经颅磁刺激技术自诞生以来已经在脑认知、精神疾病诊断及治疗等方面得到广泛应用，但磁刺激线圈功耗大、刺激深度浅和聚焦性差阻碍了这一技术的发展。含磁芯的磁刺激线圈在刺激强度、深度上具有优势，深入研究其结构参数和激励电源意义重大。本文采用有限元方法对磁芯线圈感应电场进行了仿真求解，并对线圈聚焦性能衡量参数进行了研究。建模讨论了磁芯层叠结构对线圈电磁场仿真结果的影响。通过分析磁芯截面尺寸、线圈轮廓形状的影响，优化磁芯线圈结构，缩小了磁芯尺寸，减小了线圈电感值，降低了脉冲电源的要求，提高了磁芯线圈聚焦性能和实用性。对激励电流强度、磁芯材料与磁芯线圈的电磁场分布及聚焦性能影响的分析表明，较小激励电流时，磁芯线圈的聚焦性能维持不变；增大电流后，磁芯处于磁饱和状态，性能会有所减弱。为此，对比分析了硅钢、低碳钢、坡莫合金、铁氧体四种磁芯材料的线圈模型，发现硅钢由于饱和感应强度大，对刺激线圈性能提升效果最佳。搭建了磁芯线圈的磁刺激实验装置，制作出多种线圈，研究了磁芯线圈制作工艺。采用霍尔元件对刺激线圈磁场进行测量，并搭建了测量刺激线圈电场的实验装置，验证了磁芯对磁刺激线圈刺激强度、聚焦性能的增强作用。实验数据显示，磁芯线圈的刺激强度在测试范围内与工作电压呈线性关系。