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【编者按】数值计算是除了理论和实验之外的第三种科研手段。对现实物理系统进行建模仿真后给出数值计算结果，可科学定量的模拟和再现现实系统的内在运行机理，除可用于真实可信的实验实训教学外，还可用于仪器系统研发验证和预测指导。培云科技坚持数值仿真机理内核，结合弱机理或无机理的AI数据模型，同时加强三维几何模型构建并与内核机理模型有机融合，逐步臻于真实的数字孪生化。下面介绍培云科技开发的一款基于数值计算仿真技术，可用于双极型和圆筒型磁共振系统高阶匀场线圈的自动设计软件（HSS）。

在核磁共振系统中，磁体均匀性是以主磁场B0的百万分之一（ppm）作为一个偏差单位来度量，一般要求不超过几个ppm（有的要求更小）。影响磁体均匀性的主要原因是磁体本身的不均匀性、周围铁磁性物质的影响、被成像物体的磁化率突变等原因，通过对主磁体的匀场操作可以提高磁体的均匀性，匀场包括无源匀场和有源匀场，无源匀场是根据测量的磁场空间分布情况，在场强偏低区域上下磁极的表面贴薄的小磁片或磁钢片，利用铁磁性材料磁化后产生的附加磁场去抬高场强偏低区域的磁场，如此反复测量和补偿从而调整磁场的均匀性。高阶有源匀场是在无源匀场的基础上对磁体场强均匀度的进一步优化，它是利用通电线圈在线圈周围产生磁场，通过给不同方向的线圈施加合适的电流产生微小磁场来对主磁场的不均匀性进行精细修正，从而消除磁场不均匀性的影响，改善磁场的均匀性，又称为电子匀场。

图1 双平面型高阶匀场线圈设计软件

图2 圆柱型磁体高阶匀场设计软件

图3 双极型高阶匀场线圈设计图

图4  双极型线圈电流密度分布图

培云科技基于数值仿真技术和目标场方法研发了有源匀场线圈设计软件，可用于圆筒型磁体和双极型磁体的高阶匀场线圈的开发与设计，在无源匀场的基础上对磁场均匀度做进一步优化。设计成果已经多个项目验证有效。基于该成果，培云科技可提供定制化的高阶匀场线圈设计商业化技术服务。还可提供磁共振设备的电磁体线圈、梯度磁场线圈和高阶匀场线圈的教学实验系统定制开发服务。