專利名稱：用于核磁共振測錄的增強(qiáng)性能天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的涉及用于測井的核磁共振(NMR)設(shè)備和方法。更具體地，本發(fā)明涉及用于NMR測井設(shè)備的天線設(shè)計(jì)。
背景技術(shù)：
核磁共振(NMR)測錄工具測量來自在地球形成物中自旋核(最經(jīng)常是水和碳?xì)浠衔锏慕M成部分的質(zhì)子)的NMR信號(hào)的幅度和衰變常數(shù)。最初的信號(hào)幅度是總的形成物孔隙度的度量，而時(shí)間衰變，總是多次指數(shù)的，可被分解為指數(shù)衰變隨不同的橫向張弛時(shí)間的分布。張弛時(shí)間T2是自旋-自旋相互作用的度量，它提供有關(guān)形成物的細(xì)孔尺寸，流體類型，和水滲透率。這些參量是重要的巖石物理量，它說明NMR測錄為什么是流行的。
NMR測錄的質(zhì)量非常依賴于測量的信號(hào)-噪聲比S/N。S/N尤其是由靜磁場的強(qiáng)度、RF場的強(qiáng)度、和這兩個(gè)場在傳感區(qū)域中的相對取向確定。S/N也依賴于傳感區(qū)域的范圍大小。在脈沖式NMR測錄工具中，沿著z軸的靜磁場B0被使用來將核自旋軸極化，使得各個(gè)自旋以所謂的Larmor頻率ωL圍繞B0處理。在典型的測量周期中，RF場B1被使用來把磁化翻轉(zhuǎn)到另一個(gè)面(通常垂直于靜磁場方向)，以便在接收天線中生成NMR信號(hào)。
在NMR儀器中使用的RF天線可被近似為磁偶極子。NMR測錄儀器采用里面朝外的設(shè)計(jì)，其中樣本(例如地球成形物的區(qū)域)處在NMR儀器以外。要求用于這樣的應(yīng)用的天線的設(shè)計(jì)。兩個(gè)現(xiàn)在有售的NMR測錄工具使用縮短的半同軸和環(huán)設(shè)計(jì)。
用于NMR測錄應(yīng)用的RF天線通常工作在低的MHz頻率范圍，其中波長為100米量級(jí)。這些天線的物理長度小于1米，以及離井孔的工作深度(DOI)是厘米量級(jí)，因此天線總是工作在近場條件。這是重要的特征，因?yàn)樵贜MR測錄中提出的或使用的所有的天線在遠(yuǎn)區(qū)場上等價(jià)于簡單的偶極子天線，但它們具有復(fù)雜得多的近區(qū)場特性。
脈沖NMR儀器包含生成DC磁場B0的裝置，用于對準(zhǔn)核自旋軸，由此產(chǎn)生初始地沿著B0的方向的核磁化。另外，天線被使用來生成RF脈沖B1，它操控核磁化，以及產(chǎn)生可測量的NMR信號(hào)。在原則上，當(dāng)B0和B1的取向是正交時(shí)，S/N處在最大值。
在通信領(lǐng)域中廣泛使用的一種天線是通常被做成圓形或方形的簡單的環(huán)狀天線。在NMR應(yīng)用中使用的這種天線的變例是表面環(huán)(SL)天線。該名稱來自于這樣的事實(shí)環(huán)天線被放置在傳感器表面上以及取該表面上的曲線。為了進(jìn)一步提高效率，這些天線優(yōu)選地被放置在具有高的導(dǎo)磁率的材料上，諸如軟鐵氧體或其他非導(dǎo)電材料。
其他的天線改進(jìn)包括多匝天線或具有多個(gè)繞組的天線，以提高由天線產(chǎn)生的總的RF場。對于每一個(gè)附加匝，來自該繞組的RF場近似地與來自并行的繞組的RF場相加。然而，線圈的效率正比于流過繞組的電流量。由于匝數(shù)增加，線圈的阻抗增加，對于相同的電壓源，這導(dǎo)致流過線圈的較低的電流。因此，對于具有與電壓源良好的阻抗匹配的天線，增加的匝單獨(dú)不造成任何B1的增強(qiáng)。即使增加的阻抗改進(jìn)天線匹配，諸如一個(gè)最初不適當(dāng)?shù)仄ヅ涞奶炀€，在天線線圈的整個(gè)輻射表面上看到天線增強(qiáng)。因?yàn)閷τ贜MR來說，只寧愿要垂直于或幾乎垂直于B0的B1分量，在線圈的所有的點(diǎn)處增強(qiáng)B1不是最經(jīng)濟(jì)的方法。

發(fā)明內(nèi)容
在井下NMR測量設(shè)備中的天線線圈至少包括第一線圈部分，第一線圈部分有助于由天線線圈產(chǎn)生的總的RF場。部分線圈被增強(qiáng)，使得增強(qiáng)的線圈部分把與未增強(qiáng)的線圈部分相比更高比例的貢獻(xiàn)提供給總的RF場。
按照一個(gè)實(shí)施例，天線增強(qiáng)是通過在天線線圈部分處或在其附近提供附加的繞組而達(dá)到的。另一個(gè)增強(qiáng)的天線設(shè)計(jì)利用天線線圈的加長的部分，而不是附加繞組。


圖1A和1B示出現(xiàn)有技術(shù)的平的和彎曲的表面環(huán)狀天線。
圖2A，2B，2C和2D是平的和彎曲的表面環(huán)狀增強(qiáng)的天線的示例性實(shí)施例。
圖3A和3B是對于圖2的天線的磁場和RF場的圖。
圖4示出增強(qiáng)的表面天線的另一個(gè)實(shí)施例。
圖5是由多個(gè)線圈半圈增強(qiáng)的天線的示例性實(shí)施例。
圖6A和6B示出用于集中的NMR測錄工具的增強(qiáng)的天線。
圖7A，7B和7C是增強(qiáng)的天線的可選實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
按照所揭示的主題，信號(hào)強(qiáng)度是通過增強(qiáng)在地球成形物的樣本中輻射的RF場而增加的。具體地，NMR天線可被設(shè)計(jì)成增加垂直于靜磁場B0的RF場B1的總量。NMR天線被分成多個(gè)分段或部分，每個(gè)分段能夠產(chǎn)生近似二維RF場。取決于B0的方向，天線的一個(gè)或多個(gè)部分被增強(qiáng)，以使得對于由天線輸出的總的RF場，產(chǎn)生比起沒有增強(qiáng)時(shí)更高的貢獻(xiàn)。因?yàn)樘炀€的其余部分保留為未增強(qiáng)的，總的RF場包括來自增強(qiáng)的天線部分的比起未增強(qiáng)的部分更高的成比例的貢獻(xiàn)。這樣，總的RF場的定向分量可以根據(jù)被增強(qiáng)的天線部分和所作出的增強(qiáng)的量被操控。
轉(zhuǎn)到圖1A和1B，圖上顯示平的和彎曲的方形表面環(huán)路天線。大家知道，天線導(dǎo)體中的電流形成環(huán)路，以及產(chǎn)生輻射方向圖，它在遠(yuǎn)區(qū)場中等價(jià)于點(diǎn)磁偶極子天線的輻射方向圖。雖然環(huán)狀天線的磁偶極子描述對于大多數(shù)情形是相當(dāng)適當(dāng)?shù)模贜MR測錄應(yīng)用中需要更詳細(xì)的研究。這是因?yàn)橹挥写怪庇贐0的分量B1才是在改變磁化矢量的方向時(shí)是有效的。因此，當(dāng)B1和B0矢量的內(nèi)積，B1.B0＝B1a×B0a+B1t×B0t+B1r×B0r是最小值時(shí)，其中’a’表示軸向分量，’t’表示切向分量，和’r’表示徑向分量，來自敏感區(qū)域中每個(gè)點(diǎn)的NMR信號(hào)是最大值。
對于圖1所示的環(huán)，兩個(gè)邊10和12沿著工具的軸(軸方向)取向，而其余兩個(gè)邊14和16(末端)是切線方向。當(dāng)電流流過天線導(dǎo)體時(shí)，來自邊10和12的近B1場具有切向和徑向分量，由右手定則給出。這是不同于繞天線導(dǎo)體在軸向和徑向上旋轉(zhuǎn)的邊14和16發(fā)源的RF場。
轉(zhuǎn)到圖2A-2D，按照一個(gè)實(shí)施例，圖上顯示由對于圖1的天線的增強(qiáng)或修正方案得出的兩個(gè)增強(qiáng)的天線。在這個(gè)和以下的圖中，實(shí)線表示被放置在天線形式的上方的電流線，而虛線表示被放置在天線形式的下方的電流線。例如，圖2C和2D的天線匝的線30，32，34和36表示在圖1B的鐵氧體材料18的周圍或其他非導(dǎo)電材料的周圍的附加線圈繞組。在對于所有的實(shí)施例的情形下，這些相同的線代表圍繞鐵氧體材料18的附加的線圈匝，可選地，也表示被放置鐵氧體18或其他非導(dǎo)電材料的表面上的附加線圈部分或線圈匝。
在增強(qiáng)的天線的情形下，例如在圖2A上顯示的，在環(huán)路中的電流環(huán)行通過在每個(gè)末端的額外的匝，使得更多的輻射從邊14和34，以及16和36發(fā)射。因此，從天線發(fā)射的總的RF場接收來自增強(qiáng)的邊14和16(包括附加的繞組34和36)的比起來自未增強(qiáng)的邊10和12比例更大的貢獻(xiàn)。根據(jù)來自天線驅(qū)動(dòng)電路(未示出)和特定的應(yīng)用的阻抗和其他需要，可以加上附加的匝。例如，在其中加上附加線圈匝的場合下，天線線圈的阻抗增加。這個(gè)阻抗值必須與相關(guān)的驅(qū)動(dòng)電路(未示出)相匹配。附加的線圈匝是適當(dāng)?shù)模渲衼碜栽鰪?qiáng)的線圈部分的加到總的RF場的貢獻(xiàn)不足以得到所需要的返回的NMR信號(hào)強(qiáng)度。例如，在圖2A上，如果比起線圈部分15來說，B0在圍繞線圈部分14觀看時(shí)是非對稱的，以及如果在線圈部分16處的B0比起線圈部分14處更垂直于B0，則比起線圈部分14的增強(qiáng)可以有利地更增強(qiáng)線圈部分16。例如，這可以通過在線圈部分14只有一個(gè)增強(qiáng)的匝，但在線圈部分16要有多個(gè)增強(qiáng)的匝而達(dá)到。可選擇地，線圈部分14可以不用附加的匝實(shí)施，而線圈部分16要用半個(gè)、一個(gè)或多個(gè)附加的匝來實(shí)施，由此導(dǎo)致組合的增強(qiáng)的線圈部分，組成形為在靠近線圈部分16的區(qū)域中更強(qiáng)。因此，按照一個(gè)實(shí)施例，增強(qiáng)的匝的布置被使用來把B1場成形為更好地匹配于B0場。在這種情形下，B1場被成形為在更大的區(qū)域上達(dá)到與B0場的改進(jìn)的正交性。
在如圖2A所示的兩個(gè)縱向末端處不必放置額外的匝。在圖2B中，顯示了另一個(gè)實(shí)施例，其中額外的匝30和32被加到線圈的切向部分。
增強(qiáng)哪個(gè)線圈部分的設(shè)計(jì)選擇取決于多個(gè)因素，但主要取決于靜磁場B0的場分布圖。因?yàn)镹MR信號(hào)強(qiáng)度在B1和B0的取向互相正交時(shí)是更高的，應(yīng)當(dāng)增強(qiáng)來自使這個(gè)關(guān)系最大化的線圈部分的貢獻(xiàn)。這是在圖2C和2D上顯示的，圖上表示圖2B所示的天線的三維結(jié)構(gòu)。雖然其他因素可以改變結(jié)構(gòu)，在正常的條件下，在縱向末端處增強(qiáng)的天線，如圖2A和2C所示的那樣的天線，在磁極化方向B0處在切線方向(諸如磁鐵31的場合下)是最適合的。同樣地，雖然其他因素可以改變結(jié)構(gòu)，在正常的條件下，在切向末端處增強(qiáng)的天線(如圖2B和2D所示的那樣的天線)在磁極化方向處在軸向方向(諸如磁鐵33的場合下)是最適合的。下面參照圖3A和3B更詳細(xì)地討論這一點(diǎn)。
轉(zhuǎn)到圖3A，圖上顯示與圖2A和2C的增強(qiáng)的線圈有關(guān)的簡化場方向圖。圖3A是從圖2A所示的截面A-A觀看的。線圈部分14和16產(chǎn)生B1場，它按照右手法則圍繞電流路徑的方向旋轉(zhuǎn)。因?yàn)殡娏餮刂邢蚍较蛐羞M(jìn)通過邊14和16，沿場圖上任何給定的點(diǎn)生成的B1場由軸向分量B1a14，B1a16和徑向分量B1r14，B1r16組成。圖2A和2C所示的沿著邊14和16的附加的匝，在截面A-A上分別被顯示為線圈部分34和36(為了清楚起見，只顯示上部線圈部分)。這些平行軌跡實(shí)際上加到由邊14和16生成的B1場，軸向分量B1a34，B1a36和徑向分量B1r34，B1r36。
轉(zhuǎn)到圖3B，圖上顯示與圖2B和2D的增強(qiáng)的線圈有關(guān)的簡化場方向圖。圖3B是從圖2B所示的截面B-B觀看的RF場的圖。線圈部分10和12產(chǎn)生B1場，它按照右手法則圍繞電流路徑的方向旋轉(zhuǎn)。因?yàn)殡娏餮刂S向方向行進(jìn)通過邊10和12，沿場圖上任何給定的點(diǎn)生成的B1場由切向分量B1t10，B1t12和徑向分量B1r10，B1r12組成。圖2A和2C所示的沿著邊10和12的附加的匝，在截面B-B上分別被顯示為線圈部分30和32。這些平行軌跡實(shí)際上加到由邊10和12生成的B1場，切向分量B1t10，B1t12和徑向分量B1r10，B1r12。
繼續(xù)回到圖3A，參照圖2C，B0場28是由徑向偶極子磁鐵31生成的。B0方向圖是在切向方向和徑向方向，用’O’表示離開徑向-軸向平面的B0場，以及用’X’表示進(jìn)入徑向-軸向平面的B0場。具體地，在生成大部分NMR信號(hào)的NMR傳感區(qū)域的中心，B0場是純切向的。這個(gè)B0場28并不包含軸向分量或B0a分量。因?yàn)闆]有B0a，生成在軸向方向的B1的天線邊最適合于采用這個(gè)磁鐵31。換句話說，B1的任何軸向分量與只具有徑向和切向分量的B0匝交。
從圖3A，來自邊14和16的輻射生成具有徑向分量B1r和軸向分量B1a的RF場。從圖3B，來自邊10和12的輻射不產(chǎn)生具有軸向分量的RF場。因此，線圈部分14和16對于徑向磁鐵比起從邊10和12輻射的RF場是更有效的。因此，對于B0的這個(gè)特定的選擇，天線部分14和16分別用附加的線圈匝34和36增強(qiáng)。這樣，由每個(gè)增強(qiáng)部分生成的RF場是由該部分中每個(gè)線圈繞組生成的RF場的總和。具體地，對于線圈部分14，軸向分量至少被加倍，B1a14+B1a34。同樣地，對于線圈部分16，軸向分量也至少被加倍，B1a16+B1a36。結(jié)果是來自天線結(jié)構(gòu)11(圖2C)的總的RF場接受來自線圈部分14和16(包含繞組34和36)的比起來自線圈部分10和12的貢獻(xiàn)來說更大比例的貢獻(xiàn)，這包括想要的軸向RF場分量。增強(qiáng)的線圈部分14和16的徑向分量，比起僅僅由線圈部分14和16貢獻(xiàn)的徑向場B1也貢獻(xiàn)更大比例的徑向RF場分量到總的RF場。
轉(zhuǎn)到圖2B，2D和3B，按照另一個(gè)實(shí)施例，B0場29是由軸向偶極子生成的。在工具的中心處的B0方向圖是在軸向和徑向方向，用’O’表示離開徑向-切向平面的B0場，以及用’X’表示進(jìn)入徑向-切向平面的B0場。這個(gè)B0場29并不包含切向分量或B0t分量。因?yàn)闆]有B0t，對于生成在切向方向的B1分量的邊10和12的B1將更加垂直于B0，因此是受歡迎的。使用與以上相類似的分析，對于線圈部分10，切向分量至少是加倍的，B1t10+B1t30。同樣地，對于線圈部分12，切向分量也至少是加倍的，B1t12+B1t432。結(jié)果是來自天線結(jié)構(gòu)13(圖2D)的總的RF場接受來自線圈部分10和12(包含繞組30和32)的比起來自線圈部分14和16的貢獻(xiàn)來說更大比例的貢獻(xiàn)，這包括想要的切向RF場分量。正如以上的，增強(qiáng)的線圈部分10和12的徑向分量比起僅僅由線圈部分10和12貢獻(xiàn)的徑向場B1也貢獻(xiàn)更大比例的徑向RF場分量到總的RF場。
而且，具有沿著徑向的永久磁鐵偶極子的另一個(gè)實(shí)施例造成類似于圖3A的B0方向圖，但移位90度。在這個(gè)實(shí)施例中，B0方向圖并不具有軸向分量和場圖，以及應(yīng)用了類似于參照圖3A討論的天線增強(qiáng)。雖然沒有作為代表性的圖顯示出，B0偶極子的任何其他取向，例如小于90度的角度移位，組成以上兩個(gè)實(shí)施例(圖3A和3B)的某些線性組合。
應(yīng)當(dāng)指出，附加的繞組不需要放置在天線邊的末端，例如在矩形天線的情形下。按照另一個(gè)實(shí)施例，附加的繞組或匝40被制做在靠近天線環(huán)路的中間的點(diǎn)處，如圖4所示。這個(gè)變例的至少一個(gè)效果是在靠近天線的中心處更多地加權(quán)由天線生成的總的RF場。因?yàn)槭艿絅MR儀器影響的地球樣本的區(qū)域基本上是相應(yīng)于天線形狀的樣本的區(qū)域，在樣本中的RF場也以類似的方式被加權(quán)。
實(shí)際上，線圈增強(qiáng)允許B1場被成形為改進(jìn)(例如)在更大的區(qū)域中與B0場的正交性。這個(gè)設(shè)計(jì)具有優(yōu)點(diǎn)，例如在較長的天線設(shè)計(jì)中，提供在天線的長度上的更加均勻分布的RF場。換句話說，來自線圈部分16和14的RF場貢獻(xiàn)，即使具有增強(qiáng)匝，諸如圖2C那樣，隨著離額外繞組的距離增加而減小。對于長的天線，當(dāng)增強(qiáng)的匝例如位于靠近邊14和16時(shí)，增強(qiáng)的場分量在天線的長度的中間部分附近處可能是無效的。在邊14和16之間的位置處放置附加匝40導(dǎo)致沿線圈長度的更均勻分布的增強(qiáng)場貢獻(xiàn)。對于其中例如切線向場分量是想要的場合下的增強(qiáng)天線設(shè)計(jì)，使用沿著天線的軸向的附加的繞組，平行于以及在邊10和12之間，這同樣是正確的。設(shè)置線圈增強(qiáng)匝的另外的實(shí)施例總的涉及到其中B0在測試的區(qū)域上是非對稱的情況，這樣B1場被成形為比起如果保留為未增強(qiáng)的情形來說在更大的區(qū)域中與B0匹配。
而且，增強(qiáng)的匝不需要是整個(gè)匝。圖5顯示另一個(gè)實(shí)施例，其中使用半個(gè)匝50來增強(qiáng)天線。圖5顯示在表面環(huán)天線上平行于邊14和16的半個(gè)匝。半個(gè)匝60是通過把線圈沿著天線部分10延伸到點(diǎn)A，穿過天線部分12到點(diǎn)B，沿著天線部分12延伸到點(diǎn)C，再穿過天線部分10到點(diǎn)D，把線圈沿著天線部分10延伸，把線圈沿著天線部分14彎轉(zhuǎn)，以及倒過來重復(fù)該過程，從天線部分12在點(diǎn)E開始。按照一個(gè)實(shí)施例，在天線與附近的金屬零件之間的寄生耦合是一個(gè)問題的情形下，最好是半個(gè)匝。具體地，半個(gè)匝保持在鐵氧體表面上，例如，使得在附加的線圈部分與工具內(nèi)的任何金屬部件(典型地，在鐵氧體的另一邊上找到的)之間留下間距。
對于線圈可以想到類似的結(jié)構(gòu)，它把半個(gè)匝纏繞鐵氧體材料周圍的一部分，諸如圖1B。半個(gè)匝的增強(qiáng)結(jié)構(gòu)對于在平行于邊10和12的方向的附加平行繞組(例如，其中增強(qiáng)是想要用來增強(qiáng)切向RF場分量的場合下)同樣是可供使用的。而且，可以想到整個(gè)和半個(gè)匝的任何組合，它只需要對于公開的實(shí)施例作最小的修正。例如，如上所述，取決于繞組的加載影響，驅(qū)動(dòng)電路可能至少需要修正，以匹配于天線阻抗值。具體地，對于現(xiàn)有的NMR測錄工具，可能希望包括它的最高的數(shù)目的匝或部分，而保持在相關(guān)的現(xiàn)有的天線驅(qū)動(dòng)電路的阻抗限制內(nèi)。按照一個(gè)實(shí)施例，在磁鐵的每個(gè)末端圍繞鐵氧體材料的單個(gè)匝已證明可與當(dāng)今典型的NMR測錄工具上使用的驅(qū)動(dòng)電路是兼容的。
轉(zhuǎn)到圖6，另一個(gè)通用的現(xiàn)有的NMR工具設(shè)計(jì)被稱為集中的工具。圖6A上顯示被使用于集中的工具的典型的環(huán)天線。按照將所公開的線圈增強(qiáng)施加到集中的測錄工具的一個(gè)實(shí)施例，圖6B顯示增強(qiáng)匝的使用，其具有頂部的匝66和靠近非導(dǎo)電材料69的底部匝68。這個(gè)天線通過集中更多的B1在兩個(gè)軸向端而增強(qiáng)簡單的環(huán)的性能。參照貼片工具設(shè)計(jì)討論的相同的概念應(yīng)用到集中的工具設(shè)計(jì)。具體地，按照一個(gè)實(shí)施例，線圈增強(qiáng)被做成為使得B1場成形為比起未增強(qiáng)來說在更多的區(qū)域上更正交于B0場。另外，增強(qiáng)匝使得輻射單元更接近于其中要生成和檢測NMR信號(hào)的井孔壁。這個(gè)最后的點(diǎn)減小(但不消除)井孔中傳導(dǎo)性泥漿的加載效應(yīng)，以及甚至更多地改進(jìn)天線性能。
雖然至今為止已在附加的整個(gè)或部分線圈繞組或匝方面討論了天線增強(qiáng)，但可以想到有其他的增強(qiáng)，其選擇地增加由線圈的一個(gè)或多個(gè)部分對于由整個(gè)線圈生成的總的RF場的貢獻(xiàn)。圖7A顯示包括加長的線圈部分74和76同時(shí)與未增強(qiáng)的部分70和72相結(jié)合的替換的實(shí)施例。圖7B包括圓形天線的加長的部分84和86，它在模糊的邊界處與未增強(qiáng)的部分80和82合并。同樣的原理可應(yīng)用于圖7C所示的集中的工具設(shè)計(jì)。按照一個(gè)實(shí)施例，天線設(shè)計(jì)包括加長的線圈部分94和96同時(shí)與未增強(qiáng)的部分90和92相結(jié)合。在圖7A，7B和7C的每個(gè)圖上，天線通過集中更多的B1在軸向端而被增強(qiáng)。
上述的各個(gè)實(shí)施例的所公開的內(nèi)容和說明是說明性的和解釋性的，以及可以對于NMR獲取順序，測錄處理，在天線設(shè)計(jì)中采用的材料，部件的組織和采取的步驟的次序和定時(shí)，以及所顯示的系統(tǒng)的細(xì)節(jié)作出各種改變，而不背離所公開的主題。
權(quán)利要求
1.核磁共振天線設(shè)備，包括非導(dǎo)電材料；位于非導(dǎo)電材料附近的線圈，用于在地球形成物的樣本中生成總的RF場，線圈包括第一線圈部分，用于對總的RF場生成第一RF場貢獻(xiàn)；以及增強(qiáng)的線圈部分，用于對總的RF場生成增強(qiáng)的RF場貢獻(xiàn)，增強(qiáng)的RF場貢獻(xiàn)與第一RF場貢獻(xiàn)相比對總的RF場作出比例更高的貢獻(xiàn)。
2.如權(quán)利要求1所述的核磁共振天線，其特征在于增強(qiáng)的線圈部分包括至少一個(gè)圍繞非導(dǎo)電材料的附加匝。
3.如權(quán)利要求1所述的核磁共振天線，其特征在于線圈由線圈材料構(gòu)成，增強(qiáng)的線圈部分包括線圈材料的加長部分。
4.如權(quán)利要求1所述的核磁共振天線，其特征在于增強(qiáng)的線圈部分至少包括在非導(dǎo)電材料表面上的附加匝的一部分。
5.如權(quán)利要求1所述的核磁共振天線，其特征在于增強(qiáng)的線圈部分被利用來把總的RF場的形狀做成使得在樣本的區(qū)域上總的RF場與磁場之間的正交性接近最大化。
6.如權(quán)利要求1所述的核磁共振天線，其特征在于增強(qiáng)的線圈還包括第一增強(qiáng)線圈部分，用于對總的RF場生成第一增強(qiáng)的RF場貢獻(xiàn)；以及第二增強(qiáng)線圈部分，用于對總的RF場生成第二增強(qiáng)的RF場貢獻(xiàn)。
7.如權(quán)利要求10所述的核磁共振天線，其特征在于第二增強(qiáng)的RF場貢獻(xiàn)與第一增強(qiáng)的RF場貢獻(xiàn)相比對總的RF場作出比例更高的貢獻(xiàn)。
8.由天線線圈在地球形成物的樣本中產(chǎn)生總的RF場的方法，該方法包括以下步驟由天線線圈的第一部分對總的RF場生成第一RF場貢獻(xiàn)；增強(qiáng)天線線圈的增強(qiáng)部分上的電流通路；以及由天線線圈的增強(qiáng)部分對總的RF場生成增強(qiáng)的RF場貢獻(xiàn)，增強(qiáng)的RF場貢獻(xiàn)與第一RF場相比對總的RF場作出比例更大的貢獻(xiàn)。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于增強(qiáng)步驟包括至少一個(gè)圍繞非導(dǎo)電材料的附加天線線圈匝。
10.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于增強(qiáng)的線圈部分包括線圈材料的加長部分。
11.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于增強(qiáng)步驟至少包括在非導(dǎo)電材料表面上的附加的天線線圈匝一部分。
12.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于第一RF場貢獻(xiàn)與增強(qiáng)的RF場貢獻(xiàn)使得總的RF場比起沒有天線線圈的在增強(qiáng)的部分更垂直地對準(zhǔn)樣本中的靜磁場。
13.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于增強(qiáng)的線圈還包括第一增強(qiáng)線圈部分和第二增強(qiáng)線圈部分，所述方法還包括以下步驟由第一增強(qiáng)線圈部分對總的RF場生成第一增強(qiáng)的RF場貢獻(xiàn)；以及由第二增強(qiáng)線圈部分對總的RF場生成第二增強(qiáng)的RF場貢獻(xiàn)。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于第二增強(qiáng)的RF場貢獻(xiàn)與第一增強(qiáng)的RF場貢獻(xiàn)相比對總的RF場作出比例更高的貢獻(xiàn)。
15.由天線線圈在地球形成物的樣本中生成總的RF場的方法，包括以下步驟由天線線圈的第一部分對總的RF場生成第一貢獻(xiàn)；由天線線圈的第二部分對總的RF場生成第二貢獻(xiàn)，第二貢獻(xiàn)與第一貢獻(xiàn)相比對總的RF場作出比例更大的貢獻(xiàn)；根據(jù)第一和第二貢獻(xiàn)的組合將樣本區(qū)域上的總的RF場成形。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于成形步驟獲得在所述區(qū)域上幅度幾乎一致的總的RF場。
17.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于成形步驟實(shí)現(xiàn)與沒有成形相比在所述區(qū)域上與靜磁場更好地垂直對準(zhǔn)的總的RF場。
18.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于第二部分包括天線線圈的至少兩個(gè)邊與附加的線圈匝的至少一個(gè)部分的組合。
19.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于成形步驟包括天線的第二部分，該第二部分具有附加的天線線圈匝的至少一部分。
20.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于附加的天線線圈匝的至少一部分位于天線線圈的兩端之間。
21.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于附加的天線線圈匝的至少一部分位于天線線圈的至少一端。
全文摘要
用于井下核磁共振測錄工具的天線設(shè)計(jì)被增強(qiáng)，以將由天線生成的最終得到的RF場成形。增強(qiáng)是通過圍繞鐵氧體材料或者設(shè)在至少部分非導(dǎo)電材料的表面上把附加的匝加到一部分天線而實(shí)現(xiàn)的。附加的匝或半匝與來自平行天線部分的RF場相組合產(chǎn)生與來自未增強(qiáng)的線圈部分的RF場貢獻(xiàn)相比比例更高的RF場貢獻(xiàn)。而且，總的RF場可以根據(jù)增強(qiáng)匝的設(shè)置在地球樣本區(qū)域上成形。這樣，例如，總的RF場可被生成為在更大的樣本區(qū)域上實(shí)現(xiàn)與靜磁場的垂直對準(zhǔn)。
文檔編號(hào)G01R33/34GK1497776SQ200310101389
公開日2004年5月19日 申請日期2003年10月16日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月16日
發(fā)明者R·塔赫里安, R·P·哈里斯, R 塔赫里安, 哈里斯 申請人:施盧默格海外有限公司