Spectrometer frameworks for gradient arrays
Gradyan dizi sistemlerine yönelik modüler spektrometre mimarileri
- Tez No: 968157
- Danışmanlar: PROF. DR. ERGİN ATALAR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 135
Özet
Gradyan sargı dizileri, geleneksel gradyan bobinlerine kıyasla sundukları üstün performans ve esneklik sayesinde manyetik rezonans görüntüleme (MRG) topluluğunda giderek daha fazla ilgi görmektedir. Bu teknoloji, tek bir RF darbesiyle aynı anda birden fazla dilimin uyarılmasını sağlayabilir, B1+ alanındaki bozulmaları düzeltebilir, kriyostat üzerinde oluşan indüksiyon akımlarını indirgeyerek güç kaybını azaltabilir ve periferik sinir uyarımı (PNS) eşiklerini artırabilir. Ancak tüm bu potansiyele rağmen, çok kanallı gradyan dizi sistemlerini baz alan tam bağımsız MRG sistemleri henüz hayata geçirilememiştir. Kanal sayısının artmasıysa donanım karmaşıklığını artırmaktadır. Bu sorunu çözebilmek için de ölçeklenebilir tasarım metodolojileri zorunlu hâle gelmektedir. Bu tez, tam bağımsız bir gradyan dizi MRG sistemi hedefi doğrultusunda, gradyan dizi bobinleri ve paralel radyo frekansı (RF) gönderim dizileri için modüler spektrometre mimarilerinin geliştirilmesini sunmaktadır. Önceki çalışmalara dayanarak, spektrometre alt modülleri tamamen FPGA sistemleri üzerinde uygulanmış ve üç alt sistem geliştirilmiştir: bir sekans çözücü, bir gradyan denetleyici ve bir RF denetleyici. Sekans çözücü, PulSeq formatında hazırlanmış geleneksel sekansları okuyarak FPGA belleğiyle uyumlu bir yapıya dönüştürür. Gradyan denetleyici, belleğe alınmış bu sekansları kullanarak zamana bağlı gradyan genliklerini oluşturur; bu genlikler, dizi kanallarına yansıtılarak harici sürücü zincirine iletilir. Son olarak, RF denetleyici bir taşıyıcı frekans saat sinyali üretir ve darbe genişlik modülasyonu (DGM) ile şekillendirilmiş zarf sinyalleri kullanarak harici RF güç yükselteçlerini sürer. Geleneksel RF sentezleyicilerinin dijital-analog dönüştürücüler (DAC) veya karıştırıcılar gibi bileşenlere olan gereksinimin aksine, bu sistemde RF saat sinyali yalnızca FPGA içindeki donanım kaynakları kullanılarak üretilmiştir. Bu yaklaşım, mimariyi sadeleştirmekte ve ölçekleme maliyetlerini azaltmaktadır.
Özet (Çeviri)
Gradient arrays are gaining popularity in the magnetic resonance imaging (MRI) community due to their superior performance and flexibility compared to conventional gradient coils. The technology can be used to excite multiple slices simultaneously, mitigate the B1+ inhomogeneity, reduce the power loss on the cryostat, and increase peripheral nerve stimulation (PNS) thresholds. However, despite their potential, fully standalone MRI systems based on gradient arrays are yet to be realized. With an increasing number of channels, scalable design methodologies become essential to resolve the hardware complexity. In this thesis, we present the development of modular spectrometer architectures for gradient array coils and parallel radio frequency (RF) transmit arrays to work towards a fully standalone gradient array magnetic resonance imaging system. Building upon previous work, the spectrometer submodules are implemented entirely on field programmable gate array (FPGA) hardware and consist of three main subsystems: a sequence parser, a gradient controller, and an RF controller. The sequence parser reads PulSeq-formatted conventional sequences and converts them into hardware-compatible memory structures. The gradient controller accesses these memory-mapped sequences and generates time-resolved gradient amplitudes, which are projected onto array channels and sent to an external driver chain. Lastly, the RF controller synthesizes a carrier clock and drives external RF power amplifiers using pulse-width-modulated (PWM) envelope signals. Unlike traditional RF synthesizers that rely on digital-to-analog converters (DACs) or mixers, the RF clock is generated entirely using FPGA primitives, simplifying the overall architecture and reducing scaling costs.
Benzer Tezler
- İtü trıga mark II araştırma reaktörü kalbi için rekonfigürasyon çalışması
Reconfiguration study for the core of the itu triga mark II research reactor
ZEYNEP BODUROĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Nükleer Mühendislikİstanbul Teknik ÜniversitesiNükleer Araştırmalar Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. TAYFUN AKYÜREK
- Floresans temelli metal organik çerçevelerin sentezi ve çiftlik hayvanlarında tiroid hormonlarının tayininde sensör olarak kullanımı
Synthesis of fluorescence-based metal organic frameworks and their use as sensors for the determination of thyroid hormones in farm animals
BURCU KABAK
Doktora
Türkçe
2022
KimyaBurdur Mehmet Akif Ersoy ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERDAL KENDÜZLER
- Karbon dioksit ayırma amaçlı ince film kompozit/nanokompozit membranların hazırlanması
Preparation of thin film composite/nanocomposite membranes for carbon dioxide separation
GÜLEN BÜYÜKOLCA
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞERİFE BİRGÜL ERSOLMAZ
- Mikro ve mezo gözenekli malzemelere salisilik asit ve steroid yüklenmesi ve salımı
Salicylic acid and steroid loading and release for micro and mesoporous materials
İBRAHİM AVNİ ALEV
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET SİRKECİOĞLU
- Manyetik metal organik çerçeve hibriti kullanılarak kadmiyumun katı faz mikroekstraksiyonu
Solid phase microextraction of cadmium using magnetic metal organic framework hybrid
OĞUZHAN GÖKTAŞ