[实用新型]一种能够形成变梯度静磁场的磁体系统结构

说明书

技术领域

本发明阐述一种能够在腔体内部产生自带恒定静磁场梯度的磁体系统。通过旋转该磁体系统内环或外环磁体子系统，可调整静磁场梯度在空间中的方向。该磁体系统可用于获取核磁共振中对被测样品的分子自扩散系数测量以及被测样品的二维成像结果。

背景技术

核磁共振检测技术是利用核磁共振原理探测氢原子的技术。通过探测被测物内氢原子的含量和赋存状态，获得被测物内各种成分的信息。其技术手段主要通过核磁共振探测装置的探头内的磁体形成静磁场，通过射频天线向被测物发射射频磁场脉冲、采集共振信号，进而根据采集到的样品不同位置的信号，通过直接测量被测物体中氢核的密度、流体分子弛豫特性、扩散特性等对贮存在被测物内的各成分进行分析。

实现核磁共振测量的必要条件是将被测样品放置在磁场中。磁场的产生可通过永磁体实现。J.A.Jackson等提出将两个轴向磁化的圆柱形磁体北极与北极相对放置，在其外侧建立起相对均匀的圆环状分布静态区域，在其外侧建立起相对均匀的圆环状分布静态区域，相应的射频磁场由位于两磁体中间的螺旋线圈产生，虽然该磁体结构简单，但灵敏区域太小且磁场强度较低。随后，Z.Taicher等使用径向磁化的单个圆柱形磁体建立静态磁场，而射频磁场由缠绕在磁体上的螺旋线圈产生，但其静态磁场分布极为不均，该传感器的灵敏度区域很小，随后， O.Sucre等为了进一步提高灵敏区域内静态磁场的均匀度，将磁体结构改为六个径向磁化的圆柱形磁体，平面矩形线圈被置于传感器中部的磁体表面上。

由此可见，磁体结构的紧凑性设计一直是研究学者们不断追求的目标，都是向传感器的静态磁场的均匀度与灵敏度之间寻找一个优化方案。

然而现有的核磁共振传感器的设计存在螺旋线圈体积过大，而且在被测区域内无法产生静磁场梯度。静磁场梯度对于核磁共振测量分子自扩散系数或实现磁共振成像的空间编码至关重要。因此，缺失静磁场梯度的磁体系统无法对大量存在的各向异性的样品进行测量和研究。

发明内容

针对现有技术的上述缺陷，本实用新型提供一种能够形成变梯度静磁场的磁体系统结构，具有结构紧密，形成的磁场稳定，磁场梯度的强度和方向可调节，精度高等特点。本实用新型所要解决的实际问题在于，首先可在磁体系统内部形成静磁场梯度，其次此磁体系统所产生的梯度在空间方向可调整。鉴于上述两点优势，基于此磁体系统组建完成的核磁共振分析仪器可实现对被测样品的自扩散系数测量分析，得到内部流体种类、含量及其各自组分等重要信息。同时，通过改变梯的空间方向，测量得到一系列被测样品的一维成像剖面，进一步对得到的数据进行拉东变换后可实现对被测样品的二维平面核磁共振成像。该实现方法无需额外搭建梯度成像线圈，因此可大大的降低多维核磁共振成像技术在样品分析中的检测成本。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种能够形成变梯度静磁场的磁体系统结构，其特征在于，适用于核磁共振检测装置系统，无需额外搭建梯度成像线圈；

进一步地，所述能够形成变梯度静磁场的磁体系统结构由磁体部分，固定磁体的外壳部分和磁场调节部分组成，其中磁体部分由两层环形的磁体阵列组成，分别为内环磁体阵列和外环磁体阵列；所述内环磁体阵列和外环磁体阵列均由沿着柱体轴向方向的n层磁环排列组成，所述n层磁环由2^N个磁棒构成，n和N 为大于2的自然数，阵列组成存在2^N-1对耦合级磁棒，每一对耦合级磁棒按照沿柱体轴对称方式排布，每一层磁环的阵列组成均可相同或不同：所述内环磁体阵列的耦合级磁棒的磁化方向相同，所述外环磁体阵列的耦合级磁棒的磁化方向相反。

进一步地，每一层磁环的阵列组成沿着圆周方向排列，每层磁环中磁棒的厚度和层与层之间的距离，以及每一层磁环的阵列组成的圆周的直径均由迭代算法优化设计得出，所述内环磁体阵列的磁棒的圆周排列方式形成的腔内产生第一静磁场，所述第一静磁场具有特定磁场强度，所述第一静磁场方向与邻近的磁棒磁化方向相同。

进一步地，所述外环磁体阵列的磁棒的圆周排列方式形成的腔内产生第二静磁场，所述第二静磁场具有恒定梯度，所述第一静磁场和所述第二静磁场形成变梯度静磁场的所述磁体系统结构，所述变梯度静磁场通过改变内环磁体阵列与所述外环磁体阵列的相对角度而改变静磁场梯度的空间取向；所述内环磁体阵列与所述外环磁体阵列由各自的内侧金属骨架和外侧金属骨架安装固定。