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，主要原因是永磁體產(chǎn)生的磁場空間均勻度不能達(dá)到0.1ppm量級；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，釹鐵硼磁場變化-1100ppm，釤鈷磁場變化-300ppm，給潛在的核磁共振波譜檢測帶來問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有的環(huán)形永磁體磁場隨溫度波動的問題，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上勻場，而且考慮了磁材逆溫度效應(yīng)和材料熱脹冷縮因素，當(dāng)溫度在一個范圍內(nèi)波動時，磁體磁場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，嵌入一個補(bǔ)償磁場磁塊陣列，用于補(bǔ)償磁場的溫度變化量。主磁場磁塊陣列采用的磁材是釤鈷，補(bǔ)償磁場磁塊陣列采用的是釹鐵硼。主磁場磁塊陣列產(chǎn)生的主磁場的表達(dá)式可以寫成：

式中，B^I是主磁場的磁通密度，感興趣場點的位置，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)致的磁場熱變化系數(shù)，σ是誤差項，T₀是整個磁體的設(shè)計工作溫度，是T₀溫度條件下主磁體的平均半徑，△T是實際工作溫度與設(shè)計工作溫度的差值。

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

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

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

本發(fā)明磁體包括主磁場磁塊陣列和補(bǔ)償磁場磁塊陣列，主磁場磁塊陣列和補(bǔ)償磁場磁塊陣列交叉嵌套，構(gòu)成一個環(huán)形結(jié)構(gòu)。主磁場磁塊陣列所產(chǎn)生的主磁場的磁通密度大于補(bǔ)償磁場磁塊陣列所產(chǎn)生的補(bǔ)償磁場的磁通密度，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)償磁場的方向和主磁場方向相反。

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

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，由于稀土永磁材料具有逆溫度效應(yīng)，即當(dāng)溫度升高時，磁體磁場磁通密度降低，而當(dāng)溫度降低時，磁體磁場磁通密度升高，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，那么磁體磁場磁通密度會恢復(fù)溫度變化以前的原值。

本發(fā)明的主磁場磁塊陣列由釤鈷磁材制成，補(bǔ)償磁場磁塊陣列由釹鐵硼磁材制成。當(dāng)環(huán)境溫度升高時，主磁場磁塊陣列和補(bǔ)償磁場磁塊陣列的磁場磁通密度同時減小，而且根據(jù)兩種磁體材料的逆溫度系數(shù)，即磁場變化率，根據(jù)公式(1)和公式(2)，通過設(shè)計一個適宜的工作溫度時的磁場磁通密度值，使得主磁場磁塊陣列和補(bǔ)償磁場磁塊陣列的磁場磁通密度值的減小量相等，那么和磁場，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、主磁場磁塊陣列溫度和補(bǔ)償磁場磁塊陣列溫度分別低于和高于工作溫度時，對應(yīng)的磁體磁場變化值如下表所示。

通過本發(fā)明主磁場磁塊陣列和補(bǔ)償磁場磁塊陣列結(jié)合的磁體設(shè)計方法，達(dá)到了磁體磁場不隨環(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。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明進(jìn)一步說明。

本發(fā)明磁體包括主磁場磁塊陣列和補(bǔ)償磁場磁塊陣列，其中主磁場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。主磁場磁塊陣列和補(bǔ)償磁場磁塊陣列交叉嵌套地構(gòu)成一個環(huán)形結(jié)構(gòu)，而且主磁場磁塊陣列產(chǎn)生磁場的磁通密度大于補(bǔ)償磁場磁塊陣列，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)償磁場的方向和主磁場方向相反。