CN101728050A - 一种mri超导磁体系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种MRI超导磁体系统，超导线圈(3)置于热屏蔽罩(2)中，并共同安装在由外壳(1)和内壳(7)形成的室温真空容器中，外壳(1)由导磁材料制成，内壳(7)由非导磁材料制成，室温真空容器通过组合端板(8)密封。本发明的超导磁体系统利用室温真空容器外壳以及组合端板的导磁体构成的良好磁通道的导磁作用，增强磁体中心成像区的磁场强度；通过降低超导磁体周围的杂散磁场，省去反磁场绕组，节省超导线的用量；组合端板设置的附加导磁块可以调整中心成像区的磁场均匀度，从而简化超导绕组的结构。与现有技术相比，本发明的超导磁体系统可以满足MRI成像仪对磁场强度和均匀度的使用要求，且制造成本较低。
Description
技术领域
本发明涉及一种超导磁体系统，特别是一种医用MRI超导磁体系统。
背景技术
医用MRI超导磁体系统，是一个稳定和均匀的强磁场系统，所采用的超导磁体系统超导线圈所用的超导线材通常有NbTi线、Nb3Sn线、HTc线以及MgB2线等。由于超导线圈需要在足够低的低温环境下工作，超导磁体通常由低温液态流体浸泡冷却或利用制冷机的冷量以固体传导的方式冷却超导线圈。
为了实现超导线圈需要的低温超导工作环境，减少低温区冷量的损失，超导磁体通常由一个用非导磁性材料，例如不锈钢或铝合金制成的室温真空容器外壳，内置一个或多个完全封闭的热屏蔽罩，超导线圈置于最中心部位。
在超导磁体中，为实现磁场的均匀度要求，超导线圈的结构通常会在轴向设置成一组相互之间有一定距离的若干对绕组，在其中通电流后产生的磁场方向是相同方向的，这些绕组通常称为主磁场绕组。工作状态，主磁场绕组超导线圈在生成中心工作磁场的同时，也会有磁力线向外逸散，一方面造成磁场能量损失，减弱中心工作磁场强度，同时也在磁体周围产生杂散磁场，对周边环境造成磁污染。
在实际应用中，为了克服上面所述的磁场能量损失导致的中心工作磁场强度减弱的问题，保证足够的中心工作磁场强度，通常采用增加线圈匝数，增大超导线的用量，导致制造成本提高。
而为了减少上述的超导线圈在磁体周围产生的杂散磁场的问题，降低磁污染，通常采用两种方法，一种方法是在超导磁体室温真空容器外壳的外面另外放置一个由导磁性材料制成的框架，这会大幅增加超导磁体系统的体积和重量；另一种办法是在产生主磁场的绕组外面另外设置一对或几对与主磁场方向相反的磁场绕组，通常称为反磁场绕组(或补偿磁场绕组)，这会大幅增加超导磁体系超导线的用量，一般要超过原超导线用量的40％以上，增加了制造成本。
发明内容
针对超导磁体系目前存在的上述问题，本发明提出了一种能够调节磁场均匀度，克服干扰磁场的超导磁体系统，具体技术方案：是将超导线圈置于热屏蔽罩中，并共同安装在由外壳和内壳形成的室温真空容器中，外壳由导磁材料制成，内壳由非导磁材料制成，室温真空容器通过组合端板密封。
所述的组合端板由导磁体和非导磁体组成，导磁体与外壳接触，非导磁体与内壳接触。
所述的组合端板非导磁体的外侧可以设置1块或1块以上的附加导磁块，用于调整磁场均匀度。
所述的制成外壳的导磁材料为高导磁材料，如电工纯铁、合金钢。
本发明的超导磁体系统通过组合端板的导磁性体和由导磁材料制成的外壳，能够形成构成良好的磁通道，从而可以减少磁体中心成像区磁场能量的逸散损失；通过设置在组合端板上的附加导磁块，可以调整中心成像区的磁场均匀度。
本发明的超导磁体系统充分利用导磁性室温真空容器外壳以及组合端板的导磁性材料部分构成的良好磁通道的导磁作用，减少了磁场能量逸散损失，从而增强磁体中心成像区的磁场强度；降低了超导磁体周围的杂散磁场，从而省去反磁场绕组，节省超导线的用量，或省去外部导磁性材料制成的屏蔽框架；组合端板设置的附加导磁块可以调整中心成像区的磁场均匀度，从而简化超导绕组的结构。与具有相同功能的现有的技术相比，本发明的超导磁体系统可以满足MRI成像仪对磁场强度和均匀度的使用要求，且制造成本较低。
附图说明
附图为本发明超导磁体系统的结构示意图。
图中，1为外壳，2为热屏蔽罩，3为超导线圈，4为导磁体，5为非导磁体，6为附加导磁块，7为内壳，8为组合端板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的描述。
如图所示，超导线圈(3)置于热屏蔽罩(2)中，并共同安装在由导磁材料制成的外壳(1)，和由非导磁材料制成的内壳(7)形成的室温真空容器中，制成外壳(1)的导磁材料可以是电工纯铁、合金钢。室温真空容器的两端装有组合端板(8)，并通过组合端板(8)密封，组合端板(8)由导磁体(4)和非导磁体(5)组成，组合端板(8)的导磁体(4)靠近外壳(1)，组合端板(8)的非导磁体(5)靠近内壳(7)，在组合端板(8)非导磁体(5)的外侧设置1块或1块以上的附加导磁块(6)，用于调整磁场均匀度。
本发明的超导磁体系统，利用组合端板(8)和外壳(1)形成的磁通道的导磁作用，可以降低磁阻，减少磁场能量逸散造成的磁场能量损失，实现增强磁体中心成像区的磁场强度的效果；可以屏蔽磁场能量逸散，降低超导磁体周围的杂散磁场，从而省去反磁场绕组，节省超导线的用量，或省去外部导磁性材料制成的屏蔽框架；通过增减附加在组合端板(8)上的导磁块(6)的数量，调整中心成像区的磁场均匀度，从而简化超导绕组的结构。
Claims (4)
1.一种MRI超导磁体系统，超导线圈(3)置于热屏蔽罩(2)中，并共同安装在由外壳(1)和内壳(7)形成的室温真空容器中，外壳(1)由导磁材料制成，内壳(7)由非导磁材料制成，其特征是室温真空容器通过组合端板(8)密封。
2.根据权利要求1所述的超导体系统，其特征是组合端板(8)由导磁体(4)和非导磁体(5)组成，导磁体(4)与外壳(1)接触，非导磁体(5)与内壳(7)接触。
3.根据权利要求1或2所述的超导磁体系统，其特征是在组合端板(8)非导磁体(5)的外侧可以设置1块或1块以上的附加导磁块(6)，用于调整磁场均匀度。
4.根据权利要求1或3所述的超导磁体系统，其特征是制成外壳(1)的导磁材料为高导磁材料，如电工纯铁、合金钢。
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