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核磁共振成像主磁体极靴形状优化

核磁共振成像主磁体极靴形状优化

作者：孙献静沈阳工业大学

学位级别：硕士

核磁共振成像装置是一种先进的医疗诊断设备，可用来获得人体内部组织的断层扫描图像。主磁体是该装置的核心部分，采用永磁型主磁体是当前的重要发展方向。主磁体端部磁场的边缘效应严重影响其成像质量。本文的主要目标是对主磁体上下... 详细信息

核磁共振成像装置是一种先进的医疗诊断设备，可用来获得人体内部组织的断层扫描图像。主磁体是该装置的核心部分，采用永磁型主磁体是当前的重要发展方向。主磁体端部磁场的边缘效应严重影响其成像质量。本文的主要目标是对主磁体上下两极面的极靴进行形状优化，以提高样品区的磁场均匀度，并扩大均匀区范围。首先，本文介绍了核磁共振成像的基本原理，指出样品区静磁场的均匀度是核磁共振成像的关键所在，并给出了满足成像要求的条件。对于各种类型的核磁共振成像永磁型主磁体，都普遍存在着端部问题，当主磁体极靴表面平直时，气隙磁通端部效应显著，气隙磁场不均匀，它的均匀度与均匀区域远不能达到核磁共振成像装置的要求。因此，本文应用磁场数值分析和形状优化的理论和方法，探索了大空间内均匀磁场的技术，目标是在核磁共振成像主磁体己设计好的基础上，对极靴的形状进行优化设计，尽量扩大样品区磁场均匀的范围。极靴一般采用高质量的纯铁做成，磁导率可以看成是无穷大，这样可以把极靴作相应的简化，采用二维场标量位进行计算。本文针对一类典型结构的主磁体，通过磁场分析与大量的计算，找到了极靴形状的改变影响样品区磁场均匀度以及均匀区域范围的规律，掌握了极靴形状的变化趋势及其形状影响样品区磁场均匀度的各种因素，进行了极靴的形状优化设计并编制了相应的计算机软件，给出了极靴形状的具体尺寸，使得主磁体能在更大空间内产生相对均匀的磁场。本文在电磁场形状优化问题中，采用随机性优化算法中的遗传算法作为搜索的工具，并对遗传算法作了相应的改进;采用有限元方法作为优化检索过程中的分析工具，以提高均匀度、扩大其均匀区域作为优化目标，取得了显著成果。最后，本文以一种小型核磁共振成像装置作为实例，并与有关单位合作，用实验对优化方案进行了验证，证明了本文提出方法的有效性。

关键词：核磁共振遗传算法数值分析自适应均匀度

谐波垫补原理及其在加速器常规磁铁设计与磁场垫补中的应用

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原子能科学技术 2013年第2期47卷 277-286页

作者：尹兆升孙献静杨梅陈宛中国科学院高能物理研究所北京100049

加速器常规磁铁磁场质量评估通常表示为工作气隙好场区内高阶磁场占主磁场的相对含量,它通常要求在10-4量级内。这些高阶磁场来源于磁极的有限长度与宽度和极面设计参数选择产生的若干过大的系统高阶磁场偏差及加工与材料的不理想等因... 详细信息

加速器常规磁铁磁场质量评估通常表示为工作气隙好场区内高阶磁场占主磁场的相对含量,它通常要求在10-4量级内。这些高阶磁场来源于磁极的有限长度与宽度和极面设计参数选择产生的若干过大的系统高阶磁场偏差及加工与材料的不理想等因素产生的若干过大的随机高阶磁场偏差。这些偏差均会导致磁场质量变坏。谐波垫补法针对每个过大的高阶磁场利用磁极形位改变对磁场的扰动效应产生一与现存过大高阶磁场大小相当但符号相反的高阶磁场,用来抵消现存的过大的高阶磁场,达到根本改善磁场质量的目的。本文分析了谐波垫补原理,并具体分析了它们在二极磁铁和四极磁铁设计与磁场垫补中的应用。

关键词：常规加速器磁铁高阶磁场偏差谐波垫补

高能p-A碰撞Drell-Yan过程中的初态核效应(英文)

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高能物理与核物理 2007年第11期31卷 1040-1044页

作者：王宏民孙献静侯召宇中国人民解放军装甲兵工程学院理化室北京100072 中国科学院高能物理研究所北京100049 石家庄铁道学院物理系石家庄050043

核遮蔽和能量损失效应是p-A碰撞中两种重要的初态核效应．本文利用从轻子-原子核深度非弹性散射实验数据中抽取的束缚核子的部分子分布函数，在色弦模型中研究了Drell—Yan双轻子对产生过程中的能量损失效应．通过对FNAL E772和E866实... 详细信息

核遮蔽和能量损失效应是p-A碰撞中两种重要的初态核效应．本文利用从轻子-原子核深度非弹性散射实验数据中抽取的束缚核子的部分子分布函数，在色弦模型中研究了Drell—Yan双轻子对产生过程中的能量损失效应．通过对FNAL E772和E866实验数据的X^2分析，得到夸克在冷核中的能量损失率为-dE／dz=2．06GeV／fm．这和该模型理论预言的结果（-dE／dz～2GeV／fm）一致．通过将理论计算结果与实验数据进行比较，发现考虑到能量损失后能很好的解释实验现象．

关键词：色弦模型能量损失 Drell—Yan过程

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CSNS/RCS交流二极磁铁研制关键技术

强激光与粒子束 2017年第8期29卷 120-124页

作者：李青康文孙献静邓昌东陈宛中国科学院高能物理研究所北京100049 东莞中子科学中心广东东莞523803 东莞高精度磁场测量试验室广东东莞523803

针对交流二极磁铁的磁场特性和涡流问题,利用电磁场分析软件对磁铁进行了优化设计和温度场计算,确定了交流二极磁铁关键技术的方案。对交流二极磁铁极头端面采用了罗高斯基曲线和谐波削斜的方法来提高磁铁磁场质量;对铁芯端部和端板进... 详细信息

针对交流二极磁铁的磁场特性和涡流问题,利用电磁场分析软件对磁铁进行了优化设计和温度场计算,确定了交流二极磁铁关键技术的方案。对交流二极磁铁极头端面采用了罗高斯基曲线和谐波削斜的方法来提高磁铁磁场质量;对铁芯端部和端板进行开槽优化设计,有效切断磁铁端部主要的涡流回路,降低了磁铁温升;磁铁线圈采用铝绞线导线进行绕制,以减少磁铁线圈内的涡流损耗。最后,通过对样机磁铁的测试,磁场均满足物理要求,磁铁温度也控制在安全范围内。

关键词：快循环同步加速器带直流偏置的交流磁铁罗高斯基曲线端部削斜开槽温度分析

Energy dependent growth of nucleon and inclusive charged hadron distributions

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Chinese Physics C 2015年第11期39卷 54-59页

作者：王宏民侯召宇孙献静 Physics Department Academy of Armored Forces Engineering of PLA Physics Graduate School Shijiazhuang Railway Institute Institute of High Energy Physics Chinese Academy of Sciences

In the Color Glass Condensate formalism, charged hadron p T spectra in p＋p and p＋Pb collisions are studied by considering an energy-dependent broadening of nucleon density distribution. Then, in the glasma flux tube picture, the n-particle multiplicity distributions at different pseudo-rapidity ranges are investigated. Both the theoretical results show good agreement with the recent experimental data from ALICE and CMS at LHC *** predictive results for p T or multiplicity distributions in p＋p and p＋Pb collisions at the Large Hadron Collider are also given in this paper.

关键词： charged hadron PT distributions glasma flux tube gluon saturation model

Cold nuclear matter effects on J/ψ production in d-Au collisions

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Chinese Physics C 2008年第11期32卷 892-896页

The medium modifications of J/ψ production in d-Au collisions at SNN = 200 GeV are studied in the Glauber model. By means of the c.m. energy loss parameter per collision studied in Drell-Yan process, taking account of the inhomogeneous shadowing effect, we find that the initial-state energy loss effect can be ignored in d-Au collisions at mid-rapidity. Then, the final-state J/ψ absorption effect is also considered and the theoretical results are in good agreement with the recent experimental data given by PHENIX. Finally, the experimental results of J/ψ production in d-Pb collisions are also predicted at RHIC and LHC energies respectively.

关键词： inhomogeneous shadowing effect Glauber Model J/ψ absorption effect

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BEPC Ⅱ正电子源磁通压缩装置的研制

高能物理与核物理 2005年第4期29卷 404-407页

作者：刘晋通耿哲峤孙献静孙耀霖裴国玺中国科学院高能物理研究所北京100049

正电子磁通压缩装置(FluxConcentrator,简称磁号)是正电子束流横向发射度的匹配装置,对提高正电子的俘获效率起非常关键的作用,是BEPCⅡ正电子源的重要组成部分.结合磁号的设计加工,用计算机软件模拟了磁号的磁场分布和共振特性,并同测... 详细信息

正电子磁通压缩装置(FluxConcentrator,简称磁号)是正电子束流横向发射度的匹配装置,对提高正电子的俘获效率起非常关键的作用,是BEPCⅡ正电子源的重要组成部分.结合磁号的设计加工,用计算机软件模拟了磁号的磁场分布和共振特性,并同测量结果进行了比较.

关键词： BEPCⅡ 压缩装置正电子源磁通研制电子束流组成部分共振特性磁场分布软件模拟发射度计算机

J/ψ-N center of mass energy dependence of nuclear absorption effect on J/ψ production

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Chinese Physics C 2010年第1期34卷 22-27页

作者：王宏民侯召宇刘家福孙献静 Physics Department Academy of Armored Forces Engineering of PLA Physics Graduate School Shijiazhuang Railway Institute Institute of High Energy Physics Chinese Academy of Sciences

In this paper, the J/ψ nuclear absorption effect is studied at RHIC and LHC energies with the EKS98 shadowing parameterizations. By assuming that the J/ψ absorption cross section, σ abs , increases with the charmonium-nucleon （J/ψ-N） center of mass energy, s J/ψN , it is found that σ abs should depend on x F （or y） at a certain center of mass energy per nucleon pair,s , especially at LHC energies. The theoretical results with the x F （or y）-dependence of the absorption effect are in good agreement with the experiment data from PHENIX in d-Au collisions and the predicted results will be examined by the forthcoming experimental data from LHC in d-Pb collisions. Finally, we also present baseline calculations of cold nuclear matter effects on J/ψ production in nucleus-nucleus （A-A） collisions and find that the x F （or y）-dependence of absorption effect is very small at both RHIC and LHC energies in A-A collisions.

关键词： x F (or y)-dependence of absorption effect NRQCD model shadowing

Charm structure functions and gluon shadowing effects with the AdS/CFT model

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Chinese Physics C 2012年第8期36卷 691-696页

By means of the UGD function extracted from an AdS/CFT inspired saturation model, the charm and bottom structure functions are studied in fixed-order perturbation theory. It is shown that the theoretical results are in good agreement with the recent HERA data. Then, this UGD function is also used to investigate net-kaon rapidity distribution in Au＋Au collisions at RHIC energies and the theoretical results fit well to the BRAHMS data. In the end of this paper, we give the predicted results for nuclear charm structure function at very small x where the popular shadowing parameterizations are invalid.

关键词： AdS/CFT inspired model unintegrated gluon distribution shadowing effect