核磁共振仪中低噪声放大器设计文献综述

 2022-11-01 14:11:03

文献综述(或调研报告):

引言

为进行《核磁共振仪中低噪声放大器模块设计》的毕业设计,搜集并研读了与课题研究背景、关键词、关键技术、设计指标等相关的各类文献。包括从1922年到2015年间的国内外各类期刊与会议论文,和几篇硕士论文。主要针对以下几个方面:1)核磁共振的基本原理及其应用前景;2)核磁共振仪的基本结构及各部分功能;3)前置放大器在核磁共振中的位置及其关键作用;4)低噪声放大器的设计方法及其优化;5)核磁共振中前置放大器的噪声性能分析。

0.01T磁场下磁共振成像的低温接收线圈和低噪声前置放大器

我们已经调查液氮的设计和建造冷却表面线圈制成低场MRI应用链(绞合)铜线。如果设计正确,冷却绞合线圈替代了高温超导(HTS)线圈,不产生磁通俘获相关的并发症。绞合线圈也可以被设计成更宽范围的形状和大小,并成本较低。现有的模型进行了实验验证被固体和绞合线缠绕的扁平螺旋线圈,在室温下操作和77 K,然后用于设计和优化一冷却接收线圈MRI 0.01 T(425千赫)。 当线圈冷却至77 K时Q因子达到1022,只给0.42 kHz的带宽,因此低噪声前置放大器JFET开发提供线圈共振的主动阻尼,从而最大限度地减少图像强度文物。噪声贡献前置放大器的使用基于电阻源和图象噪声分析的方法测定。电压和电流噪声经测定为1.25nF/Hz的1/2和51fA / Hz的1/2,这些值被用来在冷却线圈的共振频率来估计为0.32 dB的噪声系数。线圈用于采集0.01T自旋回波的图像,首先在室温下,然后在低噪声液氮低温恒温器冷却至77K。由3.0的因子,测量的SNR的改善与理论预测是相对应的。

低场强磁共振成像(MRI)与高场相比信号强度更低,但优点是降低了硬件和安装成本,同时也提供在组织中增强T1对比度的可能性。低场强的信噪比(SNR)可以通过平均化得到改善,但要付出的代价是增加采集时间。

低场强的信噪比也可以通过冷却射频(RF)线圈和降低其电阻来得到提高。在设计良好的MRI系统中,SNR由约翰逊噪声决定,它来自与样品和接收线圈。在低场强,样品噪声通常是小于接收线圈,尤其是当一个表面线圈使用时。与频率相关电阻的线圈,R(f),产生的噪声电压V S,具有的RMS值是

其中kB是玻尔兹曼常数,T是线圈温度,Delta;F是测量带宽。 R(f)可由线圈的电感L估计,Q因子为

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