高分辨磁共振波譜儀可實(shí)現對化合物定量檢測以及結構和動(dòng)力學(xué)分析，廣泛應用于分析化學(xué)、結構生物學(xué)、食品和植物科學(xué)等諸多領(lǐng)域。常規超導高場(chǎng)磁共振波譜儀價(jià)格貴，維護成本高，目前僅在大型實(shí)驗室或服務(wù)機構配置。桌面式核磁共振波譜設備（Benchtop NMR）利用稀土永磁體產(chǎn)生靜磁場(chǎng)，無(wú)需液氦等冷卻液，維護成本低，更容易被普通用戶(hù)接受，在食品安全、制藥/生物/化學(xué)實(shí)驗室的在線(xiàn)快速成分分析、毒品檢測及教育教學(xué)等領(lǐng)域應用場(chǎng)景巨大。

　　Halbach陣列是美國加利福尼亞大學(xué)的物理學(xué)家 K. Halbach在1980年提出的一種使用稀土材料組成的新型無(wú)鐵軛多極磁體。其中，偶極圓柱形Halbach磁體（本文簡(jiǎn)稱(chēng)為Halbach磁體）作為一種高性能的磁體構型，由于高磁材利用率和高磁場(chǎng)均勻性，成為桌面式核磁共振波譜設備的主要磁體結構。但在實(shí)際制造中，由于Halbach磁體結構復雜，其在加工過(guò)程的各種誤差導致磁場(chǎng)均勻度變差，嚴重影響磁共振設備的信號質(zhì)量，限制了我國基于Halbach磁體的桌面磁共振波譜儀設備的發(fā)展。

　　針對此問(wèn)題，蘇州醫工所楊曉冬桌面磁共振波譜組提出了一種基于構建勻場(chǎng)陣列的被動(dòng)勻場(chǎng)方法。該方法基于諧波函數分解和構造，設計產(chǎn)生3階內各項諧波的勻場(chǎng)磁片陣列，構建不同尺寸和位置的勻場(chǎng)陣列的場(chǎng)圖分析，實(shí)現快速磁場(chǎng)補償。研究中還給出該方法在Halbach磁體上的實(shí)際操作和測試結果。在0.5T-Halbach勻場(chǎng)實(shí)驗中，磁場(chǎng)均勻度相比初始場(chǎng)提高了兩個(gè)數量級，改善均勻度至4.7ppm。而在另外一套0.93T-Halbach磁體上均勻度也實(shí)現了一個(gè)數量級的提升，磁場(chǎng)均勻度從1103ppm提升至125ppm，驗證了所提方法對提升磁場(chǎng)均勻度的有效性和可重復性。

　　此工作提出的被動(dòng)勻場(chǎng)磁片陣列實(shí)現了對Halbach磁體的磁場(chǎng)的高效補償，為我國自主研發(fā)高分辨永磁磁共振波譜儀提供有力支撐。目前，團隊已基于被動(dòng)勻場(chǎng)后的0.5T-Halbach磁體搭建了高分辨磁共振平臺，下一步將針對相關(guān)應用展開(kāi)實(shí)驗，以促進(jìn)該研究成果在相關(guān)應用領(lǐng)域的發(fā)展。

　　相關(guān)的研究成果以題為“A passive shimming method for Halbach magnet based on magnetic sheet arrays”發(fā)表在期刊Journal of magnetic resonance上。第一作者為王亞，楊曉冬研究員、徐雅潔副研究員及溫州市人民醫院余穎聰院長(cháng)為共同通訊作者。

　　論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1090780722000684 （DOI：https://doi.org/10.1016/j.jmr.2022.107210） 

 圖  基于被動(dòng)勻場(chǎng)陣列的被動(dòng)勻場(chǎng)研究，a)被動(dòng)勻場(chǎng)陣列；b)實(shí)驗平臺以及勻場(chǎng)結果。