[发明专利]一种半椭圆分布的开放式核磁共振永磁体结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种永磁机构，特别涉及一种核磁共振仪器中的静态磁场装置。

背景技术

核磁共振技术作为一种无损检测手段，广泛应用于生命医疗，食品分析，质量控制，材料科学领域和地球物理领域等。产生静态磁场的主磁体是核磁共振仪器的核心部件，目前主磁体可分为三种类型：电磁体，超导磁体和永磁体。其中电磁体产生的磁场能力有限且耗能较大。超导磁体虽然能够产生很强的磁场，但维持超导的低温环境所需费用较高。永磁体产生的磁场虽然在强度上不能达到超导磁体的量级，但是我国的永磁稀土材料储量丰富，构建永磁体型的主磁体所需费用相对低廉，且稳定可靠。这就是本申请采用永磁体结构构建核磁共振仪主磁场的原因。

1979年，美国劳伦斯伯克利国家实验室K.Halbach博士提出一种永磁体结构，该磁体阵列由稀土永磁材料构成，将充磁方向连续变化的磁体模块按一定的规律排列成圆筒状结构，可在圆筒状磁体结构的内侧得到均匀磁场，而在其外侧几乎没有磁场分布。学术界将这种阵列方式的永磁体称为Halbach阵列磁体。随着永磁装置不断向小型化和便携化的发展趋势，Halbach阵列的出色特性得到了学术界和工业界的广泛关注。专利200510011970.2改进了Halbach磁体的端部效应，提出在Halbach磁体的下端粘上一个半圆环状的永磁体结构，补偿圆柱形Halbach磁体腔内的轴向磁场。专利200510086407.1对专利200510011970.2的结构实施了进一步改进，用半球状永磁体结构代替半圆环状的永磁体结构，减少了漏磁，进一步提高了永磁体模块的使用效率。专利201010237804.5对Halbach结构进行了改进，提出使用等腰三角形永磁体模块，方便了磁体结构的安装，提高了永磁体模块的使用效率。专利201020225285.6设计一种可移动的低场核磁共振成像系统，其低场磁体装于移动式磁体架上，可旋转。但其磁体产生的均匀区域位于旋转磁体的内部，不适合检测磁体之外的物体。

专利200910012128.9设计了一种单边核磁共振磁体，通过修改极面的倾斜角和调整磁极的间距，构建出薄片形均匀磁场，该磁体结构由4个永磁体块和相应的铁轭构成。

然而，Halbach阵列，磁体结构封闭，被测物体必须放置在圆筒状磁体结构腔内，当被测样品体积比较大，不能放入磁体结构腔体内时，测量无法进行。 实际中，对大体积样品进行无损测量的需求是一直存在的。在文物保护领域，人们需要对油画的表面涂层进行扫描测量，以确定是否需要及时修补，但是油画的尺寸远远大于现有封闭式磁体结构的容积，使得测量不能实现，而且也不可能对油画进行取样测量，这样会损坏文物的完整性。在建筑材料寿命的评估领域，人们需要对已建成建筑物的混凝土和木材的使用年限进行无损实时评估，这种需求也是封闭式磁体结构不能满足的。像上述对大体积样品的无损核磁共振检测需求还有很多，但目前还没有一种合适的磁体结构能够满足这种需求，这就是本专利需要解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明所要解决的技术问题是提供一种对大体积样品进行无损检查的核磁共振永磁体结构，克服现有核磁共振永磁体结构不能对大体积样品进行无损检查的缺点，实现大体积样品的无损核磁共振检测。

本发明的目的是这样实现的：

本发明提供的一种半椭圆分布的开放式核磁共振永磁体结构，包括由至少一对间隔设置的副磁体构成的主磁体，所述各副磁体之间的间隙形成静态磁场均匀区域。

进一步，所述副磁体包括至少一个永磁体块和安装板，所述永磁体块中心点沿椭圆曲线等弧长的分布，所述每相邻的两块永磁体块的磁化方向沿椭圆曲线依次偏转且对称分布在椭圆曲线上，所述安装板与永磁体块连接用于固定各永磁体块。

进一步，所述各永磁体块均为相同长条状矩形永磁体块，其横截面为正方形，各矩形永磁体块剩磁相同，各矩形永磁体块的磁化方向沿矩形永磁体块的横截面设置，且与矩形永磁体块的短边平行。

进一步，所述各永磁体块均为相同永磁体块，其横截面为圆形，各永磁体块剩磁相同，各永磁体块的磁化方向沿永磁体块的横截面设置。

进一步，所述矩形永磁体块由铷铁硼材料制作而成的永磁体块。

进一步，所述每个副磁体包括九个永磁体块和两个安装板，所述安装板设置于永磁体块两端用于固定各永磁体块，所述每相邻的两块永磁体块的磁化方向之间的夹角为45度，所述每相邻的两块永磁体块的磁化方向沿椭圆曲线对称分布，排列在所述主磁体的两端的永磁体块的中心连线为椭圆曲线的短轴。