[發(fā)明專利]一種用于磁共振成像的2T傳導(dǎo)冷卻超導(dǎo)磁體

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010810098.2
• 申請(qǐng)日: 2020-08-13
• 公開（公告）號(hào): CN112038033B
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 任勇;張銘;王東全;高翔;鐘華勇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院
• 主分類號(hào): H01F6/04
• 分類號(hào): H01F6/04;H01F6/06;A61B5/055
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責(zé)任公司 11251
• 代理人: 張乾楨

1.一種用于磁共振成像的2T傳導(dǎo)冷卻超導(dǎo)磁體，其特征在于：包括有脈管制冷機(jī)、冷頭套筒、外層杜瓦、多層絕緣、輻射屏蔽層、支撐拉桿、穩(wěn)態(tài)開關(guān)、線圈組件、電流引線、柔性鍍錫銅編織物、底部支撐；所述線圈組件包括線圈支架、超導(dǎo)線圈；

所述脈管制冷機(jī)放置在與磁體真空容器分離的冷頭套筒中，外層杜瓦與線圈支架之間通過支撐拉桿連接；輻射屏蔽層和外層杜瓦之間設(shè)置有多層絕緣以減少輻射漏熱；所述輻射屏蔽層通過多個(gè)螺栓連接到脈管制冷機(jī)的一級(jí)冷頭，脈管制冷機(jī)的二級(jí)冷頭通過柔性鍍錫銅編織物與線圈支架連接；線圈支架上纏繞有超導(dǎo)線圈；

超導(dǎo)線圈纏繞在高熱導(dǎo)率鋁合金制成的線圈支撐上；所述超導(dǎo)線圈采用NbTi繞組線圈，繞組線圈的導(dǎo)線采用橫截面為1.2×0.75mm的矩形截面導(dǎo)線，NbTi導(dǎo)線的銅超比為7；所述高熱導(dǎo)率鋁合金的熱導(dǎo)率為2000W/mK，NbTi繞組線圈中間是室溫孔；該磁體包括十個(gè)同軸線圈；兩個(gè)外部線圈與八個(gè)內(nèi)部線圈在相反的方向上產(chǎn)生磁場用于有源屏蔽，其中八個(gè)內(nèi)部線圈纏繞在內(nèi)線圈支架上，兩個(gè)外部線圈安裝在對(duì)應(yīng)的外部線圈支架上，線圈組件的軸向長度為580mm，該磁體在中心160mm DSV區(qū)域內(nèi)，磁場的設(shè)計(jì)峰峰均勻性優(yōu)于10ppm；設(shè)計(jì)時(shí)，首先通過遺傳算法(GA)，經(jīng)過選擇-交叉-變異流程后初步獲取較為合適的求解值，其次利用MINP設(shè)計(jì)方法，通過非線性求解優(yōu)化函數(shù)，最終得到理想的求解結(jié)果；

每個(gè)線圈尺寸公差在±0.2mm以內(nèi)的，所有線圈在纏繞過程中都在4K溫度下用環(huán)氧樹脂浸漬；

穩(wěn)態(tài)開關(guān)與線圈并聯(lián)，在磁體發(fā)生勵(lì)磁退磁時(shí)，開關(guān)保持正常電阻，對(duì)磁體進(jìn)行均勻加熱來降低失超風(fēng)險(xiǎn)，穩(wěn)態(tài)開關(guān)安裝在直接連接到二級(jí)冷頭的銅棒上，以減少對(duì)超導(dǎo)線圈的加熱；

在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，到一級(jí)冷頭的總熱流為40W，到二級(jí)冷頭的熱負(fù)荷為0.75W，其在45K時(shí)一級(jí)冷頭的冷量為40W，4.2K時(shí)二級(jí)冷頭的冷量為1W；二級(jí)冷頭上的無氧銅棒通過柔性鍍錫銅編織物連接到超導(dǎo)線圈的支撐上；線圈支撐由高熱導(dǎo)率的鋁合金制成，線圈通過其線圈支撐冷卻。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于磁共振成像的2T傳導(dǎo)冷卻超導(dǎo)磁體，其特征在于：

所述線圈組件被封閉在容器中，內(nèi)部有真空度達(dá)到10^-5Pa；支撐拉桿由G10環(huán)氧/玻璃纖維復(fù)合材料制成，被焊接到外層杜瓦內(nèi)壁與線圈支架之間，以減少漏熱。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于磁共振成像的2T傳導(dǎo)冷卻超導(dǎo)磁體，其特征在于：

脈管制冷機(jī)放置在與磁體真空容器分離的冷頭套筒中，通過螺栓連接冷頭上的法蘭將一、二級(jí)冷頭分別壓在相應(yīng)的導(dǎo)熱部分上；將銦箔施加在接觸表面上，以改善熱界面。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于磁共振成像的2T傳導(dǎo)冷卻超導(dǎo)磁體，其特征在于：

在線圈組件周圍安裝有所述輻射屏蔽層，一級(jí)冷頭銅頭置于輻射屏蔽層上；在輻射屏蔽層周圍采用多層絕緣，以減少從外層杜瓦到屏蔽層的輻射漏熱。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于磁共振成像的2T傳導(dǎo)冷卻超導(dǎo)磁體，其特征在于：

采用常規(guī)導(dǎo)體和高溫超導(dǎo)導(dǎo)體的串聯(lián)的電流引線來傳送電能，所述常規(guī)導(dǎo)體適用溫度77-300K，所述高溫超導(dǎo)導(dǎo)體適用5-65K溫度；從室溫法蘭延伸到制冷機(jī)一級(jí)冷頭的常規(guī)導(dǎo)體由黃銅制成；高溫超導(dǎo)導(dǎo)體由超導(dǎo)帶材YBCO制成，并與常規(guī)導(dǎo)體相連；高溫超導(dǎo)導(dǎo)體與常規(guī)導(dǎo)體和高溫超導(dǎo)導(dǎo)體與NbTi線的接頭分別熱錨固定到一級(jí)冷頭和二級(jí)冷頭處。