Estude fácil! Tem muito documento disponível na Docsity
Ganhe pontos ajudando outros esrudantes ou compre um plano Premium
Prepare-se para as provas
Estude fácil! Tem muito documento disponível na Docsity
Prepare-se para as provas com trabalhos de outros alunos como você, aqui na Docsity
Os melhores documentos à venda: Trabalhos de alunos formados
Prepare-se com as videoaulas e exercícios resolvidos criados a partir da grade da sua Universidade
Responda perguntas de provas passadas e avalie sua preparação.
Ganhe pontos para baixar
Ganhe pontos ajudando outros esrudantes ou compre um plano Premium
Comunidade
Peça ajuda à comunidade e tire suas dúvidas relacionadas ao estudo
Descubra as melhores universidades em seu país de acordo com os usuários da Docsity
Guias grátis
Baixe gratuitamente nossos guias de estudo, métodos para diminuir a ansiedade, dicas de TCC preparadas pelos professores da Docsity
Neste capítulo, exploramos detalhadamente a matéria sobre as bobinas rf e as principais geometrias utilizadas na transmissão e recepção de sinal em resonância magnética (rm), com ênfase na maximização da homogeneidade de campo e rsr respectivamente. Além disso, apresentamos bobinas receptoras multicanais e discutimos como o tipo do magneto afeta as geometrias das bobinas rf. A lei de biot-savart é aplicada para calcular os campos transversais ao campo b0 produzidos por segmentos retilíneos e arcos condutores de bobinas de estudo, garantindo o regime quase-estático. O uso de birdcages como bobina transmissora é discutido, destacando suas vantagens em termos de estabilidade e homogeneidade de campo. A figura ilustra a diferença entre mapas de campo de uma bobina com cruzamento em um lado e ambos os lados.
Tipologia: Slides
1 / 144
Esta página não é visível na pré-visualização
Não perca as partes importantes!
Ficha catalográfica elaborada pelo Serviço de Biblioteca e Informação IFSC/USP
Papoti, Daniel Desenvolvimento de bobinas de RF transmissoras e receptoras do tipo phased arrays para experimentos de imagens por ressonância magnética em ratos./ Daniel Papoti;orientador Alberto Tannús.-- São Carlos, 2011. 142 p.
Tese (Doutorado em Ciências - Área de concentração: Física Aplicada – Instituto de Física de São Carlos da Universidade de São Paulo.
Figura 15 - (a) Desenho esquemático de uma bobina tipo Sela, com abertura angular de 120o entre os condutores. (b) Respectivo mapa de campo de RF calculado utilizando a Lei de Biot-Savart , onde cada linha representa o módulo das componentes perpendiculares a B 0 com mesma intensidade................................................................................................... 48
Figura 16 - (a) Exemplo de um Birdcage com 8 legs passa-altas. (b) Segmento do circuito equivalente do Birdcage passa alta da Figura 16-a.............................................................. 50
Figura 17 - Mapas de campo magnético gerados pela lei de Biot-Savart para Birdcages com diferentes números de barras: (a) 8 barras. (b) 12 barras. (c) 16 barras. ............................ 52
Figura 18 - (a) Condutores localizados de acordo com os ângulos α e β utilizados para a otimização numérica. (b) DCS coil, mostrando os cruzamentos entre os condutores nos dois lados da bobina na metade de seu comprimento elétrico. ............................................ 53
Figura 19 - (a) Mapa de campo para a geometria da Figura 18-b com cruzamentos isolados em apenas um lado. (b) Cruzamentos em ambos os lados da bobina. ..................................... 54
Figura 20 - (a) Circuito equivalente básico de uma bobina de RF. O sinal V é induzido pelo indutor L e o ruído N é produzido pela resistência R. (b) Ilustração do principio de reciprocidade. 55
Figura 21 - (a) Geometria básica de uma bobina de superfície de raio a, assumindo que o campo B 0 encontra-se ao longo do eixo-z. (b) Campo magnético normalizado ao longo do eixo-y gerado pela bobina de superfície. ......................................................................................... 59
Figura 22 - Mapa de campo magnético produzidas por uma bobina de superfície para o plano xy da Figura 21-a (a) Distribuição das linhas de campo com mesma intensidade. (b) Mesmo mapa de campo, mas em escala de cinzas. ............................................................ 60
Figura 23 - Ilustração de uma bobina de superfície tipo loop com n voltas, diâmetro médio dm e
Figura 24 - (a) Resposta da bobina em função da frequência para: (a) Um loop sintonizado em uma frequência f 0. (b) dois loops idênticos sintonizados na mesma frequência f 0 que estão próximos um do outro e acoplados por uma indutância mútua M 12 ............................ 62
Figura 25 - (a) Distância ótima entre dois loops de diâmetro unitário, resultando em um acoplamento magnético próximo de zero. (b) Coeficiente de acoplamento magnético em função da razão entre a separação l e o diâmetro d dos loops. ........................................... 63
Figura 26 - Modelo elétrico de um transformador representando a interação via indutância mútua ente duas bobinas de superfície. A bobina-2 possui um pré-amplificador com impedância de entrada Rp. V 1 e V 2 são os sinais induzidos nas bobinas. ........................... 64
Figura 27 - Exemplo de um Phased Array linear com 4 canais de recepção que utiliza sobreposição geométrica e pré-amplificadores de baixa impedância para o desacoplamento entre as bobinas. ....................................................................................... 66
Figura 28 - Esquema representando uma bobina de RF por uma caixa preta desconhecida, ilustrando o procedimento para o ajuste da sintonia e do acoplamento............................... 67
Figura 29 - Circuito de sintonia e acoplamento capacitivo série. A indutância L e a resistência r representam a bobina de RF e CT e CM são os capacitores de Tuning e Matching , respectivamente. ................................................................................................................... 67
Figura 30 - Acoplamento existente entre bobina-amostra ilustrando a capacitância parasita existente. ............................................................................................................................... 68
Figura 31 - Circuito balanceado capacitivo com (a) S pliting no capacitor de matching. (b) S pliting no capacitor de tuning. .......................................................................................................... 69
Figura 32 - Esquema elétrico de um circuito com desacoplamento passivo para: (a) Bobina transmissora. (b) Bobina receptora. ..................................................................................... 70
Figura 33 - Pulso de RF do tipo sin(x)/x e sua correspondente TF (a) sem distorção de cross over. (b) com distorção de cross over ............................................................................................ 72
Figura 34 - (a) Esquema elétrico de uma configuração de circuito com desacoplamento ativo para (a) Bobina transmissora. (b) Bobina receptora. .................................................................... 73
Figura 35 - Variação da resistência elétrica em função da corrente de polarização direta para o diodo PIN UM-4006 62. .......................................................................................................... 73
Figura 36 - (a) Fotografia do magneto supercondutor Oxford/2T com mesa para posicionamento e Blindagem com filtros na extremidade do magneto. (b) Vista de seção do conjunto Magneto, bobina de Shimming e bobina de Gradiente. ....................................................... 76
Figura 37 - (a) Desenho ilustrando a Blindagem de RF e o suporte de PVC utilizado para a construção das bobinas transmissoras com suas respectivas dimensões. (b) Suporte montado dentro da blindagem de RF com as varetas para o ajuste dos capacitores de sintonia e acoplamento. ........................................................................................................ 77
Figura 38 - Fotografia das bobinas transmissoras construídas: (a) Birdcage-8. (b) Birdcage-16. (c) DCS Coil. (d,e) Birdcage-8 com a blindagem de RF. ........................................................... 80
Figura 39 - Medidas de S 11 para um span de 150 MHz em torno de 85.24 MHz para (a) Birdcage-. (b) Birdcage-16. (c) DCS coil. ............................................................................................... 81
Figura 40 - Bobina de superfície construída. (a) Esquema elétrico. (b) Fotografia da bobina posicionada em um Phantom esférico. ................................................................................. 84
Figura 41 - Medidas de S 11 da bobina de superfície com frequência central de 85.24 MHz e span de 150 MHz para (a) Diodo PIN desligado (-34V). (b) Diodo PIN ligado (+5V). .................. 84
Figura 42 - Posicionamento entre os dois elementos do Phased Array (a) Vista no plano zy. (b) Vista tridimensional. Cada bobina é livre para se deslocar de acordo com o ângulo φ em torno do eixo-x a uma distância de 2.5 cm em relação a origem do sistema de coordenadas. ........................................................................................................................ 86
Figura 43 - Variação do coeficiente de acoplamento magnético entre os dois elementos do Phased
Array em função do ângulo φ. ............................................................................................... 86
Figura 44 - (a) Esquema elétrico do 2-Ch Phased Array mostrando o circuito de tuning/matching com desacoplamento ativo. (b) Foto mostrando o posicionamento dos elementos que minimizam o acoplamento via indutância mútua. ................................................................. 87
Figura 45 - Exemplo de Cable Trap utilizado para reduzir modos de corrente na blindagem dos cabos coaxiais de bobinas receptoras. O capacitor e o indutor feito com a malha do próprio cabo coaxial formam um circuito ressonante na frequência de operação. .............. 87
Figura 46 - (a) Caixa contendo o Cable Trap e os pré-amplificadores de 50Ω. Vista frontal do conector SUBD mixed da Bruker mostrando os pinos utilizados para a recepção e alimentação dos pré-amplificadores e diodos PIN. .............................................................. 88
Figura 47 - Medida do acoplamento entre os canais 1 e 2 na frequência de 85.24 MHz através do parâmetro S 12. ....................................................................................................................... 89
Figura 48 - Medidas de do coeficiente de reflexão S 11 utilizando o Network Analyzer mostrada em escala logarítmica (coluna esquerda) e na carta de Smith (coluna direita) para (a)
Figura 65 - Posicionamento do rato dentro da bobina Sela Cruzada para a realização de experimentos in vivo. .......................................................................................................... 116
Figura 66: Imagens in vivo obtidas dos três planos centrais do cérebro de um rato utilizando TX/RX=Sela Cruzada.......................................................................................................... 116
Figura 67 - Imagens in vivo obtidas com o mesmo protocolo utilizado na seção 5.3, mas com apenas uma média para TX= Birdcage-16 /RX=Bobina de superfície (esquerda) e TX/RX=Sela Cruzada (direita). ........................................................................................... 121
Figura 68 - Blindagem de RF e conjunto utilizado para o ajuste dos capacitores variáveis de Tuning/ Matching das bobinas transmissoras. ................................................................... 133
Figura 69 - (a) Suporte utilizado para o Birdcage-8 com usinagem para encaixe das partes condutoras com rebaixo de 1 mm. (b) Partes de cobre de 0.3 mm utilizadas. (c) Esquema elétrico incluindo o circuito de desacoplamento ativo. ....................................... 134
Figura 70 - (a) Suporte utilizado para o Birdcage-16 com usinagem para encaixe das partes condutoras com rebaixo de 1 mm. (b) Partes de cobre de 0.3 mm utilizadas. (c) Esquema elétrico incluindo o circuito de desacoplamento ativo. ....................................... 135
Figura 71 - (a) Suporte utilizado para a montagem do DCS coil com usinagem para encaixe das partes condutoras com rebaixo de 1 mm. (b) Lado oposto evidenciando os retornos e os cruzamentos isolados. (c) Parte condutora utilizada, incluindo o esquema elétrico com circuito de desacoplamento ativo. ...................................................................................... 136
Figura 72 - Representação de uma rede de duas portas sendo Zs a impedância da fonte, ZL a impedância da carga e Ei1, Er1, Ei2, Er2 as ondas incidentes e refletidas nas portas 1 e 2, respectivamente. ................................................................................................................. 137
Figura 73 - Exemplos de medidas dos parâmetros S com o Network Analyzer para aplicações no desenvolvimento de bobinas de RF. (a) Detecção da frequência de ressonância. (b) Medidas do campo B 1. (c) Tuning e Matching. ................................................................... 139
Figura 74 - (a) Família de círculos de acordo com a equação 87 para diferentes valores de resistências R. (b) Círculos descritos pela equação 88 para diferentes valores de reatâncias X. ....................................................................................................................... 141
Figura 75 - Exemplo típico de uma Carta de Smith. (figura retirada do site: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/c3/Smith_chart_bmd.gif, último acesso em 27/janeiro/2011). ........................................................................................................... 142
