[發明專利]一種用于磁共振成像的2T傳導冷卻超導磁體

有效

• 申請號: 202010810098.2
• 申請日: 2020-08-13
• 公開（公告）號: CN112038033B
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發明（設計）人: 任勇;張銘;王東全;高翔;鐘華勇
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥物質科學研究院
• 主分類號: H01F6/04
• 分類號: H01F6/04;H01F6/06;A61B5/055
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 張乾楨

本發明公開了一種用于磁共振成像的2T傳導冷卻超導磁體，包括有脈管制冷機、冷頭套筒、外層杜瓦、多層絕緣、輻射屏蔽層、支撐拉桿、穩態開關、線圈組件、電流引線、柔性鍍錫銅編織物、底部支撐；所述脈管制冷機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置有多層絕緣以減少輻射漏熱；所述輻射屏蔽層通過多個螺栓連接到脈管制冷機的一級冷頭，脈管制冷機的二級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線圈。本發明的磁體尺寸較小，成本較低，不需要任何低溫冷卻工質，采用具有成本效益的NbTi線制作超導線圈,磁體采用主動屏蔽，可用于人體四肢的成像。

技術領域

本發明涉及超導磁體的磁共振成像領域，具體涉及一種用于磁共振成像的2T傳導冷卻超導磁體。

背景技術

磁共振成像(MRI)是一種廣泛應用于非侵入性醫學診斷的可視化技術。隨著科技的發展，磁共振成像(MRI)技術已經成為臨床診斷、介入治療和認知科學中最有用的診斷和治療手段之一。所需要高穩定性和均勻性的強磁場，通常由超導磁體產生。使用液氦是將超導磁體冷卻到其工作溫度的最常見方法,由于液氦具有較高的制備及運輸成本而且難以獲得是目前存在的一個主要問題。因此，有必要開發無需低溫冷卻工質液氦的核磁共振成像裝置，使用傳導冷卻技術將超導磁體冷卻到其工作溫度。

發明內容

本發明提供了一種2T用于磁共振成像的傳導冷卻超導磁體。使用傳導冷卻技術將超導磁體冷卻，其具有尺寸小，成本低，不需要低溫冷卻工質的特點。磁體采用具有成本效益的NbTi線繞制，采用主動屏蔽，可用于人體四肢的成像。

本發明是通過以下技術方案實現的：一種用于磁共振成像的2T傳導冷卻超導磁體，包括有脈管制冷機、冷頭套筒、外層杜瓦、多層絕緣、輻射屏蔽層、支撐拉桿、穩態開關、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、超導線圈；

所述脈管制冷機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置有多層絕緣以減少輻射漏熱；所述輻射屏蔽層通過多個螺栓連接到脈管制冷機的一級冷頭，脈管制冷機的二級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線圈。

進一步的，超導線圈纏繞在高熱導率鋁合金制成的線圈支撐上；所述超導線圈采用NbTi繞組線圈，繞組線圈的導線采用橫截面為1.2×0.75mm的矩形截面導線，NbTi導線的銅超比為7；所述高熱導率鋁合金的熱導率為2000W/mK，NbTi繞組線圈中間是室溫孔。

進一步的，該磁體包括十個同軸線圈；兩個外部線圈與八個內部線圈在相反的方向上產生磁場用于有源屏蔽，其中八個內部線圈纏繞在內線圈支架上，兩個外部線圈安裝在對應的外部線圈支架上，這種具有主動屏蔽線圈配置的組合，能夠在長度相對較短的磁體的情況下產生所需均勻性的場，線圈組件的軸向長度為580mm，該磁體在中心160mm DSV區域內，磁場的設計峰峰均勻性優于10ppm。

進一步的，所述線圈組件被封閉在容器中，內部有真空度達到10^-5Pa；支撐拉桿由G10環氧/玻璃纖維復合材料制成，被焊接到外層杜瓦內壁與線圈支架之間，以減少漏熱。

進一步的，脈管制冷機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、二級冷頭分別壓在相應的導熱部分上；將銦箔施加在接觸表面上，以改善熱界面。

進一步的，在線圈組件周圍安裝有所述銅輻射屏蔽層，一級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。

進一步的，每個線圈尺寸公差在±0.2mm以內的，所有線圈在纏繞過程中都在4K溫度下用環氧樹脂浸漬。