. Die geneigte ausGeschwindigkeit Td₀ + A W₀. gezogene Linie S-S stellt den Inhomogenitätsgradienten Nach Ablauf der Zeit τ,, wenn die Momente M₁, M₂ quer über die Stoffprobe dar. Wenn nun dieses Schema und Af₃ die in Fig. 3 C gezeigten relativen Positionen plötzlich umgekehrt wird, wie die gestrichelte, umerreicht haben, wird die Stoffprobe 30 einem HF- 50 gekehrt wie S-5 geneigte Linie zeigt, wird das M₂ »Erinnerungs «--Impuls P_T ausgesetzt, der durch die beeinflussende Feld auf ~H₀ + Δ H₀₃ abgeändert, während Spule 32 angelegt wird. Dieser Impuls hat eine genügende auf M₃ nun H₀ — A H₀₂ und auf M₁ weiterhin H₀ Amplitude und Dauer, um alle rotierenden Momente um einwirken.be tilted by an angle that depends on the amplitude of the RF coil 32. This signal, which is the "echo" of the and duration of the applied pulse. For the original input or information pulse, a single pulse is generated which is optimal across the coils 39,38, the circuit 43 and the line 42 angle 90 °, which is sufficient to _{transmit M 0} completely in the X- Y plane (Fig. 2) to the echo amplifier 41, where it can be tilted 5 amplified and the oscilloscope 45 or another smaller angle used in a known manner, namely the device for evaluation is fed,
According to the above explanation of the prior art, the .X "-Y plane is brought by each pulse a component of M _0. When using several techniques for the initiation of echo indications the pulses are the effect that a number of different precessing moments out of the X- Y-plane groups or "families" of related moments io and brought into the opposite relative position in the X- Y-plane information pulse is because it is this removal and reinsertion through the in but impractical, the simultaneous behavior Fig causes memory pulse shown 3D For a number of these -...> families "without confusion of the best results in such a system details, of course, to describe and since the behavior of all 15 has a great precision with regard to reaching the groups in general, regardless of their number in the same correct "tilt" angle is necessary to ensure a maximum, the simplest case of a single pulse to ensure the return of the moments in the X- Y plane is used here. At the end of the process, and for this purpose a correspondingly precise information pulse is required, the composite amplitude and duration control of the memory moment vector M _{0 is} in the X- Y plane, as shown in FIG. 3 A 20 pulse. For many types of application it would be shown. Of course, these strict requirements will no longer apply. After the end of the HF pulse, the very advantageous start. According to the invention, these and composite vector M _0- forming moments are achieved in the further related improvements in that the X- Y plane with its characteristic Larmor-free rotating moments precess undisturbed during the entire sequence. If, however, it is assumed that the removal process is left in the X- Y plane that the field H _{0 is} not homogeneous, the differences lead to the fact that the RF memory pulse is completely eliminated and the field strength in different parts of the substance is limited this is achieved by the following measures: sample 30 to the aforementioned different Larmor speed CÖ ₀ rotated their 3 ° next moment spread swivel up to here with both Vereinzelnen moments or separate with driving, the famous and the inventive, speeds of the respective differences equal. As mentioned above, the Larmor frequency co ₀ depends on the Larmor frequency. Figure 3B, which shows a top view of each precessing nucleus the product of γ and the X- Y plane, illustrates this field strength H ₀ . So if we take the three example swiveling or fanning out processes. The shown 35 moments M ₁ , M ₂ and M ₃ take Larmor's relatively large number of vectors to represent that the frequency ω ₀ of M ₁ = γ Ή _ο , while the effects described by Frehier actually combine for M ₂ OJ ₀ - Δ ω ₀ - γ [W ₀ -AH ₀₂ ) and for M ₃ the set result of the interaction of innumerable frequencies cö ₀ + A ω ₀ = γ (H ₀ + AH ₀₃ ) , where Ή _{ο are} tiny moments. However, since it is inexpedient to represent the average field strength and Δ H ₀₂ and AH ₀₃ this actual relationship, and since 4 ° numerically equal divergences of the field inhomogeneity are all moments in the same way to the result at the average. Add this to M _1, M ₂ and M _3, it is sufficient for the explanation on the basis of three-acting field conditions are schematically continue in FIG. 5, moments M _1, M ₂ and Af _3, and illustrates where the solid line on while the first rotates with the average Fig. 4A of applicable ^ conditions ^ namely speed ω ₀ , the second with the lower 45 are M ₂ through H ₀ -AH ₀₂ , M ₃ through H ₀ + Δ H ₀₃ speed ω ₀ - Δ ω ₀ and the third with the higher and M _{1 influenced} by TJ ₀ alone. The inclined out speed Td ₀ + AW ₀ . Solid line SS represents the inhomogeneity gradient after the time τ i has elapsed, when the moments M ₁ , M ₂ across the fabric sample. If this scheme and Af _3, the relative positions shown in FIG. 3C are suddenly reversed, such as the dashed line , the fabric sample 30 is swept an HF-50 as S-5 shows inclined line, the M ₂ "reminder" pulse P _{T is} exposed, which is changed by the influencing field to ~ H ₀ + Δ H ₀₃ , while coil 32 is applied. This pulse has a sufficient now to H ₀ M ₃ - AH ₀₂ and further H, to act on M ₁ ₀ amplitude and duration to all rotating moments about.

180° zu kippen, wie Fig. 3D zeigt, d. h., die Drehebene Die unmittelbaren Ergebnisse der beschriebenen Feldwird wie ein Pfannkuchen umgekippt. Bei Ende des 55 inhomogenitätsumkehrung sind in Fig. 4 B dargestellt. Erinnerungsimpulses stehen also die Momente M₁, M₂ M₁, M₂ und M₃ bleiben ungestört in der X- Y-Ebene, und und M₃ in der in Fig. 3 D₁ gezeigten Position, die das ihre relativen Drehstellungen bleiben dieselben wie zuvor, Spiegelbild der in Fig. 3 C gezeigten ist, und zwar ist das aber die tatsächlichen Geschwindigkeiten von M₂ und Ai₃ »langsame« Moment M₂ nun vor dem mittleren M₁ und werden verändert. Das hintere, früher ->langsame« das .»schnelle« Moment Ai₈ hinter M₁. Drehgeschwindig- 60 Moment Ai₂ wird also auf ω₀ + A o>₀ beschleunigt, keit und -richtung bleiben jedoch für alle Momente während das führende, früher «schnelle« Moment M₃ auf dieselben wie vor dem '>Umkippen«. Daher überholt Af₁ <ö₀ — Am₀ verlangsamt wird und die Geschwindigkeit schließlich Af₂, während ähnlich Af₃ sowohl Af₁ als auch von M₁ weiterhin 5J₀ bleibt. Infolgedessen überholt Af₁ Af₂ überholt. Bei unverändertem Feld H₀ kommen also Af₃, während Af₂ sowohl M₁ als auch Af₃ überholt, und am Ende einer zweiten Zeit τ nach dem Erinnerungs- 65 die Momente kommen wieder in die in Fig. 4 C gezeigte impuls alle Momente in Phasenkoinzidenz, um das Phasenkoinzidenz, um ein Echosignal zu induzieren, wie zusammengesetzte Moment Af₀ erneut zu bilden, wie oben beschrieben.180 ° as shown in Fig. 3D, ie, the plane of rotation The immediate results of the described field is tipped over like a pancake. At the end of the 55 inhomogeneity reversal are shown in Fig. 4B. Memory impulses are the moments M ₁ , M _2, M ₁ , M ₂ and M ₃ remain undisturbed in the X- Y plane, and and M ₃ in the position shown in Fig. 3 D ₁ , their relative rotational positions remain the same as before, the mirror image of that shown in FIG. 3 C, but that is the actual speeds of M ₂ and Ai ₃ "slow" moment M ₂ now before the middle M ₁ and are changed. The back, earlier -> slow "that." Fast "moment Ai ₈ behind M ₁ . The rotational speed of the moment Ai ₂ is thus accelerated to ω ₀ + A o> ₀ , but the speed and direction remain for all moments while the leading, earlier "fast" moment M ₃ is the same as before the 'overturning'. Therefore, Af ₁ <ö ₀ - Am _{0 is} slowed down and the speed finally _{overtakes Af 2} , while similar to Af _3, both Af ₁ and M ₁ continue to remain 5J ₀ . As a result, Af ₁ overtakes Af ₂ overtakes. With an unchanged field H ₀ , Af _{3 come} , while Af ₂ overtakes both M ₁ and Af ₃ , and at the end of a second time τ after the memory 65 the moments come back into the pulse shown in FIG. 4C, all moments in Phase coincidence to re-form the phase coincidence to induce an echo signal, such as composite moment Af ₀ , as described above.

Fig. 3 E zeigt, und da die koinzidierenden Komponenten Um eine größtmögliche Klarheit zu erreichen, ist voreinander magnetisch verstärkt haben, induziert das stehend der einfachste Fall beschrieben worden, bei dem rotierende resultierende Moment Af₀ ein Signal in der 70 der Austausch örtlicher Feldstärken zwischen typischenFig. 3 E shows, and since the coincident components have been magnetically amplified in front of each other in order to achieve the greatest possible clarity, the standing the simplest case has been described, in which the rotating resulting moment Af ₀ induces a signal in the exchange of local field strengths between typical

Kerngruppen in derselben Stoffprobe eins zu eins erfolgt, präzedierend sich wieder zusammenfinden, um einen d. h., die absoluten Larmorfrequenzen in jeder Gruppe ersten Satz von Echosignalen in umgekehrter Reihensollen nach der Umkehrung genau denen der anderen folge, wie gezeigt, zu erzeugen.Core groups in the same sample take place one to one, precessing to come together again to form one d. i.e., the absolute Larmor frequencies in each group should be the first set of echo signals in reverse order after the inversion, follow exactly those of the other, as shown.

vor der Veränderung gleichen. Wie nachstehend noch Fig. 8 ist eine graphische Darstellung der Phasenerklärt wird, können auch andere Verhältnisse zur 5 divergenzen und -konvergenzen, die zwischen den Mo-Erzeugung weiterer brauchbarer Ergebnisse verwendet menten jeder Angabenimpulsgruppe während des oben werden, jedoch beruhen alle auf demselben Prinzip der beschriebenen Vorganges stattfinden, und zeigt außer-Umkehrung des Inhomogenitätsgradienten. Eine typische dem, wie durch das erfindungsgemäße Verfahren eine Anordnung zur Ausführung des Verfahrens ist in Fig. 1 vorteilhafte Flexibilität in der Zeitsteuerung und der und 2 wie folgt dargestellt: io Bestimmung der wahlweisen Reihenfolge der Echokette Die Zahl 48 kennzeichnet eine Doppelpentodenröhre erreicht wird. Bei dem dargestellten Beispiel divergieren mit zwei parallelen Anodenkreisen. Die flachen Spulen 33 die einzelnen Momentgruppen von Informationsimpul- und 34, die entgegengesetzt gewickelt sind, sind über sen 1, 2, 3 bis zur Zeit T, zu welchem Zeitpunkt durch Leitungen 49 und 50 zwischen die linken und rechten die Umkehrung des Spulengleichstroms ihre K on verAnoden 51 und 52 geschaltet. Das rechte Steuergitter 53 15 gierung bewirkt wird, wie oben erklärt, und die in der wird auf einem feststehenden Potential gehalten, z. B. Spule 32 induzierten resultierenden umgekehrten Echo- ^t-IOOV, während das linke Steuergitter 54 über eine signale sind in strichpunktierten Linien dargestellt. Es Leitung 55 an den Impulsgenerator 35 angeschlossen ist. sei nun aber angenommen, daß der Echoausgang in der Die vorstehende Anordnung zeigt, daß, solange das ursprünglichen Reihenfolge der Angabenimpulse und zu Gitter 54 mit einem dem des Gitters 53 gleichen Potential 20 einer Zeit, die beträchtlich langer als die typischen festgespeist wird, die beiden Anodenkreise in gleicher Weise stehenden Zeiten 2τ von Fig. 6 und 7 ist, erfolgen soll, erregt werden, so daß kein Strom zwischen ihnen durch Um dies zu erreichen, wird der Ausgangsverstärker 41 die Spulen 33 und 34 fließt. Wenn jedoch unter der zuerst über die S teuer verbindung 47 (Fig. 2) so ge-Steuerung des Impulsgenerators 35 das Potential des steuert, daß der erste in der Spule 32 induzierte Satz Gitters 54 entweder größer oder kleiner als das des 25 von Echoimpulsen außer acht gelassen wird. Inzwischen Gitters 53 gemacht wird, bewirkt die resultierende überholen die einzelnen Momente jeder Impulsgruppe, Ungleichheit zwischen den beiden Anodenkreisen das die die im Verstärker unterdrückten Echos gebildet Fließen eines Stromes durch die Spulen 33 und 34, haben, einander in der X-i'-Ebene und divergieren dessen Richtung von der Lage der Potentialungleichheit wieder in umgekehrter relativer Reihenfolge, zwischen den Steuergittern abhängig ist. 30 Zu einer bestimmten Zeit T₁ wird der Spulengleich-Gemäß Fig. 1 und 2 liegen die Spulen 33 und 34 auf strom auf Null reduziert (beide Steuergitter der Röhre 48 entgegengesetzten Seiten der Stoffprobe 30, und ihre auf gleichem Potential), wodurch die vorher eingeführte Achsen liegen parallel zu dem Feld H₀ des Magneten 31. Inhomogenität aus dem Feld H₀ entfernt wird, so daß Da nun die Spulen entgegengesetzt gewickelt sind, ver- alle Kerne der Stoffprobe durch etwa dieselbe Feldstärke anlaßt sie ein durch beide fließender Strom zur Erzeu- 35 beeinflußt werden. Unter diesen L^Tmständen präzedieren gung eigener Magnetfelder in entgegengesetzten Rieh- alle Momente weiter, jedoch im wesentlichen mit der tungen, und zwar verstärkt das eine das Feld H₀, während gleichen Larmorfrequenz, so daß die Bestandteile jeder das andere dieses schwächt. Wenn nun angenommen Impulsgruppe ihre Ausbreitungsbedingung ohne bewird, daß das normale Feld des Hauptmagneten 31 in deutende Konvergenz oder weitere Divergenz beibehalten, der ganzen Stoffprobe 30 homogen ist, so bewirken die 40 Nach der gewünschten Verzögerung, z. B. auf Zeit T₃ additiven und subtraktiven Felder auf entgegengesetzten (Fig. 8), wird der Spulengleichstrom wieder in seinen Seiten der Stoffprobe ein reines Inhomogenitätsschema, ursprünglichen "hoclu-Zustand gebracht, wodurch der das dem schematisch in Fig. 5 dargestellten angenähert während der Angabeneinführung verwendete Feldzustand ist, wodurch der oben beschriebene Effekt auf die prä- wieder herbeigeführt wird, d. h. eine zweite Inhomozedierenden Kerne eintritt. Durch eine Umkehrung des 45 genitätsumkehrung erfolgt. Daraufhin konvergieren die Spulenstromes unter der Steuerung des Gitters 54 werden Bestandteile jeder Gruppe wieder, um Echosignale in die Richtungen der von den Spulen 33 und 34 erzeugten der Spule 32 zu induzieren, die gegenüber dem ersten örtlichen Felder ausgetauscht, wodurch das Inhomogeni- Satz eine umgekehrte Reihenfolge, nämlich die ursprüngtätsschema umgekehrt wird — wie ebenfalls in Fig. 5 liehe Reihenfolge der Angabenimpulse Pi, haben. Da gezeigt — und die oben erklärte Wiederzusammen- 5° dies — wie erwähnt — die gewünschte Ausgangsreihenstellung der präzedierenden einzelnen Momente einge- folge ist, wird der Verstärker 41 durch den Synchronileitet wird, um das Echosignal zu erzeugen. sator 35 über die Steuerverbindung 47 erregt, um die Fig. 6 und 7 veranschaulichen parallel die aufeinander- Echoimpulse zu verstärken und ihrem Bestimmungsort folgenden Effekte, die bei der Erzeugung eines typischen zuzuleiten.same before the change. As will be explained below in FIG. 8 is a graphical representation of the phases, other ratios of divergences and convergences used between the Mo generation of further useful results can be used in each indication pulse group during the above, but all are based on the same principle of FIG process described take place, and shows in addition-reversal of the inhomogeneity gradient. A typical example of how the method according to the invention provides an arrangement for executing the method is shown in FIG. 1, advantageous flexibility in timing and and 2 as follows: Determination of the optional sequence of the echo chain The number 48 denotes a double pentode tube is achieved. In the example shown, two parallel anode circles diverge. The flat coils 33, the individual moment groups of information pulse and 34, which are wound in opposite directions, are over sen 1, 2, 3 up to time T, at which point in time through lines 49 and 50 between the left and right the reversal of the coil direct current is K on ver anodes 51 and 52 switched. The right control grid 53 15 is effected as explained above, and that in the is held at a fixed potential, e.g. B. coil 32 induced resulting reverse echo ^ t-IOOV, while the left control grid 54 signals are shown in dash-dotted lines. There line 55 is connected to the pulse generator 35. but it is now assumed that the echo output in the The above arrangement shows that, as long as the original sequence of the indication pulses and to grid 54 with a potential 20 equal to that of grid 53, a time which is considerably longer than the typical, the two Anode circuits in the same manner standing times 2τ of FIGS. 6 and 7 is to be made, are excited so that no current flows through them between them. To achieve this, the output amplifier 41 is the coils 33 and 34 flows. However, if under the first over the S expensive connection 47 (Fig. 2) so ge control of the pulse generator 35 controls the potential of the that the first induced in the coil 32 set of grids 54 either larger or smaller than that of the 25 of echo pulses except attention is paid. In the meantime grid 53 is made, the resulting overtake the individual moments of each pulse group, inequality between the two anode circles that the echoes formed in the amplifier have formed flowing a current through the coils 33 and 34, cause each other in the X-i 'plane and the direction of which diverges from the position of the potential inequality again in the reverse relative order between the control grids. 30 At a certain time T ₁ , the coil equals-According to FIGS. 1 and 2, the coils 33 and 34 are reduced to current to zero (both control grids of the tube 48 opposite sides of the sample 30, and theirs at the same potential), whereby the previously The axes introduced lie parallel to the field H _{0 of} the magnet 31. Inhomogeneity is removed from the field H ₀ , so that since the coils are now wound in opposite directions, all cores of the material sample are caused by approximately the same field strength Produce 35 be influenced. Among these, L ^T mständen precess supply their own magnetic fields in opposite Rieh- all moments on, but substantially with the obligations, namely a amplifies the field H _0, while the same Larmor frequency so that the components of each weaken the other this. If now, if the impulse group is assumed to have its propagation condition without the normal field of the main magnet 31 being maintained in significant convergence or further divergence, the entire material sample 30 is homogeneous, the 40 after the desired delay, e.g. B. on time T ₃ additive and subtractive fields on opposite (Fig. 8), the coil direct current is again in its sides of the fabric sample a pure inhomogeneity scheme, original "hoclu state, whereby the that approximated that shown schematically in Fig. 5 during The field state used in the introduction of the information is, as a result of which the above-described effect is brought about again, ie a second inhomoceding cores occurs. to induce echo signals in the directions of the coil 32 generated by the coils 33 and 34, which are exchanged with respect to the first local fields, whereby the inhomogeneity set is reversed, namely the original scheme is reversed - as is also the order in FIG. 5 of the indication impulses Pi, have shown Da - and the o Ben explained reassembling that - as mentioned - the desired starting row position of the precessing individual moments has followed, the amplifier 41 is passed through the synchronism in order to generate the echo signal. Sator 35 excited via the control connection 47 to illustrate FIGS. 6 and 7 in parallel to amplify the successive echo pulses and their destination following effects that lead to the generation of a typical.

Satzes von drei Echos nach dem bekannten bzw. dem 55 Das beschriebene Beispiel veranschaulicht die Zeiterfindungsgemäßen Verfahren auftreten. Gemäß Fig. 6 verzögerung und wahlweise Feststellung in einer typischen wird nach der auf den letzten HF-Angabenimpuls Pi Kombination; aber nach dem Verfahren können natürlich folgenden Zeit r der verhältnismäßig starke HF-Erinne- diese Faktoren auf viele verschiedene Abarten angewandt rungsimpuls P_r angelegt, um die Ebene der rotierenden werden. Zum Beispiel kann das System mit einer Anzahl Momente um 180° zu kippen, wie in Verbindung mit ^6o von aufeinanderfolgenden Inhomogenitätsumkehrungen Fig. 3D erklärt worden ist. Danach erscheinen am Ende innerhalb des Phasenspeichers der Stoffprobe betätigt der zweiten Zeit τ die Echosignale in umgekehrter oder werden, wodurch wiederholte Sätze von Echosignalen rb- »Spiegel «--Folge, wie gezeigt. wechselnd in umgekehrter und direkter Reihenfolge in-Gemäß Fig. 7 erfolgt die Anlegung einer Hochfrequenz duziert werden, von welcher Reihe aus der Verstärker so genur bei der Einführung der Angabenimpulse P₈-, während ⁶5 steuert werden kann, daß er einen beliebigen ausgewählten der Erinnerungsimpuls wegfällt. Statt dessen bleiben Satz feststellt, entweder in direkter oder umgekehrter die Momente in der X-Y-Ebene, und ihre Geschwindig- Reihenfolge, oder es kann eine beliebige Anzahl der keitsverhältnisse in bezug auf den Durchschnitt werden wiederholten Echoreihen ähnlich entnommen werden, umgekehrt durch die Umkehrung des Gleichstroms durch Die Erklärung des neuen Verfahrens ist bisher der Eindie Spulen 33 und 34 zur Zeit T, wonach die Momente ⁷° fachheit halber an Hand von Feldinhomogenitätsumkeh-Set of three echoes according to the known or the 55 The example described illustrates the timing according to the method occur. According to FIG. 6, the delay and optional determination in a typical is after the combination on the last RF information pulse Pi; but according to the method, of course, following time r the relatively strong HF memory- these factors can be applied to many different varieties of rungsimpulse P _r applied to the plane of the rotating. For example, the system can tilt through 180 ° with a number of moments, as has ^{been explained in connection with 6o of successive inhomogeneity reversals in} FIG. 3D. Thereafter, at the end of the phase memory of the swatch, the echo signals appear in reverse or become actuated in the second time τ, as a result of which repeated sets of echo signals rb " mirror" series, as shown. alternately in the reverse and direct order in - According to FIG. 7, the application of a high frequency is reduced, from which row the amplifier so only when introducing the indication pulses P ₈ -, while ⁶ 5 can be controlled so that it can select any of the Reminder impulse disappears. Instead, the moments in the XY plane and their order of speed remain fixed, either directly or in reverse, or any number of the ratio of the average can be taken from repeated series of echoes in a similar manner, vice versa by reversing the The explanation of the new method has so far been the one of the coils 33 and 34 at time T, according to which the moments ⁷ ° for the sake of simplicity on the basis of field inhomogeneity reversal

9 109 10

rungen im Verhältnis eins zu eins erfolgt, aber, wie oben zwischen t₂ und t₃, an jedem Punkt in dem Speichererwähnt, können anders proportionierte Umkehrungen prozeß eingeführt werden, indem die Feldinhomogenität iür die Erzeugung weiterer brauchbarer Effekte verwendet — wie oben erklärt — auf Null reduziert wird, so daß werden. Um zu veranschaulichen, wie solche Effekte er- die absoluten Zeiten der Echoerzeugung und ihre relative reicht werden, sei das Winkelverhalten eines Moment- 5 Zeitsteuerung getrennt oder gemeinsam verändert werden vektors »a« betrachtet, der während der Divergenz ent- können.one to one ratio occurs, but, as mentioned above between t ₂ and t ₃ , at any point in the memory, differently proportioned inversions process can be introduced by using the field inhomogeneity to produce other useful effects - as explained above Zero is reduced so that will be. In order to illustrate how such effects reach the absolute times of echo generation and their relative times, let us consider the angular behavior of a moment vector "a" which can be generated during the divergence.

sprechenden Feldinhomogenitäten Δ H_ba und während Eine solche Zeitverzögerung kann auch während, ander Konvergenz Feldinhomogenitäten Δ H_ca ausgesetzt statt zu Beginn oder bei Beendigung einer größeren Diwird. Wenn die Divergenz zur Zeit ^₁ beginnt und bis vergenz- oder Konvergenzzeit eingeführt werden, z. B. zur Zeit i₂ fortgesetzt wird, kann der Winkel zwischen io zum Zwecke der Einführung einer willkürlichen Verzögedem Moment »a« und dem durchschnittlichen Vektor der rung zwischen ausgewählten Echos einer Reihe oder zur Gruppe so ausgedrückt werden: vollständigen Ausschaltung bestimmter ausgewählterSpeaking field inhomogeneities Δ H _ba and during. Such a time delay can also be exposed to field inhomogeneities Δ H _ca during convergence instead of at the beginning or at the end of a larger D i. If the divergence _{starts at time ^ 1} and until vergence or convergence time are introduced, e.g. If, for example, it is continued at time i ₂ , the angle between io for the purpose of introducing an arbitrary delay "a" and the average vector of the tion between selected echoes of a series or group can be expressed as follows: complete elimination of certain selected ones

_u Echos. In einem solchen Falle besteht die Wirkung _u echoes. In such a case the effect exists

7 fr, Γΰ _l Λ η \ «,WUt — fu,Arr \Jf darin, daß die Faktoren Δ H_ba und Δ H_ca zu variablen7 fr, Γΰ _l Λ η \ «, WUt - fu, Arr \ Jf in that the factors Δ H _ba and Δ H _ca become variable

_Wb = J [γ (H₀ +Δ H_ba) -γHol dt -J (γΔ H_ba) dt ^ _Funkti_onen der Zeit in den Gleichungen (1), (2) und (3) _W b = J [γ (H ₀ + Δ H _ba) -γHol dt J (H γΔ _ba) dt ^ _funct i _on s time in the equations (1), (2) and (3)

*' *' gemacht werden, wie oben erwähnt, wodurch die Lösung* '*' can be made as mentioned above, which makes the solution

Wenn nun der Einfachheit halber eine Inhomogenitäts- der Gleichung (3) mathematisch entsprechend kompli-If, for the sake of simplicity, an inhomogeneity of equation (3) is mathematically compliant

umkehrung zur Zeit t₃ (Fig. 9) angenommen wird, wird zierter wird, jedoch in ihrer Gültigkeit nicht beein-reversal at time t ₃ (Fig. 9) is assumed, is more ornamental, but not affected in its validity.

die Winkelverkleinerung zwischen dem Vektor »a« und trächtigt wird. In bezug auf die Gleichungen (1) und (2)the angle reduction between the vector "a" and is pregnant. With respect to equations (1) and (2)

dem durchschnittlichen Vektor der Gruppe ähnlich: 20 ist festzustellen, daß sie ebenso auf alle Momentvektorensimilar to the average vector of the group: 20 it is found that they apply to all moment vectors in the same way

₍ einer Gruppe zutreffen, ob diese nun anfänglich »schneller« ₍ apply to a group, whether it is initially "faster"

r\ y= _ιττ . π ,-, , Ci λ TJ \ j* oder »langsamer« als der Durchschnitt sind, wobei der Vc-I \γΗη —γ [H₀ —Δ £i_ca)\at = I (γ Ari_ea)at. . . _τ ° ■·· j · -, -u ι , _1r ·, ,·, r \ y = _ιττ . π , - ,, Ci λ TJ \ j * or "slower" than the average, where the Vc-I \ γΗη - γ [H ₀ - Δ £ i _ca ) \ at = I (γ Ari _ea ) at. . . _τ ° ■ ·· j · -, -u ι, _1r ·,, ·,

^r J" " ' J ' einzige Unterschied m den absoluten Vorzeichen beider ^r J ""'J' only difference m the absolute sign of both

^h ³ /9\ Integrale liegt. Für einen »schnellen« Vektor sind also ^h ^3/9 \ integrals lies. For a "fast" vector there are

25 beide Seiten der Gleichung (3) positiv, und für einen25 both sides of equation (3) positive, and for one

Damit eine vollständige Konvergenz bei i₄ erfolgt, »langsamen« Vektor haben beide Seiten der Gleichung (3)For complete convergence at i ₄ , "slow" vectors have both sides of equation (3)

. muß also ip_b = ip_c sein oder negative Vorzeichen, die sich gegenseitig aufheben.. must therefore be ip _b = ip _c or negative signs that cancel each other out.

_{u t} Der Einfachheit halber zeigt Fig. 9 die Merkmale der _{For the} sake of simplicity, FIG. 9 shows the features of

!(γ Δ H_ba) dt = f(y Δ H_ca) dt. (3) veränderlichen Zwischenechozeitsteuerungin Anwendung ! (γ Δ H _ba ) dt = f (y Δ H _ca ) dt. (3) variable inter-echo timing in application

J J 30 auf den ersten Satz von Echoimpulsen, die in umgekehrter JJ 30 on the first set of echo pulses that are in reverse

^{1 !} Reihenfolge erscheinen; aber der Vorgang kann natürlich ^{1 !} Order appear; but the process can of course

Im allgemeinen Fall können sowohl Δ H_ba als auch auch mehrfache Konvergenzen mit wahlweiser EntnahmeIn the general case, both Δ H _ba and multiple convergences with optional extraction can be used

Δ H_ea selbst Variable als Funktionen der Zeit während benutzen, wie Fig. 8 darstellt, welche einen Sonderfall Δ H _ea itself use variables as functions of time during, as shown in FIG. 8, which is a special case

der Divergenz bzw. Konvergenz sein. Der brauchbarste, des allgemeinen Verfahrens insofern veranschaulicht, alsbe the divergence or convergence. The most useful, illustrated by the general procedure in so far as

hier berücksichtigte Fall tritt jedoch ein, wenn diese In- 35 sein Inhomogenitätsumkehrungsverhältnis der Glei-However, the case considered here occurs when this in- 35 its inhomogeneity inversion ratio of the equilibrium

homogenitäten, die durch den entsprechenden Spulen- chung (4) darin als eins angenommen wird.homogeneities that are assumed to be one by the corresponding coil (4) therein.

gleichstrom (Fig. 9) bestimmt werden, während ihrer je- Zusammengefaßt stellt das erfindungsgemäße Verfahrendirect current (Fig. 9) can be determined during their each- In summary, the method according to the invention represents

weiligen Arbeitszeiten konstant bleiben. Unter diesen ein Spinechoverfahren dar, bei dem die Momentgruppen,temporary working hours remain constant. Among these is a spin echo method in which the moment groups,

Umständen wird durch Integration beider Seiten der die ursprünglich in der X-Y-Ebene liegen, darin ungestörtCircumstances are undisturbed by integrating both sides of those originally in the X-Y plane

Gleichung (3) und durch Wegfall des gemeinsamen 40 durch einen drehenden HF-Erinnerungsimpuls bleiben,Equation (3) and by eliminating the common 40 due to a rotating HF reminder pulse,

Faktors γ das Kriterium für eine Koinzidenz bei i₄ wie statt dessen aber auf echobildende Konvergenzen relativFactor γ the criterion for a coincidence at i ₄ as, instead, relative to echo-forming convergences

folgt: beschleunigt und verlangsamt werden in Zahl- und Zeit-follows: accelerated and slowed down in number and time

Δ H_ba t₄ — t_s Xc folgen, die nur durch die verfügbare «Phasenspeicher«- Δ H _ba t ₄ - t _s Xc follow, which only through the available «phase memory« -

Δ H ca ~ t t ~~x~b' ^ Zeit des verwendeten Speichermittels beschränkt werden, Δ H ca ~ tt ~~ x ~ b ' ^ time of the storage means used can be limited,

45 und zwar werden alle Effekte normalerweise durch die45 and all effects are normally handled by the

Die Gleichung (4) besagt unter den erwähnten Be- verhältnismäßig kleinen Gleichströme in den Felddingungen, daß das Verhältnis der Konvergenzzeit zur spulen 33 und 34 und nach Wunsch durch die be-Divergenzzeit das umgekehrte Verhältnis der ent- schriebene Torsteuerung des Verstärkers 41 gesteuert, sprechenden Feldinhomogenitäten ist. In Anbetracht Die angeführten Beispiele sind typisch für die vielen der Tatsache, daß innerhalb des relativ kleinen Inhomo- 50 ermöglichten brauchbaren Effekte, aber natürlich sind genitätsbereichs, der in der Praxis nötig ist, das Ver- in der praktischen Ausübung der Erfindung einige zu-Equation (4) says under the mentioned relatively small direct currents in the field conditions, that the ratio of the convergence time to coils 33 and 34 and if desired by the be-divergence time the inverse ratio of the written gate control of the amplifier 41 is controlled, speaking field inhomogeneities. Considering the examples given are typical of the many the fact that within the relatively small inhomo- 50 made possible usable effects, but are natural area that is necessary in practice, the practice of the invention

, ..,, . Δ Hba ■ j c-, jx ■■ _On · χ sätzliche Variationen gegenüber den veranschaulichten, .. ,,. Δ Hba ■ j c-, jx ■■ _O n · χ additional variations compared to the illustrated

haltnis von —pr=— m der ganzen Stoffprobe 30 im wesent- _ΛΤ , ..,, . j _A j -u ■· 1ratio of —pr = - m of the entire material sample 30 essentially _ΛΤ , .. ,,. j _A j -u ■ · 1

A Hea ^r genauen Verhaltnissen und Anordnungen zu beruck- A Hea ^r to take into account the exact conditions and arrangements

lichen einheitlich gehalten werden kann, kann also das sichtigen. Zum Beispiel ist — wie oben erwähnt —■ der Erscheinen eines Echos eines gegebenen Angaben- 55 optimale normale Feldzustand des Hauptmagneten 31 impulses auf eine Feldumkehrung hin nach einer Zeit x_c der, daß die Inhomogenität in der ganzen Stoffprobe 30 bewirkt werden, die kleiner, gleich oder größer als die gleich Null ist, was zur Folge hat, daß auch normaler-Divergenzzeit x_b ist, und zwar einfach durch ent- weise der Gleichstrom durch die Spulen 33 und 34 (Fig. 7) sprechende wahlweise Steuerung der Gleichströme durch gleich Null ist. Die Korrektur der Erreichung der Nulldie Spulen 33 und 34. Dies veranschaulicht Fig. 9, die 60 Inhomogenität kann in bekannter Weise durch kleine als Beispiel einen Fall zeigt, in dem x_c für das Echo »A « Korrektionsströme oder durch zusätzliche kleine Regelbeträchtlich länger als x_b nach dem entsprechenden An- oder Korrekturmagnetelemente, die um den Bereich der gabenimpuls ist. Weiter dürfte klar sein, daß, wenn die Stoffprobe herum in einer Weise angeordnet werden, die Momentgruppen der anderen Angabenimpulse demselben etwa der Korrektur eines Schiffskompasses entspricht, Umkehrungsverhältnis der Feldinhomogenitäten ausge- 65 erfolgen. Weiterhin kann, obwohl der Einfachheit halber setzt werden, die Zeitabschnitte zwischen aufeinanderfol- die Erklärung für die Veränderung der magnetischen Ingenden Echos ähnlich kleiner, gleich oder größer als die homogenität durch eine proportionale Umkehrung des entsprechenden Zeiten zwischen Angabenimpulsen ge- räumlichen Schemas in bezug auf die Stoffprobe unter macht werden können. Außerdem kann gemäß Fig. 9 jede zeitlichem Konstantbleiben des magnetischen Feldes in gewünschte Zeitverzögerung, wie z. B. der Zeitabstand 70 der Mitte der Stoffprobe gegeben worden ist, das Gerätlichen can be kept uniform, so it can be seen. For example - as mentioned above - ■ the appearance of an echo of a given information - 55 optimal normal field state of the main magnet 31 pulse on a field reversal after a time x _{c is} that the inhomogeneity in the entire material sample 30 is caused, the smaller, is equal to or greater than zero, which has the consequence that the normal divergence time x _b is also simply by optionally controlling the direct currents by equal to either the direct current through the coils 33 and 34 (FIG. 7) Is zero. The correction of reaching the zero of the coils 33 and 34. This is illustrated in Fig. 9, the inhomogeneity can be shown in a known manner by small as an example a case in which x _c for the echo "A " correction currents or by additional small rule considerably longer than x _b according to the corresponding magnetic on or correction element, which is around the range of the application pulse. It should also be clear that if the material sample is arranged around in such a way that the moment groups of the other information pulses correspond approximately to the correction of a ship's compass, the inverse ratio of the field inhomogeneities takes place. Furthermore, although for the sake of simplicity, the time segments between successive echoes can be similarly smaller, equal to or larger than the homogeneity by a proportional inversion of the corresponding times between indication pulses with respect to the spatial scheme Sample of fabric can be made under. In addition, according to FIG. 9, each time the magnetic field remains constant in a desired time delay, such as, for. B. the time interval 70 has been given to the center of the swatch, the device

auch so angeordnet werden, daß die Umkehrung so erfolgt, daß das Feld an der Kante der Stoffprobe konstant bleibt oder daß das Feld nirgendwo in der Stoffprobe konstant bleibt. Solche Umkehrungen, bei denen der Durchschnittswert nicht gleich Null ist, können durchgeführt werden, um dieselbe zeitliche Echosteuerung zu erzeugen, jedoch mit einem anderen Träger- oder mittleren Larmorfrequenzniveau. Dies stellt also ein Mittel zur Frequenzumwandlung bei der Inhomogenitätsumkehrung dar.also be arranged in such a way that the inversion takes place in such a way that that the field at the edge of the swatch remains constant or that the field is nowhere constant in the swatch remain. Such inversions, in which the mean value is not equal to zero, can be made to produce the same temporal echo control but with a different carrier or mean Larmor frequency level. This therefore represents a means of frequency conversion when reversing the inhomogeneity.

Claims

Claims: IO

1. Method for storing electrical pulses according to the spin echo method, in which the Magnetic cores in an aligning, made controllable by means of additional field coils inhomogeneous Magnetic field precessing phase-divergent with different Larmor frequencies and for echo formation in a phase-convergent precession, characterized in that the inversion of the Phase divergence to phase convergence through a proportional inversion of the spatial distribution the field inhomogeneities in the storage material causing control of the additional field coils (33, 34) takes place.

2. The method according to claim 1, characterized in that the inversion of the field inhomogeneity distribution by reversing the direction of the current in the additional field coils (33, 34).

3. Arrangement for performing the method according to claim 1 and 2, characterized in that the field coils connected in series with the

Anodes (51 and 52) of two high vacuum tubes are connected, the grids (53, 54) of which for directional and Strength control of the coil current obtained different potentials.

4. The method according to claim 1 and 2, characterized in that the field inhomogeneity on the Value zero is brought to both phase divergence and convergence and thus the echo preparation and to switch off the echo formation so far that a delay in the echo formation is achieved.

5. The method according to claim 1, 2 and 4, characterized in that the inversion of the inhomogeneity distribution is repeated several times in such a way that successive echoes of the input pulse group be achieved.

6. Arrangement for performing the method according to claim 5, characterized by a control circuit (35,47), which enables the extraction of a specific echo group, either one those with a sequence of the individual pulses that is a mirror image of the input sequence or one with a sequence identical to the input sequence.

7. The method according to any one of the preceding claims, in particular according to claim 2, characterized in that that the current intensity through the field coils before and after the reversal is so different it is made that the convergence time is different from the divergence time.

Considered publications:
U.S. Patent No. 2,705,790.

For this purpose 2 sheets of drawings