医学影像专业课程-核磁共振硬件系统结构详细介绍.ppt
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参见附件(10496KB)。
核磁共振硬件系统结构详细介绍
§12.1 Introduction
§12.2主磁体
I 永磁体 ~
Permanent magnet
* 永磁体使用磁性材料产生磁场~高剩磁
* 稀土合金，如 SmCo5,Nd-Fe-B.
- ALNICO (铁、钴合金)
- SmCo5 ALNICO(钐钴 铁钴合金)
- Nd-Fe-B (钕、硼、铁合金)
* 0.2T
- ALNICO 23 吨
- Nd-Fe-B 4 吨
HITACH
* AIRIS-mate (0.2T) 7.8吨
* AIRIS-2 (0.3T) 10吨
* APERTO (0.4T) 13吨
2. 影响因素
* 剩磁 (Remanence)
* 矫顽力 (Coercive force)
- 指破坏磁体磁化状态所需之力也就是使磁感沿磁滞回线减少至零时所需的磁场强度
- 矫顽力大~硬磁材料
- 矫顽力小~软磁材料
* 磁路结构 (Magnetic circuit structure)
* ......
* 一般永磁体场强不大于0.5T
* 开放(孩子、幽闭症、介入)
* 系统构造简单
* 不产生热
* 运行成本低
* 维护费用低
* 寿命长
* 永磁体场强对温度非常敏感 (?0.1 ? C)。
例如， Nd-Fe-B磁体温度升高1? C ，磁场降低约1000ppm；
II 常导体~ Resistive magnet
1.电磁理论(Electromagnetism theory):
* 线圈中有电流时会产生磁场，并会导致线圈温升。
Air-cored resistive magnet constructed using four coils arranged either horizontally or vertically.
* 2. 材料的选择
- 铜(Copper)：电导率大、密度大、价格高、产热少；
- 铝(Aluminum)：电导率小、密度小、价格低、产热多；
线圈产生的热量由去离子水带走
* 3. 稳定性 ~不太好
* 4. 均匀性 ~ 不太好
III.超导磁体~ Superconducting magnet
* 1.超导理论: 当温度T降低到临界温度(critical temperature),电阻突然变为0(测量不出)。电流可永无休止的流动。
* 超导磁体可产生强磁场
* 超导材料临界温度：
- 普通铅(Plumbum): 7.4K
- 铌钛合金(Niobium-Titanium): 20K
- 稀土陶瓷(Ceramic) :100K
2. 超导材料类型:
* II: Ni(铌)、V(钒)、Tc(锝) alloy or compound
* I: other
MR: Type II
Mullity NbTi alloy filaments complex lead (铌钛合金多芯复合超导线~位于铜基中) is very popular, and it can load 700A.
3. 超导材料的选择：
* 可负载大电流
* 可保持超导状态(>4.2K He)
* MR 系统提供的低温制冷装置系统可使所选超导材料保持超导状态；
* 超导材料要有合适的物理特性：可塑性(plasticity) 和柔韧性(pliability)
4. 构造
* NbTi纤维包埋在铜材中
* 铜材在失超时保护超导线圈
5. 磁体特性
* 场强
* 均匀性
* 稳定性
高场MR的优缺点
* 信噪比
* 图像细节
* 速度
* 功能成像
* ......
* But!
更高的梯度要求
* 梯度场随场强成比例地增强
* 要求驱动放大器的功率增加
* 噪音更大
价格
* 一般情况场强高，价格高 ......
核磁共振硬件系统结构详细介绍
§12.1 Introduction
§12.2主磁体
I 永磁体 ~
Permanent magnet
* 永磁体使用磁性材料产生磁场~高剩磁
* 稀土合金，如 SmCo5,Nd-Fe-B.
- ALNICO (铁、钴合金)
- SmCo5 ALNICO(钐钴 铁钴合金)
- Nd-Fe-B (钕、硼、铁合金)
* 0.2T
- ALNICO 23 吨
- Nd-Fe-B 4 吨
HITACH
* AIRIS-mate (0.2T) 7.8吨
* AIRIS-2 (0.3T) 10吨
* APERTO (0.4T) 13吨
2. 影响因素
* 剩磁 (Remanence)
* 矫顽力 (Coercive force)
- 指破坏磁体磁化状态所需之力也就是使磁感沿磁滞回线减少至零时所需的磁场强度
- 矫顽力大~硬磁材料
- 矫顽力小~软磁材料
* 磁路结构 (Magnetic circuit structure)
* ......
* 一般永磁体场强不大于0.5T
* 开放(孩子、幽闭症、介入)
* 系统构造简单
* 不产生热
* 运行成本低
* 维护费用低
* 寿命长
* 永磁体场强对温度非常敏感 (?0.1 ? C)。
例如， Nd-Fe-B磁体温度升高1? C ，磁场降低约1000ppm；
II 常导体~ Resistive magnet
1.电磁理论(Electromagnetism theory):
* 线圈中有电流时会产生磁场，并会导致线圈温升。
Air-cored resistive magnet constructed using four coils arranged either horizontally or vertically.
* 2. 材料的选择
- 铜(Copper)：电导率大、密度大、价格高、产热少；
- 铝(Aluminum)：电导率小、密度小、价格低、产热多；
线圈产生的热量由去离子水带走
* 3. 稳定性 ~不太好
* 4. 均匀性 ~ 不太好
III.超导磁体~ Superconducting magnet
* 1.超导理论: 当温度T降低到临界温度(critical temperature),电阻突然变为0(测量不出)。电流可永无休止的流动。
* 超导磁体可产生强磁场
* 超导材料临界温度：
- 普通铅(Plumbum): 7.4K
- 铌钛合金(Niobium-Titanium): 20K
- 稀土陶瓷(Ceramic) :100K
2. 超导材料类型:
* II: Ni(铌)、V(钒)、Tc(锝) alloy or compound
* I: other
MR: Type II
Mullity NbTi alloy filaments complex lead (铌钛合金多芯复合超导线~位于铜基中) is very popular, and it can load 700A.
3. 超导材料的选择：
* 可负载大电流
* 可保持超导状态(>4.2K He)
* MR 系统提供的低温制冷装置系统可使所选超导材料保持超导状态；
* 超导材料要有合适的物理特性：可塑性(plasticity) 和柔韧性(pliability)
4. 构造
* NbTi纤维包埋在铜材中
* 铜材在失超时保护超导线圈
5. 磁体特性
* 场强
* 均匀性
* 稳定性
高场MR的优缺点
* 信噪比
* 图像细节
* 速度
* 功能成像
* ......
* But!
更高的梯度要求
* 梯度场随场强成比例地增强
* 要求驱动放大器的功率增加
* 噪音更大
价格
* 一般情况场强高，价格高 ......
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