本發(fā)明涉及一種核磁共振弛豫時(shí)間譜檢測(cè)與小尺度醫(yī)學(xué)成像適用的永磁體。

背景技術(shù)：

目前，公知的核磁共振永磁體主要采用C型設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，執(zhí)行臨床檢查時(shí)將需要做影像觀察的病人，水平地送入所述永磁體內(nèi)產(chǎn)生的磁場(chǎng)中。要保證所述磁場(chǎng)的空間分布非常均勻，需要采取一系列復(fù)雜的勻場(chǎng)措施，包括有源線圈法和無(wú)源小磁塊拼接法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有核磁共振永磁體磁場(chǎng)調(diào)勻時(shí)的困難，以及被檢對(duì)象出入磁體裝置不方便的缺點(diǎn)，本發(fā)明提出一種磁場(chǎng)均勻度較高的核磁共振永磁體。本發(fā)明是一種環(huán)形磁體，其水平主磁場(chǎng)不僅具有很低的縱向梯度。

本發(fā)明核磁共振永磁體由32塊長(zhǎng)方體磁鋼粘接而成，每塊磁鋼的長(zhǎng)寬高為30毫米×30毫米×10毫米，每塊磁鋼的剩磁和充磁方向均相同，充磁方向取任意30毫米方向。所述32塊磁鋼分成8組，即每4塊一組。每組的4塊磁鋼共面構(gòu)成一個(gè)環(huán)形，為一個(gè)環(huán)形單元。4塊磁鋼分別位于所述環(huán)形的前后左右4個(gè)位置，而且前后位置的兩塊磁鋼充磁方向均向前，左右位置的兩塊磁鋼充磁方向都向后，則在環(huán)形的中心區(qū)域產(chǎn)生均勻分布的水平主靜磁場(chǎng)。所述8組磁鋼組成8個(gè)環(huán)形單元，8個(gè)環(huán)形單元沿縱向疊加，每個(gè)環(huán)形單元的中心磁場(chǎng)方向相同，構(gòu)成本發(fā)明高磁場(chǎng)均勻度永磁體。

在8個(gè)所述環(huán)形單元之間留有夾縫，夾縫中嵌入不導(dǎo)磁鋁合金扁塊。鋁合金扁塊的長(zhǎng)和寬均為30毫米×30毫米，厚度有3.06毫米、3.39毫米和3.75毫米三種規(guī)格。相鄰環(huán)形單元之間的夾縫以核磁共振永磁體的對(duì)稱中心向兩端逐漸變小。嵌入夾縫的鋁合金扁塊的厚度亦以核磁共振永磁體的對(duì)稱中心向兩端逐漸變小。嵌入夾縫的鋁合金扁塊可以顯著減小磁體的縱向磁場(chǎng)梯度。

一般地，對(duì)于兩塊相同的立方體磁鋼，假設(shè)邊長(zhǎng)為a米，剩磁通密度為B_r特斯拉，那么當(dāng)二者靠近時(shí)，最大的相互吸引力F可以表示為：

式中，μ₀為真空中的磁導(dǎo)率。由此可以計(jì)算出，當(dāng)剩磁通密度B_r為1.3特斯拉、邊長(zhǎng)a為10毫米時(shí)，最大吸引力約為60牛頓；當(dāng)a為30毫米時(shí)，最大吸引力可達(dá)到600牛頓。對(duì)于本發(fā)明環(huán)形磁體單元中相鄰兩塊磁鋼之間的夾角為45°，磁鋼按1.1特斯拉強(qiáng)度充磁，則掰開(kāi)整件磁體大約需要施加57牛頓的力。

對(duì)于磁體在周圍空間中產(chǎn)生的磁場(chǎng)均勻度定義為：

式中，表示磁場(chǎng)的幅度均勻度，為磁通密度的x軸分量,為磁通密度的y軸分量，為磁通密度的z軸分量,為磁通密度矢量,為中心點(diǎn)處的磁通密度矢量，Uni表示磁場(chǎng)的方向均勻度。

本發(fā)明中磁鋼的剩磁為1.1特斯拉，計(jì)算得到方向均勻度是0.000282，幅度均勻度是1400ppm，可知本發(fā)明磁體具有較高的磁場(chǎng)均勻度。

本發(fā)明由相同磁鋼組件構(gòu)成的磁體，其產(chǎn)生的磁場(chǎng)空間均勻度較高。另外本發(fā)明磁體的磁鋼裝配過(guò)程也比較簡(jiǎn)單。

附圖說(shuō)明

圖1：本發(fā)明1個(gè)環(huán)形磁鋼單元結(jié)構(gòu)的平面圖；

圖2：8個(gè)環(huán)形磁鋼單元疊加的示意圖；

圖3：本發(fā)明核磁共振永磁體的磁場(chǎng)均勻度：圖3a未加鋁合金扁塊的磁場(chǎng)分布圖，圖3b加有鋁合金扁塊的磁場(chǎng)分布圖；

圖中，1前位磁塊，2左位磁塊，3后位磁塊，4右位磁塊，5正向第四磁環(huán)，6正向第三磁環(huán)，7正向第二磁環(huán)，8正向第一磁環(huán)，9負(fù)向第一磁環(huán)，10負(fù)向第二磁環(huán)，11負(fù)向第三磁環(huán)，12負(fù)向第四磁環(huán)，13正向第二鋁合金夾縫，14正向第一鋁合金夾縫，15中間鋁合金夾縫，16負(fù)向第一鋁合金夾縫，17負(fù)向第二鋁合金夾縫。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。

本發(fā)明由32塊長(zhǎng)方體磁鋼和20塊不導(dǎo)磁鋁合金扁塊組成，每塊磁鋼的長(zhǎng)寬高均為30毫米×30毫米×10毫米，每塊鋁合金扁塊的長(zhǎng)寬均為30毫米×30毫米。每4塊磁鋼組成一個(gè)環(huán)形陣列，4塊磁鋼分別位于所述環(huán)形的前后左右4個(gè)位置，而且前后兩個(gè)位置的兩塊磁鋼充磁方向均向前，左右兩個(gè)位置的兩塊磁鋼充磁方向都向后，則在環(huán)形的中心區(qū)域產(chǎn)生均勻分布的水平主靜磁場(chǎng)，如圖1所示。32塊長(zhǎng)方體磁鋼共組成8個(gè)環(huán)形單元，所述32塊磁鋼分成8組，即每4塊一組。每組的4塊磁鋼共面并構(gòu)成一個(gè)環(huán)形。所述8個(gè)環(huán)形單元依次縱向疊加，相鄰的兩個(gè)環(huán)形單元之間嵌入述鋁合金扁塊，組成本發(fā)明環(huán)形磁體，如圖2所示。

如圖1所示，前后兩塊磁鋼：前位磁塊1和后位磁塊3的充磁方向均向前，左右兩塊磁鋼：左位磁塊2和右位磁塊4的充磁方向均向后，在環(huán)形單元中心區(qū)域產(chǎn)生均勻的磁場(chǎng)。

如圖2所示，8個(gè)磁環(huán)單元縱向疊加組成本發(fā)明核磁共振永磁體。疊加時(shí)每個(gè)磁環(huán)單元的磁場(chǎng)方向相同。如圖2所示，定義本發(fā)明永磁體的正向?yàn)橐灾虚g鋁合金夾縫15為基準(zhǔn)、向上為正向，向下為負(fù)向。正向包括正向第一磁環(huán)8、正向第二磁環(huán)7、正向第三磁環(huán)6和正向第四磁環(huán)5，負(fù)向包括負(fù)向第一磁環(huán)9、負(fù)向第二磁環(huán)10、負(fù)向第三磁環(huán)11和負(fù)向第四磁環(huán)12。本發(fā)明核磁共振永磁體相鄰環(huán)形單元之間留有距離，從上向下依次是：0毫米、3.06毫米、3.75毫米、3.39毫米、3.75毫米、3.06毫米和0毫米，形成鋁合金夾縫，即正向第二鋁合金夾縫13為3.06毫米，正向第一鋁合金夾縫14為3.75毫米，中間鋁合金夾縫15為3.39毫米，負(fù)向第一鋁合金夾縫16為3.75毫米，負(fù)向第二鋁合金夾縫17為3.06毫米。鋁合金夾縫中填充有對(duì)應(yīng)間距厚度的30毫米×30毫米的鋁合金扁塊。墊入正向第二鋁合金夾縫13的鋁合金扁塊的厚度為3.06毫米，墊入正向第一鋁合金夾縫14的鋁合金扁塊的厚度為3.75毫米，墊入中間鋁合金夾縫15的鋁合金扁塊的厚度為3.39毫米，墊入負(fù)向第一鋁合金夾縫16的鋁合金扁塊的厚度為3.75毫米，和負(fù)向第二鋁合金夾縫17的鋁合金扁塊的厚度為3.06毫米。墊入的鋁合金扁塊可以顯著減小磁體的縱向磁場(chǎng)梯度。

如圖2所示，所述鋁合金扁塊嵌入正向第二鋁合金夾縫13到負(fù)向第二鋁合金夾縫17中。具體地，正向第四磁環(huán)5位于正向第三磁環(huán)上面，正向第二鋁合金夾縫13位于正向第三磁環(huán)6和正向第二磁環(huán)7之間，正向第一鋁合金夾縫14位于正向第二磁環(huán)7和正向第一磁環(huán)8之間，中間鋁合金夾縫15位于正向第一磁環(huán)8和負(fù)向第一磁環(huán)9之間，負(fù)向第一鋁合金夾縫16位于負(fù)向第一磁環(huán)9和負(fù)向第二磁環(huán)10之間，以及負(fù)向鋁合金夾縫17位于負(fù)向第二磁環(huán)10和負(fù)向第三磁環(huán)11之間，負(fù)向第四磁環(huán)12在負(fù)向第三磁環(huán)11下面。

如圖3a所示，未加鋁合金扁塊的磁場(chǎng)分布中邊界處存在左右對(duì)稱的一些磁場(chǎng)畸變點(diǎn)，而加有鋁合金扁塊以后，上述磁場(chǎng)畸變點(diǎn)得以消除，而上下兩端處磁場(chǎng)不均勻區(qū)域的面積也有所減小，如圖3b所示。