專利名稱：一種可用于磁共振設備的磁場發(fā)生系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種磁共振設備、或其它磁場發(fā)生裝置中需減少脈沖激發(fā)電流而引起脈沖電磁場的設備中副作用的磁場產(chǎn)生系統(tǒng)，更具體地說，涉及一種位于磁體和脈沖激發(fā)線圈之間的極板系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
為方便說明本發(fā)明的原理和系統(tǒng)，這里以磁共振設備中的永磁體為例。但本發(fā)明不僅適用于核磁共振設備和其它類型的磁共振設備，也適用于其它需減少脈沖激發(fā)磁場的副作用的電磁設備中的磁場發(fā)生裝置。
在磁共振成像設備及核磁共振設備中，利用梯度線圈產(chǎn)生的梯度場并經(jīng)適當?shù)臄?shù)學變換(例如傅利葉變換)來還原樣品中的空間信息。但當梯度線圈通電產(chǎn)生脈沖磁場時，會在永磁體導電結(jié)構(gòu)中感應出渦流并產(chǎn)生伴生的磁場，甚至是剩磁。感應磁場會破壞原有的永磁體的磁場參數(shù)因而降低磁共振成像設備所生成的被測物體相應的圖象質(zhì)量。在磁共振成像設備的永磁體中，將永磁體安裝在兩塊極板和壓板之間。例如在C形(即一端開口的馬蹄形)永磁體中，將兩組磁體安裝在被診斷的病人所在的中央?yún)^(qū)域兩側(cè)(上下兩側(cè))的極板和壓板之間。壓板從中央?yún)^(qū)域向兩側(cè)延伸并通過磁軛而彼此聯(lián)結(jié)起來。極板、壓板和磁軛通常用軟磁鐵制成，以滿足兩個要求，即良好的導磁性能和提供一個堅實的機械結(jié)構(gòu)。這里的磁場產(chǎn)生源可以由永磁體也可由通電線圈組成。所述的軟磁鐵例如可以是鋼或鐵，但由于導磁性能好的鋼和鐵又是良好的導電體，在脈沖電磁場作用下將產(chǎn)生渦電流。為降低極板中的渦流效應，已有技術(shù)中的一些專利文獻中公開了一種解決方案，在極板和梯度線圈之間設置極片(pole piece)。極片通常由導磁良好但導電能力較差的材料制成，例如西門子股份公司所持有的US6215382B1、US5368078和US5729188，及OMT公司所持有的US5680086和EP0645641A1中所述的迭片硅鋼片、鐵氧體和鐵粉化合物等材料。不過，脈沖梯度場仍能部分穿透極片而到達極板，在極板上產(chǎn)生渦流，從而降低圖象的質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種經(jīng)過改進的極板，它既能提供良好的導磁性能和堅實的機械結(jié)構(gòu)，又能有效地阻斷在其中產(chǎn)生的渦流以及剩磁，從而抑制了其對整機性能的影響。
因此，本發(fā)明提供了一種磁場發(fā)生系統(tǒng)，包括磁場產(chǎn)生源、脈沖激發(fā)線圈和極板，極板介于脈沖激發(fā)線圈和磁場產(chǎn)生源之間，其特征在于極板由多個極板單元組成，各極板單元之間相互電絕緣或只在單點電導通，不形成導電回路。
本發(fā)明所提供的磁場發(fā)生系統(tǒng)，磁體的形狀可以是開放式C型，多柱支撐平板型或水平臥式封閉型。磁場產(chǎn)生源可為永磁，也可包括由導電線圈組成。極板位于脈沖激發(fā)電磁場源和磁場產(chǎn)生源之間，其功能是提供導磁回路和機械結(jié)構(gòu)強度。
由于所要解決的問題是在磁體內(nèi)形成導磁回路而又不形成導電回路，因此本發(fā)明的磁場發(fā)生系統(tǒng)可以用于核磁共振裝置，也可以用于其它帶脈沖激發(fā)線圈的磁場發(fā)生裝置。
在本發(fā)明所述的磁場發(fā)生系統(tǒng)中，所述的極板的一部分可以為多個交錯的弧狀部分，或為梯度線圈形狀的環(huán)形，或為其它變化形狀如輻射狀或交錯輻射狀。本發(fā)明的原理是在保持極板的導磁和機械強度的前提下，阻斷極板中的渦流導電回路。
本發(fā)明還提供了一種磁場發(fā)生系統(tǒng)，其中所述的極板的一部分所組成的圖案沿磁體的軸心相對稱；極板整體上還可以極板平面內(nèi)的一個與磁體軸心相正交的軸線(A)相對稱；極板整體上還可以極板平面的另一個同時與磁體軸和極板平面內(nèi)的一個軸線(A)都正交的軸線(B)對稱。基于本發(fā)明的原理，極板圖案可以變化成其它形狀，如輻射狀，在特定的情況下圖案也可不是完全軸對稱的。
本發(fā)明還提供了一種磁場發(fā)生系統(tǒng)，其中各極板單元是通過對整塊的極板坯體在一定厚度范圍切割而制成的；或是用軟磁材料預制成所需的形狀拼接而成，再用螺栓或其它機械方法如粘接、鑲嵌等把它們固定在極板基體上。各極板單元之間相互電絕緣或單點電導通，這可以用絕緣片來實現(xiàn)，或通過涂覆在極板單元上的絕緣層來實現(xiàn)。
本發(fā)明所提供的系統(tǒng)中各極板塊的寬度可以從5毫米至200毫米，極板單元之間的距離應小于1厘米。距離越大會損失機械強度和導磁性能。
在本發(fā)明所提供的系統(tǒng)中，極板與梯級線圈之間可以有一個極片，極片上平面的邊緣外可設置一個勻場羅斯環(huán)。
本發(fā)明的解決方案是對極板做出改進。已有技術(shù)的極板只是一個由軟鐵磁性物質(zhì)做成的板塊。按照本發(fā)明的方案，對這樣的圓盤進行切割，切割的目的在于阻斷極板中的渦流。
從理論上講，把極板切割得越碎，最終極板阻斷渦流的效果越好。但另一方面如果極板被切割得過于零碎，極板的導磁性能和機械結(jié)構(gòu)性能受到降低，同時也增加了加工安裝成本。因此，實際的極板切塊又不能過于零碎。
極板在永磁體中既起導磁的作用，同時也對永久磁鐵中的磁體起機械意義上的支承作用。在考慮極板的切割圖案時，應適當設定切割板塊之間的間距。間距過小既不利于加工安裝，又不利于各板塊之間的電絕緣；而間距過大，則會出現(xiàn)不希望的導磁性能和機械結(jié)構(gòu)強度下降。
為保證磁場的均勻性，切割后的極板應具有沿極板圓盤中軸的對稱性，最好還具有沿極板平面的一個軸甚至兩個正交軸的對稱性，以使磁場盡可以均勻。以軸對稱的方式切割能保證磁場的均勻性。同理也可利用磁體設計中磁場的非對稱性而有意地以非軸對稱方法切割來達到對磁場的要求。
此處所說的對極板的“切割”，并非一定是對具體極板圓盤的切割，只是說最終形成的極板“圖案”可以是看上去象是被“切”過的圓盤。


圖1為本發(fā)明的C形磁場的一個示意圖；圖1右側(cè)為總圖，左側(cè)為局部放大圖。
圖1所要說明的是，C形磁鐵中的每一極都具有一塊極板、一個極片、一個勻場環(huán)和一個梯度線圈。例如從圖1左側(cè)的局部放大圖中可見，所述的磁場發(fā)生裝置沿磁體從上到下，具有永磁體(1)、極板(2)、被切割或重整的極板部分(3)、極片(4)、勻場環(huán)(5，又稱羅斯環(huán))和梯度線圈(6)。
在本發(fā)明中，可以把極板切割成(1)如圖2中所示但不具體限于圖2結(jié)構(gòu)的多個交錯的弧狀部分。
(2)如圖3中所示但不具體限于圖3結(jié)構(gòu)的與梯度線圈繞組形狀相近的環(huán)形。
(3)或根據(jù)本發(fā)明的原理切割其它形式的阻斷渦流，如輻射狀等。如圖2和圖3所示，極板上的這些環(huán)應至少有一處缺口以阻斷渦流的流動。每個環(huán)的寬度可以從5毫米至200毫米。多個弧狀物組合出的極板圖案可以通過直接切割極板而形成。切縫的寬度應小于1厘米以保持極板整體的機械強度并避免在缺口處出現(xiàn)過多的導磁性能下降。另一種方法是直接用軟磁材料(如鐵、鋼)預制出相應形狀極板，并用螺栓把它們固定在極板基體上；各極板單元之間用薄的絕緣片來絕緣，或者在單元上涂覆絕緣涂層。
本發(fā)明的優(yōu)點在于，采用本發(fā)明的方法可顯著降低由脈沖梯度場穿過磁片而在極板上感應出的渦流和剩磁，同時既不過分降低整體的導磁性，又不破壞固定永久磁體所需的極板的強度。
本領域普通技術(shù)人員顯然可以根據(jù)以上的描述對本發(fā)明的技術(shù)方案做出種種改進并對其中的某些組成部分做出替換。以上所述的由本領域普通技術(shù)人員依據(jù)其專業(yè)知識所做出的改進和替換應落在本發(fā)明權(quán)利要求的范圍之中。
權(quán)利要求
1，一種磁場發(fā)生系統(tǒng)，包括磁場產(chǎn)生源、脈沖激發(fā)線圈和極板，極板介于脈沖激發(fā)線圈和磁場產(chǎn)生源之間，其特征在于極板由多個極板單元組成，各極板單元之間相互電絕緣或只在單點電導通，不形成導電回路。
2，如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述的極板單元為多個交錯的弧狀部分。
3，如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述的極板單元為梯度線圈形狀的環(huán)形。
4，如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述的極板單元為輻射狀。
5，如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述的極板單元為交錯輻射狀。
6，如權(quán)利要求1-5所述的系統(tǒng)，其中各極板單元是通過對整塊的極板坯體在一定厚度范圍上切割而制成。
7，如權(quán)利要求1-5所述的系統(tǒng)，其中各極板單元是用軟磁材料預制成所需的形狀，再用螺栓、鑲嵌、粘結(jié)等機械方法把它們固定在極板基體上。
8，如權(quán)利要求1-5所述的系統(tǒng)，其中電絕緣是用極板單元上設置絕緣片或在其表面涂覆絕緣膜來實現(xiàn)的。
9，如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中電絕緣是用極板單元上設置絕緣片或在其表面涂覆絕緣膜來實現(xiàn)的。
10，如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中電絕緣是用極板單元上設置絕緣片或在其表面涂覆絕緣膜來實現(xiàn)的。
11，如權(quán)利要求1-5所述的系統(tǒng)，其中各極板塊的寬度可以從5毫米至200毫米，極板單元之間的距離應小于1厘米。
12，如權(quán)利要求1-5所述的系統(tǒng)，極板與梯級線圈之間可以有一個極片，極片上沿磁力線方向的平面的邊緣外設置一個勻場羅斯環(huán)。
13，如權(quán)利要求1-5、9、10中所述的所述的系統(tǒng)，其特征在于該磁場發(fā)生系統(tǒng)是一核磁共振設備的一個靜磁場發(fā)生部分。
14，如權(quán)利要求6中所述的所述的系統(tǒng)，其特征在于該磁場發(fā)生系統(tǒng)是一核磁共振設備的一個靜磁場發(fā)生部分。
15，如權(quán)利要求7中所述的所述的系統(tǒng)，其特征在于該磁場發(fā)生系統(tǒng)是一核磁共振設備的一個靜磁場發(fā)生部分。
16，如權(quán)利要求8中所述的所述的系統(tǒng)，其特征在于該磁場發(fā)生系統(tǒng)是一核磁共振設備的一個靜磁場發(fā)生部分。
17，如權(quán)利要求11中所述的所述的系統(tǒng)，其特征在于該磁場發(fā)生系統(tǒng)是一核磁共振設備的一個靜磁場發(fā)生部分。
18，如權(quán)利要求12中所述的所述的系統(tǒng)，其特征在于該磁場發(fā)生系統(tǒng)是一核磁共振設備的一個靜磁場發(fā)生部分。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種可用于核磁共振裝置中的磁場發(fā)生系統(tǒng)，其中極板介于脈沖激發(fā)線圈和磁場產(chǎn)生源之間，極板由多個極板單元組成，極板單元為多個交錯的弧狀部分、梯度線圈形狀的環(huán)形、各類輻射狀，各極板單元之間相互電絕緣或只在單點電導通，不形成導電回路。其中各極板單元是通過對整塊的極板坯體在一定厚度范圍上切割而制成，或者是用軟磁材料預制成所需的形狀，再用螺栓、鑲嵌、粘結(jié)等機械方法把它們固定在極板基體上。電絕緣是通過極板單元上設置絕緣片或在其表面涂覆絕緣漆來實現(xiàn)的。
文檔編號G01R33/38GK1548981SQ0313667
公開日2004年11月24日 申請日期2003年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月23日
發(fā)明者倪成, 薛廷強, 倪 成 申請人:西門子(中國)有限公司