张卫泽 王玉壮 程艺苑

摘 要：磁体是磁共振成像系统的关键部件之一，主要用来生成均匀的静磁场，其均匀性直接影响最终成像质量。永磁型单边磁体与常规磁体相比，具有体积小、开放性好等优点。本文基于单边磁共振成像系统中的Halbach型磁体，运用ANSYS软件建立了模型，计算了几组不同排列结构的单边Halbach型磁体的磁场分布情况。

关键词：磁共振成像；Halbach型磁体；有限元分析

磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，简称MRI）技术具有无侵入性、安全性和灵活性，被广泛应用于临床诊断、食品分析、石油测井等诸多领域。[13]在MRI系统之中，体积重量最庞大、造价最高、最关键的部件就是磁体，其主要作用是在中心成像区产生一个均匀的静磁场，磁场的强度和均匀度将直接影响最终的成像质量。单边磁体结构与传统的磁共振成像磁体相比，单边磁体的成像区在磁体的外部，具有良好的开放性，[46]可以不受样品尺寸限制，同时体积小，方便携带，成本低，因此被广泛应用于小型、便携型磁共振系统中。而单边磁体多采用Halbach型磁体的直线型，即由一系列的截面为正方行的永磁块排列组成的阵列磁体，[7]本文基于这种Halbach型直线型磁体进行了一系列的仿真设计与计算。

1 单边MRI磁体模型

本文建立了一个应用于小型单边MRI系统的Halbach型直线型磁体模型，主要由六块截面为30 cm*30 cm的永磁体排列而成，成像区为大小为距离磁体15cm的边长为10cm的正方形区域，建立的坐标系具体如图1所示。其中，永磁体采用钕铁硼（NdFeB），型号为N45，其剩磁Br=1.3571 T， 相对磁导率μr=1.0445，磁感矫顽力Hcb=1034.5 KA/m。……