专利名称:产生和/或接收交变磁场的射频线圈系统的制作方法
本发明属于用来产生和/或接收至少实质上是均匀的交变磁场，特别是用在核磁共振仪器内的射频线圈系统，所述的系统被安置在一个实质上是圆柱形的探查空间周围，並包含至少四个实际上平行于探查空间的纵向中心轴线、並且在圆周上对称于至少一个相对于通过纵向中心轴线的平面安置的导体段，所述的这些导体段用连接线互相连接以构成一个闭合迴路。
欧洲专利申请83201449.2，特别是图二及相应的叙述，提出了一种发送器/测量线圈，它布置在核磁共振层析X射线摄影仪中用于被测对象的探查空间周围。所述的发送器/测量线圈做成由两个半边的线圈组成马鞍形。为了给线圈激磁，並联的两个半边线圈由射频电流源馈电。每个半边线圈由两个导体段组成，导体段沿发送器/测量线圈的轴向延伸，在发送器/测量线圈的圆周方向上有同样的两部分。全部四个元件串联而构成一个环，並且在构成线圈连接端子的这个串联连接的末端上通过电源线连接到射频电源。
这个线圈连接端子上还跨接一个调谐电容器。线圈和调谐电容器一起构成並联共振电路，它被调谐到在射频电源的频率上共振。目的是为了改善该发送器/测量线圈的射频磁场的效率。
当射频源的频率较高时，根据共振电路周知的公式，调谐到共振的调谐电容器数值必须降低。发送器/测量线圈单独地、卽不另加调谐电容器的谐振频率称为线圈的固有频率。马鞍形线圈的导体结构长度通常是在线圈固有频率时振盪波长的15到20%。其准确值决定于线圈尺寸及线圈对周围导体的杂散电容。在运行于固有频率范围同时，流经线圈的射频电流沿线圈导体结构长度上显示出显著的相位移。因此，由线圈产生的，特别由其轴向安置的导体段产生的射频磁场当马鞍形线圈的运行频率在固有频率范围时就变得可以觉察到不均匀了。只有射频源的频率明显地低于马鞍形线圈的固有频率，马鞍形线圈才产生至少实质上是均匀的射频磁场。
均匀的射频磁场，例如对核磁共振层析X射线摄影法来说是所需要的。在那里，被检查的物体可能是活组织，被放入一个固定的均匀的原磁场中。由于它们的核自旋，原子核受一磁矩而在原磁场中被排列整齐。原磁场的磁感应增强，此排齐的程度增加。
当一交变磁场以垂直于原磁场磁力线方向作用于被检查物体的原子核上，则磁矩造成进动运动，它造成相对于原磁场相反方向的磁矩。从量子力学的观点来说，用来自交变磁场的能量把磁矩提到较高的能态;这在激励交奕磁场的已知频率下要求一定量的能量。这个频率称为核磁共振频率f0，並根据下列方程式和原磁场的磁感应B0相联系(×代表乘法记号)f0＝g×B0这里，g是旋磁比，与原子核素有关，例如其数值对氢为42.58兆赫/特斯拉，对磷为17.23兆赫/特斯拉，对钠为11.26兆赫/特斯拉。用适当选择交变磁场的频率，单独的原子核素能被有选择地激励，从而在交变磁场关断后当激励在衰减中来自原子的弛张信号的有选择性的测量成为可能。
已经发现，核磁共振层析X射线摄影的成像质量随原磁场的磁感应增加而提高，因为原子核中排列一致的磁矩数目因之而成比例地增加。然而，对各种原子核素，核磁共振频率也随之提高。那么，在探查空间产生射频交变磁场及从原子核接收弛张信号的射频线圈系统(发送器/接收线圈)必须产生一个磁场，甚至在这样较高的频率场合下，其均匀性应满足由核磁共振层析X射线摄影所提出的要求。
已经发现，只有在马鞍形线圈导体的结构长度构成不超过线圈频率，就是说被测量的核磁共振频率的波长大约1/12时才能用马鞍形线圈产生足够均匀的射频交变磁场。然而，由于这样的马鞍形线圈的结构长度是由被探查的物体尺寸所决定，马鞍形线圈只有在某一已知频率以下才能适合于产生均匀的交变磁场。例如，在马鞍形线圈要相应于测量长度方向尺寸大致等于其直径的人类头颅时，其结构长度大约为线圈直径的三倍。线圈直径确定为大约30厘米时，仍能被测量的核磁共振频率的上限为大约20兆赫。对于测量氢原子的核磁共振，原磁场的磁感应那么可以是不超过0.5特斯拉。然而，对于在核磁共振层析X射线摄影中有满意的成像质量，特别是对用于活组织的核磁共振谱仪要有好的分辨率，要求的原磁场的磁感应高达2到2.5特斯拉。
已知的射频线圈的缺点已在上面对于核磁共振层析X射线摄影叙述过了，但这些缺点在那些要求在相比于应产生的射频磁场的波长来说，其尺寸不再是较小的空间中产生至少实际上是均匀的射频交变磁场的所有装置中都将会发生。
本发明的目标是提出一种所描述的种类的线圈系统，它允许在其尺寸达到射频磁场波长的量级，因而构成波长数值的显著部分的空间中产生及接收至少实际上是均匀的射频交变磁场。
在所描述的种类的线圈系统中，这个目标被本发明达到了，它是通电流入相对于探查空间的纵向中心轴线都是同等的一些导体段中，它们又被基本上位于探查空间圆周方向上的导体把它相邻的端头互相连接起来构成导体组，此导体组由接到位于圆周方向的导体上的连接线互相连接，连接线的长度选得使射频电流幅值最大点出现在每一个导体段的中央，且至少一个射频电流幅值最小点出现在每一根连接线上。
与在欧洲专利申请83201449.2提出的线圈系统相反，那里所有马鞍形线圈的导体部分必须有相比于波长尺寸尽可能小，以避免射频电流在沿线圈全长的导体中的相位移，而此相位移则被审慎地用于本发明的射频线圈系统中，以在单个导体段中产生一给定的相位，就是说相对于线圈纵向中心轴线一给定的方向。利用这样的事实，卽导体内相隔距离为整数乘以半波长的两点内的电流，当此乘数是偶数时是同相的，当此乘数是奇数时则反相。因此没有必要产生构成射频交变磁场的全部电流有一样的相位，而只要满足这些电流间有180°乘以整数的相位移，卽相当于整数乘以半波长。这样，就可以得到尺寸可达到至少大约为辐射出的射频交变磁场波长量级的线圈系统。在连接线中的电流对产生射频交变磁场並不起作用，所以顺连接线的电流相位移並不影响交变磁场的形状。由连接线连接的导体段是匹配的，所以流经其中的电流沿导体段长度在线圈系统运行频率下只有很次要的相位移，其结果是所产生的交变磁场的均匀性因而不受明显的影响。
当连接线和导体段的长度按本发明来选择获得在运行频率下线圈系统的共振，结果是在导体段中的电流强度，随之辐射出的交变磁场的磁场强度是高的。
对于在核磁共振层析X射线摄影中的应用，这意味着本发明的线圈系统能够拥有一个其尺寸达到运行频率波长量级的探查空间。反之，一个具有由被测物体尺寸决定了它的尺寸的线圈系统可以使用于较高频率。因此，原磁场的磁感应B0可以从通常使用的低于0.5特斯拉的数字大大提高到从2到2.5特斯拉的数值;这随之导致在核磁共振层析X射线摄影中改善成像质量或在核磁共振谱仪中改善分辨率。
还有，本发明的线圈系统具有结构简单，制造公差的要求较低的特点。
本发明一个引人的构思是一个导体组和一根连接线的特征阻抗Z0，Z1之比和它们的长度L0，L1和传播常数β0，β1间有下列关系Z0/Z1＝｜tan(β0×L0/2)×tan(β1×L1/2)或 Z0/Z1＝｜tan(β1×L1/2)｜tan(β0×L0/2)或稍高。第一个关系式可用于选择构成奇数个幅值最小点的连接线长度;第二个关系式则用于构成偶数个幅值最小点的情况。这些关系式只考虑一根连接线长度L0和一个导体组，就是说一个导体段的长度L1。对于更精确的计算时，必须计及位于圆周方向上导体的影响，例如随了用于L1的数值增加了一点，譬如10%，对于已知的Z0/Z1比值，将得到稍低的β0和β1值，就是说共振频率稍低。
在一个发明的构思中，连接线在电气方面包含一导电的屏蔽层。这使得只有导体段辐射出射频交变电磁场，结果其空间形状只与在这些导体段中的射频电流的数值、方向和相位位置有关。在连接线中的电流不影响产生的交变磁场，相反，它们也不从接收的交变场吸取能量。线圈系统中连接线的空间布置就可简化。连接线最好做成同轴引线。这样，连接线有固定的特征阻抗而特别简单，保证了合适的传播性能和准确匹配的可能性。
在本发明的进一步构思中，导体组每个只包含两个相邻的导体段。因此可获得简单地组成的导体组，而其安置在探查空间圆周方向的导体长度最短。
在本发明进一步构思中，几个导体段被安置在相对于通过纵向中心轴线的平面对称地安排的两个导体组中。利用这样的安排，得到的交变磁场，其磁力线垂直地穿过在探查空间中的上述平面里的纵向中心轴线，並在该平面里以及在它的每一边都高度均匀。
在本发明进一步的构思中，通入同样电流的每两个导体段安排得要对于探查空间里的张角至少大约为60°圆周角。这样，在探查空间里，卽使在导体段数最小时也可得到射频交变磁场磁力线特别均匀的结果。这点对于只有两个导体组而每组只包含两个导体段的情形是特别可取的。
在本发明的进一步构思中，导体段被一导电的及透磁的屏蔽层所包围，此屏蔽层在电方面和所说的导体段绝缘。
当射频交变磁场辐射到被测物体，电的和介电性质对磁场的强度和形状有决定性的影响。它们决定了射频交变磁场进入被测物体的穿透性以及共振频率和线圈系统的品质因数。还有，特别是射频电场也可能对被测物体有干扰作用。
例如，当对活细胞组织进行核磁共振层析X射线摄影时，发现被测物体放进线圈系统改变了线圈系统的品质因数和移动了它的共振频率。对完全静止的物体的情况，信噪比降低了;在被测物体活动的情况下，包括被测物体内部的运动，在被接收的交变磁场中，与品质因数变动有关，发生附加的振幅或相位噪音，随之引起线圈系统共振频率的移动。已经发现，屏蔽来自被测物体的射频交变场，可以減轻物体介电性质对噪比的有害影响。
本发明的线圈系统，在导体段范围内，在连接线上形成射频电流波幅最大点(电流波腹)及伴随的电压的最小点(电压节点)。因而被本发明的线圈系统加到导体段的射频交变电场从一开始就是小的。为了降低残留场对被测物体的影响，导体段由描述过的屏蔽层包围。此屏蔽层将残留射频交变电场挡在被测物体之外，使得物体中的介电损耗和它们对成像质量的不良影响被避免。此屏蔽层同时也排除了被测物体曝露在电压下的危险。当本发明的线圈系统使用在医疗方面时这特别重要。
在本发明进一步的构思中，导电的和透磁的屏蔽层的一个封闭部分每个只包围同一导体组内的导体段。因此，一个导体组内的导体段跟周围就被有效地屏蔽了;尤其是这些导体段和连接线及其它导体组之间的相互影响也被摒除了。
在本发明进一步构思中，导电的和透磁的屏蔽层每个包含一个面向探查空间並包围该空间的内屏蔽层和一个在它外面的外屏蔽层，同屏蔽层和外屏蔽层由几部分基本上是圆柱形表面的扇段组成。外屏蔽层阻挡在线圈系统近旁的射频交变场的辐射，而内屏蔽层则将射频交变电场阻挡在里面要放被测物体的探查空间之外，但能透过射频交变磁场，以便让它达到被测物体上。
这个内部的屏障对射频交变磁场的透磁性而又同时屏蔽交变电场构成本发明又一进一步构思，它是在导体段范围内在屏蔽层沿探查空间圆周方向含有缝隙。
本发明进一步构思中，此缝隙的宽度从线圈系统中心处起向其两端顺探查空间纵向中心轴线方向減小。当本发明的线圈系统调谐到共振，在导体段长度的中央有射频电流波幅最大点(“电流波腹”)，对应于导体段上电压的最小点(“电压节点”)，因而也是由导体段辐射的射频电场最小。此电压朝导体段两端增高。因而屏蔽射频电场的有效性必须朝导体段两端而增强;这用已叙述过的在向导体段两端的方向上減小缝隙的宽度的办法来达到。
本发明进一步的构思中，将此内部的屏障做成在一个通过纵向中心轴线的，且导体组相对它是对称安置的平面的一块面积和位于圆周方向上的导体所在的一块面积上封闭，因而，内屏蔽层在这些地方对射频交变电场和磁场是不能透过的。在这些面积上没有描述的缝隙或其它切口。本发明的线圈系统中有一处由一个通过纵向中心轴线，並且相对于它导体组是对称地安置在平面和内屏蔽层及外屏蔽层相交的地方，它位于探查空间的圆周上某处，在那里呈现出比较低的射频交变磁场的磁力线密度。因而被称为“中性区”。例如，在此区域里内屏蔽层的结构对于射频交变磁场的形状的影响比起在探查空间圆周上其它地方内屏蔽层的结构的影响来要较小。特别是内屏蔽层的结构在这区域对于交变磁场辐射入探查空间无重大影响。由于内屏蔽层在安置于圆周方向上的导体区域内的封闭结构使这些导体的射频交变电场和磁场对探查空间内的场的影响被抑制了。
本发明进一步构思中，连接线全长都被安置于内部屏障的一个封闭区域内。因此，射频交变磁场受连接线的影响卽干扰就给避免了。只要连接线本身包含一个屏蔽层，至少它有一处在电气上与内部屏障是接通的，外部屏障最好也这样，以便造成共同的地电位，使得无法控制的屏蔽层中的射频电流，因而也使在探查空间中的磁场的扭变得以避免。
本发明的进一步构思中，内屏蔽层和外屏蔽层是在线圈系统的端部用幅向安置的导电片连接起来的，这些导电片将导体段和安置于探查空间圆周方向导体端部的射频电场屏蔽于探查空间和线圈系统四周之外。一方面，对被测物体的电容耦合和最后的共振偏移及核磁共振层析X射线摄影的成像质量的变坏就可以避免。而另一方面，被测物体也不会受到电场的危害。
本发明的进一步构思中，屏蔽层至少部分地是分层的结构，这样，屏蔽层可以由例如一层或多层的导电材料组成，或用金属箔或类似材料来构成，这种结构省材料和減轻重量。
在本发明进一步构思中，屏蔽层被安置在非导电的支承上，这支承可以由，例如，介电性有机玻璃或另外的电介质材料做成;一方面它形成一个轻质的稳固的屏蔽层支物，另方面也是屏蔽层和探查空间之间的电气绝缘以保护被测物体，或者是屏蔽层和导体段之间的电气绝缘，以防止电闪络。屏蔽层可以是支承上的例如一层金属箔或一层蒸汽喷涂层。
在本发明进一步构思中，屏蔽层是网状结构，这种情况下它最好是一张纱网组成，这样的纱网机械上是牢固的、不贵的和容易加工的。
进而，屏蔽层应做得使它对在几千赫频率范围的低频交变磁场仍能透过。这种磁场也叫做梯度磁场，在核磁共振层析X射线摄影中它叠加于原磁场上用来对被测物体成像扫描。这种梯度磁场由安置在射频线圈系统外面的梯度线圈所产生。在探查空间中梯度磁场的建立时间被在射频线圈系统中的导电部件中的涡流所延迟。当射频线圈系统肯定能让梯度磁场透过时，这种延迟对于梯度磁场随时间的变化来说可不予考虑。由梯度磁场产生的涡流的衰減时间常数因此实质上必须小于梯度磁场的上升时间，这样，在上述例子中，它实际上必须小于一毫秒。
在本发明的进一步构思中，这用屏蔽层做成厚度为在射频电流频率下集效应穿透深度的几倍来达到。例如层厚为线圈系统运行频率下三个集效应穿透深度。层厚时射频电流传导的影响就可以忽略，而对于由梯度磁场产生的低频涡流，屏蔽层有足够高的阻尼电阻。
屏蔽层的网状结构，特别是纱网形式，对于很快地衰減由梯度磁场产生的涡流方面也是吸引人的。然而，当应用金属丝网时，空的线圈系统，卽放入被测物体之前的品质因数，由于它比起自身闭合的导电层来说有效的表面导电性较低而降低。然而，这种品质因数的降低，比起由于放入被测物体所引起的品质因数的降低来说是小的，结果，应用纱网于外部屏障，当放入被测物体时实际品质因数的降低很小，可以不计。
在本发明进一步构思中，导体段和/或安置在圆周方向的导体做成薄壁的导电的管状。和安置在圆周方向上的导体一起，导体段形成一个适当的导电闭合回路，它能对延迟梯度磁场施加强有力的影响。把导体段做成薄壁管，在实际上不改变自感下迴路电阻可增加到这种程度，使对于在迴路中产生的涡流的衰減时间常数实际上变得小于在核磁共振层析X射线摄影中梯度磁场上升时间。导体段对于例如核磁共振层析X射线摄影的成像质量的不良影响就可以避免。
在本发明进一步构思中，外屏蔽层和内屏蔽层安置得使得相对于探查空间纵向中心轴线基本上是同心的。这种情形下在内屏蔽层和外屏蔽层之间实际上形成了一个空心圆柱形中间空间，所说的中间空间可供导体段、连接线以及任何附加部件，例如为线圈系统的调谐和匹配用的部件的屏蔽装置之用。这样，内屏蔽层的直径由被测物体尺寸，就是说在核磁共振层析X射线摄影仪用于医疗用途时由人体或人体一部分来决定时，外屏蔽层的直径一方面必须考虑导体段和连接线需要的空间，另一方面也要考虑对于线圈系统在产生固定的均匀的原磁场的装置所需之空间。
本发明的进一步构思中，被内屏蔽层包围的探查空间的横截面轮廓实质上是在垂直于纵向中心轴线的平面里的一个椭圆。这种内屏蔽层的结构由于人体的椭圆形截面而对于用人体的核磁共振层析X射线摄影法是特别引人的。相比于在垂直于纵向中心轴线的平面上的探查空间圆形轮廓线，内屏蔽层现在被安置在较靠近病人的胸、腹、背区，结果导体段也能安置得靠近病人，就是说被测物体。由于在导体段内有已知射频电流幅值的条件下射频交变磁场的磁场强度近似地反比于离导体段的垂直距离而降低，从被测物体到导体段的弛张信号的耦合也降低到同样程度，射频线圈系统的灵敏度随被测物体和导体段间的距离的減小而上升，因为为激励核磁共振所必需的射频交变磁场的功率降低和信噪比上升了。还有，当外屏蔽层保持原样，这个屏蔽层和导体段之间的距离改变了，结果在探查面内射频交变磁场的均匀性改善了。
在本发明的进一步构思中，外屏蔽层和内屏蔽层具有至少实际上是同样的曲率半径，由于此，对于内屏蔽层和外屏蔽层，或对于内屏蔽层和外屏蔽层用的非导电支承因可以使用同样的构件，例如同样直径的管子扇段而达到结构简化。
在本发明的进一步构思中，屏蔽层由本身是封闭的两部分组成，每部分构成一个包含内屏蔽层的一部分和外屏蔽层的一部分的屏蔽盒，该两部分间的距离在垂直于探查空间的纵向中心轴线的方向上可以调节，从而探查空间的尺寸也可以调节，卽探查空间可以适应于相关的被测物体的尺寸。因而，对每个被测物体，为了达到所谈到的线圈系统灵敏度的改善，物体和导体段间距离是可调的。
在本发明进一步的构思中，屏蔽盒可以相互间在垂直于探查空间纵向中心轴线的方向上移动。例如，屏蔽盒装在轨道状的导轨上以保证在屏蔽盒之间距离改变时导体段相互间始终保持平行。
在本发明进一步构思中，屏蔽盒布置得相互间能围绕位于导体组对称安置的平面中的一根平行于纵向中心轴线的轴迴转。这可以达到，例如在“中性区”区域用轴节连接屏蔽盒，线圈系统就可以打开，使被测物体不再需要从轴向，就是说在纵向中心轴线方向上放入探查空间，而可在对纵向中心轴线来说是幅向的方向放入。线圈系统的操作大大简化了，特别是将核磁共振层析X射线摄影仪用于人体时。
在本发明进一步构思中，连接线是做成柔软的。特别是连接线做成柔软的同轴线。因而一方面线圈系统的结构，卽连接线的安排被简化了，另方面，空间位置要变的线圈系统各部分之间的简单的连接也可能得到。
在本发明的进一步构思中，导体段在探查空间的纵向中心轴线上有呈桶状的弯曲。在直导体段平行安置情况下，发现射频交变磁场的磁场强度从导体段中心向其两端方向上降低。这种降低可以用在向其端部方向上逐渐減少导体段和探查空间的纵向中心轴线间距离的办法来补偿，因而改善了在纵向中心轴线方向上射频交变磁场的均匀性。
如果需要，除了在电流波腹和相应的“电压节点”位于导体段长度的中央的线圈系统里已经谈到过的共振振盪以外，还有一个振盪可以被激励在“电压波腹”和相应的“电流节点”位于导体段长度的中央的线圈系统里，这样类型的振
在射频线圈系统里是不希望的，因为它消耗射频电磁能量，並在导体段周围产生射频电场。为了抑制这种类型的振
，在本发明的一个进一步构思中，一根附加的连接线段被接到连接线和位于探查空间圆周方向上的导体之间的接线端子上，此为其第一个线端。这些附加连接线段几乎不干扰线圈系统的需要的类型的振
的共振频率，而不需要的振盪类型的共振频率则明显地降
低。两种振盪的耦合(退化)由于它们的共振频率之间的间隔增加而被阻止了。当射频电流在导体段中以已知频率被激励时，两种振
中只有一种，这就是说所需要的，在导体段中含有“电流波腹”的那种将被激励。
在本发明的进一步构思中，附加的连接线段做成同轴线，其第二端悬空。由于附加连接线段的同轴结构，被产生的场对探查空间中射频交变磁场无影响。最好，附加连接线段安装得和位于圆周方向的导体平行，使得它们被本身封闭的内屏蔽层的一个部分将其和探查空间隔开。
本发明的进一步构思中，有一导电的耦合线段安置在至少在一个导体组范围内的内屏蔽层和外屏蔽层之间，因此对导体段对称。上述的线基本上平行于探查空间的纵向中心轴线，其首端被接到外屏蔽层，而第二端接收射频电磁能量。通过导电的耦合线，线圈系统被激励到共振振盪，振盪电流在探查空间产生射频交变磁场。相反，在核磁共振层析X射线摄影的情况里，为了用作为一个接收装置，弛张信号可以通过射频线圈系统从被测物体传到耦合线。这种情况最好在那里安一个开关装置，耦合线交替地接到电源以以提供射频电磁能量及接到接收装置以接收和鉴定此弛张信号的值，这时线圈系统只要一个耦合线。
本发明进一步构思中，耦合线被做得可以变形的，以便由耦合线和外屏蔽层包围的表面积是可以改变的。这样，耦合线可简单地与连接线的特征阻抗相匹配，通过这连接线，射频电磁能量被供应进来以及弛张信号被传出去。当耦合线以这种方式构造，就不必应用昂贵的射频高压电容器。
在本发明进一步构思中，在圆周上平行于探查空间纵向中心轴线安置着一根辅助导体，因而可能实质上平行于每个导体组的耦合线。上述辅助导体也被连到位于圆周方向上的导体上。这样的一根平行于导体组的耦合线的辅助导体改善了从耦合线到线圈系统的射频电磁能量的耦合。为了对称的缘故，每一个导体组包含一根类似的辅助导体。
在本发明进一步构思中，射频电磁能量通过一可变电容器加到耦合线的第二端上，该可变电容器将耦合线与连接线的特征阻抗相匹配。这样，耦合线可能有一坚固的，机械上可能更为稳定的结构。
本发明的进一步构思中，连接线中至少有一根包含电源分支线，通过此分支线射频电磁能量加到由连接线和电容器组成的回路上。当射频电磁能量以这样的方式施加，耦合线和辅助导体可以被省去，结果导体的布置就特别简单。电源分支线最好装在连接线上这样的地方，那里形成线圈系统在运行频率下所需要类型的振盪的“电压波腹”。然而，电源分支线也可以安置在离开这个“电压波腹”一已知距离处，通过这个距离可造成连接到电源分支线的连接线和线圈系统间特征阻抗的匹配。这样的特征阻抗匹配也可以从通过可变电容器从连接线供给射频电磁能量的发明构思中得到。
对于应用于核磁共振层析X射线摄影的情况，本发明的线圈系统的共振频率必须能有百分之几的调谐范围，这因下列事实而十分明显卽当被测物体放入线圈系统，线圈系统连接线上负载形成，共振频率也改变了。线圈系统的共振频率例如也可能用调整耦合线和外屏蔽层之间的表面积，或者调整电容器来移动，这些电容器是用来输入射频电磁能量的，也是为了负载匹配卽特征阻抗的匹配所必需。共振频率之调谐到由被测定的核磁共振的原磁场的自感所决定的值，在本发明又一构思中是用将耦合线的第二端头经过可变电容器连到外屏蔽层来完成的。
几乎不使用任何附加的电路，在本发明进一步的构思中可得到明显地较大的频率调谐范围，这构思在于每一个连接线包含一根调谐分支线，通过它，连接线被接到屏蔽层上去，每处用一个可变电容器。调谐分支线最好装在共振频率下，卽在线圈运行频率下连接线上出现“电压波腹”的地方。为了获得对称的安排，每个连接线包含一根调谐分支线。
本发明的进一步构思中，每根连接线包括一个调谐分支线，每一件有一根同轴的调谐线的第一线端接到它那里，所说的调谐线的外皮接到屏蔽层上，其长度是可变的。对于调谐分支线装置使用如前。当使用可调同轴线，所谓“射频U形波导节”，可省去可变射频高压电容器。
一种特别简单的和可靠的调谐装置可在本发明的进一步构思中得到，它是调谐线的第二线端悬空，在外皮内装有电介质可在线的长度方向滑动。这样的调谐线制造便宜，且不包含可动的直流触点，所以可保证长期不维护可靠运行。
下面将参考附图详细讨论一些实施例图1表示根据本发明的一个线圈系统的导体段布置图的一个例子。
图2表示图1中所示的例子的连接导线布置图的一个例子。
图3表示图1中所示例子的连导线布置图的一个例子的改进型。
图4表示图2和3所示的线圈系统的特征阻抗，传播速度，电压和电流。
图5表示根据本发明的一个线圈系统在垂直于它的纵向中心轴线方向的断面图。
图6表示根据本发明的一个线圈系统中导体段和内外屏蔽的布置图。
图7表示根据本发明的一个线圈系统改进型例子在垂直于它的纵向中心轴线方向的断面图。
图8表示图7中所示的线圈系统的部分剖面图。
图9表示根据本发明的一个实施例改进型。
图10表示根据本发明的一个实施例改进型的纵向断面图。
图11表示根据本发明的另一实施例在垂直于纵向中心轴线方向的断面图。
图12表示根据本发明的一个实施例改进型在垂直于纵向中心轴线方向的断面图。
图13表示根据本发明的一个不同结构的线圈系统在垂直于纵向中心轴线方向的断面图。
图14表示根据本发明的一个实施例改进型的一个例子。
图15表示图1中所示实施例的导体段布置的改进型。
图16表示根据本发明的一个实施例改进型的部分剖面图。
图17表示根据本发明的另一个实施例的部分剖面图。
图18表示根据本发明的一个实施例改进型。
图19表示根据本发明的一个实施例改进型的导体段和连接导线的布置图。
图20表示根据本发明的另一个实施例的导体段和连接导线的布置图。
图21表示根据本发明的一个线圈系统中的一根调谐导线。
图1表示根据本发明的一个线圈系统的简单实施例的导体段布置图。在它们的相邻端部，用导体2，每次都将导体段1连接起来，导体2位于圆周方向上並且连接到连接端Z3、4、5、6上，以形成第一导体组7和第二导体组8。导体段1和导体2位于圆周方向，它们布置在一个探查空间的圆周上。在本实施例中探查空间是一个环状的圆柱形，它的轮廓用虚线13表示出来，它的纵向中心轴线用点划线9表示。导体组7、8的每一导体段1，相对于探查空间的纵向中心轴线9，围成一个圆周角10，在本实施例中，该圆周角10等于60°。
通过连接端Z3、4、5、6，导体段1接收R、F电流，在参考时刻的电流方向，例如它们达到正的幅值，用箭头11表示。在所有导体段中的电流在任何时刻总是有相同的数值。在探查空间，至少基本上由电流产生一个均匀的R、F交流磁场，磁力线基本上互相平行，这样形成的一束磁力线垂直于探查空间的纵向中心轴线9。
图2表示，为了形成一闭合回路而可能连接的导体组7、8。在此，第一连接导体20连接到连接端Z3和6上，而第2连接导线21连接到连接端Z4和5上。连接导线20、21的长度这样选择，使在R、F电流运行频率下，幅值最大值(“电流波腹”)在每一导体段1的中心形成，而在最大值之间，幅值最小值(“电流波节”)位于每一连接导线20、21的中心。在一边的第一导体组7的电流和另一边的第二导体组8的电流之间引起一个180°的相位差。由于“横跨”的连接导线20、21，则箭头11就表示了导体段1中R、F电流的方向。
图3表示一个改进型(Further)实施例的连接导线布置图。在那里，第三连接导线30连到连接端Z3和5，而第四连接导线31连到连接端Z4和6。连接导线30、31的长度这样设计，以使在R、F电流的运行频率下，“电流波腹”在每一导体段1的中间，而在“电流波腹”三间，二个“电流波节”位于每一连接导线30、31的中间。在相同的运行频率下，连接导线30、31的长度比图2中的连接导线20、21长。这样，在一边的第一导体组7的电流和在另一边的第二导体组8的电流之间存在360°相位差。连接导线30、31的这种布置再次产生由箭头表示的电流方向。当图2的连接导线20、21的(几何)长度对线圈系统的结构设计来说不夠时，可以考虑相对于连接导线20、21来说增加了长度的连接导线30、31。
图4a表示作为一种延长的由导体组7、8和连接导线20、21构成的闭合回路。在相应于图3所示的线圈系统来说，支架之间所引起的变化也表示出来了。与其它附图一样，相应部分都用同样的参考数字标注的。
导体段1长度为L1，连接导线20、21、30、31长度为L0。还要计及圆周方向的导体2的影响，例如，它的几何长度微小的增加使导体段1的长度L1增加。
图4b表示特征阻抗Z和传播速度V沿回路的变化。它们由导体段1和连接导线20、21和30、31中R、F电流的传播决定的。在这个例子中表示，导体段具有高特性阻抗Z1和高传播速度V1;然而连接导线20、21和30、31具有低特性阻抗Z0和低传播速度V0。这样，对由已给定的线圈系统的体积而限定的几何长度，导体段1具有最小的电气长度，也就是说，对于由R、F交变磁场的最大允许变形所限定的最大电气长度来说，导体段的几何长度可以有一个增长的幅度。而对于连接导线20、21和30、31来说，在运行频率尽可能低的情况下，其电气长度由所需的“电流波腹”和“电流波节”的分布而决定。
图4c表示在图2表示的一种布置中，在共振情况下，沿闭合回路长度的R、F电流和电压的变化情况。对导体组7、8和连接导线20、21进行测量，可以得到整个回路的长度，用L来表示。在导体段1的中心，也就是说在导体组7、8的中心，存在“电流波腹”及相应的“电压波节”。由于导体段1的电气长度不定，电流强度I向导体段1的端部減小，但是根据正弦作用，这种減小是微量的。导体段1上的电压U在“电压波节”的两边，向导体段端部方向增加，这样导体段1上的电压将是如图4c的阴影曲线部分40所表示。为了保持电流强度I在导体段1向导体的两端方向減小，引起R、F磁场容许限度的衰減，並且为了保证导体段两端电压U不会过分增高，导体段1的长度L1应限制到波长的1/8。
当如图3所示，导体组7、8用连接导线30、31连接时，则沿回路的整个长度L上可以得到图4d表示的电压U和电流强度I的分布情况。在连接导线30、31上有两个“电流波节”，而在其两者之间是一个“电流波腹”。在实际的线圈系统中，用图2所表示的布置方式，频率范围主要由连接导线20、21的长度来决定，用图3表示的线圈系统，也可能运行在更高的频率范围，图3的线圈系统的连接导线30、31，其电气长度更长。在图3的线圈系统，频率范围主要由导体段1的长度来决定。
图5是本发明的线圈系统的一个改进型(Further)实施例的断面图，它垂直于探查空间的纵向中心轴线9。导体组7和8的导体段1垂直于图纸平面，並用断面图表示。对第一导体组7的导体段1，R、F电流从图纸平面流出，对第二导体组8的导体段1，电流是流进图纸平面。虚线50，用箭头表示R、F交变磁场的方向和变化，这和图1中箭头12相对应。每一导体组7、8的导体段1布置成一个闭合的圆周角10，这个角是相对于探查空间的纵向中心轴线9而言的，这个角度等于60°。当这个角度取这个数值时，在由4个导体段组成的线圈系统中，在探查空间就能取得一个特定的R、F交变磁场的均匀变化。
在导体组7、8和探查空间之间还有一内屏蔽51，屏蔽是由导电材料组成的，它围绕探查空间，並使探查空间和导体组7、8产生的电场相互屏蔽，这样，在探查空间中不会因R、F交变磁场而产生不需要的感应电流。这样R、F交变磁场就能通过它。整个线圈系统还有一层外屏蔽52包围，这样线圈系统产生的电磁场就限制在内了。
在内屏蔽51和外屏蔽52之间的中间区域54、55，用阴影表示，它在对称平面53的区域上，对称平面53通过探查空间的纵向中心轴延伸，並且相对于这个平面，导体组7、8是对称布置的。在外层屏蔽52之内，与其它区域相比，在中间区域54、55中的R、F交变磁场是比较弱的，这样，改进型的线圈系统结构，在这些区域对探查空间的R、F交变磁场仅有很小的影响。
图6是内屏蔽51和外屏蔽52之间第一导体组7的布置图。导体段1是与屏蔽51、52相互绝缘的，导体段1要与内屏蔽51尽可能地接近，以便得到尽可能强的R、F交变磁场，导体段1应尽可能接近探查空间，而探查空间又受内屏蔽51的限制。这样，在导体段1和外屏蔽52之间保持有一个较大的距离，这样一个大距离对于探查空间中的R、F交变磁场的均匀性是有显著作用的。内屏蔽51和外屏蔽52是一层结构层。在导体段1区域，内屏蔽51有多条缝，这些缝位于探查空间的圆周方向，就是说垂直于导体段1。外层屏蔽52具有闭合结构，因此导体段1的R、F场完全被屏蔽在线圈系统的周围，而导体段1的R、F交变磁场通过内屏蔽51的缝60透入探查区域。而导体段1的R、F电场则由内屏蔽51基本上保持远离探查空间。
图7是根据图5方式的本发明的一个改进型实施例的线圈系统的垂直于探查空间的纵向中心轴线9的断面图。内屏蔽51布置在机械稳定用的圆柱形介质支承70上，並且内屏蔽51与探查空间d.c绝缘。如在实施例中已经讨论过，内屏蔽51的外面装有2组导体组7、8，每一组由两个导体段1和两个导体2组成，导体2布置在探查空间的圆周方向。在图7上未看到的导体组的连接端Z3、4、5、6连到两个连接导线20、21上，正如图2所示的一样。连接导线每次都从连接端Z3、4、5、6的一个出发，绕探查空间的圆周方向，沿内屏蔽51，直到中间区域53、54，然后平行于探查空间的纵向中心轴线9到导体组7、8的另一端。整个布置都由外屏蔽52所包围，外屏蔽装在本实施例的一个介质支承71的内面。外屏蔽52所需的介质支承71具有圆环一圆柱形结构，像介质支承70用于内屏蔽51一样，与探查空间的纵向中心轴线9是同心的。介质支承71用于外屏蔽52的机械稳定，同时使屏蔽和线圈系统周围相绝缘。支承70、71仅用于内屏蔽和外屏蔽，例如可用聚异丁烯酸树脂制成。
在线圈系统的端部，内屏蔽51和外屏蔽52是用辐射形布置的导体片72电气连接的。这些导体片显著地布置在圆周方向上的导体2的区域中，也就是在中间区域54、55中。它们用来屏蔽电场，限制在圆周方向的导体2上的最大电场强度。在中间区域54、55，连接导线20、21与R、F交流场相屏蔽，为此目的，内屏蔽51是闭合的。连接导线20、21在中间区域，在R、F交变场的空间几何上的影响是这样消除的，结果，例如有连接导线20、21布置不均匀，或者它的位置发生移动，都不会影响R、F交变磁场的均匀性。
与图2相比较，连接导线20、21是布置在探查空间的对面。显然，第一连接导线20能通过中间区域55，第二连接导线21通过中间区域54时，不会改变到连接端Z的连接。
图8表示图7所示的线圈系统的平面图。它是沿着图7中B-M-F线部分地展开的。在平面图上可见内屏蔽51包括缝60，缝60是位于圆周方向上的，第一导体组7布置在内屏蔽上面。外屏蔽52和它的圆形支承71及辐射导体片72布置在圆周方向的导体2区域。线H-K表示通过图7表示的线圈系统的横断面。线圈系统的附加部分已经讨论过，並表示在图7中。图8表示两个绝缘盖80。绝缘盖80使线圈系统和周围绝缘，並与支承70、71相连形成一个闭合的绝缘室体。
图9表示线圈系统的一个透视图，基本上与图7和图8表示的相同。部分在前面已经说过，在此也用相同的数字来表示。为了简化附图，支承70、71及绝缘盖80已经略去，内屏蔽51中的缝60的数量也已減少。内屏蔽和外屏蔽51、52在中间区域54、55范围内断开，以便看清这个部位连接导线20、21的路径。连接导线20、21是同轴线，与图7图8表示的一样。与图7图8表示的实施例不同的是，如图9所示，内屏蔽51和外屏蔽52确实可以在中间区域54、55处断开，而在探查空间的R、F交变磁场不发生显著的几何变化或影响。每次用一半内屏蔽51及一半外屏蔽52，单个的屏蔽盒90、91，用连接导线20、21连接。如果支承70、71有可能支撑内屏蔽51和外屏蔽52，而且被隔开在中间区域54、55中，如果连接导线20、21结构是柔性的同轴电铼，那么得到的线圈系统包括两个闭合部分，每一部分包括一屏蔽导体组，两部分之间的距离是可变化的。
图10表示沿图7中A-E-G线作的一个简单的断面图。线圈系统基本上与图1中的线圈系统相一致。与图1中线圈系统相反的是，内屏蔽51的缝60宽度減少，在探查空间的纵向中心轴线9方向测量时，内屏蔽朝向导体段1的端部。不过，与图8图9一样，图10表示导体2位于圆周方向，连接导线20、21(从图8显示可见)布置在内屏蔽51区域，内屏蔽是闭合的。
图11表示根据本发明的一个改进型线圈系统的断面图，沿图8的H-K线，垂直于探查空间的纵向中心轴线9。与前面讨论过实施例比较，外屏蔽52的支承71没有改进，然而内屏蔽51的支承70，现在包括两个圆柱表面部分113，其曲率半径与外屏蔽52的支承71相同。探查空间被支承70的部分113闭合，基本上具有椭圆形横断面。为了比较，虚线圆周表示同心内屏蔽的断面轮廓，如用在图7到图9中所示的系统，及其导体段1的位置。当内屏蔽如本实施例所示，导体段1更靠近探查空间的纵向中心轴线，也就更靠近被测物体。线圈系统的灵敏度于是得到改善。这种布置特别适用于在人体上探查，人体横断面的轮廓基本上是椭圆形的。图11表示一个人体的横断面图，它接近在thorax水平。数字111表示thorax断面，而数字112表示手臂的断面，被测量的人体位于桌子110上，並以倾斜位置引入线圈系统中。
如在前面实施例中一样，在导体段1的区域，内屏蔽51包括缝60，缝60位于圆周方向，内屏蔽51包括缝60，缝60位于圆周方向，内屏蔽在中间区域54、55中是闭合结构的。
图12表示图9所示线圈系统改进型的简单断面图。沿图8中H-K线，垂直于探查空间的纵向中心轴线。此图表示两个闭合屏蔽盒90、91，屏蔽盒90、91用连接导线20、21连接，在线圈系统的中间区域，屏蔽盒90、91由导轨120支撑，导轨120允许屏蔽盒90、91相互移动，导轨120和导体组7、8一起垂直于探查空间的纵向中心轴线。移动方向用双箭头121表示。
图13同样表示一个线圈系统的改进型实施例，这个线圈系统基本上与图12一样。与图12的线圈系统相比较，屏蔽盒90、91现在借助轴节(绞链)130枢轴联接在中间区域55上。轴节130还可包括一个空心轴，第二连接导线21可以通过其中。第一连接导线20包括R、F连接器，R、F连接器由屏蔽插头132和屏蔽插座131组成，当屏蔽盒90、91被轴节隔开时，插头插座是断开的。
图14是图13所示系统的改进型的透视图。为了避免在图13中所用的一个R、F连接器，在图14中表示的在线圈系统中两根连接导线20和21接到一个中间区域。尽管线圈系统均匀性受到一些影响，但省略R、F连接器，扩大部分也省掉了。两根连接导线20、21可以布置在一起，例如在轴节的中空轴心中。
显然，图13表示的线圈系统中，每一连接导线20、21可以包括一个R、F连接器。屏蔽盒90、91可以完全互相分开。这样一种系统的优点是，一个屏蔽盒91可以与屏蔽盒90结构上不相同，例如可以包括不同的匹配元件，也可以将90、91结合起来。
图15表示图1所示的改进型，在纵向中心轴线9的方向上，导体段1可以弯曲成桶型。以便改善探查空间的R、F交变磁场的均匀性。其余的讨论与图1中进行的讨论相同。
图16表示图8所示的线圈系统的透视图。沿图7B-M-F线取断面，加到图8系统中，附加导线160、161连到每个连接端Z3、4、5、6(连接到连接端Z5、6的导线未表示在图中)，导线160、161是同轴线，一端散开(float)，用来抑制线圈系统中的不需要的振盪。位于圆周方向的导体2区域，附加导线160、161这样布置，平行地伸到内屏蔽51的闭合区域后面，将这部分和探查空间相屏蔽。这种附加导线160、161的布置的优点是，在圆周方向导体2区域上的所有导体的对称性得到改善。
图17表示图7所示线圈系统的部分断面图沿C-M-D线取得。除了图7图8中的部件以外，图17系统还包括一个偶合线171，偶合线171布置在内屏蔽51和外屏蔽52之间的空间，在第一导体组7的外面;通过第一端172，偶合线连到外屏蔽52上;通过第二端173，连到同轴连接导线170的内导体上，而同轴连接导线的外导体连接到外屏蔽52上。通过同轴连接导线170，线圈系统能接收或输出R、F电磁能量，偶合线171用来把能量从同轴连接导线170的内导体送到第一导体组7的导体段1。
通过在偶合线171中流过的电流的磁场来偶合，並通过同轴连接导线170来供电。在偶合线171和导体组7之间的偶合可以通过改变表面区域来调整，这个表面区域由偶合线171和外屏蔽52限定。为了调整这个表面区域，偶合线171包括一柔性导体，並连接到调节部件174上，偶合线171和外屏蔽52之间的距离可以变化。这种调节部件174可以用螺钉或其它导轨安装。
为了很好地调谐线圈系统的共振频率，偶合线171的第二端173，通过调谐电容175连到外屏蔽52上。共振频率能调整到接近2%的误差。
通过调整部件174调节偶合线171，不仅调节了偶合程度，而且调节了偶合线171在同轴连接导线170的端子上形成的终端/电感。
图18表示偶合线171机械固定的透视图。偶合线171和第一导体组7之间的磁偶合是常数。终端电感的匹配由偶合线形成，由一个微调电容181提供给同轴连接导线170，微调电容181串联在同轴连接导线170的内导体和偶合回路171的第二端173之间。偶合线171的第一端172接地，连到外屏蔽52，内屏蔽51，同轴连接导线21的外皮。
为了增加偶合线171和第一导体组7之间的磁偶合，一个辅助导体180包括在导体组7中。辅助导体与偶合线171平行布置，並连到导体组7的连接端Z3和4上。为了对称，一根同样的辅助导体180包括在导体组8中，並在接到端Z5和6上。
图19表示导体组7、8和连接导线20、21的连接图。在该图中，第一连接导线20包括一组分支线190，在该区域，电压波腹在线圈共振频率下运行时形成，分支线190接收连接导线170的R、F电磁能量。在图18和19中表示的布置同样适用于从被测物体接受微弱信号到收接设备。在分支线190和连接导线170之间还可以串联连接一个微调电容，用于连接导线170和第一连接导线20的特征阻抗的匹配或微调。
图20表示一个线圈系统，与图19类同，连接导线20、21现在包括调谐分支线200;在这个区域，在线圈系统共振的情况下，形成电压波腹。连接导线在分支区域被调谐电容201桥接。调节调谐电容201，线圈系统的连接导线20、21的电气长度和共振频率可以改变。为了对称，为了防止导体段1上电流波腹位置的移动，调谐电容器201的电容被选择相等。这种调谐电容201能移动共振频率超过10%。
代替图20中用的调谐电容器201，也可以如图21表示的用一调谐导线210。该导线由同轴导线部分组成，它包括介质211。介质211在纵向可以移动。移动介质211，如箭头212所示，调谐导线的电气长度就可以改变，因此连接导线20或21的电气长度也可改变。
图7和图8所示的一个线圈系统的结构，其外屏蔽52直径为52cm，内屏蔽51直径为30cm。导体段1的长度L1达31cm。导体段由黄铜管制成，黄铜管外直径为4.8mm，壁厚0.1mm。对这种尺寸，涡流衰減时间常数小于0.1ms。涡流是在导体组中感应出的。所以，具有几千赫的频率的梯度磁场上的明显影响是短暂的。导体段1布置在离内屏蔽不到10mm的地方。
在所讨论的线圈系统中，连接导线20、21的长度L0等于100cm。用特征阻抗为50欧姆，波传播速度为在真空中的光速的82%的同轴电铼制成。这种尺寸，导体组的特征阻抗接近于180欧姆，波的传播速度接近于光速。系统的共振频率接近于66MHZ。线圈系统的品质因数在没有被测物体时为550，在引入人体后为163。相反，共振频率移到10KHZ，因为R、F电场有效地从被测人体处屏蔽掉了。
权利要求
1.一个供产生和/或接收至少实质上是均匀的交变磁场，特别是用于核磁共振仪器内的射频线圈系统，所说的系统被装置在一个基本上是圆柱形的探查空间周围，并且包含了至少四个实际上平行于探查空间纵向中心轴线的，并且在圆周上对称于至少一个相对于通过纵向中心轴线的平面安置的导体段，所说的导体段用连接线连接起来，构成一个闭合回路，其特征在于相对于探查空间纵向中心轴线(9)等同地通入电流(I)的导体段(1)被用基本上位于探查空间的圆周方向的导体(2)，导体组(7，8)用接到位于圆周方向上的导体(2)上的连接线(20，21；30，31)互相连接起来，连接线(20，21；30，31)的长度(Lo)这样选择，使得射频电流时幅的最大点出现在每一个导体段(1)的中央，并且至少有一个射频电流时幅的最小点出现在每一根连接线(20，21；30，31)上。
2.根据权利要求
1的线圈系统，其特征在于导体组(7，8)和连接线(20，21)的特征阻抗(Z0，Z1)之比和连接线长度(L0，L1)及传播常数(β0，β1)按下列关系式Z0/Z1＝｜tan(β0×L0/2)×tan(β1×L1/2)或稍高。
3.根据权利要求
1的线圈系统，其特征在于导体组(7，8)和连接线(30，31)的特征阻抗(Z0，Z1)之比和连接线长度(L0，L1)和传播常数(β0，β1)按下列关系式Z0/Z1＝｜tan(β1×L1/2)/tan(β0×L0/2)或稍高。
4.根据权利要求
1，2或3的线圈系统，其特征在于连接线(20，21;30，31)包含有导电屏蔽层。
5.根据以上权利要求
中一个或几个权利要求
的线圈系统，其特征在于导体组(7，8)，每个包括两个相邻的导体段(1)。
6.根据以上权利要求
中一个或几个权利要求
的线圈系统，其特征在于导体段(1)被安置在两个导体组(7，8)内，这些导体组相对于通过纵向中心轴线(9)的平面(53)对称地布置。
7.根据以上权利要求
中的一个或几个权利要求
的线圈系统，其特征在于通入同样电流(Ⅰ)的每两个导体段(1)被安置得使对探查空间所张的圆周角(10)至少大约为60°。
8.根据以上权利要求
中一个或几个权利要求
的线圈系统，其特征在于导体段(1)被导电的和透磁的屏蔽层(51，52)包围，屏蔽层安置得在电气上与所述导体段绝缘。
9.根据权利要求
8的线圈系统，其特征在于导电的和透磁的屏蔽层(51，52)封闭的部分每个包围同属于一个导体组(7，8)的导体段(1)。
10.根据权利要求
8或9的线圈系统，其特征在于导电的和透磁的屏蔽层(51，52)包含一个面向探查空间并句围此空间的内屏蔽层(51)和一个在外面的外屏蔽层(52)，内屏蔽层(51)和外屏蔽层(52)组成开关基本上为圆柱形表面扇段的部分。
11.根据权利要求
10的线圈系统，其特征在于在导体段(1)范围内，内屏蔽层(51)包含圆周方向的缝隙(60)。
12.根据权利要求
11的线圈系统，其特征在于缝隙(60)的宽度的探查空间的纵向中心轴线(9)方向上从线圈系统中心向两端减小(图10)。
13.根据权利要求
11或12的线圈系统，其特征在于内屏蔽层(51)做成以在一个通过纵向中心轴线(9)的，且导体组(7，8)相对于它是对称安置的平面的一块面积和位于圆周方向上的导体(2)所在的一块面积而封闭。
14.根据权利要求
10到13中一个或几个权利要求
的线圈系统，其特征在于连接线(20，21;30，31)全长均被安置在内屏蔽层(51)的封闭的区域之内。
15.根据权利要求
10到14中一个或几个权利要求
的线圈系统，其特征在于内屏蔽层(51)和外屏蔽层(52)在线圈系统的端部处由幅向旋转的导电片(72)互相连接。
16.根据权利要求
10到15中一个或几个权利要求
的线圈系统，其特征在于屏蔽层(51，52)至少部分地为分层结构。
17.根据权利要求
10到16中一个或几个权利要求
的线圈系统，其特征在于屏蔽层(51，52)安置在一非导体支承(70，71)。
18.根据权利要求
10到15中一个或几个权利要求
或权利要求
17的线圈系统，其特征在于屏蔽层(51，52)有网状结构。
19.根据权利要求
18的线圈系统，其特征在于屏蔽层(51，52)由纱网组成。
20.根据权利要求
16或17的线圈系统，其特征在于屏蔽层(51，52)的层厚为射频电流(Ⅰ)频率下集效应穿透深度的几倍。
21.根据权利要求
中一个或几个权利要求
的线圈系统，其特征在于导体段(1)和/或位于圆周方向的导体(2)做成薄壁的导体管。
22.根据权利要求
10到20中一个或几个权利要求
的线圈系统，其特征在于外屏蔽层(52)和内屏蔽层(51)被安置得对于探查空间纵向中心轴线基本上是同心的。
23.根据权利要求
10到20中一个或几个权利要求
的线圈系统，其特征在于由内屏蔽层(51)围成的探查空间的横截面轮廓线实质上是在垂直于纵向中心轴线(9)的平面里的一个椭圆。
24.根据权利要求
10到20中一个或几个权利要求
或权利要求
23的线圈系统，其特征在于外屏蔽层(52)和内屏蔽层(51)具有至少实际上是同样的曲率半径。
25.根据权利要求
9到20或22到24中一个或几个权利要求
的线圈系统，其特征在于屏蔽层(51，52)由自身封闭的两个部分组成，每一部分构成一个屏蔽盒(90，91)每个包含一部分内屏蔽层(51)和一部分外屏蔽层(52)，上述两个部分之间的距离可以在垂直于探查空间的纵向中心轴线(9)的方向上调节。
26.根据权利要求
25的线圈系统，其特征在于屏蔽盒(90，91)的方向上是可以移动的。
27.根据权利要求
25的线圈系统，其特征在于屏蔽层(90，91)装置得可以彼此绕着一个轴(130)相对回转，此轴平行于纵向中心轴线(9)延伸，且位于一个平面(53)中，而导体组(7，8)相对它对称地布置。
28.根据以上权利要求
中一个或几个权利要求
的线圈系统，其特征在于连接线(20，21;30，31)做成软的。
29.根据以上权利要求
中一个或几个权利要求
的线圈系统，其特征在于导体段(1)在探查空间纵向中心轴线(9)上有呈桶状的弯曲。
30.根据以上权利要求
中一个或几个权利要求
的线圈系统，其特征在于附加的连接线段(160，161)被连到连接线(20，21;30，31)和位于探查空间的圆周方向的导体(2)之间的接线端子(3，4，5，6)上作为第一个线端。
31.根据权利要求
30的线圈系统，其特征在于附加连接线段(160，161)做成同轴线，将其第二个线端悬空。
32.根据权利要求
10到31的线圈系统，其特征在于导电的耦合线(171)安置在至少在一个导体组(7，8)范围的内屏蔽层(51)和外屏蔽层(52)之间，因而对导体段(1)对称。所说的线基本上平行于探查空间的纵向中心轴线(9)，它的第一个线端(172)接到外屏蔽层(52)，而它的第二个线端(173)接收射频电磁能量。
33.根据权利要求
32的线圈系统，其特征在于耦合线(171)做得可以改变形状，以便由它(171)和外屏蔽层(52)包围的表面积是可变的。
34.根据权利要求
32或33的线圈系统，其特征在于辅助导体(180)平行于探查空间的纵向中心轴线(9)地安置在圆周上，因而可能实际上平行于每一个导体组(7，8)的耦合线(171)，所说的辅助导体接到位于圆周方向上的导体(2)。
35.根据权利要求
32，33或34的线圈系统，其特征在于射频电磁能量通过一可变电容器(181)加到耦合线(171)的第二端头(173)上。
36.根据权利要求
1到31中一个或几个权利要求
的线圈系统，其特征在于连接线(20，21;30，31)中至少一根包含有电源分支线(190)，经过它射频电磁能量被加到由连接线(20，21;30，31)和导体(1)组成的回路中去。
37.根据权利要求
36的线圈系统，其特征在于射频电磁能量经过一个可变电容器(181)加入。
38.根据权利要求
32到35中一个或几个权利要求
的线圈系统，其特征在于耦合线(171)的第二个线端(173)是经过一可变电容器(175)接到外屏蔽层(52)上去的。
39.根据权利要求
8到38中一个或几个权利要求
的线圈系统，其特征在于每一个连接线(20，21;30，31)包含一根调谐分支线(200)，通过它，连接线每一回经过一个可变电容器(201)接到屏蔽层(51，52)上。
40.根据权利要求
8到38中一个或几个权利要求
的线圈系统，其特征在于每一根连接线(20，21;30，31)包含一个调谐分支线(200)，每个有一同轴调谐引线(210)的另一线端接到屏蔽层(51，52)上，其长度是可变的。
41.根据权利要求
40的线圈系统，其特征在于调谐引线(210)的第二个线端悬空，电介质(211)被安置在外皮之内的便在引线长度方向上可以滑动。
专利摘要
一产生和/或接收交变磁场的射频线圈系统，特别是用于核磁共振仪器中。该系统被安置在圆柱形的检测空间周围，包含至少4个导体段，且被连接起来构成一闭合回路，以接收或产生大体上是均匀的射频交变磁场。尺寸至少近似于射频磁场波长的量级的空间即可检测。该系统中，导体段被连接成导体组沿检测空间中心轴向布置，导体组被沿检测空间圆周布置的连接线连接起来。连接线的长度选得使射频电流的波辐最大点在每个导体段的中央形成，而至少有一个射频电流最小点出现在每个连接线上。
文档编号G01R33/20GK85101788SQ85101788
公开日1987年1月17日 申请日期1985年4月1日
发明者罗殊曼·彼得 申请人:菲利浦光灯制造公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan