一种用于便携式核磁共振仪器静磁场发生装置的永磁体，由一个中空的圆柱形永磁体和一中空的半球形永磁体构成，半球形永磁体的轴截面叠加在圆柱形永磁体的一个端面上。中空的圆柱形永磁体是由形状相同，磁场强度相等，磁化方向为磁体本身旋转方向两倍的扇形永磁体组成。半球形永磁体是用外径等于圆柱形永磁体的外径，内径小于圆柱形永磁体的内径，轴平行于磁场方向的半圆环，绕平行于磁场方向的轴旋转得到的，该半球形永磁体刚好在中空式圆柱形磁体的外侧封闭圆柱形磁体的端部。半球形永磁体和圆柱形永磁体在圆柱腔内轴线上的磁场方向一致，用以补偿圆柱形永磁体端部的横向磁场。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及用于核磁共振仪器的永磁体，特别涉及用于便携式核磁共振仪器静磁场发生装置的永磁体。
技术介绍
近年来，在核磁共振设备领域已经获得了不断的发展，提出了许多重要的应用方向，并且不断在实现。当前对钻探岩心样品的测量，采用的方法是先通过野外钻探获得岩心，再将岩心带回对测量环境要求较高的实验室中测量。这种方法的缺陷在于从岩心的获得到测量完成所需的时间过长，以致所得分析结果因其实效性差，不能有效地应用于指导现场勘探与开发。因此实现快速获取岩心样本的物理化学特性具有现实的意义。也由于同样的原因，农产品和食品质量检测以及化工产品的现场测量等，亦需要便携式核磁共振仪器。静磁场发生装置(磁源)是核磁共振仪器(NMR)的重要组成部分。构建便携式NMR装置的首要问题不是磁场强度有多高，而是需要适合的磁场强度、均匀度和整个设备的尺寸、重量。便携式核磁共振仪器要求磁体能够提供适合的磁场强度和均匀度，并尽可能减少整个设备的尺寸和重量。经检索七份中国专利1)专利号为92112454.6“永磁式核磁共振波谱仪钕铁硼磁体”；2)专利号为98113543.9“核磁共振成像仪永磁体”；3)专利号为98318945.5“核磁共振C形永磁体”；4)专利号为01128381.5“一种用于核磁共振成像仪的永磁体”；5)专利号为02290346.1“稀土永磁式核磁共振质谱仪磁场装置”；6)专利号为200410030688.4“适于便携式核磁共振装置使用的永磁体”； 7)专利号为200510011970.2“用于便携式核磁共振仪器的永磁体”。前六份专利的磁体由磁钢，极板或者匀场环，轭铁等构成，一对永磁磁块被安装在两块相对的上、下轭铁上，所述一对永磁磁体彼此相对的表面上分别安装极板。上述现有技术均采用极板式的架构，其特征是通过磁路闭合构造两个相反磁极获得所需的磁场空间。其不足之处在于(1)均匀磁场空间体积小，磁场空间浪费太大。由于对磁场的均匀性要求非常严格，现有的符合场强要求的均匀区域一般为两磁极之间磁体截面内气隙磁场的30％左右甚至更低。如果考虑四周端部效应，磁场空间的利用率更低。这是磁体造价费用很高的根本原因之一。(2)磁场强度难以提高。永磁磁块被安装在两块相对的上、下轭铁上，因此磁源的分布受到限制，根据磁场的叠加原理，磁体中心场强的提高有限。由于磁场向外泄露，磁场强度小于永磁材料剩余磁密。(3)在磁体的设计中，需要通过轭铁构成闭合磁场回路，而且还需要采用极板或者匀场环提高磁体间隙内的磁场均匀度，这就不可避免增添许多铁磁材料，不仅增加了仪器的造价，更是在很大的程度上增加了磁体体积和重量，不利于携带。第七份专利文献，专利号为200510011970.2的“用于便携式核磁共振仪器的永磁体”，由一个中空的圆柱形永磁体和一半圆柱形磁体构成，半圆柱形磁体的轴截面叠加在圆柱形永磁体的一个端面上，半圆柱形磁体和圆柱形磁体在圆柱腔内轴线上的磁场方向一致，用以补偿圆柱磁体端部的磁场。该专利应用在便携式核磁共振仪器时，克服了极板式架构的不足，有效地减小了的磁体的体积，减轻了重量，磁体中空腔体内的磁场获得补偿。但是该专利设计的永磁体采用的是半圆柱形永磁体补偿圆柱磁体端部的磁场，存在如下两点不足1)只有无限长的半圆柱形磁体在沿其轴向上，磁场的各个量才能均匀分布，从而实现对圆柱形磁体中空腔体内的磁场进行有效的补偿，但是实际中，半圆柱形磁体的轴向长度是有限的，因此这种补偿方案不可避免的存在系统误差； 2)半圆柱形磁体的两端部磁场在空间中成发散分布，具有很大的漏磁，因此对实际使用环境要求较高，仍然未能很好的满足便携式NMR仪器对磁体设计提出的少漏磁或者是无漏磁的要求。在当前进行核磁共振测量时，绝大多数的试验手段都是将样品装入试管进行测量，因此便携式核磁共振仪器需要一种磁场空间利用率高、均匀度高、体积小、重量轻、漏磁少，适用于对试管中样品进行测量的永磁磁体。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有便携式核磁共振仪器磁体的缺点，提供一种试管形永磁体。该永磁体的磁场空间利用率高、磁体的体积小、重量轻、漏磁少。适用于便携式核磁共振仪器对试管中样品的检测。为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案本专利技术试管形永磁体由一个中空的圆柱形永磁体和一个中空的半球形永磁体构成，圆柱形永磁体和半球形永磁体的外直径相同，半球形永磁体的轴截面叠加在圆柱形永磁体的一个端面上。中空的圆柱形永磁体沿圆周方向等分为N＝2M(M为大于2的整数)块柱面永磁体，每块柱面永磁体形状相同，轴截面为扇形，磁场强度相等，在圆柱坐标系(r，，z)中，圆柱形磁体取Z轴作为圆柱体的轴向，柱面永磁体的磁化方向与Z轴垂直，将N块柱面永磁体其中的任意一块中心的磁化方向定为径向方向(＝0)，其它N-1块柱面永磁体按照β()＝2变化，为每块柱面永磁体的在圆柱坐标系中的坐标分量。N块柱面永磁体之间通过强力胶粘连构成一个完整的中空的圆柱形永磁体，在中空的圆柱形永磁体内形成磁场方向为＝0与轴相垂直的二极磁场，在制造中每块柱面永磁体沿轴向等分为一组若干小块柱面永磁体。在圆柱形永磁体一个端面上，以与圆柱形永磁体内磁场方向平行的直径为轴，将端面上圆环截成两个半圆环，每个半圆环由N/2+1块扇形圆环组成。取半圆环外径等于圆柱形永磁体的外径，半圆环的内径小于圆柱形永磁体的内径。以上述直径为轴，将半圆环旋转π，该半圆环扫过的空间构成一个半球体，将半球形磁体分为U组，那么每组半球体是由半圆环旋转π/U角度形成的，每组为(N/2+1)小块球面永磁体。半球形永磁体的轴截面叠加在圆柱形永磁体的一个端面上。在半球形永磁体与圆柱形永磁体叠加的轴截面上，与柱面永磁体相接的U小块球面永磁体的磁化方向与其相接的柱面永磁体的磁化方向相同，其余的小块球面永磁体磁化方向按下述规律；在球面坐标系(r，，θ)中，同一组小块球面永磁体中的每个磁块在θ方向上具有相同的α(θ)＝θ磁化方向；在方向上，同一组中的磁块的磁化方向按照β()＝2变化。这(N/2+1)×U块球面永磁体之间通过强力胶粘连构成一个完整的中空的半球形永磁体，在中空的半球形永磁体内形成磁场方向为＝0，θ＝π/2的二极磁场。该半球形永磁体位于中空式圆柱形磁体的外侧封闭圆柱形磁体的端部。半球形永磁体和圆柱形永磁体在圆柱腔内的横向磁场方向一致，两者的横向磁场沿着各自的轴向向外逐渐衰减，且具有相同的衰减曲线，因此半球形永磁体可用以补偿圆柱形永磁体空腔内一侧的横向磁场。组合后的整个磁体构成试管形。试管形永磁体的空腔内是均匀的横向磁场。本专利技术原理如下在r球外＞球内的球体中填入稀土永磁体，在球面坐标系(r，，θ)中，永磁体的磁化方向按照下式变化β()＝2 (1)α(θ)＝θ (2)，θ永磁体本身旋转方向，得到球体内部磁场 其中r球外球体的外径；r球内球体的内径； Br稀土永磁材料的剩磁。球形永磁体能够在球形腔内产生一个均匀的的磁场，球体外部的漏磁场为零。理想情况下，对于强度和均匀度来说，球形永磁体的内腔中磁场处处相等。在r柱外＞r柱内的圆柱体中填入稀土永磁体，在圆柱面坐标系(r，，z)中，永磁体的磁化方向按照下式变化β()＝2(4)永磁体本身旋转方向，得到圆柱体内部磁场B柱＝本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于便携式核磁共振仪器静磁场发生装置的永磁体，其特征在于由一个中空的圆柱形永磁体和一中空的半球形永磁体构成，半球形永磁体的轴截面叠加在圆柱形永磁体的一个端面上；中空的圆柱形永磁体由形状相同扇形永磁体，通过强力胶粘连构成，沿圆柱形永磁体圆周方向等分为Ｎ＝２Ｍ（Ｍ为大于２的整数）块，每个磁块轴截面为扇形；半球形永磁体是用外径等于圆柱形永磁体的外径，内径小于圆柱形永磁体的内径，轴平行于磁场方向的半圆环，绕平行于磁场方向的轴旋转得到的，半球形永磁体位于中空式圆柱形磁体的外侧封闭圆柱形磁体的端部；半球形永磁体和圆柱形永磁体在圆柱腔内轴线上的横向磁场方向一致，组合后的整个磁体构成试管形；试管形的空腔内为均匀的磁场。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈继忠，张一鸣，
申请(专利权)人：中国科学院电工研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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