新型三维左手材料的设计与应用研究

作     者：代小琴 

作者单位：青岛大学 

学位级别：硕士

导师姓名：迟洁茹

授予年度：2020年

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：左手材料 左手特性 磁共振成像 

摘      要：左手材料是一种人工合成的电磁材料,具有一些不同于自然界中媒质材料的电磁特性,在医学、通信和军事等领域都有着广泛的应用。本论文在左手材料的电磁特性与结构设计的原理基础上设计了三种新型左手材料结构,并对其在磁共振领域的应用进行了仿真研究。首先,在分析和总结左手材料具有的基本理论与电磁特性的基础上设计了一种二维左手材料结构,并对其进行了电磁计算与分析;其次,在二维左手材料的基础上设计了一种新型多开口环状三维左手材料结构,对该结构进行了电磁计算分析,探究其电磁特性;最后,设计了一种金属-介质模型的三维左手材料结构,并将该结构应用在7T磁共振成像中,分析了左手材料对射频场和能量沉积的影响。第一,从理论上分析了左手材料符合的电磁规律,概述了左手材料的电磁特性;设计了一种二维左手材料结构,利用软件HFSS15.0对其进行电磁分析,计算S参数,反演法提取其等效电磁参数,验证了该结构满足左手特性。第二,设计了一种在200MHz～369.7MHz谐振频段内实现左手特性的多开口环状的三维左手材料结构。通过品质因数的计算,证明该三维左手材料结构为低损耗结构;讨论了结构尺寸参数的变化对S参数与等效电磁参数的影响。第三,设计了一种金属-介质模型的三维左手材料结构,对该结构进行电磁计算与分析,并验证了其满足左手材料的电磁特性。最后,将该三维左手材料结构用于7T人脑磁共振成像中,仿真分析了该左手材料结构对射频B场的均匀性以及能量沉积值的影响。