摘要：对球坐标系下的拉氏方程使用分离变量法,把球壳表面电流产生的磁场按照傅里叶—连带勒让德公式展开。可以得到磁场和电流的逆运算关系。这样就可以计算出在球壳内部产生指定的目标磁场B_Z所需的球面电流密度分布。该文发展了Turner等人提出的目标场法,可以在球型线圈内部较大的空间内产生给定形态的各种磁场,满足高能物理、医学、空间探测等方面的需要。利用该方法,该文计算了能在球内沿Z轴方向产生均匀磁场和均匀梯度磁场的电流密度分布,并用商用有限元软件进行了验证。

摘要：磁导航外科手术系统是一种利用外界磁场引到药物或其他治疗手段在患者脑部完成复杂外科手术的一种全新的治疗手段。根据该系统对磁体的特殊要求,本文提出了一种改进型四极磁体结构,将采用球坐标系下目标场法推导出的电流密度分布重新进行了工程近似和优化,建造完成了工程上易于实现的具有恒定电流密度分布的球形四极磁体模型。与先前磁外科手术系统采用的普通螺线管磁体相比,该结构的磁体具有较大的磁场梯度和较好的梯度均匀性,同时还有较小的电感。在实验室已经用铜导线完成了上述改进型四极磁体的建造和相关的测试工作。