一種采用無源勻場的橢圓弧狀單邊核磁共振永磁體結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種采用無源勻場的橢圓弧狀單邊核磁共振永磁體結(jié)構(gòu)，屬于永磁體設(shè)計領(lǐng)域。本實用新型包括五個永磁體塊、兩個鐵磁材料墊片和安裝模具，所述若干永磁體塊的中心沿橢圓曲線等弧長分布，且相鄰的兩個永磁體塊的磁化方向沿橢圓曲線依次偏轉(zhuǎn)；兩個鐵磁材料墊片分別設(shè)置在橢圓曲線兩端的永磁體塊上方；所述安裝模具上設(shè)置有與永磁體塊和鐵磁材料墊片尺寸相匹配的矩形孔。本實用新型提供的永磁體結(jié)構(gòu)可產(chǎn)生高均勻度的靜態(tài)磁場區(qū)域，并且該區(qū)域位于永磁體結(jié)構(gòu)的一側(cè)，因此被檢測樣品不需要放入永磁體結(jié)構(gòu)內(nèi)部進行測量，對樣品體積沒有限制，可實現(xiàn)大體積樣品的無損核磁共振檢測，且該永磁體結(jié)構(gòu)體積小，重量輕，便于攜帶，可用于工程現(xiàn)場檢測。
【專利說明】—種采用無源勻場的橢圓弧狀單邊核磁共振永磁體結(jié)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及靜磁場分布逆計算問題中的單邊核磁共振永磁體結(jié)構(gòu)設(shè)計領(lǐng)域，特別涉及一種采用無源勻場的橢圓弧狀單邊核磁共振永磁體結(jié)構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002]核磁共振技術(shù)作為一種無損檢測手段，廣泛應(yīng)用于生命醫(yī)療，食品分析，質(zhì)量控制，材料科學(xué)領(lǐng)域和地球物理領(lǐng)域等。產(chǎn)生靜態(tài)磁場的主磁體是核磁共振儀器的核心部件，目前主磁體可分為三種類型:電磁體，超導(dǎo)磁體和永磁體。其中永磁體構(gòu)建的費用相對較低，而且穩(wěn)定可靠，具有很好的應(yīng)用前景。
[0003]1979年，美國勞倫斯伯克利國家實驗室K.Halbach博士提出一種永磁體結(jié)構(gòu)，該磁體陣列由稀土永磁材料構(gòu)成，將充磁方向連續(xù)變化的磁體模塊按一定的規(guī)律排列成圓筒狀結(jié)構(gòu)，可在圓筒狀磁體結(jié)構(gòu)的內(nèi)側(cè)得到均勻磁場，而在其外側(cè)幾乎沒有磁場分布。學(xué)術(shù)界將這種陣列方式的永磁體稱為Halbach陣列磁體。隨著永磁裝置不斷向小型化和便攜化的發(fā)展趨勢，Halbach陣列的出色特性得到了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注。專利200510011970.2改進了 Halbach磁體的端部效應(yīng)，提出在Halbach磁體的下端粘上一個半圓環(huán)狀的永磁體結(jié)構(gòu)，補償圓柱形Halbach磁體腔內(nèi)的軸向磁場。專利200510086407.1對專利200510011970.2的結(jié)構(gòu)實施了進一步改進，用半球狀永磁體結(jié)構(gòu)代替半圓環(huán)狀的永磁體結(jié)構(gòu)，減少了漏磁，進一步提高了永磁體模塊的使用效率。專利201010237804.5對Halbach結(jié)構(gòu)進行了改進，提出使用等腰三角形永磁體模塊，方便了磁體結(jié)構(gòu)的安裝，提高了永磁體模塊的使用效率。專利201020225285.6設(shè)計一種可移動的低場核磁共振成像系統(tǒng)，其低場磁體裝于移動式磁體架上，可旋轉(zhuǎn)。但其磁體產(chǎn)生的均勻區(qū)域位于旋轉(zhuǎn)磁體的內(nèi)部,不適合檢測磁體之外的物體。
[0004]專利201110429691.3基于Halbach磁體結(jié)構(gòu)設(shè)計出一種單邊核磁共振磁體結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)由一個或兩個副磁體組成，每個副磁體是由九塊矩形永磁體塊組成半橢圓弧狀磁體結(jié)構(gòu)，通過調(diào)節(jié)橢圓弧曲率和兩副磁體之間的間距實現(xiàn)對目標(biāo)區(qū)域勻場。雖然該磁體結(jié)構(gòu)克服了樣品需要放入永磁體結(jié)構(gòu)內(nèi)部進行測量的缺點，但是基于該專利的磁體結(jié)構(gòu)，若采用單個副磁體，只通過調(diào)節(jié)橢圓弧曲率進行勻場，所得磁場均勻度受永磁體塊長度方向上磁場不均勻性的限制，難以實現(xiàn)高均勻度；若采用兩個副磁體，即包含18個永磁體塊，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，勢必會增加單邊磁體的重量，同時增加了安裝難度，也會增大由模具加工帶來的誤差，單邊磁體結(jié)構(gòu)實現(xiàn)起來比較有難度，此外，主磁場的方向垂直于磁體表面，因為主磁場與射頻磁場正交，要求射頻磁場與磁體表面平行，增加了平面射頻線圈的設(shè)計優(yōu)化難度。
[0005]綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)存在著磁場均勻度難以提高以及磁體質(zhì)量大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、安裝困難等問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]有鑒于此，本發(fā)明要提供一種對大體積樣品進行無損檢測的核磁共振永磁體結(jié)構(gòu)，克服現(xiàn)有核磁共振永磁體結(jié)構(gòu)不能對大體積樣品進行無損檢查的缺點，實現(xiàn)大體積樣品的無損核磁共振檢測；而且磁體結(jié)構(gòu)相對簡單，并且采用無源勻場在測量區(qū)域內(nèi)得到高均勻度的靜磁場。
[0007]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的:
[0008]一種采用無源勻場的橢圓弧狀單邊核磁共振永磁體結(jié)構(gòu)，包括若干永磁體塊、兩個鐵磁材料墊片和安裝模具，所述若干永磁體塊的中心沿橢圓曲線等弧長分布，且相鄰的兩個永磁體塊的磁化方向沿橢圓曲線依次偏轉(zhuǎn)；兩個鐵磁材料墊片分別設(shè)置在橢圓曲線兩端的永磁體塊上方；所述安裝模具上表面設(shè)置有凹槽，所述凹槽內(nèi)設(shè)置有射頻線圈及其匹配電路，安裝模具內(nèi)還設(shè)置有與永磁體塊和鐵磁材料墊片尺寸相匹配的矩形孔。
[0009]進一步的，所述永磁體塊有五個，均為大小相同、橫截面為正方形的長條狀柱體，各永磁體塊剩磁大小相同，各永磁體塊的磁化方向相同，且與永磁體塊橫截面的邊平行。
[0010]進一步的，所述兩個勻場鐵磁材料墊片為長方體結(jié)構(gòu)，其下表面與永磁體塊上表面尺寸相同且完全貼合。
[0011]進一步的，所述安裝模具為六面體結(jié)構(gòu)，且在安裝模具上表面中心位置設(shè)置有矩形的凹槽，用于放置射頻平面線圈及其匹配電路；安裝模具內(nèi)橫向設(shè)置有五個沿橢圓曲線分布的矩形孔，且位于橢圓曲線兩端的矩形孔用于同時安裝永磁體塊和鐵磁材料墊片，其余矩形孔用于安裝永磁體塊。
[0012]進一步的，所述安裝模具上還設(shè)置有過線孔和安裝螺孔，所述過線孔由安裝模具一側(cè)面通向凹槽；所述安裝螺孔設(shè)置在有矩形孔的側(cè)面的四角。
[0013]進一步的，所述永磁體塊由銣鐵硼材料制作而成。
[0014]本發(fā)明的優(yōu)點在于:本發(fā)明是一種采用無源勻場永磁體結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的靜態(tài)磁場均勻區(qū)域位于永磁體結(jié)構(gòu)的外部，所以樣品不需要放入永磁體結(jié)構(gòu)內(nèi)部進行測量，從而實現(xiàn)了大體積樣品的無損核磁共振檢測，克服現(xiàn)有核磁共振永磁體結(jié)構(gòu)不能對大體積樣品進行無損檢查的缺點，該永磁體結(jié)構(gòu)體積小，重量輕，便于工程現(xiàn)場檢測。
[0015]并且該片狀靜態(tài)磁場區(qū)域的均勻度可通過調(diào)節(jié)橢圓弧的曲率、調(diào)整鐵磁材料墊片厚度及以長度方向為轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)其中兩個永磁體塊進行優(yōu)化。此外，測量區(qū)域內(nèi)的磁場方向與磁體表面平行，簡單的單個平面螺線線圈就可以滿足主磁場對射頻場的要求，簡化了對射頻線圈的優(yōu)化。
[0016]本發(fā)明的其它優(yōu)點、目標(biāo)和特征在某種程度上將在隨后的說明書中進行闡述，并且在某種程度上，基于對下文的考察研究對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見的，或者可以從本發(fā)明的實踐中得到教導(dǎo)。本發(fā)明的目標(biāo)和其它優(yōu)點可以通過下面的說明書，權(quán)利要求書，以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)和獲得。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的詳細(xì)描述，其中:
[0018]圖1為本發(fā)明實施例提供的永磁體塊和鐵磁材料墊片的設(shè)置結(jié)構(gòu)整體示意圖；
[0019]圖2為本發(fā)明實施例提供的永磁體塊和鐵磁材料墊片的設(shè)置結(jié)構(gòu)橫截面示意圖；
[0020]圖3為本發(fā)明實施例提供的安裝模具的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖4為本發(fā)明實施例提供的總體安裝結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]其中:1-永磁體塊、2-鐵磁材料墊片、3-安裝模具、4-凹槽、5-矩形孔、6-過線孔、
7-安裝螺孔。

【具體實施方式】
[0023]以下將結(jié)合附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細(xì)的描述；應(yīng)當(dāng)理解，優(yōu)選實施例僅為了說明本發(fā)明，而不是為了限制本發(fā)明的保護范圍。
[0024]圖1為本發(fā)明永磁體塊和鐵磁材料墊片的設(shè)置結(jié)構(gòu)整體示意圖；圖2為本發(fā)明永磁體塊和鐵磁材料墊片的設(shè)置結(jié)構(gòu)橫截面示意圖；圖3為本發(fā)明安裝模具的結(jié)構(gòu)示意圖；參照圖1、圖2和圖3，本發(fā)明提出了一種采用無源勻場的橢圓弧狀單邊核磁共振永磁體結(jié)構(gòu)，包括五個永磁體塊1、兩個鐵磁材料墊片2和安裝模具3，所述五個永磁體塊I的中心沿橢圓曲線等弧長分布，且相鄰的兩個永磁體塊I的磁化方向沿橢圓曲線依次偏轉(zhuǎn)；兩個鐵磁材料墊片2分別設(shè)置在橢圓曲線兩端的永磁體塊I上方；所述安裝模具3上表面設(shè)置有凹槽4，所述凹槽4內(nèi)設(shè)置有射頻線圈及其匹配電路，安裝模具3內(nèi)還設(shè)置有與永磁體塊I和鐵磁材料墊片2尺寸相匹配的矩形孔5。
[0025]所述永磁體塊I有五個，均為大小相同、橫截面為正方形的長條狀柱體，各永磁體塊I剩磁相同，各永磁體塊I的磁化方向相同，且與永磁體塊I橫截面的邊平行。
[0026]所述兩個鐵磁材料墊片2為長方體結(jié)構(gòu)，其下表面與永磁體塊I上表面尺寸相同且完全貼合。
[0027]所述安裝模具3為六面體結(jié)構(gòu)，且在安裝模具3上表面中心位置設(shè)置有凹槽4，用于放置平面射頻線圈及其匹配電路；安裝模具3內(nèi)設(shè)置有五個沿橢圓曲線分布的矩形孔5，且位于橢圓曲線兩端的矩形孔5用于同時安裝永磁體塊I和鐵磁材料墊片2，其余矩形孔5用于安裝永磁體塊I。
[0028]所述安裝模具3上還設(shè)置有過線孔6和安裝螺孔7，所述過線孔6由安裝模具3 —側(cè)面通向凹槽4 ;所述安裝螺孔7設(shè)置在有矩形孔5的側(cè)面的四角。
[0029]所述永磁體塊I由銣鐵硼材料制作而成。
[0030]作為一種實施例，本發(fā)明的永磁體塊有5個，且每個永磁體的中心沿著橢圓曲線等弧長的分布開來，位于橢圓曲線兩端的永磁體塊I上方還設(shè)置有鐵磁材料墊片2，用于無源勻場。每個永磁體塊I的大小和形狀均相同，充磁大小和方向也相同。以往Halbach磁體結(jié)構(gòu)中相鄰永磁體的磁化方向夾角通常為45°，但是本發(fā)明中相鄰永磁體塊的磁化方向夾角不限定在45°，而且該夾角可以通過旋轉(zhuǎn)與橢圓曲線兩端的永磁體塊I相鄰的那兩個永磁體塊I來改變，通過改變夾角的具體角度和鐵磁材料墊片2的厚度可以不斷優(yōu)化磁場的均勻度。安裝模具3用于固定永磁體塊I和鐵磁材料墊片2，安裝模具3上設(shè)置有凹槽4，凹槽內(nèi)放置有射頻線圈及其匹配電路；凹槽下方即為永磁體塊I和鐵磁材料墊片2組合成的磁體結(jié)構(gòu)，該磁體結(jié)構(gòu)能夠在其外部產(chǎn)生均勻的靜態(tài)磁場，且測量區(qū)域內(nèi)的磁場方向與磁體表面平行。因此，將待測物體放置在本發(fā)明的表面就可以進行檢測，對被測物的體積大小沒有限制。
[0031]實施例中的永磁體塊的尺寸為15mmX 15mmX 150mm,正方形橫截面的邊長為15_，剩磁為 1.315T。
[0032]圖4為該種實施例的總體安裝結(jié)構(gòu)示意圖，把永磁體塊I和鐵磁材料墊片2安裝在安裝模具3的矩形孔5內(nèi)，兩端用蓋板封住.該蓋板是與安裝模具側(cè)面大小相同的板子，蓋板四角也有與安裝螺孔相對應(yīng)的孔，通過螺絲將蓋板固定在安裝模具上，最終的單邊磁體結(jié)構(gòu)如圖所示。若過線孔設(shè)置在矩形孔的側(cè)面上，那么蓋板上也要設(shè)置與過線孔對應(yīng)的孔。
[0033]最后說明的是，以上優(yōu)選實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管通過上述優(yōu)選實施例已經(jīng)對本發(fā)明進行了詳細(xì)的描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對其做出各種各樣的改變，而不偏離本發(fā)明權(quán)利要求書所限定的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種采用無源勻場的橢圓弧狀單邊核磁共振永磁體結(jié)構(gòu)，包括若干永磁體塊、兩個鐵磁材料墊片和安裝模具，其特征在于:所述若干永磁體塊的中心沿橢圓曲線等弧長分布，且相鄰的兩個永磁體塊的磁化方向沿橢圓曲線依次偏轉(zhuǎn)；兩個鐵磁材料墊片分別設(shè)置在橢圓曲線兩端的永磁體塊上方；所述安裝模具上表面設(shè)置有凹槽，所述凹槽內(nèi)設(shè)置有射頻線圈及其匹配電路，安裝模具內(nèi)還設(shè)置有與永磁體塊和鐵磁材料墊片尺寸相匹配的矩形孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用無源勻場的橢圓弧狀單邊核磁共振永磁體結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述永磁體塊有五個，均為大小相同、橫截面為正方形的長條狀柱體，各永磁體塊剩磁大小相同，各永磁體塊的磁化方向相同，且與永磁體塊橫截面的邊平行。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種采用無源勻場的橢圓弧狀單邊核磁共振永磁體結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述兩個勻場鐵磁材料墊片為長方體結(jié)構(gòu)，其下表面與永磁體塊上表面尺寸相同且完全貼合。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種采用無源勻場的橢圓弧狀單邊核磁共振永磁體結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述安裝模具為六面體結(jié)構(gòu)，且在安裝模具上表面中心位置設(shè)置有矩形的凹槽，用于放置射頻平面線圈及其匹配電路；安裝模具內(nèi)橫向設(shè)置有五個沿橢圓曲線分布的矩形孔，且位于橢圓曲線兩端的矩形孔用于同時安裝永磁體塊和鐵磁材料墊片，其余矩形孔用于安裝永磁體塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種采用無源勻場的橢圓弧狀單邊核磁共振永磁體結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述安裝模具上還設(shè)置有過線孔和安裝螺孔，所述過線孔由安裝模具一側(cè)面通向凹槽；所述安裝螺孔設(shè)置在有矩形孔的側(cè)面的四角。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項所述的一種采用無源勻場的橢圓弧狀單邊核磁共振永磁體結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述永磁體塊由銣鐵硼材料制作而成。
【文檔編號】G01R33/383GK203966707SQ201420339505
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年6月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月23日
【發(fā)明者】徐征, 孟凱凱 申請人:重慶大學(xué)