[发明专利]磁体组件以及用于制造磁体组件的方法

说明书

本发明涉及一种在磁共振仪器中的磁体组件，所述磁体组件具有用于在测量体积中垂直于z轴的方向上产生均匀磁场的永磁体系统，所述永磁体系统包括在环形平面中的至少两个绕z轴同轴地布置的、包含磁性材料的环形的磁体元件，所述至少两个磁体元件以Halbach排列的方式由多个单个的磁体区段构成，其中，至少两个环形的磁体元件的磁化方向与环形平面偏离成，使得垂直于环形平面的分量随着相应的环形的磁体元件的方位角变化，并且所述磁体区段相对于该磁体区段的外表面的磁化方向分别与在环形的磁体元件中与该磁体区段相邻的两个磁体区段的磁化方向不同。此外，本发明涉及一种用于制造磁体组件的方法。

技术领域

本发明涉及一种在磁共振仪器中的磁体组件，该磁体组件具有用于在测量体积中垂直于z轴的方向上产生均匀磁场的永磁体系统，其中，永磁体系统包括在环形平面中的至少两个绕z轴同轴地布置的、由磁性材料制成的环形的磁体元件，这两个磁体元件以Halbach排列的方式由多个单个的磁体区段构成，其中，至少两个环形的磁体元件的磁化方向与环形平面偏离成，使得垂直于环形平面的分量随着相应的环形的磁体元件的方位角变化，3D角度α确定所述至少两个环形的磁体元件的磁化方向与平面的Halbach环的磁化方向的偏差，并且，分别两个环形的磁体元件的磁化彼此镜像对称，其中，镜像平面是垂直于z轴的中心的x-y平面。

此外，本发明涉及一种用于制造磁体组件的方法。

背景技术

从专利文献US10018694B2(＝参考文献[1])中已知这种磁体组件。

总地来说，本发明涉及磁体构造、尤其是磁体组件的制造和运行的领域。但是此外，本发明也包括磁共振(MR)的领域，尤其是为此提供的合适的永磁体系统，该永磁体系统确定用于产生用于NMR测量的均匀的磁场。然而，本发明的应用可能性不限制在这些领域中。

不仅在核磁共振波谱(NMR)的领域中而且在磁共振成像(MRI)的应用中，在待定义的样品体积中需要非常均匀的且时间上恒定的磁场，这种磁场可通过电阻的或超导的线圈或合适的永磁体组件产生。当在2T以下的通量密度足够并且期望相对紧凑的结构时，使用永磁体的优选的。

台式NMR设备需要高度均匀的磁场，该磁场例如可通过超导的磁体线圈组件产生，但是也可通过永磁体组件产生。

Halbach设计是已知的可用于所述目的的布置方案。在现有技术中描述了具有磁化作用的环形的永磁体作为Halbach偶极的应用(例如件参考文献[2])。

在理论上，也可通过这种磁体组件实现为了NMR测量所需的高的磁场均匀性，然而在以Halbach排列的磁体环中恰好很难产生这种均匀的B0磁场。典型地，如此构造环形的Halbach偶极，使得各个磁体区段以变化的磁化方向彼此接合，其中，磁化方向在方位角中变化。

为了在试样体积中实现用于NMR测量所需的磁场均匀性，必须在无磁轭(joch)的Halbach磁体中设置修正机制，以能够补偿磁性材料的公差或单个磁块的位置，这使机械结构变得复杂。通常，以磁轭为基础的磁体具有由具有相应高的饱和通量密度的软磁材料制成的平行的极靴对。通过合适地选择极靴几何结构和专门的表面加工，可以相对简单且有效的方式优化磁场分布。

阻碍磁场均匀性的主要原因总结如下：

1.组件在轴向方向上的有限性，即，原则上偏离在轴向方向上无限伸长的柱体。

2.磁化方向沿着柱周边的离散性，即，原则上偏离连续地随着方位角变化的磁化方向。

3.通过在磁体区段的大小、定位和磁性力矩中的机械公差引起的附加干扰。