JP4795540B2

JP4795540B2 - 処理済みＰｒ−Ｎｄ含有鉱石残留物から製造したＭＲＩスキャナ用希土類磁石

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Publication number: JP4795540B2
Application number: JP2000598679A
Authority: JP
Inventors: ベンズ，マーク・ギルバート; シェイ，ジュリアナ・チン
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1999-02-12
Filing date: 2000-02-03
Publication date: 2011-10-19
Anticipated expiration: 2020-02-03
Also published as: CN1300326A; EP1071829A1; CN100580438C; US6377049B1; CN1624464A; DE60014267D1; US6507193B2; EP1071829B1; WO2000047786A1; AU2982100A; CN1210418C; JP2002536838A; US20020056185A1; DE60014267T2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一般的には、ＭＲＩスキャナに関し、より具体的には、ＭＲＩスキャナの磁場発生器に関する。
【０００２】
【従来技術】
磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）システム又はスキャナは、有機分子の構造を正確に決定するために広く用いられている。強磁場下にある撮像空間又は撮像ゾーン内に目標物を載置し、水素核又は炭素核による無線周波数電磁線の吸収及び再放出によって目標物を分析する。この吸収及び再放出の共鳴周波数は、核の磁気回転比と印加磁場との関数となっている。
【０００３】
ＭＲＩ撮像は、有機化学者が有機分子の構造決定に用いていた核磁気共鳴（ＮＭＲ）スペクトル測定法の派生物である。ＮＭＲスペクトル測定法においては、周波数の関数としての放出強度の変化を利用して、検査している有機分子の構造の変化を推定する。これらの周波数変化は、有機分子の電子構造及び分子構造の変化によって生ずる局所的な磁場の変化に起因している。
【０００４】
ＭＲＩ撮像では、周波数の関数としての放出強度の変化を利用して、典型的には患者の選択された部分である目標物の画像を形成する。空間的なアドレス情報をエンコードするために周波数を用いる。パルス駆動される勾配コイル系によって局所的な磁場の変化が生成されて、視野内の各々の空間要素について離散的で且つ僅かに異なる磁場及び対応する周波数を与える。
【０００５】
ＮＭＲスペクトル測定法のために印加される磁場は実質的に高磁場であり、超伝導磁石を必要とする。ＭＲＩ撮像のために印加される磁場は実質的に相対的に低磁場であり、典型的には超伝導磁石によって形成されるが、最近では更に低い磁場強度を有する永久磁石によって形成されている。
【０００６】
ＭＲＩスキャナの磁場発生器に永久磁石を用いると、スキャナの複雑さ及びコストが実質的に低減する。また、ＭＲＩスキャナの分解能及び画質の向上における進歩によって、永久磁石を基本構成要素とするＭＲＩスキャナの性能が向上している。
【０００７】
しかしながら、ＭＲＩ撮像に要求される磁場強度が比較的高い場合には、例えば従来のフェライト磁石よりも実質的に大きい磁気エネルギ密度を有する希土類永久磁石のような高性能の永久磁石を必要とする。ＭＲＩスキャナ用の典型的な高性能永久磁石は、焼結希土類ネオジム（Ｎｄ）、鉄（Ｆｅ）及びホウ素（Ｂ）磁石である。
【０００８】
ＭＲＩ応用向けの永久磁石の重要な磁気特性に、残留磁束密度（Ｂ_r）、保磁力（Ｈ_c）、固有保磁力（Ｈ_ci）及び最大エネルギ積（ＢＨ）_maxがある。
【０００９】
焼結ＮｄＦｅＢ希土類永久磁石は、ＭＲＩ磁場発生器等の様々な応用に用いるための高性能を提供すると共に、コンピュータのハード・ドライブ及び起動モータ類を含めたコンピュータの様々な部分に用いるための高性能をも提供する。永久磁石の組成、及び採掘場から最終製品へ到る連続的なプロセスは、現状では、ＮｄＦｅＢについて最高のエネルギ積（ＢＨ）_max及び最高の固有保磁力Ｈ_ciを得るように最適化されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、得られるＭＲＩスキャナ用の高性能永久磁石には、スキャナ１基当たり１０００キログラムを優に上回る永久磁石が必要であり、典型的なコンピュータに必要とされる数グラム量の永久磁石よりも大きさの桁が遥かに大きい。従って、ＭＲＩスキャナに永久磁石を用いるコストが実質的に高くなり、対応して、永久磁石の実用性を制限している。
【００１１】
ＭＲＩスキャナ用の永久磁石の製造は必然的に、様々な希土類元素及びその他の元素の混合物を含有している鉱石を先ず採掘することにより開始する。Ｎｄ等の関心のある特定の希土類元素は、基礎鉱石から約９９％を上回る実質的に純粋な形態にまで精製されねばならない。次いで、希土類元素は、鉄及びホウ素等の別個に精製された元素と合金化されて、鉄及びホウ素等との合金を形成する。粉末形態の合金は、磁場内で加圧下で圧縮され、加熱焼結されて、永久磁石のブロックを形成し、これらのブロックを磁化してＭＲＩスキャナの磁場発生器用の所要の構造に組み立てる。次いで、スキャナの残りの部分を永久磁石と協働するように組み立てる。
【００１２】
ＭＲＩスキャナの結果的なコストには、相当部分において、特定の希土類を単離するために希土類鉱石を処理し、続いて、希土類元素を鉄及びホウ素と合金化して結果的な希土類永久磁石を製造することに対応する高コストが含まれている。
【００１３】
従って、ＭＲＩスキャナ内の希土類永久磁石のコスト、及び永久磁石の希土類元素の処理コストを低減させることによりＭＲＩスキャナのコストを低減させることが望ましい。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
ＭＲＩスキャナ用の永久磁石が、希土類元素を含有している鉱石から異物元素を除去して鉱石中の元素Ｐｒ及びＮｄを残し、次いで、ここから元素Ｎｄの一部を副産物として選択的にストリッピング（stripping）して、鉱石中のＰｒ及びＮｄの両元素を含む鉱石残留物を残すことにより製造される。この残留物は、遷移金属と合金化されて、遷移金属との合金を形成する。次いで、合金は、ＭＲＩスキャナに用いるように構成されている希土類永久磁石として形成される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１には、本発明の実施例によるＭＲＩイメージング・システム又はスキャナ１０が概略図示されている。スキャナは、磁気ヨーク１４と、ヨークに装着されており互いから隔設されている対向する１対の磁場発生用パッド１６と、パッドのそれぞれに隣接して設けられておりパッド間の中央の撮像空間又は撮像ゾーン２０においてパッドから発生される磁場を成形する１対の協働する磁極片１８とを含んでいる磁場発生器１２を具備している。
【００１６】
磁気ヨーク１４は、構成において従来のものであって、鉄製の上部プレートと下部プレートとを含んでおり、これらのプレートに当接してそれぞれのパッド１６が配置されている。ヨークはまた、上部プレートと下部プレートとを接続して磁気回路の経路を形成する鉄製の側柱を含んでいる。
【００１７】
患者等の目標物２２を撮像ゾーン２０の内部に配置することができ、目標物２２はその選択された部分の磁気共鳴撮像を受ける。磁場発生用パッド１６は、本発明による希土類永久磁石であり、対向するパッド１６の間で撮像ゾーン２０の全体にわたって実質的に一様な磁場を形成するように構成されている。撮像ゾーン２０における磁場の一様性は部分的には、従来の態様で鉄製磁極片１８によって成形されている。
【００１８】
撮像ゾーン２０内の磁場を局所的に変化させるために、対応する磁極片１８に隣接して複数の勾配コイル２４が設けられている。コイル２４は、対応する勾配電源２６に接続されている。勾配コイル及び勾配コイル用電源は、撮像ゾーン内部で３つの直交する軸ＸＹＺに局所的な勾配磁場を生じるための任意の従来の形態を取っていてよい。勾配コイルは、勾配コイルの電源からの電流のパルスによって励起されて、撮像ゾーン２０内で検査されている各々の空間要素又はボクセルに僅かに異なる漸増磁場を重ね合わせて、各々のボクセルについて一意で且つ既知の磁場及び対応する周波数アドレスを与える。
【００１９】
撮像ゾーン２０の周囲には、目標物２２の体内の水素核を励起するＲＦ励起エネルギを撮像ゾーン２０内に放出する無線周波数（ＲＦ）コイル２８が設けられている。ＲＦコイル２８には、ＲＦコイル２８の電力を供給する対応するＲＦ電源３０が接続されている。ＭＲＩ動作中に水素核がエネルギを放出するのに伴ってＲＦ信号を受け取るＲＦ受信器３２が、ＲＦコイル２８に動作可能に接続されている。
【００２０】
電源２６及び３０並びに受信器３２には適当なディジタル・プログラミング可能なコンピュータ３４が動作可能に接続されており、コンピュータ３４は、従来の態様で、ＭＲＩシステムを制御して目標物２２を磁気的に共鳴させ、励起された目標物２２から受信した信号を解釈して、ここからＭＲＩ走査画像を形成する手段を提供している。
【００２１】
希土類永久磁石パッド１６を除いて、ＭＲＩスキャナ全体は、構成及び撮像ゾーン２０内で目標物２２を走査する動作に関して従来通りであってよい。永久磁石パッド１６は新規の態様で製造されて、対応して新規の組成を有するものとし、画質及び分解能を含めて同等の撮像性能を維持しながらＭＲＩスキャナの製造コストを実質的に低減させる。
【００２２】
個々のＭＲＩスキャナについてパッド１６に要求される永久磁石材の量としては典型的には何千キログラムもの材料が必要であるので、スキャナにおける実質的なコスト低減は、スキャナ内に用いられている永久磁石を製造するコストを対応して低減させることにより達成することができる。更に、得られる相対的に低コストの永久磁石パッド１６によって、パッド１６の体積を増大させることが可能になり、図１及び図２に実施例として示されているパッド１６の構成を更に改良することができる。
【００２３】
ＭＲＩスキャナのコストは、スキャナの同等の性能を維持しながら低減させることもできるし、又はコスト低減の一部を、永久磁石から印加される磁場の一様性を増大させることによりスキャナの性能を更に高めることに充てることもできる。
【００２４】
永久磁石パッド１６には、磁気共鳴撮像に用いられる撮像ゾーン２０の全体にわたって一様な磁場を発生するのに実効的であるために特定の構成及び特定の組成が必要である。しかしながら、パッドの製造は、希土類を含有する鉱石を採掘し、鉱石を精製し、得られた金属を適切な遷移金属と合金化して、最終的なパッド１６として製造される希土類永久磁石を形成するといった相当数の工程を含んでいる。
【００２５】
本発明によれば、永久磁石パッド１６を最終的に製造するのに要求される幾つかの処理工程の各々のコストは、前段の工程のコストとの乗法関係で増大する傾向にあることが判明した。前段の工程がコストの掛かるものであるならば、後続の工程は対応してコストの掛かるものとなる傾向にある。従って、前段の工程のコストを低減させることにより、後続の工程のコストを対応して低減させ、これにより、全体的な処理にわたってコスト低減を蓄積して、ＭＲＩスキャナの最終的なコストを実質的に節減することができる。
【００２６】
例えば、希土類永久磁石の従来の製造においては、希土類永久磁石の個々の元素を実質的に純粋な形態へ別個に精製し、次いで、永久磁石の冶金的な組成、冶金的な微細構造及び結果として得られる磁気的性能を制御するように個々の元素を併せて正確に合金化している。現在のＭＲＩスキャナに見られる典型的な高性能希土類永久磁石は本質的に純粋なネオジムを用いており、このネオジムを遷移金属である鉄、及びホウ素と合金化してＮｄＦｅＢ焼結希土類永久磁石を製造している。
【００２７】
また、追加の実質的に純粋な元素を合金化して永久磁石とし、従来の態様で永久磁石の磁気特性を向上させることもできる。
【００２８】
希土類永久磁石を形成するのに個々に用いることのできる様々な希土類元素が存在しているが、ネオジムが従来、ＭＲＩスキャナ、及びコンピュータの内部に用いられる小型の駆動モータを含めたコンピュータに典型的に関連しているようなその他の高性能応用に用いるための最高の磁気的性能を提供している。コンピュータ応用に用いられる高性能永久磁石の重量はグラムの桁であるので、永久磁石に関連する高コストはコンピュータ・システムの全体コストに対して僅かな寄与しかしない。しかしながら、ＭＲＩスキャナは何千キログラムもの高性能永久磁石材を必要とするので、永久磁石のコストが対応して高くなると、スキャナの全体コストに対して大きなコスト寄与因子となる。
【００２９】
本発明によれば、同等の性能を得ながら永久磁石のコスト及びＭＲＩスキャナ自体の対応するコストを実質的に低減させるＭＲＩ用永久磁石を製造する改良されたプロセスが開示される。この改良されたプロセスにより、希土類永久磁石の組成が変わり、スキャナの磁場の一様性を更に高めるための永久磁石の構成の変更が可能になる。
【００３０】
図３は、本発明の実施例に従って図１のＭＲＩスキャナ１０に用いるように構成されている希土類永久磁石１６を製造する方法又はプロセスを流れ図の形態で示している。プロセスは採掘場で開始し、ここから適当な鉱石３６が供給される。鉱石は典型的には、セリウム（Ｃｅ）、ランタン（Ｌａ）、Ｎｄ及びプラセオジム（Ｐｒ）、並びにその他の副次的な元素を含めて様々な希土類元素の組み合わせを含んでいる。一例としての組成では、希土類鉱石は、４９％のＣｅ、３３％のＬａ、１３％のＮｄ、４％のＰｒ及び残部のその他の元素を含んでいる。
【００３１】
希土類を含有する鉱石を処理する基本的な工程は従来のものであり、最終的には、約９９．９％を上回る純度で鉱石から別個に取り出された高純度Ｎｄ酸化物及び高純度Ｐｒ酸化物の製造に帰着する。この精製処理は、多くの工程を含んでおり、対応して、異物元素を先ず除去し、ここから高純度のＮｄ及びＰｒを最終的に分離するための高コストを含む。
【００３２】
好適実施例によれば、鉱石３６から異物元素を先ず除去して鉱石３６中の元素Ｃｅ、Ｐｒ及びＮｄを残す。この処理は、従来の処理工程を用いて達成され得る。
【００３３】
例えば、初期鉱石を処理して、所望の希土類元素を遊離するのに必要でない鉱石中の異物元素を分離する。例えば、焙焼、浸出、浮選及び溶媒抽出を用いて鉱石を処理して、不要の鉄、鉛（Ｐｂ）、トリウム（Ｔｈ）、サマリウム（Ｓｍ）、ガドリニウム（Ｇｄ）及びユウロピウム（Ｅｕ）を除去することができる。
【００３４】
具体的には、元素Ｃｅは好ましくは、鉱石から部分的にのみ除去されて、中間鉱石３６ａ中の残りの希土類（Ｒｅ）元素を塩化物に転化し、ＬａＣｅＰｒＮｄＳｍの組成物を得て、ここからＳｍ、Ｇｄ及びＥｕの酸化物を除去する。得られたＬａＣｅＰｒＮｄの混合物から、ＬａＣｅの酸化物を除去して、中間鉱石３６ｂを溶液として残す。
【００３５】
これらの処理工程は基本的に従来のものであるが、好適実施例による重要な新機軸は、酸化物形態でのＣｅの部分的な除去であり、中間混合物３６ａ中の希土類元素のセリウム成分を約０．６％を上回る量まで減少させている。従来の手法では、得られる精製後の希土類元素が実質的に純粋になるように、実質的に全てのセリウムを除去して希土類元素の０．６％未満の量までにしている。
【００３６】
希土類元素からのセリウムの分離が希土類精製のコストの主要な寄与因子であることが判明している。しかしながら、得られる永久磁石にセリウムが混入すると、対応して固有保磁力Ｈ_ciが大幅に低下する。セリウムを含まない希土類磁石は約１５ｋＯｅまでの最大固有保磁力Ｈ_ciを達成し得る。
【００３７】
ＭＲＩスキャナ用の永久磁石の性能を十分なものにするためには、希土類元素からのセリウムの除去を、希土類元素のセリウム成分を約１０％までに維持するように制限すればよい。１０％のセリウム含有量では、得られる永久磁石の固有保磁力Ｈ_ciは約７ｋＯｅとなる。
【００３８】
しかしながら、好適実施例では、元素Ｃｅは鉱石から部分的に除去されて、希土類元素のセリウム成分を約５％まで減少させ、約９ｋＯｅもしくはそれ以上の固有保磁力Ｈ_ciを達成して、ＭＲＩ応用向けの永久磁石の適切な性能を得る。
【００３９】
これにより、鉱石から様々な異物元素が除去されて、鉱石中の元素Ｃｅ、Ｐｒ及びＮｄのみが中間鉱石３６ｂ中に主として残る。中間鉱石中に元素Ｃｅをこのように有意の成分として保持するという発見によって、許容可能な磁気的性能を得ながら希土類元素を精製するコストを実質的に低減させることが可能になる。
【００４０】
本発明のもう１つの特徴によれば、従来行なわれているようにして中間鉱石から希土類元素Ｐｒ及びＮｄを個々に除去して実質的に純粋な形態の元素を製造する代わりに、希土類元素Ｎｄの一部のみを中間鉱石から副産物３８として酸化物形態で選択的にストリッピングして、元素Ｃｅ、Ｐｒ及びＮｄを含む混合酸化物形態で鉱石残留物３６ｃを残す。好適実施例では、処理後の鉱石残留物３６ｃは、元素Ｃｅ、Ｐｒ及びＮｄのみから実質的に成る。
【００４１】
特に重要なのは、希土類元素Ｐｒが中間鉱石から個別にストリッピングされておらず、残留物３６ｃに残存していることである。従って、残留物は、希土類元素Ｐｒ及びＮｄを両方とも含んでおり、元素Ｎｄの一部のみが選択的にストリッピングされて実質的に純粋なＮｄ副産物３８を形成している。従って、残留物３６ｃは元素Ｎｄの分率（fraction）Ｆを含んでおり、副産物３８は元素Ｎｄの分率の補数すなわち１−Ｆを含んでいる。
【００４２】
選択的なストリッピングは、様々な従来のプロセスで行なうことができる。例えば、ＣｅＰｒＮｄを含有している中間鉱石３６ｂを有機溶液中で処理して、それからこれらの元素をまとめて溶媒抽出によってストリッピングし、混合シュウ酸塩又は混合炭酸塩として沈澱させてもよい。元素Ｎｄのストリッピングは、追加の分離段階又は抽出段階を用いてＮｄ副産物を単離させて行なうことができる。
【００４３】
従って、得られるＣｅＰｒＮｄ混合酸化物残留物３６ｃはそのＮｄ成分のうち一部のみが減損しており、対応して、残留物中の希土類元素Ｐｒの相対的な百分率が増大する。
【００４４】
次いで、混合酸化物残留物は任意の従来の態様で酸化物から金属へ転化され、この混合希土類金属残留物は鉄等の遷移金属と合金化されて、遷移金属との金属合金３６ｄを形成する。次いで、残留物合金３６ｄは、ＭＲＩスキャナ用の永久磁石パッド１６の形態等の混合希土類永久磁石として適切に形成される。
【００４５】
好適実施例では、残留物３６ｃは鉄及びホウ素の両方と合金化されて、ＣｅＰｒＮｄＦｅＢを含む混合希土類永久磁石を形成する。追加の実質的に純粋な元素を合金化して永久磁石とし、従来の態様で永久磁石の磁気特性を向上させることもできる。
【００４６】
対応して、実質的に純粋なＮｄ副産物３８を、高性能希土類永久磁石を必要とするコンピュータ応用等のその他の様々な目的に用いてもよい。Ｎｄ副産物は、酸化物から金属へ転化されて、任意の従来の態様で鉄等の遷移金属及びホウ素と合金化されて、ＮｄＦｅＢを含む遷移金属及びホウ素との合金を形成する。次いで、副産物合金４０は、高性能希土類永久磁石を必要とする副産物応用に用るための単一希土類（Ｎｄ）永久磁石として適切に形成される。追加の実質的に純粋な元素を永久磁石中に合金化して、従来の態様で永久磁石の磁気特性を向上させることもできる。
【００４７】
単一又は混合のいずれの希土類組成物から成る希土類永久磁石でも、任意の従来の態様で形成することができる。例えば、処理後の希土類酸化物を金属へ転化し、この金属を典型的には真空炉で溶融する。得られた金属を窒素等の不活性雰囲気中で破砕、粉砕及び微粉砕して、窒素と共に噴射微粉砕してミクロン径の粉末にする。永久磁石の各成分を適当に混合及び配合して最終組成物とし、磁場整合を施して、ダイ加圧又は等方静的加圧を行なう。次いで、加圧後の磁石材を適当な真空炉又は不活性ガス炉内で焼結及び熱処理する。得られた永久磁石材を所望の寸法及びブロック形態等の所望の構成になるように切断又は機械加工する。次いで、ブロックを磁化して、スキャナに用いられるパッド１６等の所要の構成に組み立てる。
【００４８】
Ｎｄ副産物３８は鉄及びホウ素と合金化されて高性能ＮｄＦｅＢ焼結永久磁石を形成する一方で、混合酸化物残留物３６ｃは鉄及びホウ素と合金化されて異なる組成及び磁気特性を有する焼結混合希土類ＣｅＰｒＮｄＦｅＢ永久磁石を形成することができる。上述のように、固有保磁力Ｈ_ciは重要な磁気特性であり、永久磁石中のセリウム含有量が増大すると共に低下する。また、希土類元素Ｎｄ及びＰｒは異なっており、混合希土類永久磁石中へのＮｄ及びＰｒの混入が固有保磁力に悪影響を及ぼすことはない。
【００４９】
残留磁束密度、保磁力、固有保磁力及び最大エネルギ積を含む４つの重要な磁気特性の相互に連関した効果を評価すると、上述のようなセリウムの名目量、及び希土類元素Ｎｄ及びＰｒを共に保持することから、ＭＲＩスキャナ用の混合希土類永久磁石の許容可能な磁気性能が提供され、重要な最大エネルギ積（ＢＨ）_maxは約３６ＭＧＯｅ〜４０ＭＧＯｅの範囲内となることが示される。
【００５０】
好適実施例では、残留物３６ｃ中の元素Ｎｄの分率Ｆは、副産物３８中の元素Ｎｄの補数（１−Ｆ）よりも少ない。好ましくは、残留物及び得られる永久磁石中の元素Ｎｄの分率Ｆは、約０．１１（１１％）までとする。この分率はコスト分析に基づくものであり、この分析によれば、混合希土類酸化物処理の相対コストは元素Ｎｄの分率Ｆの増大と共に非線形で増大し、０．１１に等しい分率Ｆであれば、混合希土類永久磁石のコストの実質的な低減を可能にしながら、ＭＲＩスキャナに用いるための適当な磁気特性を有する混合希土類組成を達成することができる。
【００５１】
上述のように、処理コストの実質的な低減は希土類鉱石から全てのセリウムを除去しないことに帰するものであり、また、鉱石から元素Ｎｄの一部のみを選択的にストリッピングして混合希土類残留物を残すことにより、ＭＲＩスキャナの最終的な組立に到る製造過程の後続の工程において更なるコスト低減が可能になる。
【００５２】
従って、スキャナの製造はＰｒ及びＮｄを含む希土類元素を含有する鉱石３６から磁場発生器１２内の永久磁石パッド１６を先ず形成することにより行なわれ、この鉱石３６からの形成は、Ｐｒ及びＮｄを含めた希土類元素を含有する鉱石３６から元素Ｎｄを副産物３８として選択的にストリッピングして、鉱石３６中の元素Ｐｒ及びＮｄを両方とも含む残留物３６ｃを残すことにより行なわれる。続いて、残留物は鉄等の遷移金属及びホウ素と合金化されて、混合希土類永久磁石を形成する。
【００５３】
永久磁石は好ましくは、単位磁石ブロックに形成され、この単位磁石ブロックを図１に示す磁気ヨークの対向する側面上に設けられる１対の磁場発生器パッド１６として適切に組み立てることができる。次いで、パッド１６間の撮像ゾーン２０内のパッド１６からの磁場を成形する１対の磁極片１８を、対応するパッド１６に隣接して組み立てる。
【００５４】
撮像ゾーン２０内の磁場を局所的に変化させる勾配コイル２４を、それぞれの磁極片１８に隣接して組み立てる。撮像ゾーン２０内に励起エネルギを放出するＲＦコイル２８を撮像ゾーン２０の周囲に組み立てる。そして、従来の態様で、撮像ゾーン２０の撮像のために撮像ゾーン２０内の目標物２２を磁気的に共鳴させるように、勾配コイル２４及びＲＦコイル２８をコンピュータ２４及びそれぞれの対応する電源に動作可能に接続する。
【００５５】
好適実施例では、選択的ストリッピング処理の前に希土類鉱石から元素Ｃｅを部分的に除去して、希土類元素のＣｅ成分を０．６％を超え約１０％までに減少させ、好ましくは約５％に減少させる。
【００５６】
前述のように、選択的ストリッピングの前に鉱石３６から異物元素を除去して鉱石３６中のＣｅ、Ｐｒ及びＮｄのみを主に残し、ここから単一希土類副産物３８及び混合希土類残留物がストリッピングされる。
【００５７】
ＣｅＰｒＮｄＦｅＢを含む混合希土類永久磁石パッド１６の製造に関わる実質的なコスト低減の観点では、パッド１６の構成を経済的に変更してＭＲＩスキャナ１０の性能を高めることができる。例えば、永久磁石パッド１６の寸法及び質量を従来寸法のＮｄＦｅＢ永久磁石パッドに対して増大させて、対応するコストの実質的な増大なしに性能を高めることができる。
【００５８】
図１及び図２の実施例に示すように、パッド１６及び磁極片１８は円環状であって互いに対して同軸状に整列しており、各パッド１６及び磁極片１８の間の中央に撮像ゾーン２０を画定している。従来技術では、永久磁石パッドは実質的に一定の厚みを有しており、特定的に構成された磁極片１８と協働して、対向する各磁極片及びパッドの間に延在する磁場の一様性を最大化している。しかしながら、撮像ゾーン２０を横断して印加される磁場は、点から点にわたって１００万部当たり約１０部〜２０部で僅かに変動する。
【００５９】
永久磁石パッド１６から印加される磁場の一様性を１００万部当たりの部数として更に小さな変化を有するように更に増大させるためには、図１に示すパッド１６を好ましくは、厚みＡにおいて選択的に非一様にする。好ましくは、パッド１６を中央部分よりも周辺部分において厚くして、撮像ゾーン２０内の磁場の一様性を増大させる。具体的には、対向するパッド１６の間の軸方向磁場が半径方向に沿って増大した一様性を有するようにする。
【００６０】
永久磁石パッド１６の実際の構成を従来の多次元コンピュータ解析手法によって得て、撮像ゾーン２０の磁場の一様性を最大化することができる。パッド１６の製造に対するコスト面での制約は、本新規製造法によって改善されているので、パッド内に増大した量の永久磁石材を選択的に配置して、ＭＲＩ撮像を更に改善することが可能になる。
【００６１】
対応して、磁極片１８を、撮像ゾーン２０内の対応するパッド１６から印加される磁場の一様性を最大化するように構成において最適化することもできる。また、両磁極片１８をパッド１６及び勾配コイル２４と協働させるように磁極片１８を設計する場合には更なる自由度が得られる。
【００６２】
焼結混合希土類永久磁石を形成する以上に記載した選択的ストリッピング法から、ＭＲＩスキャナ用の高性能磁石が製造されると共に、遥かに少ない材料重量しか必要としないその他の高性能磁石応用に用いるための実質的に純粋なＮｄ副産物が製造される。得られる永久磁石に希土類セリウム成分を保持すると、磁気的性能を不利なように弱めずに製造処理のコストが実質的に低減する。元素Ｎｄを選択的にストリッピングして混合希土類残留物を残す結果として、高価な処理法で別個に精製された実質的に純粋な希土類元素を合金化する必要性なしに混合希土類永久磁石を経済的に得ることができる。
【００６３】
ここには本発明の好ましい例示的な実施例と考えられるものを記載したが、ここでの教示から当業者には本発明のその他の改変は明らかであろうから、本発明の要旨及び範囲に含まれるような全ての改変は特許請求の範囲において確保されていることが望ましい。
【００６４】
従って、米国特許によって確保したいものは特許請求の範囲で定義され区別されている発明であるものとする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例による内部に希土類永久磁石を有するＭＲＩスキャナの概略的な立面断面図である。
【図２】図１に示すスキャナを高さの異なる切断線２−２に沿って見た上面断面図である。
【図３】本発明の実施例に従って内部に永久磁石を含んでいる図１及び図２に示すＭＲＩスキャナを製造する方法の流れ図である。
【符号の説明】
１０ＭＲＩイメージング・システム
１２磁場発生器
１４磁気ヨーク
１６磁場発生用パッド
１８磁極片
２０撮像ゾーン
２２目標物
２４勾配コイル
２８ＲＦコイル

Claims

Ｃｅ、Ｎｄ及びＰｒを含む希土類元素を含有する鉱石を準備する工程と、
前記鉱石から前記元素Ｃｅを部分的に除去し、前記Ｃｅ成分が０．６重量％〜１０．０重量％まで減少した第１の中間鉱石（３６ａ）を得る工程と、
前記第１の中間鉱石（３６ａ）中の残りの希土類（Ｒｅ）元素を塩化物に転化し、ＬａＣｅＰｒＮｄＳｍの組成物を得る工程と、
前記ＬａＣｅＰｒＮｄＳｍの組成物からＳｍ、Ｇｄ及びＥｕの酸化物を除去し、ＬａＣｅＰｒＮｄの混合物を得る工程と、
前記ＬａＣｅＰｒＮｄの混合物から、ＬａＣｅの酸化物を除去して、第２の中間鉱石（３６ｂ）を溶液として残す工程と、
前記第２の中間鉱石（３６ｂ）から希土類元素Ｎｄの一部を酸化物形態で選択的にストリッピングして、Ｎｄ副産物（３８）と元素Ｃｅ、Ｐｒ及びＮｄを含む混合酸化物形態の鉱石残留物（３６ｃ）を得る工程と、
混合酸化物形態の前記鉱石残留物（３６ｃ）を金属へ転化する工程と、
金属へ転化した前記鉱石残留物（３６ｃ）を前記遷移金属と合金化する工程と、
該残留物合金を溶融する工程と、
前記残留物合金の溶融により得られた金属を粉砕して最終組成物を得る工程と、
該最終組成物に磁場整合を施す工程と、
前記最終組成物にダイ加圧又は等方静的加圧を行なう工程と、
加圧後の磁石材を焼結及び熱処理して、混合希土類永久磁石に形成する工程とを含む永久磁石の製造方法。
遷移金属との合金を形成するように前記副産物を遷移金属と合金化する工程と、該副産物合金を単一希土類永久磁石に形成する工程とを更に含んでいる、請求項１に記載の方法。
前記遷移金属が鉄であり、前記残留物及び副産物を共に鉄及びホウ素の両方と合金化してそれぞれＣｅＰｒＮｄＦｅＢ希土類永久磁石及びＮｄＦｅＢ希土類永久磁石を形成し、
前記元素Ｃｅを部分的に除去する工程が、前記希土類元素の中間鉱石から前記Ｃｅ成分を０．６重量％〜５．０重量％に減少させる、請求項２記載の方法。
前記混合希土類永久磁石が９ｋＯｅ以上の固有保磁力を有している、請求項１乃至３のいずれかに記載の方法。
永久磁石磁場発生器を含んでいる磁気共鳴イメージング・スキャナの製造方法であって、
請求項１乃至４のいずれかに記載の方法により、前記発生器内の永久磁石を形成する工程と、
磁気ヨークの対向する側面上に１対の隔設されたパッドとして前記永久磁石を組み立てる工程と、
前記パッドに隣接して、前記パッド間の撮像ゾーン内の前記パッドからの磁場を成形する１対の磁極片を組み立てる工程と、
前記磁極片に隣接して、前記撮像ゾーン内の磁場を局所的に変化させる複数の勾配コイルを組み立てる工程と、
前記撮像ゾーンに隣接して、前記撮像ゾーン内に励起エネルギを放出するＲＦコイルを組み立てる工程と、
前記撮像ゾーンの撮像のために前記撮像ゾーン内の目標物を磁気的に共鳴させるように前記勾配コイル及びＲＦコイルをコンピュータに動作可能に接続する工程とを含む方法。