为了有效地提高磁共振主磁体的性能，拓展磁共振技术的应用领域，本文涉及了旨在提高Halbach阵列永磁体性能的分析和设计方法，其主要内容包括：Halbach阵列磁体的三维场解析解、离散磁化方向的修正和端部效应的补偿。 首先，本文基于铁磁介质磁化的安培电流模型，将永磁体等效为相应的磁化电流分布。在求解过程引入矢量磁位和自由空间格林函数的近似积分，得到理想磁化永磁体的三维场解。该三维场解析解适用于采用稀土永磁材料构成的Halbach圆柱磁体的快速参数化分析。通过其二维解析解和三维有限元软件验证了本文推导的三维场解，为分析和优化应用日益广泛的Halbach磁体结构提供了一种快速灵活的分析方法。 通过对比理想的与实际的圆柱磁体二维解析解，在相关的几何参数和磁性材料性能不变的情况下，采用离散的磁化方向近似连续的磁化方向是退化磁场均匀度的主要原因。为此，采用一种具有磁化方向近似线性分布的离散新月形磁块构成圆柱形磁体以改善二极磁场的均匀度。对比扇形结构的二维场解，验证了新月形磁块结构能够有效地提高了圆柱体内部磁场的均匀度。 Halbach磁体的磁场沿着圆柱体的轴向逐渐衰减，只有圆柱体的中心空间内的磁场满足磁共振仪器对磁场均匀度的要求。为此，本文提出以Halbach磁体阵列为基础，由中空的圆柱形和半球形永磁体构成一种新颖的试管形便携式NMR仪器磁体，得到一个更加均匀的磁场空间。使用三维有限元分析验证了对该组合磁体的磁场分布的理论分析。分析结果表明：试管形磁体的三维场分量获得了有效补偿，从而增加了均匀磁场区的体积，相应减小了磁体的体积与重量。 上述分析与改进，充分体现了Halbach磁体在便携式磁共振仪器中的应用优势，推进了磁共振仪器向小型化、便携式方向发展。