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CN1197525C - 磁场调节用装置、磁场调节方法 - Google Patents

磁场调节用装置、磁场调节方法 Download PDF

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CN1197525C
CN1197525C CN 01141671 CN01141671A CN1197525C CN 1197525 C CN1197525 C CN 1197525C CN 01141671 CN01141671 CN 01141671 CN 01141671 A CN01141671 A CN 01141671A CN 1197525 C CN1197525 C CN 1197525C
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Inventor
青木雅昭
Original Assignee
株式会社新王磁材
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/28Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64
    • G01R33/38Systems for generation, homogenisation or stabilisation of the main or gradient magnetic field
    • G01R33/387Compensation of inhomogeneities
    • G01R33/3873Compensation of inhomogeneities using ferromagnetic bodies ; Passive shimming

Abstract

本发明的磁场调节用装置,根据磁场发生装置的空隙的预定部位磁场强度、把调节片配置在磁场发生装置预定位置时的磁场变化量、磁场均匀度的目标值,用线形计画法算出配置磁场调节片的位置及个数。根据磁场调节片的位置及个数,算出磁场均匀度的预想值。把该磁场均匀度的预想值为预定值以下时的磁场调节片的位置及个数,显示在显示部上。作业者根据该显示,将磁场调节片配置在磁场发生装置上。如果磁场均匀度的预想值大于预定值,再用直接探索法,对每个磁场调节片位置,算出磁场均匀度的预想值。选择磁场均匀度的预想值为最小的磁场调节片的位置及个数,显示在显示部上。作业者根据该显示,把磁场调节片配置在磁场发生装置上。

Description

磁场调节用装置、磁场调节方法

技术领域

本发明涉及磁场调节用装置、磁场调节方法和记录媒体,具体地说,涉及MRI装置等用的磁场发生装置的磁场调节用装置、磁场调节方法和记录磁场调节用程序的记录媒体。

背景技术

MRI装置用的磁性回路,要求非常严格的磁场均匀度(例如30ppm)。虽然在出厂时调节了磁场,确保了磁场均匀度,但是在运输过程中,由于振动、设置环境等的变化,磁场均匀度常常恶化(例如到达50ppm左右)。因此,在到达MRI装置设置现场时,要用可动轭铁或调节螺栓,再次调节磁场均匀度。磁场均匀度用(磁场强度的最大值-磁场强度的最小值)×106/(中心磁场强度或平均磁场强度)求出,得到的值越小,表示磁场均匀度越高。

经过该调节,如果磁场均匀度仍达不到预定范围,则必须将把长方体状小磁铁构成的磁场调节片,粘贴在磁极板的硅钢板上,进行最终调节。

该情形时,用线形计画法算出粘贴在磁极板上的磁场调节片的位置和个数的技术,在日本特开平9-56692号公报中已揭示。

但是,其具体方法未公开,不容易进行磁场调节。

发明内容

为此,本发明的目的是提供一种能容易且高精度地调节磁场的、磁场调节用装置、磁场调节方法和记录媒体。

本发明的一个方面是提供磁场调节用装置,用于调节磁场发生装置的空隙的磁场,该磁场发生装置包含相向配置的一对板状轭铁、以及设在该一对板状轭铁的各相向面侧的永久磁铁,其特征在于该磁场调节用装置具有:测定上述空隙的预定部位磁场强度的机构;存储把磁场调节片配置在上述磁场发生装置的预定位置时的磁场变化量的机构;输入磁场均匀度的目标值的机构;根据上述磁场强度、磁场变化量和上述目标值,利用数理计画法、数理计画法+直接探索法中任一方法,计算磁场调节片的位置和个数及磁场均匀度的预想值的机构;以及输出磁场调节片的位置和个数的输出机构。

本发明的另一个方面是提供磁场调节方法,用于调节磁场发生装置的空隙的磁场,该磁场发生装置包含相向配置的一对板状轭铁、以及设在该一对板状轭铁的各相向面侧的永久磁铁,其特征在于该方法包括以下步骤:测定上述空隙的预定部位磁场强度的步骤(a);存储将磁场调节片配置在磁场发生装置预定位置时的磁场变化量的步骤(b);输入磁场均匀度的目标值的步骤(c);根据上述磁场强度、磁场变化量和上述目标值,利用数理计画法、数理计画法+直接探索法中任一方法,计算磁场调节片的位置和个数及磁场均匀度的预想值的步骤(d);输出磁场调节片的位置和个数的步骤(e);以及根据上述输出的磁场调节片的位置及个数,把磁场调节片配置在磁场发生装置的步骤(f)。

本发明的另一个方面是提供计算机可读取的记录媒体,用于记录程序,该程序用于调节磁场发生装置的空隙的磁场,该磁场发生装置包含相向配置的一对板状轭铁、以及设在该一对板状轭铁的各相向面侧的永久磁铁,其特征在于把以下步骤记录在由计算机执行的程序中:输入上述空隙的预定部位磁场强度的步骤;存储将磁场调节片配置在磁场发生装置预定位置时的磁场变化量的步骤;输入磁场均匀度的目标值的步骤;根据上述磁场强度、磁场变化量和上述目标值,计算磁场调节片的位置和个数的步骤;根据上述磁场调节片的位置和个数,计算磁场均匀度的预想值的步骤;以及输出当磁场均匀度的预想值在预定值以下时的、磁场调节片的位置和个数的步骤。

在本发明中,根据磁场发生装置的空隙的磁场强度、把磁场调节片配置在磁场发生装置预定位置时的磁场变化量、磁场均匀度目标值,例如用线形计画法算出配置磁场调节片的位置及个数。根据磁场调节片的位置及个数,算出磁场均匀度的预想值。把该磁场均匀度的预想值为预定值以下时的磁场调节片的位置及个数,输出在显示部上。作业者只要根据该输出配置磁场调节片即可。所以,根据输入的目标值,可用少的磁场调节片高精度地调节磁场。

另外,优选判断算出的磁场调节片的个数是否是在上限值以下。把磁场调节片的个数为上限值以下时的磁场均匀度的预想值,与预定值比较,输出该预想值为预定值以下时的磁场调节片的位置和个数。这样,对配置的磁场调节片的个数设定上限值,可以用更少的磁场调节片调节磁场。

另外,当磁场均匀度的预想值大于预定值时,优选对每个磁场调节片位置,进一步算出把磁场调节片配置在磁场发生装置预定位置时的磁场均匀度预想值。并且,输出磁场均匀度的预想值为最小时的磁场调节片的位置及个数,根据输出的磁场调节片的位置及个数,把磁场调节片配置在磁场发生装置上。

这样,如果磁场均匀度的预想值大于预定值,例如进一步用直接探索法算出磁场均匀度的预想值,选择并输出磁场均匀度的预想值为最小时的磁场调节片的位置及个数。因此,作业者根据该输出,把磁场调节片配置在磁场发生装置上,可更高精度地调节磁场。

本发明另一个方面是提供磁场调节用装置,用于调节磁场发生装置的空隙的磁场,该磁场发生装置包含相向配置的一对板状轭铁、以及设在该一对板状轭铁的各相向面侧的永久磁铁,其特征在于该磁场调节用装置具有:测定上述空隙的预定部位磁场强度的机构;存储将磁场调节片配置在上述磁场发生装置的预定位置时的磁场变化量的机构;根据上述磁场强度和磁场变化量,对每个磁场调节片的位置,计算将磁场调节片配置在磁场发生装置预定位置时的磁场均匀度的预想值的计算机构;输出上述磁场均匀度的预想值为最小时的、磁场调节片的位置和个数的机构。

本发明的另一个方面是提供磁场调节方法,用于调节磁场发生装置的空隙的磁场,该磁场发生装置包含相向配置的一对板状轭铁、以及设在该一对板状轭铁的各相向面侧的永久磁铁,其特征在于该方法包括以下步骤:测定上述空隙的预定部位磁场强度的步骤(a);存储将磁场调节片配置在磁场发生装置预定位置时的磁场变化量的步骤(b);根据上述磁场强度和磁场变化量,对每个磁场调节片的位置,计算将磁场调节片配置在磁场发生装置预定位置时的磁场均匀度的预想值的步骤(c);输出上述磁场均匀度的预想值为最小时的、磁场调节片的位置和个数的步骤(d);以及根据上述显示的磁场调节片的位置及个数,把磁场调节片配置在磁场发生装置上的步骤(e)。

本发明的另一个方面是提供计算机可读取的记录媒体,用于记录程序,该程序用于调节磁场发生装置的空隙的磁场,该磁场发生装置包含相向配置的一对板状轭铁、以及设在该一对板状轭铁的各相向面侧的永久磁铁,其特征在于把以下步骤记录在由计算机执行的程序中:输入上述空隙的预定部位的磁场强度的步骤;存储将磁场调节片配置在磁场发生装置预定位置时的磁场变化量的步骤;根据上述磁场强度和磁场变化量,对每个磁场调节片的位置,计算将磁场调节片配置在磁场发生装置预定位置时的磁场均匀度的预想值的步骤;输出上述磁场均匀度的预想值为最小时的、磁场调节片的位置和个数的步骤。

在本发明中,根据磁场发生装置的空隙的磁场强度、和把磁场调节片配置在磁场发生装置预定位置时的磁场变化量,例如用直接探索法,对每个磁场调节片位置算出磁场均匀度的预想值。然后,选择并输出磁场均匀度的预想值为最小时的磁场调节片的位置及个数。作业者只要根据该输出,将磁场调节片配置在磁场发生装置上即可,所以,可容易且高精度地调节磁场。

为了算出磁场均匀度的预想值,优选判断配置在磁场发生装置上的磁场调节片的个数是否在上限值以下。当磁场调节片的个数在上限值以下时,输出磁场均匀度的预想值为最小时的磁场调节片的位置及个数。这样,通过对配置的磁场调节片的个数设定上限值,可用更少的磁场调节片调节磁场,并不妨害倾斜磁场线圈。

在上述发明中,优选在上述永久磁铁上设置硅钢板,上述磁场调节片配置在该硅钢板上。这时,可减少每一个磁场调节片的磁场变化量,可容易地进行磁场微调节。

另外,上述磁场调节片优选是磁铁。这时,可在正负两方向调节磁场,可更灵活地进行磁场的调节。

本发明的上述目的和其它目的、特征和优点,在以下结合附图的实施例说明中将更加清楚。

附图说明

图1是表示本发明一实施例的图解图。

图2A和图2B是表示磁场调节片的粘贴位置的图解图。

图3是表示本发明动作之一例的流程图。

图4是表示继续图3动作的流程图。

图5是表示用直线探索法进行动作之一例的流程图。

图6A~图6D是表示用线形计画法计算例的图解图。

图7A~图7D是表示用直接探索法计算例的图解图。

图8A~8D是表示将用线形计画法和直接探索法组合计算例的图解图。

具体实施方式

下面,参照附图说明本发明的实施例。

如图1所示,本发明一实施例的磁场调节用装置10,例如用于调节MRI用磁场发生装置100的空隙102的磁场。

磁场发生装置100,包含形成空隙102地相向配置的一对板状轭铁104a、104b。

在板状轭铁104a和104b的各相向面侧,配置着永久磁铁组106a、106b,在永久磁铁106a、106b组的各相向面侧,固定着磁极板108a、108b。

永久磁铁组106a、106b分别由R-Fe-B系烧结磁铁构成,例如是把边长为50mm的立方体状磁铁单体等重叠成三层而形成的。R-Fe-B系烧结磁铁在美国专利第4,770,723号中有记载。

磁极板108a包含圆板状的基板110,该基板110由配置在永久磁铁组106a主面的铁构成。在基板110的主面上,形成用于防止发生涡流的硅钢板112。硅钢板112用粘接剂固定在基板110上。在基板110的周缘部,形成例如由铁构成的、用于提高周缘部磁场强度的环状突起114。磁极板108b也同样。在由该环状突起114形成的内侧凹部内,配置着倾斜磁场线圈(未图示)。

在板状轭铁104a和104b的中央,分别配置着磁场调节用的可动轭铁116a和116b。借助螺栓118,可动轭铁116a的上下方向位置被调节。通过延长杆120的操作,可动轭铁116b的上下方向位置被调节。在板状轭铁104a和104b的相向面侧以及永久磁铁组106a、106b的外侧,分别安装着调节用螺栓122a、122b,另外,设有磁铁罩124a、124b。板状轭铁104a与104b之间,由支承轭铁126磁性结合着,借助从板状轭铁104a上面螺入的间隙调节螺栓127,可调节板状轭铁104a与支承轭铁126之间的间隙。由可动轭铁116a、116b、调节用螺栓122a、122b、间隙调节用螺栓127进行机械调节,这样,磁场被粗调节。

在板状轭铁104b的下面安装着脚部128。

上述的磁场调节用装置10,用于调节该磁场发生装置100的空隙102的磁场。该磁场调节用装置10,包含例如个人电脑等的计算机12。计算机12包含控制计算12和磁场调节用装置10动作的CPU14、硬盘驱动器16、软盘驱动器18、CD-ROM驱动器19、存储不要变更的程序或数据等的ROM20、暂时存储计算数据等的RAM22、由键盘和鼠标等构成的输入部24、由显示器等构成的显示部26。在由硬盘驱动器16驱动的硬盘内,存储着供计算机12执行图3至图5动作所用的程序等。

另外,磁场调节用装置10,包含设置在磁场发生装置100的均匀空间F内的测头(NMR元件)28。这里所说的“均匀空间”,是指磁场均匀程度为100ppm以下的磁场空间。测头28由配置在磁板板108b上的定位装置30,定位在均匀空间F内的所需位置,根据来自测头28的测定数据,由磁力计32计测磁场强度,其值送到CPU14。磁场强度除了用NMR元件测定外,也可以用霍耳元件测定。

CPU14连接着温度控制装置34,温度控制装置34常时被计算机12监视。温度控制装置34根据来自配置在磁场发生装置100内的温度传感器36的数据,控制加热器38。当磁场发生装置100的温度降低时,永久磁铁组106a、106b等的磁铁产生的磁通增多,磁场不稳定,不能正确地调节磁场,所以,用温度控制装置34控制设在磁场发生装置100内的加热器38,将磁场发生装置100的温度保持为一定。

根据采用该磁场调节用装置10的计算结果,把磁铁构成的磁场调节片(下面称为调节片)40粘贴在硅钢板112上,被动地进行调节,磁场被微调节。

粘贴位置如图2A和图2B所示,将由环状突起114包围的硅钢板112上的区域,设定在每隔30°进行分割的放射状线与从中心向外侧的同心圆的交点上。具体地说,在上侧磁极板108a和下侧磁极板108b的各硅钢板112的主面上,分别如图2A和图2B所示,在径方向7个部位(磁极板108a上是U1~U7,在磁极板108b上是L1~L7)×圆周方向12个部位(0°~330°)=84个部位,是粘贴位置。其余的部位,在出厂时粘贴了调节片,事前进行了磁场强度调节。粘贴调节片时,并不是在设置场所加工所需大小的调节片,而是使用预先加工好的调节片。所用的调节片40的尺寸,取决于粘贴位置,存储在计算机12内。具体地说,在U1、U2、L1、L2的位置,采用直径4mm的调节片40,在U3、U4、L3、L4的位置,采用直径7mm的调节片40,在U5~U7和L5~L7的位置,采用直径11mm的调节片40,这些调节片40分别是厚度为1mm的具有各向异性的圆板状钕烧结磁铁。

下面,说明本说明书中所述的线形计画法的原理。

线形计画法,是在给定的条件下,使目的函数成为最大或最小的方法,是最适合的方法之一。确定调节片40的位置和个数的方法的设定,可用下式表示。

限制条件如式1所示。

(式1)-e/2≤a11×x1+a12×x2+a13×x3+....+a1n×xn+b1≤e/2-e/2≤a21×x1+a22×x2+a23×x3+....+a2n×xn+b2≤e/2……………………………………………………………………………………………………………………………………………………-e/2≤aml×x1+am2×x2+am3×x3+....+amn×xn+bm≤e/2-pa1≤x1≤pb1-pa2≤x2≤pb2-pa3≤x3≤pb3.....................

.....................

-pan≤xn≤pbn

式中,m:磁场测定点的总数n:调节片的位置总数e:磁场均匀度的目标值bi:在磁场测定点的位置i的磁场强度aij:调节片j付与位置i的磁场的磁场变化量Xj:调节片的个数Pai:在位置j的可安装调节片数的下限Pbi:在位置j的可安装调节片数的上限用矩阵形式表示式1时,则为式2。

(式2)[-E/2]<[A][X]+[B]<[E/2][-Pa]≤[X]≤[Pb]在该限制条件下,决定式3所示的目的函数,求出将Z最小化的[X],是最适合的方法。

(式3)x1+x2+x3+………+xn=z→minimize换言之,该方法是,在磁场分布[B]上付加调节片40,最终求出能得到磁场均匀度的目标值[E]的最小的[X]。另外,对于[A]要事前通过计算、测定等保存矩阵,在计算时付与e。

该线形计画法中,从式2可知,因磁场均匀度的目标值e的付与方法的不同,调节片40的个数[X]而不同。例如,为了得到非常高的磁场均匀度,选择e为小的值时,调节片40的个数有时就非常大。因此,通常是一边看着调节片40的个数,一边适当选择e值。

在线形计画法中,虽然调节片40的个数产生小数,但是与其它方法相比,其优点是,从原理上说调节片40的数目可以少。

下面,说明本说明书中所述的直接探索法的原理。

通常,放置调节片40的位置是预先决定的,假设在各位置各放置一个调节片40,利用[A][X]+[B]=[B′],推定放置调节片40后的磁场分布[B′],只选择磁场分布最佳的调节片40。接着,对[B′]反复同样的顺序,使[A][X]+[B′]成为最佳。决定一个最适当的调节片40,选择该调节片40。接着反复该顺序,得到均匀性高的磁场。当判断在任何位置的调节片40都没有提高磁场均匀性的效果时,结束计算。

在直接探索法中,原理上不产生小数,所以,不需要数理计画法中的麻烦的处理(该处理是,把基于四舍五入后调节片数的磁场均匀度与目标值比较)可容易地提高磁场均匀度。

另外,把线形计画法与直接探索法组合,可以用少的调节片40得到非常高的磁场均匀度。

下面,参照图3至图5,说明采用磁场调节用装置10的磁场调节动作。

磁场发生装置10例如到达医院等设置场所时,通过作业者(现场工程师)将计算机12设置在不受磁性影响的场所,由温度控制装置34将磁场发生装置100的温度保持一定,使中心磁场强度稳定。

为了知道中心磁场强度是否稳定,要进行以下的操作。

首先判断是否已经过了预定时间(例如10分钟)(步骤S1)。在经过预定时间前待机,经过了预定时间时,中心磁场强度被读入RAM22(步骤S3)。接着,比较前次和本次的中心磁场强度,判断其差是否在预定值(例如20ppm)以内(步骤S5)。如果磁场强度差超过了预定值,返回步骤S1,反复上述的处理,一直到到达预定值以内。

当磁场强度差到达预定值以内时,判断为中心磁场强度稳定,测定出调节用磁场强度。即,使测头28旋转、移动,用磁力计32测定均匀空间F的球体表面和内部130~180个部位的测定点的磁场强度,根据该测定值,计算磁场均匀度Z(步骤S7)。磁场强度的测定值和磁场均匀度Z被读入计算机12的RAM22(步骤S9)。

计算条件文件从硬盘驱动器16或软盘驱动器18被读入RAM22(步骤S11)。计算条件文件中,包含有关调节片40的数据库。例如,磁极板108a和108b表面各粘贴位置的磁场变化量、即把调节片40配置在各粘贴位置上时的、均匀空间F表面各测定点的磁场变化量被读入。另外,磁场均匀度的规格Appm、判断是否执行线形计画法用的阈值Bppm、磁场均匀度的目标值e(I)等被读入。作为目标值e(I),满足e(1)>e(2)>…>e(N)的N个值被输入,I是l≤I≤N的整数。目标值e(I)<规格A<阈值B。另外,通常磁场均匀度的目标值e(I)越小,则修正越严格,需要多个调节片40,作业烦杂,所以,应比较并考虑磁场均匀度的精度和修正作业的麻烦,在此基础上设定磁场均匀度的目标值e(I)。另外,可粘贴的全部调节片40的上限值M(最大数)和可粘贴的每一个部位的调节片40的上限值P(最大数)被读入。

然后,求出目标值e(I)的最大值与最小值之差、即宽度Δd(步骤S13),判断是否进行了初次的被动调节、即以前是否由调节片40进行了磁场修正(步骤S15)。如果已经粘贴了调节片40时,要考虑其位置和数量。如果未进行初次的被动调节,则将已粘贴调节片40的位置、个数读入RAM22(步骤S17),进入图4所示的步骤S19。如果已进行了初次的被动调节,则直接进入步骤S19。

在步骤S19,比较该时刻的磁场均匀度Z与规格A、阈值B。

如果Z≥B,作为Target=e(I)预先输入的N个目标值e(I)被设定(步骤S21),用上述的线形计画法,从大的目标值e(I)依次计算调节片40的位置和个数(步骤S23)。这时,如果调节片40的个数是小数,则四舍五入使其成为整数。然后,根据四舍五入后的调节片40的位置和个数,计算Target=e(I)的磁场均匀度的预想值(步骤S25)。

判断计算的结果是否是全部调节片数为M个以下且每一个部位的调节片数是否为P个以下(步骤S27)。例如,设定为M=50,P=10。

如果全部调节片数多于M个且一个部位的调节片数多于P个时,判断是否是I=1(步骤S29)。如果I=1,则认为在该时刻设定的N个目标值e(I)一个也不满足,使e(I)=e(I)+Δd,加大目标值(步骤S31),返回步骤S21。如果I>1,则进入步骤S33。

另一方面,在步骤S27,如果全部调节片数在M个以下且一个部位的调节片数在P个以下时,其目标值e(I)时的调节片40的位置、个数及磁场均匀度的预想值被保存(步骤S35)。

然后,判断是否是I=N(步骤S37)。如果I不等于N,则使I=I+1,加大I(步骤S39),返回步骤S21。

如果I=N,则对于该时刻设定的N个全目标值e(I)结束计算,各目标值e(I)的调节片40的位置、个数及磁场均匀度的预想值被保存。因此,这时,在I=1后(步骤S41),使e(I)=e(I)-Δd,减小目标值(步骤S43),返回步骤S21。

这样处理后,在步骤S33,选择(调节片数)2+(磁场均匀度的预想值)2为最小的e(I)、即e(opt),设定Target=e(opt)。这样从对于目标值e(I)的解中,选择最适当的解,用少的调节片40改善磁场均匀度,提高调节精度。

选择的Target=e(opt)时的调节片40的位置、个数和磁场均匀度的预想值被决定,这时的均匀空间F表面各测定点的磁场强度的预想值被读入RAM22(步骤S45)。

判断该磁场均匀度的预想值是否在规格A以下(步骤S47),如果磁场均匀度的预想值在规格A以下,其结果由计算机12的显示部26显示(步骤S51)后结束。另一方面,如果磁场均匀度的预想值大于规格A,则执行图5所示的直接探索法(步骤S49),其结果由计算机12的显示部26显示(步骤S51)后结束。这时,显示部26上显示如图6A~图6D、图7A~图7D、图8A~图8D所示那样的调节数据。作业者只要根据该显示把调节片40配置在硅钢板112上即可,可容易且高精度地调节磁场。

在步骤S19,如果磁场均匀度Z大于规格A而不足阈值B时,不执行线形计画法的计算,直接进入步骤S49。如果磁场均匀度Z在规格A以下,则就此结束。

下面,参照图5说明直接探索法的执行。

先把1个调节片40配置在某位置(例如径向L1、角度0°的位置)(步骤S101),参照数据库,计算这时的均匀空间F各测定点的磁场变化量(步骤S103)。

接着,把在步骤103计算得到的磁场变化量,加在已读入的各测定点的磁场强度上(步骤S105)。这里,磁场变化量这样加算:不执行线形计画法的计算时,加在步骤S29读入的磁场强度上,执行线形计画法的计算时,加在步骤S45读入的磁场强度预想值上。

接着,根据步骤S105的计算结果,计算磁场均匀度的预想值,调节片40的位置、个数一起存储在RAM22内(步骤S107)。

看调节片40是否已配置在图2所示的全部粘贴位置上,即,判断对各位置是否已计算完了修正后数据(步骤S109)。如果对全部粘贴位置(径向L1、角度0°~径向U7、角度330°的位置)未计算完修正后数据,则把调节片40配置在未执行计算的位置,执行同样的计算。如果对全部粘贴位置计算了修正后数据,则判断全部调节片是否为M个以下且一个部位的调节片数是否为P个以下(步骤S111)。

只有在全部调节片数为M个以下且一个部位的调节片数为P个以下时,才返回步骤S101,或者再把1个调节片40配置在某个位置上后,反复上述直接探索法的计算。

如果全部调节片数超过M个或一个部位的调节片数超过P个时,从计算值(该计算值是调节片从该时刻减少1个前的计算值)中,选择磁场均匀度的预想值为最小的调节片40的位置和个数(步骤S113),这时的磁场均匀度的预想值被决定(步骤S115)。然后,进入图4的步骤S51,由显示部26显示包含调节片40的位置和个数等的调节数据,然后结束。

这样,通过配置1个以上的调节片40,观察对空隙102中的磁场的影响,选择使磁场均匀性最高的调节片40的位置和个数。用该方法,可减少测定反复次数,可在短时间内提高磁场均匀度。

另外,通过对配置的调节片40的个数设定上限,可用更少的调节片40调节磁场。

另外,由于调节片40配置在硅钢板112上,所以,可减少每一个调节片的磁场变化量,可容易地进行磁场的微调节。

另外,由于调节片40是磁铁,所以,可以在正负两方向调节磁场,可更灵活地调节磁场。

图6A~图6D、图7A~图7D、图8A~图8D表示由显示部26显示的调节数据(计算结果)的一例。

图6A~图6D表示用线形计画法(LP)的调节数据。图7A~图7B表示用直接探索法(DS)的调节数据。图8A~图8D表示将线形计画法和直接探索法组合起来(LP+DS)时的调节数据。

图6A、图7A、图8A中,Measured homogeneity in PPM是表示修正前现状的磁场均匀度(这里是45.1ppm),Calculated PPM(LPUnrounded)是表示四舍五入前的线形计画法得到的磁场均匀度的预想值。Calculated PPM(LP Rounded)是表示四舍五入后的线形计画法得到的磁场均匀度的预想值。Calculated PPM(DS added)是表示用直接探索法得到的磁场均匀度的预想值。磁场均匀度用(磁场强度的最大值-磁场强度的最小值)×106/(中心磁场强度或平均磁场强度)求得,其值越小,表示磁场均匀性越高。

图6B、图7B、图8B的表中,表示了调节片40(表示为“Shim”)的大小、调节片40的粘贴位置、粘贴在各位置的调节片40的个数(Delta)和过去粘贴的调节片40的个数(current)的合计(Total)等。另外,如果调节片40的个数是小数值时,则四舍五入为整数,整数化的值表示在图6B、图7B、图8B的表中。

图6C、图7C、图8C的表中,表示在上部磁极板108a的每个粘贴位置,调节片40的四舍五入前的个数。图6D、图7D、图8D的表中,表示在下部磁极板108b的每个粘贴位置,调节片40的四舍五入前的个数。其中的负值是表示磁力方向与磁场发生装置10中发生的磁通相反地(相斥方向)粘贴调节片40。

从图6A至图6D可知,预先设定目标值,采用线形计画法进行计算,可用少的调节片40调节磁场,可以将磁场均匀度的预想值减小到35.8ppm。

从图7A至图7D可知,采用直接探索法进行计算,可将磁场均匀度的预想值减小到41.4ppm。

从图8A至图8D可知,将线形计画法和直接探索法组合起来,可用比单独采用直接探索法时少的调节片数,更有效地进行磁场调节,可把磁场均匀度的预想值减小到26.1ppm。

这样,采用数种大小的调节片40,可以高精度地调节磁场。

本发明,对于磁场发生装置10那样的在运输途中磁场均匀度容易不稳定的开放型装置尤为有效。在本说明书中,所谓的开放型装置,是指具有连续150度以上开放部的磁场发生装置。

图6C、图6D、图7C、图7D、图8C和图8D中,为了便于说明,用小数表示调节片的数目,但为了使作业者更容易明白,也可以用“N”或“S”的极性表示,或者用颜色区分来识别表示。计算结果可以用打印机打印出来,也可以用任意的手段输出。

另外,也可以由作业者选择线形计画法、直接探索法、或线形计画法+直接探索法之中的任一方法,进行磁场调节。

上述实施例的动作中,是用粘贴在磁极板108a、108b上的调节片40进行磁场调节,但是,更大的磁场调节、例如也可用可动轭铁116a、116b、调节用螺栓122a、122b、间隙调节螺栓127进行磁场调节。

另外,上述实施例中,是把调节片40直接粘贴在硅钢板112上,但本发明中,也可以在现场设置与硅钢板112分开的调节专用的磁场调节板(被动板)(在美国专利第6,275,128 B1号中揭示),把调节片40粘贴在该调节板上。

另外,用于执行图3至图5所示动作的程序,也可以存储在软盘或CD-ROM中,这时,可借助软盘驱动器18或CD-ROM驱动器19,通过计算机12利用,另外还可以通过互联网等下载,通过计算机12利用。

上面详细说明了本发明,但上述仅为一例,本发明并不限于上述例,本发明的精神和范围仅由本申请的权利要求书限定。

Claims (8)

1.磁场调节用装置,用于调节磁场发生装置的空隙的磁场,该磁场发生装置包含相向配置的一对板状轭铁、以及设在该一对板状轭铁的各相向面侧的永久磁铁,其特征在于该磁场调节用装置具有:测定所述空隙的预定部位磁场强度的机构;存储把磁场调节片配置在所述磁场发生装置的预定位置时的磁场变化量的机构;输入磁场均匀度的目标值的机构;根据所述磁场强度、磁场变化量和目标值,利用数理计画法、数理计画法+直接探索法中任一方法,计算所述磁场调节片的位置和个数及磁场均匀度的预想值的机构;  以及输出所述磁场调节片的位置和个数的输出机构。
2.磁场调节用装置,用于调节磁场发生装置的空隙的磁场,该磁场发生装置包含相向配置的一对板状轭铁、以及设在该一对板状轭铁的各相向面侧的永久磁铁;其特征在于该磁场调节用装置具有:测定所述空隙的预定部位磁场强度的机构;存储将磁场调节片配置在所述磁场发生装置的预定位置时的磁场变化量的机构;根据所述磁场强度和磁场变化量,对每个磁场调节片的位置,计算把磁场调节片配置在磁场发生装置预定位置时的磁场均匀度的预想值的计算机构;以及输出所述磁场均匀度的预想值为最小时的、所述磁场调节片的位置和个数的输出机构。
3.磁场调节方法,用于调节磁场发生装置的空隙的磁场,该磁场发生装置包含相向配置的一对板状轭铁、以及设在该一对板状轭铁的各相向面侧的永久磁铁;其特征在于该方法包括以下步骤:测定上述空隙的预定部位磁场强度的步骤(a);存储将磁场调节片配置在磁场发生装置预定位置时的磁场变化量的步骤(b);输入磁场均匀度的目标值的步骤(c);根据所述磁场强度、磁场变化量和目标值,利用数理计画法、数理计画法+直接探索法中任一方法,计算所述磁场调节片的位置和个数及磁场均匀度的预想值的步骤(d);输出所述磁场调节片的位置和个数的步骤(e);以及根据所述输出的磁场调节片的位置及个数,把磁场调节片配置在磁场发生装置上的步骤(f)。
4.如权利要求3所述的磁场调节方法,其特征在于,在所述步骤(e)中输出在所述步骤(d)中算出的磁场调节片的个数为上限值以下时的所述磁场调节片的位置和个数。
5.磁场调节方法,用于调节磁场发生装置的空隙的磁场,该磁场发生装置包含相向配置的一对板状轭铁、以及设在该一对板状轭铁的各相向面侧的永久磁铁;其特征在于该方法包括以下步骤:测定上述空隙的预定部位磁场强度的步骤(a);存储将磁场调节片配置在磁场发生装置预定位置时的磁场变化量的步骤(b);根据所述磁场强度和磁场变化量,对每个磁场调节片的位置,计算将磁场调节片配置在磁场发生装置预定位置时的磁场均匀度的预想值的步骤(c);输出所述磁场均匀度的预想值为最小时的、所述磁场调节片的位置和个数的步骤(d);以及根据所述输出的磁场调节片的位置及个数,将所述磁场调节片配置在磁场发生装置上的步骤(e)。
6.如权利要求5所述的磁场调节方法,其特征在于,还包含判断在所述步骤(c)中配置在磁场发生装置上的磁场调节片的个数是否为上限值的步骤,在所述步骤(d)中,当磁场调节片的个数为上限值以下时,输出磁场均匀度的预想值为最小时的、磁场调节片的位置和个数。
7.如权利要求3或5所述的磁场调节方法,其特征在于,在所述永久磁铁上设有硅钢板,所述磁场调节片配置在该硅钢板上。
8.如权利要求3或5所述的磁场调节方法,其特征在于,所述磁场调节片是磁铁。
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