[發(fā)明專利]一種逐增地引入電流到安裝在線圈架上的超導(dǎo)線圈的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010116707.0
• 申請日: 2010-03-03
• 公開（公告）號: CN101825693A
• 公開（公告）日: 2010-09-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅素·彼得·戈?duì)?/a>;馬塞爾·簡·瑪麗·克呂普;羅伯特·斯萊德;休·亞歷山大·布萊克斯
• 申請（專利權(quán)）人: 英國西門子公司
• 主分類號: G01R33/3815
• 分類號: G01R33/3815
• 代理公司: 北京康信知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11240
• 代理人: 李慧

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及安裝在線圈架上的超導(dǎo)磁體線圈。本發(fā)明尤其參考圓柱型超 導(dǎo)磁體進(jìn)行描述，但是，本發(fā)明仍可適用于包括在線圈架上安裝了至少一個 超導(dǎo)線圈的任何結(jié)構(gòu)。本發(fā)明尤其涉及在超導(dǎo)線圈加電時，用于降低超導(dǎo)磁 體失超可能性的方法和設(shè)備。

背景技術(shù)

圖1A-1B分別為核磁共振(NMR)或磁共振成像(MRI)系統(tǒng)常用的 圓柱型超導(dǎo)磁體布置的橫截面圖和軸向斷面圖。超導(dǎo)線組成的復(fù)數(shù)個線圈34 纏繞在一個線圈架1上以形成圓柱型磁體結(jié)構(gòu)。所形成的組件容納在一致冷 劑室2內(nèi)，所述致冷劑室里至少部分填充一種處于沸點(diǎn)的液態(tài)冷卻劑2a。由 此，這些線圈34的溫度才可被控制在臨界溫度以下。通常，該液態(tài)冷卻劑 2a采用氦，它可以將線圈34的溫度控制在約4K。

通常，線圈架1由鋁構(gòu)成，其由機(jī)械制造以確保線圈架的尺寸精確，反 過來，這也確保了纏繞在該線圈架上的線圈有精確的尺寸和準(zhǔn)確的位置。這 些精度對于確保所形成的磁場的均質(zhì)性和可靠性必不可少。甚至一個線圈發(fā) 生少量的移位，都有可能導(dǎo)致超導(dǎo)磁體出現(xiàn)失超。因此，所述線圈架必須非 常剛硬，并牢固地保持在其所在的位置上。

圓柱型磁體本質(zhì)上關(guān)于軸AA對稱。本文提及的“軸向”和“徑向”均 參考該軸而確定。

另外，圖1A-1B還示出了一外部真空腔4和一熱屏蔽層3。眾所周知， 它們用來實(shí)現(xiàn)所述致冷劑室2和周圍環(huán)境之間的熱隔離。絕緣層5置于外 部真空腔和熱屏蔽層之間的空間內(nèi)。該圓柱型磁體布置的可用內(nèi)徑4a需是 某一最小尺寸以允許病人進(jìn)入。

當(dāng)磁體開始工作時，電流以漸增方式，即所謂的“逐漸加電”過程引入 線圈34。隨著電流的增加，便會產(chǎn)生磁場。由于這些線圈內(nèi)有電流流動，磁 場會作用于這些線圈，并產(chǎn)生作用于每個線圈的軸向力。也會產(chǎn)生徑向力， 徑向力會增大或者減小各個線圈的直徑。這可能導(dǎo)致線圈從其所在的線圈架 上松脫，更可能發(fā)生移動；也可能使該線圈夾緊其所在的線圈架，這可能導(dǎo) 致所述線圈摩擦受熱。由于這些線圈的相對尺寸，通常，軸向力僅給軸向最 外面的線圈帶來不利影響。作用于屏蔽線圈的軸向力也可能是顯著的，這些 屏蔽線圈如圖1B中所示的徑向最外面的線圈。

這些力隨著通過線圈電流的增加而增大。在線圈內(nèi)電流增大的過程中， 這些線圈上不斷增加的作用力有可能導(dǎo)致其發(fā)生移動。線圈在壓力的作用 下，將抵靠所述線圈架的一部分。對于每個線圈來說，通常是線圈架的軸向 內(nèi)表面。這些表面稱之為“推力面”，如圖1B中36所示.

隨著徑向作用力的增大，線圈的直徑會發(fā)生改變，例如，在線圈架上會 變得越來越松。同時，軸向力還將這些線圈緊緊地?cái)D靠在推力面36上。如 果線圈被擠靠在推力面的同時發(fā)生了移動，或者移進(jìn)與該推力面的接觸處， 則該接觸面上將釋放出熱量。這些熱量足以導(dǎo)致線圈失超。線圈在推力面上 的移動是一種典型的“粘滑運(yùn)動”-線圈和線圈架之間的壓力會變大，直到 它足夠克服將這些線圈固定在其位置的“靜摩擦力”，這導(dǎo)致了線圈的突發(fā) 移動，線圈移動時會摩擦生熱，由于這些線圈的運(yùn)動穿過了磁場，因此會引 起所述線圈材料中的感應(yīng)電流。所產(chǎn)生的熱量足以引起所述線圈失超。

如果出現(xiàn)失超，超導(dǎo)線圈會突然表現(xiàn)出抗導(dǎo)電性。此后，流經(jīng)它的電流 將釋放出大量的熱量。這使大量的冷卻劑汽化，使電流加電過程必須重新開 始。由此，一段時間內(nèi)人們都在試圖解決在電流加電過程中線圈移動的問題。

一種廣為人知的方法是，在線圈和線圈架之間加入低摩擦力表面，稱之 為“滑移面”。這些表面并不阻止線圈移動，而是在線圈移動時，使線圈容 易移動而不會產(chǎn)生明顯的摩擦熱。線圈可能以逐增方式移動，而不是以粘滑 運(yùn)動方式移動。然而，實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，這種處理方式并不可靠。小的殘缺 或者雜質(zhì)就可能使這種方法失去效果。

另一種熟知的方法是，線圈自身附上一緩沖層，加入到線圈和線圈架之 間。通常這種緩沖層可以為一種玻璃纖維增強(qiáng)樹脂層，該層在線圈的樹脂浸 漬工藝期間形成。緩沖層不是用來防止線圈粘滑運(yùn)動，而是要吸收和耗散所 產(chǎn)生的熱量，以免該熱量導(dǎo)致線圈的小部分區(qū)域升溫。為緩沖層提供空間的 需要可能會折衷磁體的電磁學(xué)設(shè)計(jì)。

JP2007050431討論了用于減少在紙質(zhì)抽拉管內(nèi)的粘滑運(yùn)動的方法和設(shè) 備。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種方法和設(shè)備，以降低在線圈電流加電至全額 電流期間超導(dǎo)磁體線圈發(fā)生“粘滑運(yùn)動”的可能性。