說(shuō)到核磁共振技術(shù)，大家應(yīng)該都有所耳聞。磁共振成像（MRI )是利用無(wú)損傷的核磁共振方法對(duì)人體任意斷面進(jìn)行成像的一種先進(jìn)技術(shù) , 是利www.busetti-design.com用原子的核磁效應(yīng)來(lái)成像的, 在成像方式和成像性質(zhì)方面表現(xiàn)出多樣性和復(fù)雜性。

由于其技術(shù)的特殊性，在核磁共振設(shè)備規(guī)劃建設(shè)過(guò)程中www.busetti-design.com需要做好電磁屏蔽工作，才能確保醫(yī)生和病人能在相對(duì)安全的環(huán)境下進(jìn)行診斷操作。為此，今天我們共同來(lái)了解下核磁室中電磁場(chǎng)的種類(lèi)以及屏蔽方法~

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電磁屏蔽原理及電磁場(chǎng)的種類(lèi)

電磁屏蔽就是對(duì)電場(chǎng)、磁場(chǎng)以及電磁場(chǎng)該些場(chǎng)進(jìn)行有效的干擾。針對(duì)所屏蔽不同場(chǎng)的特性，通過(guò)制作特定的材料（高電導(dǎo)率或高磁導(dǎo)率）的屏蔽外殼將產(chǎn)品內(nèi)部功能模塊充分包裹起來(lái)，將其與外界場(chǎng)環(huán)境隔離（使外界的電磁場(chǎng)進(jìn)不來(lái)，系統(tǒng)內(nèi)部的電磁場(chǎng)出不去）。

電磁屏蔽從其原理上可以分為以下三種形式：電場(chǎng)屏蔽、磁場(chǎng)屏蔽以及電磁場(chǎng)屏蔽，根據(jù)前面研究表明，核磁室內(nèi)分布的電磁場(chǎng)主要分為強(qiáng)靜磁場(chǎng)、梯度磁場(chǎng)（低頻交變磁場(chǎng)），射頻電磁場(chǎng)，所以下面主要介紹以下三種磁場(chǎng)的屏蔽方法。

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三種電磁場(chǎng)的屏蔽方法

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靜磁場(chǎng)的屏蔽方法

靜磁場(chǎng)即永磁體Ｗ及恒穩(wěn)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)，由于核磁室核磁共振成像永磁體的影響，在其周?chē)鷷?huì)產(chǎn)生強(qiáng)度很大的靜磁場(chǎng)，監(jiān)視攝像機(jī)如需穩(wěn)定www.busetti-design.com運(yùn)行，就需要將其屏蔽。

圖1 靜磁場(chǎng)屏蔽措施

對(duì)于靜磁場(chǎng)：由電磁鐵亦或是直流線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)都會(huì)在它周?chē)目臻g分布磁力線。磁力線通過(guò)的路徑被稱(chēng)為磁通。實(shí)驗(yàn)證明，屏蔽隔離靜磁場(chǎng)的方法，即使用磁導(dǎo)率商的鐵磁性材料制成的空殼將需要屏蔽的設(shè)備充分包裹或隔離。

上圖所示為一個(gè)加載在外界均勻靜磁場(chǎng)的均勻介質(zhì)球。已知球?qū)拥膬?nèi)、外半徑分別為Ｒ（ａ）、Ｒ（ｂ），相對(duì)磁導(dǎo)率為μ，外界均勻靜磁場(chǎng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度www.busetti-design.com為Ｂ、用Ｂ1、Ｂ2分別表示內(nèi)部空腔以及球殼中的磁感應(yīng)強(qiáng)度，根據(jù)下式，可得空腔內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度Ｂ1：

由上式可知，球殼內(nèi)部磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和屏蔽材料的相對(duì)導(dǎo)磁率μ以及球殼的厚度有關(guān)，只有相對(duì)磁導(dǎo)率越高、屏蔽殼厚度越大，球殼內(nèi)部的磁感應(yīng)強(qiáng)度越弱，屏蔽效果越好。根據(jù)磁場(chǎng)分界面理論，外界靜磁場(chǎng)的磁力線在屏蔽殼的外表面處產(chǎn)生崎變，畸變使屏蔽殼內(nèi)部磁力線的密度減少，即達(dá)到屏蔽靜磁場(chǎng)的目的。而根據(jù)下式的半定量分析，

將（1）（2）相比得www.busetti-design.com到（3）式

根據(jù)上式推倒可知，Ｂ2比Ｂ1大幾個(gè)數(shù)量級(jí)（相應(yīng)不同物質(zhì)的磁導(dǎo)率見(jiàn)附錄２）驗(yàn)證了絕大部分的靜磁場(chǎng)磁感線經(jīng)過(guò)屏蔽體時(shí)改變了磁場(chǎng)方向，達(dá)到屏蔽靜磁場(chǎng)的目的。

02

梯度蹈場(chǎng)的屏蔽方法

梯度磁場(chǎng)（低頻交變磁場(chǎng)）很難彼屏蔽，目前對(duì)于低頻交變電磁場(chǎng)有兩種屏蔽方法，即磁屏蔽方法及禍流屏蔽方法。www.busetti-design.com

磁屏蔽方法主要是利用高導(dǎo)磁率的磁性材料將所要屏蔽的物體包裹起來(lái)，是電磁場(chǎng)集中于屏蔽殼材料內(nèi)，從而減弱所包覆殼體內(nèi)的電磁場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)屏蔽梯度電磁場(chǎng)的目的。

而禍流屏蔽電磁場(chǎng)的基本原理是利用外部屏蔽殼導(dǎo)電材料中所感應(yīng)的鍋電流（禍流）產(chǎn)生的反向電磁場(chǎng)來(lái)抑制外界梯度電磁場(chǎng)，從而達(dá)到屏蔽的目的。

03

射頻電巧場(chǎng)屏蔽方法

＂射頻＂表示高頻交流電磁場(chǎng)頻率波段的一種，頻率范圍在300kHz~300gHz之間。核磁共振成像工作時(shí)所福射的電磁波就在此區(qū)間內(nèi)，根據(jù)＂傳輸線www.busetti-design.com＂原理，電磁波通過(guò)金屬時(shí)會(huì)發(fā)生反射與衰減，從而有效地屏蔽射頻電磁波。以下就是屏蔽電磁波的具體過(guò)程。

下圖是一塊厚度為ｔ的金屬層，當(dāng)在其左側(cè)加載場(chǎng)強(qiáng)為Ｈｏ的干擾電磁場(chǎng)。當(dāng)電磁場(chǎng)試圖穿越金屬板的過(guò)程中，由于空氣與金屬兩種不同的介質(zhì)，電磁場(chǎng)在金屬層的外層邊界發(fā)生反射，一部分電磁波向外反射，另一部分進(jìn)入金屬層的內(nèi)部，向內(nèi)繼續(xù)傳播。

由于金屬層對(duì)電磁波的吸收，場(chǎng)強(qiáng)繼續(xù)減弱，當(dāng)殘余電磁波到達(dá)金屬層與空氣的內(nèi)部邊界時(shí)，又有一部分電磁波發(fā)生反射，最后剩余的電磁波繼www.busetti-design.com續(xù)向外傳播。所以，通過(guò)金屬層對(duì)射頻電磁波吸收Ｗ及邊界的兩次反射，使傳出金屬層進(jìn)入屏蔽層內(nèi)部的電磁波的強(qiáng)度大大減少，從而取得屏蔽的效果。

圖2 射頻電磁場(chǎng)屏蔽原理

根據(jù)上面的分析可Ｗ看出，金屬對(duì)電磁場(chǎng)的屏蔽效果主要由Ｗ下Ｈ種衰減作用決定：

（１）由于空氣與金屬交界處的阻抗不www.busetti-design.com同，使得電磁波入射波被金屬屏蔽層的表面所反射，這稱(chēng)為反射損耗Ｈｏｒ、Ｅｏｒ。反射損耗的商低主要取決于金屬的相對(duì)電導(dǎo)率，金屬的相對(duì)電導(dǎo)率越大，其反射損耗越高，對(duì)射頻電磁波的屏蔽作用越強(qiáng)。

（２）射頻電磁波進(jìn)入金屬層時(shí)，一部分能量被金屬吸收，這種現(xiàn)象被稱(chēng)為吸收損耗Ｈｍｔ、Ｅｍｔ。由于金屬自身存在電阻，電磁波進(jìn)入金屬層就會(huì)在其www.busetti-design.com表面感應(yīng)出鍋流，一方面，感應(yīng)禍流會(huì)使電磁能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芏霈F(xiàn)能量的損耗；另一方面，隨著感應(yīng)出的鍋流強(qiáng)度增大，禍流的反磁場(chǎng)越強(qiáng)，它將抵消一部分入射波的干擾磁場(chǎng)，使吸收衰減越明顯，電磁屏蔽的效果也就越好。

（3）入射電磁波穿過(guò)金屬層到達(dá)金屬層與空氣層邊界時(shí)，由于金屬與空氣交界阻抗不同引起的多次反射損耗Ｈｍｒ、Ｅｍｒ。

事實(shí)上，金屬層對(duì)電磁波的屏蔽作用（吸收、反射）不是一次性完成的，而是金屬層對(duì)電磁波多次作用的結(jié)果。

通過(guò)上述理論，推導(dǎo)出金屬層對(duì)射頻電磁波的屏蔽效果：

其中，金屬層的吸收損耗由下公式得出：

其中，t 為金屬屏蔽層的厚度、μ 為金屬www.busetti-design.com相對(duì)磁導(dǎo)率、δ為金屬相對(duì)電導(dǎo)率、ｆ為射頻電磁波的頻率。

綜合上述對(duì)核磁室內(nèi)三種主要電磁波的特性分析，監(jiān)視系統(tǒng)前端攝像部分屏蔽殼要屏蔽外界復(fù)合電磁場(chǎng)的福射，其屏蔽材料必須選用電導(dǎo)率、導(dǎo)磁率同時(shí)較高且價(jià)格適中www.busetti-design.com的材料。所以作者初步選用銅（δ＝１、μ＝１）、鉛（δ＝0.1、μ＝１）作為前端攝像頭屏蔽的材料。