多维核磁共振边缘磁场成像实验装置制造方法及图纸

多维核磁共振边缘磁场成像实验装置，涉及核磁共振成像。设有上位机、PMAC控制器、谱仪、交流伺服电机驱动器、四个直流伺服电机驱动器、交流伺服电机、四个直流伺服电机、边缘磁场成像平面升降台、成像探头、二条样品腔Y轴运动系统动力传递线路、五条样品腔旋转运动系统动力传递线路、七条样品腔上下运动系统动力传递线路、四条样品腔X轴运动系统动力传递线路、探头线圈、样品腔上下运动系统蜗杆。能实现样品腔的任意角度调节、稳定的机械不连续式旋转及样品腔和探头线圈的相对运动。通过定位算法和精密机械结构相结合，实现样品腔相对于线圈的移动，解决当前国际上多维边缘磁场成像探头实验装置无法实现超强梯度场下大尺寸样品成像的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及核磁共振成像，尤其是涉及一种多维核磁共振边缘磁场成像实验装置。
技术介绍
核磁共振边缘磁场成像技术源于20世纪80年代末期，与传统的核磁共振成像技术相比，其显著的特点是利用超导磁体边缘超强的梯度场来对样品进行成像，由于传统核磁共振边缘磁场设备所用的梯度线圈所能产生的梯度场一般只能达到1.5T/m左右，远小于边缘磁场的50～60T/m，又因为核磁共振成像的分辨率和梯度场强直接相关，因此在图像的分辨率上，边缘磁场成像技术相比传统核磁共振成像技术具有很大的提高。在核磁共振成像领域，固体样品由于分子不能自由运动，并且具有较强的自旋耦合效应，谱宽很宽，分辨率很差，通常的做法是将固体样品配制成溶液再进行测定，而边缘磁场成像技术中超强的梯度场能够克服固体样品在传统磁共振成像技术上的一系列难以解决的问题，实现高分辨率的固体成像。由于边缘磁场成像技术利用的是超导磁体的边缘天然超强梯度场，不需要梯度线圈，这是边缘磁场成像技术的特点之一。然而也正是因为这个特点，当前的边缘磁场成像技术中，占据主流的还是一维边缘磁场的成像方法。多维边缘磁场成像技术的原理是利用样品在空间中的转动，将原本只存在于一个方向的超导磁体边缘超强梯度场，通过样品的适当转动实现坐标轴的模拟旋转，实现三坐标超强梯度场的样品信息采集。当所测的样品尺寸较大时，射频脉冲的激发层面无法完全覆盖整个样品，此时样品相对于线圈的上下移动就变得十分必要。当前国内外公开的专利或相关文献中，美国专利US005424644描述了一种可以用于多维边缘磁场成像的机构，该机构实现了样品在线圈中的姿态调整，但是其在对样品进行上下调整的时候，并未实现探头与样品的相对移动，而是整体的移动，在超导磁体的边缘磁场环境下，因为梯度场极强，探头的大幅度移动往往会造成自身所处磁场的剧烈变化，而由于磁场的变化太大，不确定因素增多，成像的分辨率和信噪比也将受到影响，也容易造成图像的伪影。专利WO20008833A2和论文《Multi-dimensionalmagneticresonanceimaginginastraymagneticfield》则描述了将魔角旋转技术和边缘磁场成像相结合，直接将样品腔倾斜到魔角角度，以气动的方式使样品旋转，这种方式达到了三维成像的效果，但是并未实现样品相对探头的移动，当样品较大时，射频脉冲的覆盖区域覆盖不了样品的尺寸，因此只能做小样品的成像实验，并且采用气动方式也使得样品腔旋转的稳定性得不到保证，影响实验结果的精度。还有论文《ContrastSTRAFI–MASimaging》、《Two-andThree-DimensionalMultinuclearStray-FieldImagingofRotatingSampleswithMagic-AngleSpinning(STRAFI-MAS)FromBiotoInorganicMaterials》的作者也尝试着将现成的魔角旋转商用探头直接应用到边缘磁场成像技术中做出三维图像，但是由于商用的魔角旋转探头主要是用于固体磁共振谱，并非专门针对边缘磁场成像技术而开发，因此存在许多的不足，例如不能很好地控制样品转速，常规魔角旋转探头旋转稳定性较差以及在梯度编码的演化期空间位置变化引起的图像严重失真；又如目前的魔角旋转多维边缘磁场成像探头，都不能实现样品和线圈的相对移动，如此一来就对成像的样品尺寸大小有了限制，无法进行超强梯度场下大尺寸样品的多维边缘磁场成像，也无法随意对样品进行多角度姿态的调整。总而言之，现阶段的三维边缘磁场成像实验装置还不能实现机械不连续式的稳定旋转以及进行超强梯度场下大尺寸固体样品成像时样品腔相对于探头线圈的移动。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种多维核磁共振边缘磁场成像实验装置。本专利技术设有上位机、PMAC控制器、谱仪、一个交流伺服电机驱动器、四个直流伺服电机驱动器、一个交流伺服电机、四个直流伺服电机、边缘磁场成像平面升降台、固体高分辨率成像探头、样品腔Y轴运动系统动力传递线路一、样品腔旋转运动系统动力传递线路一、样品腔上下运动系统动力传递线路一、样品腔X轴运动系统动力传递线路一、样品腔上下运动系统动力传递线路二、样品腔X轴运动系统动力传递线路二、样品腔Y轴运动系统动力传递线路二、样品腔上下运动系统动力传递线路七、样品腔X轴运动系统动力传递线路三、探头线圈、样品腔X轴运动系统动力传递线路四、样品腔X轴运动系统动力传递线路五、样品腔、样品腔上下运动系统动力传递线路五、样品腔旋转运动系统动力传递线路四、样品腔旋转运动系统动力传递线路五、样品腔上下运动系统动力传递线路六、样品腔上下运动系统动力传递线路四、样品腔旋转运动系统动力传递线路三、样品腔旋转运动系统动力传递线路二、样品腔上下运动系统动力传递线路三、样品腔上下运动系统蜗杆；所述上位机分别通过线缆与谱仪、PMAC运动控制器相连，谱仪通过线缆与高分辨率固体成像探头相连，PMAC运动控制器通过线缆分别与一个交流伺服电机驱动器和四个直流伺服电机驱动器相连，一个交流伺服电机驱动器通过线缆与一个交流伺服电机相连，交流伺服电机放置于边缘磁场成像平面升降台外围，交流伺服电机通过传动机构接动力源；四个直流伺服电机驱动器分别通过线缆与四个直流伺服电机相连，四个直流伺服电机置于边缘磁场成像平面升降台上且位于固体高分辨率成像探头内部；所述固体高分辨率成像探头固定于边缘磁场成像平面升降台上，所述样品腔置于探头线圈中，由于固体高分辨率成像探头底部放置四个直流伺服电机，所以可以通过动力传递机构控制样品腔X轴运动系统、样品腔Y轴运动系统、样品腔旋转运动系统和样品腔上下运动系统；其中样品腔X轴运动系统依次由样品腔X轴运动系统动力传递线路一、样品腔X轴运动系统动力传递线路二、样品腔X轴运动系统动力传递线路三、样品腔X轴运动系统动力传递线路四和样品腔X轴运动系统动力传递线路五构成一条完整的动力传递线路；样品腔Y轴运动系统依次由样品腔Y轴运动系统动力传递线路一和样品腔Y轴运动系统动力传递线路二构成一条完整的动力传递线路；样品腔上下运动系统依次由样品腔上下运动系统动力传递线路一、样品腔上下运动系统动力传递线路二、样品腔上下运动系统动力传递线路三、样品腔上下运动系统动力传递线路四、样品腔上下运动系统动力传递线路五、样品腔上下运动系统动力传递线路六、样品腔上下运动系统动力传递线路七构成一条完整的动力传递线路；样品腔旋转运动系统依次由样品腔旋转运动系统动力传递线路一、样品腔旋转运动系统动力传递线路二、样品腔旋转运动系本文档来自技高网...

【技术保护点】
多维核磁共振边缘磁场成像实验装置，其特征在于设有上位机、PMAC控制器、谱仪、一个交流伺服电机驱动器、四个直流伺服电机驱动器、一个交流伺服电机、四个直流伺服电机、边缘磁场成像平面升降台、固体成像探头、样品腔Y轴运动系统动力传递线路一、样品腔旋转运动系统动力传递线路一、样品腔上下运动系统动力传递线路一、样品腔X轴运动系统动力传递线路一、样品腔上下运动系统动力传递线路二、样品腔X轴运动系统动力传递线路二、样品腔Y轴运动系统动力传递线路二、样品腔上下运动系统动力传递线路七、样品腔X轴运动系统动力传递线路三、探头线圈、样品腔X轴运动系统动力传递线路四、样品腔X轴运动系统动力传递线路五、样品腔、样品腔上下运动系统动力传递线路五、样品腔旋转运动系统动力传递线路四、样品腔旋转运动系统动力传递线路五、样品腔上下运动系统动力传递线路六、样品腔上下运动系统动力传递线路四、样品腔旋转运动系统动力传递线路三、样品腔旋转运动系统动力传递线路二、样品腔上下运动系统动力传递线路三、样品腔上下运动系统蜗杆；所述上位机分别通过线缆与谱仪、PMAC运动控制器相连，谱仪通过线缆与固体成像探头相连，PMAC运动控制器通过线缆分别与一个交流伺服电机驱动器和四个直流伺服电机驱动器相连，一个交流伺服电机驱动器通过线缆与一个交流伺服电机相连，交流伺服电机放置于边缘磁场成像平面升降台外围，交流伺服电机通过传动机构接动力源；四个直流伺服电机驱动器分别通过线缆与四个直流伺服电机相连，四个直流伺服电机置于边缘磁场成像平面升降台上且位于固体成像探头内部；所述固体成像探头固定于边缘磁场成像平面升降台上，所述样品腔置于探头线圈中；样品腔X轴运动系统依次由样品腔X轴运动系统动力传递线路一、样品腔X轴运动系统动力传递线路二、样品腔X轴运动系统动力传递线路三、样品腔X轴运动系统动力传递线路四和样品腔X轴运动系统动力传递线路五构成一条完整的动力传递线路；样品腔Y轴运动系统依次由样品腔Y轴运动系统动力传递线路一和样品腔Y轴运动系统动力传递线路二构成一条完整的动力传递线路；样品腔上下运动系统依次由样品腔上下运动系统动力传递线路一、样品腔上下运动系统动力传递线路二、样品腔上下运动系统动力传递线路三、样品腔上下运动系统动力传递线路四、样品腔上下运动系统动力传递线路五、样品腔上下运动系统动力传递线路六、样品腔上下运动系统动力传递线路七构成一条完整的动力传递线路；样品腔旋转运动系统依次由样品腔旋转运动系统动力传递线路一、样品腔旋转运动系统动力传递线路二、样品腔旋转运动系统动力传递线路三、样品腔旋转运动系统动力传递线路四和样品腔旋转运动系统动力传递线路五构成一条完整的动力传递线路。...

【技术特征摘要】
1.多维核磁共振边缘磁场成像实验装置，其特征在于设有上位机、PMAC控制器、谱仪、
一个交流伺服电机驱动器、四个直流伺服电机驱动器、一个交流伺服电机、四个直流伺服电
机、边缘磁场成像平面升降台、固体成像探头、样品腔Y轴运动系统动力传递线路一、样品
腔旋转运动系统动力传递线路一、样品腔上下运动系统动力传递线路一、样品腔X轴运动系
统动力传递线路一、样品腔上下运动系统动力传递线路二、样品腔X轴运动系统动力传递线
路二、样品腔Y轴运动系统动力传递线路二、样品腔上下运动系统动力传递线路七、样品腔
X轴运动系统动力传递线路三、探头线圈、样品腔X轴运动系统动力传递线路四、样品腔X
轴运动系统动力传递线路五、样品腔、样品腔上下运动系统动力传递线路五、样品腔旋转运
动系统动力传递线路四、样品腔旋转运动系统动力传递线路五、样品腔上下运动系统动力传
递线路六、样品腔上下运动系统动力传递线路四、样品腔旋转运动系统动力传递线路三、样
品腔旋转运动系统动力传递线路二、样品腔上下运动系统动力传递线路三、样品腔上下运动
系统蜗杆；
所述上位机分别通过线缆与谱仪、PMAC运动控制器相连，谱仪通过线缆与固体成像探
头相连，PMAC运动控制器通过线缆分别与一个交流伺服电机驱动器和四个直流伺服电机驱
动器相连，一个交流伺服电机驱动器通过线缆与一个交流伺服电机相连，交流伺服电机...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯吴俊，薛文东，洪永强，施建龙，孙惠军，陈忠，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：福建;35