本發(fā)明涉及一種核磁共振磁體。

背景技術(shù)：

目前，公知的永磁體難以用于核磁共振化學(xué)位移譜的檢測(cè)，主要原因是永磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)空間均勻度不能達(dá)到0.1ppm量級(jí)；而且，即便均勻度要求達(dá)到了，由于永磁體較強(qiáng)的溫度敏感性，大約溫度每變化1攝氏度，釹鐵硼磁場(chǎng)變化-1100ppm，釤鈷磁場(chǎng)變化-300ppm，給潛在的核磁共振波譜檢測(cè)帶來問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有的環(huán)形永磁體磁場(chǎng)隨溫度波動(dòng)的問題，本發(fā)明提出一種核磁共振磁體，該磁體具有自行溫度補(bǔ)償功能，不僅能在某一特定溫度點(diǎn)上勻場(chǎng)，而且考慮了磁材逆溫度效應(yīng)和材料熱脹冷縮因素，當(dāng)溫度在一個(gè)范圍內(nèi)波動(dòng)時(shí)，磁體磁場(chǎng)的均勻度基本保持不變。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：在環(huán)形磁體的磁塊陣列中，嵌入一個(gè)補(bǔ)償磁場(chǎng)磁塊陣列，用于補(bǔ)償磁場(chǎng)的溫度變化量。主磁場(chǎng)磁塊陣列采用的磁材是釤鈷，補(bǔ)償磁場(chǎng)磁塊陣列采用的是釹鐵硼。主磁場(chǎng)磁塊陣列產(chǎn)生的主磁場(chǎng)的表達(dá)式可以寫成：

式中，B^I是主磁場(chǎng)的磁通密度，感興趣場(chǎng)點(diǎn)的位置，T是工作環(huán)境溫度，R^I是環(huán)形磁體的平均半徑，k^I是剩磁的逆溫度系數(shù)，是與磁鋼骨架熱膨脹系數(shù)有關(guān)的由于磁塊各向同性熱膨脹導(dǎo)致的磁場(chǎng)熱變化系數(shù)，σ是誤差項(xiàng)，T₀是整個(gè)磁體的設(shè)計(jì)工作溫度，是T₀溫度條件下主磁體的平均半徑，△T是實(shí)際工作溫度與設(shè)計(jì)工作溫度的差值。

補(bǔ)償磁場(chǎng)磁塊陣列產(chǎn)生的補(bǔ)償磁場(chǎng)與主磁場(chǎng)方向相反，補(bǔ)償磁場(chǎng)磁塊陣列產(chǎn)生的磁場(chǎng)表達(dá)式與上式(1)相似。那么，當(dāng)滿足下式的比例關(guān)系時(shí),

式中，是工作溫度為T₀時(shí)主磁場(chǎng)的磁通密度，是工作溫度為T₀時(shí)補(bǔ)償磁場(chǎng)的磁通密度，k^II是補(bǔ)償磁塊陣列的剩磁逆溫度系數(shù)，是補(bǔ)償磁塊陣列的磁場(chǎng)熱變化系數(shù)。

主磁場(chǎng)和補(bǔ)償磁場(chǎng)相疊加的結(jié)果，在室溫23攝氏度到33攝氏度的范圍內(nèi)，組合磁場(chǎng)不隨溫度變化。

本發(fā)明磁體包括主磁場(chǎng)磁塊陣列和補(bǔ)償磁場(chǎng)磁塊陣列，主磁場(chǎng)磁塊陣列和補(bǔ)償磁場(chǎng)磁塊陣列交叉嵌套，構(gòu)成一個(gè)環(huán)形結(jié)構(gòu)。主磁場(chǎng)磁塊陣列所產(chǎn)生的主磁場(chǎng)的磁通密度大于補(bǔ)償磁場(chǎng)磁塊陣列所產(chǎn)生的補(bǔ)償磁場(chǎng)的磁通密度，二者的磁通密度矢量在環(huán)形內(nèi)部區(qū)域方向相反。

所述的主磁場(chǎng)磁塊陣列由上主磁塊、右主磁塊、下主磁塊和左主磁塊構(gòu)成；所述的補(bǔ)償磁場(chǎng)磁塊陣列由右上補(bǔ)償磁塊、右下補(bǔ)償磁塊、左下補(bǔ)償磁塊和左上補(bǔ)償磁塊構(gòu)成。上主磁塊的充磁方向向上，右主磁塊的充磁方向向下，下主磁塊的充磁方向向上，左主磁塊的充磁方向向下。右上補(bǔ)償磁塊、右下補(bǔ)償磁塊、左下補(bǔ)償磁塊和左上補(bǔ)償磁塊也分別按照特定的磁極方向排列，即右上補(bǔ)償磁塊的充磁方向向左，右下補(bǔ)償磁塊的充磁方向右，左下補(bǔ)償磁塊的充磁方向向左，左上補(bǔ)償磁塊的充磁方向向右，使得補(bǔ)償磁場(chǎng)的方向和主磁場(chǎng)方向相反。

本發(fā)明可以克服圓環(huán)形永磁體磁場(chǎng)隨環(huán)境溫度變化而波動(dòng)的缺點(diǎn)。

本發(fā)明在工作過程中，當(dāng)周圍環(huán)境低于設(shè)定的磁體工作溫度時(shí)，由于稀土永磁材料具有逆溫度效應(yīng)，即當(dāng)溫度升高時(shí)，磁體磁場(chǎng)磁通密度降低，而當(dāng)溫度降低時(shí)，磁體磁場(chǎng)磁通密度升高，特別地，這種效應(yīng)是可恢復(fù)的，即當(dāng)環(huán)境溫度升高以后再降低、或者降低以后又升高，那么磁體磁場(chǎng)磁通密度會(huì)恢復(fù)溫度變化以前的原值。

本發(fā)明的主磁場(chǎng)磁塊陣列由釤鈷磁材制成，補(bǔ)償磁場(chǎng)磁塊陣列由釹鐵硼磁材制成。當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí)，主磁場(chǎng)磁塊陣列和補(bǔ)償磁場(chǎng)磁塊陣列的磁場(chǎng)磁通密度同時(shí)減小，而且根據(jù)兩種磁體材料的逆溫度系數(shù)，即磁場(chǎng)變化率，根據(jù)公式(1)和公式(2)，通過設(shè)計(jì)一個(gè)適宜的工作溫度時(shí)的磁場(chǎng)磁通密度值，使得主磁場(chǎng)磁塊陣列和補(bǔ)償磁場(chǎng)磁塊陣列的磁場(chǎng)磁通密度值的減小量相等，那么和磁場(chǎng)，即主磁體和補(bǔ)償磁體的磁通密度矢量和，保持不變，達(dá)到了磁體磁場(chǎng)不隨環(huán)境溫度變化的目的。

本發(fā)明磁體的工作溫度為30攝氏度，當(dāng)環(huán)境溫度、主磁場(chǎng)磁塊陣列溫度和補(bǔ)償磁場(chǎng)磁塊陣列溫度分別低于和高于工作溫度時(shí)，對(duì)應(yīng)的磁體磁場(chǎng)變化值如下表所示。

通過本發(fā)明主磁場(chǎng)磁塊陣列和補(bǔ)償磁場(chǎng)磁塊陣列結(jié)合的磁體設(shè)計(jì)方法，達(dá)到了磁體磁場(chǎng)不隨環(huán)境溫度變化的目的。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的磁鋼橫剖面結(jié)構(gòu)圖，

圖中：1上主磁塊，2右上補(bǔ)償磁塊，3右主磁塊，4右下補(bǔ)償磁塊，5下主磁塊，6左下補(bǔ)償磁塊，7左主磁塊，8左上補(bǔ)償磁塊。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。

本發(fā)明磁體包括主磁場(chǎng)磁塊陣列和補(bǔ)償磁場(chǎng)磁塊陣列，其中主磁場(chǎng)磁塊陣列由上主磁塊1、右主磁塊3、下主磁塊5和左主磁塊7構(gòu)成，補(bǔ)償磁場(chǎng)磁塊陣列由右上補(bǔ)償磁塊2、右下補(bǔ)償磁塊4、左下補(bǔ)償磁塊6和左上補(bǔ)償磁塊8構(gòu)成。主磁場(chǎng)磁塊陣列和補(bǔ)償磁場(chǎng)磁塊陣列交叉嵌套地構(gòu)成一個(gè)環(huán)形結(jié)構(gòu)，而且主磁場(chǎng)磁塊陣列產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁通密度大于補(bǔ)償磁場(chǎng)磁塊陣列，二者的磁通密度矢量在環(huán)形內(nèi)部區(qū)域方向相反。如圖1所示，上主磁塊1、右主磁塊3、下主磁塊5和左主磁塊7分別按照特定的磁極方向排列，即：上主磁塊1的充磁方向向上，右主磁塊3的充磁方向向下，下主磁塊5的充磁方向向上，左主磁塊7的充磁方向向下。右上補(bǔ)償磁塊2、右下補(bǔ)償磁塊4、左下補(bǔ)償磁塊6和左上補(bǔ)償磁塊8也分別按照特定的磁極方向排列，即右上補(bǔ)償磁塊2的充磁方向向左，右下補(bǔ)償磁塊4的充磁方向右，左下補(bǔ)償磁塊6的充磁方向向左，和左上補(bǔ)償磁塊8的充磁方向向右，使得補(bǔ)償磁場(chǎng)的方向和主磁場(chǎng)方向相反。