1.5T超导磁共振励磁过程中防止失超的研究与设计论文.doc

泰山医学院本科毕业设计（论文）1.5T超导磁共振励磁过程中防止失超的研究与设计摘 要超导型核磁共振成像设备，简称超导磁共振，是目前主要的医学成像设备之一，其所呈现的医学图像具有高清晰度，高精细度，高分辨率，高对比度以及信息量大等优点。超导磁共振在结构上主要分为主磁体系统，梯度系统，射频接收与发射系统，计算机控制系统以及其他相关辅助系统。本论文主要以主磁体系统中主磁体的励磁原理与过程为主，系统的讲述了超导磁共振在励磁过程中防止失超现象发生方面的研究与设计。励磁过程对于每台超导磁共振设备来说都是必须要经历的一个过程，正是由于他的发生才能使主磁体产生我们期望的磁场强度或是中心频率，进而为后期的医学图像的产生打下基础。失超现象的防止对于每个超导磁共振生产厂家来讲都是非常重视的，尤其是在实际的励磁过程中，失超现象的发生不仅威胁到人身的健康，还会对生产厂家的产品质量信誉造成不可逆变的影响。关键词：超导磁共振；励磁过程；失超现象9AbstractSuperconductive Nuclear Magnetic Resonance Image Equipment, shorting for superconductive MRI, is one of the modern main imaging equipments. As a major medical imaging method, magnetic resonance imaging has the advantages of generating clear, precise images with high resolution and contrast ratio as well as massive information. The MRI can be divided into five components, which is the main magnet system, the gradient system, the RF transmitting & receiving system, the computer-controlling system and other related assisting system. In this paper, we make the ramping-up basic theories and procedures of the magnet system to be our main discussion contents, especially the research and the related design of quenching-proof details in the practice ramping-up procedure.The ramping-up procedure is a very important experience to the superconductive MRI. With the existence of this procedure, we can get the main magnet strength or the middle frequency we expect, which is the basis of a medical image coming out for practice use.The preventing to the quenching phenomenon is so important to a superconductive MRI manufacture, especially in the practice ramping-up procedures, the emergency of quenching will not only threat the health of the related person, but will make a bad fluency on the product quality reputation for the superconductive MRI manufacture.Keywords: superconductive MRI, ramping-up procedure, the quenching phenomenon目录第一章 绪论11.研究项目的目的和意义12.相关概念的简述23国内外研究现状24. 课题的来源与相关研究内容3第二章1.5T超导磁共振的原理与失超41. 超导的发展与应用42. 超导在磁共振行业的应用原理43.失超的定义64.引起失超的因素65.失超的危害与相关预防措施7第三章1.5T超导磁共振励磁过程的研究81.励磁的定义82.励磁的基本原理83.实际应用9第四章1.5T超导磁共振实际励磁中防失超的研究与设计111.励磁中对防失超前期工作的研究111.1 励磁执行前的预备条件111.2 励磁设备的安放111.3 励磁电极的安插112.励磁过程中防止失超的研究与设计12第五章 总结与展望14致谢15参考文献16第一章 绪论第一章 绪论1.研究项目的目的和意义自达马丁(Damadian)建成历史上第一台全身MRI设备，并获得首张人体活体MRI设备图像以来，磁共振成像设备就渐渐地以正式的身份进入到了人类的视野当中。伴随着社会的进步，人类临床医学水平的提高以及人类对于高新疾病检测技术的渴求，核磁共振成像技术（nuclear magnetic resonance image，MRI）以显而易见的优势与特点逐渐成为当代医学临床诊断的必备工具。众所周知，相比于其他的早起临床诊断工具，如常规X线机，CT等，磁共振成像技术具有无电离辐射，可以进行多参数成像，高对比度成像等特点。此外，磁共振成像设备可获得横断面，冠状断面，矢状断面以及不同角度的斜断面图像。由于磁共振图像是以人体内H质子作为成像离子，所以无须使用对比剂就可以直接显示心脏和血管的结构。在实际的临床应用中，磁共振成像设备的以上特点决定了他特别适合于中枢神经系统，心脏大血管系统，头颈部，肌肉关节系统的检查，也适用于纵膈，腹腔，盆腔实质器官以及乳腺的检查。 对于一台磁共振设备，其安装的过程主要分为前期布线和后期的调试，现对于前期的布线来时，后期的调试时至关重要的，没有一个好的后期处理，就如同一台没有方向盘的汽车，虽然具备了一台车的用途但却没法真真正正的上路安全行驶。后期的调试主要包含四个方面，分别是励磁，匀场，线圈调试以及相关矫正。在后期调试中，励磁的过程是一个必不可少，而且非常重要的关键步骤，因为这个过程的好坏直接决定后期磁共振设备在图像分辨率，清晰度甚至是病灶检出率上的优劣。我们知道，磁共振在结构上主要包括五个部分，主磁体，梯度系统，射频系统，计算机后期处理系统以及相关辅助系统。而励磁正是针对主磁体部分，使之产生磁性进而在其他系统作用下引发人体磁共振现象发生并产生相关扫描图像的基础。一台设备的好坏除了用其理应发挥出的作用衡量意外，最令人关注的莫过于其在实际应用中相应的安全问题，在磁共振设备的安装调试与后期投入使用上，失超现象的发生，不仅会对医护人员，工程师的人身安全造成危害，还会引发设备本身其他的连锁反应，从而造成设备运转的不稳定性，严重影响到作为辅助诊断工具的使用。为此，在实际的安装过程中，对于失超现象的预防与处理的研究一直是磁共振生产商长期并一直关注的问题。2.相关概念的简述 在以后的内容中，我会用到实际磁共振行业专用的术语，为方便大家理解，现将其做简单的介绍：1） 超导 英文翻译为superconductive,是指某些材料，尤其是指金属类物质，在一定低的温度下，电阻变为零的现象。进入超导状态的金属具有零电阻性和完全抗磁性。详细的解释会在第二章中给出。2） 失超 英文名quench 本意为冷却，熄灭的意思，是指处于超导状态中的材料失去超导性质。详细的解释会在第二章中给出。3） 励磁 英文翻译为ramp 本意为斜坡，坡道的意思，全称应为ramp up。顾名思义，就是通过某种方法使磁共振设备，在这是指超导性磁共振设备具有一定大小的磁场。详细的解释会在第三章中给出。4） 励磁过程 英文翻译为ramp up procedure，就是通过某种方法和设备使磁体本身产生并具有一定大小的磁场强度的具体过程。详细的步骤与解释会在第四章中给出3国内外研究现状目前，随着某项新型成像技术的提出，研究，发展与投入实际应用的步伐的加快，作为世界上为数不多的超导型磁共振生产商的几大巨头，如西门子，飞利浦，GE，东芝等，虽然在各自产品主打上有很大的不同，但对于励磁过程来说，几大公司使用的基本原理是一样的，只是在方法或者是励磁设备上不同罢了。同样，几家公司在防止失超现象发生上的策略与理念也是统一的，也只是在防止失超的具体步骤，或是具体设备装置上不同而已。就厂家而言，失超现象的出现会对厂家的产品质量信誉造成极其恶劣的影响，进而会遏制厂家在销售渠道上的拓展与延伸，严重影响到厂家产品的销售量与可信度。为此，各大厂家在对待防止失超现象发生上的研究与设计的重要性不言而喻。目前，几大巨头在各自对于励磁过程中防止失超现象发生上的研究都逐渐趋于成熟，各自厂商在磁共振设备上对于防止失超现象的发生，对失超现象的预防以及面对失超现象发生的紧急状态下的处理上都有属于自己的一套方法。例如飞利浦1.5T超导磁共振上，特意在磁体上方安装有紧急失超管道，这样即便是发生失超，磁体内部急速膨胀的液氦也会通过失超管道排出磁体室，从而有效的防止氦气在磁体室内逗留，从根本上杜绝对医护人员，工程师的人身健康造成危害。总而言之，失超现象的预防是各大厂家必不可少的研究内容。4. 课题的来源与相关研究内容 本课题是以在飞利浦公司实际的实习经历为依据，加之自身的理解，对1.5T超导磁共振励磁过程中防止失超做出相关评述，并从自己实际经历以及理解的角度对这一课题做出相应的研究与设计。为此，我还特意向飞利浦公司的老工程师们请教，他们耐心的教导不仅仅对我的课题有很大的帮助，也使我从更深的层次去理解这一课题。论文的组织结构如下：第一章主要讲述了本课题研究项目的目的与意义，课题中涉及到的专业的概念简介，在这领域国内外的研究现状以及课题的来源于相应研究内容。第二章详细介绍了有关超导的发展与应用以及失超的相关论述，包括失超在磁共振中的定义，引起失超现象发生的因素，失超的危害与相关处理措施。第三章详细介绍了励磁这一概念，包括励磁在磁共振中的定义，励磁的基本原理以及励磁的实际应用。第四章详细介绍了励磁的过程，主要包括励磁的前期准备与实际励磁过程中防止失超现象发生的研究与设计。励磁前的准备又分为励磁执行前的预备条件，励磁设备的安放以及励磁电极的放置。第五章对此课题进行了主观的研究总结与展望。第二章 1.5T超导磁共振的原理与失超第二章1.5T超导磁共振的原理与失超1. 超导的发展与应用自1911年，卡茂林-昂尼斯（kamerlin ones）意外的发现金属汞在冷却到-268.98时电阻突然消失的现象后，超导这一概念以及对这一现象的研究在人类科学史上掀开了一个新的篇章。随后，美国伊利诺斯大学的巴丁（bardeen），库柏（cooper）和斯里佛（Schrieffer）提出了超导电量子理论，他们认为：在超导态金属中电子以晶格波为媒介相互吸引而形成电子对，无数电子对相互重叠有常常互换搭配对象形成了一个整体，电子对作为一个整体的流动产生了超导电流。由于拆开电子对需要一定能量，因此超导体中基态和激发态之间存在能量差，即能隙。这一重要的理论预言了电子对能隙的存在，并成功地解释了超导现象，被科学界称作“巴库斯理论”（bardeen-cooper-schrieffer principle）。这一理论的提出标志着超导理论的正式建立，是超导研究进入了一个新的阶段。随后，随着巴库斯理论的证明，以及对能隙研究的深入，超导这一理论的研究逐步走向应用层面。到本世纪的七十年代，超导列车的载人可行性试验的成功，标着人类对于超导现象的应用已趋于成熟。在随后的时间里，随着人类不断地把超导温度提高以及超导体自身特性的优越性，超导体开始在能源，工业，交通，医疗，航天，国防和科学实验等领域得到应用，并显示出突出的有点和更加广阔的前景。例如，超导磁悬浮列车的提出与发展直至2002年12月31号世界上第一条商业运营的磁悬浮列车线在我国上海投入使用，超导电子器件和电路在精密测量，电压标准监视，微波和远红外应用以及超导电子计算机的逻辑存储电路方面的应用无一不是超导发展至今投入应用的产物。2. 超导在磁共振行业的应用原理在磁共振行业里，有许多种方式用来区分磁共振设备，其中，被人们最为熟知的莫过于按照主磁场的磁场强度和主磁场产生方法来区分。按照磁场强度可分为低场机，中场机，高场机和超高场机。其中，低场机是指磁场强度在0.5T以下的设备，中场机是指磁场强度位于0.5T1.0T之间的设备。高场机是指磁场强度位于1.0T2.0T之间的设备，超高场机是指磁场强度大于等于3.0T以上的设备。按照主磁场的产生方法可分为永磁型，常导型和超导性。永磁型设备的主磁场是由磁性材料经过研磨，高温，高压拼接而成，产生的磁场强度可达0.4T。目前国内的生产厂家大多以此种类型的设备为主打。常导型设备，又名阻抗性，是指由导电线圈构成的空芯或铁芯的电磁体。由于其电力消耗大，磁场不稳定，运营成本高等因素，现已淡出市场，我所了解的山东为唯一一台常导型磁共振是在山东省立医院影响研究所，此台设备只是用来做介入治疗。超导性设备，是指由浸泡在密封液氦杜瓦的超导螺线管线圈构成的电磁体。其产生的磁场强度可达312T，甚至更高。目前，前面提到的世界上为数不多的磁共振几大巨头，都把超导磁共振的研发与应用作为主打。而国内由于技术，条件等方面的不成熟，在超导磁共振这一领域的研究与应用还有待开发。正如前面所说的，当温度低于某一临界值时，超导材料会出现电阻突变为零的现象。如图2-1所示：图2-1 温度与电阻的关系但对于应用到磁共振行业的超导体来说，除温度（Tc）之外，还有两个条件是决定某种材料是否处于超导态的关键因素，这两个因素分别是磁场强度和电流密度。具体关系如图2-2所示：图2-2 超导体温度、电流密度、磁场强度的关系当某种材料同时满足某一温度，磁场强度，电流密度时，即三个坐标的交点位于图中不规则立方体内部时，此种材料才能真真正正进入超导态，变成超导体。如图所示的是niobium-titanium成为超导体时，三种因素所在的范围。与三个坐标轴相交的点分别为该材料突变为超导态时的临界值，三个临界值分别为临界温度，临界磁场强度，临界电流密度。换句话说，只有在此临界值以内此种材料才有可能变为超导体。例如，由图中可以看出，niobium-titanium在9K左右时达到临界温度，进入超导态，但当其被放入某一磁场时，抑或是通入某一大小的电流时，niobium-titanium的超导态便消失了，因为他没有同时满足其他两个条件。3.失超的定义失超，顾名思义，就是失去超导状态变成常导态。由上图可知，处于超导态的材料，其温度，磁场强度以及通过材料的电流密度都要满足一定的条件。然而，当其中的某个或是某些条件发生变化时，比如，温度的变高，磁场强度的增加抑或是通过材料的电流强度增加，此种材料内部的粒子结构发生变化，从而导致整个材料脱离超导状态变成常导态，并将其处于超导态时存储的能量通过某种方式释放。这一过程叫做失超。在实际的磁共振行业内，一般把由于操作不当或某种外界因素导致超导磁体内部的压力过高，超出正常范围并使磁体内部的液氦转化为气态从失超管排出磁体室外的过程称为失超。4.引起失超的因素从应用原理上来说，引起失超的原因无非是指处于超导态的材料本身或是所处的条件发生了变化，比如说自身所处的温度，磁场强度以及通过材料本身的电流强度发生变化，使之不在成为超导态的范围内。简言之，即三个因素对应坐标的交点不在如图所示的不规则的立方体内部。在实际额磁共振行业内，引发失超的因素可大致分为两种：一种是由于操作不当或是某外界因素的变化导致磁体内部的压力过高引发的失超，这种失超现象发生的概率相对与其他引起失超的概率来讲是很高的，但相对于整个磁共振行业来说，失超现象发生的概率是极低的。还有一种是人为的失超，这种情况是很少见的一种，一般是用于突发状况的情况，比如，病人在扫面过程中发生突发情况，为保障病人人身安全，不得不将主磁场撤掉。还有就是发生天灾，比如地震，海啸等，在此情况下要主动失超，以保障磁体内部的液氦排除室外，以免由于特殊情况的发生，是磁体内部结构发生变化，导致内部温度极低的液氦突然膨胀涌出，给在场人员以及周边人员的健康造成极大的威胁！当然，无论是哪种失超现象出现，其发生的概率相对整个磁共振行业来讲都是极低的！5.失超的危害与相关预防措施 失超现象出现所带来的危害是多方面的，大体可分为三种，一种是对人体健康的威胁。磁体内部主要是由处于极低温度的液氦构成，液氦的沸点在-269左右，如此低的温度一旦要是释放在一个相对较小的空间内，其危害应该不言而喻。再者，氦气是一种惰性气体，这种气体无色无味，如果长时间处于这种气体中的话，最终会由于缺氧而昏厥。因此，失超现象的危害足以令各个生产商引起足够的重视。还有一种就是对磁体本身的危害，在磁共振行业来讲，如果某个磁体由于某种原因发生了失超现象，那么这个磁体以后发生失超的概率相对于以前变大了，这一点也不难理解，磁体发生失超现象后，就算是得到了及时的处理，磁体内部的环境也发生了变化，从而导致磁体内部的结构有些许的改变，因为磁体原本是一个相对密封的真空环境，各种的热屏蔽维持着磁体内部的温度以及结构的稳定性，一旦失超，空气难免会进入其中，造成磁体内部密封环境的改变，虽然空气可以通过后期的处理使之含量降至最低，但相对于失超前的密闭环境，整个磁体内部的环境还是改变了。环境的改变意味着磁体内部没有原先那么稳定，原本可承受的极端条件会因为这些改变变得无法承受。进而，使磁体本身发生失超的概率比以前大大的提高。就这一点来说，无论是对设备所在的医院还是对提供设备的生产商来讲都是不利的。最后一种危害就是经济上的冲突，我们知道，液氦这种气体在大气中的含量的很少的，这种气体都是作为副产品从天然气中提取的，由于所用液氦的提取纯度相对较高使得提取的成本变得很高，从而导致液氦的价格也水涨船高。所以无论是对于厂家还是医院，这都是不愿看到的。第三章 1.5T超导磁共振励磁过程的研究第三章1.5T超导磁共振励磁过程的研究1.励磁的定义励磁，简单的将就是将磁体内部处于超导态的螺线管线圈充以一定大小的电流，由于线圈处于超导态，电流在线圈上以没有损耗的形式流动，跟据法拉利电磁感应定律，线圈周围以及内部会产生磁场，这一使线圈上的电流从零到达到一定值进而是使线圈内部产生稳定磁场的过程就叫励磁。2.励磁的基本原理如图3-1所示：图3-1 励磁原理图S1，S2代表不同的开关键，分别用以控制heater的通断和主电路的通断，箭头所指的代表加热器（heater），螺旋线代表处于超导态的主线圈。首先，整个的螺旋线在S1未闭合前是处于超导态的，断开S1，闭合S2，电流流经S2，heater中处于超导态的线圈返回电源，此过程中，测量heater两端的压降并记录，此压降在实际的励磁过程中极为重要，此压降的大小直接反应电极棒与处于磁体内部用于励磁的触点的接触程度的好坏，压降越大，接触程度越差，越不利于以后的励磁过程！将回路中的电能放电后，闭合S1，此时，heater开始工作，使处于加热器内的线圈失去超导态，此时电流流经处于超导态的螺线管线圈，然后返回电源，随着电流值得增大，螺线管内产生的磁场也逐渐增大，相应的中心频率也在增加。此过程中，heater两端的压降一直被监视。理论上，heater两端的电压会降到记录的压降值。但实际过程中由于螺线圈感抗的存在，励磁时间并不是均匀的。如图3-2所示，电流值与时间的关系：图3-2 时间与电流/磁场强度的关系而在实际的励磁过程中，时间越长造成失超的可能性也会随之增大，所以当heater两端的电压降至100mv以下时，通常是通过手动的调节使线圈中的电流在最短的时间内达到期望值，从而使磁场强度和磁场中心频率达到预定值。当电压降和磁场稳定下来后，将磁场的频率和强度记录下来。断开S1，使heater内的线圈恢复到超导态，此时，螺线管线圈内的电流通过heater内的线圈形成回路，从而使电流在整个线圈上无损耗的流动，进而产生相应大小的磁场。当然在实际的操作中还要将导线上储存的电能以热能的形式释放掉，至此励磁的基本原理过程结束。3.实际应用下面是实际应用的原理图（图3-3）图3-3 励磁的实际连线图图中，magnet power supply（简称MPS） tool 是在励磁过程中提供电流的电源，同时，在整个励磁过程中，也起到监控的作用，是专门用于励磁的仪器。在他的控制界面上有三个开关和一个调节器，一个是总的开关（the mains circuit breaker），一个是heater的开关(the mains heater switch)，一个是励磁控制开关(ramp control switch)以及一个电流调整分压计（current adjust potentiometer）。在前期准备做好的情况下，通过控制这几个开关的通断以及调节进而完成励磁工作，使磁体中心磁场强度和中心频率达到期望值。图中的accelerator是加速器，主要作用是在励磁的过程中起到加速热消耗的过程，如同在基本原理中讲的，励磁的前期与后期都有一个将导线中储存的电能以热能形式释放的过程，此时加速器就起到加速电能转换，热量消耗的作用。当然，他的工作与否是受MPS上励磁控制开关控制的。图中的magnet electronic unit（简称MEU）是磁体电子单元，他在励磁前只要是起到测量液氦的作用，在设备没有正式安装以前，液氦的测量就是通过它来实现的，当然，还需要一个专门的电源。在实际的磁力过程中，他也起到非常重要的作用，处于磁体内部的heater就是MPS通过他直接控制的，同时，他在励磁过程中还起到测量电压降的作用，基本原理中的需要记录的电压降就是通过它的直接测量进而呈现在MPS显示界面上。图中的current lead是导线的意思，在励磁的过程中，他所承受的电流高达480A，因此，他的连接和相关保护是非常重要的，导线在磁体端是两个插入到磁体内部的电极棒，一正一负，分别用红黑两色区分。在实际的连接中，电极与导线是分开的需要人工的将他们连在一起。此外，实际的电极棒是由两部分组成的，其中，一部分是导线，高达480A的电流大部分是通过这一部分进入到磁体内部的线圈中完成励磁，另一部分是与导线并联的电阻，在实际的励磁前，需要用万用表测量电极两端的电阻是否为10KOhm。这个电阻在励磁过程中起到的作用是非常重要的，在结构上，它与导线并联的同时，在电极顶端（插入到磁体内部与线圈接触的一端）两者共用一个接触点。图中的g-MDU是主电源供应，在安装的过程中，会专门预留出一个用于励磁的电源，只有在励磁过程中，电源的开关是常闭的，励磁结束后此电源开关应为常开状态。总体说来，励磁的过程就是在这些设备下实现的，虽然在形式上与基本原理图有很大的不同，但在实际的励磁流程中，开关的通断先后顺序与相应仪器的状态是一样的，换句话说，应用原理图是实际基本理论的具体化，详细化。具体的励磁流程会在第四章中涉及。第四章 1.5T超导磁共振实际励磁中防失超的研究与设计第四章1.5T超导磁共振实际励磁中防失超的研究与设计1.励磁中对防失超前期工作的研究1.1 励磁执行前的预备条件无论是励磁，降场还是后期的匀场，磁体内的液氦百分比要在某个值以上，而且由于设备型号的不同，对励磁前液氦的百分比要求也不一样，此次论文以1.5T为例，其对液氦百分比含量的要求要在30%以上。磁体间，又名扫描室内必须保持干净，没有明显的灰尘在内，最重要的就是磁体间内没有磁性材料在内。在励磁开始之前，磁体间以外要悬挂警示标志。避免无关人员随意进出。设备间内的梯度放大器处于关闭状态，且失超管已经安装到位。对紧急失超开关（ERDU）的测试已经通过设备间水冷柜循环已开启。1.2 励磁设备的安放出了相应的电缆以外，励磁设备都要放在磁体间以外，因为他们是有磁性的。另外，在正式的连接线路之前，首先要保证励磁设备的开关，尤其是主开关（the mains circuit breaker）和主加热器(the mains heater switch)的开关位置要处于关闭阶段，以免电源接通后造成励磁设备电源的猛然接通，从而影响到励磁设备显示的不稳定甚至是损坏。用万用表检查电极棒内电阻的阻值是否为10K，确保后期电压降测量的准确性与稳定性。按照实际的应用原理图，连接除励磁电源(MPS)以及加速器以外的电缆线和信号线。1.3 励磁电极的安插安插电极之前，要按照规定把相应的保护措施做好！比如专业的防护手套与防护眼镜都要按照要求佩戴齐全！安插电极之前，首先要对磁体减压，打开减压阀，即实际应用原理图中的阀门，此时会有大量的低温氦气通过阀门管道排除室外，待磁体压力降至10-35mbar时，缓慢打开磁体端安放电极的端口。待其完全打开后会有大量的低温氦气喷出，此时切勿站在端口前方！以免处于低温的氦气接触到皮肤造成冻伤！然后按照步骤先将负电极棒顺势插入负电极端口中，待负电极棒手动稳固后，将位于负电缆线上的接地插头插入到磁体相应位置上。完成后，按照相同方式将正电极棒顺势插入正电极端口。在实际的电极棒安插过程中，正负电极棒的安插顺序是有要求的，如同上述所言，要先将负电极棒安插完成并接地后，才能安插正电极棒。因为，虽然在安插的时候励磁设备以及电源是没有接通的，但无法保证励磁电缆中没有任何的静电影响，虽然静电的电量无法直接导致失超现象的发生，但却会对后期励磁过程中关键电压降的测量准确性带来影响，而关键电压降却与失超有着直接的关系！2.励磁过程中防止失超的研究与设计励磁正式开始前，除了要保证MPS的开关处于关闭状态，分压调节器处于中间位置以外，还要对励磁设备进行自检以确定励磁设备本身的稳定性与完好性，通过将MPS和加速器励磁电缆线和相关信号线的对联来模拟实际的励磁过程，观察电流百分比或是对应电压值是否能够达到100%或是为0mv。励磁过程是至关重要的，励磁设备的准确性直接关系到励磁过程中失超现象发生的可能性的，其准确性越高，发生失超现象的可能性就越小！励磁时，首先将设备的主开关打开，然后将励磁控制开关置于SET POINT位置，进而使标称磁场达到100%。此时，MPS上的电流百分比示数应该在100%。如果示数超过103%，要立即关掉主开关！因为过大的电流表明磁体内的线圈并非处于超导态，这样会使电极接触端以及磁体内部产生大量的热量，进而会导致失超现象的发生！当然，这一步主要作用是将导线以及电极棒中的电流升起来，进而实现对磁体内两电极间电压降的测量。在测量电极棒之间的电压降时，电极棒中的两个10K的电阻与MEU以及两者之间的红黑两条连接线构成如电压表一样的结构，此时，MEU如同电压表中的表头，两个10K的电阻与MEU串联，如同电压表中的大电阻，高达480A的电流只有一小部分通过电极棒中的电阻-MEU通路，如同电压表测量电压时，只有一小部分的电流通过表头-大电阻通路。MPS上在显示电流百分比（%CURRENT）的同时，将开关选至LEAD VOLTAGE档，进而会显示出正负电极棒之间的电压降，实际的励磁过程中会在电流百分比达到100%时将开关选至LEAD VOTAGE档记录电压降！并看此电压降是否在规定范围内，此范围会由于磁体型号的不同而不同。这个电压降的值是非常重要的，过大的电压降值意味着接触点的接触电阻过大，进而会在后期的励磁过程中产生大量的热从而导致失超现象的发生！随后，将励磁控制开关选至DISCHARGE档，将导线中的电能通过加速器以热能形式释放。闭合heater的开关，等待30秒钟以使处于heater中的线圈失去超导态，然后，将励磁控制开关置于SET POINT档，此时，磁体开始升场，由于磁体内的线圈是螺旋成砸的，因此它具有感抗特性，从而造成励磁时间上的不均匀，如同基本原理章节所说的，励磁时间会随着电流的增加而变得缓慢。当励磁过程中的压降降至100mv以下时，通常通过手动的调节电流分压计来使线圈内的电流尽快的达到预订值，从而使磁体内的磁场强度和中心频率达到期望值，但是对调整的时间是有限制的！因为，由于磁体内部接触电阻的存在，过多的调节时间会累积过多的热量，导致磁体内部压力过高从而使失超的概率增加！一般把调节时间限制在30分钟以内！如果超过此时间，应立刻把heater关掉，并把导线中热量以热能形式释放，一个小时后，将导线升电流，打开heater继续调节！在规定时间内调节完成后，关掉heater使处于其中的线圈重新进入超导态，此时，电流会在磁体线圈内无损耗的流动。实际的调节过程是以电压降的值为目的的，通过对电流分压计的调节，使LEAD VOLTAGE中的电压尽可能的调节到记录的电压降值，因为此电压值相对于记录电压降值的大小代表了主磁场强度或中心频率的漂移程度的大小，在接触电阻不变的情况下，电压的调大或是调小意味着线圈中电流的变大或是变小，进而造成主磁场强度或中心频率的变大或是变小！线圈在磁体中螺旋成匝的结构会导致调节电压的不稳定，从而会导致调节时间的增加！调节完成后达到预期值后，将heater开关关掉后，30秒待其中的线圈重新回到超导态后，将励磁控制开关置于DISCHARGE档，将导线中的电流以热能形式释放直至电流百分比示数为零或者压降在10mv以下。通过应用软件打开磁体内部的加热器B0-Heater，使励磁过程中的产生的热量散发，关闭MPS主开关。按照步骤将电极拔出，并将励磁设备装好，至此励磁过程结束！15第五章 总结与展望第五章 总结与展望前文中，已经将励磁过程中的关于防止失超现象发生的研究与设计进行了相熟，总的说来，在整个的励磁过程中，对于失超现象的预防体现在励磁过程中的方方面面。从一开的前期准备到真正励磁过程中对设备的种种操作，无一不是为了防止失超现象的发生。就失超过程中的具体步骤来说，前期电压降的测量和后期对磁场调整时间的限制，无一不是为防止失超现象发生而做的。当然，就失超现象的本质来说，过多的热量在励磁过程中的产生导致磁体内压力的上升，虽然泄压阀在励磁过程中一直处于开放状态，但却无法保证热量的及时排除以及此题内部热量的积累。所以励磁的每一步都要特别的谨慎，就像前文所讲到了，失超现象的发生所关系到的不仅仅是在场人员的健康受到威胁，还有就是外界对于商家产品质量的怀疑。就励磁的方式方法来讲，虽然各大厂家都有自己独有的设备，但不代表各个厂家的设备或是方法是最完美的。我们知道，随着人工智能技术的发展，我想有朝一日，实际的励磁过程会趋向于人工智能化，简单的讲，就是通过机器人来完成。就像电脑主机控制扫面一样，未来的励磁也许会通过软件配合硬件来完成。这样，不仅有效的防止人身伤害的发生，而且各种的检测与命令执行更加的精确，完美。从而从根本上杜绝了由于人为因素所造成的不可逆变的现象的发生。纵观各大厂家磁共振励磁的发展，由于人为因素造成失超的现象虽然相对整个磁共振行业来说少之又少，但却无法从根本上杜绝此类现象的发生。因此，虽然各大厂商在励磁的基本理论研究上已趋于成熟，但我认为，有必要另辟蹊径将这一门技术从科学的角度进行改进，使之更利于执行，就失超现象来说，使之从根本上杜绝此类现象在励磁过程中的发生。致谢致谢致谢本论文是在尊敬的导师老师的悉心指导下完成的。从论文的选题、构思、写作、修改到定稿都得到了老师的耐心指导和严格把关，使我在科研认知能力和实践能力方面取得了很大进步。老师严谨的治学态度、求实的工作作风、平易近人的处世风范和高尚的品德都深深影响了我，使我不断进取。他广博的学识、无私的教学风范、求实的科研精神是我终生追求的目标。从何老师身上学到的知识、工作的态度、思维的方式以及兢兢业业的精神是我一生享用不尽的财富。感谢何老师对我传道授业解惑，教我为人，教我为学。借此向何老师表示最衷心的感谢和最诚挚的敬意。感谢所有教育过我的老师们，是他们给予了我无私的帮助和指导。今后，我唯有以努力学习和工作来报答他们无私的关怀。感谢参加我的开题报告的导师，