Halbach阵列磁体是由多个不同磁化方向磁块按规律组装而成的永磁体构型。得益于磁材利用率高、均匀性高、逸散场小的优势，Halbach阵列磁体在一些对于体积要求紧凑、可移动、可实时和原位检测的场景中得到广泛应用。近年来，因高均匀度多层Halbach磁体的研究和发展，便携型核磁共振系统成为低场磁共振系统的研究热点。
中国科学院苏州生物医学工程技术研究所研究员杨晓冬团队桌面磁共振波谱组构建了多层Halabch磁体优化理论，证明了多层Halbach阵列磁体中沿z轴的不均匀性最大；基于单层Halbach磁体磁场分布方程推导证明，建立多层Halbach磁体设计和优化模型。同时，该研究简化了多层Halbach阵列磁体的设计，仿真验证了基于不同半径、每层Halbach阵列长度和各层磁体间距的优化结果。
该研究为设计多层Halbach阵列磁体奠定了理论基础，以最大化均匀性并最小化磁体材料的使用，提高磁体制作效率、降低磁体加工制作成本，推动高均匀性Halbach磁体在桌面波谱仪以及小型磁共振设备的研究和应用。科研团队基于这一设计理论，设计制作了0.5T、1T等多套Halbach磁体。
相关研究成果以Theoretical foundation for designing multilayer Halbach array magnets for benchtop NMR and MRI为题，发表在Journal of Magnetic Reaonance上。研究工作得到国家自然科学基金、山东省自然科学基金等的支持。