[发明专利]一种应用于3T磁共振射频线圈的超材料结构

说明书

技术领域

本发明总体上涉及电磁技术领域，尤其涉及一种应用于3T磁共振射频线圈的超材料结构。

背景技术

磁共振系统主要包括磁体、谱仪、梯度系统、射频系统、图像重建系统等。射频系统主要是通过射频线圈来激发和采集磁共振信号。射频线圈的性能直接影响最终图像的质量。随着科技的发展以及越来越多的学科交叉和融合，不同领域的研究成果相结合逐步成为一种趋势。超材料是一种具有超自然电磁属性的人工复合电磁材料，由单元结构周期分布构成。超材料在射频领域的应用，特别是磁共振射频线圈的应用引起了研究者的兴趣。当电磁波入射时，在超材料结构中形成等效的LC谐振回路，从而通过磁谐振来实现对电磁波的控制和束缚，实现对磁共振射频场的增强等效果，获得更清晰的成像结果。由于3T磁共振成像环境的要求，超材料的制作材料要求是无磁性，价格比较昂贵。为了达到设计要求，一般都要反复测试和制作。

在超材料的设计和制作过程中，瑞士卷结构和开口谐振环结构可以调整谐振频率至3T磁共振的工作频率，但由于接入了实体电容，这样不可避免地引入了额外损耗，并且高精度的实体电容极大地增加了材料成本及工艺成本；其二是制作和装配过程复杂，需要对每个单元结构进行繁琐的频率校准，所以实用性不大。目前应用于磁共振的超材料结构主要有：1、瑞士卷结构，这些单元结构由厚度为50μm的铝箔卷成直径10mm，长度200mm的多层圆柱体，这些圆柱体以每边为10个再排列成一个六边形结构组成一块超材料。2、开口谐振环结构，每个开口谐振环都额外接有一个高精度(±1％)的电容来达到所需谐振频率。单元结构直径15mm，整块超材料由18×18×2个单元结构组成阵列。

于2016年12月6日提交的、申请号为CN201611107088.2的中国专利提供一种用于产生局域热点的电磁超材料结构，该专利虽然在减少发热、降低能耗方面有一定的改进，但是结构仍然比较复杂，成本较高。

有鉴于此，需要开发一种新的技术来克服这些缺陷。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供了一种应用于3T磁共振射频线圈的超材料结构。该结构使得可根据实际需求调整超材料的谐振频率。将该结构作为单元的超材料应用于3T磁共振射频线圈以提高射频场强度，提高图像的局部信噪比。

本发明所提供的应用于3T磁共振射频线圈的超材料结构可以包括绕线和绝缘层，所述绕线可以是螺旋形的，且可以分布在所述绝缘层的正反两面。

在一实施方案中，所述绕线优选是铜绕线。

在一实施方案中，所述铜绕线优选是两个，且分布在所述绝缘层的正反两面，形成以所述绝缘层的厚度为间距的平行电容器。

在一实施方案中，所述铜绕线可以是双面方形铜绕线。

在一实施方案中，所述超材料结构为超材料单元结构的周期性结构，所述超材料单元结构的尺寸优选介于14mm和16mm之间，所述铜绕线的厚度可以介于0.05mm和0.10mm之间，所述铜绕线的圈数在正反面均可以大于5圈，优选介于5圈和10圈之间，所述铜绕线的线宽优选介于0.4mm和0.6mm之间，所述铜绕线的线间距优选介于0.08mm和0.12mm之间。

在一实施方案中，所述铜绕线的边缘距离所述超材料单元结构的边界优选介于0.08mm和0.12mm之间，所述绝缘层的厚度优选介于0.30mm和0.50mm之间。

在一实施方案中，所述超材料单元结构的尺寸为15mm，所述铜绕线的厚度为0.07mm，所述铜绕线的圈数为7圈，所述铜绕线的线宽为0.5mm，所述铜绕线的线间距为0.10mm。

在一实施方案中，所述铜绕线的边缘距离所述超材料单元结构的边界为0.10mm，所述绝缘层的厚度为0.38mm，所述绝缘层可以为罗杰斯板材，型号可以为RT5880。

在一实施方案中，所述超材料单元结构的谐振频率f可以由电容C和电感L共同决定，且