永磁微型磁共振成像仪的梯度线圈与图像质量

通过理论分析结合计算机仿真试验剖析了磁共振成像(MRI)中梯度场线性对图像质量影响的原理,在梯度场线性有缺陷的情况下,用实例和计算机模拟直观的展示了重建图像和模拟结果. 结合研发实践发现,在永磁微小口径、低场强用于鼠类等小动物成像情况下,对梯度场线性度的要求远高于文献中提出的指标. 依靠软件改进,图像没有本质的提高,尝试补偿技术耗时费力效果也不理想. 说明了对永磁微小口径成像仪研发线性度更好的梯度线圈是提高图像质量的关键技术之一. 揭示了在理想条件下普适的理论原理,在不同的实践条件下有不同的趋近理想条件要求. 将具有独立知识产权的高线性梯度线圈安装在自行研制的仪器上得到了较好的图像.     

超高场磁共振人体成像应用研究和医学前景

20世纪90年代初,随着第一代超高场磁共振成像仪的投入使用,因其诸多的优点,如更高的检测信噪比、更好的对比度、更强的BOLD效应和更宽的波谱,超高场磁共振成像成为国际医学磁共振领域最热门的研究方向之一.该文以最新一代的7.0 T MRI成像仪为例,简述超高场磁共振人体成像仪的系统结构、研究进展,并展望其在神经科学、认知科学和医学的应用前景.     

基于磁通门和时域数字鉴频的磁场锁定系统

永磁型磁共振仪器的磁体易受温度和其他环境磁场干扰,造成主磁场波动,进而影响仪器测量的重复性和准确性．本文讨论了两种解决磁场波动的锁定方法：一方面,通过磁通门传感器对环境波动引起的瞬态磁场进行高灵敏探测,然后采用现场可编程门阵列进行实时处理并计算磁场补偿量;另一方面,针对环境温度变化引起的缓慢磁场偏移,则采用时域数字鉴频锁场方法,在对锁样品进行射频激发后,将磁共振信号通过混频变换到较低的频率范围,再转换为方波,然后直接送入现场可编程门阵列进行周期测量,并计算磁场补偿量．将两种方法获得的磁场补偿量叠加后,再转换为电流信号驱动安装在磁体上的B₀补偿线圈,并研制了一套磁场锁定系统,以实现对磁场的锁定.在0.5 T食品快检磁共振分析仪上进行测试验证,结果显示当受到瞬态干扰时,可将磁场稳定在±4 Hz(对应磁场为±0.093 9μT)范围内,同时也可以精准测量温度造成的磁场偏移,该结果验证了本文磁场锁定方法的可行性．     

几组特殊形状永磁体的磁场及梯度COMSOL分析

利用COMSOL"静磁场,无电流"的应用模式给出了相对放置的永磁条、具有磁回路结构的磁轭磁极、环形磁体的磁场分布图,并分析了这3组磁体的磁场和梯度情况,更关注于均匀磁场和恒梯度磁场的分布情况。     

永磁导轨磁场的三维有限元计算及纵向磁场不均匀性分析

在高温超导磁悬浮车永磁轨道中,由于轨道的连接处存在缝隙,将影响永磁轨道纵向磁场的分布。文中用CEDRAT公司的Flux3D电磁计算软件,建立了高温超导磁悬浮车导轨磁场的三维计算模型。该模型的计算结果与实验结果一致性较好。用该模型计算并分析了分段导轨连接处无缝隙和具有1mm、2mm和5mm缝隙时的导轨磁场;并分析了纵向磁场的不连续性。     

任意倾斜角度下的永磁导轨感应磁场解析计算

平行移动式自稳定高温超导块材磁悬浮数值模拟计算包括永磁导轨感应磁场的计算。无限长的永磁轨道结构具有多样性。通过对称分布永磁轨道磁场的解析计算导出了任意倾斜角度下永磁轨道磁感应强度解析计算方法。采用此方法,成功计算出了多块交错排列的Halbach结构永磁轨道的感应磁场计算。采用该方法和商用Ansoft软件的有限元法分别对Halbach永磁轨道磁场进行了计算,对比计算结果表明,此方法是可行的,并且计算效率也远优于有限元法。     

23 Na磁共振成像的初步实验研究

介绍了用于²³Na磁共振成像实验的收发一体表面线圈的设计、制作原理与实际制作. 用制作的²³Na表面线圈在Bruker Biospec 47/30磁共振成像仪上采集了不同浓度NaCl溶液,盐腌制鹌鹑蛋和大鼠头部的²³Na密度像,为深入开展23Na磁共振成像的生物医学应用研究奠定基础.     

永磁体外部磁场的不均匀性研究

从永磁体的分子电流观点、退磁场、工艺等出发, 以矩形永磁体为例, 从理论上分析了影响永磁体外部磁场不均匀性的各种因素.研究结果表明, 永磁体外部磁场宏观不均匀性(好场区均匀度和面积相对大小) 和空间距离及永磁体的外形设计密切相关. 退磁场对永磁体外部磁场微观不均匀性有着复杂影响. 永磁体工艺如粉末颗粒、取向度、烧结凝固、机械加工等将影响永磁体外部磁场的不均匀性, 如磁化偏角、对称性、光滑性等. 关键词： 永磁体 外部磁场 不均匀性 退磁场     

单边磁共振成像仪磁体系统研究

单边磁共振成像（MRI）系统由于其良好的开放性引起了越来越多的关注,这种系统的成像样品区位于磁体外侧,其形状为薄片形,其磁体结构设计是一个全新的问题. 本文基于鞍点理论,探索这种单边磁体在其外侧产生均匀样品区的可行性,通过对几种单边磁体结构磁场特性的研究,指出适当设计的永磁磁体能够在磁体外侧产生鞍点. 最后给出一种符合成像要求的单边永磁MRI磁体结构. 单边MRI磁体结构的可行性分析及磁体结构的成功设计,为开展完全开放式磁共振成像装置的研究打下了坚实的基础.     

功能磁共振成像技术及其在脑科学研究中的应用

功能磁共振成像(functional magnetic resonance imaging,fMRI)是用磁共振成像的方法研究人脑和神经系统的功能,它是磁共振成像的一种应用和深入发展.磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)是核磁共振成像的简称,它是基于核磁共振(nuclear magnetic resonance,NMR)这一物理现象发展起来的.1946年物理学家首先发现核磁共振现象,直到70年代初,它一直沿着高分辨核磁共振波谱学的方向发展.1972年达马迪安(R.Damadian)提出磁共振成像的设想,并指出可以用磁共振成像仪扫描人体检查疾病.1973年劳特伯(P.Lauterbur)在<自然>杂志上发表了用试管样品得到的磁共振截面像,显示了磁共振成像的可能性.从此开始了磁共振成像的发展时期.1980年在实验室中获得了足够清晰的有医学诊断意义的人的头部磁共振图像.磁共振成像仪逐渐形成产业,开始进入医院,主要用于观测人体内部解剖学结构,确定肿瘤和其他疾病的位置.1990年对动物的实验表明,有可能用磁共振成像研究大脑功能.1991年发表了第一幅有意义的人的大脑功能的图像,显示出视觉刺激在大脑的反应,开始了脑功能磁共振成像的研究.至今刚刚过了几年的时间,这一研究领域已经得到了迅速发展.     

远红外激光磁共振

远红外激光磁共振(LMR)是在顺磁共振(EPR)基础上发展起来的.引起顺磁共振原因是,由于原子在磁场中能级发生分裂,当磁场强度合适时,不同磁量子数Mj之间的跃迁能量与微波光子能量相当时,发生微波的吸收.远红外激光磁共振与顺磁共振都是将样品放在腔中来提高灵敏度,在磁场坐标上出现锐的吸收峰.远红外激光磁共振与顺磁共振不同之处是用远红外激光代替微波,由于其光子能量增加了两个数量级,吸收发生在分子转动态之间的跃迁或原子精细结构之间的跃迁.通过调节磁场,使在一定磁场数值上能级的分裂正好与红外光子能量匹配,从而发生吸收.因此,远红…     

纯永磁波荡器基波与谐波磁场的三维计算与测试

 对标淮的纯永磁波荡器进行了三维磁场的有限元计算,给出了纯永磁波荡器的基波与谐波磁场的幅值与相位,并与测试结果进行对比,结果表明,标准的纯永磁波荡器谐波磁场幅值比基波幅值低两个数量级。     

轴向和螺旋磁场中的自由电子相干辐射

本文用单粒子理论方法,详细讨论了螺旋磁场近磁共振下的电子相空间运动方程和辐射场方程,得到了近磁共振下电子辐射的频率红移,谱线展宽和增益增强.我们的理论还适用于变周期和梯度螺旋磁场的情况.     

应用蒙特卡罗模拟进行正电子发射断层成像仪散射特性分析

通过使用基于Geant4的蒙特卡罗模拟代码GATE对全身用全3D正电子发射断层成像仪和含有挡板的2D/3D小动物用正电子发射断层成像仪进行建模,系统地分析了3D采集条件下正电子发射断层成像仪的散射分数、散射分布、多次散射、视野外散射四个主要方面和2D采集条件下挡板对散射分数和散射分布的影响.针对全3D散射校正的难点: 多次散射和视野外散射,设计了附加实验,拟合得到了多次散射光子的百分比随体模横截面积变化的关系和不同环的位置受到视野外散射光子的影响;针对2D散射校正,对挡板引入的散射光子进行分离,单独分析, 关键词： 正电子发射断层成像仪（PET） 蒙特卡罗模拟 散射特性 散射校正     

第三代稀土永磁材料

永磁材料是人类最早发现和最早应用的磁性材料,它在当代的许多传统工业和新兴技术中都有着广泛的应用.永磁材料是指经过外磁场磁化后能长久保持其磁性的强磁材料.一般标志永磁材料性能的有三个主要参量:材料的单位体积中所存储的磁能,称为最大磁能积或简称磁能积,用(BH)m表示;抵抗外界磁干扰和自身退磁作用的能力,称为矫顽力,用Hc表示;磁化后去掉外磁场所剩余的磁感应强度,简称剩磁,用Br表示.这三个参量越大,表示永磁材料的性能越好.通常也单用磁能积(BH)m的大小来表示永磁材料的优劣.在不同应用情况下,再考虑和比较其他的永磁性和物性. …     

基于单边强磁场效应的无轨磁悬浮小车

利用永磁磁轮产生的感应磁场与原来的磁场方向相反的排斥力来实现磁悬浮。永磁轮磁体按照海尔贝克阵列排列。利用AnsoftMaxwell 16.0软件对永磁轮磁场进行了模拟,对感应磁场进行仿真分析,进一步制作了无轨磁悬浮小车模型,实现了无磁质轨道悬浮,并且研究了气隙高度、以及电机工作电压与悬浮力的关系。     

同轴相对论速调管周期永磁聚焦系统的初步研究

为了探索相对论速调管放大器(RKA)的小型化技术,开展了同轴RKA周期永磁聚焦的物理与设计技术研究。周期永磁聚焦系统采用Halbach阵列结构,产生的磁场类型为周期性会切磁场。首先给出该系统的磁场各个分量的表达式,分析该系统磁场分布的特点,并推导得出该系统聚焦强流环形电子束的稳定条件。根据该稳定条件,对Ka波段同轴RKA设计了一个周期永磁聚焦系统,并优化了周期磁场参数,确定了磁场系统设计的最佳周期和幅值。研究结果显示,周期永磁(PPM)聚焦系统在周期长度18 mm和磁场幅值0.33 T的条件下可引导500 kV、6 kA的同轴RKA,得到1 GW的微波输出功率,物理分析确定了周期永磁聚焦系统应用于高功率同轴RKA的技术可能性。     

NdFeB永磁导轨上YBaCuO块材悬浮力与磁场和磁场梯度关系的研究

本文研究熔融织构法YBaCuO块材在NdFeB永磁导轨上的悬浮力与悬浮间距、外磁场及磁场梯度间的关系。永磁导轨的表面磁感应强度高达1．2T。实验结果表明悬浮力随悬浮间距的减小呈指数增长，而与导轨中心的磁场及磁场梯度基本成线性关系，因为测量磁场比测量磁场梯度更容易，所以该实验结果为熔融织构法YBaCuO块材与NdFeB永磁导轨间的悬浮力估算提供了一种可能的新方法，同时对永磁导轨的设计具有指导意义。     

基于目标场点法和流函数的磁共振有源匀场线圈设计方法

磁场均匀性是磁共振系统的重要参数,提高磁场均匀性有助于磁共振时域信号的检测和磁共振频域信号分辨率的改善.基于有源匀场连续电流密度分布的思想,采用目标场点法和流函数结合的方法设计匀场线圈,即由毕奥-萨伐尔定律确定磁场分布与电流密度的关系,约束线圈半径和设置约束点后,根据目标场分布逆向求解线圈平面的电流密度分布,再用流函数将电流密度分布离散化处理,得到匀场线圈的绕线位置分布.根据电磁仿真计算结果制作包含一阶与二阶匀场线圈应用于磁共振分析仪,实验验证表明该匀场线圈能有效地改善永磁体核磁共振系统磁场的均匀性.     

行波管中静态轨迹的研究

 研究了行波管中均匀聚焦磁场和周期永磁聚焦磁场对轨迹波动的影响。推导了这两种磁场下轨迹波动周期和幅值,讨论了磁场强度对轨迹的影响。解释了聚焦磁场存在小的波动的原因,并且通过计算得出小波动的周期为磁场周期的1/2,揭示了在周期永磁聚焦磁场下,电子轨迹近似等效于周期为周期永磁聚焦磁场1/2的小波动和均匀磁场形成的波动轨迹的叠加。利用电子科技大学编写的微波管模拟套装中的3维注-波互作用模块进行了静态轨迹计算,验证了理论推导。