一种环形器及磁共振成像设备的制作方法

本发明涉及磁共振成像技术领域，特别是磁共振成像设备的环形器。本发明还涉及设有所述环形器的磁共振成像设备。

背景技术：

磁共振成像(magneticresonanceimaging,mri)是一种利用核磁共振原理的医学成像技术。在磁共振成像设备中，射频发射系统产生射频磁场，激发待检查部位产生磁共振信号，射频接收系统采集磁共振信号，用于磁共振成像。射频发射系统包括射频功率放大器和射频发射线圈，其中射频功率放大器用于激励射频发射线圈产生射频磁场。

如图1所示，环行器是一个有单向传输特性的三端口器件，信号从第一端口1到第二端口2，从第二端口2到第三端口3和从第三端口3到第一端口1是导通的，反过来信号从第二端口2到第一端口1，从第一端口1到第三端口3和从第三端口3到第二端口2是隔离的。

为了保护射频功率放大器的工作状态不受负载阻抗的影响，通常会在射频功率放大器和发射线圈之间设有环行器，其第一端口1与射频功率放大器的输出端相连，第二端口2与射频发射线圈相连，第三端口3与专用负载相连。环行器工作时，射频功率放大器的输出功率可以几乎无损地传输到射频发射线圈，而反射功率则会被专用负载接收，无法进入射频功率放大器，因此射频功率放大器得到了保护。

在现有的磁共振设备中，环行器由微波传输线、铁氧体和永磁铁组成。偏置场由永磁体提供，传输线内置入铁氧体中，置于偏置场中的铁氧体能实现传输信号的单向传输。因为这种环行器中有永磁体，所以环行器不能放置于mri磁体室内。在现有的磁共振设备中，环行器和射频功率放大器均放置在主机电子学室，射频发射线圈放置在磁体室。

目前现有的磁共振设备中，环行器的偏置场均由内置的永磁体提供，导致射频功率放大器和环行器只能放置在主机电子学室而不能放置在磁体室内，因而会有如下缺点：

首先，对射频功率放大器的输出功率要求高，增大设计难度：射频功率放大器与磁体室内射频发射线圈的连接线较长，造成了射频功率放大器输出功率的损耗较大，因此射频功率放大器的输出功率通常要比射频发射线圈需要的功率高20％左右。

其次，对射频功率放大器的散热性能要求高，增大设计难度：射频功率放大器与射频发射线圈的连接线损耗会转换成热能，且射频功率放大器的输出功率要求高，这些均会给射频功率放大器的散热增加一定的难度。

再者，磁共振设备装机接线复杂：因为射频功率放大器与射频发射线圈之间的接线较多，且需要从主机电子学室接到磁体室，增大了磁共振设备的装机难度。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种环形器。该环形器能够使射频功率放大器可以设置在mri磁体室内，从而克服由于不能设置在mri磁体室内而导致的各种缺陷。

本发明的另一目的是提供一种设有所述环形器的磁共振成像设备。

为实现上述目的，本发明提供一种环形器，包括设有容纳腔、第一端口、第二端口和第三端口的壳体，所述壳体的腔体内设有中心导体、位于所述中心导体下方的第一铁氧体、位于所述中心导体上方的第二铁氧体以及微波传输线；所述微波传输线包括第一传输线、第二传输线和第三传输线；所述第一传输线连接所述第一端口与所述中心导体，所述第二传输线连接所述第二端口与所述中心导体，所述第三传输线连接所述第三端口与所述中心导体；所述壳体内或壳体上不设置永磁体。

优选地，所述第一铁氧体和微波传输线之间以及所述第二铁氧体和微波传输线之间设有绝缘薄膜。

优选地，所述第一铁氧体的下表面和所述第二铁氧体的上表面分别接地。

优选地，每两条所述微波传输线之间所形成的夹角为隔120°。

优选地，所述第一传输线、第二传输线、第三传输线与所述中心导体为一体式结构。

优选地，所述微波传输线为同轴线或者波导传输线。

为实现上述另一目的，本发明提供一种磁共振成像设备，包括设有电磁体的mri磁体室和环形器，所述环行器为上述任一项所述的环形器，所述环形器设置于所述mri磁体室内，并利用所述mri磁体室内的电磁体的磁场作为恒磁偏置场，所述第一铁氧体和第二铁氧体在所述电磁体的磁化作用下实现信号的单向环行传输。

优选地，所述恒磁偏置场的方向与所述第一铁氧体和第二铁氧体平面垂直。

优选地，所述第一端口连接接射频功率放大器的输出端，所述第二端口连接射频接收线圈的输入端，所述第三端口连接负载。

本发明所提供的放置于mri磁体室的环行器主要由壳体和设于壳体内的微波传输线和铁氧体组成，其改进之处在于壳体内或壳体上并不设置永磁体，使用时铁氧体的偏置磁场由mri磁体室内的电磁体提供，因此，该环行器不再需要传统环行器中的永磁体。由于mri磁体室内的电磁体的磁场稳定性很好，所以环行器的性能也会较为稳定。使得射频功率放大器可以放置在mri磁体室内，降低了对射频功率放大器的功率和散热的要求，同时也简化了mri设备的装机接线的复杂程度。

附图说明

图1为环形器的工作原理示意图；

图2本发明实施例公开的一种环形器的内部结构示意图；

图3本发明实施例公开的一种环形器的铁氧体与微波传输线的分布示意图。

图中：

1.第一端口2.第二端口3.第三端口4.壳体5.容纳腔6.中心导体7.第一铁氧体8.第二铁氧体9.第一传输线10.第二传输线11.第三传输线

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

在本文中，“上、下、内、外”等用语是基于附图所示的位置关系而确立的，根据附图的不同，相应的位置关系也有可能随之发生变化，因此，并不能将其理解为对保护范围的绝对限定；而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

请参考图2，图2本发明实施例公开的一种环形器的内部结构示意图。

如图所示，在一种具体实施例中，本发明所提供的环形器，包括大体呈正方形的壳体4，壳体4内设有一个圆形的容纳腔5，左侧在靠近左上角的位置设有第一端口1，右侧在靠近右上角的位置设有第二端口2，下边缘在中间位置设有第三端口3，第一端口1、第二端口2和第三端口3均与容纳腔5相连通，其中第一端口1和第二端口2通过左右对称且带有转向角度的通道与容纳腔5相连通，其通道的转向角度为钝角，第三端口3通过纵向的直线通道与容纳腔5相连通。

请一并参考图3，图3本发明实施例公开的一种环形器的铁氧体与微波传输线的分布示意图。

如图所示，壳体4的容纳腔5内设有中心导体6，从环形器的厚度方向来讲，中心导体6的下方设有第一铁氧体7，中心导体6的上方设有第二铁氧体8；微波传输线分为第一传输线9、第二传输线10和第三传输线11，各传输线一端尺寸较宽，另一端尺寸较窄，较宽的一端用于连接端口，较窄的一端用于连接中心导体6，其中，第一传输线9连接第一端口1与中心导体6，第二传输线10连接第二端口2与中心导体6，第三传输线11连接第三端口3与中心导体6，壳体4内或壳体4上不设置永磁体。

此外，第一铁氧体7和微波传输线之间以及第二铁氧体8和微波传输线之间设有绝缘薄膜(图中未示出)，第一铁氧体7的下表面和第二铁氧体8的上表面分别接地，且每两条微波传输线之间所形成的夹角为隔120°。

微波传输线可以为同轴线或者波导等高功率传输线，上述中心导体6可以与第一传输线9、第二传输线10、第三传输线11为一体式结构。

除了上述环形器，本发明还提供一种磁共振成像设备，包括设有电磁体的mri磁体室和环形器，其中，环行器为上文所述的环形器，环形器设置于mri磁体室内，该环行器需要可靠固定在电磁体附近，并利用mri磁体室内的电磁体的磁场作为恒磁偏置场，恒磁偏置场的方向与第一铁氧体7和第二铁氧体8平面垂直，第一铁氧体7和第二铁氧体8在电磁体的磁化作用下实现信号的单向环行传输。

第一端口1连接接射频功率放大器的输出端，第二端口2连接射频接收线圈的输入端，第三端口3连接负载，第一端口1输入的功率能向第二端口2传输，反之功率则被负载吸收。

实际应用时，可根据mri磁体提供的偏置磁场的强度选择铁氧体的饱和磁化强度特性。

上述实施例仅是本发明的优选方案，具体并不局限于此，在此基础上可根据实际需要作出具有针对性的调整，从而得到不同的实施方式。例如，本发明既不设置单独的永磁体，也不设置永磁体来形成壳体的一部分；或者，中心导体由第一微波传输线、第二微波传输线和第三微波传输线交汇形成，等等。由于可能实现的方式较多，这里就不再一一举例说明。

由于铁氧体的偏置磁场由mri磁体室内的电磁体提供，因此，该环行器不再需要传统环行器中的永磁体，同时，mri磁体室内的电磁体的磁场稳定性很好，所以环行器的性能也会较为稳定。使得射频功率放大器可以放置在mri磁体室内，降低了对射频功率放大器的功率和散热的要求，同时也简化了mri设备的装机接线的复杂程度。

以上对本发明所提供的环形器及磁共振成像设备进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。