【摘 要】
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磁共振仪器在化学、生物、医学等研究领域有着广泛应用,是重要的科学检测仪器,根据工作原理和应用领域的不同,磁共振仪器系统大致可分为NMR和MRI仪器两大类,磁共振仪器性能很大程度上依赖磁体主磁场B0的均匀度和梯度场性能,提高主磁场均匀度的匀场线圈和产生梯度场的梯度线圈是磁共振仪器系统的两大关键部件,匀场线圈和梯度线圈设计研究一直是磁共振仪器的研究热点和难点。针对不同类型的磁共振仪器系统对匀场及梯度线
【机 构】
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中国科学院大学(中国科学院精密测量科学与技术创新研究院)
【出 处】
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中国科学院大学(中国科学院精密测量科学与技术创新研究院)
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磁共振仪器在化学、生物、医学等研究领域有着广泛应用,是重要的科学检测仪器,根据工作原理和应用领域的不同,磁共振仪器系统大致可分为NMR和MRI仪器两大类,磁共振仪器性能很大程度上依赖磁体主磁场B0的均匀度和梯度场性能,提高主磁场均匀度的匀场线圈和产生梯度场的梯度线圈是磁共振仪器系统的两大关键部件,匀场线圈和梯度线圈设计研究一直是磁共振仪器的研究热点和难点。针对不同类型的磁共振仪器系统对匀场及梯度线圈的不同需求,本论文开展了如下研究:（1）考虑到不同类型磁体之间的结构差异,对有限差分流函数法进行了改进。有针对性地构造有限差分方程组和正则化约束矩阵,计算出了适用于平板型磁体、圆筒型磁体和Halbach型磁体的匀场和梯度线圈绕线模式。逐一对线圈模型进行电磁场仿真,仿真结果表明有限差分流函数法用于设计匀场线圈具有可行性。（2）为了验证改进优化的有限差分流函数法的有效性和实用性,按照理论计算生成的平板型一阶匀场线圈的绕线模式制作了一套匀场-梯度双功能线圈。并在自主研制的0.06T低场谱仪系统上,使用该线圈分别进行了相关的匀场及MRI成像实验。通过匀场可使10mm样品管的水的1H NMR谱峰半高宽由120Hz缩窄至20Hz,显著地提高了磁场均匀度;而在MRI成像实验中得到了样品的轮廓清晰无形变MRI图像。这些实验结果表明使用改进优化的有限差分流函数法设计制作的匀场及梯度线圈的性能良好,可满足实际应用需求。
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