用于限定用于成像体积的磁场的磁组件和方法
2020-01-15

用于限定用于成像体积的磁场的磁组件和方法

在此公开了一种磁组件,所述磁组件包括至少两个磁体,它们以彼此固定的间隔关系进行布置,从而在磁体之间限定包含成像体积的空间。磁体中的每一个在其向内的表面上产生多个磁场强度,该多个磁场强度以组合的方式所述成像体积内产生可接受地均匀的磁场。还公开了一种限定用于成像体积的磁场的方法。所述方法包括:产生磁组件的初始模型;基于模型来估计用于成像体积的磁场;计算估计的磁场和用于成像体积的目标磁场之间的偏差;以及通过修改磁组件以产生多个磁场强度来更新模型以减少偏差,多个磁场强度以组合的方式基本上产生成像体积中的目标磁场。

通过改善制造的磁组件的设计以便减少固有的轴对称场不均匀性已经进行了避免无源匀场技术的限制的尝试。在双平面磁体的现有技术中,形成磁极的相对表面的等高线使得磁极的形状为围绕通常向相对的磁极表面延伸的轴轴对称。例如,最常见的这样的磁极设计已知为玫瑰环设计,其中最接近成像体积的磁极的表面完全平坦,除了沿着所述磁极表面的周围布置的磁材料的环之外。更具体地,沿着轴的磁极表面的轴距离与距离该轴的径向距离的图形是零斜率的线,并且在玫瑰环的径向位置具有单个垂直台阶。

在已经估计了磁场的情况下,然后计算目标磁场和由初始模型表示的磁组件产生的磁场之间的偏差。要减小并且优选被最小化的偏差被定义为目标函数Ψ(步骤310),其能够由一组设计参数来确切地或隐含地确定。在这个实施例中,目标函数Ψ包含用于其中要优化磁场的每一个区域的至少一项Wi(使用下标i=1,2,...来标注)。因此,至少存在一项Wi,其在这个实施例中是实际磁场与成像体积17上的优选地均匀的磁场的偏差的计算,如以下等式(I)中所示:

基于模型来估计用于成像体积的磁场的计算机程序代码;

步长a k标度在第k循环在搜索方向上更新设计向量的量。使用非精确线搜索算法确定步长ak。根据最陡下降方法,定义搜索方向向量dk,如下在等式(6)中所示:

图5是替代的开放紧凑磁组件的透视图,该开放紧凑磁组件特别地具有穿过整个磁组件的两个大孔;

在已经估计了磁场的情况下,然后计算目标磁场和由初始模型表示的磁组件产生的磁场之间的偏差。要减小并且优选被最小化的偏差被定义为目标函数Ψ(步骤310),其能够由一组设计参数来确切地或隐含地确定。在这个实施例中,目标函数Ψ包含用于其中要优化磁场的每一个区域的至少一项Wi(使用下标i=1,2,...来标注)。因此,至少存在一项Wi,其在这个实施例中是实际磁场与成像体积17上的优选地均匀的磁场的偏差的计算,如以下等式(I)中所示:

背景技术

dk=-▽Ψ, (6)