[發明專利]磁共振成像超導磁體的高溫超導電流引線

有效

• 申請號: 201310071416.8
• 申請日: 2012-03-05
• 公開（公告）號: CN103177843A
• 公開（公告）日: 2013-06-26
• 發明（設計）人: 鄭杰;許建益;畢延芳;何群
• 申請（專利權）人: 寧波健信機械有限公司
• 主分類號: H01F6/06
• 分類號: H01F6/06;G01R33/3815
• 代理公司: 余姚德盛專利代理事務所(普通合伙) 33239
• 代理人: 胡小永

技術領域

本發明涉及醫用磁共振成像超導磁體系統的饋電和冷卻技術，特指一種磁共振成像超導磁體的高溫超導電流引線。

背景技術

超導磁共振成像儀已在國內外大中型醫院十分常見的人體醫學檢查的設備，它能提供人體軟組織斷面清晰的圖像，對于診斷體內臟器和大腦的病變非常有效。現有這種超導磁體的勵磁絕大部分是在磁體恒溫器灌裝液氦后一次性勵磁完成，然后借助于超導開關的閉合使磁體在持續電流下運行，此后可斷開磁體電源。由于連接電源和磁體的電流引線是引入液氦溫區的最大熱負荷，為有效地降低液氦蒸發，現有技術通常采用可拔式電流引線。這類電流引線由銅或銅合金制作，稱為常規電流引線。

高溫超導材料在液氮或更低溫度具有可無阻地承載電流，且只傳導少量的熱，因此是非常優秀的電流引線材料，可大幅度地節省致冷量。20世紀后期高溫超導電流引線開始大量用于實驗室規模小型超導磁體，使得冷卻超導磁體液氦零蒸發或傳導冷卻成為可能。所謂高溫超導電流引線由處于低溫的高溫超導段和連接室溫的常導段組成，故也稱為二元電流引線，對常導段的冷卻是主要致冷功耗。對于大電流氣冷引線，此功耗是常規電流引線的1/3。

綜上所說，現有的技術背景是：用于可持續電流運行磁體的可拔式電流引線或節冷的高溫超導電流引線（但不做成可拔式）。

對于零蒸發電流引線，常規段只能依靠傳導冷卻，通常由微型制冷機的一級冷頭提供。而此制冷量十分有限，特別當醫用磁共振磁體的冷屏面積大，還有較大的支撐傳導熱情況下，大幅度地減小50K溫區的熱負荷顯得極為有意義。本發明常規段可分離高溫超導電流引線能大大減小對50K熱負荷。

發明內容

（一）要解決的技術問題

本發明的目的是針對現有技術所存在的上述問題，特提供一種磁共振成像超導磁體的高溫超導電流引線，由固定的高溫超導段和可分離的常規導電段組成，用于醫學磁共振成像超導磁體的勵磁。當超導磁體需勵磁或改變電流時兩段電流引線連接，連接段用微型制冷機的一級冷頭冷卻，低于70K溫度；由于高溫超導段的零電阻和低熱導率使液氦損耗很低。

（二）技術方案

為解決上述技術問題，本發明一種磁共振成像超導磁體的高溫超導電流引線，包括設置在恒溫器上蓋的可分離常導段，上述可分離常導段設置有絕緣密封裝置，上述可分離常導段一端插入恒溫器內，上述恒溫器內設置一過渡段銅件，該過渡段銅件下部插接有超導段，其中，上述過渡段銅件上插接一銅環，上述銅環與過渡段銅件之間設有絕緣層，上述銅環通過螺母緊固在過渡段銅件上，上述過渡段銅件的兩端分別設有插孔一及插孔二，上述插入恒溫器內的可分離常導段的端部與插孔一間隙配合插接，上述超導段插接在插孔二內。

作為優化，上述絕緣密封裝置由環氧套管及密封圈組成，上述環氧套管與可分離常導段配合插接并卡接在上蓋上，上述與環氧套管對應的可分離常導段外壁開有環槽，環槽內設有密封圈，上述密封圈與環氧套管密封配合

作為優化，上述絕緣層包括有絕緣套管及氮化鋁疊片，上述絕緣套管插設在銅環內圈并與過渡段銅件插接，上述氮化鋁疊片分別設置在銅環的上表面及下表面。

作為優化，上述銅環與螺母之間設有平墊圈，該平墊圈與過渡段銅件配合插接，上述平墊圈設置在氮化鋁疊片上方。

作為優化，上述超導段由高溫超導帶和不銹鋼支架釬焊而成。

（三）有益效果

高溫超導材料具有零電阻和低熱導率的雙重特性，非常適合用于超導磁體的電流引線，但目前其臨界溫度在100K(絕對溫度)上下。因此，電流引線通常由低溫區的高溫超導段和較高溫區的常規導電段組成，也稱為二元電流引線。目前，大量實驗室規模的小型超導磁體都采用這種二元電流引線，其過渡段采用微型制冷機的一級冷頭冷卻，可實現液氦零蒸發或傳導冷卻的超導磁體系統，無需將二元電流引線做成可分離形式。

可分離高溫超導電流引線集可拔電流引線和高溫超導電流引線的優點，其主要目的在于減小對微型制冷機一級冷頭的熱負荷。對于液氦零蒸發磁體，電流引線只能采用傳導冷卻，據優化設計理論，每kA電流對50K(一級冷頭標稱溫度)的熱負荷～45W，當磁體勵磁電流為400A時，一對高溫超導電流引線的50K熱負荷為36W；在零電流時，引線的傳導熱在18～20W水平。而一臺1.5W4.2K?GM微型制冷機一級冷頭的制冷量只有35W，可見此熱負荷占一級冷頭制冷量的50%，常導段分離后可大大減輕一級冷頭的熱負荷。

附圖說明

下面結合附圖對本發明磁共振成像超導磁體的高溫超導電流引線作進一步說明：