說到核磁共振技術，大家應該都有所耳聞。磁共振成像（MRI )是利用無損傷的核磁共振方法對人體任意斷面進行成像的一種先進技術 , 是利www.ndgk.com.cn用原子的核磁效應來成像的, 在成像方式和成像性質方面表現(xiàn)出多樣性和復雜性。

由于其技術的特殊性，在核磁共振設備規(guī)劃建設過程中www.ndgk.com.cn需要做好電磁屏蔽工作，才能確保醫(yī)生和病人能在相對安全的環(huán)境下進行診斷操作。為此，今天我們共同來了解下核磁室中電磁場的種類以及屏蔽方法~

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電磁屏蔽原理及電磁場的種類

電磁屏蔽就是對電場、磁場以及電磁場該些場進行有效的干擾。針對所屏蔽不同場的特性，通過制作特定的材料（高電導率或高磁導率）的屏蔽外殼將產品內部功能模塊充分包裹起來，將其與外界場環(huán)境隔離（使外界的電磁場進不來，系統(tǒng)內部的電磁場出不去）。

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

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三種電磁場的屏蔽方法

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靜磁場的屏蔽方法

靜磁場即永磁體Ｗ及恒穩(wěn)電流產生的磁場，由于核磁室核磁共振成像永磁體的影響，在其周圍會產生強度很大的靜磁場，監(jiān)視攝像機如需穩(wěn)定www.ndgk.com.cn運行，就需要將其屏蔽。

圖1 靜磁場屏蔽措施

對于靜磁場：由電磁鐵亦或是直流線圈產生的磁場都會在它周圍的空間分布磁力線。磁力線通過的路徑被稱為磁通。實驗證明，屏蔽隔離靜磁場的方法，即使用磁導率商的鐵磁性材料制成的空殼將需要屏蔽的設備充分包裹或隔離。

上圖所示為一個加載在外界均勻靜磁場的均勻介質球。已知球層的內、外半徑分別為Ｒ（ａ）、Ｒ（ｂ），相對磁導率為μ，外界均勻靜磁場的磁場強度www.ndgk.com.cn為Ｂ、用Ｂ1、Ｂ2分別表示內部空腔以及球殼中的磁感應強度，根據下式，可得空腔內磁感應強度Ｂ1：

由上式可知，球殼內部磁感應強度的大小和屏蔽材料的相對導磁率μ以及球殼的厚度有關，只有相對磁導率越高、屏蔽殼厚度越大，球殼內部的磁感應強度越弱，屏蔽效果越好。根據磁場分界面理論，外界靜磁場的磁力線在屏蔽殼的外表面處產生崎變，畸變使屏蔽殼內部磁力線的密度減少，即達到屏蔽靜磁場的目的。而根據下式的半定量分析，

將（1）（2）相比得www.ndgk.com.cn到（3）式

根據上式推倒可知，Ｂ2比Ｂ1大幾個數(shù)量級（相應不同物質的磁導率見附錄２）驗證了絕大部分的靜磁場磁感線經過屏蔽體時改變了磁場方向，達到屏蔽靜磁場的目的。

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梯度蹈場的屏蔽方法

梯度磁場（低頻交變磁場）很難彼屏蔽，目前對于低頻交變電磁場有兩種屏蔽方法，即磁屏蔽方法及禍流屏蔽方法。www.ndgk.com.cn

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

而禍流屏蔽電磁場的基本原理是利用外部屏蔽殼導電材料中所感應的鍋電流（禍流）產生的反向電磁場來抑制外界梯度電磁場，從而達到屏蔽的目的。

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射頻電巧場屏蔽方法

＂射頻＂表示高頻交流電磁場頻率波段的一種，頻率范圍在300kHz~300gHz之間。核磁共振成像工作時所福射的電磁波就在此區(qū)間內，根據＂傳輸線www.ndgk.com.cn＂原理，電磁波通過金屬時會發(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程。

下圖是一塊厚度為ｔ的金屬層，當在其左側加載場強為Ｈｏ的干擾電磁場。當電磁場試圖穿越金屬板的過程中，由于空氣與金屬兩種不同的介質，電磁場在金屬層的外層邊界發(fā)生反射，一部分電磁波向外反射，另一部分進入金屬層的內部，向內繼續(xù)傳播。

由于金屬層對電磁波的吸收，場強繼續(xù)減弱，當殘余電磁波到達金屬層與空氣的內部邊界時，又有一部分電磁波發(fā)生反射，最后剩余的電磁波繼www.ndgk.com.cn續(xù)向外傳播。所以，通過金屬層對射頻電磁波吸收Ｗ及邊界的兩次反射，使傳出金屬層進入屏蔽層內部的電磁波的強度大大減少，從而取得屏蔽的效果。

圖2 射頻電磁場屏蔽原理

根據上面的分析可Ｗ看出，金屬對電磁場的屏蔽效果主要由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.ndgk.com.cn同，使得電磁波入射波被金屬屏蔽層的表面所反射，這稱為反射損耗Ｈｏｒ、Ｅｏｒ。反射損耗的商低主要取決于金屬的相對電導率，金屬的相對電導率越大，其反射損耗越高，對射頻電磁波的屏蔽作用越強。

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

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

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

通過上述理論，推導出金屬層對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.ndgk.com.cn相對磁導率、δ為金屬相對電導率、ｆ為射頻電磁波的頻率。

綜合上述對核磁室內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合電磁場的福射，其屏蔽材料必須選用電導率、導磁率同時較高且價格適中www.ndgk.com.cn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。