[发明专利]一种磁信号增强装置

说明书

技术领域

本发明涉及电磁技术领域，尤其涉及一种磁信号增强装置。

背景技术

核磁共振(MRI，Magnetic Resonance Imaging)成像系统的原理是利用线圈去检测原子核自旋吸收和发射的无线电波脉冲能量，该线圈作为接收线圈，在有些时候还同时作为发射线圈。在无线电波脉冲能量的帮助下，核磁共振成像扫描仪可以定位患者体内一个非常小的点，然后确定这是何种类型的组织。核磁共振成像机器采用特定于氢原子的无线电频率脉冲。系统引导脉冲对准所要检查的身体区域，并导致该区域的质子吸收使它们以不同方向旋转或旋进所需的能量。这是核磁共振成像装置的“共振”部分。无线电频率脉冲迫使它们每一百万质子中多余的一对或者两对不匹配的质子在特定频率下按照特定方向旋转。引发共振的特定频率被称为拉摩尔频率，该值是根据要成像的特定组织以及主磁场的磁场强度计算得出的。无线电频率脉冲通常利用一个线圈来提供，该线圈称为发射线圈。现有核磁共振成像设备的接收线圈必须相当近地接近待测部位，以获取由待测部位释放出来的磁信号。MRI成像设备的清晰度与主磁场强度呈正相关，主磁场磁铁系统是MRI成像设备的主要部分，为了提升MRI成像系统的成像质量，一般需要更换整台MRI成像设备，造价十分高昂。

超材料是指一些具有天然材料所不具备的超常物理性质的人工复合结构或复合材料。通过在材料的关键物理尺度上的结构有序设计，可以突破某些表观自然规律的限制，从而获得超出自然界固有的普通性质的超常材料功能。超材料的性质和功能主要来自于其内部的结构而非构成它们的材料。目前，现有的金属人造微结构的几何形状为“工”字形或者的类似“凹”字形的开口环形，但这结构都不能实现磁导率μ明显小于0或使超材料谐振频率降低，也不能实现各向同性，只有通过设计具有特殊几何图形的金属人造微结构，才能使得该人工电磁材料在特定频段内达到磁导率μ值小于0，并具有较低的谐振频率。

目前，国际社会对磁导率方面已有大量的研究，其中对于正磁导率的研究已经趋于成熟，对于负磁导率超材料的研究是现在国内外研究的热点，负磁导率具有量子极化作用，可以对入射波产生极化作用，因此作用范围很大，如在医学成像领域中的磁共振成像技术，负磁导率材料能够加强电磁波的成像效果，另外负磁导率材料在透镜研究方面亦有重要作用，在工程领域，磁导率通常都是指相对磁导率，为物质的绝对磁导率μ与磁性常数μ0的比值，μr＝μ/μ0，无量纲值。通常“相对”二字及符号下标r都被省去。磁导率是表示物质受到磁化场H作用时，内部的真磁场相对于H的增加(μ＞1)或减少(μ＜1)的程度。至今发现的自然界已存在的材料中，μ一般是大于0的。

发明内容

本发明实施例提供一种磁信号增强装置，采用具有周期性阵列排布的多个人造微结构的超材料，旋转重合的微结构层满足了在特定条件下对超材料的负磁导特性，且具备各向同性的特点，对接收到的信号具备增加的效果。

本发明实施例提供一种磁信号增强装置，其特征在于，包括：外壳和设置在外壳内的超材料；

所述超材料包括基板及固定在基板上的人造微结构层，所述人造微结构层包括周期性阵列排布的多个人造微结构；

所述人造微结构包括四个相同的人造微结构单元，所述任一人造微结构单元绕同一旋转轴旋转90°、180°、270°后分别与其它三个人造微结构单元重合；

所述人造微结构单元包括一边具有缺口的四边形状的第一金属分支，一端设于该缺口相对的四边形边上并向该缺口延伸且突出该缺口的第二金属分支，垂直于该第二金属分支另一端的第三金属分支。

进一步的，所述超材料包括两层所述基板和三层所述人造微结构层，两层所述基板和三层所述人造微结构层相间层叠。

再进一步的，所述人造微结构单元的位置一一对应；所述人造微结构单元开口方向为，两外层人造微结构单元的开口方向相同，中间层人造微结构单元与外层人造微结构单元的开口方向相反。

更进一步的，所述基板为FR-4有机高分子基板或陶瓷基板。

又进一步的，所述基板的厚度为0.10-0.30mm。

本发明实施例提供的一种磁信号增强装置，利用旋转重合的微结构层结构满足了在特定条件下对超材料的负磁导特性，不仅可达到信号增强的效果，还具有各向同性的特点，增加了接收信号的强度，提高了系统的成像质量。

附图说明

图1为本发明提供的磁信号增强装置的实施例的结构示意图；

图2为本发明提供的磁信号增强装置的实施例的超材料的结构示意图；