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医院核磁共振仪电磁屏蔽室设计方案

信息来源:辐射防护网更新时间:2012年08月11日

        一、参考标准:

       1、《中华人民共和国职业病防治法》;

       2、GB12190-90《高性能屏蔽室屏蔽效能的测量方法》;

       3、GB8702-88《电磁辐射防护规定》;

       4、GE公司MR3.0T HDx屏蔽要求

      二、屏蔽室的设计原则

       1、设计的屏蔽室有足够的屏蔽效能;

       2、屏蔽室的空间大小与设置部位根据GE公司MR3.0 HDx的安全应用而定;

       3、屏蔽室结构要合理,各屏蔽部件的连接部件性能要良好,严防漏电;

       4、屏蔽室电源线设计要合理,线路上加低通滤波器;

       5、屏蔽室设有必要的出入口,通风与照明设施妥善处理,最大限度地减少电磁漏泄。

       6、屏蔽室应有良好的耐腐蚀性能和足够的机械强度,安装方便。

       三、设计方案

       屏蔽室的设计按以下几大部分:

       1、 屏蔽材料的选择

        从远场屏蔽角度来讲,我们主张用铜、铝作为主要屏蔽材料,同时采用部分钢材料。其理由:

      (1) 当厚度小、频率低时,钢的屏蔽效能比铜小;而当厚度大,频率高时,钢的屏蔽效能则大于铜。所以,当厚度在0.67MM以上,频率在104HZ以上时,钢的屏蔽性能比铜好。

       (2) 价格低,对于近场防护,由于近场为电磁感应场,一般情况下多为电场分量最大,所以根据电磁屏蔽原理可知宜采用电导率高的金属作为屏蔽材料,为此屏蔽材料选用铜为佳;然而当高频设备与屏蔽室有较大间距时,也可以选用钢薄板材料。

         2、屏蔽规格的确定

        1)板材与网材的确定

        首先我们考虑并研究了板材、网材区别:采用金属板作屏蔽材料时,它的屏蔽效能将随有材料的电导率的增大而有所提高,且很显著;而采用金属网作为屏蔽时,增大材料的电导率也会提高其屏蔽作用,但是不多,而且有限,此为区别之一。

        从“集肤效应”考虑,由于高频电流主要是沿屏蔽表面流动,当采用金属板材料时,高频感应电流所遇到的感抗比集中在金属网网丝上的感应电流所遇到的感抗为小,有利于泄流与电流传导。此为区别之二。

        采用金属板作为屏壁,可以最大限度地减少缝隙,提高屏蔽性能,基本保证屏蔽性能在100DB及100DB以上;而金属网作为屏壁,电气连接性能差,不可避免地造成缝隙,所以最好是用双层金属网屏蔽,其效能只有80至90DB左右。此为区别之三。

        当然,网材比板材便宜,但这是次要的。

        从述分析可知:金属板适用于建造高效能屏蔽室。而金属网望尘莫及。金属网与金属板屏蔽效能比较曲线示于图1-9。

         2)板材厚度与网材层数、目数的确定

      (1)板材厚度:要保证屏蔽效能在100DB以上,板材厚度可在0.3至1MM范围内选择,铜可薄些,以0.3至0.5MM即可。

      (2)网材层数:若采用金属网作为屏蔽室时,要保证屏蔽效能高,必须选用双层屏蔽。

        单层屏蔽,一般屏效在30至60DB;双层屏蔽均为60至90DB。单层与双层金属网屏效比较图示于图8-10。

        双层屏蔽,内外两层金属网应当是绝缘的,两层网可在电源引入处这点做电气接触。倘若双层网之间距过小,则屏蔽效能下降,两层多之间距L通过传输系数T与屏蔽效能A有如下关系:

所以:

         式中 ——内、外层金属屏蔽层网的等效半径;

           ——单层屏蔽传输系数;

         通过实验研究,确定双层屏蔽网两层之间距以10CM为宜。

       (3)网材目数:网孔愈小,即目数愈大,屏蔽衰减就愈大。细密的金属网对电场分量的屏蔽效能要比磁场分量的屏蔽效果好。

         屏蔽效果与目数的关系,一般情况下要保证屏蔽效能达到60-70DB的话,只有保证网距小于0.2CM以下才实现。图6-6绘出屏蔽室半径R=1M,网丝直径D=0.75MM的铜网屏蔽室之衰减量与金属网距的关系曲线如图8-11所示。

         3、屏蔽材料的连接方法

        依据电磁屏蔽原理可知:要保证屏蔽材料的高效能,必须维持足够低的阻抗。因此,无论是用金属板制造的屏蔽室,还是网型屏蔽室,都必须采用连续焊接的联接方法。连续性焊接是减少缝隙、降低屏蔽上缝隙处跨接阻抗的最好办法。

        从实验角度分析认为:板型屏蔽室的金属板应折边咬口压紧后于背腹两面焊接,经过这种处理后基本上可以达到密封的整体屏蔽要求。这种施工方法如图8-12所示。

        对于厚板不能采用咬口焊接时,应采用搭接正反双面焊的办法、其施工方法如图

        由金属网构成的屏蔽室,其网与网之间的连接方法以同一材料的金属带过渡连续焊为佳。这种方法是选用5-10CM宽的金属板作为过渡金属带,它的长度视网的长度而定,然后分别将两张金属网均焊接在金属带上,构成屏蔽整体,施工示意图如图8-15所示。

       4、屏蔽室门的设计

        关于门的结构设计,乃是关于屏蔽室与屏壁板之间需要保证完好的电气接触的设计问题。

        屏蔽室门可设计成两种:

        1) 金属板屏蔽门

         这种门应采用与屏壁相同的材料,用它将木制门架包屏,形成一金属板门。凡接缝处均

         要求焊好。门的边框必须妥善加工,四周要包以梳形弹簧压接片,压接片间矩不得超过1-2MM,或不超过最短辐射波长的八分之一。

          与金属板屏蔽门弹簧压接片相接触的屏蔽室金属门框必须连续焊接在屏蔽室的屏壁上,

          切勿用螺钉拧固在屏蔽层板上。考虑到门的接点通常是金属屏蔽室整个结构之中最薄弱的环节,因此在距离无线电发射机或高频设备很近的情况下,很有必要安装两道隔绝的门(门内与外门),或者将两块相互隔绝的门板安装在门扇侧面上,每块板上均有一系列隔绝的接点。门与屏蔽室门框关闭接触,并设旋紧把手。

          常用的屏蔽门接触部分的结构设计举例如图8-16、8-17、8-18所示。

 

 

         2)金属网屏蔽门

         将金属网嵌接大木制框架上,并焊牢。为保斑点屏蔽效果,一般门上起码要有两层金属网覆盖,两层间距同屏蔽室两网间距一致。要实现接触良好和耐用,屏蔽门的四周边缘必须用同材料的金属板焊好,金属板上固定有电导性能高的弹性接触片,以保证门在关闭后接触良好。门上同样要设置旋紧把手。门的组装示意请看金属网屏蔽室外貌图。

         5、屏蔽室窗的结构设计

         屏蔽室的窗户必须镶有两层小网孔的金属网,网距在0.2MM以下,两层网之间距不应小于5CM。两层金属网必须与屏蔽室屏壁(窗框)具有可靠的电气接触,最好焊接。

         屏蔽窗也有做成网格式屏蔽窗或称蜂窝式屏蔽窗的。这主要是考虑金属网屏蔽窗会影响光线的射入而设计的。网格式屏蔽窗的每个网格壁用金属材料制作,精细制焊接,以保证格壁之间具有可靠的电气接触。网格起波导滤波器的作用,因此应遵守下列关系式:

         值应根据能保证屏蔽要求的屏蔽性能的条件决定。图8-19示出这种窗的结构,网络窗牢固地焊接在屏蔽室屏壁上。

 

          对于用金属板冲孔制作的屏蔽,亦可使用,但注意其连接性能要好。

         6、屏蔽室通风孔的设计

          通风问题主要是针对板型屏蔽室提出的;对于网型屏蔽室,则不是主要的,可以不设专门的通风结构。

          板型屏蔽室的通风装置可以用“截目波导”管组成,并使这些导管按排成蜂窝状,导管的最大截面尺寸必须小于最高工作频率的二分之一波长。大致结构示意如图8-20所示。

           选择波导滤波器应遵守如下三项原则:

         (1) 截止波导管的模断面尺寸必须按屏蔽室所要衰减的电磁场中的最高频率来决定;

         (2) 截止波导管的长度应根据所需屏蔽的最高频率时所给定的场强衰减值来确定;

         (3) 由于矩形波导管的风阻比圆形,所以在实践中均选用矩形波导管。

          除此之外,屏蔽室的通风口也可用金属双层屏蔽网进行屏蔽,双层之间距可选用窗户屏蔽网的间距。双层网均应妥焊在屏蔽上,用螺钉拧固的办法不妥当,作为高效能屏蔽室不能采用。

          7、若干管道屏蔽设计

         若有所体,水管管道穿入屏蔽室,将造成屏蔽效能的严重下降。为了不致影响屏蔽效能起见,需要将管道的适当部分,比如龙头等部位用圆形网片焊接,同时将接向龙头的网片焊接的屏蔽上。

          一般来讲,管道的结构与固定可采用如图8-21所示。

          从图中可知,导管(又称短管)应焊在连接板上,连接板再与屏壁焊牢。短管长度宜采用L=5D,以使短管成为一波导滤波器,同时 。某些必置管道要求与短管焊接。

          四、屏蔽室的配置

          手动锁紧屏蔽门,观察空,通风波导窗,电源滤波器、通风系统、同轴连接器、气体液体波导系统;照明滤波器、设备电源滤波器、信号滤波器,信号转接板、室内电气;配电箱、无磁筒灯、无磁壁灯、插座。

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