离散化哈巴赫球：二十面体对称实现最优磁场均匀性

哈巴赫球为产生高度均匀的磁场提供了一种理论上优雅的手段，但实际实现受到制造挑战和内部可及性受限的阻碍。本研究考察了由放置在柏拉图和阿基米德立体顶点处的永磁体组装而成的离散球形哈巴赫构型。解析计算、数值磁场模拟和实验测量表明，具有二十面体对称性的多面体在磁场强度、均匀性和内部可及性之间取得了最有利的平衡。它们产生了极其平坦的四阶中心鞍点，使得可用均匀磁场体积比传统哈巴赫盘或圆柱阵列大 260 倍。由立方 NdFeB 磁体组成的多个磁体组件被制造出来，并表征了其三维磁场分布，展示了偏差低于 1% 的数立方厘米均匀区域。这些发现确立了具有离散二十面体对称性的磁体阵列作为紧凑型、高度均匀磁场源的实用、可扩展构建模块，适用于移动磁共振和磁泳应用。