某醫院MR3.0T HDx核磁共振儀屏蔽室設計

一、參考標準：

1、《中華人民共和國職業病防治法》；

2、GB12190-90《高性能屏蔽室屏蔽效能的測量方法》；

3、GB8702-88《電磁輻射防護規定》；

4、GE公司MR3.0T HDx屏蔽要求

二、屏蔽室的設計原則

1、設計的屏蔽室有足夠的屏蔽效能；

2、屏蔽室的空間大小與設置部位根據GE公司MR3.0 HDx的安全應用而定；

3、屏蔽室結構要合理，各屏蔽部件的連接部件性能要良好，嚴防漏電；

4、屏蔽室電源線設計要合理，線路上加低通濾波器；

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

6、屏蔽室應有良好的耐腐蝕性能和足夠的機械強度，安裝方便。

三、設計方案

屏蔽室的設計按以下幾大部分：

1、  屏蔽材料的選擇

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

（1）       當厚度小、頻率低時，鋼的屏蔽效能比銅小；而當厚度大，頻率高時，鋼的屏蔽效能則大于銅。所以，當厚度在0.67MM以上，頻率在104HZ以上時，鋼的屏蔽性能比銅好。

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

2、屏蔽規格的確定

1）板材與網材的確定

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

從“集膚效應”考慮，由于高頻電流主要是沿屏蔽表面流動，當采用金屬板材料時，高頻感應電流所遇到的感抗比集中在金屬網網絲上的感應電流所遇到的感抗為小，有利于泄流與電流傳導。此為區別之二。

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屏蔽，其效能只有80至90DB左右。此為區別之三。

當然，網材比板材便宜，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*。金屬網與金屬板屏蔽效能比較曲線示于圖1-9。

2）板材厚度與網材層數、目數的確定

（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范圍內選擇，銅可薄些，以0.3至0.5MM即可。

（2）網材層數：若采用金屬網作為屏蔽室時，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。單層與雙層金屬網屏效比較圖示于圖8-10。

雙層屏蔽，內外兩層金屬網應當是絕緣的，兩層網可在電源引入處這點做電氣接觸。倘若雙層網之間距過小，則屏蔽效能下降，兩層多之間距L通過傳輸系數T與屏蔽效能A有如下關系：

所以：

式中  ——內、外層金屬屏蔽層網的等效半徑；

      ——單層屏蔽傳輸系數；

通過實驗研究，確定雙層屏蔽網兩層之間距以10CM為宜。

（3）網材目數：網孔愈小，即目數愈大，屏蔽衰減就愈大。細密的金屬網對電場分量的屏蔽效能要比磁場分量的屏蔽效果好。

屏蔽效果與目數的關系，一般情況下要保證屏蔽效能達到60-70DB的話，只有保證網距小于0.2CM以下才實現。圖6-6繪出屏蔽室半徑R=1M，網絲直徑D=0.75MM的銅網屏蔽室之衰減量與金屬網距的關系曲線如圖8-11所示。

3、屏蔽材料的連接方法

依據電磁屏蔽原理可知：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，還是網型屏蔽室，都必須采用連續焊接的聯接方法。連續性焊接是減少縫隙、降低屏蔽上縫隙處跨接阻抗的辦法。

從實驗角度分析認為：板型屏蔽室的金屬板應折邊咬口壓緊后于背腹兩面焊接，經過這種處理后基本上可以達到密封的整體屏蔽要求。這種施工方法如圖8-12所示。

對于厚板不能采用咬口焊接時，應采用搭接正反雙面焊的辦法、其施工方法如圖

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

4、屏蔽室門的設計

關于門的結構設計，乃是關于屏蔽室與屏壁板之間需要保證完好的電氣接觸的設計問題。

屏蔽室門可設計成兩種：

1）  金屬板屏蔽門

這種門應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。考慮到門的接點通常是金屬屏蔽室整個結構之中zui薄弱的環節，因此在距離無線電發射機或高頻設備很近的情況下，很有必要安裝兩道隔絕的門（門內與外門），或者將兩塊相互隔絕的門板安裝在門扇側面上，每塊板上均有一系列隔絕的接點。門與屏蔽室門框關閉接觸，并設旋緊把手。

常用的屏蔽門接觸部分的結構設計舉例如圖8-16、8-17、8-18所示。

2）金屬網屏蔽門

將金屬網嵌接大木制框架上，并焊牢。為保斑點屏蔽效果，一般門上起碼要有兩層金屬網覆蓋，兩層間距同屏蔽室兩網間距一致。要實現接觸良好和耐用，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性能高的彈性接觸片，以保證門在關閉后接觸良好。門上同樣要設置旋緊把手。門的組裝示意請看金屬網屏蔽室外貌圖。

5、屏蔽室窗的結構設計

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

屏蔽窗也有做成網格式屏蔽窗或稱蜂窩式屏蔽窗的。這主要是考慮金屬網屏蔽窗會影響光線的射入而設計的。網格式屏蔽窗的每個網格壁用金屬材料制作，精細制焊接，以保證格壁之間具有可靠的電氣接觸。網格起波導濾波器的作用，因此應遵守下列關系式：

值應根據能保證屏蔽要求的屏蔽性能的條件決定。圖8-19示出這種窗的結構，網絡窗牢固地焊接在屏蔽室屏壁上。

對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、屏蔽室通風孔的設計

通風問題主要是針對板型屏蔽室提出的；對于網型屏蔽室，則不是主要的，可以不設專門的通風結構。

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

選擇波導濾波器應遵守如下三項原則：

（1）       截止波導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）       截止波導管的長度應根據所需屏蔽的zui高頻率時所給定的場強衰減值來確定；

（3）       由于矩形波導管的風阻比圓形，所以在實踐中均選用矩形波導管。

除此之外，屏蔽室的通風口也可用金屬雙層屏蔽網進行屏蔽，雙層之間距可選用窗戶屏蔽網的間距。雙層網均應妥焊在屏蔽上，用螺釘擰固的辦法不妥當，作為能屏蔽室不能采用。

7、若干管道屏蔽設計

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

一般來講，管道的結構與固定可采用如圖8-21所示。

從圖中可知，導管（又稱短管）應焊在連接板上，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濾波器，同時   。某些必置管道要求與短管焊接。

四、屏蔽室的配置

    手動鎖緊屏蔽門，觀察空，通風波導窗，電源濾波器、通風系統、同軸連接器、氣體液體波導系統；照明濾波器、設備電源濾波器、信號濾波器，信號轉接板、室內電氣；配電箱、無磁筒燈、無磁壁燈、插座。

中國輻射防護研究院

：張文濤

（辦公室）：