Simulationsumgebung

Zusammenfassung

Im Rahmen dieser Arbeit ist ein Entwicklungswerkzeug geschaffen worden, das es erlaubt, die physikalischen Vorgänge eines MPI-Experiments zu simulieren. Die Simulationsumgebung ermöglicht für eine beliebige Spulenanordnung und eine beliebige Partikelverteilung die Berechnung der magnetischen Feldstärke, der Partikelmagnetisierung und der in Empfangsspulen induzierten Spannungssignale. Aufbauend auf den physikalischen Grundlagen wird zunächst das betrachtete kontinuierliche Modell der Signalkette vorgestellt. Um das kontinuierliche Modell mit einem Computer umsetzen zu können, werden verschiedene Größen und Integrale diskretisiert. Zum einen wird der Raum in verschiedenen Gebieten abgetastet, wie zum Beispiel innerhalb der Sende- und Empfangsspulen, wobei die räumlichen Integrale mittels einer Rechteckregel durch Summen angenähert werden. Zum anderen wird die Zeit an endlich vielen Punkten diskretisiert. Bei der Berechnung der Spannungssignale wird die zeitliche Ableitung durch einen Differenzenquotienten angenähert. Für eine realistische Simulation wird zu den berechneten Spannungssignalen Rauschen addiert, das durchWirbelströme in einem Patienten und durch den elektrischenWiderstand der Empfangskette induziert wird.