一种用于核磁共振的平面射频线圈的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于核磁共振的平面射频线圈，包括在垂直方向具有一定距离且相互平行的正面线圈和反面线圈。所述正面线圈包括线圈II、III，所述反面线圈包括线圈I、IV，线圈II和线圈I的绕线方向相同，线圈III和线圈IV的绕线方向相同，线圈I和线圈III的绕线方向相反；所述第一几何子线圈I的绕线与第二几何子线圈II的绕线相互交错排列，所述第三几何子线圈III的绕线与第四几何子线圈IV的绕线相互交错排列。本实用新型提供的用于核磁共振的平面射频线圈，其在线圈上方目标区域的射频磁场相比通常正“8”字形线圈，射频磁场均匀度、磁场强度、线圈的品质因数都得到很好的提高。
【专利说明】—种用于核磁共振的平面射频线圈
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种平面射频线圈，特别涉及一种用于核磁共振的平面射频线圈。
【背景技术】
[0002]核磁共振，是物质原子核磁矩在外磁场的作用下发生能级分裂，并在外加射频磁场的作用下产生能级跃迁的物理现象。自1946年美国科学家Bloch、Purcell等人发现核磁共振吸收现象以来，核磁共振技术在波谱学、医学成像等领域得到了空前的发展，大大地推动了人类社会的进步。
[0003]然而，常见的高场核磁共振设备，比如核磁共振谱仪、医用磁共振成像仪等，具有体积庞大、笨重、移动性差等劣势，使其在实际样品的现场检测(对病人病情的实时监控)方面的应用受到了限制；此外，高场核磁共振设备的样品必须置于具有一定大小的封闭式磁体腔内才能够被测量，这使得高场核磁共振不能对具有任意形状的大样品进行无损检测。低场核磁共振传感器以其开放、便携、可对具有任意形状的样品进行测量的特性，弥补了高场核磁共振设备的不足，日益成为核磁共振技术研究的前沿课题。
[0004]在核磁共振中，射频磁场由射频线圈产生。射频线圈，兼有激发和接收核磁共振信号的作用，即在射频脉冲作用下触发样品中特定频率的核发生磁共振，并在触发脉冲关闭后接收感应到的核磁共振信号。目前常见的低场核磁共振平面射频线圈有平面螺旋线圈和“8”字形平面线圈。平面螺旋线圈是基于单电流载流线的设计思想，产生的射频磁场垂直于线圈表面；“8”字形平面线圈是基于两个流过反向电流的载流环的设计思想，产生的射频磁场平行于线圈表面。
[0005]根据核磁共振原理，射频线圈产生的射频磁场在目标区域要与磁体结构产生的静磁场正交；射频磁场要尽量均匀，以激发更多的样品发生共振；射频磁场的磁场强度要尽量大，使接受到的核磁共振信号尽量大。
[0006]对于产生的静磁场垂直于磁体表面的磁体结构，射频线圈常用“8”字形平面线圈，以使其产生的射频磁场在目标区域与磁体结构产生的静磁场正交。然而，通常的正“8”字形平面射频线圈在目标区域产生的射频磁场的磁场均匀性较差、磁场强度较小、线圈的品质因数不高。
实用新型内容
[0007]有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种用于核磁共振的平面射频线圈，在线圈上方目标区域的射频磁场均匀度、磁场强度、线圈的品质因数都得到很好的提高。
[0008]本实用新型的目的是通过这样的技术方案实现的，一种用于核磁共振的平面射频线圈，包括相互平行的正面线圈和反面线圈；所述正面线圈与反面线圈在垂直方向上具有一定距离；所述正面线圈包括第二几何子线圈II和第三几何子线圈III，所述反面线圈包括第一几何子线圈I和第四几何子线圈IV ;第一几何子线圈1、第二几何子线圈I1、第三几何子线圈III和第四几何子线圈IV依次串联；所述第一几何子线圈I与第二几何子线圈II的绕向相同，所述第一几何子线圈I的绕线与第二几何子线圈II的绕线相互交错排列；所述第三几何子线圈III与第四几何子线圈IV的绕向相同，所述第三几何子线圈III的绕线与第四几何子线圈IV的绕线相互交错排列；所述第二几何子线圈II与第三几何子线圈III的绕向相反；所述第一几何子线圈I与第四几何子线圈IV处于同一平面上，所述第二几何子线圈II与第三几何子线圈III处于同一平面上。
[0009]进一步，在射频线圈上方目标区域产生的射频磁场平行于射频线圈表面。
[0010]进一步，所述第一几何子线圈I的匝数多余第二几何子线圈II的匝数；所述第三几何子线圈III的匝数多余第四几何子线圈IV的匝数。
[0011 ] 进一步，所述正面线圈的外侧敷设有屏蔽环V。
[0012]由于采用了上述技术方案，本实用新型具有如下的优点:本实用新型提供的用于核磁共振的平面射频线圈，其在线圈上方目标区域的射频磁场相比通常正“8”字形线圈，射频磁场均匀度、磁场强度、线圈的品质因数都得到很好的提高。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步的详细描述，其中:
[0014]图1为平面射频线圈30ο方向俯视图；
[0015]图2为平面射频线圈俯视图；
[0016]图3为本实用新型实施例提供的正面线圈结构示意图；
[0017]图4为本实用新型实施例提供的反面线圈结构示意图；
[0018]图5为本实用新型实施例提供的平面射频线圈上方区域磁场矢量方向图；
[0019]图6为本实用新型实施例提供的平面射频线圈上方区域磁场幅值分布图。
【具体实施方式】
[0020]以下将结合附图，对本实用新型的优选实施例进行详细的描述；应当理解，优选实施例仅为了说明本实用新型，而不是为了限制本实用新型的保护范围。
[0021]如图1、2所示，本实用新型提供的用于核磁共振的平面射频线圈，射频线圈为双面结构，包含相互平行的两个平面子线圈:正面线圈和反面线圈。所述射频线圈在线圈上方目标区域产生的射频磁场平行于线圈表面，适用于与静磁场垂直于磁体表面的磁体结构配合使用。
[0022]所述正面线圈与反面线圈的形状相同。所述正面线圈与反面线圈由多个形状近似的几何几线圈构成。
[0023]所述正面线圈与反面线圈在垂直方向上具有一定距离；所述正面线圈包括第二几何子线圈II和第三几何子线圈III，所述反面线圈包括第一几何子线圈I和第四几何子线圈IV ;第一几何子线圈1、第二几何子线圈I1、第三几何子线圈III和第四几何子线圈IV依次串联；所述第一几何子线圈I与第二几何子线圈II的绕向相同，所述第一几何子线圈I的绕线与第二几何子线圈II的绕线相互交错排列；所述第三几何子线圈III与第四几何子线圈IV的绕向相同，所述第三几何子线圈III的绕线与第四几何子线圈IV的绕线相互交错排列；所述第二几何子线圈II与第三几何子线圈III的绕向相反；所述第一几何子线圈I与第四几何子线圈IV处于同一平面上，所述第二几何子线圈II与第三几何子线圈III处于同一平面上。
[0024]所述第一几何子线圈I的匝数多余第二几何子线圈II的匝数；所述第三几何子线圈III的匝数多余第四几何子线圈IV的匝数。
[0025]所述正面线圈的外侧敷设有屏蔽环V，在实际操作中，屏蔽环接地，以减少外部噪声对信号的干扰。
[0026]本实用新型所述的几何子线圈为“D”型、长方形、正方形或其它多边形的一种，本实用新型实施例中以“D”型线圈进行说明。
[0027]本实施例中，两个“D”型线圈(即线圈II和线圈III)组成一个类似圆形的正面线圈，两个“D”型线圈(即线圈I和线圈IV)组成一个类似圆形的反面线圈。
[0028]线圈II和线圈I的绕线方向相同，线圈III和线圈IV的绕线方向相同，线圈I和线圈III的绕线方向相反。两个线圈的绕线方向相同，产生的射频磁场方向一致，增强了射频磁场的强度。作为说明，以左半边线圈绕组(即线圈I和线圈II组成的绕组)为例。若电流从线圈I的引线进入线圈，电流在线圈I中的流向为逆时针方向；电流经过线圈1、II间的垂直引线进入线圈II，在II号线圈流向也为逆时针方向；电流在左半线圈绕组产生的射频磁场同为垂直纸面向上。电流从线圈II通过线圈I1、III间的垂直引线进入到线圈III，那么在线圈III中的电流流向为顺时针，在线圈IV中的电流流向也为顺时针，这样，在右半边线圈绕组中产生的射频磁场同为垂直纸面向下，增强了射频磁场强度。同时，正面线圈的绕组和对应下方的反面线圈的绕组的间隙相互交错排列，即正面线圈绕线下方对应的是反面线圈的绕组间的间隙，这样错开布线结构可减少寄生电容和涡流效应对射频线圈上方目标区域磁场的影响。
[0029]图3为正面线圈结构示意图。在线圈外侧敷设屏蔽环，减少外部噪声对信号的干扰。该实施例中射频线圈的绕线线宽为0.5mm,线间距为1.0mm,垂直引线厚度为0.2mm,屏蔽环的外直径为40mm。
[0030]图4为反面线圈结构示意图。反面线圈和正面线圈不同的是:1)反面线圈没有屏蔽环；2)反面线圈要比正面线圈左右各多I匝，即反面线圈的半径要比正面线圈的内线圈的半径多出0.75mm。
[0031]图5为本实用新型实施例提供的平面射频线圈上方区域磁场矢量方向图。在线圈上方中间区域，磁场方向与线圈表面平行性较好。所标注的目标区域为距离线圈上表面0.6mm处,0.8mm*0.8mm*0.8mm的区域。该平面射频线圈在线圈上方目标区域产生的射频磁场平行于线圈表面，适用于与静磁场垂直于磁体表面的磁体结构配合使用。
[0032]图6为本实用新型实施例提供的平面射频线圈上方区域磁场幅值分布图。在目标区域内，射频磁场的均匀性较好。
[0033]以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。
【权利要求】
1.一种用于核磁共振的平面射频线圈，其特征在于:包括相互平行的正面线圈和反面线圈；所述正面线圈与反面线圈在垂直方向上具有一定距离；所述正面线圈包括第二几何子线圈(II)和第三几何子线圈(III)，所述反面线圈包括第一几何子线圈(I)和第四几何子线圈(IV);第一几何子线圈(I)、第二几何子线圈(II)、第三几何子线圈(III)和第四几何子线圈(IV)依次串联；所述第一几何子线圈(I)与第二几何子线圈(II)的绕向相同，所述第一几何子线圈(I)的绕线与第二几何子线圈(II)的绕线相互交错排列；所述第三几何子线圈(III)与第四几何子线圈(IV)的绕向相同，所述第三几何子线圈(III)的绕线与第四几何子线圈(IV)的绕线相互交错排列；所述第二几何子线圈(II)与第三几何子线圈(III)的绕向相反；所述第一几何子线圈(I)与第四几何子线圈(IV)处于同一平面上，所述第二几何子线圈(II)与第三几何子线圈(III)处于同一平面上。
2.根据权利要求1所述的用于核磁共振的平面射频线圈，其特征在于:在射频线圈上方目标区域产生的射频磁场平行于射频线圈表面。
3.根据权利要求1所述的用于核磁共振的平面射频线圈，其特征在于:所述第一几何子线圈(I)的匝数多余第二几何子线圈(II)的匝数；所述第三几何子线圈(III)的匝数多余第四几何子线圈(IV)的匝数。
4.根据权利要求1所述的用于核磁共振的平面射频线圈，其特征在于:所述正面线圈的外侧敷设有屏蔽环(V)。
【文档编号】G01R33/34GK204044346SQ201420486331
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年8月26日 优先权日:2014年8月26日
【发明者】籍勇亮, 伏进, 吴高林, 王谦, 徐征, 郝建 申请人:国家电网公司, 国网重庆市电力公司电力科学研究院