JPH0222651B2 - - Google Patents

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JPH0222651B2
JPH0222651B2 JP58038638A JP3863883A JPH0222651B2 JP H0222651 B2 JPH0222651 B2 JP H0222651B2 JP 58038638 A JP58038638 A JP 58038638A JP 3863883 A JP3863883 A JP 3863883A JP H0222651 B2 JPH0222651 B2 JP H0222651B2
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JP
Japan
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output
pulse
circuit
signal
modulator
Prior art date
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JP58038638A
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JPS59164042A (ja
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Kenji Fujino
Hideto Iwaoka
Hiroyuki Matsura
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Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Electric Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は、核磁気共鳴(Nuclear Magnetic
Resonance,以下これを「NMR」と略称する)
現象を利用して、被検体内における特定原子核分
布等を被検体外部より知るようにしたNMR装置
における送信回路の改良に関するものである。
〔従来技術〕
NMRは、原子核の磁気的性質を用いて、化学
的情報を得る方法である。つまり、静磁場中の原
子核を、高周波エネルギーで励起すると、共鳴現
象によつて発生する共鳴信号(以下NMR信号と
呼ぶ)からその原子の密度や、まわりとの結合状
態を知ることができる。この原理を用いたNMR
装置は、解剖学的情報と機能的情報を与える診断
装置として最近注目されているものである。
パルスNMR装置の送信回路において、入力変
調パルスによりパルス変調された高周波をパワー
アンプを通し、送信コイルに大電力を供給する場
合、送信コイルおよび受信コイルのダンピング特
性により、入力変調パルスをOFにした後にも高
周波が長く尾を引くという現象を生じる。このた
め、入力変調パルス完了直後に発生する微弱な
NMR信号が大電力パルスにより隠されてしま
い、結果的にNMR信号の受信開始時間が遅れ、
S/Nの低下をもたらす。このような現象を防ぐ
ために、高周波出力パルスが速やかな立上り、立
下り特性を持つことが従来から要求されていた。
従来例としては、入力パルスの直後に180゜位相
の反転したパルスを加え、残留高周波をキヤンセ
ルする方式が提案されている(ホールト:Fast
recovery,high sensitivity NMR probe and
preamplifier;Rev.Sci.istrum.,Feb.1979 50
(2))。この方式は、あらかじめ位相反転パルスの
パルス長を実験により求めておき、パルスプログ
ラマに記憶しておくもので、パルス長およびパル
ス電力を変えた場合に位相反転パルスの最適長が
変化するため、パルスプログラマのコントロール
が複雑になるという欠点を有する。
第2の従来例はアパデイーン大学により行なわ
れたもので、第1図に示すように、サーチコイル
1で検出した残留高周波を検波器2を通過後比較
増幅器3で変調パルス入力と比較・増幅し、その
出力で送信コイル4から出力する送信パワーを制
御する方式である。この場合には高周波パルス出
力の位相を簡単に変えられないという欠点があ
る。
〔目的〕
本発明は上記の問題点を解消するためになされ
たもので、入力パルス変調波形に忠実な高周波パ
ルス出力を得ることができるとともに、高周波パ
ルス出力の位相を簡単に変えることのできる
NMR装置用送信回路を実現することを目的とす
る。
〔概要〕
前記の目的を達するための本発明の要旨とする
ところは、高周波搬送波を入力してこれと所定の
位相関係にある信号とその反転信号と出力するス
プリツタ回路と、前記信号と前記反転信号のいず
れか一方を選択して出力する選択手段と、この選
択手段の出力を振幅変調する変調器と、この変調
器の出力に関連する信号が加えられる送信コイル
と、この送信コイルから送出される高周波パルス
出力を検出するサーチコイルと、このサーチコイ
ルから出力される検出信号を検波する検波器と、
この検波器出力と変調パルス入力との差を得る引
算回路と、この引算回路の出力の絶対値を出力す
る絶対値回路とを有し、前記変調パルス入力およ
び前記引算回路の出力の極性に応じて前記選択手
段の出力を切換えるとともに、前記絶対値回路か
らの出力を前記変調器の変調入力とすることによ
り立上がり立下がりの速やかな前記高周波パルス
出力を得るようにするととともに、前記選択手段
に加わる外部信号で前記高周波搬送波に対する前
記高周波パルス出力の位相差を選択できるように
したことを特徴とするNMR装置用送信回路に存
する。
〔実施例の説明〕
第2図は本発明に係るNMR装置用送信回路の
一実施例を示す構成ブロツク図である。第1図と
同一部分には同一番号を符してある。5は高周波
搬送波が加えられる搬送波入力端子、6はこの搬
送波入力端子5からの高周波搬送波を入力し、こ
れを0゜位相の基本波(高周波搬送波入力と同一位
相の信号)と180゜位相シフト波(反転信号)とに
分離するスプリツタ回路(以下スプリツタと呼
ぶ)、7はこのスプリツタ6から出力される前記
基本波と反転波のどちらかを選択して出力する選
択手段、8はこの選択手段7からの出力を搬送入
力とする変調器、9はこの変調器8からの被変調
波出力の通過をオンオフする第3のゲート、10
はこのゲート9からの被変調波出力を入力として
電力増幅を行なうパワーアンプ、4はこのパワー
アンプ10からの出力が加えられて大電力の被変
調高周波を被検体に向けて出力する送信コイル、
1はこの送信コイル4からの高周波パルス出力を
検出するサーチコイル、2はこのサーチコイル1
からの検出信号を検波してその包絡線を検出する
検波器である。11は変調パルスが加えられる変
調パルス入力端子、3はこの変調パルス入力端子
からの変調パルスと前記検波器2からの検波出力
とを入力して両者の差を得る引算回路または比較
増幅回路、12はこの比較増幅回路3からの誤差
出力の絶対値を得てその絶対値出力が前記変調器
8の変調入力となる絶対値回路である。13は前
記選択手段7からの高周波出力の前記高周波搬送
波入力に対する位相差を選択するための外部信号
(位相差選択信号)が加えられる選択信号入力端
子である。前記選択手段7において、C1は前記
変調パルス入力端子からの変調パルス入力を加え
られその正の値を検出する第1の比較器、C2は
前記比較増幅回路3からの誤差出力が加えられ、
その負の値を検出する第2の比較器である。G1
は前記スプリツタ6から出力される基本波が加え
られその通過をオンオフする第1のゲート回路、
G2は前記スプリツタ6から出力される反転波が
加えられその通過をオンオフする第2のゲート回
路、K1は前記ゲート回路G1,G2のどちらか
を通過した高周波を前記変調器8に出力する結合
器、S1は前記位相差選択信号によつて前記比較
回路C1,C2からの比較出力の前記ゲート回路
G1,G2への印加状態を切り換える切換スイツ
チである。14は前記比較回路C1,C2からの
比較出力のORをとるOR回路でその出力が第3
のゲート回路9に加えられる。
上記のような回路構成においてその動作を次に
説明する。第3図は第2図の回路の各部の波形を
示すタイムチヤートである。端子11に変調パル
ス入力が加わつていない状態では、比較器C1,
C2の出力は0なのでゲートG1,G2,9は全
てオフの状態となり、パワーアンプ10からは高
周波が出力されない。端子11に変調パルス入力
Aが加えられると、加えられている期間比較器C
1の出力がEが1となりゲートG1がオンとな
る。同時にOR回路14の出力Gも1となりゲー
ト9もオンとなる。この結果、高周波搬送波入力
に対して位相差0゜の高周波が変調器8において変
調パルスによる変調を受けた後送信コイル4に供
給される。変調パルス入力Aが1の間はこの状態
を続ける。ここで第3図Cにおいて、比較増幅回
路3の出力は立上がり時において過度的に大きな
値となり、これが変調器8の振幅変調信号となつ
て大きな振幅を持つ高周波信号が変調器8から出
力され、送信コイル4に高周波搬送波と同相の強
力な高周波信号が印加され、その結果高周波パル
ス出力の立上がりが速くなる。変調パルス入力A
が0になると比較器C1の出力Eはすぐに0とな
りゲートG1はオフとなる。しかしサーチコイル
1で検出される高周波パルスは送受信コイル4,
1のダンピング特性により、0゜位相差の高周波が
(減衰しながらも)持続し、検波器2の出力Bも
パルスの立下がりに遅れ特性をもつ。このため比
較増幅器3の出力Cは負となり、したがつて比較
器C2の出力Fが1となり、ゲートG2をオンに
する。ゲート9はOR回路14の出力Gが1とな
るので引続きオンとなる。比較増幅器3の負出力
Cは絶対値回路12で反転され正の出力Dとなつ
て変調器に加えられる。この結果高周波搬送波入
力と180゜位相差のある高周波が変調器8において
前記絶対値回路12の出力Dによつて変調を受け
た後、ゲート9、パワーアンプ10を介して送信
コイル4に供給される。この180゜位相差の高周波
と前記0゜位相差の残留高周波とは互いに逆相なの
で、キヤンセルし合い、残留高周波は急激に減衰
する。ここで選択手段7から出力される高周波の
位相は選択手段7において正確に設定され、高周
波パルス出力の位相(すなわち残留高周波と同位
相)と正確に逆位相の高周波信号が送信コイル4
に加わるので、必ず負帰還となる。すなわち、減
衰波形の包絡線を有する互いに逆位相の高周波信
号同士が打消し合うことになり、結果として減衰
が早まる。残留高周波が0に減衰すると検波器2
の出力Bは0となり比較器C2の出力Fも0とな
るのでゲート回路G2,9がオフとなる。ゲート
回路9は高周波パルス出力のオンオフ比を高める
働きをしている。すなわち、上記の実施例では、
比較増幅回路3および絶対値回路12で高周波パ
ルス出力の包絡線の変調パルスに対するずれを検
出する。変調パルス入力および比較増幅回路出力
の極性に応じて立上がり時には高周波パルス出力
の(搬送波の)位相と同相の信号を使用し、立下
がり時には高周波パルス出力の位相と逆相の信号
を用いて、これを絶対値回路12の出力で振幅変
調することにより、変調パルスからのずれを打消
すように動作する。その結果高周波パルス出力の
立上がりと立下がりが速くなる。
なお第2図では位相差選択信号で0゜位相差の高
周波パルスを選択しているが、180゜位相差の高周
波パルス出力を必要とするとき(NMRの励振方
式によつてはしばしば必要となる)は、位相差選
択信号で、切換スイツチS1の2つの接点を反対
側へ切り換えればよい。この場合には180゜位相差
の残留高周波をを0゜位相差の高周波でキヤンセル
することになる。
また上記の説明では変調パルス入力として矩形
パルスの場合を示しているが、これに限らず、正
弦波形パルス、GAUSSIAN形パルスなど種々の
波形の変調パルス入力を用いることが可能であ
る。
上記のような構成のNMR装置用送信回路によ
れば、高周波パルス出力の大きさやパルス幅によ
らず、常に自動的にダンピングがかけられるので
変調パルス入力に忠実な変調を簡単に実現でき
る。
第4図Aはサーチコイルによるフイードバツク
がない場合の遅れを伴なつた高周波パルス波形、
第4図Bは第2図の回路により立上り、立下りを
鋭くした高周波パルス波形である。
またパルスNMR装置でしばしば必要となる
180゜シフト高周波パルスを位相差選択信号のみで
簡単に切換えでき、しかも同一のダンピング特性
を実現できる。
第5図は本発明の第2の実施例を示すブロツク
図で選択できる位相差を4種類に増加したもので
ある。第2図と同一部分には同一符号を符してあ
る。61は高周波搬送波入力に対して0゜位相差と
90゜位相差の成分を出力する第1のスプリツタ、
62はこのスプリツタ61からの0゜位相差出力に
対し更に0゜および180゜位相差の出力を得る第2の
スプリツタ、63は前記スプリツタ61からの
90゜位相差出力に対し更に0゜および180゜位相差の出
力を得る第3のスプリツタ、17は前記スプリツ
タ62からの(高周波搬送波入力に対して)0゜お
よび180゜位相差出力と、前記スプリツタ63から
の(高周波搬送波入力に対して)90゜および270゜
位相差出力のうちから互いに反転の位相関係にあ
る任意の2つの高周波の間を切換えて出力する選
択手段、131,132はこの選択手段17にお
ける前記2つの高周波の組合わせを選択する位相
差選択信号(2ビツトの2値信号)が加えられる
選択信号入力端子である。選択手段17におい
て、G11,G12,G13,G14は前記スプ
リツタ62および63からの0゜,180゜,90゜,270゜
位相の出力をそれぞれオンオフするゲート回路、
K2はこれらのゲート回路G11〜G14のうち
オンとなつたゲート回路からの出力を変調器8に
加える結合器、S11,S12は前記位相差選択
信号によつて選ばれた互いに位相反転関係にある
前記2つの高周波に対応したゲート回路を比較器
C1,C2からの出力にもとづいて切換える切換
スイツチである。
第5図において、端子131,132に加わる
位相差選択信号によつて切換スイツチS11,S
12は90゜と270゜位相の高周波を選択している。
すなわち比較器C1の出力でゲート回路G13が
オンになり、比較器C2の出力でゲート回路G1
4がオンとなり、90゜位相の高周波パルスの残留
高周波を270゜位相の高周波でキヤンセルする。位
相差選択信号により0゜と180゜,180゜と0゜,90゜と
270゜,270゜と90゜のいずれかの位相の組合わせを選
択できる。他の(同一符号の)部分の動作は第2
図の場合と同様である。
このように位相をシフトした種々の搬送波を用
いればNMR励振方式によつては非常に便利であ
る。なお、第5図の例ではスプリツタ61におい
て0゜と90゜位相に分離したが、その他の位相同志
の組合わせも可能で、また組合わせの数を増やす
こともできる。
〔発明の効果〕
以上述べたように本発明によれば、入力パルス
変調波形に忠実な高周波パルス出力を得ることが
できるとともに、高周波パルス出力の位相を簡単
に変えることのできるNMR装置用送信回路を実
現できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のNMR装置用送信回路の一例を
示すブロツク図、第2図は本発明の一実施例を示
すブロツク図、第3図は第2図の回路の各部の動
作を示すタイムチヤート、第4図は高周波パルス
出力波形を示す説明図、第5図は本発明の第2の
実施例を示すブロツク図である。 1……サーチコイル、2……検波器、3……引
算回路、4……送信コイル、6,62,63……
スプリツタ回路、7,17……選択手段、8……
変調器、12……絶対値回路。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 高周波搬送波を入力してこれと所定の位相関
    係にある信号とその反転信号とを出力するスプリ
    ツタ回路と、前記信号と前記反転信号のいずれか
    一方を選択して出力する選択手段と、この選択手
    段の出力を振幅変調する変調器と、この変調器の
    出力に関連する信号が加えられる送信コイルと、
    この送信コイルから送出される高周波パルス出力
    を検出するサーチコイルと、このサーチコイルか
    ら出力される検出信号を検波する検波器と、この
    検波器出力と変調パルス入力との差を得る引算回
    路と、この引算回路の出力の絶対値を出力する絶
    対値回路とを有し、前記変調パルス入力および前
    記引算回路の出力の極性に応じて前記選択手段の
    出力を切換えるとともに、前記絶対値回路からの
    出力を前記変調器の変調入力とすることにより立
    上がり立下がりの速やかな前記高周波パルス出力
    を得るようにするととともに、前記選択手段に加
    わる外部信号で前記高周波搬送波に対する前記高
    周波パルス出力の位相差を選択できるようにした
    ことを特徴とするNMR装置用送信回路。
JP58038638A 1983-03-09 1983-03-09 Nmr装置用送信回路 Granted JPS59164042A (ja)

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JP2015054251A (ja) * 2013-09-13 2015-03-23 シーメンス アクチエンゲゼルシヤフトSiemens Aktiengesellschaft 高周波励起パルスの測定方法

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