专利名称：一种核磁共振成像探头的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种核磁共振成像探头，特别适用于激光增强极化气体129Xe的核磁共振成像。
近几年来核磁共振成像中的一种新热点，就是激光增强极化气体129Xe的核磁共振成像研究，而目前商品核磁共振成像仪上装备的一些常用元素的核磁共振成像探头，都不能满足129Xe的成像要求，如Bruker Biospec 47/30核磁共振成像仪上所用的1H成像线圈探头的核磁共振频率为200MHz,129Xe核磁共振频率在4.7T磁场的核磁成像仪上为55.4MHz，成像仪上装备的其它成像线圈探头在频率上也不能满足129Xe核磁共振成像的要求。作为核磁共振成像仪上用的成像探头，均有一个高频LC调谐电路，电路中的电感元件一般是由一种特定绕向的线圈或者是特殊型的无磁金属片制成，线圈的尺寸和绕法直接影响探头的射频场，调谐电路的排布也对探头的Q值、灵敏度等有影响。如螺旋管型成像线圈，这种线圈的圈之间间隔均匀，使其具有很好的射频场均匀性和高Q值，结构也简单，但是其本身产生的RF磁场方向不适合129Xe在Bruker Biospec 47/30核磁共振成像仪上使用。又如Alderman-Grand式成像探头，它由两片或者四片对称工字形无磁金属片组成电感元件，金属片之间连接多组可调电容器或者固定电容器，它虽具有好的成像均匀性，也能做到较高的灵敏度和较大的尺寸，但要求有精确的调节对称性，一组多个等值的可调或者固定电容器，调谐制作不方便。另有一种鸟笼式成像探头，线圈绕成笼状，线圈之间间隔均匀，场均匀性好，但调谐电容器连接在线圈之间，制作不方便。还有一种马鞍型线圈探头，由两组对称马鞍型线圈组成，每组1圈-2圈，调谐电容器或者紧靠线圈连结，或者拉出探头芯外调谐以减少分布电容的影响。这种探头结构简单，但Q值很难做高，通常用于核磁共振谱仪中的谱分析或较小尺寸样品成像。
本实用新型的目的是提供一种结构简单、调谐方便的核磁共振成像探头，解决了激光增强极化气体129Xe的核磁共振成像。
本实用新型的技术方案是该实用新型由定径管、LC高频调谐回路、护筒、支架构成。其特征是，LC高频调谐回路的线圈由两组马鞍型线圈对称绕在定径管的一端，每组绕3至5圈，圈与圈之间间隔均匀。该回路的调谐电容器由固定电容器和二个可调电容器构成，均匀排列在定径管的另一端，线圈的中心，与调谐电容器之间有一个适当的距离，以防止RF磁场产生不均匀而引起谱线相位畸变。该回路的两组线圈首尾相连，两抽头分别与固定电容器并联，再与一个可调电容器并联，并联电路与同轴电缆的芯线之间接入另一可调电容器，用于调整探头与成像仪的匹配。并联电路另一端接同轴电缆的屏蔽层，同轴电缆的屏蔽层接地。上述定径管和LC高频调谐回路构成了探头芯，在探头芯外有一个有机玻璃护筒、保护线圈及振荡电路元件。护筒两端各有一支架，支架由圆型有机玻璃片制成，圆片中心轴处开有圆孔，直径与定径管外径吻合，圆片外径与护筒内径相吻合，两端支架通过中心孔固定定径管，并和护筒一起构成整体连接和固定，使得成像线圈位于核磁共振成像仪超导磁铁的磁场中心。在调谐电容器一端的支架圆片上还有两个嵌入可调电容器的圆孔，既固定可调电容器，又便于调谐操作。
图1是本实用新型一种核磁共振成像探头的结构示意图图2是本实用新型一种核磁共振成像探头的高频调谐回路连结示意图根据图1、2可知，由定径管1确定线圈L1、L2的尺寸。由线圈L1、L2，固定电容器C1、C2，可调电容器C3、C4构成LC高频调谐回路。该回路中的线圈L1、L2为两组对称绕在定径管一端的马鞍型线圈，使用平整的无磁金属线，如镀银铜丝，每组线圈分别绕3-5圈。线圈L1、L2首尾相连。固定电容器C1、C2(标称值均为331M)串联连结后与可调电容器C3(标称值5640JOHASON)并联，所构成的电路再与线圈L1、L2的两抽头并联。线圈L1、 L2，固定电容器C1、C2，可调电容器C3构成振荡回路。该回路的一端与50Ω输出同轴电缆5的芯线之间接入可调电6容器C4(标称值5640JOHASON)，其作用是调节探头与核磁共振成像仪的匹配。该回路另一端接同轴电缆5的屏蔽线，同轴电缆5的屏蔽线接地。固定电容器C1、C2，可调电容器C3、C4均匀排列在定径管的另一端，与线圈L1、L2的中心距离为70-90毫米，有机玻璃护筒2套在由定径管1，线圈L1、L2，固定电容器C1、C2、可调电容器C3、C4构成的探头芯外，保护线圈及振荡电路元件。支架3、4由有机玻璃制成，外径与护筒2内径吻合，在中心轴处开一圆孔，其内径与定径管1外径吻合，固定定径管1，从而保证成像线圈L1、L2位于核磁共振成像仪超导磁铁的磁场中心。在支架4上还开有两个嵌入可调电容器C3、C4的孔和一个供同轴电缆5穿出的孔。护筒2和支架3、支架4以及探头芯一起构成探头整体结构。
根据上述结构制成的成像探头结构简单，制作容易，成本低，调谐操作方便。在Bruker Biospec 47/30核磁共振成像仪上，用于激光增强极化气体129Xe的核磁共振成像。测量了高压天然Xe气体和激光增强极化低压129Xe气体核磁共振谱、弛豫时间与物理参数，所得的激光极化低压(15Torr)气体129Xe核磁共振信号的信噪比为145；获得129Xe核自旋极化的激光增强倍数9000倍，成像了高压(6.5个大气压)天然Xe气体。使用谱成像方法，成像了激光增强极化低压129Xe气体样品管轴向与横向的像；用梯度回波方法，快速成像了Xe(622Torr)+N2+Cs。
权利要求1.一种核磁共振成像探头，它由定径管(1)、LC高频调谐回路、护筒(2)和支架(3)、(4)构成，其特征是线圈L1、L2是马鞍型线圈，对称绕在定径管(1)的一端，圈与圈之间距离均匀，固定电容器C1、C2和可调电容器C3、C4均匀排列在定径管(1)另一端，线圈L1、L2首尾相连，固定电容器C1、C2串联，并与可调电容器C3并联，再与线圈L1、L2的两抽头并联，构成高频振荡回路，该回路的一端与同轴电缆(5)的芯线之间接入可调电容器C4，该回路的另一端接电缆(5)的屏蔽线相连，组成匹配回路。
2.按权利要求1所述的一种核磁共振成像探头，其特征是线圈L1、L2的圈数为3-5圈。
3.按权利要求1所述的一种核磁共振成像探头，其特征是线圈L1、L2的中心与电容器C1-C4的距离为70-90毫米。
专利摘要本实用新型公开了一种核磁共振成像探头,特别适用于激光增强极化气体
文档编号G01N24/00GK2348383SQ9823621
公开日1999年11月10日 申请日期1998年8月12日 优先权日1998年8月12日
发明者孙献平, 曾锡之 申请人:中国科学院武汉物理与数学研究所