磁性检测器的制造方法_2

文档序号:9437118阅读:来源:国知局
期望 具有高热扩散系数的材料用作线圈组成物(探针忍部材料)。此外,合适的材料需要是非磁 性的、不导电的并且具有相对低的热膨胀系数。需要低热膨胀系数,W减少会影响线圈的相 对位置的轴向和径向膨胀。表格1示出了各种材料的相关特性。
[0029] 在一个实施例中,优选地,材料的热扩散系数基本大于等于20X10 6m2/s的热扩散 系数并且材料的热膨胀系数基本小于3X10 。更优选地,材料的热扩散系数基本大于 等于50X10 6m7s并且材料的热膨胀系数基本小于5X10Vr。运种材料可W包括:
[0030] 玻璃质陶瓷,诸如基于棚娃酸盐的可加工陶瓷,如M蹤or蠻(CorningInc,化W York);
[0031] 非玻璃质陶瓷,诸如氮化侣、氮化棚、碳化娃; 阳03引复合陶瓷,诸如化apal-M、氮化棚和氮化侣的复合物(Tokuyama Corpor曰tion,ShunsnCity,Japan);从及
[0033] 填加碳和玻璃的复合物,例如填加玻璃或碳的聚酸酸酬(P邸K)。
[0034] 此外,有利地,具有高硬度的材料能够避免由于机械变形而导致的线圈位置的改 变。在一个实施例中,材料的杨氏模量大于等于40GPa,优选地大于等于80GPa,并且该材料 在其他材料限制的情况下可W实现尽可能高的初度。对于陶瓷来说,在该应用中,例如,当 敲击探针或探针掉落时,可能的故障模式是能量(或冲击)导致的脆性断裂。在运种情况 下,相关的材料特性是初度GiC^Kic7e化化2),并且表2中还列出了其他的探针信息。
[0035] 通过将从探针外部传递至探针内部的热量最小化来进一步降低探针对于溫度变 化的敏感度。运通过使用高导电率的聚合物材料作为外壳来实现,使得外壳的内表面更接 近等溫表面,因此最小化探针内部的热梯度并且提供具有空气或高隔热材料(诸如围绕探 针忍部或组成物W及绕组的气凝胶或真空间隙)的隔热层。除了材料的选择W外,可W选 择线圈配置来降低热效应。
[0036] 在一个实施例中,探针包括具有两个感测线圈和两个驱动线圈的线圈组成物。感 测和驱动线圈布置为两对,每一对都由彼此接近的一个感测线圈和一个驱动线圈组成。通 过将一个感测和驱动线圈对定位为靠近探针的感测尖端W及将第二对线圈定位为远离第 一对线圈一轴向距离来最大化探针的磁性感测性能。在该线圈对中,该距离优选地大于最 小线圈的直径,并且更加优选地大于最大线圈的直径。通过实例的方式,在一个实施例中, 最大线圈的直径是15mm,而在另一个实施例中,该最大线圈的直径是12mm。另外,每一对线 圈都被布置为使得通过由驱动线圈所生成的场在每个感测线圈中感应的电压近似相等并 且方向相反。例如,如果两个感测/驱动线圈对SUDl和S2、D2至少W线圈直径间隔开,那 么通过来自Dl和D2的组合驱动场而在Sl中感应的电流与通过来自Dl和D2的组合驱动 场而在S2中感应的电流大小相等并且方向相反。优选地,将感测线圈布置为第一次序梯度 计,W最小化远场源的影响。
[0037] 在探针4的一个实施例中(图1),线圈10、10'、16、16'共同定位,使得每个驱动线 圈10、10'都与感测线圈16、16'共同位于相同位置处。可W使用感测线圈和驱动线圈的布 置的任意次序。在一个实施例中,驱动线圈缠绕在感测线圈的顶部上,W最小化来自驱动线 圈的热膨胀的任何影响,其中驱动线圈由于欧姆加热而升溫。热效应在线圈具有非常小的 直径(如,小于15mm)时没有敏感度重要的情况下,该布置是有用的。因为该布置不需要驱 动线圈与感测线圈的特定直径和间隔,所W该布置适合用于外部直径非常小的探针。在一 个实施例中,该探针具有小于15mm的直径,甚至具有小于IOmm的直径。
[0038] 在探针6的另一个实施例中(图2),驱动线圈10、10'和感测线圈16、16'交错,其 中,驱动线圈1〇、1〇'分离,W及感测线圈16、16'被划分为两部分。在每一对线圈中,选择 驱动线圈相对于感测线圈的间隔,使得两个线圈中的较大线圈的膨胀对该线圈对的互感的 影响最小化。运还有助于最小化热膨胀的影响。因为敏感度随距离而缓慢降低,所W该布 置提供了改进的感测。在该布置中,感测线圈最靠近探针的感测端,W最大化感测距离。在 该布置中,从感测端,线圈次序为SD-SD,其中D表示驱动线圈,S表示感测线圈。参考图3, 示出了探针20的实施例的截面图,该探针20包括壳体24、溫度阻挡件26和线圈组成物或 探针忍部30,该线圈组成物或探针忍部具有其中形成有线圈10、10'、16、16'的环形槽28。
[0039] 保持每个驱动/感测对的相关布置的其他实施例也在本发明的范围内。运些实施 例包括不同次序的、对称的线圈对,如SD-DS、DS-DS和DS-SD,W及线圈对之间的变化的间 隔。在每种情况下,连接线圈,使得驱动线圈或感测线圈中的一对形成梯度计。串联连接感 测线圈或驱动线圈中另一对,即,W相同的形式来形成简单的磁力计。假如在每种情况下驱 动线圈组的梯度计的次序与感测线圈组的梯度计的次序相差一,更高次序的梯度计可W用 于任一组线圈。例如,感测线圈可W形成第二次序梯度计,而驱动线圈可W形成第一(或第 =)次序梯度计。
[0040] 在一个实施例中,绕组连同电子设备电路一起被布置为使得线圈绕组的外层接近 电子设备的接地电势。运使探针与被假定为接地电势的患者的身体之间的电容禪合最小 化。
[0041] 又一实施例包括:结合上述实施例中的任何一个,将感测线圈制作为两个直径中 较大的一个(而不是驱动线圈)。如果较小的标准引线(gaugewire)用于感测线圈(由 于该引线仅承载微小电流),那么将感测线圈制造为两个线圈中较大的一个是有利的,因为 运允许在感测线圈/驱动线圈对的特定布置内最大化驱动线圈和感测线圈的平均直径。因 此,增大的直径和由此增大的线圈的面积增大了磁性传感器的敏感度。较大的标准引线可W用于驱动线圈,W最小化欧姆加热。
[0042] 此外,当减小探针的直径时,近场中的磁性敏感度相应地减小了因数r4(驱动场降 低了r2并且感测能力降低了r2)并且远场中的磁性敏感度减小因数r6。因此,为了保持较 小直径的探针中的类似的磁性敏感度等级,增加线圈(尤其是感测线圈)的应数。然而,由 于副作用,所W运也将任何噪声或漂移W相同因数被放大。因此,应该预料到,由于通过溫 度改变导致的线圈几何结构的改变而产生的漂移会被放大。
[0043] 然而,通过使用交错的线圈布置和化apal-M线圈忍部,由于接触溫暖的身体而产 生的热漂移可W保持在可接受水平。例如,利用交错的线圈布置的较小直径的探针,响应于 与37°C的溫暖的身体接触的信号改变约为一个现有系统中的等效信号改变的86%。因为 较小的探针具有两倍的线圈应数,所W信号改变比该值大的多。
[0044] 在又一实施例(图4)中,螺线管31用作激励(驱动)线圈,并且两个感测线圈34 位于螺线管31内部。只要感测线圈34不太靠近螺线管31的端部,感测线圈就能经历来自 螺线管31的基本均匀的磁场。该布置的益处在于:例如,由于热膨胀而产生的相对于螺线 管31的微小移动将不会干扰感测线圈34的(磁性)平衡。此外,螺线管还为感测线圈和 线圈忍部提供附加的导热路径,W有助于使所有线圈上的溫度相等。通过选择引线标准,可 W将螺线管的欧姆加热效应最小化。螺线管线圈还形成用于感测线
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