Устройство для создания магнитного поля

(5 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР Е ИЗОБРЕТЕНИЯ СА ЕТЕЛ ЬСТВУ АВТОРСКОМУ(54) УСТРОЙСТВО НИТНОГО ПОЛЯ (57) Изобретение о для создания магн мым, например, в м использующей яде нанс. Целью изобр рение области пр поля с заданной вел диента. Устройство катушки 3, 4, 5, 6. О ния является расг,о по контуру части кр которого является пластины, и выбо 120, 1 табл., 1 ил. ДАНИЯ М Л. %17ий инстит очной мехаи Л,А.Ш А.И.Замя(56) Тпе мечеач,32, 1961, р, 24 1732246 А 1 тносится к устроиствам итного поля, применяеедицинской аппаратуре, рный магнитный резоетения является расшиостранства магнитного и иной линейности гравключает пластины 1, 2, собенностью изобретеложение витков катушек угового кольца, центром геометрический це р углового раскрывИзобретение относится к устройствам для создания магнитного поля (градиентным системам), применяемым, например, в медицинской аппаратуре, использующей ядерный магнитный резонанс.В ЯМР-томографах, где для создания основного магнитного поля используются электромагниты или постоянные магниты, для обеспечения доступа к рабочему обьему градиентные системы расположены на плоских наконечниках основного магнита.Известна градиентная система, содержащая четыре одинаковых седлообразных катушки, расположенных симметрично относительно геометрического центра на цилиндрической поверхности, Каждая из катушек содержит два дуговых участка на расстояниях 0,388 и 2,576 от центра системы, где К - радиус цилиндрической поверхности. Такую градиентную систему в описанных томографах использовать невозможно, так как катушки градиентной системы перекрывают рабочую зону,Известна плоская градиентная система, состоящая из четырех одинаковых катушек, расположенных попарно в двух взаимно-параллельных плоскостях. Витки каждой из катушек такой системы расположены по контурам нескольких прямоугольников, три стороны которых совпадают, а четвертые стороны расположены равномерно в пределах контура катушек, Создаваемый этой системой градиент магнитной катушки имеет недостаточную линейность, так как не используется возможность компенсации нелинейности градиента.Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является плоская градиентная система, состоящая из четырех одинаковых катушек, расположенных попарно в двух взаимно-параллельных плоскостях. Размеры и расположение на плоскостях витков катушек, выполненных по контуру прямоугольника, выбраны так, что осуществлена компенсация члена третьего порядка разложения в ряд Тейлора функции составляющей индукции магнитного поля градиентной системы, направленной перпендикулярно плоскостям катушек,Разложение этой функции для системы картушек с учетом компенсации члена третьего порядка можно записать следующим образом:В =,иЬ ( - ) + 5 ( у )ХХ 5где,и = 410- ток в катушках;,О, 85 - коэффициенты ряда Тейлора первого и пятого порядков соответственно; Х - координата точки наблюдения;20 - половина расстояния между плоскостями катушек,Из этого выражения следует, что нели 5 нейность градиента определяется членомпятого порядка ряда Тейлора, Преобразуя,получаютВ =Р 4 д 1(2 )Е 1+д (у ) 3,10 Нелинейность градиентной системыоценивается коэффициентом нелинейностиКн = 65 И 1, который для рассматриваемойсистемы равен 0,625.Недостатком известной градиентной15 системы является невысокая линейностьградиента индукции, создаваемого ею магнитного поля, что приводит к ухудшениютехнических характеристик ЯМР-томографов.20 Цель изобретения - расширение области пространства магнитного поля с заданной величиной линейности градиента,Эта цель достигается тем, что в устройстве для создания магнитного поля, включа 25 ющем четыре катушки, расположенныепопарно симметрично в двух плоскостях, которые взаимно-параллельны и симметричны, витки катушек, расположенных в однойплоскости, намотаны встречно, направле 30 ние их намотки в каждой из плоскостей противоположно, катушки расположены поконтуру части кругового кольца, центром которого является геометрический центр плооскости, угловой раскрыв равен 120, а35 внутренние и внешние дуги соответственноравны 0,19462 и 1,28437, где Х - расстояниемежду плоскостями.На чертеже схематично показано устройство для создания магнитного поля,40 Устройство содержит две взаимно-параллельные пластины 1 и 2 из электроизоляционного материала, На них уложены виткикатушек 3 - 6, расположенные по контуру части кругового кольца, центром которого яв 45 ляется геометрический центр пластины, аугловой раскрыв равен 120 О. В геометрическом центре системы катушек расположенцентр декартовой системы координат О. ОсьЕ системы координат перпендикулярна пло 50 скостям пластин 1 и 2, а плоскость ОХЕ является плоскостью симметрии каждой изкатушек, Витки катушек, расположенных водной плоскости, намотаны встречно, а направление их намотки в каждой из плоско 55 стей противоположно, Описаннаяградиентная система создает магнитное поле с линейным градиентом вдоль оси Х,Для определения размеров катушек может использоваться следующий метод, Раз(1 . Е 2 ) 11 2 30 ставитель А, Замятин е М,Мо гентал Редактор О, Головач Техр д р Корректор Т. Палий каз 1579 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб;, 4/5 зводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 10 ложим в ряд Тейлора функцию индукции магнитного поля, создаваемого дугой кругового витка с током 1 и радиусом ЙВ, =,и81 (=, ) + 63 ( у ) +Х Х з=1,3,5),Х - координата по оси Х точки наблюдения.15Выражение для 61, преобразованное с учетом углового размера дуги 120 О, имеет вид/З 2 - е 261 -4 К й ( 2 ) 5/220 где е=Е/2 Й;Л - расстояние между плоскостями.Дифференцируя, получим Приравнивая Оз нулю, получаем значения радиусов дуг кругового витка с током Р = 1,2843 Е, и Ву = 0,19461, при которых происходит компенсация члена Оз. При указанных значениях радиусов дуг коэффициент нелинейности имеет значение Кн = 65/01 0,471, т.е. меньше чем у прототипа.В таблице приведена сравнительная оценка областей с заданной нелинейностью градиента вектора индукции магнитного поля прототипа и предлагаемого устройства. Сравнение этих градиентных систем показывает, что предлагаемое устройство имеет расширенную область линейности градиента индукции магнитного поля по сравнению с прототипом, Это улучшает технические характеристики ЯМР-аппаратуры.Формула изобретения Устройство для создания магнитного поля, включающеечетыре катушки, расположенные попарно симметрично в двух плоскостях, которые взаимно параллельны и симметричны, причем витки катушек, расположенных в одной плоскости, намотаны встречно, а направление их намотки в каждой из плоскостей противоположно, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области пространства магнитного поля с заданной величиной линейности градиента, витки катушек расположены по контуру части кругового кольца, центром которого является геометрический центр плоскости, угловой раскрыв которой равен 120 О, а внутренняя и внешние дуги которого соответственно равны 0,19462 и 1,28432, где Е - расстояние между плоскостями.