基于磁聚焦和固態(tài)開關(guān)的脈沖磁場發(fā)生器的研制.pdf

1、為了研究脈沖磁場治療腫瘤技術(shù)的生物電磁學(xué)效應(yīng)，探索能夠有效治療腫瘤的脈沖磁場參數(shù)配置，本文結(jié)合脈沖功率技術(shù)、磁場聚焦技術(shù)和固態(tài)開關(guān)技術(shù)，研制了一套基于磁場聚焦和固態(tài)開關(guān)的脈沖磁場發(fā)生器。
　　首先，本文通過建立幾何模型和Comsol Multiphysics有限元軟件的仿真優(yōu)化，確定了磁場聚焦線圈陣列的模型；進而在該仿真模型下，對線圈陣列子線圈的線徑和半徑進行了參數(shù)仿真選型；參數(shù)確定后，對線圈進行了實物加工和性能實測，實測結(jié)果顯示

2、，該磁場聚焦線圈陣列可以將磁場有效聚焦在一個范圍內(nèi)，聚焦性能良好。
　　然后，采用遺傳優(yōu)化算法對磁場聚焦線圈陣列的聚焦性能進行了優(yōu)化，得到了獲得最佳聚焦能力的電流組合方式，并采用Comsol Multiphysics有限元軟件對優(yōu)化前和優(yōu)化后磁場線圈的聚焦能力進行了比較，結(jié)果顯示優(yōu)化后線圈的聚焦能力有了明顯的提高，該結(jié)果對脈沖磁場發(fā)生器的電路實現(xiàn)具有指導(dǎo)作用。
　　最后，本文對基于固態(tài)開關(guān)的脈沖磁場發(fā)生器進行了設(shè)計和研制，文

3、中分別采用了IGBT模塊和IGBT單管并聯(lián)作為放電開關(guān)單元，通過對IGBT模塊和單管的選型、觸發(fā)控制電路和驅(qū)動、保護電路的設(shè)計開發(fā)，完成了脈沖磁場發(fā)生器的研制，并且對其輸出波形進行了測試。測試結(jié)果顯示，基于IGBT模塊的脈沖磁場發(fā)生器在電容取2μF時，產(chǎn)生的脈沖電流幅值為0-1000A，上升時間3μs，脈寬5.5μs，磁感應(yīng)強度幅值14.4高斯；當(dāng)電容取10μF時，產(chǎn)生的脈沖電流幅值為1500A，上升時間4μs，脈寬14μs，磁感應(yīng)強度