[实用新型]基于印刷电路板平面线圈的低场核磁共振探头

说明书

技术领域

本实用新型涉及到一种基于印刷电路板(printed circuit board,PCB)平面线圈的低场NMR探头。

背景技术

核磁共振(nuclear magnetic resonance,NMR)技术因无损检测而闻名于分析领域，广泛应用于化学结构分析、分子动力学、诊断成像以及其他领域。近几年，应用于分析的核磁共振分析仪朝着低成本、高精度、便携式方向发展，而基于核磁共振线圈的NMR探头作为核磁共振分析仪的重要部件之一，对信号的发送与接收具有决定性作用。因此，寻找一种成本低廉、方法简单、灵敏度高、可批量制作的线圈，成为当前研究的热点。目前，有诸多研究涉及到核磁共振线圈的制作以及应用。Peck等(Design and analysis of microcoils for NMR microscopy.Journal of Magnetic Resonance Series B,1995.108(2):p.114-124.)在毛细管上手工缠绕螺线管线圈，线圈品质因数表现较高，但因手工缠绕，不可批量制作。Massin等(Planar microcoil-based microfluidic NMR probes.Journal of Magnetic Resonance,2003.164(2):p.242-255.)和Hsieh等(Multilayer high-aspect-ratio RF coil for NMR applications.Microsystem Technologies,2011.17(8):p.1311-1317.)基于玻璃衬底，运用光刻和电镀技术，制作易于微流通道集成的微机电系统(micro electro mechanic system,MEMS)线圈，但是线圈结构多孔且表面粗糙。Kratt等(Afully MEMS-compatible process for3D high aspect ratio micro coils obtained with an automatic wire bonder.Journal of Micromechanics and Microengineering,2010.20(1):p.015021.)结合标准MEMS方法，采用自动引线键合技术批量制作3D微型线圈，不过这种方法制得的键合线线圈的直径局限于光刻和SU-8支柱的机械强度。Rogers等(Using microcontact printing to fabricate microcoils on capillaries for high resolution proton nuclear magnetic resonance on nanoliter volumes.Applied Physics Letters,1997.70(18):p.2464-2466.)在毛细管上运用微印刷和电镀方法制作螺线管线圈，虽然制作方法新颖，但是线圈阻抗表现很高。Sillerud等(H-1NMR Detection of superparamagnetic nanoparticles at 1 T using a microcoil and novel tuning circuit.Journal of Magnetic Resonance,2006.181(2):p.181-190.)采用聚焦离子束(focused ion beam,FIB)加工技术制作直径550μm的螺线管微型线圈，不过其制作成本昂贵。Kong等(Adhesive-based liquid metal radio-frequency microcoilfor magnetic resonance relaxometry measurement.Lab on a Chip,2012.)基于堆栈多层激光切割胶黏剂制作液态金属微型线圈，由于液态金属镓的电导率低，线圈灵敏度较低。

实用新型内容

技术问题：本实用新型要解决的是现有线圈制作中存在工艺复杂、成本高、周期长、不可批量、阻抗高等问题。

技术方案：为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种基于PCB平面线圈的低成本、制作周期短、可批量化的低场NMR探头，该探头基于PCB技术，其结构由平面线圈、通孔、引线和焊盘组成。

本实用新型的基于印刷电路板平面线圈的低场核磁共振探头以PCB衬底为基板，在PCB衬底上方设有平面线圈、上部引线、第一焊盘和第二焊盘，平面线圈的外端通过上部引线接第一焊盘，平面线圈的内端通过金属化内通孔、底部引线和金属化外通孔与第二焊盘连接。