CN102590771A - 高开放度超导磁共振磁体上的磁场调节装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于高开放度超导磁共振磁体上的磁场调节装置。高开放度的超导磁体的设计难度较普通超导磁体困难，开放度对于磁体各部分尺寸的限制导致成像区的磁场更不均匀、漏磁场范围更大，并且超导线圈以及其他铁磁性材料部件都会受到相当大的磁力。本发明公开了一种高开放度超导磁共振磁体上的磁场调节装置，包括一固定在铁轭上的低温瓦杜及设置在低温瓦杜内的超导线圈，其中，铁轭上设有与超导线圈相对应的磁场调节装置，该磁场调节装置由一个或多个高磁导率的部件构成。利用铁磁性材料对磁场的改变，提高成像区磁场均匀性并降低漏磁场的大小和范围。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于高开放度超导磁共振磁体上的磁场调节装置。
背景技术
磁共振成像系统是一种功能强大的成像设备，主磁体是其主要的硬件之一，可以在指定成像区域内提供高强度、稳定、高均匀度的磁场。而高开放度磁体除了满足上述要求外，由于尺寸上的低闭合程度，在临床实践中还可以大大消除病人的幽闭感，为扫描检查带来便利，因此比一般的磁体更受欢迎。
然而高开放度的超导磁体的设计难度较普通超导磁体困难，开放度对于磁体各部分尺寸的限制导致成像区的磁场更不均匀、漏磁场范围更大，并且超导线圈以及其他铁磁性材料部件都会受到相当大的磁力。为了弥补磁场的不均匀和降低漏磁场的范围，往往需要调整磁体线圈半径或加长超导线，从而大幅度提高成本；而为了支撑100kN量级的磁力，额外的机械结构往往会降低开放程度。另外一方面，主磁体的加工和装配会带来误差，磁场源位置上1mm的位置偏差就可能带来kN量级的磁力，从而需要设计额外的固定和支撑结构。
发明内容
一、要解决的技术问题
发明本装置的目的正是针对高开放度超导磁体设计中的上述困难提出的解决方案。通过在不影响成像视野范围和开放度的位置设置铁磁性材料，利用装置的铁磁性材料对磁场源的反作用力降低和调节主磁体受力；利用铁磁性材料对磁场的改变，提高成像区磁场均匀性并降低漏磁场的大小和范围。
二、为解决上述技术问题的技术方案
为解决上述技术问题，本发明高开放度超导磁共振磁体上的磁场调节装置，包括一固定在铁轭上的低温杜瓦及设置在低温杜瓦内的超导线圈，其特征在于：上述铁轭上设有与超导线圈相对应的磁场调节装置，该磁场调节装置由一个或多个铁磁性材料的部件构成。
作为优化，上述磁场调节装置设置在上述超导线圈内侧，上述磁场调节装置包括固接在铁轭上的铁环、设置在铁环内并通过磁导率接近空气的材料固定到铁轭上的调节块，上述调节块与上述超导线圈相对应。
作为优化，上述磁场调节装置设置在上述超导线圈外侧并固定在铁轭上，上述磁场调节装置为一弧形铁块，该铁块与上述超导线圈相对应。
作为优化，上述铁环有若干个小铁环拼接成型，上述小铁环螺接在上述铁轭上
三、本发明的有益效果
本发明系一种高开放度超导磁共振磁体上的磁场调节装置，由一个或多个铁磁性材料的部件构成。部件通常和磁场源在形状上近似，对于螺旋管结构的超导线圈典型形状为环状、柱状、片状，其形状通过优化算法计算得到，但也可根据需要设计为不对称或其他异形。每个部件既可以是固定的，也可以是可调整的。装置利用铁磁性材料对磁场源的反作用力降低和调节主磁体受力；利用铁磁性材料对磁场的改变，提高成像区磁场均匀性并降低漏磁场的大小和范围。通过合理的计算和设计，本装置可以达到调整成像区磁场均匀度、漏磁场大小和范围、磁体所受磁力三项中的一项或多项目的。
附图说明
下面结合附图对本发明高开放度超导磁共振磁体上的磁场调节装置作进一步说明：
图1是本发明实施例一的结构示意图；
图2是本发明实施例二的结构示意图一；
图3是本发明实施例二的结构示意图二。
图中，1为铁轭，2为低温杜瓦，3为超导线圈，4为铁环，5为固定螺杆， 6为调节块，7为铁块，8为成像区。
具体实施方式
实施方式一：如图1所示，本发明高开放度超导磁共振磁体上的磁场调节装置，包括一固定在铁轭1上的低温杜瓦2及设置在低温杜瓦2内的超导线圈3，其中，上述铁轭1上设有与超导线圈3相对应的磁场调节装置，该磁场调节装置由一个或多个高磁导率的部件构成。上述磁场调节装置设置在上述超导线圈3内侧，上述磁场调节装置包括固接在铁轭1上的铁环4、设置在铁环4内并磁导率接近空气的材料固定在铁轭1上的固定螺杆5及调节块6，上述调节块6与固定螺杆5螺接配合，并通过螺母紧固，上述调节块6与上述超导线圈3相对应。上述铁环4由若干个小铁环拼接成型，上述小铁环螺接在上述铁轭1上，本发明 小铁环有两个，当然，也可根据实际的需要设置多个。
上述固定螺杆5采用磁导率与空气基本相同的材料制成，例如环氧或不锈钢等。本实施例调节块6相对于铁轭1处于一个“悬空”的状态，其调节块6与铁轭1之间的磁导率几乎可以忽略，以此进行调节。
本实施例的磁场调节装置为可调型磁场调节装置，通过调节螺接在固定螺杆5上的调节块6达到对磁场的均匀度、漏磁场大小及范围、磁体所受磁力的大小进行调节，从而达到提高磁场均匀度、控制漏磁的大小及范围以及调整磁体所受的磁力大小。
现有磁体所受磁力的大小约为370KN，而由加工、装配误差引起的侧向拉力约为4KN，磁场的均匀度约为2000ppm，漏磁场5gs线范围较大。
本发明通过调节块6的上下移动调整，可将370KN的磁力调整为-3～3KN，可将铁环4改成不对称结构并左右调整，可将由加工、装配误差引起的约4kN侧向拉力调整为-0.3～0.3kN；同时，磁场均匀度可由2000ppm优化为130ppm；漏磁场5gs线范围可降低0.3～0.5m。
高磁导率的部件主要由铁，钴，镍和钆及其它们的合金制成。
实施方式二：如图2和3所示，本实施例与实施例一基本相同，所不同的 是本发明高开放度超导磁共振磁体上的磁场调节装置，包括一固定在铁轭1上的低温杜瓦2及设置在低温杜瓦2内的超导线圈3，其中，上述铁轭1上设有与超导线圈3相对应的磁场调节装置，该磁场调节装置由多个高磁导率的部件构成。上述磁场调节装置设置在上述超导线圈3外侧并固定在铁轭1上，上述磁场调节装置为一弧形铁块7，该铁块7与上述超导线圈3相对应。
本实施例可将结构不对称并可左右调整的铁块7，可将由加工、装配误差引起的约4kN侧向拉力调整为-0.3～0.3kN。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种高开放度超导磁共振磁体上的磁场调节装置，包括一固定在铁轭上的低温杜瓦及设置在低温杜瓦内的超导线圈，其特征在于：所述铁轭上设有与超导线圈相对应的磁场调节装置，该磁场调节装置由一个或多个高磁导率的部件构成。
2.根据权利要求1所述的高开放度超导磁共振磁体上的磁场调节装置，其特征在于：所述磁场调节装置设置在所述超导线圈内侧，所述磁场调节装置包括固接在铁轭上的铁环、设置在铁环内并通过磁导率接近空气的材料固定到铁轭上的调节块，所述调节块与所述超导线圈相对应。
3.根据权利要求1所述的高开放度超导磁共振磁体上的磁场调节装置，其特征在于：所述磁场调节装置设置在所述超导线圈外侧并固定在铁轭上，所述磁场调节装置为一弧形铁块，该铁块与所述超导线圈相对应。
4.根据权利要求2所述的高开放度超导磁共振磁体上的磁场调节装置，其特征在于：所述铁环由若干个小铁环拼接成型，所述小铁环螺接在所述铁轭上。
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