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    Datenpaket: Concept for a geometry-insensitive high-field magnetic resonance detector

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    Alternativer Identifier:
    -
    Verwandter Identifier:
    (Is Identical To) https://publikationen.bibliothek.kit.edu/1000167657 - URL
    Ersteller/in:
    Korvink, Jan G. [Korvink, Jan G.]

    Chau-Nguyen, Khai https://orcid.org/0000-0002-5809-9942 [Chau-Nguyen, Khai]

    Badilita, Vlad [Badilita, Vlad]
    Beitragende:
    -
    Titel:
    Concept for a geometry-insensitive high-field magnetic resonance detector
    Weitere Titel:
    -
    Beschreibung:
    (Abstract) We introduce an inverse design methodology for a new class of eigenfrequency-invariant metamaterial-resonators, targeting nuclear magnetic resonance detection at ultra-high B0 field, and operating at two specified frequencies selected from within the 100-1500 MHz range. The primary optimisation goal... We introduce an inverse design methodology for a new class of eigenfrequency-invariant metamaterial-resonators, targeting nuclear magnetic resonance detection at ultra-high B0 field, and operating at two specified frequencies selected from within the 100-1500 MHz range. The primary optimisation goal is to maximise the magnetic field intensity and uniformity within a liquid sample, while the electric energy should be kept to a minimum level to reduce dielectric heating or quadrupolar moment excitation effects. Due to the symmetric geometry requirement of the cavity, a demultiplexer is also designed to direct each discrete resonant signal to another predetermined output port of the resonator. In order to reduce the geometrical dependency of the resonance frequency, a bespoke metamaterial is used for the cavity host. Therefore, an additional optimisation problem for a unit cell domain is defined to seek a proper material layout for the host region of the resonators. Given the sensitivity of the frequency domain, the optimisation process is effectively regulated through the utilisation of both a Helmholtz filter and a projection method. It is found that considerable improvements of the resonator quality factor can be obtained through this optimisation process.

    We introduce an inverse design methodology for a new class of eigenfrequency-invariant metamaterial-resonators, targeting nuclear magnetic resonance detection at ultra-high B0 field, and operating at two specified frequencies selected from within the 100-1500 MHz range. The primary optimisation goal is to maximise the magnetic field intensity and uniformity within a liquid sample, while the electric energy should be kept to a minimum level to reduce dielectric heating or quadrupolar moment excitation effects. Due to the symmetric geometry requirement of the cavity, a demultiplexer is also designed to direct each discrete resonant signal to another predetermined output port of the resonator. In order to reduce the geometrical dependency of the resonance frequency, a bespoke metamaterial is used for the cavity host. Therefore, an additional optimisation problem for a unit cell domain is defined to seek a proper material layout for the host region of the resonators. Given the sensitivity of the frequency domain, the optimisation process is effectively regulated through the utilisation of both a Helmholtz filter and a projection method. It is found that considerable improvements of the resonator quality factor can be obtained through this optimisation process.

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    (Abstract) We introduce an inverse design methodology for a new class of eigenfrequency-invariant metamaterial-resonators, targeting nuclear magnetic resonance detection at ultra-high B0 field, and operating at two specified frequencies selected from within the 100-1500 MHz range. The primary optimisation goal... We introduce an inverse design methodology for a new class of eigenfrequency-invariant metamaterial-resonators, targeting nuclear magnetic resonance detection at ultra-high B0 field, and operating at two specified frequencies selected from within the 100-1500 MHz range. The primary optimisation goal is to maximise the magnetic field intensity and uniformity within a liquid sample, while the electric energy should be kept to a minimum level to reduce dielectric heating or quadrupolar moment excitation effects. Due to the symmetric geometry requirement of the cavity, a demultiplexer is also designed to direct each discrete resonant signal to another predetermined output port of the resonator. In order to reduce the geometrical dependency of the resonance frequency, a bespoke metamaterial is used for the cavity host. Therefore, an additional optimisation problem for a unit cell domain is defined to seek a proper material layout for the host region of the resonators. Given the sensitivity of the frequency domain, the optimisation process is effectively regulated through the utilisation of both a Helmholtz filter and a projection method. It is found that considerable improvements of the resonator quality factor can be obtained through this optimisation process.

    We introduce an inverse design methodology for a new class of eigenfrequency-invariant metamaterial-resonators, targeting nuclear magnetic resonance detection at ultra-high B0 field, and operating at two specified frequencies selected from within the 100-1500 MHz range. The primary optimisation goal is to maximise the magnetic field intensity and uniformity within a liquid sample, while the electric energy should be kept to a minimum level to reduce dielectric heating or quadrupolar moment excitation effects. Due to the symmetric geometry requirement of the cavity, a demultiplexer is also designed to direct each discrete resonant signal to another predetermined output port of the resonator. In order to reduce the geometrical dependency of the resonance frequency, a bespoke metamaterial is used for the cavity host. Therefore, an additional optimisation problem for a unit cell domain is defined to seek a proper material layout for the host region of the resonators. Given the sensitivity of the frequency domain, the optimisation process is effectively regulated through the utilisation of both a Helmholtz filter and a projection method. It is found that considerable improvements of the resonator quality factor can be obtained through this optimisation process.

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    (Technical Remarks) The simulation data can be handled using COMSOL software.

    The simulation data can be handled using COMSOL software.

    Schlagworte:
    Double-resonant resonators · Topology optimisation · Ultra-high field NMR · Metamaterials · Eigenfrequencyinvariant detectors · Demultiplexer
    Zugehörige Informationen:
    -
    Sprache:
    -
    Herausgeber/in:
    Karlsruhe Institute of Technology
    Erstellungsjahr:
    2024
    Fachgebiet:
    Engineering
    Objekttyp:
    Software
    Datenquelle:
    -
    Verwendete Software:
    -
    Datenverarbeitung:
    -
    Erscheinungsjahr:
    2024
    Rechteinhaber/in:
    Korvink, Jan G.

    Chau-Nguyen, Khai https://orcid.org/0000-0002-5809-9942

    Badilita, Vlad
    Förderung:
    -
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    Name Speichervolumen Metadaten Upload Aktion
    Status:
    Publiziert
    Eingestellt von:
    kitopen
    Erstellt am:
    2024-01-24
    Archivierungsdatum:
    2024-01-30
    Archivgröße:
    24,8 GB
    Archiversteller:
    kitopen
    Archiv-Prüfsumme:
    57eb95c90d505ed619faade31e93d379 (MD5)
    Embargo-Zeitraum:
    -
    Die Metadaten wurden nachträglich korrigiert. Die ursprünglichen Metadaten sind nach Download des Datenpakets verfügbar.
    dataset/Concept for a geometry-insensitive high-field magnetic resonance detector
    DOI: 10.35097/1903
    Publikationsdatum: 2024-01-30
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    Lizenz für das Datenpaket
    Dieses Werk ist lizenziert unter
    CC BY-SA 4.0
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    Datenpaket zitieren
    Korvink, Jan G.; Chau-Nguyen, Khai; Badilita, Vlad (2024): Concept for a geometry-insensitive high-field magnetic resonance detector. Karlsruhe Institute of Technology. DOI: 10.35097/1903
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    Juli 2019 / FIZ Karlsruhe