一種磁信號(hào)增強(qiáng)器件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種磁信號(hào)增強(qiáng)器件，包括外殼和設(shè)置在外殼內(nèi)的超材料；所述超材料包括基板及固定在基板上的人造微結(jié)構(gòu)層，所述人造微結(jié)構(gòu)層包括周期性陣列排布的多個(gè)人造微結(jié)構(gòu)；所述人造微結(jié)構(gòu)包括四個(gè)相同的人造微結(jié)構(gòu)單元，所述任一人造微結(jié)構(gòu)單元繞同一旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)90°、180°、270°后分別與其它三個(gè)人造微結(jié)構(gòu)單元重合；所述人造微結(jié)構(gòu)單元包括開口環(huán)和自所述開口環(huán)的兩端端點(diǎn)分別向環(huán)內(nèi)蛇形彎曲延伸的兩根彎曲線，所述兩彎曲線互不相交且不與所述開口環(huán)相交。采用本發(fā)明實(shí)施例，不同方向接收的電磁信號(hào)具有相同或相似的特性，進(jìn)而增強(qiáng)了接收天線的磁信號(hào)。
【專利說(shuō)明】 一種磁信號(hào)增強(qiáng)器件

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電磁【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種磁信號(hào)增強(qiáng)器件。

【背景技術(shù)】
[0002]核磁共振(MRI, Magnetic Resonance Imaging)成像系統(tǒng)的原理是利用線圈去檢測(cè)原子核自旋吸收和發(fā)射的無(wú)線電波脈沖能量，該線圈作為接收線圈，在有些時(shí)候還同時(shí)作為發(fā)射線圈。在無(wú)線電波脈沖能量的幫助下，核磁共振成像掃描儀可以定位患者體內(nèi)一個(gè)非常小的點(diǎn)，然后確定這是何種類型的組織。核磁共振成像機(jī)器采用特定于氫原子的無(wú)線電頻率脈沖。系統(tǒng)引導(dǎo)脈沖對(duì)準(zhǔn)所要檢查的身體區(qū)域，并導(dǎo)致該區(qū)域的質(zhì)子吸收使它們以不同方向旋轉(zhuǎn)或旋進(jìn)所需的能量。這是核磁共振成像裝置的“共振”部分。無(wú)線電頻率脈沖迫使它們每一百萬(wàn)質(zhì)子中多余的一對(duì)或者兩對(duì)不匹配的質(zhì)子在特定頻率下按照特定方向旋轉(zhuǎn)。引發(fā)共振的特定頻率被稱為拉摩爾頻率，該值是根據(jù)要成像的特定組織以及主磁場(chǎng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度計(jì)算得出的。無(wú)線電頻率脈沖通常利用一個(gè)線圈來(lái)提供，該線圈稱為發(fā)射線圈?，F(xiàn)有核磁共振成像設(shè)備的接收線圈必須相當(dāng)近地接近待測(cè)部位，以獲取由待測(cè)部位釋放出來(lái)的磁信號(hào)。MRI成像設(shè)備的清晰度與主磁場(chǎng)強(qiáng)度呈正相關(guān)，主磁場(chǎng)磁鐵系統(tǒng)是MRI成像設(shè)備的主要部分，為了提升MRI成像系統(tǒng)的成像質(zhì)量，一般需要更換整臺(tái)MRI成像設(shè)備，造價(jià)十分高昂。
[0003]超材料是指一些具有天然材料所不具備的超常物理性質(zhì)的人工復(fù)合結(jié)構(gòu)或復(fù)合材料。通過(guò)在材料的關(guān)鍵物理尺度上的結(jié)構(gòu)有序設(shè)計(jì)，可以突破某些表觀自然規(guī)律的限制，從而獲得超出自然界固有的普通性質(zhì)的超常材料功能。超材料的性質(zhì)和功能主要來(lái)自于其內(nèi)部的結(jié)構(gòu)而非構(gòu)成它們的材料。目前，現(xiàn)有的金屬人造微結(jié)構(gòu)的幾何形狀為“工”字形或者的類似“凹”字形的開口環(huán)形，但這結(jié)構(gòu)都不能實(shí)現(xiàn)磁導(dǎo)率μ明顯小于O或使超材料諧振頻率降低，也不能實(shí)現(xiàn)各向同性，只有通過(guò)設(shè)計(jì)具有特殊幾何圖形的金屬人造微結(jié)構(gòu)，才能使得該人工電磁材料在特定頻段內(nèi)達(dá)到磁導(dǎo)率μ值小于0，并具有較低的諧振頻率。
[0004]目前，國(guó)際社會(huì)對(duì)磁導(dǎo)率方面已有大量的研究，其中對(duì)于正磁導(dǎo)率的研究已經(jīng)趨于成熟，對(duì)于負(fù)磁導(dǎo)率超材料的研究是現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)，負(fù)磁導(dǎo)率具有量子極化作用，可以對(duì)入射波產(chǎn)生極化作用，因此作用范圍很大，如在醫(yī)學(xué)成像領(lǐng)域中的磁共振成像技術(shù)，負(fù)磁導(dǎo)率材料能夠加強(qiáng)電磁波的成像效果，另外負(fù)磁導(dǎo)率材料在透鏡研究方面亦有重要作用，在工程領(lǐng)域，磁導(dǎo)率通常都是指相對(duì)磁導(dǎo)率，為物質(zhì)的絕對(duì)磁導(dǎo)率μ與磁性常數(shù)Po的比值，μΓ= μ/μο，無(wú)量綱值。通?！跋鄬?duì)”二字及符號(hào)下標(biāo)r都被省去。磁導(dǎo)率是表示物質(zhì)受到磁化場(chǎng)H作用時(shí)，內(nèi)部的真磁場(chǎng)相對(duì)于H的增加(μ > I)或減少(μ < I)的程度。至今發(fā)現(xiàn)的自然界已存在的材料中，μ —般是大于O的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明實(shí)施例提供一種磁信號(hào)增強(qiáng)器件，采用具有周期性陣列排布的多個(gè)人造微結(jié)構(gòu)的超材料，不同方向接收的電磁信號(hào)具有相同或相似的特性，進(jìn)而增強(qiáng)了接收天線的磁信號(hào)。
[0006]本發(fā)明實(shí)施例提供一種磁信號(hào)增強(qiáng)器件，其特征在于，包括:外殼和設(shè)置在外殼內(nèi)的超材料；
[0007]所述超材料包括基板及固定在基板上的人造微結(jié)構(gòu)層，所述人造微結(jié)構(gòu)層包括周期性陣列排布的多個(gè)人造微結(jié)構(gòu)；
[0008]所述人造微結(jié)構(gòu)包括四個(gè)相同的人造微結(jié)構(gòu)單元，所述任一人造微結(jié)構(gòu)單元繞同一旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)90°、180°、270°后分別與其它三個(gè)人造微結(jié)構(gòu)單元重合；
[0009]所述人造微結(jié)構(gòu)單元包括開口環(huán)和自所述開口環(huán)的兩端端點(diǎn)分別向環(huán)內(nèi)蛇形彎曲延伸的兩根彎曲線，所述兩彎曲線互不相交且不與所述開口環(huán)相交。
[0010]進(jìn)一步的，所述超材料包括兩層所述基板和三層所述人造微結(jié)構(gòu)層，兩層所述基板和三層所述人造微結(jié)構(gòu)層相間層疊。
[0011]再進(jìn)一步的，所述人造微結(jié)構(gòu)單元的位置一一對(duì)應(yīng)；所述人造微結(jié)構(gòu)單元開口方向?yàn)?，兩外層人造微結(jié)構(gòu)單元的開口方向相同，中間層人造微結(jié)構(gòu)單元與外層人造微結(jié)構(gòu)單元的開口方向相反。
[0012]更進(jìn)一步的，所述基板為FR-4有機(jī)高分子基板或陶瓷基板。
[0013]又進(jìn)一步的，所述基板的厚度為0.10-0.30mm。
[0014]本發(fā)明實(shí)施例提供的一種磁信號(hào)增強(qiáng)器件，利用負(fù)磁導(dǎo)率超材料的磁導(dǎo)率為負(fù)這一特性以及四個(gè)旋轉(zhuǎn)重合陣列結(jié)構(gòu)，不同方向的電磁信號(hào)具有相似的特性，增強(qiáng)了接收天線的磁信號(hào)，進(jìn)而提高了系統(tǒng)圖像的質(zhì)量。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為本發(fā)明提供的磁信號(hào)增強(qiáng)器件的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2為本發(fā)明提供的磁信號(hào)增強(qiáng)器件的實(shí)施例的超材料的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖3為本發(fā)明提供的磁信號(hào)增強(qiáng)器件的實(shí)施例的人造微結(jié)構(gòu)層的示意圖；
[0018]圖4為本發(fā)明提供的磁信號(hào)增強(qiáng)器件的實(shí)施例的人造微結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0019]圖5為本發(fā)明提供的磁信號(hào)增強(qiáng)器件的實(shí)施例的人造微結(jié)構(gòu)單元的示意圖；
[0020]圖6為本發(fā)明提供的磁信號(hào)增強(qiáng)器件的實(shí)施例的仿真效果示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0021]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0022]參見圖1-5，對(duì)本發(fā)明提供的磁信號(hào)增強(qiáng)器件的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0023]參見圖1，為本發(fā)明提供的磁信號(hào)增強(qiáng)器件的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]所述磁信號(hào)增強(qiáng)器件包括外殼12和設(shè)置在外殼內(nèi)的超材料10 ;外殼12起支撐、保護(hù)內(nèi)層負(fù)磁導(dǎo)率超材料10的作用，在測(cè)量一些特殊部位，如腿部、頸部時(shí)，可對(duì)外殼12進(jìn)行共形設(shè)計(jì)，便于用戶根據(jù)具體需要使用。若外殼12內(nèi)部有兩層以上負(fù)磁導(dǎo)率超材料10，可將其同軸平行固定。
[0025]參見圖2，為本發(fā)明提供的磁信號(hào)增強(qiáng)器件的實(shí)施例的超材料的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]所述超材料10包括基板d、基板e(cuò)、人造微結(jié)構(gòu)層a、人造微結(jié)構(gòu)層b和人造微結(jié)構(gòu)層c,人造微結(jié)構(gòu)層a、人造微結(jié)構(gòu)層b和人造微結(jié)構(gòu)層c分別固定在對(duì)應(yīng)的基板上?；錮、基板e(cuò)和人造微結(jié)構(gòu)層a、人造微結(jié)構(gòu)層b、人造微結(jié)構(gòu)層c相間層疊。
[0027]在具體實(shí)施當(dāng)中，基板d、e為FR-4有機(jī)高分子基板或陶瓷基板，基板d、e的厚度為 0.10-0.30mm。
[0028]參見圖3，為本發(fā)明提供的磁信號(hào)增強(qiáng)器件的實(shí)施例的人造微結(jié)構(gòu)層的示意圖；
[0029]所述人造微結(jié)構(gòu)層a、b、c分別包括周期性陣列排布的多個(gè)人造微結(jié)構(gòu)2，所述多個(gè)人造微結(jié)構(gòu)2固定在基板d和基板e(cuò)的表面上,形成人造微結(jié)構(gòu)層a、人造微結(jié)構(gòu)層b和人造微結(jié)構(gòu)層C。
[0030]所述周期性陣列排布，即以X方向?yàn)樾?、以垂直于X方向的y方向?yàn)榱械嘏帕?，且各行間距、各列間距分別相等，行間距等于列間距均可。
[0031]優(yōu)選的，行間距、列間距不大于所要響應(yīng)的入射電磁波的波長(zhǎng)的四分之一，即例如工作環(huán)境是波長(zhǎng)為λ的電磁波，需要超材料對(duì)此電磁波的電磁特性是呈現(xiàn)負(fù)磁導(dǎo)率，則設(shè)計(jì)人造微結(jié)構(gòu)時(shí)將上述行間距、列間距選擇不大于四分之一波長(zhǎng)。
[0032]參見圖4，為本發(fā)明提供的磁信號(hào)增強(qiáng)器件的實(shí)施例的人造微結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0033]所述人造微結(jié)構(gòu)包括四個(gè)相同的人造微結(jié)構(gòu)單元，所述任一人造微結(jié)構(gòu)單元繞同一旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)90°、180°、270°后分別與其它三個(gè)人造微結(jié)構(gòu)單元重合；四個(gè)人造微結(jié)構(gòu)單元呈環(huán)形等間距陣列排布在基板d、e表面。
[0034]參見圖5，為本發(fā)明提供的磁信號(hào)增強(qiáng)器件的實(shí)施例的人造微結(jié)構(gòu)單元示意圖；
[0035]所述人造微結(jié)構(gòu)單元包括開口環(huán)和自所述開口環(huán)的兩端端點(diǎn)分別向環(huán)內(nèi)蛇形彎曲延伸的兩根彎曲線，所述兩彎曲線互不相交且不與所述開口環(huán)相交。
[0036]I為人造微結(jié)構(gòu)單元的開口處，其開口方向向上。
[0037]所述人造微結(jié)構(gòu)單元的位置一一對(duì)應(yīng)；人造微結(jié)構(gòu)層a和人造微結(jié)構(gòu)層c的人造微結(jié)構(gòu)單元的開口方向相同，人造微結(jié)構(gòu)層b的人造微結(jié)構(gòu)單元與人造微結(jié)構(gòu)層a和人造微結(jié)構(gòu)層c的人造微結(jié)構(gòu)單元的開口方向相反。
[0038]在具體實(shí)施當(dāng)中，所述金屬線材質(zhì)可為銅線、銀線或金線。
[0039]參見圖6，為本發(fā)明提供的磁信號(hào)增強(qiáng)器件的實(shí)施例的仿真效果示意圖；
[0040]仿真參數(shù)為:金屬線選擇銅線，銅線線寬0.1_，銅線線厚度0.018_，基板為？1?-4環(huán)氧樹脂基板，厚度0.018mm,人造微結(jié)構(gòu)尺寸30mmX30mm。由仿真結(jié)果可知,本發(fā)明負(fù)磁導(dǎo)率超材料實(shí)現(xiàn)磁導(dǎo)率為-1的諧振頻率在1MHz以下，與現(xiàn)有技術(shù)相比，大大降低了負(fù)磁導(dǎo)率超材料的諧振頻率。
[0041]本發(fā)明實(shí)施例提供的一種磁信號(hào)增強(qiáng)器件，采用具有周期性陣列排布的多個(gè)人造微結(jié)構(gòu)的超材料，所述人造微結(jié)構(gòu)包括四個(gè)相同的人造微結(jié)構(gòu)單元，所述人造微結(jié)構(gòu)單元為一根矩形螺旋金屬折線，所述折線為自一點(diǎn)向外等間距螺旋而成。該磁信號(hào)增強(qiáng)裝置置于MRI設(shè)備接收線圈與用戶之間，磁信號(hào)增強(qiáng)器件中的超材料與MRI設(shè)備接收線圈產(chǎn)生響應(yīng)，增強(qiáng)接收線圈的磁信號(hào)，進(jìn)而增強(qiáng)MRI系統(tǒng)的成像質(zhì)量。利用負(fù)磁導(dǎo)率超材料的磁導(dǎo)率為負(fù)這一特性以及四個(gè)旋轉(zhuǎn)重合陣列結(jié)構(gòu)，不同方向的電磁信號(hào)具有相似的特性，增強(qiáng)了接收天線的磁信號(hào)，進(jìn)而提高了系統(tǒng)圖像的質(zhì)量。
[0042]以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種磁信號(hào)增強(qiáng)器件，其特征在于，包括:外殼和設(shè)置在外殼內(nèi)的超材料； 所述超材料包括基板及固定在基板上的人造微結(jié)構(gòu)層，所述人造微結(jié)構(gòu)層包括周期性陣列排布的多個(gè)人造微結(jié)構(gòu)； 所述人造微結(jié)構(gòu)包括四個(gè)相同的人造微結(jié)構(gòu)單元，任一所述人造微結(jié)構(gòu)單元繞同一旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)90。、180。、270。后分別與其它三個(gè)人造微結(jié)構(gòu)單元重合； 所述人造微結(jié)構(gòu)單元包括開口環(huán)和自所述開口環(huán)的兩端端點(diǎn)分別向環(huán)內(nèi)蛇形彎曲延伸的兩根彎曲線，所述兩彎曲線互不相交且不與所述開口環(huán)相交。
2.如權(quán)利要求1所述的磁信號(hào)增強(qiáng)器件，其特征在于:所述超材料包括兩層所述基板和三層所述人造微結(jié)構(gòu)層，兩層所述基板和三層所述人造微結(jié)構(gòu)層相間層疊。
3.如權(quán)利要求1所述的磁信號(hào)增強(qiáng)器件，其特征在于:所述人造微結(jié)構(gòu)單元的位置 對(duì)應(yīng)；所述人造微結(jié)構(gòu)單兀開口方向?yàn)?，兩外層人造微結(jié)構(gòu)單兀的開口方向相同，中間層人造微結(jié)構(gòu)單元與外層人造微結(jié)構(gòu)單元的開口方向相反。
4.如權(quán)利要求1所述的磁信號(hào)增強(qiáng)器件，其特征在于:所述基板為1^-4有機(jī)高分子基板或陶瓷基板。
5.如權(quán)利要求1所述的磁信號(hào)增強(qiáng)器件，其特征在于:所述基板的厚度為.0.10-0.30mm。
【文檔編號(hào)】G01R33/56GK104409866SQ201410699069
【公開日】2015年3月11日 申請(qǐng)日期:2014年11月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月27日
【發(fā)明者】駱柳春 申請(qǐng)人:駱柳春