Современная электроника №7/2022

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ 12 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2022 жидким азотом при температуре 77,4 К (–196 о С). Проводники катушек из нио- бий-титанового сплава, находящиеся в жидком гелии, становятся сверхпро- водниками, их сопротивление стано- вится равным нулю. Такие магниты потребляют мало электроэнергии и позволяют без потерь пропускать боль- шие токи. Поэтому для запуска магни- та достаточно подать в его обмотку импульс тока и затем замкнуть нако- ротко внешнюю цепь. После этого ток в катушках магнита может циркулиро- вать годами. Внутри магнита расположены гради- ентные катушки. Градиентные катушки позволяют создавать дополнительные магнитные поля, накладывающиеся на основное магнитное поле. Благо- даря своей конфигурации они созда- ют управляемое и однородное линей- ное изменение поля в определённом направлении. За счёт добавления к общему однородному магнитному полю градиентного магнитного воз- мущения обеспечивается локализа- ция ЯМР-сигнала и селективное воз- буждение протонов в необходимой области диагностирования. Кстати, градиентные катушки являются при- чиной характерного громкого стука в томографе во время обследования пациента. Причина этого – вибрация металлических спиралей градиентных катушек, вызванная частыми и корот- кими импульсами тока. Интенсивность издаваемых звуков тем выше, чем боль- ше магнитная индукция поля томогра- фа. В томографах с индукцией 3 Тесла звук может достигать 120 децибел, что сравнимо с шумом оживлённой авто- мобильной трассы. Радиочастотные (РЧ) катушки слу- жат излучателями полей и приём- никами радиочастотной энергии от исследуемого объекта. По характеру выполняемых операций существуют радиочастотные катушки трёх типов: приёмо-передающие, принимающие и передающие РЧ-сигнал. Передаю- щая катушка генерирует сигналы резо- нансной частоты и модулирует ими импульсы магнитного поля. Приёмо- передающие катушки служат излуча- телями радиочастотного поля и при- ёмниками радиочастотного импульса от отображаемого объекта. Принима- ющая катушка принимает МР-сигнал от отображаемого объекта и передаёт этот сигнал в аналого-цифровой пре- образователь (АЦП). АЦП отправля- ет данные в цифровом виде на опера- торский компьютер для реконструкции изображения. Любая радиочастотная катушка должна резонировать или эффектив- но накапливать энергию на частоте Лармора. Шиммирующие катушки с малым током создают дополнительные маг- нитные поля для компенсации неод- нородности главного магнитного поля томографа, вызванной дефектами маг- нита или присутствием внешних фер- ромагнитных объектов. МР-томограф устанавливают в экра- нированной комнате для его защиты от различных внешних РЧ-сигналов, например, сигналов теле- и радио- станций. Экранирование предот- вращает также распространение сильного магнитного поля за пре- делы комнаты. Тем не менее поме- хи проникают и вносят искажения в МР-томограммы. РЧ-сигналы, полу- чаемые от тканей организма, сравни- мы по величине с электромагнитны- ми колебаниями, приходящими из эфира, которые составляют десятки микровольт. Помехи могут проникать также по электросети. Для их подавле- ния все источники питания главного магнита, градиентной системы и пере- датчика снабжены фильтрами помех. Для этой же цели предусмотрен предва- рительный усилитель РЧ-сигнала, рас- положенный в непосредственной бли- зости от РЧ-катушки. Предварительно усиленный РЧ-сигнал с минимальны- ми помехами поступает в крейт (элек- тронный блок управления), где допол- нительно усиливается. Компьютер контролирует все компо- ненты томографа. Под его контролем находится источник РЧ-импульсов и программатор. Источник генерирует синусоиду нужной частоты. Програм- матор придаёт импульсам необходи- муюформу. РЧ-усилитель увеличивает мощность импульсов от милливатт до киловатт. Компьютер также управляет программатором градиентных импуль- сов, который определяет вид и амплиту- ду каждого из трёх градиентных полей. Градиентный усилитель увеличивает мощность градиентных импульсов до уровня, достаточного для управления параметрами ЯМР-сигнала с помощью градиентных катушек. 4. Факторы, влияющие на информативность МР-изображений Магнитная индукция поля являет- ся важнейшим параметром МР-томо- графа. Чем она меньше, тем у ′ же диа- Вакуум Сверхпроводящая катушка Шиммирующая катушка Градиентные катушки Радиочастотные катушки Гелий Сверхпроводящее кольцо Вакуумный слой Жидкий гелий 20К Термоизоля- ционные слои 80К Магнитный слой Рис. 3. Структура сверхпроводящего магнита Рис. 4. Структурная схема МР-томографа со сверхпроводящим магнитом. 1 – экранирующая камера, 2 – кожух с жидким азотом, 3 – кожух с жидким гелием, 4 – сверхпроводящий магнит, 5 – источник первичного импульса, 6 – градиентные катушки, 7 – радиочастотные катушки, 8 – блок фильтрации, 9 – источник питания градиентной катушки. 10 – предварительный усилитель, 11 – радиочастотный передатчик, 12 – крейт, 13 – ПЭВМ 1 2 3 4 6 7 10 5 11 12 13 8 9