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Abstrakt
Gradientenmagnetfeld von MR-Scannern
Zeljko D. Vujovic*
Das Thema dieses Artikels sind Teile moderner MR-Geräte, in denen sich die Magnetwicklungen befinden. MR-Scanner-Magnete bestehen aus vier Arten elektromagnetischer Wicklungen: Der Hauptmagnet aus supraleitendem Material erzeugt ein variables Magnetfeld; die X-Spule aus widerstandsfähigem Material erzeugt ein variables Magnetfeld horizontal von links nach rechts über die Scanröhre; die Y-Spule erzeugt ein variierendes Magnetfeld vertikal von unten nach oben; die Z-Spule erzeugt ein variierendes Magnetfeld längs von Kopf bis Fuß innerhalb der Scanröhre. Supraleiter, die das Hauptmagnetfeld erzeugen, sollten mit flüssigem Helium und flüssigem Stickstoff gekühlt werden. Hauptmagnete aus Supraleitern sollten Kryostaten mit Kühlbehältern mit flüssigem Helium und flüssigem Stickstoff, Wärmeisolierung und anderen Schutzelementen des Magnetsystems verwenden. Die Magnettypen, die in den Grundkonfigurationen von MR-Scannern vorhanden sind, werden analysiert. Scanner in Form eines geschlossenen zylindrischen Hohlraums erzeugen ihre eigenen Magnetfelder, indem ein Strom durch die Spule geleitet wird, die auf der Temperatur des Supraleiters gehalten wird. Die ausschließlich verwendeten Supraleiter sind Niob-Titan (NbTi), Niob-Zinn (Nb 3 Sn), Vanadium-Gallium (V 3 Ga) und Magnesium-Diborid (MgB 2 ). Nur Magnesium-Diborid ist ein Hochtemperatur-Supraleiter mit einer kritischen Temperatur von Tc=39°K.
Die drei verbleibenden Supraleiter sind Niedertemperatur-Supraleiter. Es wurden neue Hochtemperatur-Supraleiter sowie Raumtemperatur-Supraleiter entdeckt. Neu entdeckte supraleitende Materialien werden in MR-Scannern nicht verwendet. Die Magnetstruktur des MR-Scanners ist komplex. Die Resonanzfrequenz ändert sich an jedem Punkt des Feldes auf kontrollierte Weise. Die Wicklungen des Hauptmagneten aus supraleitendem Material in Form von mikrobiellen Fasern sind in den Kupferkern eingebaut. Das nichtlineare Gradientenfeld wird durch Wicklungen aus leitfähigem Material erzeugt. Es wird dem Hauptmagnetfeld hinzugefügt. So wird das resultierende Magnetfeld erhalten.