核磁共振成像设备以及核磁共振成像方法

摘要

公开了一种核磁共振成像设备以及核磁共振成像方法。本发明具有提供当共同的磁场被用作光学磁强计的偏磁场并用作要向样品施加的静磁场时避免带有光学磁强计的零灵敏度的区域并允许通过强的磁共振来进行成像的核磁共振成像设备等等的目标。当向样品施加静磁场的静磁场施加单元的方向是z方向时，多个标量磁强计的碱金属单元被布置为在z方向不与要被成像的区域重叠，并且在垂直于z方向的平面内方向不与要被成像的区域交叉。

说明书

技术领域

本发明涉及核磁共振成像设备以及核磁共振成像方法。

背景技术

已提出了使用碱金属气体的电子自旋的带有高灵敏度的光学磁 强计。当使用光学磁强计来测量磁共振（执行磁成像）时，用于操作 磁强计的偏磁场和要向样品施加的静磁场之间的关系在某种程度上是 受限制的。这是因为，碱金属或质子的拉莫尔频率ω₀是与磁场的幅度 |B|成比例的，ω₀=γ_A|B|。比例常数γ_A被称为回旋磁比。质子的核自旋 的回旋磁比小于碱金属的电子自旋的回旋磁比，例如，质子的回旋磁 比大约是钾的回旋磁比的1/167。

在使用具有上文所描述的属性的碱金属的光学磁强计的核磁共 振成像中有将碱金属的拉莫尔频率与质子的拉莫尔频率匹配的方法。 例如，I.Savukov、S.Seltzer以及M.Romalis的Detection of NMR  signals with a radio-frequency atomic magnetometer（Journal of  Magnetic Resonance，185，214（2007））公开了调整要向碱金属施 加的偏磁场的亥姆霍兹线圈和包围样品的螺线管线圈的组合。利用此 组合，独立地调整偏磁场以及要向样品施加的静磁场，并且将质子的 拉莫尔频率与钾的拉莫尔频率相匹配，以获得磁共振信号。

此外，还有已知的使光学磁强计的偏磁场和要向样品施加的静磁 场具有相同的均匀磁场的方法。作为这样的方法，G.Bevilacqua、V. Biancalana、Y.Dancheva、L.Moi（Journal of Magnetic Resonance， 201，222（2009））公开了一种方法：聚焦于垂直于样品中的磁偶极 子的偏磁场的方向的振动分量，单元的有效容积被布置于该分量所生 成的磁场平行于该偏磁场的位置。在此方法中，静磁场中从质子的核 磁共振生成的具有自由感应衰减（FID）的磁场被叠加在钾的偏磁场 上，并且其拉莫尔频率遭受调频。遭受调频的信号被解码，以取出自 由感应衰减的信号。

在使用光学磁强计的核磁共振成像中，如G.Bevilacqua、V. Biancalana、Y.Dancheva、L.Moi（Journal of Magnetic Resonance， 201，222（2009））所描述的使磁强计的偏磁场和要向样品施加的静 磁场具有相同的均匀磁场的方法可以避免如I.Savukov、S.Seltzer以 及Romalis的Detection of NMR signals with a radio-frequency atomic  magnetometer（Journal of Magnetic Resonance，185，214（2007）） 中所描述的对磁场的复杂调整，并且共同的磁场被用作光学磁强计的 偏磁场并用作要向样品施加的静磁场。

然而，还没有搞清楚当共同的磁场被如此用作光学磁强计的偏磁 场并用作要向样品施加的静磁场时避免带有光学磁强计的零灵敏度的 区域并通过强的磁共振来进行成像所需的条件。

发明内容

本发明针对当共同的磁场被用作光学磁强计的偏磁场并用作要 向样品施加的静磁场时避免带有光学磁强计的零灵敏度的区域并允许 通过强的磁共振来进行成像的核磁共振成像设备以及核磁共振成像方 法。

本发明提供了一种用于执行核磁共振成像的核磁共振成像设备， 包括：向被置于要被成像的区域的样品施加静磁场的静磁场施加单元； 施加RF脉冲的RF脉冲施加单元；施加梯度磁场的梯度磁场施加单 元；以及，检测核磁共振信号的核磁共振信号检测单元，其中，提供 多个标量磁强计作为核磁共振信号检测单元，其中通过碱金属单元来 构成检测核磁共振信号的传感器，形成共同的磁场以可用作操作多个 标量磁强计的偏磁场并用作要在静磁场施加单元中向样品施加的静磁 场，并且当静磁场施加单元在z方向向样品施加静磁场时，多个标量 磁强计的碱金属单元被布置为在z方向不与要被成像的区域重叠，并 且在垂直于z方向的平面内方向不与要被成像的区域交叉。

本发明还提供了一种用于执行核磁共振成像的核磁共振成像方 法，使用：向被置于要被成像的区域的样品施加静磁场的静磁场施加 单元；施加RF脉冲的RF脉冲施加单元；施加梯度磁场的梯度磁场 施加单元；以及，检测核磁共振信号的核磁共振信号检测单元，其中， 提供多个标量磁强计作为核磁共振信号检测单元，其中通过碱金属单 元来构成检测核磁共振信号的传感器，并且，在作为要在静磁场施加 单元中向样品施加的静磁场的共同的磁场来施加操作多个标量磁强计 的偏磁场的情况下，当静磁场施加单元在z方向向样品施加静磁场时， 多个标量磁强计的碱金属单元被布置为在z方向不与要被成像的区域 重叠，并且在垂直于z方向的平面内方向不与要被成像的区域交叉。

根据本发明，可以实现当共同的磁场被用作光学磁强计的偏磁场 并用作要向样品施加的静磁场时避免带有光学磁强计的零灵敏度的区 域并允许通过强的磁共振来进行成像的核磁共振成像设备以及核磁共 振成像方法。

通过下列参考附图对示例性实施例的描述，本发明的其他特征将 变得显而易见。

附图说明

图1示出了本发明的一实施例中的被置于原点的标量磁强计的灵 敏度分布。

图2示出了本发明的实施例中的当使用标量磁强计来测量磁共振 时的盲区。

图3A是在本发明的实施例中执行核磁共振成像时碱金属单元的 布置的平面图。

图3B是图3A的侧视图。

图4示出了本发明的示例1中的核磁共振成像设备的示例性配 置。

图5是光学磁强计系统的框图，其中本发明的示例1中的模块被 连接到外部光源、光电检测器以及控制系统，并被配置成作为标量类 型的光学磁强计来操作。

图6示出了用于本发明的示例1中的标量磁强计模块的示例。

图7A、7B、7C、7D、7E、7F和7G示出了用于在本发明的示 例1中测量来自样品的磁共振信号以执行成像的自旋回波的脉冲序 列。

图8A是在本发明的示例2中用于执行核磁共振成像的碱金属单 元的布置的平面图。

图8B是图8A的侧视图。

图9A是在本发明的示例3中用于执行核磁共振成像的碱金属单 元的布置的平面图。

图9B是图9A的侧视图。

具体实施方式

现在将根据附图详细描述本发明的优选实施例。

本发明基于核磁共振成像中的一发现，当操作标量磁强计的偏磁 场被作为要向静磁场施加单元中的样品施加的静磁场的共同的磁场而 施加时，避免了带有光学磁强计的零灵敏度的区域，以便允许通过强 的磁共振来进行成像。

为描述带有光学磁强计的零灵敏度的区域，在此实施例中，将首 先描述使用标量磁强计来作为光学磁强计的示例性配置。标量磁强计 在执行核磁共振成像的核磁共振成像设备中被用作检测核磁共振信号 的核磁共振信号检测单元。具体而言，此实施例中的核磁共振成像设 备包括：向被置于要被成像的区域的样品施加静磁场的静磁场施加单 元；施加RF脉冲的RF脉冲施加单元；施加梯度磁场的梯度磁场施 加单元；以及，检测核磁共振信号的核磁共振信号检测单元。

在这样的核磁共振成像设备中，标量磁强计构成核磁共振信号检 测单元。标量磁强计是产生取决于磁场的幅度|B|的输出的磁强计，该 磁强计使用碱金属的拉莫尔频率ω₀作为测量原理，其中ω₀=γ_A|B|。

当静磁场的幅度是B_dc，来自样品的FID信号的幅度是B_ac，并 且由静磁场和FID信号的磁场在带有碱金属单元的测量点形成的角度 是θ时，在静磁场B_dc充分大于FID信号的磁场B_ac的条件下，获得下 列表达式。

根据此表达式，新发现了下面所描述的Bevilacqua等人没有描述 的情况。具体而言，当传感器被布置于带有在来自样品的FID信号 B_ac的静磁场方向的增大的分量的位置时，获得强的磁共振信号。静磁 场B_dc中的FID信号通过以角频率ω_H=γB_dc振动的分量B_ac和在弛豫 时间T₂遭受横向弛豫的分量来构成。这里指出了比弛豫时间短的时间 尺度中的共振。

可以认为，静磁场B_dc中的磁化矢量m包括平行于静磁场的分量 m//以及垂直于静磁场并且以角频率ω_H=γB_dc振动的分量m⊥，彼此叠 加。当角度表示由作为矢量的磁化m以及静磁场形成的角度时， m⊥的幅度是在观察核磁共振成像中的信号 时，观察到由矢量m⊥生成的并随着该矢量的旋转以角频率ω_H振动的磁 场。是在弛豫时间T2弛豫的比例系数。如此，对于布置了传感器的 位置，考虑由在样品位置垂直于磁场的磁化m⊥生成的FID信号的磁 场分布。已发现，通过考虑增大磁场在静磁场方向的分量的布置，可 以由标量磁强计获得大信号。由被置于原点的磁化m⊥在位置d处生 成的磁场B(d)通过下列带有矢量d方向的单位矢量n的表达式来表 达。

$B\left(d\right)=\frac{{\mu }_0}{4\pi }\left[\frac{3n(\pi ·m_{\perp })-m_{\perp }}{{\left|d\right|}^3}\right]$

计算B(d)在静磁场方向的分量B_//(d)，以绘制等强度线，然后， 获得如图1中的图。此图示出了由磁化m⊥=(1,0,0)生成的磁场的z 分量的计算结果，其中z被置于作为静磁场方向的轴向方向的原点。

$B\left(d\right)=\frac{{\mu }_0}{4\pi }\left[\frac{3n(\pi ·m_{\perp })-m_{\perp }}{{\left|d\right|}^3}\right]$

基于上面的计算，可以考虑在执行核磁共振成像时传感器的灵敏 度分布。为此目的，可以从图1中的磁场强度的分布中读取并获得传 感器灵敏度的分布。图1示出了由被置于原点的磁化m⊥在位置矢量d 处生成的磁场的（z分量）。当我们考虑被置于坐标系的原点的传感 器时，它可以是根据当磁化m⊥被置于与传感器相距位置矢量-d时的 几何结构确定的灵敏度。如此，图1可以被读作示出了当标量磁强计 被置于原点时被布置于空间中的各点的磁化m⊥的信号灵敏度的分 布。由于分布相对于原点是对称的，因此，不需要将矢量d转换为矢 量-d。

图1示出了存在带有相对于传感器的灵敏度的符号变化的区域。 该区域包括从传感器起在静磁场方向延伸的轴，以及包括传感器并垂 直于静磁场的平面。来自核磁共振成像中的每个像素的信号都可以被 视为来自体素的磁共振信号的空间平均值。当核磁共振成像中的体素 交叉带有传感器的响应的符号变化的区域时，体素中的空间平均是带 有不同的符号的信号的累加。此时，从该体素中获得的信号相当小， 基本上接近于零。

在上面的描述中，传感器被视为理想点。实际上，传感器使用具 有有限尺寸的碱金属单元来读取磁场。对于传感器灵敏度降低的空间， 需要考虑（碱金属单元的尺寸+体素尺寸）的延伸。

最终，围绕向其中装入了碱金属以使用光学磁强计来检测磁场的 玻璃单元206，如图2所示的包括柱状部分的宽度和深度以及盘部分 的厚度的区域是在核磁共振成像中带有零或几乎为零的灵敏度的区 域。要注意，体素尺寸是在成像中确定的参数。

图2中的区域的尺寸没有预先准确地确定。通常，当碱金属单元 的尺寸相对于毫米量级的体素尺寸为厘米量级时，盲区的延伸主要受 碱金属单元的尺寸的影响。具体而言，图2中的盲区的尺寸（柱状部 分的宽度和深度以及盘部分的厚度）基本上可以由碱金属单元的尺寸 来确定。如此，有必要在确定了样品中在核磁共振成像（MRI）中的 要被成像的区域之后，布置多个光学磁强计，并确定光学磁强计的传 感器模块的位置，使得光学磁强计中的任何一个在要被成像的区域中 的任何一点都具有充分的灵敏度。

参考图3A和示出了其侧视图的图3B，将描述核磁共振成像设备 中的传感器的示例性布置。如图3A所示，光学磁强计模块207a和207b 通过光纤连接到外部控制器。在模块中，布置了其中装入了碱金属的 玻璃单元206a和206b。在图中的z方向向要通过MRI成像的区域205 中的样品施加静磁场。

此时，盲区221a在单元206a的静磁场方向延伸。此外，盲区222a 还在包括单元206a并垂直于静磁场的方向延伸。类似地，盲区221b 和222b在单元207b中延伸。图3B中的阴影部分是对两个单元206a 和206b通用的盲区。

具体而言，当确定了要被成像的区域205时，标量磁强计的多个 碱金属单元206a和206b被布置为使得沿着静磁场（在图3A和3B中 为z）的坐标不重叠，尽管每个z坐标都可以与要被成像的区域205 重叠。单元206a和206b被布置为在垂直于静磁场的平面（在图3B 中为x-y平面）内不与要被成像的区域205交叉。

具体而言，当静磁场施加单元在z方向向样品施加静磁场时，多 个标量磁强计的碱金属单元（单元206a和206b）被布置为在z方向 不与要被成像的区域重叠，并且在垂直于z方向的平面内方向不与要 被成像的区域交叉。如此，当共同的磁场可用作操作标量磁强计的偏 磁场以及在静磁场施加单元中要向样品施加的静磁场时，避免了带有 光学磁强计的零灵敏度的区域，以允许通过强的磁共振进行成像。

此外，还在更靠近样品的位置获得更大的磁信号。如此，如下面 所描述的，单元被布置于靠近要被成像的区域的位置。

具体而言，期望将单元布置在这样的位置：由将面向碱金属单元 的要被成像的区域205在垂直于作为静磁场施加方向的z方向的平面 内方向的一端和另一端中的每一个与碱金属单元的中心连接的线形成 的角度θ（从单元206a和206b的中心来看的要被成像的区域205的 角度θ）超出90度。如果根据上文所描述的两个初始限制从单元206 的中心来看要被成像的区域205的角度θ不能超出90度，则期望将单 元布置在角度θ至少为60度的位置。

示例

现在将描述本发明的示例。

（示例1）

作为示例1，将参考图4来描述本发明所应用于的核磁共振成像 设备的示例性配置。如图4所示，此示例中的核磁共振成像设备被在 三个轴线方向引导的三对线圈201包围，以消除地球磁场。此外，核 磁共振成像设备还包括用于向样品施加静磁场的亥姆霍兹线圈对 202。该线圈对202施加具有例如大约50μT到200μT的强度的静磁 场B₀。极化线圈203在垂直于静磁场B₀的方向生成磁场，以导致样 品的自旋极化。极化线圈203施加例如40mT到100mT的磁场。RF 线圈204向样品施加180°脉冲或90°脉冲，以控制样品的自旋的方向。 整个核磁共振设备被容纳在铝的电磁屏蔽盒子（未示出）中，以防止 来自测量环境的磁场噪声。图4示意性地示出了设备中要被成像的区 域205。要被置于设备中的样品或活体有时比区域205大得多。

闭环标量磁强计模块207a和207b使用碱金属单元来作为用于检 测核磁共振的磁传感器。磁强计207a和207b包括碱金属单元206a 和206b，并且光学地读取碱金属蒸汽的自旋的行为，以检测磁场。稍 后将描述标量磁强计的细节。该图没有示出需要连接到模块并作为标 量磁强计来操作的光源。下面将详细地对此进行描述。

提供了Gz线圈208、Gx线圈209以及Gy线圈210，作为用于 施加用于进行成像的梯度磁场的线圈。Gz是指z方向的具有取决于z 坐标的值的磁场强度（梯度磁场）的磁场Bz。类似地，Gy和Gx还 指z方向的具有取决于y坐标和x坐标的值的磁场强度（梯度磁场） 的磁场Bz。

图6示出了此处所使用的标量磁强计模块207a和207b的示例。

单元421由诸如玻璃之类的对探测光或泵浦光透明的材料制成。 钾（K）作为碱金属原子族被装入到单元421中以便密封。还装入氦 （He）和氮气（N₂），作为缓冲气体和骤冷气体。缓冲气体防止极化 的碱金属原子的扩散，以降低由于与单元壁的碰撞所造成的自旋弛豫， 如此，对于增大碱金属的极化比是有效的。N₂气体是从激发态的K带 走能量的骤冷气体，以防止发射光，如此，对于提高光泵浦的效率是 有效的。

在单元421周围提供了炉431。为增大单元421中的碱金属气体 的密度以操作磁强计，最大将单元421加热到大约200摄氏度。为此 目的，将加热器置于炉431内。炉431还可以用于防止内部热量被释 放到外部，如此，利用隔热材料来覆盖其表面。在光路上设置了光学 窗口，通过该光学窗口，稍后所描述的泵浦光和探测光经过，以确保 光路。在图6中，炉431的上端是打开的，以便示出单元421的内部， 但是，单元421实际是被炉完全封闭的。

在泵浦光的光学系统中，从连接到光纤连接器401的光纤（未示 出）的端面发出的激光在由光纤的数值孔径（NA）确定的辐射角的范 围内延伸。光被凸透镜402转换为准直光束，并被偏振光束分离器403 和四分之一波片404转换为圆偏振泵浦光，然后，被施加于单元421。

在探测光的光学系统中，从连接到光纤连接器411的光纤（未示 出）的端面发出的激光在由光纤的数值孔径（NA）确定的辐射角的范 围内延伸。光被凸透镜412转换为准直光束。在此示例中，光路被反 射镜413折转，以降低模块的尺寸。经过偏振器414的线性偏振的平 面被半波片415旋转和调整，以获得向单元421施加的线性偏振探测 光。

在用于偏振测量的平衡型的光接收系统中，来自偏振光束分离器 416的透射光和反射光被聚光透镜417和419聚焦。聚焦于连接到光 纤连接器418和420的光纤的端面的光被耦合到光纤的波导模，并被 从模块取出。在模块中，碱性单元被布置在模块的端部而非中心，以 便尽可能靠近样品。然而，碱金属单元具有有限尺寸，且被置于包括 加热器和绝热层的炉中，如此，从模块的外侧到碱金属单元的中心的 距离是有限值d。值d例如是大约3cm。

如图5所示，模块连接到外部光源、光电检测器，以及控制系统， 并作为标量光学磁强计来操作。

在图5中的框图中，从泵浦光的激光源502发出的泵浦光的波长 与允许单元中的原子族的极化（例如，作为碱金属的钾的D1共振线） 的波长相匹配。波长大约是770nm。作为激光的强度调制的光学调制 器503，这里使用EO调制器。从EO调制器输出的光被耦合到偏振 保持单模光纤。光纤的发射端被连接到图6中的模块207a和207b的 光纤连接器401。

从探测光的光源501发射的激光的输出被连接到偏振保持单模光 纤。光纤的发射端被连接到模块207a和207b的光纤连接器411。期 望探测光在某种程度上解谐，以用于原子的共振线的跃迁，以避免不 必要的泵浦，并增大偏振面的旋转角。例如，使用769.9nm的光。

多模光纤被连接到模块207a和207b的平衡型光接收器的光纤连 接器418和420，并且一组平衡型光电检测器505接收来自光纤的光。 作为连接到光电检测器的运算放大器电路506的输出，可以测量偏振 面的旋转角。

磁强计在z方向的偏磁场下操作。泵浦光在单元中的自旋极化在 x轴方向的此周期中被EO调制器调制。碱金属的自旋极化在作为偏 磁场的方向的z方向围绕旋转轴以拉莫尔频率执行进动。这以拉莫尔 频率调制在y轴方向经过的探测光的偏振面的旋转。

锁定放大器507使用合成函数发生器509的输出作为参考信号来 执行锁定检测。可以从锁定放大器中取出取决于模块中的碱金属单元 的磁场的拉莫尔频率的变化，作为响应于参考信号的相移。PID控制 器508利用相移量作为错误信号来操作，并且使得错误信号是0的反 馈信号被返回到合成函数发生器509。如此，合成函数发生器509的 振荡频率可以被控制，以配置执行自激振荡的标量磁强计，同时根据 模块的单元部分的磁场的强度而改变振荡频率。

用于配置标量磁强计的方法不仅限于此，例如，可以使用下面所 描述的磁强计，其类型为施加射频磁场以强制碱金属单元中的自旋极 化围绕静磁场执行进动。

具体而言，可以使用M-z磁强计（N.Beverini,E.Alzetta,E. Maccioni,O.Faggioni,C.Carmisciano:A potassium vapor  magnetometer optically pumped by a diode laser,on Proceeding of the 12th European Forum on Time and Frequency(EFTF 98)）。

此外，可以使用M-x磁强计（S.Groeger,G.Bison,J.-L. Schenker,R.Wynands和A.Weis,A high-sensitivity laser-pumped  Mx magnetometer,The European Physical Journal D-Atomic, Molecular,Optical and Plasma Physics,Volume 38,239-247）。

利用此设备，使用如图7A、7B、7C、7D、7E、7F和7G所示 的自旋回波的脉冲序列来测量来自样品的磁共振信号，以执行成像。 从测量的开始到结束，恒定电流经过亥姆霍兹线圈对202，z方向的 静磁场B0（在附图中，这通过字符z示出，带有抑扬符）被生成并被 施加于样品和标量磁强计207a和207b（图7C）。

首先，电流经过极化线圈203，生成具有80mT的幅度的y轴方 向的磁场（在附图中，这通过字符y来示出，带有抑扬符），以极化 样品（图7A）。期望磁场的施加时间tp长于样品的质子自旋的纵向 弛豫时间。要经过极化线圈203的电流快速地减小，以在z方向对齐 样品的自旋。当延迟时间td已过去时，从RF线圈204施加90°脉冲， 而同时施加由Gz线圈208生成的切片选择梯度磁场，从而生成FID 信号（图7B和7F）。施加重聚集梯度磁场脉冲，以对齐自旋的相位。 由Gy线圈209为相位编码方向的y轴生成梯度磁场，并将其添加到 样品（图7E）。同时，为用于频率编码的x轴，向Gx线圈210施加 梯度磁场（图7D）。在时间τ已过去后，施加180°脉冲，以将样品的 自旋的旋转相位反转180°（图7B），并且再次为用于频率编码的x 轴向Gx线圈施加梯度磁场（图7D）。在时间2τ从第一90°脉冲起已 过去后，观察自旋回波的峰值（图7G）。对于y轴方向的分割的部分 的数量，重复相位编码步骤，以生成不同的Gy，获得所有数据，并生 成实际空间的图像。

用于根据磁共振信号进行成像的脉冲序列不仅限于此。例如，可 以施加已知的梯度回波。代替切片选择，可以施加3D区域的成像， 其中z轴方向是相位编码方向。此外，由于提供了多个磁传感器，因 此，可以使用通过诸如灵敏度编码（SENSE）（K.P.Pruessman,M. Weiger M.B.Scheidegger,P.Boesiger,SENSE:Sensitivity encoding  for fast MRI,Magn.Reson.Med.42(1999)952）之类的已知方法来进 行平行成像的方法，以减少相位编码的步骤。

（示例2）

作为示例2，将参考图8A和示出了其侧视图的图8B来描述要被 成像的区域的形状不同于示例1中的形状的示例性配置。

在示例1中，对于要被成像的区域，在z方向中区域的剖面形状 是薄板状的形状，并且在垂直于z方向的平面内方向的剖面形状是边 的尺寸大于薄板的厚度的方形形状。

另一方面，在此示例中，对于要被成像的区域，在垂直于z方向 的平面内方向的剖面形状是薄板状的形状，并且在z方向中区域的剖 面形状是边的尺寸大于薄板的厚度的方形形状。具体而言，如图8A 所示，区域是在y轴方向的薄板状的区域。

也是在此情况下，存在如实施例中所描述的相同限制。具体而言， 当确定了要被成像的区域205时，标量磁强计的多个碱金属单元206a 和206b被布置为使得沿着静磁场的坐标（在图8B中为z）不重叠。 然而，每个z坐标都可以与被成像的区域205重叠。单元206a和206b 被布置为在垂直于静磁场的平面内（在图8B中为x-y平面）不与要 被成像的区域205交叉。

此外，还在更靠近样品的位置获得更大的磁信号。如此，如下面 所描述的，期望单元206a和206b被布置于靠近样品的位置。具体而 言，期望将单元布置在这样的位置：期望由将面向多个标量磁强计的 碱金属单元中的每一个的要被成像的区域在垂直于作为静磁场施加方 向的z方向的平面内方向的一端和另一端中的每一个与多个标量磁强 计的碱金属单元中的每一个的中心连接的线形成的角度θ（从单元 206a和206b的中心来看的要被成像的区域205的角度θ）至少为60 度，如果根据上文所描述的两个初始限制该角度不能超出90度的话。

（示例3）

在示例3中，将参考图9A和示出了其侧视图的图9B来描述当 发现要被成像的空间中的样品没有完全地填充要被成像的空间且图像 中存在只带有空气的区域时传感器的示例性的可能的布置。

例如，当要被成像的区域包括椭圆柱形样品区域时，具体而言， 当要被成像205的空间包括椭圆柱形样品时，传感器如图9A那样布 置。具体而言，传感器模块207a和207b被沿着椭圆柱的侧表面布置， 如此，如果单元进入要被成像的空间，则单元在实践中不会变为障碍 物。如图9A所示，单元206a和206b被布置为在垂直于静磁场的平 面（在图9B中为x-y平面）内不与样品交叉，从而，允许图像的配置。 多个碱金属单元206a和206b被布置为使得沿着静磁场的坐标不重叠。 这些方面与示例1和2中相同。

虽然参考示例性实施例描述了本发明，但是应该理解，本发明不 仅限于所公开的示例性实施例。下列权利要求的范围应该有最宽广的 解释，以便包含所有这样的修改以及等效结构和功能。