汽车电机,绕线机,自动绕线机,汽车电磁阀公司

受我校（华中科技大学）委托，湖北省设备工程招标有限公司组织了脉冲磁体绕线机项目的公开招标，并于2009年1月16日开标。共有宁波保税区先锋工贸公司九江绕线设备分公司、苏州利鑫电子有限公司、贡特赛堡机械制造股份有限公司等三家单位参与投标。



评标委员会认真审阅了投标文件、听取了投标单位的介绍，经过商务评议和技术评议，评标委员会认为宁波保税区先锋工贸公司九江绕线设备分公司的招标产品在商务上和技术上均满足招标文件要求，而且专为该产品设计了行星式缠绕机构，汽车电机,绕线机,汽车发电机,自动绕线机,汽车电磁阀建议由该公司中标。该绕线机为脉冲磁体研制的核心设备，按合同约定将在2009年10月交货，届时脉冲强磁场中心将完全具备绕制高参数、较大孔径磁体的能力。



脉冲磁体设计软件PMDS升级完成



更新时间：2009-5-1111:14:47







由强磁场中心研究人员开发的脉冲磁体设计专用软件PMDS最近升级为V2.4版本。PMDS软件1.0版本由李亮教授在1992～1998年间研发，2003～2005年间，彭涛博士开发了2.0版本。PMDS是一款专门针对高性能脉冲磁体设计而开发的一款集电磁场、温度场与结构场分析于一体的软件包，能有针对性的解决脉冲磁体中独有的问题。目前，PMDS已被欧盟大型磁体研究项目“DeNUF”、德国德累斯顿、荷兰耐米根、法国图卢兹和格勒诺布尔强磁场实验室使用，其性能得到国际同行的高度赞扬。



今年4月份，比利时专家F.Herlach来访期间，转达了欧洲同行使用PMDS的最新状况和改进建议，据此，强磁场中心人员对软件源代码进行升级。经过3周的调试后，V2.4正式版已完成。在一定条件下，实验室允许国际同行使用该软件。目前，日本东京大学N.Miura教授和JAEA的M.Matsuda教授也对此软件极感兴趣，表示希望得到该软件的使用权。



稳态高场超导磁体研制获重大突破

2011-07-2807:56:00来源：《科学时报》



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[提要]日前，我国首台采用铌三锡管内电缆导体的超导磁体由中国科学院强磁场科学中心研制成功，为我国研制稳态高场混合磁体装置奠定了重要的技术基础。项目负责人匡光力研究员介绍，目前，实用的铌三锡超导线材是国际上制造高场超导磁体的首要选择。

日前，我国首台采用铌三锡管内电缆导体的超导磁体由中国科学院强磁场科学中心研制成功，为我国研制稳态高场混合磁体装置奠定了重要的技术基础。



超导磁体是当今研究中被广泛使用的实验装置。我国目前先进的超导磁体在孔径30毫米左右可以达到33T（1T等于1万高斯）左右的磁场。



中科院强磁场科学中心承担的国家大科学工程项目“稳态强磁场实验装置”，最重要的目标之一是建设一台具有世界先进水平的40T混合磁体装置，其中将包含一个800毫米室温孔径并提供11T中心磁场强度的大口径高场外超导磁体。该装置建成后将给多种高科技实验提供极端环境。



项目负责人匡光力研究员介绍，目前，实用的铌三锡超导线材是国际上制造高场超导磁体的首要选择。强磁场科学中心首次在国内利用铌三锡管内电缆导体制造具有稳态高场的超导磁体，技术人员研制过程中攻克了线圈绕制工艺、绝缘处理及热处理工艺等诸多技术难题，取得了重大技术突破和技术创新。

MR成像技术参考资料（5）(2010-03-2010:38:13)转载标签：放射mri杂谈分类：医学影像技术

MR成像技术篇—基础篇（5）



第3章磁共振成像系统的构成







3.2.4MRI超导型磁体性能及其相关性



3.2.4.1绝对零度和超导电性



1908年荷兰实验物理学家昂内斯成功地液化了地球上最后一种“永久气体”～氦气，并且获得了接近绝对零度（零下273摄氏度，标为0K）的低温：4.25K～1.15K（相当于零下摄氏度）。这样低的温度为超导现象的发现提供了有力保证。经过多次实验，1911年昂内斯发现：汞的电阻在4.2K左右的低温度时急剧下降，以致完全消失（即零电阻）。1913年他在一篇论文中首次以“超导电性”一词来表达这一现象。由于“对低温下物质性质的研究，并使氦气液化”方面的成就，昂内斯获1913年诺贝尔物理学奖。



3.2.4.2超导体的基本性质及其性能指标



具有超导性的物质就是超导体。



⑴完全导电性



物理学上把物质进入超导状态后电阻为零的性质称为完全导电性。完全导电性是对直流而言的，在交流情况下，超导体不再具有超导电性，它将出现能量损耗。



⑵完全抗磁性



给处于超导态的某物体外加一磁场，磁感线将无法穿透该物体，即保持超导体内的磁通为零，称为完全抗磁性，又称为迈斯纳效应。



⑶超导体的性能指标



·临界温度（Tc）∶超导体从呈现一定电阻的正常态转变为电阻为零的超导态时所处的温度，称为临界温度（Tc），又称转变温度。临界温度是物质的本征参量。物质不同，其Tc值也不同。一般金属的Tc极低。如水银的Tc为4.2K，锡的Tc仅3.7K。



·临界磁场（Hc）∶当外加磁场达到一定数值时，超导体的超导性即被破坏，物质从超导态转变为正常态，这一磁场值即称为临界磁场。由此可见，超导体只有在临界温度和临界磁场下才具有完全抗磁性和完全导电性。



·临界电流（Ic）∶在一定的温度和磁场下，当超导金属中的电流达到某一数值后超导性会遭到破坏，这一数值就是临界电流。超导物理中还把每平方厘米截面上可通过的最大电流值叫做临界电流密度，用Ic表示。



⑷超导材料的应用



具有低临界转变温度（Tc＜30K），在液氦温度条件下工作的超导材料，称为低温超导材料（lowtemperaturesuperconductingmaterial）。超导材料大致可分为纯金属，合金和化合物三类。目前，已发现近30种元素的单质，8000多种化合物和合金具有超导性能。低温超导材料由于Tc低，必须在液氦温度下使用，运转费用昂贵。



由于具有实用价值的低温超导金属NbTi（铌钛）合金优良的超导电性和加工性能，其Tc为9.3K，其使用已占低温超导合金的95%左右。NbTi合金可用多芯复合加工法加工成以铜（或铝）为基体的多芯复合NbTi/Cu（铌-钛与铜）超导线材（其Tc为4.2K，即-268.80C），可用于制造MRI设备的超导磁体。



3.2.4.3超导磁体的构成



超导磁体主要由超导螺线管线圈（简称超导线圈）、高真空超低温杜瓦容器、以及附属部件构成。



⑴超导线圈



同常导型磁体一样，超导磁体也由线圈中的电流产生磁场。超导磁体采用超导材料螺线管线圈、以及匀场线圈设计可达到MRI设备对静磁场的磁场强度和均匀性的高标准要求，因此通常0.5T以上磁场强度的医用人体MRI设备均采用超导磁体。



超导螺线管内轴线上的磁感强度是匀强的；在磁介质一定的前提下，其场强仅与线圈的匝数和流经线圈的电流强度有关。因此，改变超导磁体螺线管线圈的匝数或电流均可使其所产生磁场的磁场强度发生变化。



为了固定超导线圈绕组的线匝，并防止其滑动，要用低温特性优良的环氧树脂浇灌、固定、封装绕好的超导线圈绕组，环氧树脂封装超导线圈绕组的强度需要确保其能够抵抗并承受励磁过程中线圈整体受到的径向和轴向的挤压力，而不发生位移。



超导螺线管线圈绕组前后两个端点处，场强将减小为其最大值即线圈中心磁场强度值的50%。因此需要进行场强校正，即在线圈绕组前后两端适当增加匝数（图3-6和图3-7）以补偿两端的磁场强度，确保螺线管内部轴线方向上、尽可能长的范围内（例如53CM）的纵向磁场的磁场强度能够做到处处相等。超导线圈正常工作后，就获得了稳定的主磁场（B0），它是质子发生磁共振的基本条件。



⑵杜瓦容器



超导线圈须浸泡在高真空、全密封、超低温、液氦杜瓦容器中方能工作，其磁体制造工艺比较复杂，定期补充液氦也给用户带来一定的消耗成本。



⑶附属部件



为确保杜瓦容器和超导线圈安全稳定地运行，设置有致冷剂（液氮和液氦）液面计、超导开关、励磁和退磁电路、失超控制和安全保护电路等附属部件。



3.2.4.4超导环境的建立



超导线圈的材料铌-钛与铜的多芯复合超导线材的Tc为4.2K(-268.80C)，因此必须将其浸泡在液氦里才能保证其以超导体方式正常工作。MRI磁体超导环境的建立需要经历下述三个步骤：



⑴抽真空



环形真空绝热层是超导磁体的重要保冷屏障，其保冷性能主要决定于它的真空度。由分子泵和机械泵组成的真空泵组，能使超导磁体内的真空度达到10-6~10-7mbar，以保证超导磁体的真空绝热性能。



⑵磁体预冷



磁体预冷是指用致冷剂将杜瓦容器（磁体）内的温度分别降至其工作温度的过程。磁体预冷过程分为两个阶段，需要消耗大量的液氮和部分液氦。第一阶段将价格相对便宜的液氮直接导入磁体内部预冷至77K（-196℃）。液氮预冷完成后，第二阶段再改用价格相对昂贵的液氦，将其不间断地导入磁体内部，用液氦气化产生的压力将磁体内部的液氮全部“吹走”、“吹”干净，同时将磁体内部温度从77K进一步预冷到液氦的沸点温度4.2K（-268.8℃，与室温相差近300℃）。



⑶灌满液氦



磁体预冷到4.2K后，液氦气化减弱，液氦开始驻留在磁体内部，直至将磁体灌满，一般可罐充到满容量的95％左右，剩余空间属于液气两相的平衡面和氦气的空间。在4.2K这一临界温度下，超导线圈将实现从正常态至超导态的转变，超导环境从而建立起来。



3.2.4.5励磁



励磁又叫充磁，是指超导磁体系统在磁体励磁电源的控制下逐渐给超导线圈施加电流，从而建立预定静磁场的过程。励磁一旦成功，超导磁体就将在不消耗能量的情况下，提供强大的、高度稳定的匀强磁场。典型的超导励磁电源为10V，4000A，要求优质的电流稳定度。励磁电流沿着一对铜制电流输送排从励磁电源系统被送往位于磁体上方的超导线圈颈管联接处为超导线圈“充电”、充磁。



3.2.4.6失超



⑴失超



所谓失超，即超导体变为导体，温度急剧升高，液氦大量挥发，磁场强度迅速下降，不过，现代磁体设计相应的防范监控系统，以使运行中失超的可能性降低。



在励磁或工作过程中，一旦超导体因某种原因突然失去超导特性而进入正常态，即失超。引起失超的因素很多：磁体结构和线圈组份、超导材料性能不稳定、磁体超低温环境被破坏、以及人为因素等。常见的失超有如下五类情况：



第一类：励磁时充磁电流超过额定值或者充磁电流增加速度过快均会导致超导线圈整体受到径向和轴向的电磁挤压力使得浸渍于线圈绕组之间的环氧树脂局部开裂，此变形能的释放会转化为热能，从而引发失超。



第二类：灌注液氦速度过快以及输液管尚未完全冷却到4.2K温度时就将其插入磁体输液孔内，会引起杜瓦容器内液氦沸腾，迅速气化并喷发而出，导致超导环境遭到破坏，从而引发失超。



第三类：磁体杜瓦容器中的液氦液面降到一定限度(各厂家规定的液氦低限容量不等，一般极限经验值是满容量的30％)时，如果仍未按规定及时补充，则会导致失超。



第四类：磁体的真空隔温层真空环境破坏后，发生失超是肯定无疑的。



第五类：误操作紧急失超开关造成“意外”失超。



⑵失超与和去磁



失超和磁体去磁是两个完全不同的概念。去磁只是通过磁体特殊设计的超导线开关电路慢慢泄去其储存的巨大能量（一个1.5T的磁体在励磁后所储存的磁场能量高达5MJ），使线圈电流逐渐减小为零，但线圈仍然浸泡在磁体杜瓦容器的液氦中，因此仍处于超导态。去磁一般是需要将MRI设备移机、拆除、或遇紧急情况时所主动做的工作。失超则是被动的，并且后果很严重，失超后不仅磁场消失，而且线圈失去超导性，会将电磁能量转换为热能。失超开始点总要经受最高温升，此局部温升既可能破坏磁体超导螺线管线圈绕组的绝缘，又可能熔化超导体，并且引起液氦急剧气化，严重时甚至引发接口爆裂、磁体“爆炸”而破坏整个磁体，并威胁磁体间中人员和财产的安全。



3.2.4.7失超的预防保护措施



失超后的线圈不可能从磁体中取出更换，只能重建其超导环境、励磁后继续使用，但是因为失超过后的线圈已经遭到某种程度的破坏，其再次发生失超的可能性增加，甚至形成“习惯性”失超的恶果，因此建立失超的预防和保护系统是十分重要的，首先通过传感器、探测器实时监控磁体的状态，同时建立励磁时的失超保护、以及超导建立并运行后的失超保护等防范措施。



⑴磁体监控和保护措施



磁体监控装置实时监控测量磁体线圈温度、应力、液氦液位、真空度、流量、杜瓦容器压力等参数值的变化。在磁体杜瓦容器里，安装液位计和加热器，用于测量和控制液氦液位高度，铂－钴合金温度计用于检测液氦温度；碳玻璃纤维温度计用于检测从液氮至室温段的温度。将应变片安装在超导线圈的径向和轴向支撑杆上，用于监测线圈的偏移和受力情况；超导线圈上下各安装一个失超探测器。为了诊断失超部位及研究其传播速度，还需要引出若干电压抽头引线，实时监测超导螺线管线圈绕组各个节段的失超电压。在杜瓦容器的真空抽口附近还要安装检验渗漏的氦传感器，以及真空计、压力表等。



⑵失超管（quenchtube）



失超管是超导磁体不可缺少的一部分。它汇集了磁体的所有气体挥发管口，从磁体上端直通磁体间建筑外大气中。平时，失超管的作用就是排除废气。一旦失超，磁体杜瓦容器中近2000升液氦挥发的全部氦气（每升液氦可气化为1.25m3氦气）将从失超管喷出。如果失超管设计尺寸不足、铺设路径不合理、不通畅、甚至堵塞，磁体因内部压力快速增高而被损坏的可能性将增大。



⑶氧监测器和应急排风机



氦气的比重小于空气，而氮气又重于空气，所以补充致冷剂或失超后上述两种气体的泄漏有可能充满磁体间的所有空间，使人窒息。因此，要求在磁体间安装氧监测装置和应急排风机。并且应急排风机的开关可由氧监测装置自动控制，当磁体间氧含量低于设定浓度值时，应急排风机将自动打开，当发生磁体失超或氦气泄漏时，可保障仍然滞留在磁体间内人员的安全。



⑷紧急失超开关



紧急失超开关又称为磁体急停单元（EmergencyRun-DownUnit，ERDU），是人工强制主动失超的控制开关，装于磁体间内靠近门口的墙上，其作用是在紧急和危险情况下迅速使静磁场削减为零。该开关仅用于地震、火灾和危及受检者生命等突发事件时使用。出于安全考虑，可在失超按钮上加装隔离罩。需要严格控制进出磁体间的人员对该开关的非正常操作。



⑸除须具备上述失超保护电路和措施之外，每位MRI技师和工程师还必须每日例行如下工作：第一：观察和记录液氦水平和磁体压力，液面下降到一定数值（例如60%）时要立即通知液氦供应商前来灌装。第二：例行磁体各对外管口的常规检查。磁体上方各排气管路应保持畅通，以免容器内压力升高而导致失超。各输液口应密封完好，发现结冰要立即处理。通向室外的失超管应有防尘措施，并定期清理，防止堵塞。



⑹失超后需要重新抽真空、液氮预冷、灌注液氦、励磁等过程重建超导环境，其直接经济损失约50－70万元人民币。



超导型磁体的出现，既满足磁共振成像对高磁场强度的追求和需要，显著提升磁共振成像的质量，又使磁场在均匀性和稳定性等方面的性能得以改善。超导磁体的优点：磁场强度高（动物成像可高达17.6T，临床成像常用的一般为0.15T～3.0T，人体成像目前可高达9.4T），超导磁体的磁场稳定（磁场强度漂移小于0.1ppm/h），磁场均匀度高，几乎不受环境温度的波动影响，超导线圈不持续消耗电能，容易获得高分辨率、高信噪比、高质量的MR影像，能进行磁共振波谱分析及功能性磁共振成像等一些研究项目。当然超导磁体也有一些缺点：如维持运行费用较高，需要持续消耗一定量的液氦（近年来，随着冷头技术的不断进步超导磁体液氦消耗水平呈不断下降趋势）；磁体的构造和工艺复杂，整机价格昂贵；对操作者和管理者技术水平的要求很高；特殊情况下当线圈温度超过8K时可能发生失超的危险。







3.2.5磁屏蔽



3.2.5.1概述



MRI设备产生强大磁场，明显影响周围环境。磁屏蔽可防止磁场影响附近的电子设备，如CT机、X光机、影像增强器、监示器、心电图仪、脑电图仪等，并可防止影响到扫描室外携带心脏起搏器的病人。另外，较大金属物品如汽车、钢瓶等从附近经过，会影响磁场的均匀性，磁屏蔽可防止这种影响。通常磁屏蔽采用足够厚度的铁组成，铁像海绵样吸收磁力线，目前磁体均采用自屏蔽方式，简化了机房的磁屏蔽要求，磁场屏蔽效果的评价标准一般使用5高斯（Gs），即0.5MT磁力线的分布范围来表示。



磁屏蔽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，还能大大削减磁体外部杂散磁场的空间分布范围。磁屏蔽是最有效的磁场隔离措施,首先需要采取磁体自屏蔽措施将磁体产生的边缘杂散磁场缩减到尽可能小的空间区域内；其次可以通过增加磁体间的面积和高度，将其自然、被动地包容在磁体间内；此外也可以采用磁屏蔽的方法将其完全彻底、主动地屏蔽于磁体间内。



3.2.5.2磁屏蔽的分类



⑴有源屏蔽



有源屏蔽由一个磁屏蔽线圈或线圈系统组成。与产生静磁场的工作线圈（内线圈）相比，磁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。有源屏蔽可应用于磁体的主动屏蔽。



⑵无源屏蔽



无源屏蔽使用的是铁磁性屏蔽体，即一种铁磁性材料（类似硅钢片）罩壳，它因不使用电流源而得名。根据屏蔽范围的不同，无源屏蔽又分为下述三种。



·房屋屏蔽：即在磁体间的四周墙壁、地基和天花板等六面体中镶入4～8mm厚的磁屏蔽专用特制硅钢板，构成封闭的磁屏蔽间。用材数量多，费用高。



·定向屏蔽：若杂散磁场的分布仅在某个方向超出了规定的限度（如5高斯磁力线空间分布范围超出了磁体间），可只在对应方向的墙壁中安装磁屏蔽，形成针对边缘杂散磁场的定向屏蔽。既达到屏蔽效果，又节省费用。



·铁轭屏蔽：是指直接在磁体外面周围安装铁轭（导磁材料），作磁力线磁通的返回路径的屏蔽方法，也称为自屏蔽。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度不受影响或少受影响为目的。用这种方法能得到非常理想的屏蔽效果，再加定向屏蔽，那么无论磁体间面积多小，都可使主磁场的5高斯磁力线完全限制在磁体间所处楼层高度之内以及磁体间内。自屏蔽的缺点是其屏蔽体重量多达数十吨。



随着超导技术和磁共振技术的不断发展，目前投入临床使用的人体成像MR设备的场强已达到3.0T，甚至超高场强7T，9.4T，但是由于广泛采用磁体自屏蔽、定向屏蔽、直至房屋屏蔽的设计，磁共振磁体所产生的强磁场空间分布范围已得到极大缩减。







3.2.6匀场及匀场线圈



MRI设备安装励磁结束后，获得的磁场叫基础磁场，也就是说未经任何匀场处理的，此时磁场的匀场度较差，为进步补偿磁场的非均匀性，需要进行匀场（shimming）。匀场分被动（无源）和主动（有源）两种。磁场均匀性是影响磁共振成像质量的重要技术指标之一。MRI设备依靠匀场技术提高磁场均匀性。



3.2.6.1匀场的概念



受磁体设计、制造工艺、以及原材料物理性质之间的差异等多方面因素的影响和限制，任何磁体出厂后都不可能使整个有效孔径内的磁场完全同一。此外，磁体的安装环境对磁场也有影响，如磁体间的屏蔽物、磁体附近固定或可移动的铁磁性物体以及金属等。因此，磁体安装就位后还要在现场对磁场进行物理调整，称为匀场（shim）。常用的匀场方法有被动匀场和主动匀场。



3.2.6.2被动匀场



被动匀场（passiveshiming）是指在磁体孔洞内壁上贴补一定形状和尺寸、专用小铁片（又称为匀场片），用以提高磁场均匀性的方法。这种方法在匀场过程中使用的是无源器件，因而也称为无源匀场。被动匀场作为一种匀场初步手段一直被广泛采用，一般由设备安装工程师进行被动匀场的调整。



⑴匀场片材质规格



匀场所用的小铁片一般用磁化率很高的软磁材料压制。匀场片的几何尺寸分为1/1、1/2、1/4、1/10和1/20等规格。



⑵被动匀场原理



匀场用的匀场片本来没有磁性，一旦将它贴补到磁体内壁，就会立刻被主磁场磁化而成为条形磁铁。条形磁铁内部的磁场与主磁场同向，但在其外部靠近磁体中心一侧的磁力线正好与主磁场反向从而削弱了匀场片周围特定小区域内的磁场强度，这就是匀场片影响局部磁场并有效调整磁场的原理。匀场操作时，何处磁场均匀性达不到要求，就在何处贴补这种匀场片，其大小根据需要扭转的场强差来决定。匀场片的位置和几何尺寸选择得当，就可提高磁场均匀性。



⑶被动匀场过程



·磁体励磁；。



·将工厂特制的测量模体和专用支架安装在磁体孔洞中，依次测量磁体有效孔径内空间各点的磁场强度数据；



·使用工厂提供的专用匀场软件依次输入空间各点的场强测量数值，计算匀场参数，软件会输出匀场片尺寸选择以及空间放置位置的具体方案；



·安装工程师依据上述方案，在软件指定的专用卡槽的位置上插入指定尺寸的匀场片，并用无磁螺钉固定，进行匀场操作；



·匀场操作过程需要反复进行多次，为了达到理想的磁场均匀性，一般需贴补数十个匀场片才能达到设计和应用要求。一般1.5TMRI设备的被动匀场工作需要一个工作日，而3.0TMRI设备则可能需要数天才能完成。



⑷被动匀场安全规范



匀场片在场强为2.0T的磁体孔洞内，磁体对它的作用力将会增至其自身质量的200倍，即重100g的匀场片在磁体中将承受20kg的磁力作用。因此，匀场操作前后，应严格遵守安全规范。例如，匀场时磁体附近只留一人操作；匀场人员必须戴厚手套，穿专用工作服和工作鞋，佩戴防护眼镜等；每次只处理一小块铁片；匀场过程当中以及前后要彻底清理现场等。



3.2.6.3主动匀场和匀场线圈



任何磁体都不会产生绝对均匀的磁场，而磁场的不均匀性会降低MRI系统的性能，因此可使用均匀线圈以补偿因不可控制的环境因素及其他不可避免的因素所引起的主磁场的非均匀性和缺陷，以使主磁场更均匀。



主动匀场（activeshimming）又称为有源匀场，是指利用匀场线圈（shimmingcoils）通以电流，产生小磁场，并通过适当调整匀场线圈阵列中各线圈的电流强度，使其周围的局部磁场发生变化来调节改善静磁场的不均匀性，以提高静磁场整体均匀性的过程。在每次MRI扫描前还可主动调整，以进一步提高磁场的均匀性。匀场线圈的制作非常精细，其作用范围也比较局限。因此，通过主动匀场可获得磁场高度均匀的成像空间。主动匀场是对磁场均匀性进行精细调节的方法。在表3-1中可看到0.35T、1.5T和3.0TMRI设备磁场均匀性的典型数值。



⑴匀场线圈



匀场线圈一般位于磁体中心，梯度线圈之外，多由铌钛（NbTi）合金制成。匀场线圈分为超导型和常导型。超导型匀场线圈与主磁场线圈置于同一低温容器中，其电流高度稳定，且不消耗电能，属于高品质匀场手段。常导型匀场线圈使用广泛，但要消耗能量，其匀场效果受匀场电源质量的限制。



匀场线圈由若干个小线圈所组成。这些小线圈分布在柱状匀场线圈骨架表面，构成以磁体中心为调节对象的线圈阵列。由于线圈的大小不同，通电时产生的磁场也不同，因而对主磁场的影响程度就不一样。反映匀场线圈性能的主要参数有电流调节能力（ppm/A）、最大场强调节范围（ppm）、以及匀场线圈数量。



⑵匀场电源



匀场电源质量对于主动匀场的效果起着至关重要的作用。匀场电源波动时，不仅匀场目的达不到，主磁场的稳定性也会被破坏。因此，在MRI设备中匀场线圈的电流均由高精度、高稳定度的专用电源提供。这种电源不仅可通过设备控制面板进行调控，也可通过标准硬件接口，由系统软件进行精细的调整，并可设定远程监控和控制。



3.2.6.4磁场测量



磁场测量是MRI设备安装阶段的重要工作之一。所得数据不仅是励磁和匀场工作的重要依据，也是帮助现场安装工程师监测新磁体运行状况的重要手段之一。磁场测量需要专门的设备和方法。



⑴磁场测量仪器



匀强磁场测量最常用的两种方法是霍尔探头法和磁共振法。高斯计（Gaussmeter）是专门用于磁感应强度（B）测量的仪器，按照测量方法可分为霍尔探头高斯计和磁共振法高斯计。在磁共振成像系统的磁场测量中，磁共振法高斯计的使用最为广泛。



⑵磁场测量方案



磁场测量在励磁结束2～3小时，磁场强度达到稳定值后再进行。磁场测量常以一定直径的、与磁体同心的球形空间为基准或参照范围。球体表面任意一点至磁体中心的距离相等，有利于布置高斯计探头，并容易建立相关数学模型进行计算和表达。上述球形空间的直径常用DSV（diameterofsphericalvolume）表示，并将上述球体直接称为DSV。常用的DSV有10cm、20cm、30cm、40cm和50cm等几种。在MRI微成像和波谱分析中，会用到更小的DSV。



在磁场均匀性的测量中，高斯计探头布置在不同直径DSV的表面，以反映该DSV所在空间的磁场状况。在DSV确定的前提下，测量点的选取方法常用的有9平面法（每圆周8点测量）、11平面法（每圆周12点测量）、23平面法（每圆周24点测量）等。磁场的基础测量采用11平面法，这样可为将要进行的被动匀场提供更多更准确的匀场信息。



⑶高斯计使用注意事项



磁场测量使用的仪器主要是高斯计或场强仪，其次是与之配套的探头固定架和前置放大器等。磁场测量的结果直接关系到MRI磁场匀场后最终的均匀程度。因此，仅有先进的测量方法和测量仪器是不够的，还必须正确使用磁场测量仪器。需要注意的事项有：①探头固定架用胶木等非磁材料制成，起固定、旋转和伸缩高斯计探头的作用，使用时须紧固在与磁体相连接的检查床面上。②高斯计主机箱不可置于磁体旁边，应至少远离磁体3m以上，最安全的方法是移至磁体间外。③高斯计主机箱与前置放大器、测量探头间用带屏蔽功能的50同轴电缆相连。④高斯计使用前预热15分钟以上，否则有可能。







超导磁体其生产的超导磁体主要有以下特点：一、螺线管超导磁体采用NbTi或Nb3Sn材料，磁场可以达到22T,均匀度可以到0.1%（10mmDSV），标准的镗孔直径可以是40mm或52mm，也可以根据要求尺寸订做。可以应用于低温变温系统中;二、双螺线管磁体中心磁场可以达到14T，可以在很小的空间内产生一个水平或者垂直强磁场，用于光学、中子和粒子束流等实验，在两个磁体中间可以留一个很大的视窗用来放置样品；三、高均匀性磁体均匀区可优于0.5%（10mmDSV），但是长度和直径要比标准的磁体大一些。同时也可以根据用户要求专门定做各种规格的超导磁体，用于原子核研究、工业矿石分离（中国高岭土）、核磁共振成像用磁体和其它医学等方面的应用。

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