Резонансные свойства погруженного в воду соленоида

Постановка проблемы. В явлении ядерного магнитного резонанса и магнитно-резонансной томографии для повышения сигнала от малой зоны применяют так называемые беспроводные катушки. В их основу положен LC-контур малого размера, индуктивно связанный с обычной катушкой, подключаемой к приёмнику с помощью кабеля. Обычно беспроводной LC-контур реализуют на сосредоточенных элементах. Известно, что для беспроводной катушки достаточно и одного сосредоточенного элемента – индуктивности. Для этого соленоид необходимо погрузить в воду. Такой эффект выявлен на изображениях ядерного магнитного резонанса во время проведения экспериментов по визуализации магнитно-резонансной томографии погруженных в воду металлических предметов после выпадения сигнала от них на фоне сигнала воды.

Цель. Отметить основные особенности эффекта усиления сигнала ядерного магнитного резонанса внутри погруженной в воду катушки, дать количественные оценки и отметить возможные его практические применения.

Результаты. Получены изображения, демонстрирующие эффект значительного (до 4 раз) усиления сигнала ядерного магнитного резонанса внутри соленоида по сравнению с сигналом вне его. Показано, что эффект зависит от электропроводности воды, а потому работает лишь в чистой (дистиллированной) воде, в противном случае – вместо повышения сигнала внутри соленоида возможно его снижение. Приведены расчеты параметров, определяющих основные свойства контура на базе соленоида, погруженного в воду, – величины распределенной емкости, взаимной индукции между контуром и проводной катушкой, электропроводности воды. Отмечено хорошее соответствие экспериментальных и расчетных данных.

Практическая значимость. Эффект увеличения межвитковой емкости при погружении катушки в воду можно использовать для уточнения значения этой величины в обычных условиях, т.е. в воздушной среде, поскольку по мере увеличения емкости повышается точность её определения при использовании типовых измерительных приборов.