基于MEMS的高Q值核磁共振平面微线圈

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。