[發(fā)明專利]一種無液氦超導(dǎo)磁體系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010414425.2
• 申請日: 2020-05-15
• 公開（公告）號: CN111665465B
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 貝嘉儀;莫磊;王蘇聰;梁平;李璟
• 申請（專利權(quán)）人: 寧波高思超導(dǎo)技術(shù)有限公司
• 主分類號: G01R33/3815
• 分類號: G01R33/3815;G01R33/38;H01F6/04;H01F6/06;H01F41/04
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本發(fā)明公開了一種無液氦超導(dǎo)磁體系統(tǒng)，解決了現(xiàn)階段的超導(dǎo)磁體系統(tǒng)依賴液氦的問題。其技術(shù)方案要點是一種無液氦超導(dǎo)磁體系統(tǒng)，包括室溫真空筒、超導(dǎo)磁體、低溫系統(tǒng)；室溫真空筒包括室溫外筒、室溫內(nèi)筒、第一室溫環(huán)和第二室溫環(huán)；低溫系統(tǒng)包括制冷機、第一隔熱筒、冷屏筒、第二隔熱筒、第一冷屏環(huán)和第二冷屏環(huán)和支撐環(huán)；第二隔熱筒一端固定于第一室溫環(huán)且另一端固定于第一冷屏環(huán)；第一隔熱筒的一端固定于第一冷屏環(huán)且另一端固定于支撐環(huán)；制冷機的一級冷頭與冷屏筒熱連接，制冷機的二級冷頭與超導(dǎo)磁體的超導(dǎo)線圈熱連接，所述無液氦超導(dǎo)磁體系統(tǒng)內(nèi)部沒有設(shè)計液氦杜瓦，對液氦的依賴較小，確漏熱量較小，且結(jié)構(gòu)強度較高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及核磁共振儀領(lǐng)域，特別是涉及一種無液氦超導(dǎo)磁體系統(tǒng)。

背景技術(shù)

現(xiàn)有技術(shù)中，超導(dǎo)磁體系統(tǒng)往往需要使用液氦作為冷卻介質(zhì)，把超導(dǎo)線圈浸泡在液氦杜瓦中，使超導(dǎo)線圈溫度能夠保持在4.2K，從而實現(xiàn)超導(dǎo)線圈處于超導(dǎo)狀態(tài)。但由于氦氣（液氦）是天然氣開采時的副產(chǎn)物，但氦氣（液氦）資源普遍在美國、卡塔爾、阿爾及利亞、俄羅斯，上述四國的害死資源總量占了全球總量的88%。而中國的氦氣儲量僅有11億立方米，僅占全球氦氣儲量的2%。由于我國液氦資源儲量較少的影響，我國的核磁共振超導(dǎo)磁體事業(yè)的發(fā)展受到了影響。因此現(xiàn)階段需要研制出一種受液氦資源影響較小的超導(dǎo)磁體系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的之一是提供一種無液氦超導(dǎo)磁體系統(tǒng)。

本發(fā)明的上述發(fā)明目的是通過以下技術(shù)方案得以實現(xiàn)的：

一種無液氦超導(dǎo)磁體系統(tǒng)，包括室溫真空筒、超導(dǎo)磁體、低溫系統(tǒng)；所述室溫真空筒包括室溫外筒、室溫內(nèi)筒、第一室溫環(huán)和第二室溫環(huán)；所述低溫系統(tǒng)包括制冷機、第一隔熱筒、冷屏筒和第二隔熱筒；所述超導(dǎo)磁體、所述第一隔熱筒、所述冷屏筒、所述第二隔熱筒從內(nèi)至外依次布置；所述冷屏筒的兩端分別設(shè)有供冷屏筒安裝的第一冷屏環(huán)和第二冷屏環(huán)；所述第二隔熱筒一端固定于所述第一室溫環(huán)且另一端固定于第一冷屏環(huán)；所述超導(dǎo)磁體遠離所述第一冷屏環(huán)的端部設(shè)有支撐環(huán)；所述第一隔熱筒的一端固定于第一冷屏環(huán)且另一端固定于所述支撐環(huán)；所述制冷機的一級冷頭與所述冷屏筒熱連接，所述制冷機的二級冷頭與所述超導(dǎo)磁體的超導(dǎo)線圈熱連接。

通過采用上述技術(shù)方案，上述無液氦超導(dǎo)磁體系統(tǒng)的工作原理如下：制冷機的二級冷頭具有4K的制冷效果，能夠使得超導(dǎo)磁體處于7K以下的溫度，從而使得超導(dǎo)磁體的超導(dǎo)線圈在環(huán)境溫度上具備了實現(xiàn)超導(dǎo)狀態(tài)的條件；制冷機的一級冷頭具有40K的制冷效果，使得冷屏筒、第一冷屏環(huán)、第二冷屏環(huán)處于50K左右的溫度；同時，第一隔熱筒、第二隔熱筒的設(shè)定，降低了熱量在超導(dǎo)磁體、冷屏筒和室溫筒之間的傳遞，且使得上述無液氦超導(dǎo)磁體系統(tǒng)內(nèi)部具有二級低溫（4.2K-8K）、一級低溫（38K-55K）和室溫的階梯布置，有助于超導(dǎo)磁體的超導(dǎo)線圈處于超導(dǎo)狀態(tài)。在本申請中的無液氦超導(dǎo)磁體系統(tǒng)中，采用了筒狀的支撐結(jié)構(gòu)，不僅使得無液氦超導(dǎo)磁體系統(tǒng)中的漏熱量減小，且提高了無液氦超導(dǎo)磁體系統(tǒng)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)強度。

本發(fā)明進一步設(shè)置為，所述超導(dǎo)磁體包括安裝架和安裝于安裝架的超導(dǎo)線圈；所述安裝架包括間隔布置的支持件，相鄰所述支持件之間形成供所述超導(dǎo)線圈安裝的安裝間隙；所述支持件還設(shè)置有支撐于所述超導(dǎo)線圈內(nèi)環(huán)側(cè)壁的限位凸環(huán)。

通過采用上述技術(shù)方案，上述超導(dǎo)磁體的生產(chǎn)方式如下所示：1、將安裝架的支持件置于安裝平面上；2、將超導(dǎo)線圈安裝在支持件的頂面；3、將另一個支持件置于超導(dǎo)線圈的表面；重復(fù)步驟2和3，直至完成所有超導(dǎo)線圈的安裝。其中，支持件具有支撐于相鄰超導(dǎo)線圈內(nèi)環(huán)側(cè)壁的限位凸環(huán)，有助于在安裝過程中對超導(dǎo)線圈進行徑向限位，提高超導(dǎo)線圈在安裝架上的安裝精度。上述超導(dǎo)磁體的結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)方式，相較于將超導(dǎo)線圈繞制在一個骨架上的方式而言，有助于減少超導(dǎo)線在超導(dǎo)磁體生產(chǎn)工藝中的損耗。