一种磁聚焦和曲面矫正的高场永磁体磁共振成像磁体系统

摘要

本发明属磁共振成像技术领域，具体为磁聚焦和曲面矫正的高场永磁体磁共振成像磁体系统。本发明的磁体系统包括磁轭、主磁钢、非球面曲面磁极、堵漏磁钢和侧磁钢；非球面曲面磁极为两块马鞍型旋转曲面，形状相同，对称地分布在磁轭中心部位；两个主磁钢分别位于两个磁极的正后方，堵漏磁钢偏离中心位置，分别位于两个磁极后方、主磁钢的两侧面；侧磁钢分别位于两个磁极的侧面、堵漏磁钢的外侧；主磁钢和堵漏磁钢由高矫顽力的永磁材料制造，侧磁钢由更高矫顽力的永磁材料制造，其矫顽力比主磁钢的矫顽力大20%以上。本发明采用磁聚焦技术，达到高场1.2T-2.1T场强；磁体的均匀场采用曲面矫正，从而得到极高的空间效率和10倍以上的均匀度。

说明书

技术领域

本发明属磁共振成像技术领域，具体涉及一种新型的高场永磁体磁共振成像磁体系统。

背景技术

磁共振成像系统国际目前采用超导高场和永磁低场两种，永磁体具有维护成本低、磁场稳定度高的优点一直被科研人员重视。永磁高场长期作为技术问题难以攻克，目前国外磁共振成像永磁系统最高技术1.0T。磁共振成像系统需要高度均匀的磁场，因为磁体具有一定的形状，即使在加工高度精密的前提下磁场均匀度也较低。目前国际上采用薄铁片垫补的匀场技术矫正磁场，由于铁片匀场具有边缘效应所以有效匀场空间较小、效率较低，目前国外最高在12-30ppm之间。

发明内容

本发明的目的在于提供一种有效匀场空间大、效率高的磁聚焦和曲面矫正的高场永磁体磁共振成像磁体系统。

本发明所提供的磁聚焦和曲面矫正的高场永磁体磁共振成像磁体系统，其包括磁轭1、主磁钢2、非球面曲面磁极3、堵漏磁钢4和侧磁钢5；其平面布局见图1所示。非球面曲面磁极3为两块，形状相同，对称地分布在磁轭1（即磁体整体）中心部位；两个主磁钢2分别位于两个磁极3的正后方，堵漏磁钢4为4个，偏离中心位置，分别位于两个磁极3后方、主磁钢2的两侧面；侧磁钢5也为4个，分别位于两个磁极3的侧面、堵漏磁钢4的外侧；主磁钢2和堵漏磁钢4由高矫顽力的永磁材料制造，侧磁钢5由更高矫顽力的永磁材料制造，其矫顽力比主磁钢的矫顽力大20%以上。

本发明中，所述非球面曲面磁极3为马鞍面（是一种马鞍型旋转曲面），两个磁极对称放置，如图2所示。两个曲面最突出部分之间的距离d（即两磁极间的最近距离），称为磁极间隙，在任何角度下间隙要求高精度，其相对误差小于0.0003mm或0.3um，两个曲面中心要求高度同心，误差<0.005mm或5um，两个曲面要求高度对称，误差小于0.0003mm或0.3um。

设x是曲面位置点至磁体中心的距离，y是旋转两个曲面位置点之间的距离。x、y、d之间的关系为：

表1是一种马鞍型旋转曲面的具体数据，曲面数据采用二次插值得到。

表1

表格1的数据误差一般不大于0.1% 。

本发明的磁场可达1.2-2.1T。

本发明采用磁聚焦作用提高主磁场强度。以成熟的非球面切削、研磨等精细加工技术做出非球面曲面型磁极，矫正磁场得到极高的均匀度，作为实验，制备了两种永磁型主磁体，一种为主磁场强度1.5T，磁间隙d为43mm，匀场空间为直径35mm×60mm圆柱，重量400kg，空间利用效率83%，组合成MRI后得到很好的小鼠局部图像；另一种为主磁场强度1.2T，磁间隙d为70mm，匀场空间为直径60mm×100mm圆柱，重量1200kg，空间利用效率92%，磁场均匀度组合成MRI后得到良好的小鼠全身图像。

附图说明

图1为本发明的高场永磁体磁共振成像磁体系统结构图示。箭头表示磁钢磁化率方向。

图2为本发明的极头形状及结构图。

图3为实例中第一种永磁型主磁体结构尺寸图示。

图4为实例中另一种永磁型主磁体结构尺寸图示。

图中标号：d为磁体的间隙，两磁极间最近的距离；x是曲面位置点至磁体中心的距离；y是旋转两个曲面位置点之间的距离。

具体实施方式

做了两种永磁型主磁体，一种为主磁场强度1.5T，磁间隙40mm，匀场空间为直径35mm×60mm圆柱，重量400kg，均匀度0.5ppm，采用表格2数据。图3中显示其各部件具体尺寸。

另一种为主磁场强度1.2T，磁间隙70mm，匀场空间为直径60mm×100mm圆柱，重量1200kg，空间利用效率92%，磁场均匀度2ppm，采用表格3数据。图4中显示其各部件具体尺寸。

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