磁共振发射器的制造方法
【专利说明】磁共振发射器
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]作为专利合作条约专利申请的本申请要求于2013年8月9日提交的具有相同发明名称的美国非临时专利申请序列号第13/963826号的优先权。
技术领域
[0003]本发明涉及磁共振(MR)系统，并且更具体地涉及MR发射器。
【背景技术】
[0004]磁共振(MR)系统可以用于确定物质的特性JR系统的一个例子是核磁共振(NMR)系统。NMR系统通过向所述物质施加静磁场来执行NRM测量。所述静磁场产生物质内的原子核的初始磁化。NMR系统还包括具有线圈的NMR发射器，该线圈以特定频率向所述物质施加振荡磁场。振荡磁场由使原子核的磁化背离初始磁化的脉冲序列组成。NMR脉冲序列可以被设置为使得脉冲和静磁场与原子核相互作用以在物质的至少一部分内产生由“回声”构成的谐振信号。该谐振信号被探测到，然后用来确定NMR特性，这些特性例如由于分子扩散产生的T1弛豫时间，T2弛豫时间和信号衰减。这些NMR特性可以被用来确定该物质的特性。
[0005]在一些情况下，NMR脉冲序列以不同的频率被施加到所述物质以研究在非均匀磁场中的物质的不同部分或研究不同的原子核。为了在频率之间切换，窄频带NMR发射器使用被耦合到所述线圈的固定电容器组合和机械开关。机械开关通过在预设数目的固定电容器之间切换，将线圈调谐到不同的频率。这种窄频带发射器有多个缺点。首先，切换过程缓慢(例如，10-100毫秒切换时间)。其次，电容器组合中的开关会向NMR测量引入噪声。再次，可以设置预定离散组的窄频带频率，因为每个频率依赖于单独的电容器。第四，频率切换过程引入了动态并且可能无法维持脉冲序列波形的相位相干性。因此，窄频带NMR发射器不能高效且有效地在频率之间切换。
【发明内容】
[0006]本发明的示例性实施例涉及一种用于诸如核磁共振(NMR)系统的磁共振(MR)系统的发射器。该发射器包括用于向物质施加NMR脉冲序列的线圈。所述线圈包括第一线圈部分和第二线圈部分。第一线圈部分和第二线圈部分以相反的极性通过电流。
[0007]在一些实施例中，发射器还可以包括用于产生MR脉冲序列并提供该MR脉冲序列到所述线圈的发射器电路。所述发射器电路包括:选择性地向第一线圈部分通电的第一开关和选择性地向第二线圈部分通电的第二开关。第一开关和第二开关的操作产生所述MR脉冲序列。
[0008]本发明的不同实施例还涉及一种用于向物质施加MR脉冲序列的方法。该方法包括施加电流到线圈的第一线圈部分和施加电流到线圈的第二线圈部分。所述电流以相反的极性通过所述第一和第二线圈部分。在一些实施例中，使用第一开关选择性地将电流施加到所述第一线圈部分，以及使用第二开关选择性地将电流施加到所述第二线圈部分。第一开关和第二开关的操作产生所述MR脉冲序列。
[0009]本发明的进一步的示例性实施例涉及一种磁共振(MR)系统。该系统包括具有第一线圈部分和第二线圈部分的线圈。第一线圈部分和第二线圈部分以相反的极性缠绕。该系统还包括耦合至所述第一线圈部分且选择性地向所述第一线圈部分通电的第一晶体管，以及耦合至所述第二线圈部分且选择性地向所述第二线圈部分通电的第二晶体管。
【附图说明】
[0010]从下文参考附图所讨论的“【具体实施方式】”部分，所属领域技术人员将会更充分地领会本发明的各种实施例的优势，下面立即概述这些附图。
[0011]图1示出了根据本发明的一个实施例的一种NMR系统；
[0012]图2示出了根据本发明的一个实施例的线圈；
[0013]图3示出了具有多股导线的电缆；
[0014]图4示出了根据本发明的另一个实施例的线圈；
[0015]图5示出了根据本发明的一个实施例的发射器电路；
[0016]图6示出了根据本发明的一个实施例的开关逻辑；
[0017]图7示出了根据本发明的一个实施例的随钻测井(LWD)系统；
[0018]图8示出了根据本发明的一个实施例的随钻测井NMR模块；
[0019]图9示出了根据本发明的一个实施例的一种用于向物质施加射频脉冲的方法。
【具体实施方式】
[0020]本发明的示例性实施例涉及一种用于诸如核磁共振(NMR)系统的磁共振(MR)系统的发射器。该发射器包括用于向物质施加NMR脉冲序列的线圈。该线圈包括第一线圈部分和第二线圈部分。所述第一线圈部分和第二线圈部分以相反的极性通过电流。在各种实施例中，发射器还包括用于产生NMR脉冲序列并提供该NMR脉冲序列到所述线圈的发射器电路。该发射器电路包括:选择性地向所述第一线圈部分通电的第一开关和选择性地向所述第二线圈部分通电的第二开关。第一开关和第二开关的操作产生所述NMR脉冲序列。以这种方式，线圈和发射器电路的各种实施例能够在宽的频率范围内发送NMR脉冲序列，同时还提供了简化的发射器电路设计。各种实施例的细节将在下面讨论。
[0021]图1示出了根据本发明的一个实施例的NMR系统1013NMR系统100包括耦合到NMR电子装置104、106、108的线圈102。样品物质101位于线圈102的内侧和/或外侧。线圈102向物质101施加NMR脉冲序列。NMR电子装置包括发射器104和接收器106。发射器104和接收器106中的每一个均被耦合到线圈102。然而，在一些实施例中，NMR系统100也可以包括单独的发射器和接收器线圈。
[0022]图2示出了线圈102的详细视图。所述线圈102包括第一线圈部分202和第二线圈部分204，它们均包括沿着线圈的纵向轴线203的多个绕组。在该实施例中，每个线圈部分缠绕在芯元件206上。每个线圈部分分别具有沿着线圈102的纵向轴线的203的特定缠绕长度La和Lb，并且所述缠绕长度沿纵向轴线203的长度重叠。第一线圈部分202在其端部包括接头A+和A-，而第二线圈部分204在其端部包括接头B+和B-。第一线圈部分202和第二线圈部分204以相反的极性通过电流。例如，在一个实施例中，两个线圈部分的接头A+和B+耦合到电源的一个端子，而两个线圈部分的接头A-和B-耦合到电源的另一端子。以这种方式，所述线圈部分沿芯元件206的长度方向以相反的方向通过电流。
[0023]在一些实施例中，线圈部分的各个绕组彼此偏移，如图2所示。在其它实施例中，线圈部分的各个绕组重叠。例如，在一个实施例中，线圈部分由具有多个被绝缘的导线的电缆，例如绞合线制成。图3示出了具有多个彼此绝缘开的金属导线的电缆300的一个例子。七个金属导线中的三个专用于第一线圈部分302，其它三个导线专用于线圈部分304。其余的金属导线可专用于中性线306。
[0024]线圈和线圈部分并不限于任何特定的尺寸或结构。例如，每个线圈部分可具有2至20之间的匝数。另外，每个线圈部分的缠绕长度可以在1.3厘米和13厘米之间，且线圈的横截面可以在6.5平方厘米至64