高分辨磁共振波谱仪可实现对化合物定量检测以及结构和动力学分析，广泛应用于分析化学、结构生物学、食品和植物科学等诸多领域。常规超导高场磁共振波谱仪价格贵，维护成本高，目前仅在大型实验室或服务机构配置。桌面式核磁共振波谱设备（Benchtop NMR）利用稀土永磁体产生静磁场，无需液氦等冷却液，维护成本低，更容易被普通用户接受，在食品安全、制药/生物/化学实验室的在线快速成分分析、毒品检测及教育教学等领域应用场景巨大。
Halbach阵列是美国加利福尼亚大学的物理学家 K. Halbach在1980年提出的一种使用稀土材料组成的新型无铁轭多极磁体。其中，偶极圆柱形Halbach磁体（本文简称为Halbach磁体）作为一种高性能的磁体构型，由于高磁材利用率和高磁场均匀性，成为桌面式核磁共振波谱设备的主要磁体结构。但在实际制造中，由于Halbach磁体结构复杂，其在加工过程的各种误差导致磁场均匀度变差，严重影响磁共振设备的信号质量，限制了我国基于Halbach磁体的桌面磁共振波谱仪设备的发展。
针对此问题，苏州医工所杨晓冬桌面磁共振波谱组提出了一种基于构建匀场阵列的被动匀场方法。该方法基于谐波函数分解和构造，设计产生3阶内各项谐波的匀场磁片阵列，构建不同尺寸和位置的匀场阵列的场图分析，实现快速磁场补偿。研究中还给出该方法在Halbach磁体上的实际操作和测试结果。在0.5T-Halbach匀场实验中，磁场均匀度相比初始场提高了两个数量级，改善均匀度至4.7ppm。而在另外一套0.93T-Halbach磁体上均匀度也实现了一个数量级的提升，磁场均匀度从1103ppm提升至125ppm，验证了所提方法对提升磁场均匀度的有效性和可重复性。
此工作提出的被动匀场磁片阵列实现了对Halbach磁体的磁场的高效补偿，为我国自主研发高分辨永磁磁共振波谱仪提供有力支撑。目前，团队已基于被动匀场后的0.5T-Halbach磁体搭建了高分辨磁共振平台，下一步将针对相关应用展开实验，以促进该研究成果在相关应用领域的发展。
相关的研究成果以题为“A passive shimming method for Halbach magnet based on magnetic sheet arrays”发表在期刊Journal of magnetic resonance上。第一作者为王亚，杨晓冬研究员、徐雅洁副研究员及温州市人民医院余颖聪院长为共同通讯作者。
论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1090780722000684 （DOI：https://doi.org/10.1016/j.jmr.2022.107210）
图 基于被动匀场阵列的被动匀场研究，a)被动匀场阵列；b)实验平台以及匀场结果。
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