[实用新型]高磁场均匀度、高温度稳定性的单边环形磁体

说明书

技术领域

本实用新型涉及永磁体，具体涉及一种高磁场均匀度、高温度稳定性的单边环形磁体，可应用于核磁共振。 

背景技术

核磁共振及相关磁体技术，在医学影像和化学分析领域有着广泛的用途。通常，核磁共振所需的磁体，根据其磁场产生原理的不同，可以分为超导磁体、永久磁体(简称永磁体)和电磁磁体。超导磁体广泛用于包括躯干和头部在内的人体各个部位的MRI断层扫描成像(nuclear Magnetic Resonance Imaging)；对于场强甚高的超导磁体，还用于化学分析实验中的分子结构和分子动力学研究。而电磁磁体作为磁体技术发展史上的阶段性产物，由于其高功耗、性能稳定性差，基本已不再使用。 

目前，由于成本和技术因素，医用的低场超导磁体设备庞大、运行成本高、设计复杂，不适合在某些特定的应用场合下使用，比如皮肤组织高分辨率层析成像。而作为超导磁体在影像学方面替代技术的C型永久磁体，同样存在上述缺点、且不适用于各种便携式应用的场合。因此，开发一种重量轻、磁场稳定性高、场强适中的小型磁体，将在核磁共振领域有很大的应用空间。 

中国专利“单边永磁体的磁定位器”(申请号：201210066874.8)，其涉及单边永磁体技术，但其既不适用于核磁共振领域，而且其磁体的对磁场均匀度极低。 

另外，在现有技术中，存在一种单边永磁魔环磁体，其英文名称是Halbach Array。一般地，该磁体采用钕铁硼或钐钴等稀土材料为原料加工而成，由若干个矩形或扇形磁块按照特定的角度和方位排列 而成。该永磁魔环最大的特点是，以最少的磁能供应获得中间孔径中最大的磁场强度。但是，这种磁体存在一个严重的问题，由于稀土材料的温度不稳定性，产生的磁场也是不稳定的，不论是磁共振成像还是波谱学分析，其应用都受到很大限制。 

由于核磁共振技术的特点，所需静磁场条件的营造，必须是高温度稳定性和高空间均匀度的，就决定了相关磁体技术必须适应这一需求。从上述介绍可知，现有技术具有如下缺陷： 

1.超导磁体价格昂贵，能耗高，需要定期进行液氮和液氦补给，而后者的全球唯一供货来源在美国； 

2.现有的大型超导磁体不适合做小尺寸目标成像扫描，另外磁体周围的杂散磁场较强，对人和物进抵检查前的准备工作有严格的要求； 

3.前述的传统的永磁魔环磁体虽然所产生的磁场具有较高的空间均匀度，但是温漂现象十分明显，进而导致共振频率发生变化，失去相关信号检测的条件； 

4.目前，传统永磁魔环磁体的匀场方法简单且不具有规律性、不好操作，即不能像匀场线圈那样，将不均匀磁场分量首先展开为一系列正交球谐分量，然后再有针对性地实施匀场操作。 

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种单边环形磁体，其磁场均匀度和温度稳定性可以调节，以便获得高磁场均匀度、高温度稳定性。 

为实现上述目的，本实用新型的技术方案是设计一种高磁场均匀度、高温度稳定性的单边环形磁体，包括由铝合金结构支承且同心的第一磁环和第二磁环； 

所述第一磁环由八个周向间隔均布的梯形磁钢块/片组成，各个梯形磁钢块由铝合金结构紧固； 

所述第二磁环由八个周向间隔均布的矩形磁钢块/片组成； 

每一个矩形磁钢块设置于一对相邻梯形磁钢块间，且该对相邻梯形磁钢块间设有供该单个矩形磁钢块沿第二磁环径向微调的间隔； 

所述第一磁环的各个梯形磁钢块充磁方向相互配合，以使第一磁环的环内磁场方向沿单一方向均匀分布； 

所述第二磁环的各个矩形磁钢块充磁方向相互配合，以使第二磁环的环内磁场方向沿单一方向均匀分布； 

所述第一磁环的环内磁场方向，与第二磁环的环内磁场方向相反。 

优选的，各梯形磁钢块的上底边构成第一磁环的环孔。 

本实用新型单边环形磁体由第一磁环和第二磁环组成，在将第一磁环和第二磁环相配合之前，二者各自是一种传统的单边永磁魔环磁体，但在相互配合时，保证二者产生磁场的方向相反。 

装配时，第一磁环的各梯形磁钢块位置一旦装好，就固定不动，而第二磁环的各矩形磁钢块位置可以进行径向微调ΔR，那么在磁钢块温度为T、孔径内某一位置r处的由第一磁环单独产生的磁场B^I₀(r)可以表示为：