一种用于核磁共振成像仪的永磁体的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于核磁共振成像仪的永磁体，该永磁体包括上下机架盖和立柱，并通过螺栓连接组成积木式装配轭铁，所述上下机架盖上按顺序对称装有磁钢、极板、匀场环、涡流盘、梯度线圈和发射线圈，形成测试区；所述极板上外端部装有匀场环；所述匀场环内装有涡流盘；所述匀场环内装有梯度线圈和发射线圈；永磁体成像区（即永磁体中心区域直径为400mm的球域）的磁场强度为2000高斯到4000高斯之间。采用铁基非晶合金软磁带材１Ｋ１０１制成的涡流盘能更好地消除或减小极板产生的涡流，信噪比更优，成像更清晰；采用采用N52~N55高性能钕铁硼和梯度、发射一体化线圈可以实现永磁体整体尺寸减小和整机质量减轻，并且加工简单，结构多变，便于匀场。
【专利说明】-种用于核磁共振成像仪的永磁体
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于核磁共振领域，特别是涉及一种用于核磁共振成像仪的永磁体。
【背景技术】
[0002] 钕铁硼稀土永磁材料，以其优良的磁性能得到越来越多的应用，被广泛用于医疗 的核磁共振成像仪领域。核磁共振成像仪不仅在医疗领域广泛应用，在食品科学、探矿找井 也有广泛的潜在应用。
[0003] 作为医疗器械行业的重要产品，医疗诊断影像仪是各级医院必不可少的装备之 一。其中，核磁共振成像仪提供的信息量最大、无电离辐射，对人体无不良影响。与X射线 和CT相比，磁共振成像具有分辨率高，成像参数多，诊断范围广，可任意断面扫描、无创无 损、无放射危害等优点，成为医用影像诊断仪的主流发展方向之一。核磁共振成像仪中的永 磁体是核心组件，对降低噪音，提高成像质量起到决定性作用。
[0004] 发明专利CN94114872. 6提供《一种高均匀度无涡流平板式核磁共振成像仪用永 磁磁体》，和实用新型专利CN2542205Y提供《双立柱开放式C型永磁型磁共振磁体》，对永磁 磁体的结构做了详细说明；发明专利CN1401295A和实用新型专利CN2493161Y提供《用于 核磁共振成像仪的永磁体》，提出了采用涡流补偿器消除由于大功率梯度电流所产生的涡 流效应而对图像质量带来的不良影响。但现有技术在提高永磁体的磁场强度、降低噪音、提 高成像质量、减少整体质量、提高加工组装调试效率和降低永磁体成本的能力存在缺陷或 不足。
【发明内容】
[0005] 为了解决现有技术在提高永磁体的磁场强度、降低噪音、提高成像质量和减少整 体质量的能力存在的缺陷或不足，本实用新型提供一种用于核磁共振成像仪的永磁体。
[0006] 本实用新型通过以下技术方案实现：
[0007] -种用于核磁共振成像仪的永磁体，包括上下机架盖和立柱，并通过螺栓连接组 成积木式装配C型轭铁，在上下机架盖上按顺序对称装有磁钢、极板、匀场环、涡流盘、梯度 线圈和发射线圈，形成成像区，成像区为永磁体检测区（即永磁体中心区域直径为400_的 球域)，磁场强度为200(Γ4000高斯；极板上外端部装有匀场环；匀场环内装有涡流盘；匀场 环内涡流盘上还装有梯度线圈和发射线圈。
[0008] 上下机架盖和立柱采用10号钢材质的钢板或ZG200-400铸钢。
[0009] 磁钢为Ν52~Ν55钕铁硼稀土永磁材料制成的圆形磁盘；极板为电工纯铁DT4制成 的圆形铁盘；涡流盘为铁基非晶合金带材制成的非晶薄片层层绝缘叠积的叠片矩形块粘接 成圆形软磁盘，几个这样的圆形软磁盘再错缝绝缘粘接制成圆形涡流盘，其中叠片方向垂 直于磁场方向；匀场环为电工纯铁制成的圆形铁环。
[0010] 磁钢为钕铁硼稀土永磁材料主要包括Pr/Nd=0. 2?0. 4、Pr25Nd75 2 9?31wt%、Co 0· 9?1. 5wt%、Cu 0· 1 ?0· 3wt%。 toon] 磁钢是由方形柱块粘接制成的圆形磁盘。
[0012] 梯度线圈和发射线圈为梯度和发射一体化线圈。
[0013] 永磁体为C型单立柱开放式结构，增大了永磁体的水平开放角度避免患者幽闭 恐惧感，对于C型单立柱开放式结构，存在漏磁现象，需要增加磁钢材料或采用高性能的 N52~N55磁钢保证测试区磁场强度。
[0014] 本实用新型带来的有益效果是：
[0015] 涡流的产生与磁化条件、涡流盘几何尺寸有关外，还与涡流盘材料的电阻率有关 (成反比)，采用材料电阻率高的铁基非晶合金软磁带材1 K 1 0 1制成的涡流盘能更好地 消除或减小极板产生的涡流，信噪比更优，成像更清晰；非晶是一种新型软磁合金材料，它 采用超急冷技术将熔融金属以每秒百万度的速度直接冷却，形成厚度为25-28 μ m的非晶 体薄带，得到原子排列组合上具有短程有序，长程无序特点的非晶合金组织，在微观结构上 完全不同于传统的金属和合金材料。铁基非晶带材具有超微细晶粒结构，以其高的磁导率、 高饱和磁感、低铁损和优良的稳定性，满足了当今电子产品向高频化、大电流、小型化、节能 化方向发展的需要，可以替代硅钢和铁氧体，应用于核磁共振成像仪的永磁体中。
[0016] 采用主要由 Pr/Nd=0. 2?0· 4、Pr25Nd75 2 9 ?31wt%、Co 0· 9?1. 5wt%、Cu 0· 1 ?0· 3wt% 组成的N52~ N55高性能钕铁硼减少重稀土镝的使用，从而降低了生产成本；磁钢中CoCu的 联合加入不仅提高了耐腐蚀性又提高磁钢磁性能。采用梯度、发射一体化线圈可以实现永 磁体高度尺寸减小，通过螺栓连接组成积木式装配C型轭铁，可以实现整机质量减轻，加工 工艺简单，结构多变和便于匀场。
【专利附图】
【附图说明】
[0017] 图1是C型永磁体结构示意图
[0018] 图2是圆形磁钢中磁铁块和非晶块结构示意图
[0019] 图中：1、立柱；2、上下机架盖；3、圆形磁钢；4、圆形极板；5、圆形润流盘；6、圆形 匀场环；7、梯度线圈；8、发射线圈；9、成像区；10、磁铁块；11、软磁块。
【具体实施方式】
[0020] 如图1所示，本实用新型采用单立柱1开放式结构通过上下机架盖2和单立柱1 形成单边磁回路，单立柱1和上下机架盖2通过螺栓连接组成积木式装配C型轭铁，单立 柱1和上下机架盖2采用10号钢材质的钢板或ZG200-400铸钢，立柱1为梯形立柱截面； 在上下机架盖2上按顺序对称装有圆形磁钢3、圆形极板4、圆形匀场环6、圆形涡流盘5、梯 度线圈7和发射线圈8,形成成像区9,成像区9为永磁体检测区（即永磁体中心区域直径为 400mm的球域)，磁场强度为200(Γ4000高斯；圆形极板4由电工纯铁DT4制成，圆形磁钢3 由Ν52~Ν55高性能钕铁硼磁钢制成；在圆形极板4上外端部设有电工纯铁DT4制成的圆形 匀场环6,在圆形匀场环6内设有铁基非晶合金软磁1Κ101带材制成的圆形涡流盘5,涡流 情况：Χ、Υ方向〈〇. 4%，Ζ方向〈1.0% @100Gs/m ;在圆形非晶涡流盘5的环氧板上贴磁片匀 场，均勻度：Φ 500mmX 380mm球时，均勻度：80ppm ; Φ400mmX 350mm球时，均勻度：20ppm ; 在圆形勻场环6内设有梯度线圈7和发射线圈8,梯度线圈7和发射线圈8可以制成一体从 而降低对称极板间隙起到减少磁钢用量降低成本。
[0021] 如图2所示，圆形磁钢3为N52~ N55钕铁硼稀土永磁材料，是由方型柱磁铁块10 粘接制成的与极板直径尺寸相同的圆形磁盘。园形涡流盘5采用铁基非晶合金软磁带材 1K101，是由层层绝缘叠积矩形软磁块11粘接制成的小于匀场环内径尺寸的圆形软磁盘， 再将多个这样的圆形软磁盘错缝相互绝缘粘接成圆形涡流盘，其中叠片方向垂直于磁场方 向，其中软磁块11是由几百层非晶薄片(仅25- 28 μ m厚）叠积粘接而成，因每层非晶片之 间是由环氧树脂粘结成的，所以层层之间是绝缘的。
[0022] 特定频率下润流产生的定性分析公式：i=4K*f*Bm*h*a2/8p ;其中：i为润流电 流，K为波形因素，f为磁化频率，Bm为磁感应强度峰值,h为极板的厚度，P为极板材料的 电阻率，a为极板边长。由上式可以得到，涡流的产生与磁化条件、涡流盘非晶叠片块几何 尺寸有关外，还与涡流盘材料的电阻率有关(成反比）。硅钢片的0=4〇?5(^〇.復，在4.5% 娃钢中添加4%铬ρ=82μΩ·〇ιι。Cu-Zn、Ni_Zn铁氧体的p=102?104Ω·ηι，1Κ101非晶薄 带Ρ=13〇μΩ.(：πι。采用硅钢片制成的涡流盘，涡流情况：Χ、Υ方向<1.〇%，Ζ方向〈2.5% @100G S/m ;采用铁基非晶合金软磁带材1Κ101非晶薄片制成的涡流盘，涡流情况：Χ、Υ方向 〈0· 4%，Ζ 方向〈1. 0% @100Gs/m。
[0023] N52?N55磁钢的钕铁硼稀土永磁材料主要包括Pr/Nd=0. 2?0. 4、Pr25Nd75 29?31wt%、Co 0· 9?1. 5wt%、Cu 0· 1?0· 3wt%。因Pr25Nd75是自然界存在的成分，不需要再次 分离从而降低了生产成本；磁钢中有Pr可以提高矫顽力，Pr加入又减少重稀土镝的使用， 从而降低了生产成本；磁钢中CoCu的联合加入不仅提高了耐腐蚀性又提高磁钢磁性能，但 要注意到Co低于0. 9wt%起不到耐腐蚀性，高于1. 5wt%会减低剩磁。加入Co再加入Cu可 以进一步提高耐腐蚀性，但要注意到低于〇. lwt%不起作用，而高于0. 3wt%会降低剩磁。
[0024] 实施例1 :C型开放式永磁体
[0025] 主磁场强度：3500±15Gs (磁体恒温在32°C时）；
[0026] 磁材：NdFeB ;
[0027] 剩磁 Br :14. 9KGs;
[0028] 矫顽力 bHc:彡 10. 5K0e ;
[0029] 最大磁能积（BH) max :53MG0e ;
[0030] 磁钢高度：150 mm;
[0031] 磁场方向：垂直，上极面为S ;
[0032] 磁体间隙：极面到极面510mm ;
[0033] 极板直径：1200mm ;
[0034] 均勻度：Φ 500mmX 380mm 球时，均勻度：100ppm ; Φ400mmX 350mm 球时，均勻度： 20ppm ；
[0035] 涡流情况：磁体具有防涡流处理（X、Y方向〈0. 4%，Z方向〈1. 0% @100Gs/m)
[0036] 磁体外尺寸：宽1. 2 m ;高1. 7m ;长2. lm
【权利要求】
1. 一种用于核磁共振成像仪的永磁体，包括上下机架盖和立柱，其特征在于，所述上下 机架盖和立柱通过螺栓连接组成积木式装配C型轭铁；所述上下机架盖上按顺序对称装有 磁钢、极板、匀场环、涡流盘、梯度线圈和发射线圈，在永磁体中心区域直径为400mm的球域 形成成像区；所述极板上外端部装有匀场环；所述匀场环内装有涡流盘；所述匀场环内涡 流盘上还装有梯度线圈和发射线圈。
2. 根据权利要求1所述的一种用于核磁共振成像仪的永磁体，其特征在于：所述的上 下机架盖和立柱为10号钢材质的钢板或为ZG200-400铸钢。
3. 根据权利要求1所述的一种用于核磁共振成像仪的永磁体，其特征在于：所述涡流 盘为铁基非晶合金带材制成的非晶薄片层层绝缘叠积的叠片矩形块粘接成块块绝缘的一 个圆形软磁盘，几个这样的圆形软磁盘再错缝绝缘粘接制成涡流盘，其中叠片方向垂直于 磁场方向。
4. 根据权利要求1所述的一种用于核磁共振成像仪的永磁体，其特征在于，所述磁钢 为钕铁硼稀土永磁材料制成的圆形磁盘；所述极板为电工纯铁DT4制成的圆形铁盘；所述 匀场环为电工纯铁DT4制成的圆形铁环。
5. 根据权利要求1所述的一种用于核磁共振成像仪的永磁体，其特征在于：所述磁钢 是由方形柱块粘接制成的圆形磁盘。
6. 根据权利要求1所述的一种用于核磁共振成像仪的永磁体，其特征在于：所述涡流 盘采用铁基非晶合金软磁带材1K101非晶薄片制成层层绝缘叠积的叠片矩形块粘接制成 的小于匀场环内侧尺寸的圆形软盘，再将多个这样的圆形软磁盘错缝相互绝缘粘接成圆形 涡流盘。
7. 根据权利要求1所述的一种用于核磁共振成像仪的永磁体，其特征在于：所述梯度 线圈和发射线圈为梯度和发射一体化线圈。
8. 根据权利要求1所述的一种用于核磁共振成像仪的永磁体，其特征在于：所述成像 区为永磁体检测区，即磁体中心区域直径为400mm的球域，磁场强度为200(Γ4000高斯。
【文档编号】H01F27/34GK203828931SQ201420131736
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年3月21日 优先权日:2014年3月21日
【发明者】陈晓东, 白琼, 杨永泽 申请人:沈阳中北真空磁电科技有限公司