能實地看到分子結構和動態是科學家一直在追求且似乎正不斷逼近的目標。比較電子顯微鏡和原子力顯微鏡，核磁共振成像法具有能非侵入性地看到內部結構之優點。但是它也有一個弱點，就是其靈敏度低，而這個弱點可以使用微線圈系統獲得補償;現在核磁共振成像解析度比電子顯微鏡和原子力顯微鏡低三到四個數量級，即在微米量級。本碩士論文以提高梯度場強度作為研究的主題，製作出Z方向梯度線圈，找出最佳線圈形狀、匝數、尺寸、電流、與光譜儀脈衝序列相配合的條件 ; 並配合射頻場微線圈的使用，建立用於核磁共振成像的強梯度微線圈系統。該系統將具有高穩定度，具快速開關功能且能精確調節幅度和相位。未來藉助於新脈衝序列的開發和更有力的影像處理技巧，此類系統預計能在廣泛的體系中實現奈米尺度解析度的磁共振成像。

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第一章 緒論 1
1.1 核磁共振成像技術簡介 1
1.2 核磁共振成像系統簡介 4
1.2.1 超導磁鐵 4
1.2.2 梯度系統 5
1.2.3 射頻探頭 5
第二章 核磁共振成像技術簡介 6
2.1 梯度磁場 6
2.2 影像編碼簡介 9
2.2.1 頻率編碼（frequency encoding） 9
2.2.2 相位編碼（phase encoding） 9
2.2.3 選擇性激發（selective excitation） 10
2.3 k空間（k-space）與傅立葉成像 10
2.3.1 k空間（k-space） 11
2.3.2 k空間與傅立葉成像 13
2.4 自旋迴波核磁共振成像 15
2.4.1 自旋迴波核磁共振成像（spin echo MRI） 15
2.4.2 加權影像（weighted image） 17
2.5 訊雜比 19
2.6 自旋擴散與編碼時間 20
2.7 核磁共振成像之假影 22
第三章 梯度磁場微線圈系統技術簡介 25
3.1 梯度磁場簡介 25
3.2 微線圈系統 26
3.2.1 微探頭線圈簡介 26
3.2.2 螺旋型微探頭線圈（solenoidal microcoil）簡介 28
3.3 共振電路簡介 30
3.4 脈衝電流驅動電路 31
3.4.1 MOSFET簡介 32
3.4.2 H型橋式電路（H-bridge circuit）簡介 33
3.5 微梯度線圈系統 35
3.5.1 Maxwell pair型梯度線圈簡介 35
3.5.2 Maxwell pair線圈與溫度上升 37
3.6 Eddy current（渦流效應）簡介 39
第四章 梯度磁場微線圈系統之製作與測試 40
4.1 自製梯度磁場微線圈系統簡介 40
4.2 探頭主體 40
4.2.1 探頭主體製作 40
4.2.2 討論 42
4.3 射頻電路與微探頭線圈 43
4.3.1 射頻電路與微探頭線圈製作 43
4.3.2 射頻電路與微探頭線圈測試 45
4.3.3 討論 46
4.4 脈衝梯度驅動電路與梯度線圈 47
4.4.1 脈衝梯度驅動電路與梯度線圈製作 47
4.4.2 脈衝梯度驅動電路與梯度線圈測試 50
4.4.3 討論 51
4.5 梯度磁場微線圈系統 53
4.5.1 梯度磁場微線圈系統測試 53
4.5.2 討論 56
4.6 自旋迴波成像 57
4.6.1 自旋迴波成像測試 57
4.6.2 討論 66
第五章 總結與未來展望 67
5.1 總結 67
5.2 展望 69
參考文獻 71
發表記錄 74

1. R. R. Ernst, W. A. Anderson, Res. Sci. Instrum. 1966, 37, 93
2. P. C. Lauterbur, Nature, 1973, 242, 190
3. W. P. Aue, E. Bartholdi, R. R. Ernst, J. Magn. Reson. 1976, 64, 2229
4. A. Kumar, D. Welti, R. R. Ernst, J. Magn. Reson. 1975, 18, 65
5. P. Mansfield, A. A. Maudsley, J. phys. C. Solid state phys, 1976, 9, L409
6. S. Ogawa, et al., Biophys. j, 1993, 64
7. P. T. Callaghan, Principles of nuclear magnetic resonance microscopy, New York: Oxford University Press: Clarendon Press, 1991
8. P. Glover, S. P. Mansfield, Rep. Prog. Phys, 2002, 65, 1489
9. D. W. Cjakeres, P. Schmalbrock, Fundamental of Magnetic Resonance Imaging, Baltimore: Williams & Wilkins, 1992
10. P. Sprawls, Magnetic Resonance Imaging-Principles, Methods, and Techniques, Madison, Wis.: Medical Physics Pub., 2000
11. P. G. Morris, Nuclear Magnetic Resonance Imaging in Medicine and Biology, Oxford: Clarendon Press, 1986
12. A. D. Elster, J. H. Burdette, Questions & Answers in Magnetic Resonance Imaging 2nd edition, St. Louis: Mosby Inc., 2001
13. F. W. Wehrli, D. Shaw, J. B. Kneeland, Medical Magnetic Resonance Imaging, N.Y.: VCH Publishers Inc., 1986
14. 吳文桂, 科儀新知, 國科會精密儀器發展中心, 1992, 13, 8
15. D. A. Seeber, J. H. Hoftiezer, W. B. Daniel, M. A. Rutegers, C. H. Pennington, Rev. Sci. instrum. 2000, 11, 4263
16. D. A. Seeber, J. H. Hoftiezer , C. H. Pennington, Conccpts magn. reson. 2002, 189
17. M. E. Lacey, R. Subramanian, D. L. Olson, A. G. Webb, J. V. Sweelder, Chem. Rev. 1999, 99, 3133
18. J. Leggett, S. Crozier, S. Blackband, B. Beck, R. W. Bowtell, Conccpts magn. reson. B, 2003, 16B, 38
19. J. A. Rogers, R. J. Jackman, G. M. Whitesides, Appl. Phys. Lett. 1997, 70, 2464
20. T. Inoue, Y. Hamasaki, I. Shimoyama, H. Miura, IEEE j. robot. autom, 1996, 2208
21. C. Massin, G. Boero, F. Vincent, J. Abenhain, P. -A. Besse, R. S. Popovic, Sens. actuators. A Phys, 2002, 97-98, 280
22. A. G. Webb, Prog. Nucl. Magn. Reson. Spectrosc. 1997, 31, 1
23. L. Ciobanu, A. G. Webb, C. H. Pennington, Prog. nucl. magn. reson. spectrosc, 2003, 42, 69
24. B. Behnia, A. G. Webb, Anal. Chem. 1998, 70, 5326
25. T. L. Peck, R. L. Magin, P. C. Lauterbur, J. Magn. Reson. B. 1995, 108, 114
26. L. Ciobanu, A. G. Webb, C. H. Pennington, Prog. nucl. magn. reson. spectrosc, 2003, 42, 69
27. W. S. Price, W. T. Chang, W. M. Kowk, L. P. Hwang, J. Chin. Chem, Soc. 1994, 41, 119
28. V. D. Kodibagkar, M. S. Conradi, J. Magn. Reson. 2000, 144, 53
29. W. Zhang, D. G. Cory, J. Magn. Reson. 1998, 132, 144-149
30. J. M. Jin, IEEE antennas propag. mag, 1998, 40, 7
31. P. Glover, S. P. Mansfield, Rep. Prog. Phys, 2002, 65, 1489
32. Y. Yin, C. Zhao, A. Sasaki, H. Kimura, S. Kuroki, I. Ando, Macromolecules, 2002, 35, 5910-5915
33. E. Johansson, J. Svensson, S. Månsson, J. S. Petersson, L. E. Olsson, K. Golman, J. Magn. Reson. 2002, 159, 68
34. G. P. Wong, C. H. Tseng, V. R. Pomeroy, R. W. Mair, D. P. Hinton, D. Hoffmann, R. E. stoner, F. W. Hersman, D. G. Cory, R. L. Walsworth, J. Magn. Reson. 1999, 141, 217
35. W. Zhang, D. G. Cory, Phys. Rev. Lett. 1998, 80,1324
36. A. A. Samoilenko, D. Y. Artemov, L. A. Sibel’dina, JETP Lett. 1998, 47, 417
37. O. Züger, S. T. Hoen, C. S. Yannoni, D. Ruger, J. Appl. Phys. 1996, 79, 1881
38. J. E. Tanner, Rev. Sci. Instrum. 1965, 36, 1086
39. K. Adamial, B. K. Rutt, W. J. Dabrowski, IEEE trans. magn, 1992, 28, 2403
40. L. Ciobanu, D. A. Seeber, C. H. Pennington, J. Magn. Reson. 2002, 158, 178
41. S. C. Lee, K. Kim, J. Kim, S. Lee, J. H. Yi, S. W. Kim, K. S. Ha, C. Cheong, J. Magn. Reson. 2001, 150, 207
42. K. Adamiak, B. K. Rutt, W. J. Dabrowski, IEEE trans. magn, 1992, 28, 2403
43. L. Ciobanu, A. G. Webb, C. H. Pennington, Prog. nucl. magn. reson. spectrosc, 2003, 42, 69
44. H. Siebold, IEEE trans. magn, 1990, 26, 897
45. J. M. Jin, IEEE antennas propag. mag, 1998, 40, 7
46. S. Choi, X. W. Tang, D. G. Cory, Int. J. Imaging Syst. Technol. 1997, 8, 163
47. B. T. Saam, M. S. Conradi, J. Magn. Reson. 1998, 134, 67
48. R. L. Haner, T. Schleich, Methods in Enzymology, 1989, 176, 418
49. D. J. Goodyear, M. Shea, S. D. Beyea, N. J. Shah, B. J. Balcom, J. Magn. Reson. 2003, 163, 1
50. P. J. Prado, B. Blümich, U. Schmitz, J. Magn. Reson. 2000, 144, 200
51. F. Casanova, B. Blümich, J. Magn. Reson. 2003, 163, 38
52. A. Kumar, D. Welti, R. R. Ernst, J. Magn. Reson.1975, 18, 69