专利名称：永磁磁共振系统的磁场元件的温度控制方法
技术领域：
本发明涉及一种磁共振系统的温度控制方法，特别是涉及一种永磁磁共振系统的磁场元件的温度控制方法。
背景技术：
用于产生和调节磁场的磁场元件，包括磁块(Magnet block)、极板(Pole plate)、磁片叠层(Magnet lamination)和匀场块(Shim iron)等，是永磁磁共振系统的核心组成部分。请参阅图1，在一个典型的永磁磁共振系统中，磁块20a、20b、极板30a、30b、磁片叠层40a、40b和匀场块50a、50b分别相向地依次设置在下、上磁轭10a、10b上。
稳定性是上述磁场元件的重要参数，影响永磁稳定性的外界条件有许多种，其中最重要的是温度稳定性。但是永磁磁共振的磁场元件，特别是用来产生磁场的磁块20a、20b对温度的变化非常敏感。原因是由于永磁材料的特性随温度有比较大的变化，因此由它激励的磁场也相应有变化，变化表现为磁场强度的起伏和均匀性变差，而上述磁场的变化将直接导致磁共振系统成像质量的下降。
为了保持场强的稳定，在现有技术中，通常采用以绝热材料包覆所述的下、上磁轭10a、10b和磁场元件，或者在下、上磁轭10a、10b上或者其中设置冷却或者加热装置来使所述的磁场元件保持恒温。
然而，采用以绝热材料包覆所述的下、上磁轭10a、10b和磁场元件的方法不仅体积较大，而且效果也不甚理想，特别是虽然绝热材料降低了所述的磁场元件对外界温度变化的敏感度，但是增大了磁共振系统内部的一些发热部件，如图1中所示的设置在匀场块50a、50b上的梯度线圈60a、60b，对所述的磁场元件的温度稳定性的影响。
采用在下、上磁轭10a、10b上设置冷却装置的方法则需要使用电子冷却装置围绕设置在整个下、上磁轭10a、10b外周，其将所述的磁场元件冷却在低于环境温度10至50度的温度范围内，并利用包覆所述下、上磁轭10a、10b的绝热材料降低外界温度变化的影响。上述的设置冷却装置的方法可以取得较好的磁场稳定效果，然而，其过大的结构体积和过高的能耗大大地削弱了其实用性。
采用在下、上磁轭10a、10b上或者其中设置加热装置相对而言结构较为简单，如图1中所示，加热件100a、100b被设置在下、上磁轭10a、10b内(或者表面)，用来实现对所述的磁场元件的温度控制；进一步地，所述的加热件100a、100b还与温度控制单元70a、70b相连来实时调整温度。然而，这种单通道的加热装置的温度控制范围较小，其在靠近磁块20a、20b的范围可以使磁块20a、20b保持恒温状态，然而在远离磁块20a、20b的范围，进一步地，在极板30a、30b、磁片叠层40a、40b和匀场块50a、50b处的温度变化却无法实现有效的控制，而且对该处的温度变化的反应也相当迟缓。
申请号为99800973.3的中国专利申请对上述的加热装置做出改进，提出一种多通道的加热装置。该多通道加热装置在下、上磁轭10a、10b、磁块20a、20b和极板30a、30b中设置加热件，其有效地将所述的磁场元件保持在恒温的状态下，从而得到稳定的场强。
然而，上述的多通道的加热装置对所述的磁场元件实现的恒温的状态只是一种静止的稳定状态，如在磁块20a、20b的两端均设置加热件来强迫该磁块20a、20b处于一种静止的恒温状态。但是，一旦所述的静止的稳定状态被打破，如磁块20a、20b的某处发生热扰动(即温度的突然变化)，但是其两端又被所述的加热装置强制处于静止的恒温状态，则该热扰动对该磁块20a、20b内部的温度稳定性将造成较强烈的、震荡性的冲击，这种冲击对磁场强度的大小和均匀性都造成严重的影响，而且平复所述的冲击需要较长的时间。
发明内容
本发明的目的在于提出一种永磁磁共振系统的磁场元件的温度控制方法，其在所述的磁场元件的两端保持温度差，用来形成温度梯度以实现动态的温度稳定性，从而得到稳定的磁场强度。
为实现上述目的，本发明提出一种永磁磁共振系统的磁场元件的温度控制方法，通过在磁场元件的两端保持一定的温度而获得该磁场元件的温度稳定性，其中，在磁场元件的两端保持的温度具有温度差，从而在该磁场元件内形成温度梯度。
优选地，所述的永磁磁共振系统包括下、上磁轭，所述的磁场元件相向地分别设置在该下、上磁轭上，其中所述的磁场元件两端的温度沿着朝向该下、上磁轭的方向逐渐降低。该设置在该下磁轭上的磁场元件两端的温度最小值小于该设置在该上磁轭上的磁场元件两端的温度最小值。所述的磁场元件上设置梯度线圈，其中，在所述的磁场元件和梯度线圈之间设置隔热层来进行隔热。通过在所述的磁场元件两端设置加热件来得到所述的温度差，相应的温度控制单元分别与所述的加热件相连用来控制其温度。
通过上述的温度梯度，使得所述的磁场元件两端的温度沿朝向下、上磁轭的方向逐渐降低；并且通过使得设置在该下磁轭上的磁场元件的温度的最小值小于该设置在该上磁轭上的磁场元件的温度的最小值，从而在所述的下磁轭和上磁轭之间也形成温度梯度。在形成所述的温度梯度后，便可以在所述的磁场元件内建立起动态的温度稳定性。在所述的动态的温度稳定性被热扰动打破后，借助所述的温度梯度可以迅速将该热扰动传导至下磁轭并通过磁共振系统的底座传导到外界，从而平复该热扰动而重新建立起动态稳定的状态。
图1是现有的永磁磁共振系统的磁场元件的温度控制装置的示意图；以及图2是应用本发明方法的的永磁磁共振系统的磁场元件的温度控制装置的示意图。
具体实施例方式
与现有技术对磁场元件实现恒温的温度控制，从而得到静止的温度稳定性不同，本发明的永磁磁共振系统的磁场元件的温度控制方法在通过在磁场元件两端保持温度差，从而形成温度梯度以实现动态的温度稳定性。
请参阅图2，在一个永磁磁共振系统中，磁场元件，包括磁块20a、20b、极板30a、30b、磁片叠层40a、40b和匀场块50a、50b，分别相向地依次设置在下、上磁轭10a、10b上。所述的永磁磁共振系统的发热部件梯度线圈60a、60b设置在该匀场块50a、50b上。
磁块20a的两端设置加热件100a、200a，该加热件100a、200a之间存在温度差，以在该磁块20a内形成温度梯度。所述的加热件100a优选地设置在所述的下磁轭10a中；所述的加热件200a优选地设置在所述的极板30a中；并且所述的加热件200a的加热温度优选地高于该加热件100a的加热温度，从而使该磁块20a的温度沿朝向下磁轭10a的方向逐渐降低。
进一步地，该磁片叠层40a的两端设置加热件200a、300a，该加热件200a、300a之间存在温度差，以在该磁片叠层40a内形成温度梯度。其中，该加热件200a优选地共用该所述的设置在该极板30a中的加热件；所述的加热件300a优选地设置在该匀场块50a与该磁片叠层40a之间；并且所述的加热件300a的加热温度优选地高于该加热件200a的加热温度，从而使该磁片叠层40a的温度沿朝向下磁轭10a的方向逐渐降低。
上述的加热件100a、200a、300a分别与相应的温度控制单元70a、72a、74a相连。该温度控制单元70a、72a、74a分别用来控制所述的加热件100a、200a、300a的温度。
再进一步地，该匀场块50a与该梯度线圈60a之间设置隔热层400a，用来防止该梯度线圈60a产生的热量通过所述的匀场块50a传导到其他的磁场元件而影响其温度稳定性。
由于所述的磁场元件的设置的对称性，同理地，磁块20b的两端设置加热件100b、200b，该加热件100b、200b之间存在温度差，以在该磁块20b内形成温度梯度。所述的加热件100b优选地设置在所述的上磁轭10b中；所述的加热件200b优选地设置在所述的极板30b中；并且所述的加热件200b的加热温度优选地高于该加热件100b的加热温度，从而使该磁块20b的温度沿朝向上磁轭10b的方向逐渐降低。
进一步地，该磁片叠层40b的两端设置加热件200b、300b，该加热件200b、300b之间存在温度差，以在该磁片叠层40b内形成温度梯度。其中，该加热件200b优选地共用该所述的设置在该极板30b中的加热件；所述的加热件300b优选地设置在该匀场块50b与该磁片叠层40b之间；并且所述的加热件300b的加热温度优选地高于该加热件200b的加热温度，从而使该磁片叠层40b的温度沿朝向上磁轭10b的方向逐渐降低。
上述的加热件100b、200b、300b分别与相应的温度控制单元70b、72b、74b相连。该温度控制单元70b、72b、74b分别用来控制所述的加热件100b、200b、300b的温度。
再进一步地，该匀场块50b与该梯度线圈60b之间设置隔热层400b，用来防止该梯度线圈60b产生的热量通过所述的匀场块50b传导到其他的磁场元件而影响其温度稳定性。
通过上述的设置，便分别在所述的磁块20a、20b内、磁片叠层40a、40b内，以及磁块20a、20b，极板30a、30b，磁片叠层40a、40b和匀场块50a、50b之间的温度沿朝向下、上磁轭10a、10b的方向逐渐降低而形成温度梯度Ta、Tb；并且优选地使得该温度朝向下磁轭10a的方向逐渐降低的温度的最小值小于该温度朝向上磁轭10b的方向逐渐降低的温度的最小值，从而在所述的下磁轭10a和上磁轭10b之间也形成温度梯度。
在形成所述的温度梯度后，便可以在所述的磁块20a内、磁片叠层40a内，以及磁块20a、极板30a、磁片叠层40a和匀场块50a之间建立起动态的温度稳定性。在所述的动态的温度稳定性被热扰动打破后，借助该温度梯度Ta可以迅速将该热扰动传导至下磁轭10a并通过磁共振系统的底座传导到外界，从而平复该热扰动而重新建立起动态稳定的状态。
同样地，在形成所述的温度梯度后，便可以在所述的磁块20b内、磁片叠层40b内，以及磁块20b、极板30b、磁片叠层40b和匀场块50b之间建立起动态的温度稳定性。在所述的动态的温度稳定性被热扰动打破后，借助该温度梯度Tb可以迅速将该热扰动传递到上磁轭10a，并且借助所述的上磁轭10b和下磁轭10a之间的温度梯度沿着箭头M传导至下磁轭10a后再通过磁共振系统的底座传导到外界，从而平复该热扰动而重新建立起动态稳定的状态。
由于空气对流的原因，热量更易从下向上传播，因此一般情况下在上部比在下部采用更大的温度梯度来增强系统平复温度扰动的能力。
上述加热件可根据需要适当选用部分或全部，当磁共振系统对温度稳定性要求不高时，可只选用加热件100a、100b；当磁共振系统对温度稳定性要求较高时，可同时选用加热件100a、100b、200a、200b；如系统对温度稳定性能要求极高时，则选用上述所有加热件。
权利要求
1.一种永磁磁共振系统的磁场元件的温度控制方法，通过在磁场元件的两端保持一定的温度而获得该磁场元件的温度稳定性，其特征在于，在磁场元件的两端保持的温度具有温度差。
2.根据权利要求1的永磁磁共振系统的磁场元件的温度控制方法，其特征在于所述的永磁磁共振系统包括下、上磁轭(10a、10b)，所述的磁场元件相向地分别设置在该下、上磁轭(10a、10b)上，其中所述的磁场元件两端的温度沿着朝向该下、上磁轭(10a、10b)的方向逐渐降低。
3.根据权利要求2的永磁磁共振系统的磁场元件的温度控制方法，其特征在于该设置在该下磁轭(10a)上的磁场元件两端的温度最小值小于该设置在该上磁轭(10b)上的磁场元件两端的温度最小值。
4.根据权利要求2的永磁磁共振系统的磁场元件的温度控制方法，其特征在于所述的磁场元件上设置梯度线圈(60a、60b)，其中，在所述的磁场元件和梯度线圈(60a、60b)之间设置隔热层(400a、400b)来进行隔热。
5.根据上述权利要求中任意一项的永磁磁共振系统的磁场元件的温度控制方法，其特征在于通过在所述的磁场元件两端设置加热件(100a、200a、300a、100b、200b、300b)来得到所述的温度差。
6.根据权利要求5的永磁磁共振系统的磁场元件的温度控制方法，其特征在于温度控制单元(70a、72a、74a、70b、72b、74b)分别与相应的加热件(100a、200a、300a、100b、200b、300b)相连，用来控制所述的加热件(100a、200a、300a、100b、200b、300b)的温度。
全文摘要
本发明提出一种永磁磁共振系统的磁场元件的温度控制方法，通过在磁场元件的两端保持一定的温度而获得该磁场元件的温度稳定性，其中，在磁场元件的两端保持的温度具有温度差，从而在该磁场元件内形成温度梯度。在形成所述的温度梯度后，便可以在所述的磁场元件内建立起动态的温度稳定性。在所述的动态的温度稳定性被热扰动打破后，借助所述的温度梯度可以迅速将该热扰动传导至下磁轭并通过磁共振系统的底座传导到外界，从而平复该热扰动而重新建立起动态稳定的状态。
文档编号H01F7/02GK101090021SQ20061001220
公开日2007年12月19日 申请日期2006年6月12日 优先权日2006年6月12日
发明者朱红毅, 贺强, 刘晓光 申请人:西门子(中国)有限公司