摘要：论述了纳升(nL)级生物样品核磁共振微检测技术中,高信噪比平面螺旋微线圈的设计方法及结果,介绍了这种检测技术的优点与缺点,并提出了改进方法。论述了核磁共振平面螺旋微线圈检测方法的理论基础,推导出自由感应衰减信号的信噪比与线圈几何参数的数学关系,利用MATLAB软件对信噪比进行了仿真,得到了最优信噪比条件下的线圈几何参数值,同时计算出相应的品质因数。最后,概括了平面螺旋形微线圈几何参数设计的一般原则。

摘要：为了提高核磁共振波谱检测信号的信噪比,实现对纳升级样品的检测,以及与微流控芯片集成,介绍了一种高品质因数(Q值)平面微线圈及其制作工艺。基于对信噪比的仿真计算,利用SU-8厚胶掩模光刻与直流铜电镀工艺,在玻璃衬底上得到几种几何参数优化的圆形与方形线圈。自行设计了一种直流铜电镀工艺,铜层生长速度约1.2μm/min。平面微线圈几何参数如下:内半径200μm^1 000μm,线宽/线间距20μm^80μm,圈数1~9圈,线圈厚度约12μm。利用Agilent 4294阻抗分析仪,测得85 MHz/2 Tesla下内半径1 000μm线圈的射频参数如下:RAC=7.25Ω,L=285 nH,Q=21。测得的Q值-频率曲线与仿真设计一致,即80 MHz附近Q值达到最大。与国内外其他测量结果相比,所得线圈品质因数较高。相对于双层铜电镀方案,本制作工艺操作简单,经一次电镀线圈即可成形,微米量级下更容易采用MEMS工艺制作平面线圈。另外,平面微线圈的开发可以将核磁共振(NMR)检测技术集成到微全分析系统中。