[发明专利]基于可变绕组数法的极低频鸟笼谐振器

说明书

本发明涉及基于可变绕组数法的极低频鸟笼谐振器，属于电磁检测领域。所述可变绕组数法是指不采用传统鸟笼线圈的环带状结构方法，而是采用基于多匝利兹线缠绕结构的可变绕组数法。所述基于多匝利兹线缠绕结构的可变绕组数法，可实现沿圆周方位角的正弦电流分布，以N条腿的低通鸟笼线圈为例，不同于标准低通鸟笼线圈中用于产生磁场的电流流经包括电容器在内的带状结构轴向元件，新方法则是利用沿圆周方位角的可变缠绕匝数，从而实现沿圆周方位角的正弦电流分布，同时利用多股利兹线代替铜带，以增大整个线圈的电感。本发明的电感大，调谐方便，激励磁场强，结构简单、检测灵敏度高、可用于极低频的磁纳米粒子成像及极低场MRI等。

技术领域

本发明属于电磁检测领域，涉及基于可变绕组数法的极低频鸟笼谐振器。

背景技术

鸟笼谐振器由于其优良的特性而经常用于常规MRI。鸟笼谐振器在低场MRI中的使用仅限于高于例如0.1T的场强，未见用于极低(超低)场MRI，这是因为传统的环带状鸟笼线圈尺寸决定了其固有电感值较低，难于匹配到极低场MRI的几百kHz～2MHz频率。此外，对于磁粒子成像，激励频率在几十KHz级别，需要的射频激励磁场强度在10mT级别，传统的环带状鸟笼线圈的谐振频率和射频场强度均难满足应用要求。

为了解决上述问题，本发明提出一种基于可变绕组数法的极低频鸟笼谐振器。本发明提出的极低频正交模式的鸟笼谐振器可以在低至10kHz的频率下使用，其均匀性、有效体积、与信号带宽匹配的谐振带宽与传统的环带状鸟笼线圈相近。因此，一种基于集总参数传输线法的极低频鸟笼谐振器在磁纳米粒子成像和极低场MRI领域具有巨大的应用前景。。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供基于可变绕组数法的极低频鸟笼谐振器，电感大，调谐方便，激励磁场强，结构简单、检测灵敏度高、性能可靠，适用于无创无电离辐射检测的磁粒子成像和极低场MRI。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

基于可变绕组数法的极低频鸟笼谐振器，所述可变绕组数法采用基于多匝利兹线缠绕结构的可变绕组数法；

所述基于多匝利兹线缠绕结构的可变绕组数法，实现沿圆周方位角的正弦电流分布，对于N条腿的低通鸟笼线圈，利用沿圆周方位角的可变缠绕匝数，可变缠绕匝数满足W(θ)＝K×|sin(θ)|，W为绕线匝数，单位为匝，θ为圆周方位角，单位为弧度，K为常数，实现沿圆周方位角的正弦电流分布，同时利用多股利兹线代替铜带，以增大整个线圈的电感；

所述基于多匝利兹线缠绕结构的可变绕组数法，配置成正交激励模式，采用两个一样的线圈1和线圈2套接而成，即线圈2的内半径刚好等于线圈1的外半径，满足θ₁+θ₂＝90°，θ₁为线圈1的某一绕组所在圆周角，匝数为W₁＝K×|sin(θ₁)|，θ₂为线圈2的某一绕组所在圆周角，匝数为W₂＝K×|sin(θ₂)|。

可选的，所述基于多匝利兹线缠绕结构的可变绕组数法，配置成正交激励模式，还采用两个相同的线圈并接而成，即线圈2的内外半径刚好等于线圈1的内外半径，满足θ₁+θ₂90°，θ₁为线圈1的某一绕组所在圆周角，匝数为W₁＝K×|sin(θ₁)|，θ₂为线圈2的某一绕组所在圆周角，匝数为W₂＝K×|sin(θ₂)|。

本发明的有益效果在于：本发明提供的基于可变绕组数法的极低频鸟笼谐振器适用于无创无电离辐射检测的磁粒子成像和极低场MRI，极低频鸟笼谐振器的电感大，调谐方便，激励磁场强，结构简单、检测灵敏度高、性能可靠。