[發(fā)明專利]一種超導(dǎo)磁體的升降場輔助裝置

有效

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• 申請日: 2012-09-28
• 公開（公告）號: CN103714935A
• 公開（公告）日: 2014-04-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊磊;王超
• 申請（專利權(quán)）人: 西門子(深圳)磁共振有限公司
• 主分類號: H01F6/00
• 分類號: H01F6/00;H01F6/04;G01R33/3815
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及磁共振系統(tǒng)，尤其涉及磁共振系統(tǒng)中的超導(dǎo)磁體的升降場輔助裝置。

背景技術(shù)

磁共振成像是隨著計算機技術(shù)、電子電路技術(shù)、超導(dǎo)磁體技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展起來的一種生物磁學(xué)核自旋成像技術(shù)。在磁共振成像中，人體組織被置于靜磁場B₀中，隨后用頻率與氫原子核的進動頻率相同的射頻脈沖激發(fā)人體組織內(nèi)的氫原子核，引起氫原子核共振，并吸收能量；在停止射頻脈沖后，氫原子核按特定頻率發(fā)出射電信號，并將吸收的能量釋放出來，由體外的接收器收錄，經(jīng)計算機處理后獲得圖像。

在生產(chǎn)制造磁共振設(shè)備的過程中，對超導(dǎo)磁體進行升降場是不可避免的。在超導(dǎo)磁體升降場過程中，會出現(xiàn)失超現(xiàn)象，即超導(dǎo)磁體失去超導(dǎo)磁性，在這種情況下，大量的電磁能量將轉(zhuǎn)變?yōu)榻苟鸁岵⑨尫牛绻捎媒胧嚼鋮s將會揮發(fā)掉大量的液氦。例如，一個1.5噸的核磁共振成像的全部超導(dǎo)磁體能儲存2兆焦耳的電磁能量。當(dāng)失超發(fā)生時，這些能量可以消耗400公升以上的液液氦，價值2500美元。可見，特別對于大型超導(dǎo)磁體而言，每次失超成本都是巨大的；另一方面，在失超過程中，如果不加保護，磁體線圈中會產(chǎn)生高溫高壓，因此會產(chǎn)生不可逆轉(zhuǎn)的損害，甚至使超導(dǎo)磁體報廢。

針對失超過程中液氦的損耗，目前業(yè)界主要采取兩種方法。

第一，外部轉(zhuǎn)儲電阻，它同超導(dǎo)磁體的外部連接，可以轉(zhuǎn)移低溫附件中的大部分能量，這就意味著減少液氦的損失和由液氦揮發(fā)引起的過多的壓力。但是，外部轉(zhuǎn)儲電阻越大，其釋放的電磁能也越大，失超時電磁線圈的電壓和溫度也就得以降低。但是轉(zhuǎn)儲電阻的電壓會增高，同時超導(dǎo)開關(guān)上的電壓也會隨之增高，這會損害超導(dǎo)開關(guān)使得磁體不能正常工作。此外，通常會同外部轉(zhuǎn)儲電阻一同應(yīng)用主動失超保護技術(shù)，主動失超保護技術(shù)基于可靠的檢測器，但是可靠的檢測器價格昂貴且難于實現(xiàn)。此外，外部轉(zhuǎn)儲電阻會在磁體的低溫附件中引進熱負載，這會揮發(fā)部分液氦。

第二，在少量液氦中對超導(dǎo)磁體進行升降場。這是一種在失超中減少液氦損失簡單易行的方法。但是為了提供一個磁體升降場、工作以及失超的安全低溫環(huán)境，液氦的量不能無限制的少。

針對失超過程中磁體的保護，目前業(yè)界主要采取四種方法。

第一，在超導(dǎo)磁體的線圈中加入更多的銅來降低電流密度，雖然這樣能夠降低高溫和電壓，但這樣會增大磁體體積和成本。

第二，如果主動失超保護技術(shù)的話，盡量提高檢測器的可靠性，但是除了實現(xiàn)起來相當(dāng)困難之外，磁體保護也會相應(yīng)變得相當(dāng)復(fù)雜，而且使得磁體成本增高。

第三，將二級線圈更好地與超導(dǎo)磁體線圈耦合，但是在失超過程中，超導(dǎo)磁體的能量會在制冷屏蔽層中釋放，這同樣會消耗大量的液氦。

第四，通過電阻進一步細分磁體線圈。分的越細，效果越好。但是鑒于磁體線圈的配置，無限細分是不可行的。此外，磁體能量仍在制冷屏蔽層內(nèi)釋放，消耗大量液氦；同時，在磁體升降場過程中，電阻會產(chǎn)生焦耳熱，如果電阻和超導(dǎo)磁體太近的話，這可能會引起超導(dǎo)磁體失超。

發(fā)明內(nèi)容

為了減少失超中液氦的損耗，同時加強對超導(dǎo)磁體線圈的保護，發(fā)明了一種超導(dǎo)磁體的升降場輔助裝置，所述升降場輔助裝置包括一釋能部件，所述釋能部件耦合所述超導(dǎo)磁體的電流。

優(yōu)選地，所述升降場輔助裝置的外表面緊貼所述超導(dǎo)磁體的孔徑的內(nèi)表面。

優(yōu)選地，所述釋能部件是實心圓柱體。

優(yōu)選地，所述釋能部件是空心圓柱體。

優(yōu)選地，所述釋能部件的內(nèi)壁包括多個凸起，所述凸起的位置與所述超導(dǎo)磁體的線圈的位置對應(yīng)。

優(yōu)選地，所述升降場輔助裝置還包括一冷卻部件，所述冷卻部件用于冷卻所述釋能部件。

優(yōu)選地，所述冷卻部件包括一制冷循環(huán)部件和一熱屏蔽層，其中所述釋能部件位于所述熱屏蔽層之內(nèi)，所述制冷循環(huán)部件對所述釋能部件進行制冷。

優(yōu)選地，所述制冷循環(huán)部件包括一制冷劑出口管和一制冷劑入口管。

優(yōu)選地，所述熱屏蔽層從里到外包括一內(nèi)殼、一制冷屏蔽層和一外殼，所述制冷劑出口管和所述制冷劑入口管穿過外殼和制冷屏蔽層與所述內(nèi)殼連通。

優(yōu)選地，所述冷卻部件還包括一第一支撐部件和一第二支撐部件，所述第一支撐部件用于在所述內(nèi)殼中支撐所述釋能部件，所述第二支撐部件用于在外殼中支撐所述內(nèi)殼。

優(yōu)選地，所述制冷循環(huán)部件包括一冷頭或一脈管制冷器。

優(yōu)選地，所述熱屏蔽層從里到外包括一制冷屏蔽層和一外殼，所述冷頭或所述脈管制冷器穿過所述外殼和所述制冷屏蔽層。