本文公开了磁体阵列以及用于产生磁场的方法。在实施例中，磁体阵列包括多个多面体磁体，该多个多面体磁体设置在晶格结构中并且至少部分地包围测试体积，所述磁体阵列具有相关的磁场，该磁场具有为公式(I)的指定的场方向，其中通过公式(IV)来确定位于与测试体积中的原点相距位移矢量(公式(III))处的单个的多面体磁体的磁场方向(公式(II))。在实施例中，阵列包含在磁共振装置中。在实施例中，多面体磁体是截头立方体或者是菱形十二面体。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】磁体组件
本专利技术涉及用于磁体阵列的设计，并且尤其涉及用于磁共振应用的磁体阵列。
技术介绍
相关的背景文件包括：1.K.Halbach，"Designofpermanentmultipolemagnetswithorientedrareearthcobaltmaterial,"(“具有定向的稀土钴材料的永磁多极磁体的设计”)，NuclearInstrumentsandMethods(《核仪器和方法》)169，1，1980。2.J.Mallinson，"One-sidedfluxes—amagneticcuriosity？"(“单向通量——磁的猎奇”)，IEEETransactionsonMagnetics(《磁的IEEE汇报》)9，678，1973年。3.F.Bertora、ATrequattrini、M.G.Abele和H.Rusinek，"Shimmingofyokelesspermanentmagnetsdesignedtogenerateuniformfields,"(“设计用于产生均匀场的无磁轭的永磁体的填隙，”)，JournalofAppliedPhysics(《应用物理学杂志》)73,6864，1993年。4.E.Danieli、J.Mauler、J.Perlo，B.Blumich和F.Casanova，"MobilesensorforhighresolutionNMRspectroscopyandimaging"(“用于高分辨率核磁共振光谱和成像的移动传感器”)，JournalofMagneticResonance(《磁共振杂志》)198,80，2009年。5.E.Lord，"Tilingspacewithregularandsemi-regularpolyhedra,"(“具有正多面体和半正多面体的平铺空间，”)http://met.iisc.ernet.in/～lord/webfiles/clusters/andreini.pdf，网上刊登日期：2013年5月29日。6.F.Bloch、O.Cugat、G.Meunier、J.Toussaint，"Innovatingapproachestothegenerationofintensemagneticfields:designandoptimizationofa4teslapermanentmagnetfluxsource,"(“产生强磁场的新方法：4特斯拉永久磁通量的源的设计和优化，”)，IEEETransactionsonMagnetics(《磁的IEEE汇报》)，34,2465，1998年。7.H.Leupold的美国专利4,837,542，"Hollowsubstantiallyhemisphericalpermanentmagnethigh-fieldfluxsourceforproducingauniformhighfield,"(“用于产生均匀的高场的中空大致半球形永磁高磁场通量源”)，1989年。8.美国专利申请2011/0137589，G.Leskowitz、G.McFeetors和S.Pernecker"Methodandapparatusforproducinghomogeneousmagneticfields,"(“用于制造均匀的磁场的方法和设备”)，2011年。9.美国专利申请2011/0137589，G.Leskowitz、G.McFeetors和S.Pernecker"Methodandapparatusforproducinghomogeneousmagneticfields,"(“用于制造均匀的磁场的方法和设备”)，2011年。10.Ras的美国专利7,373,716"MethodforConstructingPermanentMagnetAssemblies"(“用于建造永磁体组件的方法”)，2008年。11.H.A.Leupold等，JournalofAppliedPhysics(《应用物理学杂志》)，第87卷，第9号，p.4730-4(2000)。12.J.Chen、YZhang和JXiao，"DesignandanalysisofthenoveltesttubemagnetforportableNMRdevice,"(“用于便携式核磁共振装置的新的试管磁体的设计和分析，”)，ProgressinElectromagneticsResearchSymposium(PIERS)Online(《网上电磁学研究进展研讨会(PIERS)》)，3(6)，900-904(2007)。用于在小体积内制造大体上的强磁场的一个设计是哈尔巴赫(Halbach)圆柱，其中位于高矫顽力的永磁体材料中的磁偶极子围绕中部腔体排列。图1示出了理想的哈尔巴赫(Halbach)圆柱10的剖视图，以及用于计算和选择位于围绕中部体积12的区域内的磁偶极子的定向(其用箭头11示出)的坐标系。在理想的哈尔巴赫(Halbach)圆柱中，磁化方向根据以下公式而取决于位置：在柱极坐标ρ、θ、z中，在最普遍的情况下整数系数k＝1，在中部体积12中产生了大体均匀的场。k的其他选择提供了不同的、非均匀的场结构。在具体的实施方案中，使用离散的组成磁体来作为图1中提出的连续变化的磁化的近似。图2A、图2B和图2C示出了基于哈尔巴赫(Halbach)柱体的磁体结构的示例性的现有技术的实施方式。来自Bertora等的文献的图2A示出了围绕空间24的标记为20的磁体的柱形结构，其能有效地利用空间，但是在其设计中采用了许多斜的形状21、22、23。来自Danieli的文献的图2B是使用简单的形状31来封闭空间32的阵列30，但是其具有低的堆积密度。当围绕中部体积的空间被打断成区域，则放置在其中的各个组成磁体可能具有倾斜的形状，例如在图2A中示出的那些，其难以制造成具有高的公差，或制造成本昂贵。还可能很难以足够高的精度来控制组成磁体内所需要的磁化以确保中部体积内的磁场的品质。如果替代地使用较简单的组成磁体、例如立方体，如图2B中所示，则其能够直接地以高精度来制造和磁化，但是一些设计的几何约束条件会导致低的堆积密度，同时可能会导致伴随着场强的降低。图2C是哈尔巴赫(Halbach)圆柱40的实施例的剖视图，该哈尔巴赫(Halbach)圆柱40包括围绕中心空间42紧密地堆积的六方棱41的阵列，其在Leskowitz等人的美国专利申请2011/0137589中公开。在哈尔巴赫(Halbach)圆柱模型中，理想的设计是无限长的圆柱。实践中，圆柱的长度是有限的，这会导致各种技术问题以及在阵列的主磁场中的不需要的特征，并且试图克服这些缺陷的设计可能很复杂。因此用于制造均匀的场的备选方法使用了哈尔巴赫(Halbach)球形，其具体实施例已经由Leupold提出。图3A示出了包围中心腔体51并且具有局部磁偶极子定向52的球形50。一旦选择了所需的磁场轴线则可以通过建立沿着磁场方向余纬度角θ＝0的球极坐标系来计算组件中的组成磁体的所需的磁化方向，随后计算给定的磁体的磁化方向的中心坐标。为了最接近理想情况下的匀强磁场，围绕中心腔体的球形壳内的磁化方向根据以下公式而本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种磁体阵列，其包括：多个多面体磁体，其设置在晶格结构中并且至少部分地包围测试体积，所述磁体阵列具有带有指定的场方向的关联的磁场，其中位于与所述测试体积中的原点相距位移矢量处的单个的多面体磁体的磁化方向由下述公式来确定：m^=(2(v^·r→)r→-(r→·r→)v^)/r→·r→.]]>
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.06.03 US 61/830，4671.一种磁体阵列，其包括：多个多面体磁体，其设置在晶格结构中，其中单个的多面体磁体设置成其中心与由晶格所限定的点的有限集合大体一致，所述多个多面体磁体至少部分地包围测试体积，所述磁体阵列具有带有指定的场方向的关联的磁场，其中位于与所述测试体积中的原点相距位移矢量处的单个的多面体磁体的磁化方向由下述公式来确定：2.根据权利要求1所述的磁体阵列，其特征在于，所述多面体磁体中的单独的个体从下述群组中选择，所述群组包括：截头立方体，菱形十二面体，柏拉图立体，阿基米德立体，约翰逊立体，倒角多面体，以及截头多面体。3.根据权利要求1所述的磁体阵列，其特征在于，所述晶格是布拉维晶格。4.根据权利要求3所述的磁体阵列，其特征在于，所述晶格是简单立方晶格、体心立方晶格、面心立方晶格或六方晶格。5.根据权利要求1所述的磁体阵列，其特征在于，所述多面体磁体包括多个第一多面体磁体和多个第二多面体磁体，所述第二多面体磁体比所述第一多面体磁体小，并且其中多个所述第二多面体磁体至少部分地限定了样品通道。6.根据权利要求2所述的磁体阵列，其特征在于，所述方向对应于所述磁体阵列的体对角线、所述磁体阵列的面法轴线或所述磁体阵列的面对角线。7.根据权利要求5所述的磁体阵列，其特征在于，所述样品通道沿着所述磁体阵列的体对角线定向。8.根据权利要求5所述的磁体阵列，其特征在于，还包括样品旋转器。9.一种磁共振装置，其特征在于，包括根据权利要求1所述的磁体阵列。10.一种用于生成具有场方向的磁场的方法，所述方法包括提供位于晶格结构中的多面体磁体的阵列，其中单个的多面体磁体设置成其中心与由晶格所限定的点的有限集合大体一致，其中位于与原点相距位移矢量处的单个的所述多面体磁体的磁化方向由下述公式来确定：
【专利技术属性】
技术研发人员：加雷特·M·莱斯科维茨，
申请(专利权)人：纳纳利塞斯公司，
类型：发明
国别省市：加拿大;CA
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