[实用新型]一种便携式核磁共振永磁体

说明书

本实用新型实施例公开了一种便携式核磁共振永磁体，所述便携式核磁共振永磁体包括多组横截面相同且为环形的海尔贝克阵列永磁体，这些海尔贝克阵列永磁体依次端面重合轴向对接，且从轴向中心位置向两侧依次采用剩余磁化强度逐渐增大的磁块。本方案的永磁体用以解决现有技术中的核磁共振永磁体装置体积和重量过大，磁场均匀性不好，温度稳定性不好，造价成本过高，使用维护复杂，使用场景受限等问题。使得核磁共振系统不仅能在实验室中使用，还能在更加复杂的户外环境下使用。

技术领域

本实用新型涉及核磁共振技术领域，具体涉及一种便携式核磁共振永磁体。

背景技术

永磁体是核磁共振系统中最重要的组成部分之一，它用来产生恒定的静磁场并用来磁化待测量的物质。永磁体和大型的超导磁体相比，具有体积小、重量轻、维护成本低等优势，因此，近年来永磁体在核磁共振系统中的应用也越来越多。但是，永磁体自身也存在着温度稳定性不好、磁场均匀度不高等缺陷。

在核磁共振测量中，样品被放置在磁体中磁场最均匀的区域，样品被磁场磁化以后，线圈发射与该磁场强度相对应频率的射频场来激发原子核产生共振。如果磁场的稳定性不好，那么核磁共振频率就很容易发生偏移；如果磁场的均匀性不好，那么能满足共振条件的样品数量也就很有限。因此，永磁体存在的上述缺陷，对核磁共振测量而言恰恰又是非常不利的，它制约了永磁核磁共振系统的推广和发展。

现有的核磁共振永磁体装置，大部分都采用N极和S极平行相对的 H型磁体设计，这种类型的永磁体产生的均匀磁场的区域都比较小，而且磁场的均匀度高度依赖于磁极之间的平行度。为了产生较大的均匀场区域，就需要使用大量的稀土永磁材料。而为了提高磁体的温度稳定性，这种类型的磁体通常还需要一个加热装置和保温装置，以此来将磁体恒定保持在一个高于室温的环境中。因此，这种类型的永磁体在体积和重量上都比较大，而且系统也相对复杂，磁体的加热和保温都需要消耗外界能量，必须外加电源，这些局限性也限制了该类型的永磁体只能在实验室条件下使用。

还有一种被称为海尔贝克阵列(Halbach Array)的永磁体，也能应用在核磁共振系统中。该类型的永磁体(如图3所示)具有圆柱形的外观，在其圆周截面为环形，由按照特定磁化方向有序排列的磁块阵列组成，如扇形磁块、三角形磁块、梯形磁块、矩形磁块、多边形磁块等。该类型的磁体在圆周截面上的磁场均匀性很好。但是在轴向方向上，实际的Halbach阵列永磁体长度总是有限的，由于边缘效应导致磁场从中心向两端呈逐渐衰减的趋势，这使得轴向上可利用的均匀磁场空间也较为有限。为了增加轴向上的均匀场长度，一个方法是增加整个磁体的长度，但是由此会导致磁体的体积和重量都加大，磁体的成本也将随之大幅增加。

实用新型内容

本实用新型实施例的目的在于提供一种便携式核磁共振永磁体，用以解决现有技术中的核磁共振永磁体装置体积和重量过大，磁场均匀性不好，温度稳定性不好，造价成本过高，使用维护复杂，使用场景受限等问题。该便携式核磁共振永磁体是在海尔贝克阵列永磁体的基础上进行的改进，从而提高了核磁共振系统的便携性及稳定性，使得核磁共振系统不仅能在实验室中使用，还能在更加复杂的户外环境下使用。

为实现上述目的，本实用新型实施例提供一种便携式核磁共振永磁体，所述便携式核磁共振永磁体包括多组横截面相同且为环形的海尔贝克阵列永磁体，这些海尔贝克阵列永磁体依次端面重合对接，且从中心位置向两侧依次采用剩余磁化强度逐渐增大的磁块。

通过由中心位置向两侧依次采用剩余磁化强度(Br)逐渐增大的磁块，以通过逐渐增大的剩磁来弥补Halbach阵列永磁体由于边缘效应导致磁场从轴向中心向两端逐渐衰减的趋势。并且，通过目前成熟的商业电磁场仿真软件(如ANSYS)，根据永磁体设计所要求的均匀场轴向长度和各磁块的不同剩余磁化强度就可以计算出每组Halbach阵列永磁体所需的长度。