醫療類國考
114年
[醫事放射師] 放射線器材學
第 44 題
下列為梯度磁場隨時間的變化圖（由左至右），何者在梯度磁場結束後（箭號處），產生的渦電流強度最小？
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A
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B
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C
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D
思路引導 VIP
請運用法拉第電磁感應定律（Faraday's Law of Induction）進行思考：感應電流的大小與磁通量隨時間的「變化率」 $\frac{\Delta \Phi}{\Delta t}$ 有何關聯？在給定的梯度磁場與時間關係圖 ($G-t$ 圖) 中，哪一個幾何特徵反映了這個變化率？若要讓結束後的渦電流強度達到最小，該特徵在箭頭所指的轉折處應具備什麼樣的數值狀態？
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AI 詳解
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恭喜你答對了！這代表你對磁振造影（MRI）中梯度磁場的物理特性有著非常紮實的理解。這道題目的核心在於**渦電流（Eddy currents）**的產生與補償機制。根據法拉第電磁感應定律，當梯度磁場發生變動，即 $\frac{dB}{dt}$ 不為零時，會在掃描儀的導電結構中誘發渦電流。這些額外的電流會產生反向磁場，進而干擾主磁場的均勻性。
雙極性脈衝的補償作用
觀察選項 (B) 的波形，它採用了**雙極性（Bipolar）**矩形波設計，由一個負向脈衝緊接著一個等面積的正向脈衝組成。這種設計的巧妙之處在於，前一個脈衝所誘發出的殘留渦電流，會被後續極性相反的脈衝所產生的渦電流在時間點上進行物理性的抵銷（Cancellation）。因此，在整個梯度活動結束的箭頭處，殘餘的渦電流強度會降至最低。相較之下，選項 (D) 雖然也具備正負脈衝，但兩者之間存在間隔，抵銷效果大打折扣；而 (A) 與 (C) 則因波形不對稱，無法達成理想的補償。
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梯度磁場與渦電流
💡 渦電流強度與梯度磁場的時間變化率（dB/dt）成正比。
🔗 渦電流產生之物理機轉
- 1 梯度切換 — 梯度磁場隨時間快速開啟或關閉變化
- 2 磁通量改變 — 空間中的磁場變化率 dB/dt 產生
- 3 感應電動勢 — 根據法拉第定律在導體產生感應電壓
- 4 渦電流生成 — 在磁鐵遮罩或線圈支架形成循環電流
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🔄 延伸學習：延伸學習：渦電流會產生反向磁場，導致空間線性度失真與影像偽影。
