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MRI基础知识 --- RF射频发射技术(四)

MR技术博大精深,上一篇文章老王给大家简单介绍了射频放大器(RF-AMP),主要从射频放大器的内部结构和PMU保护电路出发给大家做了简要讲解。回归本源,射频放大器的作用其实就是把TXR模块产生的0dBm射频脉冲放大到能够通过QBC有效进行激发的状态,一般来说在常规扫描时放大倍数是72.6dB。射频放大器内部除了放大PA模块之外大部分都是用来进行检测和控制的。本篇文章我们继续研究射频放大器。

首先射频放大器经过了多年的发展,无论体积还是重量都有了明显的减少。

以1.5T系统使用的单射频为例,原来版本的S-23放大器就像一个机柜那么大。

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      而现在经常使用的S35射频放大器的体积已经缩小到可以放在数据采集柜里面了。

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      同时射频放大器是一个功率模块,在工作过程中会产生大量的热量,因此还需要对放大器进行散热。老版本的射频放大器一般使用风冷的模式,而新的射频放大器一般都是用水冷提高制冷效率。

老王在之前介绍MR三级水冷模式(点击跳转)的时候有介绍过LCC的水冷回路里其中就有一路是专门给射频放大器进行制冷的水冷回路。

下面我们以S-35为例介绍射频放大器的接线,从正面看S-35的各个接头如下图。

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老王把之前介绍过多次的电路框图与实物图进行对比标注:

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     详细的各个接口的功能大家可以详见之前的篇章(点击跳转)。

放大器有4个状态指示灯(Status LEDs),各个指示灯的状态表示如下:

OFF:表示射频放大器的状态,如果点亮表明射频放大器还没有准备好。

Operate:工作状态,点亮表明射频放大器正在正常工作。

Fault:表明射频放大器处于故障,如果发现点亮,可以重启射频放大器尝试是否会正常。

Unblank:表明射频放大器的使能状态(TXR模块发射的Gating信号使放大器进行放大)。

前面老王一直在介绍1.5T系统所使用的单射频放大器,那么对于3.0T MR系统的双射频激发所使用的双射频放大器有什么不一样的么?先来看一个典型的双射频放大器的机柜图:

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      主要组成包括2个AN8134放大器模块(RF-AMP)和1个AN8133混合器(Circulator box)组成。2个放大器模块比较好理解,那么混合器是做什么用的呢?

回顾前面讲解射频发射通路简介的章节,我们知道射频能量如果不通过QBC发射,那么能量会顺着射频线返回。对于1.5T系统来说,一般在磁体上有一个50Ω的负载(Dump load)专门在QBC停止发射的时候消耗掉反射能量(Reflect power)。

但是对于双射频来说,两路射频能量会同时反射,这也意味着需要2个负载。

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      同时发射通路中还需要适时的去切换回路终点在负载电阻还是QBC,还需要进行控制通路,因此这里就用到了混合器(Circulator box)

可以把混合器的核心想象成一个逆时针转动的回路,电流在内部只会逆时针流动,并且遇到出口就会流出。

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      简单来说2路射频放大器分别输出到混合器的两路:

当射频能量正向流动的时候在混合器里面会直接输出到OUT端最终传输到QBC。

当射频能量反向流入到OUT端之后会直接流入负载里面最终消耗掉。

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      随着技术的进步,目前双射频发射的射频放大器将这3个部件集成到了一起,体积重量都大幅度缩小,下图以AN8137放大器为例明显的表现了技术的进步:

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       MR技术博大精深,本期老王继续给大家介绍射频放大器(RF-AMP)的相关知识,重点介绍了射频放大器的接线以及双射频放大器的构造。通过学习大家应该能够明白为了解决3.0T MR系统中介电伪影这个问题,从硬件上从单射频到双射频技术跨度其实是相当大的。下一期老王将继续探讨射频发射通路,敬请期待。

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文章名称:《MRI基础知识 --- RF射频发射技术(四)》
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