●前言
第1章緒論1
1.1核磁共振概述1
1.2核磁共振中的電磁場問題2
1.2.1主磁體設計的電磁場問題2
1.2.2勻場線圈設計的電磁場問題6
1.2.3梯度線圈設計的電磁場問題7
1.2.4射頻線圈設計的電磁場問題11
1.3本書內容概述12
參考文獻12
第2章核磁共報繫統電磁設計中的戴學物理方程16
2.1有源區域磁場16
2.2無源區域磁場17
參考文獻26
第3章梯度結圈及勻場線圄傳統設計方法27
3.1簡單線圈結構的磁場分析27
3.1.1圓環線圈磁場計算27
3.1.2圓弧線圈磁場計算30
3.2超導磁體中梯度線圈及勻場線圈傳統設計方法31
3.2.1軸向梯度線圈及勻場線圈設計方法31
3.2.2徑向梯度線圈及勻場線圈設計方法36
3.3永磁磁體梯度線圈及勻場線圈傳統設計方法41
3.3.1Halbach磁體梯度線圈及勻場線圈的傳統設計方法41
3.3.2雙極型永磁體梯度線圈及勻場線圈的傳統設計方法47
3.4數值優化方法57
3.4.1智能算法優化方法57
3.4.2矩陣求逆方法59
參考文獻60
第4章梯度結圃及勻場緝圄逆問題設計方法62
4.1傳統目標場方法62
4.1.1目標場方法62
4.1.2流函數理論66
4.1.3自屏蔽梯度線線圈69
4.1.4電感最小優化方法71
4.2諧波繫數法73
4.2.1超導核磁共振成像梯皮線固及勻場線圈設計方法73
4.2.2永磁核磁共振成像梯度線圈及勻場線圈設計方法79
4.2.3Halbach磁體結構的梯度線圈及勻場線圈設計方法85
4.3等效磁偶極子法93
4.3.1等效磁化強度與流函數93
4.3.2等效磁偶極子方法應用於梯度線圈的設計方法94
4.3.3線圈計算結果與仿真98
參考文獻101
第5章低頻射頻線圈設計方法103
5.1射頻線圈簡介103
5.2射頻線圈仿真設計方法105
5.2.1螺線管射頻線圈設計方法106
5.2.2平面形射頻線圈設計方法110
5.2.3馬鞍形射頻線圈設計方法114
5.3射頻線圈設計的電磁場逆問題115
5.3.1目標場法116
5.3.2流函數法120
5.3.3多目標優化122
5.4有限區域 頻線固的設計方法126
5.5陣列射頻線圈設計方法129
5.5.1均句樣品下射頻線圈的信噪比129
5.5.2陣列射頻線圈的基本結構130
5.5.3陣列射頻線圈的電磁參數計算132
5.5.4陣列射頻線圈的效率及信噪比優化133
參考文獻136
第6章鳥籠線圈設計方法138
6.1鳥籠線圈簡介138
6.2鳥籠線圓的分析141
6.2.1鳥籠線圈等效電路模型介紹141
6.2.2鳥籠線圈等效電路模型分析143
6.3鳥籠線固的屏蔽151
6.4鳥籠線固的結構、導體、電容選擇151
6.4.1鳥籠線圈的結構選擇151
6.4.2鳥籠統圈腿及瑞環材料的選擇152
6.4.3匹配電容的選擇152
6.5鳥籠線圈的調諧、匹配與正交驅動153
6.5.1鳥籠線圈的調諧153
6.5.2鳥籠線圈的匹配153
6.5.3正交驅動153
參考文獻154
第7章橫電磁模諧振器設計方法156
7.1多導體傳輸線理論157
7.1.1多導體傳輸線方程157
7.1.2多導體傳輸線單位長度參數163
7.2同軸空腔諧振器165
7.2.1同軸空腔諧振器的傳輸線模型165
7.2.2同軸空腔諧振器的傳輸線參數168
7.3同軸電纜諧振器170
7.3.1同軸電纜諧振棒的傳輸線模型170
7.3.2同軸電纜諧振器模式172
7.3.3同軸電纜諧振器的射頻磁場173
7.3.4同軸電纜諧振椿結構175
7.4藕合微帶諧振器176
7.4.1搞合徽帶諧振器模型176
7.4.2藕合徽帶諧振棒的頻域解177
7.4.3藕合徽帶諧振器的傳輸線參數179
7.4.4搞合徽帶諧振器磁場求解183
7.5開放式諧振器185
7.5.1全體積線圈與開放式線圈186
7.5.2開放式橫電磁模線圈結構187
參考文獻189
附錄A偏導數的求解192
附錄B泰勒級教展開式票數的求解197

核磁共振的電磁場問題研究是該技術的核心問題，本書主要討論核磁共振中的電磁場問題，繫統介紹了梯度線圈和射頻線圈的設計理論與方法，同時還討論了線圈設計中的渦流問題。梯度線圈設計部分主要介紹了梯度線圈的傳統設計方法和目標場方法及流函數方法；射頻線圈設計部分主要介紹了目標場方法和磁偶極子方法，並討論了不同類型的射頻線圈設計方法，主要有陣列式射頻線圈和鳥籠型射頻線圈；渦流問題部分主要介紹了核磁共振中渦流問題的求解方法，並分析了梯度線圈和射頻線圈設計中的渦流問題。

    章 緒論
    1.1 核磁共振概述
    核磁共振(nuclear magnetic resonance，NMR)是物質原子核在外磁場作用下產生能級分裂，並在激勵射頻磁場的作用下產生能級躍遷的物理現像。泡利為了解釋光譜線的超精細結構，在1924年提出了某些原子核具有自旋角動量和自旋磁矩的概念，並推算出核磁矩在外磁場中的塞曼能級間距具有特定的射頻範圍，用適當的射頻磁場進行激勵便可以得到共振吸收現像。此後，物理學家拉比發現在磁場中的原子核會沿磁場方向呈正向或反向有序平行排列，在施加無線電波之後，原子核的自旋方向發生翻轉，這是人類關於原子核與磁場以及外加射頻場相互作用的很早認識。由於這項研究，拉比於1944年獲得了諾貝爾物理學獎。
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