单边核磁共振磁体梯度磁场设计的Gram-Schmidt正交化拟合方法

针对传统圆形Halbach磁体结构封闭难以应用于开放式核磁共振中的缺点，提出一种半椭圆形分布的开放式Halbach磁体结构。调节各磁体模块中心点所在椭圆曲线的长轴长度，计算YOZ平面内不同高度上磁场的平坦程度，使用Gram-Schmidt数据拟合方法，得到一种平坦程度最优的磁体结构。优化结果表明：该结构磁体可在YOZ平面上50mm×50mm范围内产生水平方向平坦，垂直方向近似梯度变化的磁场，梯度值为2mT/mm，且获得一个面积为4mm×4mm，均匀度为1.3×10-3，场强为0.0739T的均匀磁场区域。根据优化设计结果，搭建了实际磁体系统，并对该磁体系统的磁场进行测量，测量结果与设计结果一致。该开放式磁体优点在于垂直方向的梯度磁场由永磁体结构自然形成，不需额外的梯度线圈，从而简化了梯度编码系统的设计。