一種用于核磁共振成像儀的永磁體的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種用于核磁共振成像儀的永磁體，該永磁體包括上下機架蓋和雙立柱，并通過螺栓連接組成積木式裝配型H型軛鐵，所述上下機架蓋上按順序?qū)ΨQ裝有磁鋼、極板、勻場環(huán)、渦流盤、梯度線圈和發(fā)射線圈，形成測試區(qū)；所述極板上外端部裝有勻場環(huán)；所述勻場環(huán)內(nèi)裝有渦流盤；所述勻場環(huán)內(nèi)渦流盤上裝有梯度線圈和發(fā)射線圈；永磁體成像區(qū)（即永磁體中心區(qū)域直徑為400mm的球域）的磁場強度為4000高斯到5500高斯之間。采用鐵基非晶合金軟磁帶材１Ｋ１０１非晶薄片粘接制成的渦流盤能更好地消除或減小極板產(chǎn)生的渦流，信噪比更優(yōu)，成像更清晰；采用采用N52~N55高性能釹鐵硼磁鋼和梯度、發(fā)射一體化線圈可以實現(xiàn)永磁體整體尺寸減小和整機質(zhì)量減輕，并且加工簡單，結(jié)構(gòu)多變，便于勻場。
【專利說明】-種用于核磁共振成像儀的永磁體

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型屬于核磁共振領(lǐng)域，特別是涉及一種用于核磁共振成像儀的永磁體。

【背景技術(shù)】
[0002] 釹鐵硼稀土永磁材料，以其優(yōu)良的磁性能得到越來越多的應(yīng)用，被廣泛用于醫(yī)療 的核磁共振成像儀領(lǐng)域。核磁共振成像儀不僅在醫(yī)療領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，在食品科學(xué)、探礦找井 也有廣泛的潛在應(yīng)用。
[0003] 作為醫(yī)療器械行業(yè)的重要產(chǎn)品，醫(yī)療診斷影像儀是各級醫(yī)院必不可少的裝備之 一。其中，核磁共振成像儀提供的信息量最大、無電離輻射，對人體無不良影響。與X射線 和CT相比，磁共振成像具有分辨率高，成像參數(shù)多，診斷范圍廣，可任意斷面掃描、無創(chuàng)無 損、無放射危害等優(yōu)點，成為醫(yī)用影像診斷儀的主流發(fā)展方向之一。核磁共振成像儀中的永 磁體是核心組件，對降低噪音，提高成像質(zhì)量起到?jīng)Q定性作用。
[0004] 發(fā)明專利CN94114872. 6提供《一種高均勻度無渦流平板式核磁共振成像儀用永 磁磁體》和實用新型專利CN2542205Y提供《雙立柱開放式C型永磁型磁共振磁體》，對永磁 磁體的結(jié)構(gòu)做了詳細說明；發(fā)明專利CN1401295A和實用新型專利CN2493161Y提供《用于 核磁共振成像儀的永磁體》，提出了采用渦流補償器消除由于大功率梯度電流所產(chǎn)生的渦 流效應(yīng)而對圖像質(zhì)量帶來的不良影響。但現(xiàn)有技術(shù)在提高永磁體的磁場強度、降低噪音、提 高成像質(zhì)量、減少整體質(zhì)量、提高加工組裝調(diào)試效率和降低永磁體成本的能力存在缺陷或 不足。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)在提高永磁體的磁場強度、降低噪音、提高成像質(zhì)量和減少整 體質(zhì)量的能力存在的缺陷或不足，本實用新型提供一種用于核磁共振成像儀的永磁體。
[0006] 本實用新型通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：
[0007] -種用于核磁共振成像儀的永磁體，包括上下機架蓋和雙立柱，并通過螺栓連接 組成積木式裝配型Η型軛鐵，在上下機架蓋上按順序?qū)ΨQ裝有磁鋼、極板、勻場環(huán)、渦流 盤、梯度線圈和發(fā)射線圈，形成成像區(qū)，成像區(qū)為永磁體檢測區(qū)（即永磁體中心區(qū)域直徑為 400mm的球域)，磁場強度為400(Γ5500高斯；極板上外端部裝有勻場環(huán)；勻場環(huán)內(nèi)裝有渦流 盤；勻場環(huán)內(nèi)還裝有梯度線圈和發(fā)射線圈。
[0008] 上下機架蓋和雙立柱采用10號鋼材質(zhì)的鋼板或ZG200-400鑄鋼。
[0009] 磁鋼為Ν52~Ν55釹鐵硼稀土永磁材料制成的多邊形磁鐵盤；極板為電工純鐵DT4 制成的多邊形鐵板；渦流盤為鐵基非晶合金帶材制成的非晶薄片層層絕緣疊積的疊片矩形 塊粘接成塊塊絕緣的一個多邊形軟磁板，幾個這種多邊形軟磁板再錯縫絕緣粘接制成多邊 形渦流盤，其中疊片方向垂直于磁場方向；勻場環(huán)為電工純鐵DT4制成的多邊形鐵環(huán)。
[0010] 所述磁鋼為Ν52~Ν55釹鐵硼稀土永磁材料制成；所述釹鐵硼稀土永磁材料含有 Pr、Nd、Co、Cu，其中 Pr/Nd=0. 2?0· 4、Co=0. 5?1. 5wt%、Cu= 0· 1 ?0· 2wt%。 toon] 磁鋼是由方形柱塊粘接制成的多邊形磁鐵盤。
[0012] 渦流盤采用鐵基非晶合金軟磁帶材1K101非晶薄片制成是由層層絕緣疊積的疊 片矩形塊粘接制成的塊與塊絕緣尺寸小于勻場環(huán)內(nèi)側(cè)尺寸的軟磁板，再將多個這樣的軟磁 板錯縫相互絕緣粘接成多邊形渦流盤。
[0013] 梯度線圈和發(fā)射線圈為梯度和發(fā)射一體化線圈。
[0014] 永磁體為Η型雙立柱開放式框架結(jié)構(gòu)，增大了永磁體的水平開放角度避免患者幽 閉恐懼感，對于Η型雙立柱開放式框架結(jié)構(gòu)，采用多邊形磁鐵盤，需要增加磁鋼材料或采用 高磁性能的Ν52~Ν55磁鋼保證測試區(qū)磁場強度。
[0015] 本實用新型帶來的有益效果是：
[0016] 渦流的產(chǎn)生與磁化條件、渦流盤幾何尺寸有關(guān)外，還與渦流盤材料的電阻率有關(guān) (成反比)，采用材料電阻率高的鐵基非晶合金軟磁帶材1 Κ 1 0 1制成的渦流盤能更好地 消除或減小極板產(chǎn)生的渦流，信噪比更優(yōu)，成像更清晰；非晶是一種新型軟磁合金材料，它 采用超急冷技術(shù)將熔融金屬以每秒百萬度的速度直接冷卻，形成厚度為25-28 μ m的非晶 體薄帶，得到原子排列組合上具有短程有序，長程無序特點的非晶合金組織，在微觀結(jié)構(gòu)上 完全不同于傳統(tǒng)的金屬和合金材料。鐵基非晶帶材具有超微細晶粒結(jié)構(gòu)，以其高的磁導(dǎo)率、 高飽和磁感、低鐵損和優(yōu)良的穩(wěn)定性，滿足了當(dāng)今電子產(chǎn)品向高頻化、大電流、小型化、節(jié)能 化方向發(fā)展的需要，可以替代硅鋼和鐵氧體，應(yīng)用于核磁共振成像儀的永磁體中。
[0017] 采用主要由 Pr/Nd=0. 2?0· 4、Pr25Nd75 29?31wt%、Co 0· 9?1. 5wt%、Cu 0· 1 ?0· 3wt% 組 成的N52~N55高性能釹鐵硼減少重稀土鏑的使用，從而降低了生產(chǎn)成本；磁鋼中CoCu的聯(lián) 合加入不僅提高了耐腐蝕性又提高磁鋼磁性能。采用梯度、發(fā)射一體化線圈可以實現(xiàn)永磁 體高度尺寸減??；通過螺栓連接組成積木式裝配型Η型軛鐵，可以實現(xiàn)整機質(zhì)量減輕，加工 工藝簡單，結(jié)構(gòu)多變和便于勻場。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018] 圖1是Η型永磁體結(jié)構(gòu)示意圖
[0019] 圖2是多邊形磁鋼中磁鐵塊和非晶塊結(jié)構(gòu)示意圖
[0020] 圖中：1、雙立柱；2、上下多邊形機架蓋；3、多邊形磁鋼；4、多邊形極板；5、多邊形 勻場環(huán)；6、多邊形渦流盤；7、一體化線圈；8、成像區(qū)；9、磁鐵塊；10、軟磁塊。

【具體實施方式】
[0021] 如圖1所示，本實用新型采用雙立柱1的開放式結(jié)構(gòu)通過上下多邊形機架蓋2和 雙立柱1形成對稱雙邊磁回路，雙立柱1和上下多邊形機架蓋2通過螺栓連接組成積木式 裝配型Η型軛鐵，雙立柱1和上下多邊形機架蓋2采用10號鋼材質(zhì)的鋼板或ZG200-400鑄 鋼，雙立柱1立柱截面為長方形；在上下多邊形機架蓋2上按順序?qū)ΨQ裝有多邊形磁鋼3、 多邊形極板4、多邊形勻場環(huán)5、多邊形渦流盤6、一體化線圈7,形成成像區(qū)8,成像區(qū)8為永 磁體檢測區(qū)（即永磁體中心區(qū)域直徑為400mm的球域)，磁場強度為400(Γ5500高斯；多邊形 極板4由電工純鐵DT4制成，多邊形磁鋼3由Ν52~Ν55的高性能釹鐵硼磁鋼制成；在多邊形 極板4上外端部設(shè)有電工純鐵DT4制成的多邊形勻場環(huán)5,在多邊形勻場環(huán)5內(nèi)設(shè)有軟磁 鐵基非晶合金1Κ101帶材制成的多邊形渦流盤6,渦流情況 ：Χ、Υ方向〈0. 4%，Ζ方向〈1. 0% OlOOGs/m ;在多邊型非晶渦流盤15的環(huán)氧板上貼磁片勻場，均勻度：Φ 500mmX 380mm球時， 均勻度：80ppm ;C>400mmX350mm球時，均勻度：20ppm ;在多邊形勻場環(huán)5內(nèi)設(shè)有梯度和發(fā) 射一體化線圈7。
[0022] 如圖2所示，多邊形磁鋼3為N52~N55釹鐵硼稀土永磁材料，是由方型柱磁鐵塊9 粘接制成的多邊形磁鐵盤。多邊形渦流盤6采用鐵基非晶合金軟磁帶材1K101材料是由層 層絕緣疊積的矩形軟磁塊10粘接制成的小于勻場環(huán)內(nèi)側(cè)尺寸的軟磁板，再將多個這樣的 軟磁板錯縫相互絕緣粘接成多邊形渦流盤，其中疊片方向垂直于磁場方向。其中軟磁塊10 是由幾百層非晶薄片(僅25- 28 μ m厚）疊積粘接而成，因每層非晶片之間是由環(huán)氧樹脂粘 結(jié)成的，所以層層之間是絕緣的。
[0023] 特定頻率下潤流產(chǎn)生的定性分析公式：i=4K*f*Bm*h*a2/8p ;其中：i為潤流電 流，K為波形因素，f為磁化頻率，Bm為磁感應(yīng)強度峰值，h為極板的厚度，P為極板材料 的電阻率，a為極板邊長。由上式可以得到，渦流的產(chǎn)生與磁化條件、渦流盤非晶疊片塊 幾何尺寸有關(guān)外，還與渦流盤材料的電阻率有關(guān)(成反比）。硅鋼片的Ρ=4(Γ5〇μΩ.(：πι，在 4. 5% 硅鋼中添加 4% 鉻 Ρ =82μΩ · cm。Cu-Zn、Ni-Zn 鐵氧體的 Ρ =102?104 Ω · m，1Κ101 非晶 薄帶Ρ =13〇μΩ . cm。采用硅鋼片制成的渦流盤，渦流情況：X、Y方向〈1. 〇%，Z方向〈2. 5% @100GS/m ;采用鐵基非晶合金軟磁帶材1K101非晶薄片制成的渦流盤，渦流情況：X、Y方向 〈0· 4%，Ζ 方向〈1. 0% @100Gs/m。
[0024] N52?N55磁鋼的釹鐵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%，因Pr25Nd75是自然界存在的成分，不需要再次分離從而降低 了生產(chǎn)成本；磁鋼中有Pr可以提高矯頑力，Pr加入又減少重稀土鏑的使用，從而降低了生 產(chǎn)成本；磁鋼中CoCu的聯(lián)合加入不僅提高了耐腐蝕性又提高磁鋼磁性能，但要注意到Co低 于0. 9wt%起不到耐腐蝕性，高于1. 5wt%會減低剩磁。加入Co再加入Cu可以進一步提高 耐腐蝕性，但要注意到低于0. lwt%不起作用，而高于0. 3wt%會降低剩磁。
[0025] 實施例1 :H型開放式永磁體
[0026] 主磁場強度：5000±50Gs (磁體恒溫在32°C時）；
[0027] 磁材：NdFeB ;
[0028] 剩磁 Br :14. 9KGs;
[0029] 矯頑力 bHc:彡 10. 5K0e ;
[0030] 最大磁能積（BH) max :53MG0e ;
[0031] 磁鋼高度：220mm;
[0032] 磁場方向：垂直，上極面為S ;
[0033] 磁體間隙：極面到極面510mm ;
[0034] 極板寬度：1400mm ;
[0035] 均勻度：Φ 500mmX 380mm 球時，均勻度：100ppm ; Φ400mmX 350mm 球時，均勻度： 20ppm ；
[0036] 渦流情況：磁體具有防渦流處理（X、Y方向〈0. 4%，Z方向〈1. 0% @100Gs/m)
[0037] 磁體外尺寸：寬1. 5 m ;高1. 9m ;長2. 8m
【權(quán)利要求】
1. 一種用于核磁共振成像儀的永磁體，包括上下機架蓋和雙立柱，其特征在于，所述上 下機架蓋和雙立柱通過螺栓連接組成積木式裝配型Η型軛鐵；所述上下機架蓋上按順序?qū)?稱裝有磁鋼、極板、勻場環(huán)、渦流盤、梯度線圈和發(fā)射線圈，在永磁體中心區(qū)域直徑為400mm 的球域形成成像區(qū)；所述極板上外端部裝有勻場環(huán)；所述勻場環(huán)內(nèi)裝有渦流盤；所述勻場 環(huán)內(nèi)渦流盤上還裝有梯度線圈和發(fā)射線圈。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于核磁共振成像儀的永磁體，其特征在于：所述的上 下機架蓋和雙立柱為10號鋼材質(zhì)的鋼板或為ZG200-400鑄鋼。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于核磁共振成像儀的永磁體，其特征在于：所述渦流 盤為鐵基非晶合金帶材制成的非晶薄片層層絕緣疊積的疊片矩形塊粘接成塊塊絕緣的一 個多邊形軟磁板，幾個這樣的多邊形軟磁板再錯縫絕緣粘接制成渦流盤，其中疊片方向垂 直于磁場方向。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于核磁共振成像儀的永磁體，其特征在于，所述磁鋼 為釹鐵硼稀土永磁材料制成的多邊形磁盤；所述極板為電工純鐵DT4制成的多邊形鐵板； 所述勻場環(huán)為電工純鐵DT4制成的多邊形鐵環(huán)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于核磁共振成像儀的永磁體，其特征在于：所述磁鋼 是由方形柱塊粘接制成的多邊形磁鐵盤。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于核磁共振成像儀的永磁體，其特征在于：所述渦流 盤采用鐵基非晶合金軟磁帶材1K101非晶薄片制成層層絕緣疊積的疊片矩形塊粘接制成 的小于勻場環(huán)內(nèi)側(cè)尺寸的軟磁板，再將多個這樣的軟磁板錯縫相互絕緣粘接成多邊形渦流 盤。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于核磁共振成像儀的永磁體，其特征在于：所述梯度 線圈和發(fā)射線圈為梯度和發(fā)射一體化線圈。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于核磁共振成像儀的永磁體，其特征在于：所述成像 區(qū)為永磁體檢測區(qū)，磁場強度為400(Γ5500高斯。
【文檔編號】A61B5/055GK203828932SQ201420132378
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年3月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月21日
【發(fā)明者】陳曉東, 白瓊, 楊永澤 申請人:沈陽中北真空磁電科技有限公司