新型永久磁體及雙平面縱向屏蔽梯度線圈設(shè)計.pdf

1、磁共振成像是核磁共振技術(shù)應(yīng)用的一個重要方向。在過去的十數(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)的較高磁場強度的磁體和梯度磁場系統(tǒng)。本文的主要目標是設(shè)計新型的0.4特斯拉開放式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，針對設(shè)計的磁體性能建立

2、優(yōu)化目標函數(shù)，利用有限元軟件ANSYS的電磁場計算模塊進行仿真，并借助ANSYS優(yōu)化模塊，提出并分析了二維磁體設(shè)計的若干重要概念，包括適宜的釹鐵硼工作點范圍問題、勻場環(huán)及極板的形狀對氣隙磁場場值分布的敏感性干擾問題。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)進行優(yōu)化直至獲得滿意的磁體結(jié)構(gòu)。這個優(yōu)化設(shè)計過程實現(xiàn)了效率和精度的兼顧。梯度線圈的設(shè)計是開放式

3、永磁型磁共振系統(tǒng)的難題，同樣屬于電磁場逆問題的范疇。本文第二部分結(jié)合業(yè)界兩種常用設(shè)計方法即離散導(dǎo)線設(shè)計法和分布電流密度設(shè)計法，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，通過成熟的基于分布電流密度概念的目標場法并結(jié)合流函數(shù)離散技術(shù)來設(shè)計梯度線圈的新概念，完成了設(shè)計雙平面屏蔽縱向梯度線圈理論的詳細推導(dǎo)，應(yīng)用改進遺傳方法來建立線圈優(yōu)化設(shè)計的數(shù)學(xué)模型，編制了相關(guān)程序。經(jīng)過樣機實測檢驗,本文提出的磁