一種永磁磁體及用於磁共振成像系統的磁體裝置的製作方法

2023-05-18 03:20:56

專利名稱：一種永磁磁體及用於磁共振成像系統的磁體裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種永磁磁體及採用這種永磁磁體製成的用於磁共振成像系統
的磁體裝置。
背景技術：
醫用MRI (磁共振成像系統)工作原理是將人體置於一特殊的磁場中，然後用射 頻脈衝激發人體內的氫原子核，引起氫原子核共振，並吸收能量；在停止射頻脈衝後，氫原 子核按特定頻率發出射電信號，並將吸收的能量釋放，經人體外的接收器收集、記錄，通過 電腦處理解析後，獲得圖像。磁共振成像系統中重要的部件就是用於產生特殊磁場的磁體， 該磁體要能產生足夠的場強，並且該磁場還要足夠的均勻。 用於成像的磁場越高，信號的信噪比就越高，就能獲得更清晰，包含信息豐富的圖 像。目前產生磁場的磁體分超導磁體和永磁磁體，超導磁體產生的磁場比較強，但是它的制 造成本昂貴，結構複雜，使用超導磁體作為MRI的磁體，其成本、運行和維護費用都很高。永 磁磁體就沒有超導磁體的這些缺點，但是它的場強要有待提高，才可以從總體性能上和超 導磁體靠近。 作為現有技術使用永磁磁體的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、中空磁軛內表面上部設置上永磁磁體 2a、中空磁軛內表面下部設置下永磁磁體3a、上永磁磁體2a與下永磁磁體3a相對表面上設 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域 磁場方向。 現有技術中，用於MRI的永磁磁體工作區域的場強一般在O. 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，一般還是使用超導磁體。要使永磁磁體的 磁場提高，就要使用大量的永磁磁材，使得用於MRI的永磁磁體的成本大幅提高，而且還很笨重。 附圖2是專利公開號為CN 100360084C中提到了一種用於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置，上磁性均化極板4b和下磁性均化極板5b分別設置在上永磁磁 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域磁場方向，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洩漏， 從而減少磁材的使用量，得到較高的磁場，但是其磁場的大小還是在0. 4特斯拉左右，對磁 場的提高很有限。[0008] 附圖3表示專利公開號為CN 1877757A中提到了一種用於MRI的永磁磁體裝置。 該永磁磁體裝置包括了磁軛1 c 、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置，上磁性均化極板4c、下 磁性均化極板5c分別設置在上永磁磁體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域磁場方向，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洩漏，而且磁場得到了提高，磁場的場強 達到了 0. 5特斯拉，可是該磁體的結構過於複雜，對於實際加工來說，結構過於複雜化。

實用新型內容本實用新型所要解決的第一個技術問題是針對現有技術提供一種可以產生較強
工作磁場的永磁磁體。 本實用新型所要解決的第二個技術問題是針對現有技術提供一種可以產生較強
工作磁場、結構簡單的用於磁共振成像系統的磁體裝置。
本實用新型解決上述第一個技術問題所採用的技術方案為該永磁磁體，包括由
永磁材料製成的且磁化方向為軸向的柱狀內磁體，和由永磁材料製成的外磁體，該外磁體
同軸設置在內磁體的外部，且該外磁體的磁化方向與柱狀內磁體的軸向成一夾角。 作為改進，所述柱狀內磁體的形狀為可以為圓臺形、中空圓臺形、正多邊形稜台
形、中空正多邊稜台形中的任意一種。 較好的，所述柱狀內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圓柱或中空正稜柱，並且所述外磁體與所述柱狀內磁體 組合後形成的永磁磁體的形狀為圓柱、中空圓柱、正稜柱、中空正稜柱中的任意一種。 所述外磁體的厚度為柱狀內磁體底面直徑的5%至50%。 所述外磁體的厚度與高度的比為0. 1 6。 述外磁體的磁化方向與柱狀內磁體的軸向之間的夾角為0° 180° 。
本實用新型解決上述第二個技術問題所採用的技術方案為該用於磁共振成像系
統的磁體裝置，包括中空磁軛，中空磁軛內表面上部設置由永磁材料製成的第一主磁體，中
空磁軛內表面下部設置有與第一主磁體對稱布置的永磁材料製成的第二主磁體，第一主磁
體與第二主磁體相對表面上設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，其特徵在於所述第一主磁體採用權利要求
1所述的永磁磁體，且第一主磁體的柱狀內磁體的磁化方向為軸向向下，第一主磁體的外磁
體的磁化方向與第一主磁體的柱狀內磁體的軸向成一夾角，且指向第一主磁體的柱狀內磁
體；所述第二主磁體也採用權利要求1所述的永磁磁體，且第二主磁體的柱狀內磁體的磁
化方向為軸向向下，第二主磁體的外磁體的磁化方向與第二主磁體的柱狀內磁體的軸向成
一夾角，且背離第一主磁體的柱狀內磁體。
4[0020] 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為徑向向內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。 所述中空磁軛的結構可為"C"型或"口 "字型。 與現有技術相比，本實用新型的優點在於通過本實用新型的上述技術方案，本實 用新型的永磁磁體與上述提到的磁體相比，在具有相同的基本結構情況下能提供更高的場 強，且結構簡單，加工容易；應用本實用新型提供的永磁磁體製成的用於磁共振成像系統的 磁體裝置的工作區域的場強可以達到0. 6特斯拉。

圖 圖
結構示意圖
構示意圖； 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 結構示意圖
1為現有技術中用於磁共振成像系統的磁體裝置的結構示意2為專利公開號為CN 100360084C中提到的用於磁共振成像系統的磁體裝置的
圖3為專利公開號為CN 1877757A中提到的用於磁共振成像系統的磁體裝置的結
4為本實用新型永磁磁體實施例一的外部形狀示意圖； 5為本實用新型永磁磁體實施例一的剖面圖，並表示出了其磁化方向； 6為本實用新型永磁磁體實施例二的外部形狀示意圖； 7為本實用新型永磁磁體實施例二的剖面圖，並表示出了其磁化方向； 8為本實用新型永磁磁體實施例三的外部形狀示意圖； 9為本實用新型永磁磁體實施例三的剖面圖，並表示出了其磁化方向； 10為本實用新型永磁磁體實施例四的外部形狀示意圖； 11為本實用新型永磁磁體實施例四的剖面圖，並表示出了其磁化方向； 12為使用本實用新型實施例中永磁磁體的用於磁共振成像系統的磁體裝置的
具體實施方式
以下結合附圖實施例對本實用新型作進一步詳細描述。 本實用新型首先提供了一種永磁磁體，以下分四個實施例對該永磁磁體進行描 述 永磁磁體實施例一 如圖4、5所示的永磁磁體，包括由永磁材料製成的且磁化方向為軸向向上的圓臺 形柱狀內磁體21，和由永磁材料製成的外磁體22 ;其中圓臺形柱狀內磁體21由稀土永磁材 料製成，其截面呈梯形；外磁體22同軸緊密設置在內磁體21的外部，外磁體22也由稀土永 磁材料製成，且該外磁體22的磁化方向與柱狀內磁體的軸向成一夾角，且指向柱狀內磁體 的軸向，該夾角的取值為0° 180° ，本實施例中為45。；圓臺形柱狀內磁體21的底面直 徑和高度的比值為2 IO，本實施例為5 ;外磁體22的厚度為柱狀內磁體底面直徑的5% 至50%，本實施例為25% ;外磁體22的厚度與高度的比為0. 1 6，本實施例為3 ;本實施
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例中，內磁體21和外磁體22共同組成的永磁磁體的形狀為圓臺形。[0039] 永磁磁體實施例二 參見圖6、7所示，與永磁磁體實施例一不同的是，圓臺形柱狀內磁體21是中空的，外磁體22的磁化方向與柱狀內磁體的軸向成一45。夾角，且背離柱狀內磁體21的軸向。本實施例中，內磁體21和外磁體22共同組成的永磁磁體的形狀為中空圓臺形。[0041] 永磁磁體實施例三 參見圖8、9所示，與永磁磁體實施例一不同的是，柱狀內磁體21的形狀為正多邊形稜台，邊數為6 90較佳；其磁化方向為軸向向下，外磁體22的磁化方向與柱狀內磁體的軸向成一45。夾角，且背離柱狀內磁體21的軸向。本實施例中，內磁體21和外磁體22共同組成的永磁磁體的形狀為正多邊形稜台。[0043] 永磁磁體實施例四 參見圖10、11所示，與永磁磁體實施例三不同的是，柱狀內磁體21的形狀為中空正多邊形稜台，外磁體22的磁化方向與柱狀內磁體的軸向成一45。夾角，且指向柱狀內磁體21的軸向。本實施例中，內磁體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稜台。 本實用新型另一方面提供了一種採用上述實施例中永磁磁體製成的用於磁共振成像系統的磁體裝置，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內表面上部設置由永磁材料製成的第一主磁體2，中空磁軛1內表面下部設置有與第一主磁體對稱布置的由永磁材料製成的第二主磁體3，第一主磁體2與第二主磁體3相對表面上設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採用永磁磁體實施例一或永磁磁體實施例四中描述的永磁磁體，當採用永磁磁體實施例一中描述的永磁磁體時，安裝時將永磁磁體實施例一倒置；所述第二主磁體3採用永磁磁體實施例二或永磁磁體實施例三中描述的永磁磁體，當採用永磁磁體實施例三中描述的永磁磁體時，安裝時將永磁磁體實施例三倒置；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的磁化方向為徑向向內或與第一主磁體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成，其中軟磁材料包括碳鋼、工程純鐵、矽鋼、取向矽鋼、鐵基納米晶；第一外磁套42和第二外磁套52由稀土永磁材料構成。
權利要求一種永磁磁體，包括由永磁材料製成的且磁化方向為軸向的柱狀內磁體(21)，和由永磁材料製成的外磁體(22)，該外磁體(22)同軸設置在柱狀內磁體(21)的外部，且該外磁體(22)的磁化方向與柱狀內磁體(21)的軸向成一夾角。
2. 根據權利要求l所述的永磁磁體，其特徵在於所述柱狀內磁體(21)的形狀為圓 臺、中空圓臺、正多邊形稜台、中空正多邊稜台中的任意一種。
3. 根據權利要求2所述的永磁磁體，其特徵在於所述柱狀內磁體(21)的底面直徑和 高度的比值為2 10。
4. 根據權利要求2所述的永磁磁體，其特徵在於所述外磁體(22)的形狀為中空圓柱 或中空正稜柱，並且所述外磁體(22)與所述柱狀內磁體(21)組合後形成的永磁磁體的形 狀為圓柱、中空圓柱、正稜柱、中空正稜柱中的任意一種。
5. 根據權利要求4所述的永磁磁體，其特徵在於所述外磁體(22)的厚度為柱狀內磁 體底面直徑的5%至50%。
6. 根據權利要求4所述的永磁磁體，其特徵在於所述外磁體(22)的厚度與高度的比 為0. 1 6。
7. 根據權利要求l所述的永磁磁體，其特徵在於所述外磁體(22)的磁化方向與柱狀 內磁體(21)的軸向之間的夾角為0。 180° 。
8. —種用於磁共振成像系統的磁體裝置，包括中空磁軛(l)，中空磁軛(1)內表面上部 設置由永磁材料製成的第一主磁體(2)，中空磁軛(1)內表面下部設置有與第一主磁體(2) 對稱布置的永磁材料製成的第二主磁體(3)，第一主磁體(2)與第二主磁體(3)相對表面上 設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)，其特徵在於所述第一主磁體(2)採用權利要求1所述的永磁磁體， 且第一主磁體的柱狀內磁體的磁化方向為軸向向下，第一主磁體的外磁體的磁化方向與第 一主磁體的柱狀內磁體的軸向成一夾角，且指向第一主磁體的柱狀內磁體；所述第二主磁 體(3)也採用權利要求l所述的永磁磁體，且第二主磁體的柱狀內磁體的磁化方向為軸向 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磁體的軸向成一夾角，且背 離第一主磁體的柱狀內磁體。
9. 根據權利要求8所述的用於磁共振成像系統的磁體裝置，其特徵在於所述第一磁 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)的磁化方向為徑向向內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. 根據權利要求8所述的用於磁共振成像系統的磁體裝置，其特徵在於所述中空磁 軛(1)的結構可為"C"型或"口"字型。
專利摘要本實用新型涉及一種永磁磁體及採用這種永磁磁體製成的用於磁共振成像系統的磁體裝置，所述永磁磁體包括由永磁材料製成的且磁化方向為軸向的柱狀內磁體(21)，和由永磁材料製成的外磁體(22)，該外磁體(22)同軸設置在柱狀內磁體(21)的外部，且該外磁體(22)的磁化方向與柱狀內磁體(21)的軸向成一夾角。與現有技術相比，本實用新型的優點在於通過本實用新型的上述技術方案，本實用新型的永磁磁體與上述提到的磁體相比，在具有相同的基本結構情況下能提供更高的場強，且結構簡單，加工容易；應用本實用新型提供的永磁磁體製成的用於磁共振成像系統的磁體裝置的工作區域的場強可以達到0.6特斯拉。
文檔編號G01R33/383GK201465701SQ20092012497
公開日2010年5月12日 申請日期2009年7月21日 優先權日2009年7月21日
發明者陳璇, 高大建 申請人:寧波鑫高益磁材有限公司