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MR 系统 §12.1 系统简介 主磁体~Magnet 梯度系统~Gradient system RF系统~RF system 计算机系统~Computer system §12.2 主磁体 主磁体是MR的主要部件 主磁体特性: 稳定性（Stability） 均匀性（Homogeneity） 非均匀性 Inhomogeneity (ppm) = variation (T)/field strength (T) ×106 主磁体类型 永磁体~ Permanent magnets 常导体~ Resistive magnets 超导体~ Superconducting magnets I 永磁体 永磁体使用磁性材料产生磁场 稀土合金，如 SmCo5,Nd-Fe-B. ALNICO （铁、钴合金） Ne-Fe-B （钕、硼、铁合金） SmCo5 ALNICO(钐钴 铁钴合金） 0.2T ALNICO 23 吨 Ne-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) 磁路结构(Magnetic circuit structure) …… 一般的永磁体场强不大于0.4Ｔ 开放 系统构造简单 运行成本低 不产生热 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，B of Nd iron 磁体温度升高1? C ，磁场降低约1000ppm； II 常导体 1.电磁理论: 当电路中流有电流，就会产生磁场；电流也会导致线圈温升。 空气芯永磁体：四个线圈水平或竖直放置 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 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 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型 :Ni(铌)、V(钒)、Tc(锝) 合金或复合物 I型: 其他 MR: II 型材料 铌钛合金多芯复合超导线（位于铜基中) 比较流行，可负载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. 超导磁体结构 NbTi细丝包埋在铜材中； 铜材：失超时保护超导线圈； 5. 超导磁体特性 高场 均匀性好 稳定性好 §12.3 低温系统和制冷剂 I 低温系统 维持低温使超导线圈处于超导状态; 低温容器 (Dewar) 磁体线圈位于Dewar中； Dewar必须有好的绝热性能( adiabatic ) II 制冷剂 液氮（Liquid Nitrogen） ~ 77K 液氦（Liquid Helium ） ~ 4 K 励磁( Excitation) 和退磁(Demagnetization) 1 励磁过程 A. 冷却磁体：主磁体线圈处于超导状态； B. 线圈加载：注入电流 2 退磁 3.失超( Quench ) 超导线圈的部分不再是超导状态，线圈储存的能量部分变成热能散出； 热能使得线圈的其他部分加热继而失去超导状态产生更过的热量，恶性循环直至遍及整个磁体发生失超。 失超原因： 磁通跳跃（Flux jump）~释放能量 摩擦生热（Friction resulting heat）~线圈的微小运动 失超导致： B0 的崩溃瓦解 液氦迅速沸腾 爆破膜(Bursting-disks) 在高压下爆破，使得大量的气氦溢出低温保持器。 自发的失超很少发生； 如果需要超导体失超，线圈储存的电能沉积在假负荷（dummy load ）避免损伤磁体（这是一个耗费昂贵的过程）。 §12.4屏蔽和匀场 I. 屏蔽（Shielding ） 边缘场（Fringe field） 杂散场（Stray field ） 磁体的杂散场，特别是超导磁体的杂散场在各个方向上会伸出磁体，对外围产生影响 Passiv