DE3917764C2 - Magnetische Trimmanordnung zur Korrektur der harmonischen Komponenten n-ter Ordnung einer Komponente des Hauptmagnetfeldes einer mit magnetischer Kernresonanz arbeitenden Vorrichtung - Google Patents
Magnetische Trimmanordnung zur Korrektur der harmonischen Komponenten n-ter Ordnung einer Komponente des Hauptmagnetfeldes einer mit magnetischer Kernresonanz arbeitenden VorrichtungInfo
- Publication number
- DE3917764C2 DE3917764C2 DE3917764A DE3917764A DE3917764C2 DE 3917764 C2 DE3917764 C2 DE 3917764C2 DE 3917764 A DE3917764 A DE 3917764A DE 3917764 A DE3917764 A DE 3917764A DE 3917764 C2 DE3917764 C2 DE 3917764C2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- trimming
- magnetic
- magnetic field
- order
- harmonic components
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
- G01R33/28—Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64
- G01R33/38—Systems for generation, homogenisation or stabilisation of the main or gradient magnetic field
- G01R33/387—Compensation of inhomogeneities
- G01R33/3873—Compensation of inhomogeneities using ferromagnetic bodies ; Passive shimming
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)
- Shielding Devices Or Components To Electric Or Magnetic Fields (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft eine magnetische Trimmanordnung zur
Korrektur der harmonischen Komponenten n-ter Ordnung einer
Komponente des Hauptmagnetfeldes einer mit magnetischer Kernresonanz
arbeitenden Vorrichtung, wobei die Trimmanordnung
ein Paar von Trimmeinrichtungen aus magnetisierbarem Material
aufweist, die bezogen auf die Längsachse des Hauptmagnetfeldes
symmetrisch zu einer Mittelebene angeordnet sind, die
senkrecht zu der Längsachse steht, wobei jede Trimmeinrichtung
einen im allgemeinen zylindrischen Querschnitt und an
gegenüberliegenden axialen Enden erste und zweite stirnseitige
Oberflächen hat und Magnetfelder mit einer axialen Komponente
erzeugt.
In einer mit magnetischer Kernresonanz arbeitenden Vorrichtung,
die auch kurz als NMR-Vorrichtung bezeichnet wird, ist
es wünschenswert, daß das Hauptmagnetfeld im Bereich eines
Objektes, das unter Verwendung von magnetischer Kernresonanz
gemessen wird, in hohem Maße homogen ist. Eine zweckmäßige
und nicht kostspielige Methode zur Korrektur eines derartigen
Magnetfeldes besteht in der Verwendung von passiven Trimmelementen.
Ein Trimmelement ist beispielsweise ein Ring oder
ein Zylinder aus einem magnetisierbaren Material, wie z. B. Eisen,
das im Hauptmagnetfeld der NMR-Vorrichtung angeordnet wird.
Das Trimmelement wird durch das Hauptmagnetfeld magnetisiert
und erzeugt sein eigenes Magnetfeld, welches bestimmte
harmonische Komponenten des Hauptmagnetfeldes kompensieren
und die Homogenität des Hauptmagnetfeldes erhöhen kann.
Fig. 1 zeigt im Längsschnitt einen Teil einer NMR-Vorrichtung,
die ein herkömmliches Eisentrimmelement verwendet. Die NMR-
Vorrichtung hat eine supraleitende Hauptspule 1, die ein
Hauptmagnetfeld in Richtung der Z-Achse erzeugt. Die Hauptspule
1 ist im Inneren eines Kryostaten 2 untergebracht, der
einen Tank für flüssiges Helium oder dergleichen aufweist.
Der Kryostat 2 hat einen Hohlraum 3 auf Raumtemperatur, der
in seinem Zentrum ausgebildet ist und in den ein nicht dargestelltes
Objekt zum Messen eingeführt wird.
Ein Paar von zylindrischen Trimmelementen 4 aus Eisen ist
koaxial im Inneren des Hohlraumes 3 längs der Z-Achse angeordnet,
und zwar symmetrisch bezüglich eines Ursprunges O. Die Z-Koordinaten
der stirnseitigen Endflächen 4A und 4B jedes Trimmelementes
4 haben die Werte Z₁ bzw. Z₂. Die Winkel R zwischen der Z-Achse
und geraden Linien, welche die Enden 4A und 4B mit dem Ursprung
O verbinden, betragen jeweils R₁ und R₂, und die Länge jedes
Trimmelementes 4 aus Eisen längs der Z-Achse ist gegeben durch L₁.
Als nächstes wird die Wirkungsweise der eisernen Trimmelemente 4
gemäß Fig. 1 unter Bezugnahme auf Fig. 2 näher erläutert, das
einen Teil des eisernen Trimmelementes 4 in einem X-Z-Koordinatensystem
zeigt. Es wird der Fall erläutert, in dem die eisernen
Trimmelemente 4 zylindrisch und in einem Zustand vollständiger
magnetischer Sättigung sind, und zwar durch die Wirkung des
von der Hauptspule 1 erzeugten Hauptmagnetfeldes. Weiterhin
wird angenommen, daß die Komponente des Magnetfeldes aufgrund
der Magnetisierung (oder die magnetische Ladung) von beiden
Endflächen 4A und 4B in der Richtung der Z-Achse liegt.
Normalerweise enthält das Hauptmagnetfeld, das von der Hauptspule
1 erzeugt wird, zusätzlich zu einer harmonischen
Komponente Bz₀ nullter Ordnung in Richtung der Z-Achse ein
Fehlerfeld höherer Ordnung ΔBz(X, Y, Z), das eine Komponente
ΔBz(Z) in Richtung der Z-Achse hat. Diese Z-Achsenkomponente
wird ausgedrückt durch die nachstehende Gleichung, wobei
C₁, C₂ und C₃ etc. Konstanten entsprechend den harmonischen
Komponenten höherer Ordnung sind:
ΔBz(Z) = C₁Z + C₂Z² + C₃Z³ + . . . (1).
Beispielsweise wird, wie in Fig. 2 dargestellt, das magnetische
Feld Bz₁, das in Richtung der Z-Achse an der Koordinate Z
aufgrund der Magnetisierung J₁ von einer Endfläche 4A des
eisernen Trimmelementes 4 erzeugt wird, ausgedrückt durch
die folgende Gleichung:
Bz₁ = Bs · A · cos R₁/4πr₁² (2).
Dabei sind folgende Bezeichnungen verwendet: Bs ist die
Sättigungsflußdichte des eisernen Trimmelemente 4, A ist die
Querschnittsfläche der Endfläche 4A, und r₁ ist der Abstand
der Endfläche 4A von der Koordinate Z. Das Produkt (J₁·A)
aus der Magnetisierung J₁ und der Querschnittsfläche A wird
als magnetische Ladung bezeichnet. In Fig. 2 ist nur ein Teil
des eisernen Trimmelementes 4 dargestellt. Wenn der Radius
des eisernen Trimmelementes 4 den Wert ª hat, dann wird der
Abstand r₁ von der Koordinate Z und der Wert cos R₁ durch die
nachstehenden Formeln ausgedrückt:
Somit kann die Gleichung (2) wie folgt als Gleichung (3) umgeschrieben
werden:
Bz₁ = Bs · A · (Z₁ - Z) {(Z₁ - Z)² + a²}-3/2/4π (3).
Im allgemeinen kann das Hauptmagnetfeld an der Koordinate Z
in Form einer Maclaurin-Reihe ausgedrückt werden. Wenn
Gleichung (3) verallgemeinert und als Maclaurin-Reihe ausgedrückt
wird, dann ist das Magnetfeld Bz an einem willkürlichen
Ort Z, welches erzeugt wird durch eine magnetische Ladung an
der Endfläche mit einer Z-Koordinate (Z₁), gegeben durch die
nachstehende Aufsummierung für k=0 bis ∞:
Wenn man die Gleichungen (3) und (4) miteinander kombiniert,
ergibt sich die nachstehende Gleichung (5):
Bz = Bzs[ε₀ + ε₁(Z/a) + ε₂(Z/a)² + . . .] = BzsΣεk(Z/a)k (5).
Dabei ist Bzs = Bs · A/4πa². Wenn weiterhin die folgenden
Beziehungen gelten:
S = sin R = a/R
U = cos R = Z₁/R,
U = cos R = Z₁/R,
wobei R der Abstand der Endfläche 4A vom Ursprung O ist, dann
lassen sich die Koeffizienten ε₀, ε₁ usw. für jeden Term
wie folgt ausdrücken:
ε₀ = S²U
ε₁ = S³(S² - 2U²)
ε₂ = (3/2)S⁴U(-3S² + 2U²)
ε₃ = (1/2)S⁵(-3S⁴ + 24S²U² - 8U⁴)
ε₄ = (5/8)S⁶U(15S⁴ - 40U²S² + 8U⁴)
etc. (6).
ε₁ = S³(S² - 2U²)
ε₂ = (3/2)S⁴U(-3S² + 2U²)
ε₃ = (1/2)S⁵(-3S⁴ + 24S²U² - 8U⁴)
ε₄ = (5/8)S⁶U(15S⁴ - 40U²S² + 8U⁴)
etc. (6).
Beispielsweise wird nun der Fall betrachtet, in dem die harmonische
Komponente zweiter Ordnung des Hauptmagnetfeldes, also die
harmonische Komponente, die proportional zu Z² ist, korrigiert
wird. Jedes eiserne Trimmelement 4 ist so angeordnet, daß die
harmonischen Komponenten vierter Ordnung der Magnetfelder, die
durch die magnetischen Oberflächenladungen erzeugt werden,
welche an den Endflächen 4A und 4B auftreten, Null sind,
so daß die nachstehende Gleichung (7) erfüllt ist:
ε₄(R₁) = ε₄(R₂) = 0 (7).
Die Kombination der beiden Gleichungen (6) und (7) ergibt:
ε₄(R) = (5/8)S⁶U(15S⁴ - 40S²U² + 8U⁴) = 0.
Die beiden Werte von R, welche dieser Gleichung genügen, sind
R₁ ≈ 57,42°
R₂ ≈ 25,02°.
R₂ ≈ 25,02°.
Mit diesen Werten von R, dem Zusammenhang zwischen der Länge
L₁ des eisernen Trimmelementes 4 in der Richtung des Hauptmagnetfeldes
(längs der Z-Achse) und dem Radius ª ist L₁
ungefähr 1,5a.
Wenn weiterhin das Magnetfeld an der anderen stirnseitigen
Endfläche 4B den Wert Bz₂ hat, dann ist gemäß Gleichung (5)
die harmonische Komponente zweiter Ordnung Bz(Z²) des Magnetfeldes,
die an der Koordinate Z der beiden Endflächen 4A und
4B des eisernen Trimmelementes 4 erzeugt wird, gegeben durch:
Bz(Z²) = Bz₁ + Bz₂
= Bzs(Z/a)²[ε₂(R₁) - ε₂(R₂)] (8).
= Bzs(Z/a)²[ε₂(R₁) - ε₂(R₂)] (8).
In Gleichung (8) ist das Vorzeichen von ε₂(R₁) negativ, da
an den beiden Endflächen 4A und 4B die Pole entgegengesetzt
zueinander sind.
Wenn das eiserne Trimmelement 4 die harmonische Komponente
erster Ordnung Bz(Z) des Hauptmagnetfeldes korrigiert, sind
die Endflächen des Trimmelementes 4 so positioniert, daß die
harmonischen Komponenten dritter Ordnung des Magnetfeldes,
welche an der Koordinate Z durch die magnetischen Oberflächenladungen
an den Endflächen 4A und 4B erzeugt werden, jeweils
Null, so daß ε₃(R₁)=ε₃(R₂)=0 gilt. Dabei ist die Länge L₁
jedes Trimmelementes 4 in der Richtung der Z-Achse etwa L≈1,32a.
Außerdem ist, wenn das Magnetfeld in der X-Richtung korrigiert
wird, indem man eiserne Trimmelemente verwendet, die in Umfangsrichtung
geteilt sind, der Wert von L₁≈1,15a.
Damit ist klar, daß herkömmliche eiserne Trimmelemente zum
Korrigieren eines Magnetfeldes sehr lang in bezug auf ihren
Radius sind. Dies führt dazu, daß die Trimmelemente sehr groß
und schwer sind, und aufgrund ihrer Größe muß die Tragkonstruktion,
welche die elektromagnetischen Kräfte aushält, die auf
die Trimmelemente ausgeübt werden, ebenfalls sehr groß sein.
Eine magnetische Trimmanordnung der eingangs genannten Art ist
aus der US 4 710 741 bekannt, wobei dort ganz spezielle harmonische
Komponenten eliminiert werden, nämlich die geradzahligen
Komponenten zweiter, vierter und sechster Ordnung. Zu diesem
Zweck werden dort Symmetrie-Überlegungen angestellt, die
sich auf die Z-Achse der ringförmigen Anordnung sowie die orthogonal
zur Z-Achse verlaufende Ebene beziehen, um ringförmige
Trimmelemente in entsprechender Weise zu dimensionieren
und zu positionieren. Zu diesem Zweck werden dort bestimmte
Verhältnisse von Radien der Ringelemente, bezogen auf äußere
Spulen zur Erzeugung des Hauptmagnetfeldes vorgegeben, während
hinsichtlich der axialen Anordnung der Trimmelemente ein weiter
Bereich von Winkeln angegeben wird, der sich aber lediglich
auf die mittleren Zentren der ringförmigen Trimmelemente
bezieht. Erläuterungen über die erforderliche oder zweckmäßige
Längserstreckung der zylinderförmigen Trimmelemente lassen
sich dieser Druckschrift nicht entnehmen. Es finden sich dort
auch keine Überlegungen, wie solche zylinderförmigen Trimmelemente
mit geringen Abmessungen und damit in kleiner und leichter
Bauweise realisiert werden können.
In der EP 216 404 A1 ist eine mit magnetischer Resonanz arbeitende
Vorrichtung mit Trimmelementen zur Homogenisierung des
Hauptmagnetfeldes angegeben. Diese Druckschrift bezieht sich
allgemein auf das Abgleichen eines Magnetfeldes unter Verwendung
von Paaren von Ringen aus magnetisierbarem Material, um
die Homogenität des Magnetfeldes lokal in hohem Maße zu verbessern.
Dadurch kann naturgemäß die Länge der Spule zur Erzeugung
des Hauptmagnetfeldes kürzer ausgebildet sein. Der
Druckschrift lassen sich aber keine Angaben über die geometrische
Anordnung der einzelnen Trimmelemente entnehmen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine magnetische
Trimmanordnung der eingangs genannten Art anzugeben, die sich
in besonders kleiner und leichter Bauweise realisieren läßt,
verglichen mit herkömmlichen Trimmanordnungen dieser Art.
Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, eine magnetische
Trimmanordnung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß
die ersten und zweiten stirnseitigen Oberflächen so angeordnet
sind, daß die harmonischen Komponenten (n+2)-ter Ordnung der
Magnetfelder, die von den jeweiligen Trimmeinrichtungen an den
stirnseitigen Oberflächen erzeugt werden, an einem vorgegebenen
Ort innerhalb der magnetischen Kernresonanzvorrichtung
beide von Null verschieden sind und daß die Differenz dieser
harmonischen Komponenten (n+2)-ter Ordnung an dem vorgegebenen
Ort Null ist, wobei die winkelabhängigen Terme (εi(R₁₁)-(εi(R₁₂))
einer Reihenentwicklung des Magnetfeldes so gewählt
sind, daß die zugehörigen Winkelpositionen (R₁₁, R₁₂) der beiden
stirnseitigen Oberflächen der Trimmeinrichtung einen möglichen
geringen Abstand voneinander haben.
Besonders zweckmäßig ist es, wenn bei der magnetischen Trimmanordnung
gemäß der Erfindung jede Trimmeinrichtung als Zylinder
ausgebildet ist.
In Weiterbildung der magnetischen Trimmanordnung gemäß der Erfindung
ist vorgesehen, daß jede Trimmeinrichtung eine Vielzahl
von Abschnitten aufweist, die in Umfangsrichtung der
Trimmeinrichtung voneinander getrennt sind.
Mit der erfindungsgemäßen magnetischen Trimmanordnung wird die
Aufgabe in zufriedenstellender Weise gelöst. Dabei können in
vorteilhafter Weise wesentlich kürzere und damit leichtere
Trimmelemente verwendet werden als bei herkömmlichen Bauformen
von Trimmanordnungen, ohne daß die Exaktheit der Trimmwirkung
darunter leidet. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen
Trimmanordnung besteht darin, daß nicht nur geradzahlige Komponenten
bestimmter Ordnung eliminiert werden, sondern ganz
generell Komponenten (n+2)-ter Ordnung der Magnetfelder.
Es gibt eine unbegrenzte Anzahl von Wahlmöglichkeiten für die
Positionen der Endflächen einer Trimmeinrichtung oder eines
Trimmelementes, welche der Bedingung genügen, daß die Differenz
der harmonischen Komponenten (n+2)-ter Ordnung Null ist, so daß
es möglich ist, die Positionen so zu wählen, daß die Länge
eines Trimmelementes in der Richtung der Z-Achse viel kürzer ist
als die eines herkömmlichen Trimmelementes.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung eines Ausführungsbeispieles
und unter Bezugnahme auf die
Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in
Fig. 1 eine schematische Ansicht im Längsschnitt
einer NMR-Vorrichtung, die mit herkömmlichen
magnetisierbaren Trimmeinrichtungen ausgerüstet
ist,
Fig. 2 eine perspektivische Darstellung eines kleinen
Segmentes von einem Ende eines magnetisierbaren
Trimmelementes,
Fig. 3 eine schematische Ansicht im Längsschnitt
einer NMR-Vorrichtung, die mit magnetisierbaren
Trimmeinrichtungen gemäß der Erfindung
ausgerüstet ist; und in
Fig. 4 eine Darstellung der Koeffizienten ε₄(R₁)
der harmonischen Komponenten vierter Ordnung
des Magnetfeldes, das von einer magnetischen
Trimmeinrichtung erzeugt wird, und zwar als
Funktion des Winkels R einer Linie, die eine
Endfläche des Trimmelementes mit dem Koordinatenursprung
verbindet, gegenüber der
Z-Achse einer Trimmanordnung.
Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform gemäß der
Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 3 der Zeichnungen beschrieben.
Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt einer NMR-Vorrichtung,
die mit magnetischen Trimmelementen 5 gemäß der Erfindung
ausgerüstet ist. Die in Fig. 3 dargestellte NMR-Vorrichtung
ist im wesentlichen identisch mit der Vorrichtung gemäß Fig. 1,
mit der Abweichung, daß die Trimmelemente 5 gemäß der Erfindung
wesentlich kürzer sind als die herkömmlichen Trimmelemente 4
gemäß Fig. 1. Die beiden Trimmelemente 5 gemäß Fig. 3 dienen
zur Korrektur der harmonischen Komponente zweiter Ordnung des
Hauptmagnetfeldes.
Die Z-Koordinaten der stirnseitigen Endflächen 5A und 5B der
aus Eisen bestehenden Trimmelemente 5 sind mit Z₁₁ und Z₁₂
bezeichnet, und die Winkel zwischen der Z-Achse und geraden
Linien, welche den Koordinatenursprung O mit den Endflächen
5A und 5B verbinden, sind mit R₁₁ und R₁₂ bezeichnet. Die Länge
jedes eisernen Trimmelementes 5 in Richtung der Z-Achse ist
mit L₂ bezeichnet.
Die gesamte harmonische Komponente vierter Ordnung Bz(Z⁴) des
Magnetfeldes, das von einem eisernen Trimmelement 5 erzeugt
wird, ist gemäß Gleichung (5) gegeben durch
Bz(Z⁴) = Bzs(Z/a)⁴[ε₄(R₁₁) - ε₄(R₁₂)] (9).
Aus Gleichung (9) ist ersichtlich, daß es lediglich erforderlich
ist, die Bedingung
ε₄(R₁₁) - ε₄(R₁₂) = 0
zu erfüllen, damit die harmonische Komponente vierter Ordnung
Bz(Z⁴) des Magnetfeldes Null wird.
Auch wenn nämlich die harmonische Komponente vierter Ordnung
durch die Oberfläche 5A und die harmonische Komponente vierter
Ordnung durch die Oberfläche 5B beide an der Koordinate Z
nicht den Wert Null haben, d. h. auch wenn
ε₄(R₁₁) ≠ 0 und
ε₄(R₁₂) ≠ 0
ε₄(R₁₂) ≠ 0
gelten, wird die gesamte harmonische Komponente vierter Ordnung
der Z-Komponente des von einem Trimmelement 5 erzeugten Magnetfeldes
(die Gesamtsumme der harmonischen Komponente vierter
Ordnung durch die Oberfläche 5A und der harmonischen Komponente
vierter Ordnung durch die Oberfläche 5B) Null sein, wenn die
folgende Gleichung erfüllt ist:
ε₄(R₁₁) = ε₄(R₁₂) (10).
Fig. 4 zeigt den Wert des Koeffizienten ε₄(R) gemäß Gleichung
(6) als Funktion des Winkels R. Aus Fig. 4 ist ersichtlich,
daß es eine unbegrenzte Anzahl von Kombinationen von R₁₁ und R₁₂
gibt, welche die Gleichung (10) erfüllen. Wenn beispielsweise
erwünscht ist, die Länge L₂ jedes eisernen Trimmelementes 5
kurz zu machen, kann ε₄(R) so gewählt werden, daß R₁₁ und R₁₂
in ihrem Wert dicht beieinanderliegen. Wenn beispielsweise
ε₄(R₁₁)=ε₄(R₁₂)=1,0 gilt, dann ergeben sich folgende
Winkelwerte:
R₁₁ ≈ 83,16°
R₁₂ ≈ 68,49°.
R₁₂ ≈ 68,49°.
Unter diesen Umständen hat die Länge L₂ des eisernen Trimmelementes
5 eine Länge von L₂≈0,274a. Diese Länge ist
wesentlich kürzer als die Länge L₁=1,5a eines herkömmlichen
eisernen Trimmelementes 4 gemäß Fig. 1.
Bei dem obigen Ausführungsbeispiel wurden die Trimmelemente 5
verwendet, um die harmonische Komponente zweiter Ordnung Bz(Z²)
des Hauptmagnetfeldes Bz zu korrigieren. Wenn es statt dessen
erwünscht ist, die harmonische Komponente erster Ordnung des
Hauptmagnetfeldes zu korrigieren, dann werden die stirnseitigen
Endflächen der Trimmelemente 5 so positioniert, daß die
Beziehung ε₃(R₁₁)=ε₃(R₁₂) gilt. Wenn für die Winkel R₁₁ und
R₁₂ beispielsweise folgende Werte gewählt werden:
R₁₁ ≈ 63,5°
R₁₂ ≈ 50°
R₁₂ ≈ 50°
dann ergibt sich die Länge L₂ jedes Trimmelementes 5 in Richtung
der Z-Achse zu einem Wert von L₂≈0,34a, was deutlich kürzer
ist als die Länge bei herkömmlichen Trimmelementen von 1,32a
gemäß Fig. 1.
Ganz allgemein gilt folgendes: Wenn ein Trimmelement 5 verwendet
wird, um die harmonische Komponente n-ter Ordnung des Hauptmagnetfeldes
zu korrigieren, ist es lediglich erforderlich,
die stirnseitigen Endflächen des Trimmelementes so zu positionieren,
daß die Gesamtsumme der harmonischen
Komponenten (n+2)-ter Ordnung des Magnetfeldes, das von dem
Trimmelement 5 erzeugt wird, Null ist. Das bedeutet, die
Positionierung muß so gewählt werden, daß die Beziehung
ε(n+2)(R₁₁) = ε(n+2)(R₁₂)
erfüllt ist.
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform ist jedes eiserne
Trimmelement zylindrisch ausgebildet und erzeugt ein Magnetfeld
in der Richhtung der Z-Achse. Die eisernen Trimmelemente 5
können jedoch in Umfangsrichtung in eine Vielzahl von Abschnitten
unterteilt sein und ein Magnetfeld erzeugen, das eine Komponente
in der Richtung der X-Achse hat. In diesem Falle können die
Werte der Winkel R₁₁ und R₁₂ beispielsweise R₁₁≈82,2° und
R₁₂≈60,7° gewählt werden, und die Länge L₂ in Richtung
der Z-Achse nimmt den Wert L₂≈0,42a an, was deutlich kürzer
ist als die herkömmlicherweise erforderliche Länge von 1,15a.
Auch wenn bei dem obigen Ausführungsbeispiel ein Trimmelement
5 aus Eisen verwendet wird, ist die Erfindung darauf keinesfalls
beschränkt. Vielmehr können gleiche Effekte auch unter
Verwendung von anderen magnetisierbaren Materialien erzielt werden.
Aus den vorstehenden Erläuterungen ergibt sich, daß eine
magnetische Trimmanordnung gemäß der Erfindung zur Verfügung
gestellt wird, die wesentlich kürzer und leichter sein kann
als eine herkömmliche magnetische Trimmanordnung. Daher läßt
sich die Trimmanordnung leichter und billiger herstellen
und installieren als eine herkömmliche magnetische Trimmanordnung.
Aufgrund der geringeren Abmessungen und des kleineren
Gewichtes kann die Konstruktion zur Halterung der Trimmelemente
im Inneren einer NMR-Vorrichtung in ihrer Festigkeit und Größe
verkleinert werden, so daß insgesamt das Gewicht der NMR-Vorrichtung
reduziert werden kann.
Claims (3)
1. Magnetische Trimmanordnung zur Korrektur der harmonischen
Komponenten n-ter Ordnung einer Komponente des Hauptmagnetfeldes
einer mit magnetischer Kernresonanz arbeitenden
Vorrichtung, wobei die Trimmanordnung ein Paar von
Trimmeinrichtungen (5) aus magnetisierbarem Material aufweist,
die bezogen auf die Längsachse (Z) des Hauptmagnetfeldes
symmetrisch zu einer Mittelebene angeordnet
sind, die senkrecht zu der Längsachse (Z) steht, wobei
jede Trimmeinrichtung einen im allgemeinen zylindrischen
Querschnitt und an gegenüberliegenden axialen Enden erste
und zweite stirnseitige Oberflächen (5A, 5B) hat und Magnetfelder
mit einer axialen Komponente erzeugt,
dadurch gekennzeichnet,
daß die ersten und zweiten stirnseitigen Oberflächen (5A, 5B) so angeordnet sind, daß die harmonischen Komponenten (n+2)-ter Ordnung der Magnetfelder, die von den jeweiligen Trimmeinrichtungen (5) an den stirnseitigen Oberflächen (5A, 5B) erzeugt werden, an einem vorgegebenen Ort innerhalb der magnetischen Kernresonanzvorrichtung beide von Null verschieden sind und
daß die Differenz dieser harmonischen Komponenten (n+2)-ter Ordnung an dem vorgegebenen Ort Null ist, wobei die winkelabhängigen Terme (εi(R₁₁)-(ε(R₁₂)) einer Reihenentwicklung des Magnetfeldes so gewählt sind, daß die zugehörigen Winkelpositionen (R₁₁, R₁₂) der beiden stirnseitigen Oberflächen (5A, 5B) der Trimmeinrichtung einen möglichst geringen Abstand voneinander haben.
daß die ersten und zweiten stirnseitigen Oberflächen (5A, 5B) so angeordnet sind, daß die harmonischen Komponenten (n+2)-ter Ordnung der Magnetfelder, die von den jeweiligen Trimmeinrichtungen (5) an den stirnseitigen Oberflächen (5A, 5B) erzeugt werden, an einem vorgegebenen Ort innerhalb der magnetischen Kernresonanzvorrichtung beide von Null verschieden sind und
daß die Differenz dieser harmonischen Komponenten (n+2)-ter Ordnung an dem vorgegebenen Ort Null ist, wobei die winkelabhängigen Terme (εi(R₁₁)-(ε(R₁₂)) einer Reihenentwicklung des Magnetfeldes so gewählt sind, daß die zugehörigen Winkelpositionen (R₁₁, R₁₂) der beiden stirnseitigen Oberflächen (5A, 5B) der Trimmeinrichtung einen möglichst geringen Abstand voneinander haben.
2. Magnetische Trimmanordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß jede Trimmeinrichtung (5) als Zylinder ausgebildet
ist.
3. Magnetische Trimmanordnung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß jede Trimmeinrichtung (5) eine Vielzahl von Abschnitten
aufweist, die in Umfangsrichtung der Trimmeinrichtung
(5) voneinander getrennt sind.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63135545A JPH0690975B2 (ja) | 1988-06-03 | 1988-06-03 | 磁場補正用磁性体シム |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3917764A1 DE3917764A1 (de) | 1989-12-07 |
DE3917764C2 true DE3917764C2 (de) | 1994-08-25 |
Family
ID=15154290
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE3917764A Expired - Lifetime DE3917764C2 (de) | 1988-06-03 | 1989-05-31 | Magnetische Trimmanordnung zur Korrektur der harmonischen Komponenten n-ter Ordnung einer Komponente des Hauptmagnetfeldes einer mit magnetischer Kernresonanz arbeitenden Vorrichtung |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4983922A (de) |
JP (1) | JPH0690975B2 (de) |
DE (1) | DE3917764C2 (de) |
GB (1) | GB2219407B (de) |
Families Citing this family (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5235284A (en) * | 1989-07-07 | 1993-08-10 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Passive shim arrangement for nuclear magnetic resonance |
NL9001300A (nl) * | 1990-06-08 | 1992-01-02 | Koninkl Philips Electronics Nv | Magneetstelsel voor magnetische resonantie. |
JP2698209B2 (ja) * | 1990-07-13 | 1998-01-19 | 三菱電機株式会社 | 磁場補正装置 |
FR2667948B1 (fr) * | 1990-10-12 | 1993-04-16 | Magnetech | Systeme magnetique a champ homogene de grande accessibilite. |
US5490509A (en) * | 1993-03-18 | 1996-02-13 | The Regents Of The University Of California | Method and apparatus for MRI using selectively shaped image volume of homogeneous NMR polarizing field |
GB2276945B (en) * | 1993-04-08 | 1997-02-26 | Oxford Magnet Tech | Improvements in or relating to MRI magnets |
BE1007783A3 (nl) * | 1993-11-25 | 1995-10-17 | Philips Electronics Nv | Magnetisch resonantie apparaat met elementen voor het homogeniseren van het magneetveld. |
DE4412755C2 (de) * | 1994-04-13 | 1996-09-05 | Bruker Analytische Messtechnik | Magnetsystem für die NMR-Tomographie |
US5463364A (en) * | 1994-04-13 | 1995-10-31 | Bruker Analytische Messtechnik Gmbh | Magnet system for NMR tomography |
GB2295673B (en) * | 1994-11-29 | 1999-04-28 | Oxford Magnet Tech | Improvements in or relating to cryogenic mri magnets |
US5623430A (en) * | 1995-01-17 | 1997-04-22 | General Electric Company | Method for passively shimming an open magnet |
JP3618910B2 (ja) * | 1996-07-10 | 2005-02-09 | 三菱電機株式会社 | 電磁石装置の磁界補正方法 |
JP3701540B2 (ja) * | 2000-04-19 | 2005-09-28 | ジーイー・メディカル・システムズ・グローバル・テクノロジー・カンパニー・エルエルシー | 磁場測定方法、勾配コイル製造方法、勾配コイルおよび磁気共鳴撮影装置 |
US6836119B2 (en) * | 2002-10-15 | 2004-12-28 | Koninklijke Philips Electronics, N.V. | Method and apparatus for aligning a magnetic field modifying structure in a magnetic resonance imaging scanner |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB216404A (en) * | 1923-08-17 | 1924-05-29 | John Thomas Mcnay | Adjustable framing or supports for centering for concrete floors, beams and the like |
NL8502340A (nl) * | 1985-08-26 | 1987-03-16 | Philips Nv | Magnetisch resonantie apparaat met veld homogeniserende magnetische elementen. |
GB2184243B (en) * | 1985-12-09 | 1989-12-20 | Picker Int Ltd | Electromagnet arrangements |
GB8530295D0 (en) * | 1985-12-09 | 1986-01-22 | Picker Int Ltd | Electromagnet arrangements |
JPS63109846A (ja) * | 1986-10-28 | 1988-05-14 | 株式会社東芝 | 磁場補正装置 |
-
1988
- 1988-06-03 JP JP63135545A patent/JPH0690975B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1989
- 1989-05-05 GB GB8910421A patent/GB2219407B/en not_active Expired - Lifetime
- 1989-05-31 DE DE3917764A patent/DE3917764C2/de not_active Expired - Lifetime
- 1989-06-02 US US07/360,692 patent/US4983922A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US4983922A (en) | 1991-01-08 |
JPH01305508A (ja) | 1989-12-08 |
JPH0690975B2 (ja) | 1994-11-14 |
GB2219407A (en) | 1989-12-06 |
DE3917764A1 (de) | 1989-12-07 |
GB2219407B (en) | 1992-12-09 |
GB8910421D0 (en) | 1989-06-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE3917764C2 (de) | Magnetische Trimmanordnung zur Korrektur der harmonischen Komponenten n-ter Ordnung einer Komponente des Hauptmagnetfeldes einer mit magnetischer Kernresonanz arbeitenden Vorrichtung | |
DE3616078C2 (de) | ||
DE4000666C2 (de) | Elektromagnetanordnung für einen Teilchenbeschleuniger | |
DE69325255T2 (de) | Verbesserungen an Magneten der Bilderzeugung mittels magnetischer Resonanz | |
DE4109931C2 (de) | Ablenkmagnet zum Ablenken eines Strahls von geladenen Teilchen auf einer halbkreisförmigen Bahn | |
DE1946059B2 (de) | Spulenanordnung zur feldhomogenisierung | |
DE1764564B2 (de) | Vorrichtung zur erzeugung eines homogenen magnetfeldes | |
DE68909080T2 (de) | Linearmotor und diesen Linearmotor benutzende Linearantriebsvorrichtung. | |
DE4142263A1 (de) | Gradientenspulensystem | |
DE69131708T2 (de) | Kernspinresonanzapparat mit einem supraleitenden Abschirmmagneten | |
DE3877972T2 (de) | Vorrichtung zur bilderzeugung mittels magnetischer kernresonanz, verfahren zur korrektur der inhomogenitaet und fabrikationsverfahren von in der vorrichtung angewendeten magneten. | |
EP0142079B1 (de) | Hochfrequenz-Einrichtung einer Kernspinresonanz-Apparatur | |
DE19527020C1 (de) | Tesserale Gradientenspule für Kernspintomographiegeräte | |
EP0210120B1 (de) | Magnet eines Kernspintomographen | |
DE3903275A1 (de) | Supraleitender magnet | |
DE69411959T2 (de) | Vorrichtung zur Kompensation von Feldverzerrungen in einer magnetischen Struktur | |
DE3821258A1 (de) | Magnetfeld-kompensationsvorrichtung | |
EP1229340B1 (de) | Magnetanordnung mit einem supraleitenden Magnetspulensystem und einer magnetischen Feldformvorrichtung für hochauflösende magnetische Resonanzspektroskopie | |
EP0177869B1 (de) | Magneteinrichtung einer Anlage zur Kernspin-Tomographie mit Abschirmung | |
EP0154129B1 (de) | Magnetisches Sondentripel | |
DE3534383C2 (de) | ||
DE10046182C2 (de) | Magnetanordnung mit einem supraleitenden Magnetspulensystem und einer magnetischen Feldform-Vorrichtung sowie Verfahren zur Dimensionierung | |
DE4034677A1 (de) | Elektromagnet mit magnetischer abschirmung | |
DE8124466U1 (de) | Elektromagnetischer Auslöser | |
DE2123576A1 (de) | Magnetfeld-Elektronenlinse |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8125 | Change of the main classification |
Ipc: G01R 33/20 |
|
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8320 | Willingness to grant licences declared (paragraph 23) |