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Topology optimization of ferromagnetic shim for magnetic field homogeneity of NMR magnets

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  • 발행기관
    한국초전도저온학회 (구 한국초전도저온공학회) 바로가기
  • 간행물
    한국초전도·저온논문지 (구 한국초전도저온공학회논문지) KCI 등재 SCOPUS 바로가기
  • 통권
    Vol.27 No.2 (2025.06)바로가기
  • 페이지
    pp.12-17
  • 저자
    Youn Doh Ha, Minchul Ahn
  • 언어
    한국어(KOR)
  • URL
    https://www.earticle.net/Article/A472420

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원문정보

초록

영어
This study explores the enhancement of magnetic field homogeneity in Nuclear Magnetic Resonance (NMR) magnets through optimized ferromagnetic shimming design. Traditional shimming techniques, which involve attaching ferromagnetic materials to the magnet bore, often lack manufacturability considerations, limiting their effectiveness in real-world applications. To address this, we employ a topology optimization (TO) approach using the Solid Isotropic Material with Penalization (SIMP) scheme for design parametrization. The proposed optimization framework includes volume and perimeter constraints to improve the practical manufacturability of the shim. Numerical analysis demonstrates that the TO-based design method achieves superior magnetic field homogeneity, achieving 0.45 ppm with integer thickness shims, compared to conventional designs. This approach also effectively reduces manufacturing complexity by minimizing design sensitivity to the thickness and placement of individual shimming elements. The proposed design framework is broadly applicable to superconducting magnets in NMR and MRI systems, where high magnetic field homogeneity is essential. This study presents a significant advancement in ferromagnetic shimming technology, offering a viable solution for enhancing the performance and manufacturability of high-precision magnetic field devices.

목차

Abstract
1. 서론
2. 자기장 보정 이론
2.1. 자장 경사도를 이용한 자기장 분포
2.2. 수동보정법 이론
2.3. 수동보정장치 설계
3. 자장 균일도를 위한 위상 최적설계
3.1. 위상최적설계 문제 구성
3.2. 제작성 확보를 위한 둘레 길이 제약 조건
4. 결론
ACKNOWLEDGMENT
REFERENCES

키워드

NMR (Nuclear Magnetic Resonance) ferromagnetic shim field homogeneity topology optimization manufacturability

저자

  • Youn Doh Ha [ Department of Naval Architecture and Ocean Engineering, Kunsan National University, Gunsan, Korea ]
  • Minchul Ahn [ Department of Electrical Engineering, Kunsan National University, Gunsan, Korea ] Corresponding Author

참고문헌

자료제공 : 네이버학술정보

간행물 정보

발행기관

  • 발행기관명
    한국초전도저온학회 (구 한국초전도저온공학회) [The Korean Society of Superconductivity and Cryogenics (KSSC)]
  • 설립연도
    1998
  • 분야
    공학>전기공학
  • 소개
    21세기 핵심기술인 초전도공학과 저온공학분야의 기술 수준을 향상시키고, 선진 외국의 관련 학회와의 국제 교류 뿐만 아니라 이 분야에서 산.학.연의 학술활동 및 기술교류의 구심점으로의 그 역할을 성실히 수행하고자 한다.

간행물

  • 간행물명
    한국초전도·저온논문지 (구 한국초전도저온공학회논문지) [Progress in Superconductivity and Cryogenics]
  • 간기
    계간
  • pISSN
    1229-3008
  • eISSN
    2287-6251
  • 수록기간
    1999~2026
  • 등재여부
    KCI 등재,SCOPUS
  • 십진분류
    KDC 427 DDC 537

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