一种用于磁共振成像的永磁磁体，其主磁体（２）由多个磁体环（２１）沿纵轴呈阶梯状分布上下叠加而成。磁体环（２１）沿径向分为多个磁瓣（２１１），磁瓣（２１１）在任意横截面上的磁化方向绕纵轴呈３６０°步进式变化；各磁瓣（２１１）在任意二分之一纵截面上的磁化方向为顺着中心轴步进式变化，且各磁瓣（２１１）磁化方向的切线呈连续性分布。磁体环（２１）在轴中心处的主磁场磁化方向为轴向。制造此永磁磁体的方法，由主磁极（２１３）在径向左右叠加，形成磁瓣（２１１）；再依据磁瓣（２１１）在径向上的磁化方向，按绕纵轴呈３６０°步进式变化的顺序，形成磁体环（２１）；沿纵轴上下叠加磁体环（２１），形成主磁体（２）。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及磁共振成像系统，特别涉及一种。
技术介绍
磁共振成像可提供高的空间分辨率，无限的穿透深度和非常良好的软组织对比，以及极佳的空间解剖定位，因此磁共振成像具有其它影像学技术不可比拟的优势。新型的磁共振成像要求更高的磁场强度、更高的空间分辨率。对于提高磁场强度，超导磁体无疑是个选择。但是超导磁体制造、运行和维护费用高。永磁磁体因其工作可靠、价格较低，不需要附属设备，运行和维护简单，节约能源等优点，越来越得到重视。 常规的永磁磁体可以分为两大类开放式和封闭式。其中开放式磁体的典型代表是C型磁体；封闭式磁体包含的类型较多，有“口”字型、立柱型、“工”字型、球型、圆柱型等等。与开放式磁体相比，封闭式磁体存在磁场稳定性好、均匀度高、漏磁小以及安装制作简单等优点。磁体设计遵循的原则是场强要尽可能高；磁场尽可能均匀；不允许有明显漏磁；重量要尽可能轻。因此，我们首先考虑采用封闭式结构设计磁体。传统的框式结构磁体由轭铁、主磁块和极面构成。由于边缘效应，只有气隙中心区能得到高均匀度磁场，而气隙边缘区磁场是不均匀的。为了在气隙中心区小范围内得到不均匀度小于10-4的高均匀度磁场，极面宽度与气隙高度的比值需要达到4-8，即磁体需要做得很大。为了降低磁体造价，1984年，美国Field Effect公司研制出一种改进型的永磁磁体。它是用若干块磁化方向不同的梯形磁块拼成一个多边环形磁体，环内部为气隙区。由于不用轭铁，这种磁体重量较轻，磁块材料的用量也低于上述普通永磁磁体。但由于各梯形磁块中的磁化方向不同，加工制造比较困难。而且磁块内各处工作点不一致，许多磁块处于磁能级较小的工作点，因而磁块材料的用量仍相当大。中国专利CN85103498是常见的有铁轭的框式磁体的改进结构。该结构采用了美国Field Effect公司的多边环形磁体结构，保留了普通永磁磁体结构中磁块形状简单(多为方形和三角形)，便于加工制造，有框形轭铁形成封闭磁路因而磁通不会漏到轭铁外部等优点。与普通永磁磁体结构相比，增加了堵漏磁块和侧磁块，提高了气隙处的磁场均匀性。最早实际应用于磁共振成像的永磁磁体是美国Fonar公司设计制造的QED Beta 3000，其工作磁密为3000高斯，以恒磁铁氧体材料为磁源，总重几乎达到100吨。按照有关磁学定律推算，若采用中国专利CN85103498制造技术指标与Fonar公司的QED Beta 3000相近的磁体时，估计总重将超过60吨，绝对重量仍然很大，而且由于加了侧磁块和堵漏磁块，磁体的加工和安装更加复杂。中国专利CN1042795是又一种改进的无铁轭的结构，采用锶钙铁氧体作为磁源，磁密为1500高斯时，重量达9吨，但漏磁场范围较大。纽约大学医学院研制的另一种磁体(见IEEE Transaction on Magnetics，Vol.Mag-25，No.5，P3904-3906)由不同形状、不同充磁方向的永磁块拼装而成，加工和安装都非常复杂。中国专利200420009046.1和200420047676.8虽然都是封闭式结构，但场强都难以达到较高的水平。 这一类磁体里，比较经典的磁体结构是Halbach。在Halbach结构里，每一块磁钢的磁场方向理论上都遵循 分布。这种结构是非常实用和经济的，基本上常规取代了低场电磁体(＜1.8T)，尤其适合设计实验室的小型磁体。Halbach圆柱型磁体的磁场强度计算公式为BZ＝μ0·M·log(Rext/Rint)，球型磁体的磁场强度计算公式为从公式中可以看出，无论圆柱型或球型，理论上这种磁体的场强可以达到无限大。但是实际上，由于永磁材料工作于深度磁饱和和充磁后磁滞回线的第二象限退磁部分，当场强达到一定高度时，磁体会遭受磁材高矫顽力的强退磁作用，最终把场强限制在约2.5T左右，甚至达不到2T。显然这种传统的永磁磁体设计是难以进一步提高磁场强度的。
技术实现思路
为克服现有技术的缺点，本专利技术提出一种改进型的。 本专利技术提供的磁共振成像用永磁磁体，包括轭铁、主磁体及上、下极靴。其特征在于，主磁体由多个磁体环构成；磁体环为环形结构，沿径向分为多个磁瓣，磁瓣在任意横截面上的磁化方向为绕着纵轴呈360°步进式变化；各磁瓣在任意二分之一纵截面上的磁化方向为顺着中心轴步进式变化，且各磁瓣磁化方向的切线呈连续性分布；磁体环在轴中心处的主磁场磁化方向为轴向。 主磁体为封闭式环形结构，在轴中心处的主磁场磁化方向为轴向；主磁体由多个磁体环沿纵轴呈阶梯状分布上下叠加而成；叠加所得的主磁体在任意横截面上的磁化方向为绕着纵轴呈360°步进式变化，在任意二分之一纵截面上的磁化方向为顺着中心轴360°步进式变化，且在同一二分之一纵截面上各阶磁体环的磁化方向的切线呈连续性分布；主磁体的轴向长度大于磁体环的最大径向长度；轭铁包裹在整个主磁体的外周；上、下极靴位于主磁体成像区域的两个端面处，为成像区域提供均匀磁场。 本专利技术提供一种磁共振成像用永磁磁体的制造方法，其特征在于，首先对永磁材料进行线切割加工成磁块，然后充磁，依据磁块磁化方向按顺序拼接、胶合，制成主磁极；一个或多个磁化方向渐进变化的主磁极在径向左右叠加，形成在任意二分之一纵截面上磁化方向顺着中心轴步进式变化，且磁化方向的切线呈连续性分布的磁瓣；再依据磁瓣在径向上磁化方向的唯一性，按绕着纵轴呈360°步进式变化的顺序，形成在轴中心处的主磁场磁化方向为轴向的磁体环。 依据在任意二分之一纵截面上磁化方向顺着中心轴360°步进式变化的顺序，沿纵轴上下叠加各阶磁体环，形成封闭式的环形主磁体；上、下极靴固定在主磁体的成像端面上；再将内表面呈阶梯状分布，且阶梯的级数与磁体环的阶数相适应的软磁轭铁固定在主磁体外周。 通过本专利技术的上述技术方案，本专利技术提供的永磁磁体与现有的永磁磁体相比，在具有基本相同的大小和形状的情况下，场强能达到几个特斯拉，没有明显漏磁，耗材少，重量轻，最大限度地应用了永磁磁体的潜能。因此，这种永磁磁体不仅能用于进行磁共振成像，而且还可以用于其它需要小型、高场磁体，且磁体便于移动和维护的任何情况。 附图说明 图1为本专利技术磁体环纵截面结构的示意图； 图2a、图2b为本专利技术磁体环纵截面轴向步进式磁化方向示意图； 图3a、图3b为本专利技术磁体环径向截面示意图； 图4a至图4j为本专利技术磁体环磁瓣径向截面的形状示意图； 图5为本专利技术主磁体纵截面结构示意图； 图6为本专利技术主磁体纵截面各阶磁体环示意图； 图7为本专利技术主磁体纵截面轴向步进式磁化方向示意图； 图8a、图8b为本专利技术永磁磁体装置的纵截面结构示意图； 图中1轭铁，2主磁体，3上下极靴，4成像区域，5成像物体的进出通道，21磁体环，211磁瓣，212磁孔，213主磁极。 具体实施例方式 下面结合附图和具体实施方式进一步说明本专利技术。 根据本专利技术的第一个内容，如图1至图4所示，本专利技术提供了一种环形结构的磁体环21，所述环形结构磁体环21沿径向分为多个磁瓣211，所述磁瓣211在任意横截面上的磁化方向为绕着纵轴呈360°步进式变化；所述各磁瓣211在任意二分之一纵截面上的磁化方向为顺着中心轴步进式变化，且各磁化方向的切线呈连续性分布；所述环形结构磁体环21本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于磁共振成像的永磁磁体，包括轭铁（１）、主磁体（２）及上、下极靴（３）；其特征在于，主磁体（２）由多个磁体环（２１）构成；磁体环（２１）为环形结构，沿径向分为多个磁瓣（２１１），磁瓣（２１１）在任意横截面上的磁化方向为绕着纵轴呈３６０°步进式变化；各磁瓣（２１１）在任意二分之一纵截面上的磁化方向为顺着中心轴步进式变化，且各磁瓣（２１１）磁化方向的切线呈连续性分布；磁体环（２１）在轴中心处的主磁场磁化方向为轴向；主磁体（２）为封闭式环形结构，在轴中心处的主磁场磁化方向为轴向；主磁体（２）由多个磁体环（２１）沿纵轴呈阶梯状分布上下叠加而成；叠加所得的主磁体（２）在任意横截面上的磁化方向为绕着纵轴呈３６０°步进式变化，在任意二分之一纵截面上的磁化方向为顺着中心轴３６０°步进式变化，且在同一二分之一纵截面上各阶磁体环（２１）的磁化方向的切线呈连续性分布；主磁体（２）的轴向长度大于磁体环（２１）的最大径向长度；轭铁（１）包裹在整个主磁体（２）的外周；上、下极靴（３）位于主磁体成像区域（４）的两个端面处，为成像区域（４）提供均匀磁场。
【技术特征摘要】
1、一种用于磁共振成像的永磁磁体，包括轭铁(1)、主磁体(2)及上、下极靴(3)；其特征在于，主磁体(2)由多个磁体环(21)构成；磁体环(21)为环形结构，沿径向分为多个磁瓣(211)，磁瓣(211)在任意横截面上的磁化方向为绕着纵轴呈360°步进式变化；各磁瓣(211)在任意二分之一纵截面上的磁化方向为顺着中心轴步进式变化，且各磁瓣(211)磁化方向的切线呈连续性分布；磁体环(21)在轴中心处的主磁场磁化方向为轴向；主磁体(2)为封闭式环形结构，在轴中心处的主磁场磁化方向为轴向；主磁体(2)由多个磁体环(21)沿纵轴呈阶梯状分布上下叠加而成；叠加所得的主磁体(2)在任意横截面上的磁化方向为绕着纵轴呈360°步进式变化，在任意二分之一纵截面上的磁化方向为顺着中心轴360°步进式变化，且在同一二分之一纵截面上各阶磁体环(21)的磁化方向的切线呈连续性分布；主磁体(2)的轴向长度大于磁体环(21)的最大径向长度；轭铁(1)包裹在整个主磁体(2)的外周；上、下极靴(3)位于主磁体成像区域(4)的两个端面处，为成像区域(4)提供均匀磁场。2、如权利要求1所述的永磁磁体，其特征在于，所述的磁体环(21)在径向上由多个磁瓣(211)组成，磁瓣(211)...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡丽丽，王铮，杨文晖，
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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