核磁共振成像装置是一种先进的医疗诊断设备，可用来获得人体内部组织的断层扫描图像。主磁体是该装置的核心部分，采用永磁型主磁体是当前的重要发展方向。主磁体端部磁场的边缘效应严重影响其成像质量。本文的主要目标是对主磁体上下两极面的极靴进行形状优化，以提高样品区的磁场均匀度，并扩大均匀区范围。 首先，本文介绍了核磁共振成像的基本原理，指出样品区静磁场的均匀度是核磁共振成像的关键所在，并给出了满足成像要求的条件。对于各种类型的核磁共振成像永磁型主磁体，都普遍存在着端部问题，当主磁体极靴表面平直时，气隙磁通端部效应显著，气隙磁场不均匀，它的均匀度与均匀区域远不能达到核磁共振成像装置的要求。因此，本文应用磁场数值分析和形状优化的理论和方法，探索了大空间内均匀磁场的技术，目标是在核磁共振成像主磁体己设计好的基础上，对极靴的形状进行优化设计，尽量扩大样品区磁场均匀的范围。 极靴一般采用高质量的纯铁做成，磁导率可以看成是无穷大，这样可以把极靴作相应的简化，采用二维场标量位进行计算。本文针对一类典型结构的主磁体，通过磁场分析与大量的计算，找到了极靴形状的改变影响样品区磁场均匀度以及均匀区域范围的规律，掌握了极靴形状的变化趋势及其形状影响样品区磁场均匀度的各种因素，进行了极靴的形状优化设计并编制了相应的计算机软件，给出了极靴形状的具体尺寸，使得主磁体能在更大空间内产生相对均匀的磁场。 本文在电磁场形状优化问题中，采用随机性优化算法中的遗传算法作为搜索的工具，并对遗传算法作了相应的改进；采用有限元方法作为优化检索过程中的分析工具，以提高均匀度、扩大其均匀区域作为优化目标，取得了显著成果。 最后，本文以一种小型核磁共振成像装置作为实例，并与有关单位合作，用实验对优化方案进行了验证，证明了本文提出方法的有效性。