專利名稱：一種永磁磁體及用于磁共振成像系統(tǒng)的磁體裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種永磁磁體及采用這種永磁磁體制成的用于磁共振成像系統(tǒng)的磁體裝置。
背景技術(shù)：
醫(yī)用MRI (磁共振成像系統(tǒng))工作原理是將人體置于一特殊的磁場(chǎng)中，然后用射頻脈沖激發(fā)人體內(nèi)的氫原子核，引起氫原子核共振，并吸收能量；在停止射頻脈沖后，氫原子核按特定頻率發(fā)出射電信號(hào)，并將吸收的能量釋放，經(jīng)人體外的接收器收集、記錄，通過電腦處理解析后，獲得圖像。磁共振成像系統(tǒng)中重要的部件就是用于產(chǎn)生特殊磁場(chǎng)的磁體，該磁體要能產(chǎn)生足夠的場(chǎng)強(qiáng)，并且該磁場(chǎng)還要足夠的均勻。
用于成像的磁場(chǎng)越高，信號(hào)的信噪比就越高，就能獲得更清晰，包含信息豐富的圖像。目前產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁體分超導(dǎo)磁體和永磁磁體，超導(dǎo)磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)比較強(qiáng)，但是它的制造成本昂貴，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，使用超導(dǎo)磁體作為MRI的磁體，其成本、運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用都很高。永磁磁體就沒有超導(dǎo)磁體的這些缺點(diǎn)，但是它的場(chǎng)強(qiáng)要有待提高，才可以從總體性能上和超導(dǎo)磁體靠近。
作為現(xiàn)有技術(shù)使用永磁磁體的MRI用磁體的一例，在附圖1中表示使用永磁磁體的MRI用磁體裝置。該磁體裝置包括了中空磁軛la、中空磁軛內(nèi)表面上部設(shè)置上永磁磁體2a、中空磁軛內(nèi)表面下部設(shè)置下永磁磁體3a、上永磁磁體2a與下永磁磁體3a相對(duì)表面上設(shè)置有上磁性均化極板4a和下磁性均化極板5a，氣隙6a為磁體裝置提供的工作區(qū)域。上永磁磁體2a和下永磁磁體3a中的箭頭表示磁體的磁化方向，氣隙6中的箭頭表示工作區(qū)域磁場(chǎng)方向。
現(xiàn)有技術(shù)中，用于MRI的永磁磁體工作區(qū)域的場(chǎng)強(qiáng)一般在0.4特斯拉或以下，這樣在需要更高信噪比，或是需要更加清晰的圖像時(shí)， 一般還是使用超導(dǎo)磁體。要使永磁磁體的磁場(chǎng)提高，就要使用大量的永磁磁材，使得用于MRI的永磁磁體的成本大幅提高，而且還很笨重。
附圖2是專利公開號(hào)為CN 100360084C中提到了一種用于MRI的永磁磁體裝置。該磁體裝置包括了中空磁軛lb、上永磁磁體2b、下永磁磁體3b、上磁性均化極板4b、下磁性均化極板5b、磁極片7b和磁極片8b，上永磁磁體2b和下永磁磁體3b分別安裝在中空磁軛lb的上下兩端且上下對(duì)置，上磁性均化極板4b和下磁性均化極板5b分別設(shè)置在上永磁磁體2b和下永磁磁體3b的端面上，下磁極片7b和上磁極片8b分別設(shè)置在上磁性均化極板4b和下磁性均化極板5b的周邊，氣隙6b為磁體提供的工作區(qū)域。上永磁磁體2b和下永磁磁體3b中的箭頭表示磁體的磁化方向，氣隙6b中的箭頭表示工作區(qū)域磁場(chǎng)方向，下磁極片7b和上磁極片8b中的箭頭表示磁極片的磁化方向。
該磁體裝置在上下磁性均化極板周邊添加磁極片，其目的是在減少磁通的泄漏，從而減少磁材的使用量，得到較高的磁場(chǎng)，但是其磁場(chǎng)的大小還是在0.4特斯拉左右，對(duì)磁場(chǎng)的提高很有限。
附圖3表示專利公開號(hào)為CN 1877757A中提到了一種用于MRI的永磁磁體裝置。該永磁磁體裝置包括了磁軛lc、上永磁磁體2c、下永磁磁體3c、上磁性均化極板4c、下磁性均化極板5c、下磁套9c和上磁套10c (該磁套的磁化方向順著磁體的磁化方向從一端與磁體的磁化方向平行的方向到另一端與磁體的磁化方向垂直的方向步進(jìn)式變化)，上永磁磁體2c和下永磁磁體3c分別安裝在磁軛lc的上下兩端且上下對(duì)置，上磁性均化極板4c、下磁性均化極板5c分別設(shè)置在上永磁磁體2c和下永磁磁體3c的端面上，下磁套9c和上磁套10c分別在上永磁磁體2c、下永磁磁體3c、上磁性均化極板4c和下磁性均化極板5c的周邊包裹，氣隙6c為磁體提供的工作區(qū)域。上永磁磁體2c和下永磁磁體3c中的箭頭表示磁體的磁化方向，氣隙6c中的箭頭表示工作區(qū)域磁場(chǎng)方向，下磁套9c和上磁套10c中的箭頭表示磁套的磁化方向。
上述永磁磁體裝置有效的減少了磁通的泄漏，而且磁場(chǎng)得到了提高，磁場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)達(dá)到了0.5特斯拉，可是該磁體的結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，對(duì)于實(shí)際加工來說，結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的第一個(gè)技術(shù)問題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)提供一種可以產(chǎn)生較強(qiáng)工作磁場(chǎng)的永磁磁體。
本發(fā)明所要解決的第二個(gè)技術(shù)問題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)提供一種可以產(chǎn)生較強(qiáng)工作磁場(chǎng)、結(jié)構(gòu)簡單的用于磁共振成像系統(tǒng)的磁體裝置。
本發(fā)明解決上述第一個(gè)技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為該永磁磁體，包括由永磁材料制成的且磁化方向?yàn)檩S向的柱狀內(nèi)磁體，和由永磁材料制成的外磁體，該外磁體同軸設(shè)置在內(nèi)磁體的外部，且該外磁體的磁化方向與柱狀內(nèi)磁體的軸向成一夾角。
作為改進(jìn)，所述柱狀內(nèi)磁體的形狀為可以為圓臺(tái)形、中空?qǐng)A臺(tái)形、正多邊形棱臺(tái)形、中空正多邊棱臺(tái)形中的任意一種。
較好的，所述柱狀內(nèi)磁體的底面直徑和高度的比值為2 10。
所述外磁體的形狀為中空?qǐng)A柱或中空正棱柱，并且所述外磁體與所述柱狀內(nèi)磁體組合后形成的永磁磁體的形狀為圓柱、中空?qǐng)A柱、正棱柱、中空正棱柱中的任意一種。
所述外磁體的厚度為柱狀內(nèi)磁體底面直徑的5%至50%。所述外磁體的厚度與高度的比為0.1 6。
5述外磁體的磁化方向與柱狀內(nèi)磁體的軸向之間的夾角為0。 180。。
本發(fā)明解決上述第二個(gè)技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為該用于磁共振成像系統(tǒng)的磁 體裝置，包括中空磁軛，中空磁軛內(nèi)表面上部設(shè)置由永磁材料制成的第一主磁體，中空 磁軛內(nèi)表面下部設(shè)置有與第一主磁體對(duì)稱布置的永磁材料制成的第二主磁體，第一主磁 體與第二主磁體相對(duì)表面上設(shè)置有第一磁性均化極板和第二磁性均化極板，第一磁性均 化極板和第二磁性均化極板之間形成成像空間，其特征在于所述第一主磁體采用權(quán)利 要求l所述的永磁磁體，且第一主磁體的柱狀內(nèi)磁體的磁化方向?yàn)檩S向向下，第一主磁 體的外磁體的磁化方向與第一主磁體的柱狀內(nèi)磁體的軸向成一夾角，且指向第一主磁體 的柱狀內(nèi)磁體；所述第二主磁體也采用權(quán)利要求1所述的永磁磁體，且第二主磁體的柱 狀內(nèi)磁體的磁化方向?yàn)檩S向向下，第二主磁體的外磁體的磁化方向與第二主磁體的柱狀 內(nèi)磁體的軸向成一夾角，且背離第一主磁體的柱狀內(nèi)磁體。
所述第一磁性均化極板在徑向上分為第一極面體和第一外磁套，第一極面體和第一 外磁套共軸，第一外磁套的磁化方向?yàn)閺较蛳騼?nèi)或與第一主磁體的外磁體的磁化方向一 致；所述第二磁性均化極板在徑向上分為第二極面體和第二外磁套，第二極面體和第二 外磁套共軸，第二外磁套的磁化方向徑向向外或與第二主磁磁體的外磁體的磁化方向一 致。
所述中空磁軛的結(jié)構(gòu)可為"c"型或"口"字型。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于通過本發(fā)明的上述技術(shù)方案，本發(fā)明的永磁 磁體與上述提到的磁體相比，在具有相同的基本結(jié)構(gòu)情況下能提供更高的場(chǎng)強(qiáng)，且結(jié)構(gòu) 簡單，加工容易；應(yīng)用本發(fā)明提供的永磁磁體制成的用于磁共振成像系統(tǒng)的磁體裝置的 工作區(qū)域的場(chǎng)強(qiáng)可以達(dá)到0.6特斯拉。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)中用于磁共振成像系統(tǒng)的磁體裝置的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為專利公開號(hào)為CN 100360084C中提到的用于磁共振成像系統(tǒng)的磁體裝置的 結(jié)構(gòu)示意圖3為專利公開號(hào)為CN 1877757A中提到的用于磁共振成像系統(tǒng)的磁體裝置的結(jié) 構(gòu)示意圖4為本發(fā)明永磁磁體實(shí)施例一的外部形狀示意圖5為本發(fā)明永磁磁體實(shí)施例一的剖面圖，并表示出了其磁化方向；
圖6為本發(fā)明永磁磁體實(shí)施例二的外部形狀示意圖7為本發(fā)明永磁磁體實(shí)施例二的剖面圖，并表示出了其磁化方向； 圖8為本發(fā)明永磁磁體實(shí)施例三的外部形狀示意圖；圖9為本發(fā)明永磁磁體實(shí)施例三的剖面圖，并表示出了其磁化方向；
圖10為本發(fā)明永磁磁體實(shí)施例四的外部形狀示意圖11為本發(fā)明永磁磁體實(shí)施例四的剖面圖，并表示出了其磁化方向；
圖12為使用本發(fā)明實(shí)施例中永磁磁體的用于磁共振成像系統(tǒng)的磁體裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
本發(fā)明首先提供了一種永磁磁體，以下分四個(gè)實(shí)施例對(duì)該永磁磁體進(jìn)行描述 永磁磁體實(shí)施例一
如圖4、 5所示的永磁磁體，包括由永磁材料制成的且磁化方向?yàn)檩S向向上的圓臺(tái) 形柱狀內(nèi)磁體21,和由永磁材料制成的外磁體22;其中圓臺(tái)形柱狀內(nèi)磁體21由稀土永
磁材料制成，其截面呈梯形；外磁體22同軸緊密設(shè)置在內(nèi)磁體21的外部，外磁體22 也由稀土永磁材料制成，且該外磁體22的磁化方向與柱狀內(nèi)磁體的軸向成一夾角，且 指向柱狀內(nèi)磁體的軸向，該夾角的取值為0° 180°，本實(shí)施例中為45°;圓臺(tái)形柱狀內(nèi) 磁體21的底面直徑和高度的比值為2 10，本實(shí)施例為5;外磁體22的厚度為柱狀內(nèi) 磁體底面直徑的5%至50%，本實(shí)施例為25%;外磁體22的厚度與高度的比為0.1 6， 本實(shí)施例為3;本實(shí)施例中，內(nèi)磁體21和外磁體22共同組成的永磁磁體的形狀為圓臺(tái) 形。
永磁磁體實(shí)施例二-
參見圖6、7所示，與永磁磁體實(shí)施例一不同的是，圓臺(tái)形柱狀內(nèi)磁體21是中空的， 外磁體22的磁化方向與柱狀內(nèi)磁體的軸向成一 45°夾角，且背離柱狀內(nèi)磁體21的軸向。 本實(shí)施例中，內(nèi)磁體21和外磁體22共同組成的永磁磁體的形狀為中空?qǐng)A臺(tái)形。
永磁磁體實(shí)施例三-
參見圖8、 9所示，與永磁磁體實(shí)施例一不同的是，柱狀內(nèi)磁體21的形狀為正多邊 形棱臺(tái)，邊數(shù)為6 90較佳；其磁化方向?yàn)檩S向向下，外磁體22的磁化方向與柱狀內(nèi) 磁體的軸向成一45°夾角，且背離柱狀內(nèi)磁體21的軸向。本實(shí)施例中，內(nèi)磁體21和外 磁體22共同組成的永磁磁體的形狀為正多邊形棱臺(tái)。
永磁磁體實(shí)施例四
參見圖IO、 ll所示，與永磁磁體實(shí)施例三不同的是，柱狀內(nèi)磁體21的形狀為中空正多邊形棱臺(tái)，外磁體22的磁化方向與柱狀內(nèi)磁體的軸向成一45°夾角，且指向柱狀內(nèi) 磁體21的軸向。本實(shí)施例中，內(nèi)磁體21和外磁體22共同組成的永磁磁體的形狀為中 空正多邊形棱臺(tái)。
本發(fā)明另一方面提供了一種采用上述實(shí)施例中永磁磁體制成的用于磁共振成像系 統(tǒng)的磁體裝置，參見圖12所示，其包括呈"C"型或"口"字型的中空磁軛l，中空磁 軛1內(nèi)表面上部設(shè)置由永磁材料制成的第一主磁體2，中空磁軛1內(nèi)表面下部設(shè)置有與 第一主磁體對(duì)稱布置的由永磁材料制成的第二主磁體3，第一主磁體2與第二主磁體3 相對(duì)表面上設(shè)置有第一磁性均化極板和第二磁性均化極板，第一磁性均化極板和第二磁 性均化極板之間形成成像空間6，其中，所述第一主磁體2采用永磁磁體實(shí)施例一或永 磁磁體實(shí)施例四中描述的永磁磁體，當(dāng)采用永磁磁體實(shí)施例一中描述的永磁磁體時(shí)，安 裝時(shí)將永磁磁體實(shí)施例一倒置；所述第二主磁體3采用永磁磁體實(shí)施例二或永磁磁體實(shí) 施例三中描述的永磁磁體，當(dāng)采用永磁磁體實(shí)施例三中描述的永磁磁體時(shí)，安裝時(shí)將永 磁磁體實(shí)施例三倒置；第一磁性均化極板在徑向上分為第一極面體41和第一外磁套42， 第一極面體41和第一外磁套42共軸，第一外磁套42的磁化方向?yàn)閺较蛳騼?nèi)或與第一 主磁體2的外磁體的磁化方向一致；第二磁性均化極板在徑向上分為第二極面體51和 第二外磁套52，第二極面體51和第二外磁套52共軸，第二外磁套52的磁化方向徑向 向外或與第二主磁磁體的外磁體的磁化方向一致。第一極面體41和第二極面體51由一 種或多種軟磁材料構(gòu)成，其中軟磁材料包括碳鋼、工程純鐵、硅鋼、取向硅鋼、鐵基納 米晶；第一外磁套42和第二外磁套52由稀土永磁材料構(gòu)成。
權(quán)利要求
1、一種永磁磁體，包括由永磁材料制成的且磁化方向?yàn)檩S向的柱狀內(nèi)磁體(21)，和由永磁材料制成的外磁體(22)，該外磁體(22)同軸設(shè)置在柱狀內(nèi)磁體(21)的外部，且該外磁體(22)的磁化方向與柱狀內(nèi)磁體(21)的軸向成一夾角。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁磁體，其特征在于所述柱狀內(nèi)磁體(21)的形狀為圓 臺(tái)、中空?qǐng)A臺(tái)、正多邊形棱臺(tái)、中空正多邊棱臺(tái)中的任意一種。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的永磁磁體，其特征在于所述柱狀內(nèi)磁體(21)的底面直徑 和高度的比值為2 10。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的永磁磁體，其特征在于所述外磁體(22)的形狀為中空?qǐng)A 柱或中空正棱柱，并且所述外磁體(22)與所述柱狀內(nèi)磁體(21)組合后形成的永磁磁體的 形狀為圓柱、中空?qǐng)A柱、正棱柱、中空正棱柱中的任意一種。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的永磁磁體，其特征在于所述外磁體(22)的厚度為柱狀內(nèi) 磁體底面直徑的5%至50%。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的永磁磁體，其特征在于所述外磁體(22)的厚度與高度的 比為0.1 6。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁磁體，其特征在于所述外磁體(22)的磁化方向與柱 狀內(nèi)磁體(21)的軸向之間的夾角為0° 180°。
8、 一種用于磁共振成像系統(tǒng)的磁體裝置，包括中空磁軛(l)，中空磁軛(l)內(nèi)表面上 部設(shè)置由永磁材料制成的第一主磁體(2)，中空磁軛(1)內(nèi)表面下部設(shè)置有與第一主磁體(2) 對(duì)稱布置的永磁材料制成的第二主磁體(3)，第一主磁體(2)與第二主磁體(3)相對(duì)表面上 設(shè)置有第一磁性均化極板和第二磁性均化極板，第一磁性均化極板和第二磁性均化極板 之間形成成像空間(6)，其特征在于所述第一主磁體(2)采用權(quán)利要求1所述的永磁磁 體，且第一主磁體的柱狀內(nèi)磁體的磁化方向?yàn)檩S向向下，第一主磁體的外磁體的磁化方 向與第一主磁體的柱狀內(nèi)磁體的軸向成一夾角，且指向第一主磁體的柱狀內(nèi)磁體；所述 第二主磁體(3)也采用權(quán)利要求1所述的永磁磁體，且第二主磁體的柱狀內(nèi)磁體的磁化方 向?yàn)檩S向向下，第二主磁體的外磁體的磁化方向與第二主磁體的柱狀內(nèi)磁體的軸向成一 夾角，且背離第一主磁體的柱狀內(nèi)磁體。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于磁共振成像系統(tǒng)的磁體裝置，其特征在于所述第 一磁性均化極板在徑向上分為第一極面體(41)和第一外磁套(42)，第一極面體(41)和第一 外磁套(42)共軸，第一外磁套(42)的磁化方向?yàn)閺较蛳騼?nèi)或與第一主磁體的外磁體的磁化方向一致；所述第二磁性均化極板在徑向上分為第二極面體(51)和第二外磁套(52)， 第二極面體(51)和第二外磁套(52)共軸，第二外磁套(52)的磁化方向徑向向外或與第二主 磁磁體的外磁體的磁化方向一致。
10、根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于磁共振成像系統(tǒng)的磁體裝置，其特征在于所述中 空磁軛(l)的結(jié)構(gòu)可為"C"型或"口"字型。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種永磁磁體及采用這種永磁磁體制成的用于磁共振成像系統(tǒng)的磁體裝置，所述永磁磁體包括由永磁材料制成的且磁化方向?yàn)檩S向的柱狀內(nèi)磁體(21)，和由永磁材料制成的外磁體(22)，該外磁體(22)同軸設(shè)置在柱狀內(nèi)磁體(21)的外部，且該外磁體(22)的磁化方向與柱狀內(nèi)磁體(21)的軸向成一夾角。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于通過本發(fā)明的上述技術(shù)方案，本發(fā)明的永磁磁體與上述提到的磁體相比，在具有相同的基本結(jié)構(gòu)情況下能提供更高的場(chǎng)強(qiáng)，且結(jié)構(gòu)簡單，加工容易；應(yīng)用本發(fā)明提供的永磁磁體制成的用于磁共振成像系統(tǒng)的磁體裝置的工作區(qū)域的場(chǎng)強(qiáng)可以達(dá)到0.6特斯拉。
文檔編號(hào)H01F7/02GK101640093SQ20091010110
公開日2010年2月3日 申請(qǐng)日期2009年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月21日
發(fā)明者璇 陳, 高大建 申請(qǐng)人:寧波鑫高益磁材有限公司