新型永久磁體及雙平面縱向屏蔽梯度線圈設(shè)計(jì).pdf

1、磁共振成像是核磁共振技術(shù)應(yīng)用的一個(gè)重要方向。在過(guò)去的十?dāng)?shù)年里，永磁型磁共振成像技術(shù)得到了巨大的發(fā)展。永磁磁體和梯度系統(tǒng)是永磁型磁共振成像系統(tǒng)中非常關(guān)鍵的部分。為了滿足磁共振成像多功能的發(fā)展需要，必須有與之相適應(yīng)的較高磁場(chǎng)強(qiáng)度的磁體和梯度磁場(chǎng)系統(tǒng)。本文的主要目標(biāo)是設(shè)計(jì)新型的0.4特斯拉開(kāi)放式C型永久磁體以及具有屏蔽效果的雙平面縱向梯度線圈。本文結(jié)構(gòu)上分為兩大部分。第一部分從永久磁體的一般結(jié)構(gòu)入手，建立磁體的物理模型，針對(duì)設(shè)計(jì)的磁體性能建立

2、優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，利用有限元軟件ANSYS的電磁場(chǎng)計(jì)算模塊進(jìn)行仿真，并借助ANSYS優(yōu)化模塊，提出并分析了二維磁體設(shè)計(jì)的若干重要概念，包括適宜的釹鐵硼工作點(diǎn)范圍問(wèn)題、勻場(chǎng)環(huán)及極板的形狀對(duì)氣隙磁場(chǎng)場(chǎng)值分布的敏感性干擾問(wèn)題。在上述分析成果基礎(chǔ)上，創(chuàng)造性修改了磁路結(jié)構(gòu)，獲得了二維磁體最佳設(shè)計(jì)參數(shù)，在此基礎(chǔ)上折算獲得三維磁體，根據(jù)磁體的仿真結(jié)果決定是否繼續(xù)進(jìn)行優(yōu)化直至獲得滿意的磁體結(jié)構(gòu)。這個(gè)優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程實(shí)現(xiàn)了效率和精度的兼顧。梯度線圈的設(shè)計(jì)是開(kāi)放式

3、永磁型磁共振系統(tǒng)的難題，同樣屬于電磁場(chǎng)逆問(wèn)題的范疇。本文第二部分結(jié)合業(yè)界兩種常用設(shè)計(jì)方法即離散導(dǎo)線設(shè)計(jì)法和分布電流密度設(shè)計(jì)法，提出將遺傳算法作為全局搜索算法，利用狄拉克函數(shù)將載流的分離導(dǎo)線表示成連續(xù)分布表面電流密度，通過(guò)成熟的基于分布電流密度概念的目標(biāo)場(chǎng)法并結(jié)合流函數(shù)離散技術(shù)來(lái)設(shè)計(jì)梯度線圈的新概念，完成了設(shè)計(jì)雙平面屏蔽縱向梯度線圈理論的詳細(xì)推導(dǎo)，應(yīng)用改進(jìn)遺傳方法來(lái)建立線圈優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型，編制了相關(guān)程序。經(jīng)過(guò)樣機(jī)實(shí)測(cè)檢驗(yàn),本文提出的磁