[实用新型]一种采用无源匀场的椭圆弧状单边核磁共振永磁体结构

说明书

技术领域

本发明涉及静磁场分布逆计算问题中的单边核磁共振永磁体结构设计领域，特别涉及一种采用无源匀场的椭圆弧状单边核磁共振永磁体结构。 

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。其中永磁体构建的费用相对较低，而且稳定可靠，具有很好的应用前景。 

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201110429691.3基于Halbach磁体结构设计出一种单边核磁共振磁体结构，该结构由一个或两个副磁体组成，每个副磁体是由九块矩形永磁体块组成半椭圆弧状磁体结构，通过调节椭圆弧曲率和两副磁体之间的间距实现对目标区域匀场。虽然该磁体结构克服了样品需要放入永磁体结构内部进行测量的缺点，但是基于该专利的磁体结构，若采用单个副磁体，只通过调节椭圆弧曲率进行匀场，所得磁场均匀度受永磁体块长度方向上磁场不均匀性的限制，难以实现高均匀度；若采用两个副磁体，即包含18个永磁体块，结构复杂，势必会增加单边磁体的重量，同时增加了安装难度，也会增大由模具加工带来的误差，单边磁体结构实 现起来比较有难度，此外，主磁场的方向垂直于磁体表面，因为主磁场与射频磁场正交，要求射频磁场与磁体表面平行，增加了平面射频线圈的设计优化难度。 

综上所述，现有技术存在着磁场均匀度难以提高以及磁体质量大、结构复杂、安装困难等问题。 

发明内容

有鉴于此，本发明要提供一种对大体积样品进行无损检测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；而且磁体结构相对简单，并且采用无源匀场在测量区域内得到高均匀度的静磁场。 

本发明的目的是这样实现的： 

一种采用无源匀场的椭圆弧状单边核磁共振永磁体结构，包括若干永磁体块、两个铁磁材料垫片和安装模具，所述若干永磁体块的中心沿椭圆曲线等弧长分布，且相邻的两个永磁体块的磁化方向沿椭圆曲线依次偏转；两个铁磁材料垫片分别设置在椭圆曲线两端的永磁体块上方；所述安装模具上表面设置有凹槽，所述凹槽内设置有射频线圈及其匹配电路，安装模具内还设置有与永磁体块和铁磁材料垫片尺寸相匹配的矩形孔。 

进一步的，所述永磁体块有五个，均为大小相同、横截面为正方形的长条状柱体，各永磁体块剩磁大小相同，各永磁体块的磁化方向相同，且与永磁体块横截面的边平行。 

进一步的，所述两个匀场铁磁材料垫片为长方体结构，其下表面与永磁体块上表面尺寸相同且完全贴合。 

进一步的，所述安装模具为六面体结构，且在安装模具上表面中心位置设置有矩形的凹槽，用于放置射频平面线圈及其匹配电路；安装模具内横向设置有五个沿椭圆曲线分布的矩形孔，且位于椭圆曲线两端的矩形孔用于同时安装永磁体块和铁磁材料垫片，其余矩形孔用于安装永磁体块。 

进一步的，所述安装模具上还设置有过线孔和安装螺孔，所述过线孔由安装模具一侧面通向凹槽；所述安装螺孔设置在有矩形孔的侧面的四角。 

进一步的，所述永磁体块由铷铁硼材料制作而成。