Couplage optimal d'une antenne IRM supraconductrice avec un transistor HEMT refroidi

par Lionel Chiron

Thèse de doctorat en Sciences appliquées. Électronique

Sous la direction de Luc Darrasse.

Soutenue en 2003

à Paris 11 .


  • Résumé

    En IRM la sensibilité du détecteur joue un rôle déterminant sur la résolution spatiale et temporelle accessible. Le circuit inductif du détecteur doit avoir un facteur de qualité (Q) élevé comme en IRM bas champ ou en microscopie RMN sur de petites régions anatomiques. L'adaptation du détecteur à un préamplificateur est alors difficile à réaliser sur la bande de fréquence nécessaire à la transmission du signal d'imagerie. Le chapitre 1 traite du couplage antenne-préamplificateur dans la littérature. Il existe une limite théorique en bande passante, dite limite de Fano. Il est montré que pour une dégradation constante du rapport signal-surbruit (RSB), la largeur de bande atteignable est inversement proportionnelle à la température de bruit Tn du préamplificateur. Le chapitre II est consacré à la recherche et à la caractérisation d'un amplificateur refroidi dépassant les limites de l'état de l'art en électronique RMN faible bruit. Les HEMTs sont les meilleurs candidats aux fréquences IRM mais leurs caractéristiques ne sont pas bien connues à ces fréquences et à basse température. Une méthode de caractérisation a été appliquée en combinant la mesure de paramètres S et le modèle de transistor bruyant de Pospieszalski. La caractérisation a été menée à 293 K et à 100 K. Le chapitre III traite de l'optimisation du couplage antenne-préamplificateur. L'étude est détaillée dans le cas d'un couplage inductif du second ordre qui offre le meilleur compromis efficacité/simplicité. Dans le chapitre IV les résultats précédents sont appliqués à la conception d'un prototype de préamplification intégré à un détecteur supraconducteur dédié à la microscopie localisée in-vivo à 1,5T.


  • Résumé

    In MRI the sensitivity of the detector plays a determining part on the spatial and temporal resolution available. The detector inductive circuit must have a high quality factor (Q) as in low field MRI or in NMR microscopy on small anatomical areas. The adaptation of the detector to a preamplifier is then difficult to realize on the frequency band necessary to the transmission of the signal. The chapter 1 deals with antenna-preamplifier coupling in the literature. There is a theoretical limit in band-width, known as limit of Fano is shown that for a constant degradation of the signal to noise ratio (SNR) the bandwidth achievable is inversely proportional to the noise temperature Tn noise of the preamplifier. Chapter II is devoted to the search and the characterization of a cooled amplifier exceeding the limits of l'état de l'art in weak noise NMR electronics. HEMTs are the best candidates at MRI frequencies but their characteristics are not well-known at these frequencies and low temperature. A method of characterization was applied by combining measurement of parameters S and the model of Pospieszalski nois transistor. The characterization was carried out to 293 K and 100 K. The chapter III deals with the optimisation of antenna-preamplifier coupling. The study is detailed in the case of an inductive coupling of the second order which offers the best tradeoff efficiency/simplicity. In chapter IV the preceding results are applied to the prototype preamplification design of a superconductive detector dedicated to microscopy located in-vivo with 1,5T.

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Informations

  • Détails : 202 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p.142-148. Index

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  • Bibliothèque : Université Paris-Sud (Orsay, Essonne). Service Commun de la Documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 0g ORSAY(2003)246
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