随着磁共振成像扫描仪的磁场越来越强,材料、工艺和测试对非磁性互连至关重要。
陆启著,时代微波系统
磁共振成像(MRI)使用强大的磁铁和无线电波来生成人体内部结构的图像。核磁共振成像仪的磁场强度是决定成像质量的主要因素之一。目前,大多数核磁共振成像仪的磁场强度在1.5特斯拉(T)到3T之间。然而,现在批准用于临床的扫描仪可达到7T,实验系统可达到11.7T。
核磁共振成像仪依靠广泛的射频(RF)互连阵列——同轴电缆和连接器——来发送和接收用于对患者成像的脉冲RF信号。至关重要的是,这些组件是非磁性的,因为MRI机器依赖于精确和准确的磁场对齐来产生高质量的图像。任何磁性材料的存在都可能干扰这一过程,导致准确性降低、图像失真,甚至可能对患者造成伤害。
术语“非磁性”通常用于同轴电缆组件。在射频互连中使用的常见材料之间的磁性差异可能是微妙的,但其影响是显著的,特别是在潜在的生命关键应用中,如MRI机器。因此,必须仔细考虑所使用的基材、材料加工、组件精加工和已完成的同轴电缆组件的测试,以确保不会无意中引入磁性。
材料选择
尽管同轴电缆和连接器等射频互连是MRI系统不可或缺的一部分,但它们引入磁性材料的潜力很容易被忽视。因此,在为MRI机器选择同轴电缆时,考虑基材及其可磁化的程度是至关重要的。例如,含铁材料,如铁和大多数类型的钢应该避免。另外,非磁性材料,如铜、黄铜、铍铜、铝合金和奥氏体不锈钢在许多应用中都是经过验证的解决方案。
MRI同轴电缆组件中使用的连接器也应由非磁性材料制成,并设计为最大限度地减少其产生的磁场。对于许多电缆组件供应商来说,使用各种来源的组件并不罕见。关键部件由许多复杂的部件组成,通常由不同的供应商制造。如果没有全面的控制或垂直集成的制造环境,供应商要有效地满足MRI机器的关键非磁性要求是具有挑战性的。
加工及表面处理
即使仔细选择基础材料和控制制造工艺,材料的挤压过程和加工也会引入可能改变磁性的元素,特别是在处理各种材料的生产线上。
即使是非磁性的不锈钢在加工成连接器后也会变得有磁性。确保这一过程得到严格监管至关重要。
组件的精加工也是一个重要的考虑因素,因为如果镀上错误的材料,非磁性基板可能会变得磁性。例如,在非磁性衬底上镀少量银通常会产生被认为是非磁性的最终产品。
然而,随着现代核磁共振成像仪场强的增加,即使是微英寸厚的磁性材料也变得越来越重要。因此,仔细选择和明确指定每一层电镀堆叠材料是至关重要的。
测试
测试和验证用于同轴电缆和连接器的成品材料,以确认它们是非磁性的,这是必不可少的。使用符合ASTM F2052或ASTM F221等行业标准的深入测试过程,以确保组件是非磁性的。这些标准规定了对材料、磁性能和性能的要求。
这可以用高斯计或磁力计来完成,这两种工具都可以测量磁场的强度和方向。应在其最终配置中测试电缆和连接器,包括任何适配器或扩展。对材料和最终产品进行彻底的测试可以确保它们不会干扰MRI成像过程。
寻找合适的合作伙伴
考虑到MRI提供的挽救生命的诊断,选择一个在为军事、航天和航空航天工业等关键任务应用开发解决方案方面有良好记录的合作伙伴是势在必行的。合作伙伴应该能够利用经过时间考验的标准,例如来自这些行业的质量、清洁度和可追溯性。
制造商必须认真对待这些因素,不仅要提供材料,还要提供技术专长,以从行业标准的角度解决复杂问题。除了同轴电缆组件外,提供工程服务的第三方可以从一开始就成为设计团队的一部分,并为特定的MRI应用提供正确的互连解决方案。
无论是设计产品还是帮助加工和技术,合作伙伴都必须致力于提供技术解决方案和答案,以提供高质量的结果。
外卖
总之,确保MRI应用中使用的同轴电缆和连接器真正非磁性的基本要求对于确保随着MRI磁场增强而产生的图像的准确性越来越重要。
仔细考虑基础材料、材料加工和组件精加工,确保关键MRI应用中使用的同轴电缆组件保持非磁性。一旦完成,测试组装的电缆和连接器的磁场并验证是否符合行业标准,确认组装不会干扰MRI成像过程。
Kai Loh在射频/微波行业工作了20年,担任过工程、市场营销和产品管理等多个职位。他的产品经验范围从微电子元件到技术要求苛刻的互连应用。如何加入MDO贡献者网络
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