[发明专利]由处理过的含Pr－Nd矿残渣制备用于磁共振成像扫描器的稀土磁铁

说明书

本发明一般涉及磁共振成像扫描器，具体涉及其中的磁场发生器。

磁共振成像(MRI)系统或扫描器通常用于精密测定有机分子结构。将测量对象置于强磁场下的成像空间或成像段中，通过氢核或碳核的射频电磁幅射的吸收与再发射进行分析。这种吸收与再发射的共振频率则是此种核与所加磁场的回转磁比的函数。

MRI成像法是从有机化学家用来测定有机分子结构的核磁共振(NMR)频谱法导出的。在NMR频谱法中是把作为频率函数的发射强度变化用来推断所研究的有机分子结构的变化。这种频率变化则产生于有机分子的电子与分子结构变化导致的局部磁场变化。

在MRI成像作业中。作为频率函数的发射强度的变化被用来产生通常是病人一个被选定部分的靶的图像。频率用来对空间地址信息编码。通过脉冲式梯度线圈系统所形成的局部磁场变化，给出了离散的和稍有不同的磁场，且与视场中各体元相对应。

在NMR频谱法中所加的磁场是非常高的同时要求有超导性的磁铁。为MRI成像所加的磁场则显著地较低且通常是由超导磁体提供，而新近则是由具有甚至更低磁场强度的永磁铁提供。

将永磁铁用于MRI扫描器的磁场发生器中可显著地降低其复杂性与成本。同时，由于改进了MRI扫描器的分辨率与图像质量，业已改进了永磁基的MRI扫描器的性能。

但是，MRI成像技术中所需的较高磁场强度要求有高性能的永磁铁，例如所具磁能密度显著大于通常铁氧体磁铁的稀土永磁铁。MRI扫描器用的这种典型的高性能永磁铁是烧结的稀土钕(Nd)、铁(Fe)与硼(B)磁铁。

MRI应用中永磁铁的有效磁性质包括残余磁通密度(Br)、矫顽力(Hc)、本征矫顽力(Hci)最大能量积(BH)max。

烧结的NdFeB稀土永磁铁在各种应用中，例如在MRI磁场发生器以及在计算机的各部分包括其硬驱动马达与起动马达的应用中，为它们提供了高的性能。这种永磁铁的组成与从矿石到成品的相续过程，当前对NdFeB已进行了最优化以求得最高能量积(BH)max和最高本征矫顽力Hci。

但是，用于MRI扫描器的这种合成的高性能永磁铁在每个扫描器中要求是上千克的，而这是通常计算机所要求的几克量的若干数量级。因此，MRI扫描器中应用永磁铁的费用是颇高的，相应地便限制了它的实际可用性。

生产用于MRI扫描器的永磁铁首先需始于开采含有各种稀土元素与其他各种元素的混合物。具体的有关稀土元素如Nd必须从原矿提纯到超过约99％的基本纯净的形式。这种稀土元素然后与分别提纯的元素如铁和硼含金化成这种元素的合金。取粉末形式的这种合金于压力下在磁场中致密化。然后热烧结成永磁铁块的形式，进行磁化并组装成用于MRI扫描器的磁场发生器中的所需构型。

MRI扫描器的总成本中的显著部分包括处理稀土矿来分离开特定的稀土元素，继以铁与硼使此稀土元素合金化以生产出最终的稀土永磁铁时相应的高费用。

因此，希望通过降低稀土永磁铁的成本以及处理稀土元素的费用来减少相关MRI扫描器的费用。

从含稀土元素矿中除去无关的元素而留下其中的元素Pr与Nd，然后有选择地从中分出一部分元素Nd作为副产品，余剩下包括两种元素Pr与Nd在内的矿渣，由此来制造用于MRI扫描器的永磁铁。用一种过渡金属将上述矿渣合金化与之形成合金。然后将此合金形成用于MRI扫描器的结构形式的稀土永磁铁。

图1是通过一MRI扫描器的示意性正视剖面图，此扫描器中设有依据本发明一典型实施形式的稀土永磁铁。

图2是通过图1所示扫描器并沿拼合线2-2截取的顶视剖面图。

图3以流程图表示用于制造图1与2所示MRI扫描器的方法，此扫描器中包括依据本发明一典型实施例的永磁铁。

图1概示的是本发明一典型实施形式的MRI成像系统或扫描器10。此扫描器包括：具有磁轭14的磁场发生器12、安装于磁轭14上且相互分开的一对磁场发生垫16、以及一对协同工作的极片18，这对极片分别与各个垫16相邻设置，用于由此将磁场形成于其间的中央成像空间或成像区20。

磁轭14的构型是传统形式，包括铁质的顶板与底板，上面分别设置所述这对垫16中之一。轭14同时包括有铁质的侧柱将上述顶板和底板结合到一起以提供磁路通道。

靶22，例如病人，可以位于成像段20中，对其选定的区域进行磁共振成像。磁场发生垫16是本发明的稀土永磁铁，构型成用于在此相对的垫16之间并通过成像区20产生基本均一的磁场。成像区20中磁场的均匀性是按常规方式部分地由铁极片18形成。