磁共振成像系统中的磁屏蔽
磁屏蔽的基本原理
磁屏蔽的基本原理Magnetic shielding is the process of reducing the magnetic field in a certain space. 磁屏蔽是减少某一空间内磁场的过程。
It is a crucial technique in various fields, including electronics, medical imaging, and scientific research. 这是各种领域中的一项关键技术，包括电子、医学成像和科学研究。
The basic principle of magnetic shielding involves the use of materials that can redirect or absorb magnetic fields. 磁屏蔽的基本原理涉及使用可以重定向或吸收磁场的材料。
There are several methods and materials used for magnetic shielding, each with its advantages and limitations. 有几种用于磁屏蔽的方法和材料，各自都有其优点和局限性。
One common method of magnetic shielding is the use of ferromagnetic materials such as iron, nickel, and cobalt. 磁屏蔽的一种常见方法是使用铁、镍和钴等铁磁材料。
These materials have high magnetic permeability, which means they can absorb and redirect magnetic fields effectively. 这些材料具有高磁导率，意味着它们可以有效地吸收和重定向磁场。
什么是核磁共振屏蔽室、电磁屏蔽室、电镜屏蔽室、电波暗室屏蔽室？
什么是核磁共振屏蔽室？核磁共振屏蔽室适用于永磁和超导核磁共振设备的磁场屏蔽，防止外界电磁场干扰核磁共振扫描成像仪（MRI）的正常工作，抑制MRI产生的磁场泄露影响外界设备的工作。
1核磁共振屏蔽机房施工工艺：（1）结构：MRI型屏蔽室设计有拼装式和焊接式两种结构。
（2）焊接工艺：0.5mm紫铜板作射频屏蔽层，焊接采用氩弧焊或铜焊，高导磁率钢板作磁屏蔽层（3）龙骨架支撑采用铝合金，并与墙体间作绝缘处理。
手动锁紧屏蔽门屏蔽门，可拆卸式铍青传指型铜簧片。
（4）高性能屏蔽观察窗双层铜网经特殊工艺制作，透光率好。
（5）其它：电源滤波器、信号转接板，空气供应及通风系统的屏蔽接口处理、同轴连接器、光纤转接盒、医疗气体波导接口、气体灭火截止波导管、心电监护系统接口或其它医疗设备接口以及室内照明等。
2核磁共振屏蔽室设计屏蔽体的使用寿命是20-30年，屏蔽壳体的抗震等级按照８级计算。
考虑到磁场影响和拆装方便，采用铜板拼装式设计。
（1）核磁屏蔽室底面设计：屏蔽室在核磁仪放置位置地沟要求：2.8ｍ×2.8ｍ×0.9ｍ，室内其他地方挖深为：55公分，水平以下30公分用C25混凝土浇筑。
对浇注地基水泥沙浆磨平，进行双层SBS防水处理，铺设高强度的绝缘地坪，然后进行屏蔽体地面制作。
（2）屏蔽室壳体设计：屏蔽体是用0.35ｍｍ紫铜板及优质松木框架（刷防火涂料）拼装结构。
拼装模块之间夹多层铜网衬垫，采用M6*100不锈钢螺栓紧固。
3（3）屏蔽门设计：手动单开屏蔽门，尺寸：1.2m宽×2.1m高（外平开式）；根据屏蔽室现场特点，采用单外开屏蔽门。
屏蔽室门是影响整个屏蔽室屏蔽效果的最重要部位，是保持屏蔽系统总性能免于退化的最薄弱部件，也是系统中唯一可动部分，因此保持屏蔽门屏蔽效能的稳定性尤为重要。
门的结构为单扇平开式，门板采用铜板、木龙骨和不锈钢框架焊接制成，门框边缘采用指型铍青铜弹片密封，使用无磁锁具。
磁屏蔽的基本原理和应用
磁屏蔽的基本原理和应用
磁屏蔽是一种用于减弱或阻挡磁场的技术，其基本原理是通过引入特定材料或结构，改变磁场的传播路径，从而减少磁场的影响。
以下是磁屏蔽的基本原理和应用：
基本原理：
1. 磁导屏蔽：利用高导磁性材料（如铁、镍、钴等）制造磁导屏蔽结构，吸收或重定向磁场线，使磁场绕过被屏蔽区域，从而减弱磁场的影响。
2. 磁反馈屏蔽：利用磁反馈原理，通过引入特定形状和材料的结构，使磁场线在屏蔽结构内部形成闭合回路，从而减少外部磁场的渗透。
3. 磁吸收屏蔽：利用吸收材料（如软铁粉、磁性聚合物等）吸收磁场的能量，将磁能转化为热能或其他形式的能量，从而降低磁场的强度。
应用：
1. 电子设备屏蔽：在电子设备制造中，磁屏蔽可用于减少或消除电子设备之间的磁干扰，保护设备的正常工作。
例如，在电子电路板中添加磁导屏蔽结构，可以防止磁场对电路的影响。
2. 医学领域：磁屏蔽技术在医学磁共振成像（MRI）中广泛应用。
由于MRI需要强大的磁场来生成图像，为了防止磁场泄漏对周围环境和其他设备造成干扰，需要采用磁屏蔽技术对MRI设备进行屏蔽。
3. 磁敏感实验室：在一些磁敏感的实验室或设备中，为了保护
实验的准确性和可重复性，需要使用磁屏蔽技术来减少外部磁场的影响。
4. 航空航天领域：在航空航天器、导弹和卫星等系统中，磁屏蔽技术可用于减少磁场对设备和电子系统的干扰，确保设备的可靠性和性能。
总之，磁屏蔽技术通过引入特定材料或结构
，改变磁场的传播路径或吸收磁能，从而减少或消除磁场的影响。
它在电子设备、医学、实验室和航空航天等领域有广泛的应用。
核磁共振中的屏蔽效应
核磁共振中的屏蔽效应1. 前言核磁共振是现代化学和生物学领域中不可缺少的工具。
其基本原理是利用样品中部分原子核的自旋和其周围电子云中的电荷分布差异来实现分析结构的探测，进而得到物质的化学或物理性质。
在核磁共振谱仪中，进行信号检测的是核磁共振光谱图。
当中的峰位通常代表的是一种分子结构或某个原子的振动特征。
然而，在实际应用中，往往还会遇到一些干扰。
这其中之一就是屏蔽效应。
2. 屏蔽效应的基本原理所谓屏蔽效应，是指在一个分子中，其中的一个原子核受到其周围电荷分布的影响而导致其共振频率发生改变的现象。
具体来说，当一个原子核周围存在大量的电子云时，其自旋磁矩就会受到吸引屏蔽，因此其所需的共振能量就比较高。
反之，当周围电子云较少时，原子核的磁矩就更容易共振，其所需的共振能量就相应减小。
从这个角度看，我们可以将屏蔽效应理解为一种电子云中的“噪声”或“干扰”现象。
因此，处理和解决屏蔽效应问题就成为了进一步提高核磁共振光谱分析准确性的关键。
3. 屏蔽效应的分类根据屏蔽效应的影响强度和影响因素的不同，其大致可分为以下两类。
3.1 化学位移屏蔽化学位移屏蔽是指当周围环境中存在的其他原子或功能团会对原子核的共振频率产生影响的现象。
这种屏蔽往往会导致峰位的移动和移动幅度的不同。
例如，苯环上的氢核和氧化还原态的氧原子上的氢核就会出现不同程度的化学位移屏蔽。
化学屏蔽现象的出现往往可以加深我们对分子结构与内部相互作用的认识，从而帮助我们更好地理解化学分子的特性。
3.2 核磁共振屏蔽核磁共振屏蔽是指由于周围环境的电子云密度不同，导致核磁共振光谱图峰位的位置和强度发生变化的现象。
与化学位移屏蔽不同的是，核磁共振屏蔽实际上更多表现为对原子核的共振能量的影响，而不是化学位移的影响。
因此，当遇到磁场强度不同或其他噪声干扰时，核磁共振屏蔽往往就会成为一个更为重要和突出的问题。
4. 处理核磁共振屏蔽的措施为了权衡不同因素，确保核磁共振谱图的准确性与可靠性，在实际操作中，惯常采用的方法包括以下几个方面：4.1 优化试样制备和浓度控制样品制备和分析浓度的优化是最基本的解决核磁共振屏蔽影响的方法。
磁屏蔽的基本原理
磁屏蔽的基本原理
磁屏蔽是一种常见的电磁兼容（EMC）技术，用于减少电子设备对外部磁场的敏感度，或者减少电子设备产生的磁场对周围环境的影响。
磁屏蔽的基本原理是通过设计和应用磁性材料，来吸收、偏转或者反射磁场，从而达到减少磁场对设备的影响的目的。
磁屏蔽的基本原理主要包括以下几个方面：
1. 磁性材料的选择，磁屏蔽通常使用铁、镍、钴等具有良好磁导性能的材料。
这些材料能够有效地吸收和偏转磁场，从而减少磁场对设备的影响。
2. 磁屏蔽结构的设计，磁屏蔽结构的设计是磁屏蔽的关键。
通过合理的结构设计，可以使磁性材料得到最大程度的利用，从而达到最佳的磁屏蔽效果。
3. 磁屏蔽材料的应用，磁性材料通常以覆盖层、屏蔽罩、屏蔽板等形式应用在设备的关键部位，如电源线、传感器、电路板等。
这些磁屏蔽材料能够有效地减少磁场的影响，提高设备的抗干扰能力。
4. 磁屏蔽的测试和验证，磁屏蔽的效果需要通过测试和验证来进行评估。
常见的测试方法包括磁场测量、屏蔽效果测试等。
只有通过有效的测试和验证，才能确保磁屏蔽的效果达到预期的要求。
总之，磁屏蔽的基本原理是通过合理选择磁性材料，设计合理的屏蔽结构，并将磁性材料应用在设备的关键部位，从而达到减少磁场对设备的影响的目的。
通过测试和验证，可以确保磁屏蔽的效果达到预期的要求，提高设备的抗干扰能力，保障设备的正常工作和可靠性。
磁屏蔽技术在电子设备、航空航天、通信、医疗等领域都有广泛的应用，对提高设备的抗干扰能力和可靠性具有重要意义。
随着科技的不断进步，磁屏蔽技术也在不断创新和发展，为各行各业提供更加可靠和稳定的电子设备和系统。
磁屏蔽的原理
磁屏蔽的原理磁屏蔽是一种利用特定材料或结构来阻挡磁场传播的技术。
它在电子设备、电磁屏蔽房等领域都有广泛应用。
磁屏蔽的原理是通过吸收或反射磁场的能量，使其无法传播到被屏蔽的区域。
磁场是由电流或磁体产生的一种物理现象。
当有电流通过导线或电器设备时，会产生一个围绕着导线或设备的磁场。
磁场是由磁力线组成的，它的强弱和方向决定了磁场的性质。
磁场具有穿透力强、传播速度快的特点，因此在某些情况下，需要对磁场进行屏蔽，以保护周围的设备或人员不受其影响。
磁屏蔽的原理主要有两种：吸收和反射。
吸收型磁屏蔽是通过将磁场能量转化为热能来实现的。
在磁场作用下，磁性材料内部的微小磁区会发生磁翻转，从而将磁能转化为热能。
这种磁性材料通常是由磁性颗粒填充的复合材料，它们具有高导磁率和高磁损耗，能够有效吸收磁场能量。
吸收型磁屏蔽通常用于对低频磁场屏蔽，例如电力设备和变压器。
反射型磁屏蔽则是通过改变磁场传播路径来实现的。
当磁场遇到磁性材料时，由于磁材料具有特定的导磁率，磁场会在磁材料表面发生反射。
反射型磁屏蔽通常使用具有高导磁率的材料，如铁、钢和镍合金等。
这些材料能够有效地反射磁场，将磁场能量引导到其他方向，从而实现屏蔽效果。
反射型磁屏蔽通常适用于高频磁场屏蔽，如电子设备和通信设备。
除了吸收和反射，还有一种磁屏蔽的原理是隔离。
隔离型磁屏蔽通过在屏蔽区域周围建立一个磁场自由传播的屏蔽区域，将磁场与被屏蔽区域隔离开来。
隔离型磁屏蔽通常使用磁性材料和非磁性材料的组合，利用非磁性材料的磁导率低的特性来阻止磁场的传播。
这种屏蔽原理常用于磁共振成像（MRI）设备和其他需要高精度测量的仪器。
磁屏蔽技术在电子设备和通信设备中起着重要作用。
在电子设备中，磁屏蔽可以防止磁场对电子元件的干扰，提高设备的性能和可靠性。
在通信设备中，磁屏蔽可以防止磁场对信号传输的干扰，提高通信质量和数据传输速率。
磁屏蔽是一种利用特定材料或结构来阻挡磁场传播的技术。
它通过吸收、反射或隔离磁场能量，实现对磁场的屏蔽效果。
MRI室的核磁屏蔽要求
MRI室的核磁屏蔽要求
电磁波作为一种信号传播方式，在医学中被广泛应用，实现成像(磁共振)、人体生理指标采集的目的。
由于人体中电磁波信号是以特定频率释放出来，环境中存在的其他频率的电磁波就会给监测结果带来干扰，因此必须要做屏蔽工程。
以核磁共振设备为例。
在磁共振设备成像过程中，首先要对人体组织的氢原子核发射射频信号，然后监测氢核吸收能量后释放的电磁波反应信号，这个反应信号经过计算机处理，就会变成可用于诊断的可视化现象。
电磁屏蔽工程的作用首先是屏蔽外界干扰信号的渗透，保护设备的工作环境。
同时，由于磁共振设备本身对于外界环境也构成干扰源，因此这种屏蔽保护即是对外也是对内的。
屏蔽室就是一个用金属板或金属网制成的足够封闭的六面体房间，由于金属板对电磁波的吸收和反射，能够同时屏蔽室内外的电磁场干扰。
医疗屏蔽工程服务于两方面的专业：射频屏蔽和磁屏蔽。
射频屏蔽是指通过屏蔽体的设置来将电磁波分隔在屏蔽室内外，由于随着频率的增高，波长变得与屏蔽体上孔缝的尺寸相当，使得屏蔽体上孔缝的泄漏成为射频屏蔽最关键的控制要素。
磁屏蔽是起到对屏蔽体内外磁场分流的作用，当磁体的5高斯线超出屏蔽室范围，会对外界的人和设备造成安全隐患，此时通过在屏蔽体增加低磁阻材料能够有效改变磁力线方向，将5高斯线压缩在屏蔽室范围内。
核磁共振室磁屏蔽室设计施工方案
核磁共振室磁屏蔽室设计施工方案核磁共振（NMR）是一种重要的科学实验室工具，在化学、生物学、医学和物理学等领域中广泛应用。
核磁共振实验室中的磁屏蔽室是核磁共振设备运行的核心部分，设计和施工方案需要遵循一定的原则和标准，以确保实验室中的磁场稳定和准确。
首先，在设计核磁共振室磁屏蔽室时，需要选择合适的材料。
由于核磁共振设备需要在极低的磁场下工作，所选材料必须具有良好的磁屏蔽特性，例如高导磁率和低磁化率。
一般而言，磁屏蔽室的墙壁和屋顶采用多层屏蔽结构，由内至外依次为铁层、铜层和铝层。
铁层具有较高的导磁率，能够吸收大部分磁场，铜层和铝层能够屏蔽高频磁场的影响，保证实验室内部的磁场稳定。
其次，在施工过程中，需要保证磁屏蔽室的结构紧密和无缝连接。
为避免磁场的泄漏，墙壁和屋顶的铁板、铜板和铝板之间应采取严密的连接方式，如焊接、螺栓固定或者特殊的连接结构。
同样，墙壁与屋顶、地板与墙壁之间的连接部分也需要做好密封，以确保整个磁屏蔽室的封闭性。
此外，减小外界磁场对实验室的干扰也是设计和施工方案中需要考虑的重要因素。
通常，磁屏蔽室的入口处设置有预屏蔽门，可以减小外部磁场对实验室的干扰。
预屏蔽门一般采用3层屏蔽结构，由铜板和铝板组成，确保实验室的内部磁场不受外界磁场的干扰。
此外，为确保磁屏蔽室的稳定性和安全性，还可以考虑以下措施。
首先，在实验室的地面上铺设特殊的绝缘材料，以防止地面磁场的干扰。
其次，为了保证实验室的温度和湿度的稳定，可以在磁屏蔽室内部安装空调和湿度控制设备。
最后，为了满足实验室的实际需求，还需要在磁屏蔽室内设置工作台、电源插座和适当的照明设备。
总之，核磁共振室磁屏蔽室的设计和施工方案需要综合考虑材料的选择、结构的紧密连接、外界磁场的干扰以及实验室的稳定性和安全性等因素。
通过科学合理的设计和施工，可以确保核磁共振实验室中的磁场稳定和准确，为科学实验提供良好的条件。
磁共振成像系统中的磁屏蔽
磁共振成像系统中的磁屏蔽赵喜平郑崇勋本文作者赵喜平先生西安交通大学生物医学工程研究所博士研究生第四军医大学西京医院磁共振室工程师郑崇勋先生西安交通大学生物医学工程研究所所长教授博士导师关键词: MRI 磁屏蔽磁屏蔽材料磁体是磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging MRI)系统的重要组成部分无论是超导磁体还是永磁体或常导磁体其作用都是为MRI设备提供静磁场B0但是由于它的磁力线将向空间各个方向散布即形成所谓的杂散磁场就有可能干扰周围环境中那些磁敏感性强的设备使其不能正常工作另一方面磁体周围环境的变化也会影响磁场的均匀程度由此可见在磁共振成像系统中磁场与环境的相互影响是一个不容忽视的问题目前广泛采用安装磁屏蔽的办法来解决本文首先介绍磁屏蔽的概念和分类然后讨论有关磁屏蔽的计算以及制做屏蔽体可采用的最佳材料一磁屏蔽所谓磁屏蔽(Magnetic Screen或Magnetic Shield)就是用高饱和度的铁磁性材料来包容特定容积内的磁力线它不仅可防止外部铁磁性物质对磁体内部磁场均匀性的影响同时又能大大削减磁屏蔽外部杂散磁场的分布以英国牛津公司HELICON磁体(1.5T)为例安装磁屏蔽体后这种磁体的中心至5高斯线之距离在x y轴上可由9.2m内缩至4.2m z轴上则由11.6m缩小至5.8m5高斯线内缩幅度达5m左右因此增加磁屏蔽是一种极为有效的磁场隔离措施磁屏蔽的原理可借助并联磁路的概念来说明如图1所示将一个磁导率很大的软磁材料罩壳放在外磁场中则罩壳壁与空腔中的空气就可以看作并联磁路由于空气的磁导率μ接近于1而罩壳的磁导率在几千以上使得空腔的磁阻比罩壳壁的磁阻大很多这样一来外磁场的绝大部分磁感应通量将从空腔两侧的罩壳壁内通过进入空腔内部的磁通量是很少的这就达到了磁屏蔽的目的在MRI中磁屏蔽既起到保护空腔内磁场不被其它外界因素干扰的作用又限制腔内磁场以杂散磁场的方式向周围环境中散布应当指出的是用软磁材料制做的罩壳(称为屏蔽体)对磁场的屏蔽效果远不如金属导体壳对静电的屏蔽效果好这是因为金属导体的电导率一般要比空气的电导率大十几个数量级而铁与空气的磁导率只差几千倍二磁屏蔽的分类从广义上来说MRI系统的磁屏蔽可分为有源和无源两种有源屏蔽(Active Shield)是指由一个线圈或线圈系统组成的磁屏蔽与工作线圈(内线圈)相比屏蔽线圈可称为外线圈这种磁体的内线圈中通以正向电流以产生所需的工作磁场外线圈中则通以反向电流以产生反向的磁场来抵消工作磁场的杂散磁场从而达到屏蔽的目的如果线圈排列合理或电流控制准确屏蔽线圈所产生的磁场就有可能抵消杂散磁场无源屏蔽(Passive Shield)使用的是铁磁性屏蔽体即上面所说的软磁材料罩壳它因不使用电流源而得名根据屏蔽范围的不同无源磁屏蔽又可分为下述三种(1) 房屋屏蔽: 即在磁体室的四周墙壁地基和天花板等六面均镶入4~8mm 厚的钢板构成封闭的磁屏蔽间这种屏蔽体的用材常达数十吨甚至上百吨因而价格昂贵(2) 定向屏蔽: 如果杂散磁场的分布仅在某个方向超出了规定的限度(如5高斯)则可只在对应方向的墙壁中安装屏蔽物形成杂散磁场的定向屏蔽这种方法特别适用于MRI室和CT室共用一建筑物的情形(3) 自屏蔽(Self-Shielding): 是指仅在磁体周围安装铁磁材料屏蔽体的屏蔽方法用这种方法可以得到非常理想的屏蔽效果如果再在屋顶加装定向屏蔽则它有可能使主磁场的5高斯线完全限制在一般建筑物的楼层高度之内全身MRI系统磁体的自屏蔽可以有板式圆柱式立柱式及圆顶罩式等多种结构形式各种结构的设计都应以主磁场的均匀性不受影响或少受影响为目的自屏蔽的缺点是其屏蔽体重量往往多达数十吨但是它对外界磁干扰的屏蔽既有效又方便图2是英国牛津公司为其UNISTAT磁体(1.5T)设计的磁屏蔽体(立柱式)其安装重量达32吨三无源屏蔽的效率及其讨论屏蔽体的效率一般由屏蔽因数S确定设所有屏蔽体材料的厚度τ相同磁导率µ均匀而恒定即屏蔽体由磁导率处处相同的板材构成将这种屏蔽体置于均匀的静磁场中则S 的定义为 S=sB B 0 (1) 式中B 0和B s 分别为屏蔽区内给定点在屏蔽前后的场强屏蔽后已知点场强下降越多表明屏蔽效率越高(S 越大) 显然式(1)所表示的屏蔽效率是采用理想屏蔽体的情况静态屏蔽的效率主要决定于屏蔽材料的磁导率但是实际上磁导率µ的值受许多因素影响如它所在的磁场场强环境温度和屏蔽体的厚度等当内部磁感应强度增加时磁导率随之增加并达最大值; 而当饱和出现时它又迅速衰减因此为了保证屏蔽的有效性必须保证屏蔽体不被饱和另一方面即使屏蔽体是均匀的磁力线的密度并不均匀由此可以推知: 屏蔽体磁导率的大小与它的几何形状以及在磁场中的位置有关也就是说屏蔽体的磁导率既不均匀也不可能保持恒定实践中µ的最好确定办法就是通过实验来测定MRI 屏蔽体制造厂家通常要提供内部磁感强度B i 和µ之间的关系式因此还可通过估计屏蔽体内某点的磁感B i 来计算出µB i 的估计可按下述思路进行首先将磁体线圈约化为双极磁体并将其置于一个半径为R 厚度为τ由高度磁化材料制做的柱形屏蔽体中如果该屏蔽体效率足够高它将收集磁体的所有空间磁力线由于场强与距离的立方成反比进入屏蔽体的磁通为 ∫∞==ΦR R C rdr r C ππ223(2) 式中的C 是与磁体线圈匝数线圈电流以及线圈几何尺寸等因素相关的常数r 为给定点至磁体中心的距离设该磁通全部通过屏蔽体横断面由于其面积为A τπR 2因而可得屏蔽体内的磁感应强度B i =ττR B R C 02= (3) 式中的B 0是无磁屏蔽时距离R 处磁体所产生的磁感强度为了获得最大的屏蔽效率屏蔽体的厚度选择应使其磁感强度在最大磁导率范围之内即 B 0=max B R =τ(4) 且在任何时候上述磁感都应小于屏蔽体的饱和磁感B sat 也就是B 0=sat B R <τ(5) 该不等式对于许多屏蔽材料都是适用的四 磁屏蔽材料磁屏蔽材料可以根据磁导率的高低粗略地划分为高磁导率及低磁导率两大类它们分别以镍合金及铁合金(包括铁和钢)为代表 高磁导率材料的特点是具有很高的初始磁导率和最大磁导率为了保持理想的磁导率屏蔽体做成后还需进行退火处理另外这类材料的饱和磁感为0.75~0.9T 只有普通铁合金或钢饱和磁感的三分之一也就是说高磁导率材料非常容易饱和在高场的情况下这类材料的屏蔽体只有做得比铁屏蔽厚得多时才能避免饱和的出现而从价格上来看高磁导率材料又比低磁导率材料贵得多此外这类材料还具有因大应力和高温度敏感性而难以处理的缺点因此尽管镍合金的磁导率很高但综合考虑到用量经济性以及制做工艺等原因一般认为它并不适于制造大容量的磁体屏蔽体铁或钢的最大磁导率可以达到5000这对于一般的磁屏蔽来说已经足够高了理论和实践都证明这类材料完全可以使屏蔽因数达到10以上这一效果已能使5高斯线区缩小至理想范围之内因此现在大量采用相对便宜的高磁饱和度的铁或钢来制做磁屏蔽体调整其厚度可获得最大磁导率 下面估算建造一个单层柱形屏蔽体所需的铁用量我们已经知道有效屏蔽体的横断面面积为A τπR 2将式(3)和式(4)代入得 A max 22RB C R πτπ=≈ (6) 理论计算表明当屏蔽体的长度L 与其直径D(D=2R)相当时方可获得最佳屏蔽效果因而可知所需屏蔽材料的体积为 V=max 4B C π (7) 由上式可见屏蔽材料的用量与屏蔽体的半径无关对于典型的2T 磁场由式(7)决定的铁用量为25吨全文完。
mri磁屏蔽工艺
mri磁屏蔽工艺在医学影像领域中，磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI）技术被广泛应用于人体内部器官和组织的无创检测和诊断。
然而，MRI过程中的磁场对环境和设备可能产生干扰。
为了解决这一问题，研究人员开发了MRI磁屏蔽工艺，以减轻磁场干扰对影像质量和数据精确性的影响。
本文将详细描述MRI磁屏蔽工艺的步骤和原理。
一、MRI磁屏蔽工艺的步骤：1. 设定磁屏蔽的目标：在开始实施MRI磁屏蔽工艺之前，必须明确磁屏蔽的目标。
一般来说，目标是减少外部电磁干扰对MRI设备的影响，以确保获取的图像和数据具有良好的质量。
2. 分析环境中的磁场干扰源：分析环境中存在的潜在磁场干扰源是MRI磁屏蔽工艺的重要步骤。
这些磁场干扰源可能来自建筑物结构、周围电气设备等各个方面。
3. 选择合适的磁屏蔽材料：根据分析结果，选择适合的磁屏蔽材料。
磁屏蔽材料应具有良好的磁导率和磁导磁导率，并且能有效地吸收和反射磁场。
4. 设计磁屏蔽结构：根据实际情况，设计磁屏蔽结构。
这包括墙壁、天花板和地板等各个方面。
磁屏蔽结构的设计应考虑材料的厚度、形状和位置，以最大限度地减少外部磁场的干扰。
5. 安装磁屏蔽结构：按照设计进行磁屏蔽结构的安装。
确保安装结构的准确性和稳定性，以保证磁屏蔽能够有效地减少外部磁场的干扰。
6. 调试和测试：安装好磁屏蔽结构后，进行调试和测试。
通过测量和分析来自不同方向和位置的磁场干扰的强度和频率，以确保磁屏蔽工艺的有效性。
7. 定期维护和检查：MRI磁屏蔽工艺结束后，需要进行定期的维护和检查，以确保磁屏蔽结构的持久性和有效性。
MRI磁屏蔽工艺是在MRI设备周围构建磁屏蔽结构，以减少外部磁场干扰对影像质量和数据精确性的影响。
该工艺的步骤包括设定磁屏蔽目标、分析磁场干扰源、选择磁屏蔽材料、设计磁屏蔽结构、安装磁屏蔽结构、调试和测试，以及定期维护和检查。
通过合理应用MRI 磁屏蔽工艺，可以提高MRI成像的准确性和可靠性。
磁屏蔽的原理
磁屏蔽的原理磁屏蔽是指通过特定的材料或结构，将磁场屏蔽在一定的范围内，以达到保护设备或人体的目的。
磁屏蔽的原理主要是利用磁性材料对磁场的吸收和屏蔽作用，将外部磁场影响降到最低，从而保护设备的正常工作和人体健康。
首先，我们来了解一下磁场的特性。
磁场是由电流或磁体产生的一种物理现象，具有磁力线的方向和大小。
在电子设备中，磁场的存在可能会对设备的正常工作产生影响，因此需要采取措施进行屏蔽。
磁屏蔽的原理主要包括两种方式，一种是采用磁性材料进行屏蔽，另一种是采用特定的结构设计进行屏蔽。
首先，我们来看磁性材料的屏蔽原理。
磁性材料是指在外加磁场下具有磁化特性的材料，主要包括铁、镍、钴等金属材料和铁氧体、铁氧氮体等非金属材料。
这些材料在外加磁场下会产生磁化，从而吸收和屏蔽磁场。
通过将这些磁性材料制成特定形状并放置在需要屏蔽的位置，可以有效地吸收和屏蔽外部磁场，保护设备和人体不受磁场的影响。
其次，我们来看特定结构设计的屏蔽原理。
在一些特殊场合，磁性材料可能无法满足屏蔽要求，这时需要采用特定的结构设计进行屏蔽。
例如在航空航天领域，由于航天器需要在极端环境下工作，因此需要采用特殊的结构设计进行磁屏蔽。
这种结构设计可以通过改变磁场的传播路径、增加磁场的扩散距离等方式，达到屏蔽磁场的目的。
总的来说，磁屏蔽的原理是通过磁性材料的吸收和屏蔽作用，或者特定的结构设计，将外部磁场影响降到最低，达到保护设备和人体的目的。
在实际应用中，需要根据具体的情况选择合适的屏蔽材料和结构设计，以确保磁屏蔽效果的最大化。
同时，也需要注意磁屏蔽材料和结构设计对设备性能的影响，以兼顾屏蔽效果和设备的正常工作。
磁屏蔽的概念
磁屏蔽的概念磁屏蔽是指通过特定的材料或构造方式来阻隔磁场的传递和影响。
在现代科技和工业领域中，磁屏蔽被广泛应用，特别是在电子器件、电子仪器、医疗设备等方面。
这一概念的出现，不仅促进了科技的发展，还保证了人们的安全和环境的健康。
下面分步骤阐述磁屏蔽的概念：1. 磁场的影响磁场是指由物体中存在的电荷、电流所产生的物理场。
电磁场在现代社会中被广泛应用，例如电磁波、无线网络、电子仪器等等。
同时，磁场也会对人类身体、住宅、环境产生一定的影响。
强烈的磁场不仅会对人体健康造成威胁，也会对电子仪器和设备等造成影响，进而影响到生产和工作效率。
2. 磁屏蔽的产生磁屏蔽是对抗磁场的一种方法。
通常采用的材料包括铁、钎、焊锡等。
这些材料具有磁导率高、磁阻大的特点，能够有效地吸收磁场，防止磁场的传递和扩散。
此外，磁屏蔽构造的设计也十分重要，例如金属屏蔽罩、屏蔽壳体、屏蔽盒子等等。
这些构造能够达到在设备内部形成封闭的环境，避免电磁波放射和信号泄露。
3. 磁屏蔽的应用磁屏蔽的应用十分广泛。
例如，在波谱分析、磁共振成像等技术中，磁屏蔽是不可或缺的一部分。
因为磁屏蔽可以有效地阻隔周围环境中的磁场，提高信号的精度和稳定性。
在电子产品设计和生产中，磁屏蔽也相当重要。
磁屏蔽的应用可以避免电子器件之间的互相干扰，提高电子产品的可靠性和效率。
医疗设备、通信设备等领域也重视磁屏蔽的应用。
总结：综上所述，磁屏蔽的概念是指采用特定材料或构造方式来阻隔磁场，有效地应对磁场对人体和设备的影响。
磁屏蔽的应用十分广泛，在电子产品、医疗设备等领域中起到至关重要的作用。
随着科技的进步和发展，磁屏蔽技术也会不断的发展和更新，为人类的生产和生活带来更大的便利和安全保障。
磁屏蔽是什么什么用
磁屏蔽是什么什么用磁屏蔽是什么,什么用?000GMR传感器作为一种灵敏度非常高的磁性传感器，可以预见未来的广泛应用。
但用户极其关心的一个问题是抗磁干扰问题。
为解决此问题有多种方案，但最主要的是磁屏蔽，以下是关于磁屏蔽的相关论述。
（资料主要来源：The MuShield Company,Inc. 仅供参考，不负相关责任。
如果你要设计自己的磁屏蔽系统，你会发现以下的信息是很有用的。
磁屏蔽目的：通常是保护电子线路免于受到诸如永磁体、变压器、电机、线圈、电缆等产生磁场的干扰，当然屏蔽强的磁干扰源使它免于干扰附近的元器件功能也是一个重要的应用目的。
磁屏蔽材料参数及材料划分：磁屏蔽体由磁性材料制成，衡量材料导磁能力的参数是磁导率，通常以数字来表示相对大小。
真空磁导率为1，屏蔽材料的磁导率从200到350000；磁屏蔽材料的另一个重要参数是饱和磁化强度。
磁屏蔽材料一般分为三类，即高导磁材料、中导磁材料和高饱和材料。
高饱和磁导率材料的磁导率在80000-350000之间，经热处理后其饱和场可达7500Gs；中磁导率材料通常和高导材料一起使用，其磁导率值从12500-150000，饱和场15500Gs；高饱和场的磁导率值为200-50000，饱和场可达18000-21000Gs。
以下是一些常用量的定义：Gs：磁通密度的单位，相当于每平方厘米面积上有一条磁力线通过。
磁通量：由磁场产生的所有磁力线的总和。
饱和磁场：即材料磁感应强度渐趋于一恒定值时对应的磁场。
B：屏蔽体中的磁通密度，单位Gs。
d：屏蔽体直径（注：当屏蔽体为矩形时指最长边的尺寸）。
Ho：外场强度，单位Oe。
μ：材料磁导率。
A：衰减量（相对值）。
t：屏蔽体厚度。
磁场强度：屏蔽体中磁场强度估算用下面公式：B=2.5dHo/2t（Gs）如用厚度为0.060〃的材料制成直径为1.5〃的屏蔽体，在80Gs的磁场中其内部磁场为2500Gs。
屏蔽体厚度：用以下公式估算：t=Ad/μ（英寸）如用磁导率为80000的材料制成直径为1.5〃的屏蔽体，当要求实现1000/1的衰减量时，屏蔽体的厚度为t=1000×1.5/80000=0.019〃厚度设计还应综合考虑性价比的因素，一般屏蔽材料的磁导率应不低于80000，否则就要增加厚度以达到同样的屏蔽效果，则会导致费用的增加。
核磁共振电磁屏蔽室设计要求说明
核磁共振电磁屏蔽室设计要求说明
一、主要用途:
可为脑电、心电、测听、细胞刀等医疗设备及MRI断层扫描系统提供可靠的环境保障，确保设备正常工作。
同时防止设备产生的磁场泄露至外场，为医护人员提供环境保护场所。
二、性能指标：
10MHz〜100MHzA100dB
测试方法按GB12190-90标准
核磁共振电磁屏蔽室三、结构组成：
1、壳体：有六面板体、支承龙骨及壳体与地面的绝缘处理，六面体采用厚度为0.5mm的铜板，支承龙骨为双层铝合金型材。
焊接工艺为鼠弧焊或钎焊。
2、屏蔽门：内外推(拉)双开屏蔽门，尺寸：1400X2100(mm)c
3、通风波导窗：蜂窝型非导磁通风波导窗，尺寸为300X300(mm)c
4、电源滤波器：单相电源滤波器。
5、室内电气：照明采用抗磁吸顶白炽灯，电缆走线，控制开关和壁插座。
6、室内装饰：按用户要求分别对顶、墙、地进行装饰处理。
7、专用配置：按MRI屏蔽室要求，应专门配置观察窗，信号传输板,波导接
口，通风系统的接口处理和系统电缆梢及支架。
医院磁共振机房的屏蔽原理和设计原则
医院磁共振机房的屏蔽原理和设计原则李朝伟① 贺建林① 姚翔①【摘要】[摘要] 磁共振成像(MRI)是利用无损伤的核磁方法对人体任意断面进行成像的一种先进技术，在磁共振机房的建设时需要考虑其磁屏蔽系统及其原理，从电磁屏蔽的屏蔽原理出发，根据电磁屏蔽的分类及特点，并考虑设备使用寿命及成像质量等重要因素，使屏蔽体在设计时达到所需的屏蔽性能。
由此总结出磁共振机房建设时需要注意的设计原则以及磁共振机房选址时的注意事项，以满足磁共振扫描设备对工作环境的要求，保证磁共振扫描设备获得高质量的图像。
【期刊名称】中国医学装备【年(卷),期】2012(009)001【总页数】2【关键词】[关键词] 磁共振；屏蔽原理；屏蔽效能；设计原则1 磁共振成像的原理磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)是利用无损伤的核磁方法对人体任意断面进行成像的一种先进技术，利用原子的核磁效应来成像的[1]。
“核”指氢原子核，MRI依赖水中氢原子，而人体约70%由水组成，将人体置于特殊磁场中，用无线电射频脉冲激发人体内氢原子核，引起氢原子核共振，并吸收能量。
在停止射频脉冲后，氢原子核按特定频率发出射电信号，并将吸收的能量释放出来，被体外的接收器记录，经过计算机处理获得图像。
在这个过程中由于氢原子释放出的电信号十分微弱，极易受到外界的干扰，因此对磁共振机房建设提出很高的要求，关键要做好屏蔽[2]。
2 磁共振机房的屏蔽原理屏蔽是通过由金属制成的壳、盒、板等屏蔽体，将电磁波局限于某一区域内的一种方法。
由于辐射源分为近场的电场源、磁场源和远场的平面波，因此屏蔽体的屏蔽性能依据辐射源的不同，在材料选择、结构形状和对孔缝泄露控制等方面都有所不同[3]。
在设计时要达到所需的屏蔽性能，则须首先确定辐射源，明确频率范围，然后再根据各个频段的典型泄露结构，确定控制要素，进而选择恰当的屏蔽材料设计屏蔽壳体。
2.1 屏蔽体的类型(1)电屏蔽的实质是减小2个设备(或2个电路、组件、元件)间电场感应的影响。
MRI系统扫描室电磁屏蔽防护实施管理
MRI系统扫描室电磁屏蔽防护实施管理结合MRI系统扫描室电磁屏蔽防护实施管理工作的实践，总结和分析MRI 系统扫描室电磁屏蔽防护的规划原则、技术要求、二次深化设计要点、专业施工及检测验收等重要工作内容及要求，提出了加强管理的思路及方法。
标签：MRI系统；扫描室；电磁屏蔽Abstract：By analyzing the MRI scan room electromagnetic shielding system implementation，the article brings up the MRI scan room electromagnetic shielding planning principle，technical requirements，development design key points，construction and acceptance inspection for the future reference.Keywords：MRI system；Scan room；Electromagnetic shieldingMRI系统扫描室电磁屏蔽的防护效果直接关系到MRI系统的正常工作和周边环境的使用安全，故需加强MRI系统扫描室电磁屏蔽防护实施的全面管理工作。
一、MRI系统组成一般情况下，MRI系统由磁铁系统、射频系统和计算机图像重建系统3部分组成——（一）磁铁系统磁铁系统分为静磁场和梯度场。
静磁场又称主磁场。
目前，大多医院临床所用的超导磁铁，其磁场强度为0.2T～7.0T，常用的为1.5T和3.0T；动物实验用的小型MRI则有4.7T、7.0T与9.4T等多种主磁场强度；另有匀磁线圈协助达到磁场的高均匀度。
梯度场是用来产生并控制磁场中的梯度，以实现NMR信号的空间编码。
这个系统有3组线圈，产生x、y、z 3个方向的梯度场，线圈组的磁场叠加起来，可得到任意方向的梯度场。
磁屏蔽的原理
磁屏蔽的原理
磁屏蔽是指利用特定的材料和结构来阻挡或减弱磁场的传播，以达到屏蔽磁场的目的。
磁屏蔽技术在电子设备、通信设备、医疗设备等领域有着广泛的应用。
下面将从磁场的特性、磁屏蔽的原理和应用等方面进行阐述。
磁场是一种物质周围的物理现象，是物体或电荷运动产生的。
磁场的强弱与磁源的大小、形状和距离有关。
磁场的特性包括磁力线的方向、磁感应强度和磁场的分布等。
当磁场与其他物体相互作用时，会产生各种影响，有时会对设备的正常运行造成干扰，因此需要采取措施进行磁屏蔽。
磁屏蔽的原理主要是通过利用特定的材料和结构来改变磁场的传播路径，使其无法对周围环境产生影响。
磁屏蔽材料可以是铁、钢、合金等，这些材料具有较高的磁导率和磁饱和磁感应强度，能够吸收和导引磁场，从而减弱磁场的传播。
而磁屏蔽结构一般采用闭合的设计，通过包围磁源和目标区域，形成一个磁场无法穿透的屏蔽区域。
在实际应用中，磁屏蔽技术被广泛应用于电子设备、通信设备、医疗设备等领域。
例如，在电子设备中，磁屏蔽可以用于保护敏感的电子元件，防止外部磁场对其正常工作产生干扰。
在通信设备中，磁屏蔽可以用于保护无线信号的传输，避免外部磁场对信号的干扰。
在医疗设备中，磁屏蔽可以用于保护磁共振成像设备，防止外部磁场对成像结果产生影响。
磁屏蔽技术通过利用特定的材料和结构来阻挡或减弱磁场的传播，以达到屏蔽磁场的目的。
这种技术在电子设备、通信设备、医疗设备等领域有着广泛的应用。
通过磁屏蔽技术，可以有效地保护设备免受外部磁场的干扰，提高设备的工作稳定性和可靠性。
随着科技的不断发展，磁屏蔽技术将会不断完善和应用到更多的领域中。
磁共振屏蔽工程技术参数要求
磁共振屏蔽工程技术参数要求（一）、技术要求1. 本项目为 GE PET MRI 系统超导医用磁共振屏蔽系统，所有屏蔽,装饰装修均应满足设备厂家对MRI系统相关屏蔽要求。
项目范围包括磁体室射频屏蔽,磁屏蔽（如需要）；2. 屏蔽效能满足GB12190-2006《高性能屏蔽室屏蔽效能的测量方法》;3. 电磁辐射满足 GB8702-88《电磁辐射防护规定》;4. 配套电器满足国家《安装工程施工及验收规范》中的配套电器配套装修的相关规定，电器满足3C标准;5. 射频屏蔽：采用紫铜板焊接工艺，坚固耐用。
6. 增强磁屏蔽：根据设备厂家要求，如果场地需要做增强屏蔽（磁屏蔽），必须采用优质硅钢板材料，杜绝使用普通A3等板材做增强磁屏蔽；7. 屏蔽观察窗：≧1.5米（宽）×1米（高）（大视野双层紫铜网或不锈钢网结构，透光度大于70%，无条纹反射，视野清晰），玻璃为钢化玻璃;8. 屏蔽门：推拉式单开铜制MRI屏蔽专用门，门簧片采用铜制进口簧片屏蔽门尺寸1.2米（宽）×2.1米（高）（无磁设计）9. MRI系统专用电源滤波器：220V 25A滤波器10. 地面铺设绝缘板，保证壳体与地面绝缘。
屏蔽室通过MR系统接地，严禁多点接地。
屏蔽室对地绝缘要求大于1000欧姆;11. 射频屏蔽需要的衰减值：>90 dB ，在频率范围15MHz－150 MHz内。
12. 屏蔽机房内顶部装饰采用铝质网孔板，吸音且无粉尘颗粒掉落隐患。
13.屏蔽机房墙面装饰必须有吸音设计，建议使用木质吸音板，材料需达到环保等级E1级。
14.屏蔽机房地面采用塑胶地板装饰，须防滑易清洁。
15. 失超管：严格按照磁共振厂家相关要求设计施工，必须有厂家认可的技术实力，能根据现场情况计算失超管压力并出具相应方案。
16、所有屏蔽材料必须原厂出厂统一发货，严禁当地采购。
投标人资质条件（备选）1、具有独立承担民事责任的能力，具有履行合同所必需的设备和专业技术能力；. 参加本采购活动前三年内，在经营活动中没有重大违法记录；2、★投标人提供磁共振厂家的授权书。
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磁共振成像系统中的磁屏蔽
赵喜平郑崇勋
本文作者赵喜平先生西安交通大学生物医学工程研究所博士研究生第四军医
大学西京医院磁共振室工程师郑崇勋先生西安交通大学生物医学工程研究所所长教授博士导师
关键词: MRI 磁屏蔽磁屏蔽材料
磁体是磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging MRI)系统的重要组成部分
无论是超导磁体还是永磁体或常导磁体其作用都是为MRI设备提供静磁场
B0但是由于它的磁力线将向空间各个方向散布即形成所谓的杂散磁场就有可能干扰周围环境中那些磁敏感性强的设备使其不能正常工作另一方面磁体周围环境的变化也会影响磁场的均匀程度由此可见在磁共振成像系统中磁场与环境的相互影响是一个不容忽视的问题目前广泛采用安装磁屏蔽的办法来解决本文首先介绍磁屏蔽的概念和分类然后讨论有关磁屏蔽的计算以及
制做屏蔽体可采用的最佳材料
一磁屏蔽
所谓磁屏蔽(Magnetic Screen或Magnetic Shield)就是用高饱和度的铁磁性材料来包容特定容积内的磁力线它不仅可防止外部铁磁性物质对磁体内部磁场均
匀性的影响同时又能大大削减磁屏蔽外部杂散磁场的分布以英国牛津公司
HELICON磁体(1.5T)为例安装磁屏蔽体后这种磁体的中心至5高斯线之距离在x y轴上可由9.2m内缩至4.2m z轴上则由11.6m缩小至5.8m5高斯线内缩幅度达5m左右因此增加磁屏蔽是一种极为有效的磁场隔离措施
磁屏蔽的原理可借助并联磁路的概念来说明如图1所示将一个磁导率很大的软磁材料罩壳放在外磁场中则罩壳壁与空腔中的空气就可以看作并联磁路由于空气的磁导率μ接近于1而罩壳的磁导率在几千以上使得空腔的磁阻比罩壳壁的磁阻大很多这样一来外磁场的绝大部分磁感应通量将从空腔两侧的罩壳壁内通过进入空腔内部的磁通量是很少的这就达到了磁屏蔽的目
的在MRI中磁屏蔽既起到保护空腔内磁场不被其它外界因素干扰的作用又限制腔内磁场以杂散磁场的方式向周围环境中散布
应当指出的是用软磁材料制做的罩壳(称为屏蔽体)对磁场的屏蔽效果远不
如金属导体壳对静电的屏蔽效果好这是因为金属导体的电导率一般要比空气的电导率大十几个数量级而铁与空气的磁导率只差几千倍
二磁屏蔽的分类
从广义上来说MRI系统的磁屏蔽可分为有源和无源两种有源屏蔽(Active Shield)是指由一个线圈或线圈系统组成的磁屏蔽与工作线圈(内线圈)相比屏
蔽线圈可称为外线圈这种磁体的内线圈中通以正向电流以产生所需的工作磁
场外线圈中则通以反向电流以产生反向的磁场来抵消工作磁场的杂散磁场
从而达到屏蔽的目的如果线圈排列合理或电流控制准确屏蔽线圈所产生的磁
场就有可能抵消杂散磁场无源屏蔽(Passive Shield)使用的是铁磁性屏蔽体即上面所说的软磁材料罩壳它因不使用电流源而得名
根据屏蔽范围的不同无源磁屏蔽又可分为下述三种
(1) 房屋屏蔽: 即在磁体室的四周墙壁地基和天花板等六面均镶入4~8mm 厚的钢板构成封闭的磁屏蔽间这种屏蔽体的用材常达数十吨甚至上百吨因
而价格昂贵
(2) 定向屏蔽: 如果杂散磁场的分布仅在某个方向超出了规定的限度(如5高斯)则可只在对应方向的墙壁中安装屏蔽物形成杂散磁场的定向屏蔽这种方法特别适用于MRI室和CT室共用一建筑物的情形
(3) 自屏蔽(Self-Shielding): 是指仅在磁体周围安装铁磁材料屏蔽体的屏蔽方法用这种方法可以得到非常理想的屏蔽效果如果再在屋顶加装定向屏蔽则它有可能使主磁场的5高斯线完全限制在一般建筑物的楼层高度之内
全身MRI系统磁体的自屏蔽可以有板式圆柱式立柱式及圆顶罩式等多种结构形式各种结构的设计都应以主磁场的均匀性不受影响或少受影响为目的
自屏蔽的缺点是其屏蔽体重量往往多达数十吨但是它对外界磁干扰的屏蔽既有效又方便图2是英国牛津公司为其UNISTAT磁体(1.5T)设计的磁屏蔽体(立柱式)其安装重量达32吨
三无源屏蔽的效率及其讨论
屏蔽体的效率一般由屏蔽因数S确定设所有屏蔽体材料的厚度τ相同磁导率µ均匀而恒定即屏蔽体由磁导率处处相同的板材构成将这种屏蔽体置于
均匀的静磁场中则S 的定义为 S=s
B B 0 (1) 式中B 0和B s 分别为屏蔽区内给定点在屏蔽前后的场强屏蔽后已知点场强下降越多表明屏蔽效率越高(S 越大) 显然式(1)所表示的屏蔽效率是采用理想屏蔽体的情况静态屏蔽的效率主要决定于屏蔽材料的磁导率但是实际上磁导率µ的值受许多因素影响如它所在的磁场场强环境温度和屏蔽体的厚度等当内部磁感应强度增加时磁导率随之增加并达最大值; 而当饱和出现时它又迅速衰减因此为了保证屏蔽的
有效性必须保证屏蔽体不被饱和另一方面即使屏蔽体是均匀的磁力线的密度并不均匀由此可以推知: 屏蔽体磁导率的大小与它的几何形状以及在磁场中的位置有关也就是说屏蔽体的磁导率既不均匀也不可能保持恒定实践
中µ的最好确定办法就是通过实验来测定MRI 屏蔽体制造厂家通常要提供内部磁感强度B i 和µ之间的关系式因此还可通过估计屏蔽体内某点的磁感B i 来计算出µ
B i 的估计可按下述思路进行首先将磁体线圈约化为双极磁体并将其置于一个半径为R 厚度为τ由高度磁化材料制做的柱形屏蔽体中如果该屏蔽体
效率足够高它将收集磁体的所有空间磁力线由于场强与距离的立方成反比
进入屏蔽体的磁通为 ∫∞
==ΦR R C rdr r C ππ223
(2) 式中的C 是与磁体线圈匝数线圈电流以及线圈几何尺寸等因素相关的常数r 为给定点至磁体中心的距离设该磁通全部通过屏蔽体横断面由于其面积为A τπR 2因而可得屏蔽体内的磁感应强度
B i =
ττ
R B R C 02= (3) 式中的B 0是无磁屏蔽时距离R 处磁体所产生的磁感强度为了获得最大的屏蔽效率屏蔽体的厚度选择应使其磁感强度在最大磁导率范围之内即 B 0=
max B R =τ
(4) 且在任何时候上述磁感都应小于屏蔽体的饱和磁感B sat 也就是
B 0=sat B R <τ
(5) 该不等式对于许多屏蔽材料都是适用的
四 磁屏蔽材料
磁屏蔽材料可以根据磁导率的高低粗略地划分为高磁导率及低磁导率两大类它们分别以镍合金及铁合金(包括铁和钢)
为代表 高磁导率材料的特点是具有很高的初始磁导率和最大磁导率为了保持理想
的磁导率
屏蔽体做成后还需进行退火处理
另外这类材料的饱和磁感为0.75~0.9T 只有普通铁合金或钢饱和磁感的三分之一也就是说高磁导率材料非常容易饱和在高场的情况下这类材料的屏蔽体只有做得比铁屏蔽厚得多时才能避免饱和的出现而从价格上来看高磁导率材料又比低磁导率材料贵得多此外这类材料还具有因大应力和高温度敏感性而难以处理的缺点因此尽管镍合金的磁导率很高但综合考虑到用量经济性以及制做工艺等原因一般认为它并不适于制造大容量的磁体屏蔽体
铁或钢的最大磁导率可以达到
5000这对于一般的磁屏蔽来说已经足够高了理论和实践都证明这类材料完全可以使屏蔽因数达到10以上这一效果已能使5高斯线区缩小至理想范围之内因此现在大量采用相对便宜的高磁饱
和度的铁或钢来制做磁屏蔽体调整其厚度可获得最大磁导率 下面估算建造一个单层柱形屏蔽体所需的铁用量我们已经知道
有效屏蔽体的横断面面积为A τπR 2将式(3)和式(4)代入得 A max 22RB C R πτπ=
≈ (6) 理论计算表明当屏蔽体的长度L 与其直径D(D=2R)相当时方可获得最佳屏蔽效果因而可知所需屏蔽材料的体积为 V=
max 4B C π (7) 由上式可见屏蔽材料的用量与屏蔽体的半径无关
对于典型的2T 磁场由式(7)决定的铁用量为25吨
全文完。