A 1.5-T superconducting solenoid-dipole magnet for a magic-angle spinning field

用于魔角旋转场的 1.5T 超导螺线管偶极磁体

基本信息

  • 批准号:
    8334660
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 66.33万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2011
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2011-09-19 至 2014-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Phase 1 of this 2-phase program has two specific aims: 1) successful completion of a magic-angle-field (MAF) magnet of a significant field strength with an NMR-quality field homogeneity for slow MAS (magic-angle-spinning) MRI/NMR; and 2) application and demonstration with the proposed system of an innovative cryogenic system suitable for a superconducting magnet spinning in Phase 1 slowly (~0.1 Hz) and in Phase 2 at 6 Hz. Unlike a conventional NMR or MRI magnet that has a field vector of NMR quality directed only in one axis, an MAF vector may be decomposed into two field vectors, one directed in one axis and the other in the direction normal to the first axis. The best, and perhaps the easiest, way to ensure an NMR-quality field directed at an angle of 54.74o from the magnet axis (also the rotation axis) is to ensure independently an NMR-quality field generated by each of the coils comprising an MAF magnet. This is the crux of our innovative design concept to build a successful superconducting MAF magnet: a combination of an axial z-field solenoid coil and an x-axis field dipole coil, each generating an NMR-quality field of a specific strength. By adjusting each coil's field strength, we will be able to achieve with this Phase 1 magnet both requirements of field strength (here 1.5 T) and angle (54.74o). With this magnet, for the very first time, MAS NMR/MRI sciences will have a superconducting MAF magnet that generates an NMR- quality field of significant strength, e.g., 1.5 T >> 36 gauss (the previous high by the UC Berkeley group), operated in persistent mode. Another notable significance is an innovative cryogenics design applied to this magnet (also to used in Phase 2). Instead of operated in a bath of liquid helium (LHe), the magnet will be immersed in solid nitrogen (SN2). (In phase 2,the magnet will be housed in a cryostat which will rotate at 6 Hz.) This all-solid cold body ameliorates thermo-fluid issues associated with LHe under rotation. Also, the presence of SN2 in the cold body not only ensures a more uniform temperature throughout the windings but also provides a large thermal mass, enabling the magnet to maintain its operating field over a time period even when the primarily cooling source (LHe in Phase 1) is shut off. In summary, the successful completion of this 2-phase program will open new opportunities in MAS NMR/MRI sciences, which in turn will open new avenues to modern instrumental analysis, ultimately leading to novel non-invasive biomedical tools for analysis, diagnosis, and disease prevention.
该2相计划的第1阶段具有两个具体的目的:1)成功完成 具有NMR质量领域的重要场强度的魔术角(MAF)磁铁 慢速MAS(魔法旋转)MRI/NMR的同质性; 2)申请和 与适合的创新低温系统的拟议系统一起演示 在第1阶段(〜0.1 Hz)和6 Hz时2阶段的超导磁体旋转。 与具有NMR质量的现场向量的常规NMR或MRI磁铁不同 仅针对一个轴,一个MAF矢量可以分解为两个场矢量,一个 针对一个轴,另一个轴的方向正常为第一轴。最好的 也许是确保以54.74o角度定向的NMR质量领域的最简单方法 从磁铁轴(也是旋转轴)是为了确保独立的NMR质量 由包含MAF磁铁的每个线圈生成的场。这是我们的症结 创新的设计概念以建立成功的超导MAF磁铁: 轴向Z线电磁螺线管和X轴偶极偶极线的组合,每个线圈 产生特定强度的NMR质量领域。通过调整每个线圈的字段 强度,我们将能够使用此阶段1磁铁实现这两个场的要求 强度(在此1.5 T)和角度(54.74o)。使用这磁铁,马斯第一次 NMR/MRI科学将具有一个超导MAF磁铁,该磁铁会产生NMR- 质量强度的质量领域,例如1.5 t >> 36高斯(UC先前的高高 伯克利集团),以持久模式运行。另一个值得注意的意义是 创新的低温设计应用于该磁铁(也用于第2阶段)。反而 磁铁将浸入固体中 氮(SN2)。 (在第2阶段中,磁铁将放置在低温恒温器中,该低温将在6中旋转 Hz。)这个全稳态的冷体可以改善与LHE下方相关的热流体问题 旋转。同样,寒冷体内SN2的存在不仅确保了更均匀的 整个绕组中的温度,但也提供大型热量,使得能够 即使主要是 冷却来源(第1阶段中的LHE)被关闭。总之,成功完成 这个2阶段计划将在MAS NMR/MRI Sciences开放新机会 转弯将为现代工具分析开辟新的途径,最终导致新颖 用于分析,诊断和预防疾病的非侵入性生物医学工具。

项目成果

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