磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)具有高分辨率、无电离辐射等优势,可准确进行病变定位等,因此在临床诊断和科研中发挥着越来越重要的作用。在众多可产生磁共振现象的原子核中,1H由于在生物体中含量高、磁共振信号强,成为MRI的主要研究对象。然而研究并非局限在1H核,其它非质子核在生命科学相关研究中同样具有不可替代的独特性。例如基于31p的MRI可检测生物体内能量代谢情况、细胞膜的变化以及肿瘤细胞的变化等。因此31P(磷)MRI是非质子MRI研究领域的重要内容。与质子相比,31p具有较低的MR敏感性,在低场条件下其MRI信噪比低,以致应用困难。随着磁场强度的提高,成像的灵敏度、分辨率都有很大程度的提升,这使得基于31p的MRI研究成为可能。除了足够的磁场强度,实现31p MRI 和磁共振波谱(Magnetic Resonance Spectroscopy,MRS)的另一个必要硬件条件是具备同时实现1H和31P MRI的高质量射频(Radio Frequency,RF)线圈的支持,即1H/31P双核线圈。其中,1H成像可用于定位、匀场等。射频线圈可直接影响MRI的信号灵敏度、图像信噪比以及均匀度等。在高场条件下由于共振频率相对较高,会使射频线圈的性能发生改变,1H/31P双调谐射频线圈的设计及制作也将面临新的挑战。本论文的主要工作是基于9.4 T超高场MRI系统平台,设计针对性的RF线圈以及射频组件电路。论文中第一个研制了适用于9.4 T小鼠成像的12-legs正交高通鸟笼收发体线圈。首先利用物理场分析软件对线圈进行建模仿真分析,得到合适的构型和电容值使得射频线圈所产生的射频磁场最强且分布均匀。其次制作线圈实物并应用于9.4 T MRI系统平台。通过进行纯水模型与小鼠扫描实验,得到了具有高信噪比的质子成像结果,证明了该线圈的实用性。论文中第二个射频线圈是针对小鼠脑的质子MRI及31P MRS设计的1H/31P双调谐表面线圈,该线圈采用两个具有固有几何解耦结构的表面线圈实现。矢量网络分析仪测试表明该线圈在1H核频率和31p核频率下均具有良好的匹配和解耦。文中展示了利用所制线圈在9.4 T下获得的浓磷酸和磷酸二氢钠溶液的质子成像和31p成像结果以及小鼠脑的1H MRI和31P MRS结果。证明了该线圈方案在超高场下的可行性,为其他杂核的双调谐射频线圈的研究奠定了一定的基础,具有一定的借鉴价值。文中所制1H/31P双调谐线圈采用表面线圈结构,但是表面线圈的均匀性具有一定的限制。将来可以采用鸟笼体线圈、TEM体线圈等作为射频发射线圈以得到更均匀的射频激发磁场,同时使用文中设计的表面线圈作为射频接收线圈。为了提高成像灵敏度、信噪比等,也可以将表面线圈用阵列线圈代替。