核磁共振超导探测线圈地研究.pdfVIP

康琳等：棱磁共振超导探涮线置的研究 核磁共振超导探测线圈的研究+ 康琳1潘傻’吴培亨1曹春海2 1南京大学电子科学与工程系 2南京第五十五所 【攮赛l本文叙述了两种模型的超导核磁共振探测线圈的设计Ⅲ，计算了趋导探测线簟舶谐振频率． 并获得较好的实验验证．尤其对于双层膜的模型，实验测得的谐振撷率与计算值的误差仅为11％．． 详细叙述了镧备YBCO棱磁共振探涮线圈的工艺及测试方法，测量了探测线■的Q值，其有载Q 懂在讯时选5500． 1前言 核磁共振系统是目前广泛应用于物理、化学、医学等技术领域的分析测量系统． 在核磁共振和核磁共振成像系统中．由于核磁共振的信号很弱[21，因而信噪比(shrR) 的提高尤其重要．我们知道在核磁共振系统中，共振频率∞o--Y80，Bo为磁场强度。 比倒系数Y为原子核的“旋磁比”常数嘲。，信噪比可以表示为【4】 册畦。 ! ．忙。疋+R瓦 Y 其中＆、Tc分别为线圈的电阻和温度，Rb、Tb为样品的电阻和温度。可见噪声一是来 自样品自身产生的噪声，另一是来自探测线圈带来的噪声。在高磁场时，样品的噪声 占主导地位，低场时线圈噪声占主导地位p】吼在线圈噪声为主时．用外延YBCO薄 膜探测线圈代替核磁共振成像系统中的普通探测线圈，可以大大提高信噪比，改普成 像质量，缩短成像时间01f4l。本文详细叙述了核磁共振用超导探澳4线圈的设计和制备， 计算了探涮线瞳的中心频率岛．测量了探测线圈的Q值。 2超导m积探测线圈的设计与计算 我们设计了两种模型，双面膜模型和单面膜模型- 1)两面媵模型 如图2-I所示：由两个螺旋窀感和两个平板电容组成，螺旋电感连接到两个平板 ·由蟊囊超导技术研究与开发中心、国家重点基础研究专项资助． 本文于20∞年6月23日收到． ， 157 康琳等：棱磁共振超导探测线圈的研究 电容的两极。电流通过平扳电容的耦台在整个电路中行成回路。平板电容中间夹着一 层介质，可班通过调节介质层的厚度来调节电容值。整个电路可以等效成串联的两个 电感和电容． 介质 根据线圈的尺寸(如表4．1j．田曩庭电感与十惯电各刚如下计算公式， D 其中eO=8．854187818X10”Ffin，为真空介电常数．e．为介质的相对介电常数，中间 介质层是45岬犀的聚腊氟乙烯层．e，取2．1．由此计算出探测线圈谐振频率的设计 值为： fo=荔毋=20．28MHz 2)单层骥模型 这种模型是在螺旋电感中间夹上交指电容．如图2-2所示．这种设计将使所有的 电流流向一个方向．使得与外部有很好的耦台． 铲量 髓20一层虞的模型示意圈 康琳等：辕破共Ii超导探测线圈的研究 3测量方法 我们用电感耦合法测量了探测线圈的Q值。测量系统示意图如图3*l所示： 1 3 2 4 田3-l电感耨台示意图 我们使用HP8590B频谱分析议产生源信号及完成对信号的检测，由于测量的环 境与线圈在核磁共振系统中的实际使用环境相似，所以用电感法耦台测量所得出的Q 值具有实际的参考意义。 4测量结果 (1)双层膜模型 测量结果如图4．1所示： 中心频率矗为：22．5661vIHz ．3dB带宽△f为：8．8kI-Iz ， 由Q。詈可得探测线圈的有载Q