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新型人工电磁介质在磁共振成像中的应用研究

作　者: 谢易宏
导　师: 何赛灵；金毅
学　校: 浙江大学
专　业: 光学工程
关键词: 新型人工电磁介质 完美成像 电磁超透镜 核磁共振成像 开路环流谐振单元
分类号: R445.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


新型人工电磁介质是一种具有一些天然材料所不具备的超常物理性质的人工复合材料,其电磁特性主要是由结构而不是由其构成材料所决定。近数十年来,其在左手材料、完美透镜、慢波、电磁器件以及隐性材料等方面的应用得到很多的理论和实验研究。核磁共振成像技术(MRI)在脑科学、神经生理学和认知神经科学上有着重要的应用前景。本论文研究具有等效负磁导率的人工电磁超透镜在核磁共振医学成像中的应用。论文主要涉及以下几方面的研究：首先研究基本的开路环流共振结构单元的电磁传输特性,我们提出了一种基于开路环流共振单元外开环内闭环的基本结构的平板电磁超透镜。利用均一化理论研究其电磁响应,得到了等效磁导率为负的电磁超透镜。在理论上研究其对人体组织中肿瘤细胞的高分辨探测和定位扫描成像,并指出平板电磁超透镜在医学成像中的潜在应用。其次,我们提出了一种基于单个开路环流共振单元并在开口处加载非磁性电容的弯曲圆柱形电磁超透镜结构,并对超透镜的聚焦特性进行了深入的探讨。在临床实验上,该器件在现有的GE 1.5 T MRI系统下对表面线圈信号有良好的聚焦效果,有效地提高了表面线圈的探测深度。同时由于电磁超透镜本身的弯曲结构特点,我们指出其在超分辨成像上的应用,该器件有效地降低各个电磁波源的信号干扰因而可以应用于MRI系统中的并行成像。人工电磁介质超透镜由于其结构本身的离散特点,对磁共振成像的信噪比有一定的减弱,后期将着重优化结构。最后总结了全文,并对未来的研究提出展望。

全文目录


致谢  5-6
摘要  6-7
Abstract  7-11
第1章 引言  11-19
  1.1 新型人工电磁介质简介及应用  11-17
    1.1.1 人工电磁介质研究现状  11-13
    1.1.2 人工电磁介质超透镜  13-15
    1.1.3 人工电磁介质在磁共振成像中的应用  15-17
  1.2 论文工作的研究意义  17
  1.3 文章架构  17-19
第2章 新型人工电磁介质基础和应用  19-35
  2.1 人工电磁介质的基本传输特性  19-20
  2.2 完美成像基本理论  20-24
    2.2.1 光学成像理论  21-22
    2.2.2 基于场论的分析  22-24
  2.3 常见的人工电磁介质结构  24-32
    2.3.1 开口谐振环结构  24-27
    2.3.2 金属线阵列  27-30
    2.3.3 复合结构  30-31
    2.3.4 SRR结构的演变  31-32
  2.4 新型人工电磁介质在太赫兹波段的应用  32-34
    2.4.1 太赫兹人工电磁介质  32-33
    2.4.2 太赫兹时域检测系统  33-34
  2.5 本章小结  34-35
第3章 平板电磁超透镜在医学成像中的应用  35-50
  3.1 开路电流环谐振单元  35-40
    3.1.1 SRR解析模型  36-38
    3.1.2 均一化理论和等效参数抽取  38-40
  3.2 仿真模型  40-43
    3.2.1 人体组织结构参数  40-42
    3.2.2 仿真系统设置  42-43
  3.3 平板电磁超透镜在MRI中的应用  43-49
    3.3.1 完美成像  43
    3.3.2 电磁超透镜对肿瘤细胞的探测  43-46
    3.3.3 多个肿瘤细胞成像  46-47
    3.3.4 肿瘤细胞定位  47-49
  3.4 本章小结  49-50
第4章 弯曲型电磁超透镜在MRI中的研究  50-67
  4.1 单个SRR的共振频率求解解析模型  50-54
    4.1.1 解析模型  50-52
    4.1.2 参数研究  52-54
  4.2 实验平台简介  54-57
    4.2.1 微波检测平台  54-55
    4.2.2 MRI系统简介  55-57
  4.3 弯曲形电磁超透镜系统研究  57-64
    4.3.1 弯曲形电磁超透镜的聚焦特性  57-59
    4.3.2 弯曲形电磁超透镜结构设计  59-60
    4.3.3 共振频率点实验测试  60-62
    4.3.4 弯曲形电磁超透镜在MRI中的应用  62-64
  4.4 弯曲形电磁超透镜的超分辨特性  64-66
  4.5 本章小结  66-67
第5章 论文总结和展望  67-69
参考文献  69-75
作者简历  75

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中图分类: > 医药、卫生 > 临床医学 > 诊断学 > 影像诊断学 > 核磁共振成像
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