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第1章 绪论1

1.1核磁共振概述1

1.2核磁共振中的电磁场问题2

1.2.1主磁体设计的电磁场问题2

1.2.2匀场线圈设计的电磁场问题6

1.2.3梯度线圈设计的电磁场问题7

1.2.4射频线圈设计的电磁场问题11

1.3本书内容概述12

参考文献12

第2章 核磁共振系统电磁设计中的数学物理方程16

2.1有源区域磁场16

2.2无源区域磁场17

参考文献26

第3章 梯度线圈及匀场线圈传统设计方法27

3.1简单线圈结构的磁场分析27

3.1.1圆环线圈磁场计算27

3.1.2圆弧线圈磁场计算30

3.2超导磁体中梯度线圈及匀场线圈传统设计方法31

3.2.1轴向梯度线圈及匀场线圈设计方法31

3.2.2径向梯度线圈及匀场线圈设计方法36

3.3永磁磁体梯度线圈及匀场线圈传统设计方法41

3.3.1Halbach磁体梯度线圈及匀场线圈的传统设计方法41

3.3.2双极型永磁体梯度线圈及匀场线圈的传统设计方法47

3.4数值优化方法57

3.4.1智能算法优化方法57

3.4.2矩阵求逆方法59

参考文献60

第4章 梯度线圈及匀场线圈逆问题设计方法62

4.1传统目标场方法62

4.1.1目标场方法62

4.1.2流函数理论66

4.1.3自屏蔽梯度线圈69

4.1.4电感最小优化方法71

4.2谐波系数法73

4.2.1超导核磁共振成像梯度线圈及匀场线圈设计方法73

4.2.2永磁核磁共振成像梯度线圈及匀场线圈设计方法79

4.2.3Halbach磁体结构的梯度线圈及匀场线圈设计方法85

4.3等效磁偶极子法93

4.3.1等效磁化强度与流函数93

4.3.2等效磁偶极子方法应用于梯度线圈的设计方法94

4.3.3线圈计算结果与仿真98

参考文献101

第5章 低频射频线圈设计方法103

5.1射频线圈简介103

5.2射频线圈仿真设计方法105

5.2.1螺线管射频线圈设计方法106

5.2.2平面形射频线圈设计方法110

5.2.3马鞍形射频线圈设计方法114

5.3射频线圈设计的电磁场逆问题115

5.3.1目标场法116

5.3.2流函数法120

5.3.3多目标优化122

5.4有限区域内射频线圈的设计方法126

5.5阵列射频线圈设计方法129

5.5.1均匀样品下射频线圈的信噪比129

5.5.2阵列射频线圈的基本结构130

5.5.3阵列射频线圈的电磁参数计算132

5.5.4阵列射频线圈的效率及信噪比优化133

参考文献136

第6章 鸟笼线圈设计方法138

6.1鸟笼线圈简介138

6.2鸟笼线圈的分析141

6.2.1鸟笼线圈等效电路模型介绍141

6.2.2鸟笼线圈等效电路模型分析143

6.3鸟笼线圈的屏蔽151

6.4鸟笼线圈的结构、导体、电容选择151

6.4.1鸟笼线圈的结构选择151

6.4.2鸟笼线圈腿及端环材料的选择152

6.4.3匹配电容的选择152

6.5鸟笼线圈的调谐、匹配与正交驱动153

6.5.1鸟笼线圈的调谐153

6.5.2鸟笼线圈的匹配153

6.5.3正交驱动153

参考文献154

第7章 横电磁模谐振器设计方法156

7.1多导体传输线理论157

7.1.1多导体传输线方程157

7.1.2多导体传输线单位长度参数163

7.2同轴空腔谐振器165

7.2.1同轴空腔谐振器的传输线模型165

7.2.2同轴空腔谐振器的传输线参数168

7.3同轴电缆谐振器170

7.3.1同轴电缆谐振器的传输线模型170

7.3.2同轴电缆谐振器模式172

7.3.3同轴电缆谐振器的射频磁场173

7.3.4同轴电缆谐振器结构175

7.4耦合微带谐振器176

7.4.1耦合微带谐振器模型176

7.4.2耦合微带谐振器的频域解177

7.4.3耦合微带谐振器的传输线参数179

7.4.4耦合微带谐振器磁场求解183

7.5开放式谐振器185

7.5.1全体积线圈与开放式线圈186

7.5.2开放式横电磁模线圈结构187

参考文献189

附录A 偏导数的求解192

附录B 泰勒级数展开式系数的求解197