Benchtop-Instrumente für kernmagnetische Resonanz (NMR) haben riesige Anwendungsszenarien in den Bereichen Lebensmittelsicherheit; schnelle Online-Komponentenanalyse in pharmazeutischen, biologischen und chemischen Labors; Drogenerkennung, Bildung und Lehre.
Der dipolare zylindrische Halbach-Magnet als Hochleistungsmagnetstruktur hat sich aufgrund seiner hohen Materialausnutzung und Magnetfeldhomogenität zur Hauptmagnetstruktur für Benchtop-NMR-Spektroskopiegeräte entwickelt. Aufgrund seiner komplexen Struktur führen jedoch verschiedene Verarbeitungsfehler zu einer schlechten Magnetfeldhomogenität, was die Signalqualität der Magnetresonanz ernsthaft beeinträchtigt und die Entwicklung von Tisch-Magnetresonanzspektrometergeräten auf der Basis von Halbach-Magneten in China einschränkt.
Die Benchtop Magnetic Resonance Spectroscopy Group unter der Leitung von Yang Xiaodong vom Suzhou Institute of Biomedical Engineering and Technology (SIBET) der Chinesischen Akademie der Wissenschaften hat kürzlich ein passives Shimming-Verfahren für Halbach-Magnete vorgeschlagen. Die Ergebnisse wurden im veröffentlicht Zeitschrift für Magnetresonanz.
Basierend auf der Zerlegung und Konstruktion der sphärischen harmonischen Funktion entwarfen die Forscher das Shimming-Magnetplattenarray, das jede Harmonische innerhalb der 3. Ordnung erzeugt, und konstruierten die Felddiagrammanalyse des Shimming-Arrays mit unterschiedlichen Größen und Positionen, um eine schnelle Magnetfeldkompensation zu erreichen.
Sie beschrieben auch den praktischen Betrieb und die Testergebnisse dieses Verfahrens an Halbach-Magneten.
„Im 0,5T-Halbach-Passiv-Shimming-Experiment wurde die Magnetfeldhomogenität im Vergleich zum ursprünglichen Feld um zwei Größenordnungen verbessert, und die Homogenität wurde auf 4,7 ppm verbessert“, sagte Yang.
In einem anderen Satz von 0,93 T-Halbach-Magneten wurde die Homogenität ebenfalls um eine Größenordnung verbessert, was die Wirksamkeit und Wiederholbarkeit des vorgeschlagenen Verfahrens zur Verbesserung der Magnetfeldhomogenität bestätigt.
Das in dieser Arbeit vorgeschlagene passive Shimming-Magnetblecharray erreicht eine effiziente Kompensation der Magnetfeldhomogenität von Halbach-Magneten.
„Die Ergebnisse liefern eine starke Unterstützung für die unabhängige Entwicklung von hochauflösenden Permanentmagnetresonanzspektrometern in China“, sagte Yu Yingcong, Präsident des Volkskrankenhauses Wenzhou und ebenfalls korrespondierender Autor der Studie.
Das Team hat eine hochauflösende Magnetresonanzplattform basierend auf dem 0,5T-Halbach-Magneten nach passivem Shimming gebaut. „Als nächstes werden wir Experimente für verwandte Anwendungen durchführen, um die Entwicklung der Forschungsergebnisse in relevanten Anwendungen voranzutreiben“, sagte Wang Ya, Erstautor der Studie.
Ya Wang et al, Ein passives Shimming-Verfahren für Halbach-Magneten basierend auf Magnetplattenarrays, Zeitschrift für Magnetresonanz (2022). DOI: 10.1016/j.jmr.2022.107210