JPS6321155B2 - - Google Patents
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- JPS6321155B2 JPS6321155B2 JP54061879A JP6187979A JPS6321155B2 JP S6321155 B2 JPS6321155 B2 JP S6321155B2 JP 54061879 A JP54061879 A JP 54061879A JP 6187979 A JP6187979 A JP 6187979A JP S6321155 B2 JPS6321155 B2 JP S6321155B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnetic field
- pole piece
- conductor
- conductors
- parallel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 31
- 238000005481 NMR spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、例えば核磁気共鳴に用いられる磁場
装置に関する。
装置に関する。
核磁気共鳴により液体中の分子拡散の測定やス
ピン密度の２次元又は３次元的な画像形成を行な
う場合、一定方向の主磁場において、その磁界強
度に所定方向の勾配をつける必要がある。
ピン密度の２次元又は３次元的な画像形成を行な
う場合、一定方向の主磁場において、その磁界強
度に所定方向の勾配をつける必要がある。
従来、斯る磁場形成のために、主磁場発生用直
流電磁石の対向ポールピース面に複数の互いに平
行な直線導体を密着配置すると共に、上記各導体
の間隔を特定の関係式に従つて設定し、これら導
体に所定方向の電流を流すことが知られている。
流電磁石の対向ポールピース面に複数の互いに平
行な直線導体を密着配置すると共に、上記各導体
の間隔を特定の関係式に従つて設定し、これら導
体に所定方向の電流を流すことが知られている。
然るに上記従来方法において、より大きな磁場
勾配を得るには、導体をポールピースより離して
ポールピースの対向中心に近づける必要がある
が、その際の導体間隔の設計には上記従来の関係
式を用いることはできない。即ち斯る関係式は導
体がポールピース面に密着していることが前提条
件となつているからである。
勾配を得るには、導体をポールピースより離して
ポールピースの対向中心に近づける必要がある
が、その際の導体間隔の設計には上記従来の関係
式を用いることはできない。即ち斯る関係式は導
体がポールピース面に密着していることが前提条
件となつているからである。
例えば電子通信学会論文誌′78／６、VoL.J61
−Ｃ No.６、（1978年）、第396頁〜第397頁には磁
極間隙2Z0内に直接コイルを配設し、この直線コ
イルに同方向の電流を流したとき、磁極間隙の中
心からの直線コイルの距離Y0を、磁場BzをＹ軸
上で級数展開したときの高次の頃を０にする条件
によりη＝Y0／Z0の値を求めて最適な直線導体
の位置を算出するものである。しかしながら直線
コイルに異なる方向の電流を流して主磁場方向と
平行な磁場勾配を形成したい場合には上記算出方
法では直線コイルの最適位置を算出することはで
きない。しかも上記算出法による直線導体はＹ軸
に対する均一な磁場を作るかも知れないが、原点
付近では必ずしも均一な磁場が形成できるとは言
えない問題があつた。
−Ｃ No.６、（1978年）、第396頁〜第397頁には磁
極間隙2Z0内に直接コイルを配設し、この直線コ
イルに同方向の電流を流したとき、磁極間隙の中
心からの直線コイルの距離Y0を、磁場BzをＹ軸
上で級数展開したときの高次の頃を０にする条件
によりη＝Y0／Z0の値を求めて最適な直線導体
の位置を算出するものである。しかしながら直線
コイルに異なる方向の電流を流して主磁場方向と
平行な磁場勾配を形成したい場合には上記算出方
法では直線コイルの最適位置を算出することはで
きない。しかも上記算出法による直線導体はＹ軸
に対する均一な磁場を作るかも知れないが、原点
付近では必ずしも均一な磁場が形成できるとは言
えない問題があつた。
本発明者は上記導体をポールピース面より離し
た場合でもその導体配置が特定の関係を満せば主
磁場方向に平行な方向の均一な磁場勾配の得られ
ることを見出した。
た場合でもその導体配置が特定の関係を満せば主
磁場方向に平行な方向の均一な磁場勾配の得られ
ることを見出した。
即ち本発明は、第１図に示す如く、主磁場とし
ての直流磁界付与のための対向する電磁石ポール
ピース１，２間に、該ポールピースと接触するこ
となく互いに平行な４本の直線導体３ａ〜３ｄを
少なくとも１組有し、該組の各導体はポールピー
ス１，２の対向する平坦な面４，５に垂直な任意
の平面内にある仮想的矩形６の各頂点を通過する
配置にあり、かつ矩形６の同一対角線上にある各
導体に同一方向の直流電流を、又ポールピース面
４，５に平行な同一線上にある各導体に異なる方
向の直流電流を供給してなる磁場装置を提供する
ものである。即ち、第１図の例では、紙面に対し
て上向きの電流が導体３ａ，３ｃに、又下向きの
電流が導体３ｂ，３ｄに夫々流されている。
ての直流磁界付与のための対向する電磁石ポール
ピース１，２間に、該ポールピースと接触するこ
となく互いに平行な４本の直線導体３ａ〜３ｄを
少なくとも１組有し、該組の各導体はポールピー
ス１，２の対向する平坦な面４，５に垂直な任意
の平面内にある仮想的矩形６の各頂点を通過する
配置にあり、かつ矩形６の同一対角線上にある各
導体に同一方向の直流電流を、又ポールピース面
４，５に平行な同一線上にある各導体に異なる方
向の直流電流を供給してなる磁場装置を提供する
ものである。即ち、第１図の例では、紙面に対し
て上向きの電流が導体３ａ，３ｃに、又下向きの
電流が導体３ｂ，３ｄに夫々流されている。
更に詳しくは、本発明は、上記装置において、
上記矩形６の中心がポールピース面４，５の対向
中心７に位置すると共に、ポールピース面４，５
に平行及び垂直な矩形６の各辺と上記中心７との
間の距離を夫々ｄ及びａ、ポールピース面４，５
と上記中心７との間の距離をｌとすると、これら
ｄ、ａ及びｌは、 Im〔（cosec2α−１／６）cotα・cosecα〕＝０ (1) ただし、α＝π／２（ｄ／ｌ−ｉａ／ｌ） ｉ：複素単位 Im：続く〔 〕内の虚数部 を満す値である。上記の条件式は次のようにして
求められる。即ちビオ・サバールの法則から１本
の直線導体により形成されるＺ軸方向の磁界強度
は Hz＝−Ｊ／2πRe〔１／ａ＋id−ξ〕……(i) ξ＝ｙ＋iz Re：続く〔 〕内の実数部 ｉ：複素単位 Ｊ：導体に流す電流値 で表わされる。上記(i)式にポールピースの影響を
含めるためにイメージ（影像）電流からの寄与を
加えると Hz＝−Ｊ／2πRe〔∞ 〓 〓m=-∞ （１／ａ＋ｉ（4ml＋ｄ）−ξ＋１／ａ＋ｉ（4ml
＋2l−ｄ）−ξ）〕……(ii) となる。更に(ii)式をξに関して級数展開すると Hz＝−Ｊ／2πRe〔∞ 〓m=-∞ ∞ 〓 〓 〓=0 ξ〓（１／｛ａ＋ｉ（4ml＋ｄ）｝〓+1＋１／｛
ａ＋ｉ（4ml＋2l−ｄ）｝〓+1〕……(iii) となる。上記(iii)式より第１図のような異なる方向
に電流を流した４本の平行導体により形成される
磁界強度を求めると Hz＝Ｊ／ｌ ∞ 〓 〓=0 C2〓+1Re〔（ｉπ／２ ξ／ｌ）2〓+1〕 ……(iv) C1＝−Im〔cot α・cosecα〕 C3＝−Im〔１／６−cosec2α）cotα・cosecα〕 ただしα＝π／２（ｄ／ｌ−ｉａ／ｌ） 〓 〓 Im：続く〔 〕内の虚数部 が得られる。小さなξ（中心７付近）に対しては、
C3＝０ならば高次の項の寄与を無視できて式(iv)
はHz∝Ｚとなる。即ち原点（中心７）付近にお
いてＺ軸方向に平行な方向の均一な勾配磁場を形
成するための最適条件は C3＝−Im〔（１／６−cosec2α）cotα・cosecα〕＝０ ……(1) α＝π／２（ｄ／ｌ−ｉａ／ｌ） である。第２図に上記関係式を満すｄ／ｌとａ／ｌとの 相関々係を示す。
上記矩形６の中心がポールピース面４，５の対向
中心７に位置すると共に、ポールピース面４，５
に平行及び垂直な矩形６の各辺と上記中心７との
間の距離を夫々ｄ及びａ、ポールピース面４，５
と上記中心７との間の距離をｌとすると、これら
ｄ、ａ及びｌは、 Im〔（cosec2α−１／６）cotα・cosecα〕＝０ (1) ただし、α＝π／２（ｄ／ｌ−ｉａ／ｌ） ｉ：複素単位 Im：続く〔 〕内の虚数部 を満す値である。上記の条件式は次のようにして
求められる。即ちビオ・サバールの法則から１本
の直線導体により形成されるＺ軸方向の磁界強度
は Hz＝−Ｊ／2πRe〔１／ａ＋id−ξ〕……(i) ξ＝ｙ＋iz Re：続く〔 〕内の実数部 ｉ：複素単位 Ｊ：導体に流す電流値 で表わされる。上記(i)式にポールピースの影響を
含めるためにイメージ（影像）電流からの寄与を
加えると Hz＝−Ｊ／2πRe〔∞ 〓 〓m=-∞ （１／ａ＋ｉ（4ml＋ｄ）−ξ＋１／ａ＋ｉ（4ml
＋2l−ｄ）−ξ）〕……(ii) となる。更に(ii)式をξに関して級数展開すると Hz＝−Ｊ／2πRe〔∞ 〓m=-∞ ∞ 〓 〓 〓=0 ξ〓（１／｛ａ＋ｉ（4ml＋ｄ）｝〓+1＋１／｛
ａ＋ｉ（4ml＋2l−ｄ）｝〓+1〕……(iii) となる。上記(iii)式より第１図のような異なる方向
に電流を流した４本の平行導体により形成される
磁界強度を求めると Hz＝Ｊ／ｌ ∞ 〓 〓=0 C2〓+1Re〔（ｉπ／２ ξ／ｌ）2〓+1〕 ……(iv) C1＝−Im〔cot α・cosecα〕 C3＝−Im〔１／６−cosec2α）cotα・cosecα〕 ただしα＝π／２（ｄ／ｌ−ｉａ／ｌ） 〓 〓 Im：続く〔 〕内の虚数部 が得られる。小さなξ（中心７付近）に対しては、
C3＝０ならば高次の項の寄与を無視できて式(iv)
はHz∝Ｚとなる。即ち原点（中心７）付近にお
いてＺ軸方向に平行な方向の均一な勾配磁場を形
成するための最適条件は C3＝−Im〔（１／６−cosec2α）cotα・cosecα〕＝０ ……(1) α＝π／２（ｄ／ｌ−ｉａ／ｌ） である。第２図に上記関係式を満すｄ／ｌとａ／ｌとの 相関々係を示す。
上記装置にあつては、第１図々示の如く、導体
３ａに対する電流の方向をｘ軸、該軸と直交しポ
ールピース面４，５に平行な方向をｙ軸、ポール
ピース面４，５に垂直な方向をｚ軸とし、更に上
記中心７を座標原点となすと、ｙ／ｌ＜0.5かつｚ／ｌ ＜0.5となる原点付近での磁界Ｈは、 Ｈ＝Hz＝Ho＋Gz・Ｚ (2) となる。尚、HzはＺ軸方向の磁界強度、Hoはポ
ールピース１，２による主磁場磁界強度、Gzは
Ｚ軸方向における勾配で、 Gz−πJ／2l2Im〔cotα・cosecα〕 (3) （Ｊは１本の導体に流す電流値で全ての導体３ａ
〜３ｄに対して同一値である。）又、ポールピー
ス面４，５の大きさは、その対向長がｌより十分
大きく、実際的には３倍以上、好ましくは５倍以
上になるべく設定される。
３ａに対する電流の方向をｘ軸、該軸と直交しポ
ールピース面４，５に平行な方向をｙ軸、ポール
ピース面４，５に垂直な方向をｚ軸とし、更に上
記中心７を座標原点となすと、ｙ／ｌ＜0.5かつｚ／ｌ ＜0.5となる原点付近での磁界Ｈは、 Ｈ＝Hz＝Ho＋Gz・Ｚ (2) となる。尚、HzはＺ軸方向の磁界強度、Hoはポ
ールピース１，２による主磁場磁界強度、Gzは
Ｚ軸方向における勾配で、 Gz−πJ／2l2Im〔cotα・cosecα〕 (3) （Ｊは１本の導体に流す電流値で全ての導体３ａ
〜３ｄに対して同一値である。）又、ポールピー
ス面４，５の大きさは、その対向長がｌより十分
大きく、実際的には３倍以上、好ましくは５倍以
上になるべく設定される。
こゝに、上記式(2)より明らかな如く、得られる
磁場は主磁場方向に平行なＺ軸方向の均一な磁場
勾配を有する。
磁場は主磁場方向に平行なＺ軸方向の均一な磁場
勾配を有する。
次に実施例を説明すると、ｌ＝30mm、ｄ＝23.1
mm、ａ＝25.5mmに設定すると、これらは上記式(1)
を満すものであるが、各導体３ａ〜３ｄのみによ
る磁場分布の勾配Gzはｘ軸に垂直な面（ｘ＝０）
内で、中心７より半径10mm以内の領域では−
0.10Gauss／mm・Ａの均一なものとなつた。尚、
ポールピース面４，５の半径は150mmである。
mm、ａ＝25.5mmに設定すると、これらは上記式(1)
を満すものであるが、各導体３ａ〜３ｄのみによ
る磁場分布の勾配Gzはｘ軸に垂直な面（ｘ＝０）
内で、中心７より半径10mm以内の領域では−
0.10Gauss／mm・Ａの均一なものとなつた。尚、
ポールピース面４，５の半径は150mmである。
上記実施例では導体は４本１組のみであつたが
磁場に関しては重ね合わせの原理が成立するので
各々が上記式(1)を満す限り複数の組を並置し、所
望の強度並びに勾配を得ることができる。
磁場に関しては重ね合わせの原理が成立するので
各々が上記式(1)を満す限り複数の組を並置し、所
望の強度並びに勾配を得ることができる。
以上の説明より明らかな如く、本発明によれば
対向ポールピース間に主磁場方向と平行な方向の
磁場勾配付与のための互いに異なる方向に電流を
流した導体を配置するに際し、斯る導体をポール
ピース面に密着する必要がなくポールピース面よ
り離間することができるので所望大きさの勾配を
容易に得ることができ、この種磁場装置の応用面
が拡がる。
対向ポールピース間に主磁場方向と平行な方向の
磁場勾配付与のための互いに異なる方向に電流を
流した導体を配置するに際し、斯る導体をポール
ピース面に密着する必要がなくポールピース面よ
り離間することができるので所望大きさの勾配を
容易に得ることができ、この種磁場装置の応用面
が拡がる。
第１図及び第２図は本発明を説明するための断
面図及び曲線図である。 ４，５……ポールピース面、３ａ〜３ｄ……導
体。
面図及び曲線図である。 ４，５……ポールピース面、３ａ〜３ｄ……導
体。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 直流磁界付与のための対向するポールピース
間に、該ポールピースと接触することなく、互い
に平行な４本の直線導体を少なくとも１組有し該
組の各導体は上記ポールピースの対向面に垂直な
任意の平面内にある仮想的矩形の各頂点を通過す
る配置にあり、かつ上記矩形の同一対角線上にあ
る各導体に同一方向の電流、又上記ポールピース
面に平行な同一線上にある各導体に異なる方向の
電流を供給してなる磁場装置において、上記矩形
の中心が上記ポールピース面の対向中心に位置す
ると共に、上記ポールピース面に平行及び垂直な
上記矩形の各辺と上記中心との間の距離を夫々ｄ
及びａ、上記ポールピース面と上記中心との間の
距離をｌとすると、これらｄ、ａ及びｌは Im〔（cosec2α−１／６）cot α・cosec α〕＝０ ただし、α＝π／２（ｄ／ｌ−ｉａ／ｌ） ｉ：複素単位 Im：続く〔 〕内の虚数部 を満たす値であることを特徴とする磁場装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6187979A JPS55154448A (en) | 1979-05-18 | 1979-05-18 | Magnetic field apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6187979A JPS55154448A (en) | 1979-05-18 | 1979-05-18 | Magnetic field apparatus |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS55154448A JPS55154448A (en) | 1980-12-02 |
| JPS6321155B2 true JPS6321155B2 (ja) | 1988-05-02 |
Family
ID=13183856
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6187979A Granted JPS55154448A (en) | 1979-05-18 | 1979-05-18 | Magnetic field apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS55154448A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0291031U (ja) * | 1988-12-29 | 1990-07-19 | ||
| JPH0449526U (ja) * | 1990-08-31 | 1992-04-27 |
-
1979
- 1979-05-18 JP JP6187979A patent/JPS55154448A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0291031U (ja) * | 1988-12-29 | 1990-07-19 | ||
| JPH0449526U (ja) * | 1990-08-31 | 1992-04-27 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS55154448A (en) | 1980-12-02 |
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