某醫(yī)院MR3.0T HDx核磁共振儀屏蔽室設(shè)計(jì)

一、參考標(biāo)準(zhǔn)：

1、《中華人民共和國職業(yè)病防治法》；

2、GB12190-90《高性能屏蔽室屏蔽效能的測量方法》；

3、GB8702-88《電磁輻射防護(hù)規(guī)定》；

4、GE公司MR3.0T HDx屏蔽要求

二、屏蔽室的設(shè)計(jì)原則

1、設(shè)計(jì)的屏蔽室有足夠的屏蔽效能；

2、屏蔽室的空間大小與設(shè)置部位根據(jù)GE公司MR3.0 HDx的安全應(yīng)用而定；

3、屏蔽室結(jié)構(gòu)要合理，各屏蔽部件的連接部件性能要良好，嚴(yán)防漏電；

4、屏蔽室電源線設(shè)計(jì)要合理，線路上加低通濾波器；

5、屏蔽室設(shè)有必要的出入口，通風(fēng)與照明設(shè)施妥善處理，zui大限度地減少電磁漏泄。

6、屏蔽室應(yīng)有良好的耐腐蝕性能和足夠的機(jī)械強(qiáng)度，安裝方便。

三、設(shè)計(jì)方案

屏蔽室的設(shè)計(jì)按以下幾大部分：

1、  屏蔽材料的選擇

從遠(yuǎn)場屏蔽角度來講，我們主張用銅、鋁作為主要屏蔽材料，同時(shí)采用部分鋼材料。其理由：

（1）       當(dāng)厚度小、頻率低時(shí)，鋼的屏蔽效能比銅?。欢?dāng)厚度大，頻率高時(shí)，鋼的屏蔽效能則大于銅。所以，當(dāng)厚度在0.67MM以上，頻率在104HZ以上時(shí)，鋼的屏蔽性能比銅好。

（2）       價(jià)格低，對(duì)于近場防護(hù)，由于近場為電磁感應(yīng)場，一般情況下多為電場分量zui大，所以根據(jù)電磁屏蔽原理可知宜采用電導(dǎo)率高的金屬作為屏蔽材料，為此屏蔽材料選用銅為佳；然而當(dāng)高頻設(shè)備與屏蔽室有較大間距時(shí)，也可以選用鋼薄板材料。

2、屏蔽規(guī)格的確定

1）板材與網(wǎng)材的確定

首先我們考慮并研究了板材、網(wǎng)材區(qū)別：采用金屬板作屏蔽材料時(shí)，它的屏蔽效能將隨有材料的電導(dǎo)率的增大而有所提高，且很顯著；而采用金屬網(wǎng)作為屏蔽時(shí)，增大材料的電導(dǎo)率也會(huì)提高其屏蔽作用，但是不多，而且有限，此為區(qū)別之一。

從“集膚效應(yīng)”考慮，由于高頻電流主要是沿屏蔽表面流動(dòng)，當(dāng)采用金屬板材料時(shí)，高頻感應(yīng)電流所遇到的感抗比集中在金屬網(wǎng)網(wǎng)絲上的感應(yīng)電流所遇到的感抗為小，有利于泄流與電流傳導(dǎo)。此為區(qū)別之二。

采用金屬板作為屏壁，可以zui大限度地減少縫隙，提高屏蔽性能，基本保證屏蔽性能在100DB及100DB以上；而金屬網(wǎng)作為屏壁，電氣連接性能差，不可避免地造成縫隙，所以是用雙層金屬網(wǎng)屏蔽，其效能只有80至90DB左右。此為區(qū)別之三。

當(dāng)然，網(wǎng)材比板材便宜，但這是次要的。

從述分析可知：金屬板適用于建造能屏蔽室。而金屬網(wǎng)*。金屬網(wǎng)與金屬板屏蔽效能比較曲線示于圖1-9。

2）板材厚度與網(wǎng)材層數(shù)、目數(shù)的確定

（1）板材厚度：要保證屏蔽效能在100DB以上，板材厚度可在0.3至1MM范圍內(nèi)選擇，銅可薄些，以0.3至0.5MM即可。

（2）網(wǎng)材層數(shù)：若采用金屬網(wǎng)作為屏蔽室時(shí)，要保證屏蔽效能高，必須選用雙層屏蔽。

單層屏蔽，一般屏效在30至60DB；雙層屏蔽均為60至90DB。單層與雙層金屬網(wǎng)屏效比較圖示于圖8-10。

雙層屏蔽，內(nèi)外兩層金屬網(wǎng)應(yīng)當(dāng)是絕緣的，兩層網(wǎng)可在電源引入處這點(diǎn)做電氣接觸。倘若雙層網(wǎng)之間距過小，則屏蔽效能下降，兩層多之間距L通過傳輸系數(shù)T與屏蔽效能A有如下關(guān)系：

所以：

式中  ——內(nèi)、外層金屬屏蔽層網(wǎng)的等效半徑；

      ——單層屏蔽傳輸系數(shù)；

通過實(shí)驗(yàn)研究，確定雙層屏蔽網(wǎng)兩層之間距以10CM為宜。

（3）網(wǎng)材目數(shù)：網(wǎng)孔愈小，即目數(shù)愈大，屏蔽衰減就愈大。細(xì)密的金屬網(wǎng)對(duì)電場分量的屏蔽效能要比磁場分量的屏蔽效果好。

屏蔽效果與目數(shù)的關(guān)系，一般情況下要保證屏蔽效能達(dá)到60-70DB的話，只有保證網(wǎng)距小于0.2CM以下才實(shí)現(xiàn)。圖6-6繪出屏蔽室半徑R=1M，網(wǎng)絲直徑D=0.75MM的銅網(wǎng)屏蔽室之衰減量與金屬網(wǎng)距的關(guān)系曲線如圖8-11所示。

3、屏蔽材料的連接方法

依據(jù)電磁屏蔽原理可知：要保證屏蔽材料的能，必須維持足夠低的阻抗。因此，無論是用金屬板制造的屏蔽室，還是網(wǎng)型屏蔽室，都必須采用連續(xù)焊接的聯(lián)接方法。連續(xù)性焊接是減少縫隙、降低屏蔽上縫隙處跨接阻抗的辦法。

從實(shí)驗(yàn)角度分析認(rèn)為：板型屏蔽室的金屬板應(yīng)折邊咬口壓緊后于背腹兩面焊接，經(jīng)過這種處理后基本上可以達(dá)到密封的整體屏蔽要求。這種施工方法如圖8-12所示。

對(duì)于厚板不能采用咬口焊接時(shí)，應(yīng)采用搭接正反雙面焊的辦法、其施工方法如圖

由金屬網(wǎng)構(gòu)成的屏蔽室，其網(wǎng)與網(wǎng)之間的連接方法以同一材料的金屬帶過渡連續(xù)焊為佳。這種方法是選用5-10CM寬的金屬板作為過渡金屬帶，它的長度視網(wǎng)的長度而定，然后分別將兩張金屬網(wǎng)均焊接在金屬帶上，構(gòu)成屏蔽整體，施工示意圖如圖8-15所示。

4、屏蔽室門的設(shè)計(jì)

關(guān)于門的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，乃是關(guān)于屏蔽室與屏壁板之間需要保證完好的電氣接觸的設(shè)計(jì)問題。

屏蔽室門可設(shè)計(jì)成兩種：

1）  金屬板屏蔽門

這種門應(yīng)采用與屏壁相同的材料，用它將木制門架包屏，形成一金屬板門。凡接縫處均

要求焊好。門的邊框必須妥善加工，四周要包以梳形彈簧壓接片，壓接片間矩不得超過1-2MM，或不超過zui短輻射波長的八分之一。

與金屬板屏蔽門彈簧壓接片相接觸的屏蔽室金屬門框必須連續(xù)焊接在屏蔽室的屏壁上，

切勿用螺釘擰固在屏蔽層板上。考慮到門的接點(diǎn)通常是金屬屏蔽室整個(gè)結(jié)構(gòu)之中zui薄弱的環(huán)節(jié)，因此在距離無線電發(fā)射機(jī)或高頻設(shè)備很近的情況下，很有必要安裝兩道隔絕的門（門內(nèi)與外門），或者將兩塊相互隔絕的門板安裝在門扇側(cè)面上，每塊板上均有一系列隔絕的接點(diǎn)。門與屏蔽室門框關(guān)閉接觸，并設(shè)旋緊把手。

常用的屏蔽門接觸部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)舉例如圖8-16、8-17、8-18所示。

2）金屬網(wǎng)屏蔽門

將金屬網(wǎng)嵌接大木制框架上，并焊牢。為保斑點(diǎn)屏蔽效果，一般門上起碼要有兩層金屬網(wǎng)覆蓋，兩層間距同屏蔽室兩網(wǎng)間距一致。要實(shí)現(xiàn)接觸良好和耐用，屏蔽門的四周邊緣必須用同材料的金屬板焊好，金屬板上固定有電導(dǎo)性能高的彈性接觸片，以保證門在關(guān)閉后接觸良好。門上同樣要設(shè)置旋緊把手。門的組裝示意請看金屬網(wǎng)屏蔽室外貌圖。

5、屏蔽室窗的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

屏蔽室的窗戶必須鑲有兩層小網(wǎng)孔的金屬網(wǎng)，網(wǎng)距在0.2MM以下，兩層網(wǎng)之間距不應(yīng)小于5CM。兩層金屬網(wǎng)必須與屏蔽室屏壁（窗框）具有可靠的電氣接觸，焊接。

屏蔽窗也有做成網(wǎng)格式屏蔽窗或稱蜂窩式屏蔽窗的。這主要是考慮金屬網(wǎng)屏蔽窗會(huì)影響光線的射入而設(shè)計(jì)的。網(wǎng)格式屏蔽窗的每個(gè)網(wǎng)格壁用金屬材料制作，精細(xì)制焊接，以保證格壁之間具有可靠的電氣接觸。網(wǎng)格起波導(dǎo)濾波器的作用，因此應(yīng)遵守下列關(guān)系式：

值應(yīng)根據(jù)能保證屏蔽要求的屏蔽性能的條件決定。圖8-19示出這種窗的結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)窗牢固地焊接在屏蔽室屏壁上。

對(duì)于用金屬板沖孔制作的屏蔽，亦可使用，但注意其連接性能要好。

6、屏蔽室通風(fēng)孔的設(shè)計(jì)

通風(fēng)問題主要是針對(duì)板型屏蔽室提出的；對(duì)于網(wǎng)型屏蔽室，則不是主要的，可以不設(shè)專門的通風(fēng)結(jié)構(gòu)。

板型屏蔽室的通風(fēng)裝置可以用“截目波導(dǎo)”管組成，并使這些導(dǎo)管按排成蜂窩狀，導(dǎo)管的zui大截面尺寸必須小于zui高工作頻率的二分之一波長。大致結(jié)構(gòu)示意如圖8-20所示。

選擇波導(dǎo)濾波器應(yīng)遵守如下三項(xiàng)原則：

（1）       截止波導(dǎo)管的模斷面尺寸必須按屏蔽室所要衰減的電磁場中的zui高頻率來決定；

（2）       截止波導(dǎo)管的長度應(yīng)根據(jù)所需屏蔽的zui高頻率時(shí)所給定的場強(qiáng)衰減值來確定；

（3）       由于矩形波導(dǎo)管的風(fēng)阻比圓形，所以在實(shí)踐中均選用矩形波導(dǎo)管。

除此之外，屏蔽室的通風(fēng)口也可用金屬雙層屏蔽網(wǎng)進(jìn)行屏蔽，雙層之間距可選用窗戶屏蔽網(wǎng)的間距。雙層網(wǎng)均應(yīng)妥焊在屏蔽上，用螺釘擰固的辦法不妥當(dāng)，作為能屏蔽室不能采用。

7、若干管道屏蔽設(shè)計(jì)

   若有所體，水管管道穿入屏蔽室，將造成屏蔽效能的嚴(yán)重下降。為了不致影響屏蔽效能起見，需要將管道的適當(dāng)部分，比如等部位用圓形網(wǎng)片焊接，同時(shí)將接向的網(wǎng)片焊接的屏蔽上。

一般來講，管道的結(jié)構(gòu)與固定可采用如圖8-21所示。

從圖中可知，導(dǎo)管（又稱短管）應(yīng)焊在連接板上，連接板再與屏壁焊牢。短管長度宜采用L=5D，以使短管成為一波導(dǎo)濾波器，同時(shí)   。某些必置管道要求與短管焊接。

四、屏蔽室的配置

    手動(dòng)鎖緊屏蔽門，觀察空，通風(fēng)波導(dǎo)窗，電源濾波器、通風(fēng)系統(tǒng)、同軸連接器、氣體液體波導(dǎo)系統(tǒng)；照明濾波器、設(shè)備電源濾波器、信號(hào)濾波器，信號(hào)轉(zhuǎn)接板、室內(nèi)電氣；配電箱、無磁筒燈、無磁壁燈、插座。

中國輻射防護(hù)研究院

：張文濤

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