CN101893692B - 磁场发生装置及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种尤其是用于磁共振断层造影的磁场发生装置，该磁场发生装置带有至少一个可由冷却剂冷却的超导磁场线圈，该磁场线圈容纳在一壳体内，其中，所述壳体(9)具有至少一个通过深孔钻削制造的、由所述冷却剂流过的孔(10)。

Description

磁场发生装置及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种磁场发生装置及其制造方法，尤其是用于磁共振断层造影的磁场发生装置，该磁场发生装置带有至少一个可由冷却剂冷却的超导磁场线圈，该磁场线圈容纳在一壳体内。 
背景技术
为了进行磁共振断层造影(核自旋断层造影)在磁共振断层造影仪中产生非常强的磁场和交变电磁场，以激励氢原子核。根据接收到的电磁场可以产生病人身体的断层图像。磁共振断层造影仪的重要部件有强磁体、梯度线圈、高频发射器和高频接收器，其中，强磁体产生静态的磁场，梯度线圈在X-，Y-，Z-方向具有放大器，所述高频发射器和接收器检测并放大磁共振信号。使用各种计算机来进行控制和评估。 
用超导磁体产生静态的磁场，在约4K的冷却下该超导磁体的电阻实际下降为零，因此磁线圈是超导的。在实践中使用容纳在低温恒温器中的液氦作为冷却剂。因此，传统的磁共振断层造影仪具有例如环形的空腔，该空腔几乎完全用液氦填充，以便将磁场线圈保持在超导状态。然而，在此缺点是，为填充空腔需要非常大量的氦，例如1m3。因为氦易于挥发，所以必须经常补充，由此产生了显著的费用，此外，供应所需量的氦在一些国家是困难的。 
发明内容
因此，本发明所要解决的技术问题是提供一种尤其是用于磁共振断层造影仪的磁场发生装置，其中，降低了对冷却剂的需求。 
按照本发明，为解决该技术问题在开头所述类型的磁场发生装置中规定为，壳体具有至少一个通过深孔钻削形成的、由冷却剂流过的孔。 
本发明的构思在于，仅在实际需要冷却的地方使用冷却剂、例如氦。与传统的磁共振断层造影仪不同，不是相对大的、容纳磁场线圈的整个壳体环形内腔用冷却剂填充，而是仅仅壳体的一个或多个孔用冷却剂填充。由此获 得了这样的优点，即，可以明显减少所需的冷却剂的量，由此同样减少了制造和运行成本。 
在按本发明的磁场发生装置中，壳体优选具有多个通过深孔钻削形成的孔。通过这种方式可以有针对性地冷却壳体的这样的区域，在该区域中磁场线圈必须处于并保持超导状态。在此，特别有利的是，多个或所有的孔相互连通而形成导管系统。 
在按本发明的磁场发生装置中可以规定，导管系统通过至少一个输入口和至少一个排出口和冷却剂存储器连接。 
按照根据本发明的磁场发生装置的一种扩展方案可以规定，至少一个孔与磁场线圈或磁场线圈的一部分基本上平行地布置。通过这种方式仅在实际需要的地方，也就是直接在磁场线圈上提供所需的冷却功率。由此既减少了所需的冷却剂的量，也减少了冷却所需的能量。 
当壳体和至少一个磁场线圈通过多个相互间隔的焊接点相互连接，则获得了一种在制造方面特别有利的磁场发生装置。焊接点或焊接位置用作通过冷却剂冷却磁场线圈的接触桥。 
如果在按本发明的磁场发生装置中，冷却剂基本上仅位于至少一个孔、输入口和排出口中，则相比传统的磁场发生装置显著减小了所需的冷却剂的量，在此可以减少50％的冷却剂的量。 
在按本发明的磁场发生装置的一种优选的实施形式中，冷却剂的总量约为0.01m3至0.05m3，优选0.02m3。 
此外，本发明涉及一种用于制造尤其用于磁共振断层造影仪的磁场发生装置的方法，该磁场发生装置带有至少一个可由冷却剂冷却的超导磁场线圈，该磁场线圈容纳在壳体内。 
按本发明的方法规定，通过深孔钻削在壳体中构造至少一个用于冷却剂的孔。深孔钻削是一种专门的钻孔方法，其中使用(与采用带有长的螺旋钻头的传统钻削不同的)专门钻头，其中，钻头在该孔上导引。通过深孔刀具在孔的圆筒形表面上的导引可以实现大的孔深度，而不使该孔偏移。 
在按本发明的用于制造磁场发生装置的方法中，至少一个孔优选构造在板上，该板接着被卷成一管形的壳体。相应的，在壳体中产生一个或优选多个孔，该壳体然后被成形为管状的壳体。这种制造方式尤其有效率并因此廉价。 
在按本发明的方法中也可以规定，卷成管状的壳体的板的接缝处设有焊缝。在此，该纵向焊缝的焊接可以自动进行。 
按本发明的方法的一个步骤可以设计为，即，板由不锈钢或轻金属合金，尤其是铝合金制成。通过这些材料可以对磁场线圈实现特别良好的冷却。 
按本发明的方法的另一变型规定，至少一个孔在一端或两端配设有封闭塞。封闭塞在所述板卷曲或焊接之前插入，使得孔的该端不会流出冷却剂。 
附图说明
本发明的其它优点和细节将参照附图根据实施形式说明。附图是示意图并示出了：
图1是用于磁共振断层造影仪的传统磁场发生装置的剖视图； 
图2是按本发明的磁场发生装置的剖视图； 
图3是图2所示的磁场发生装置的剖切侧视图；以及 
图4是磁场发生装置的壳体在焊缝区域的放大的剖视图。 
具体实施方式
图1以剖视图示出了传统的磁场发生装置1，其由外部的环状磁体2和内部的环状磁体3组成，所述磁体限定出一管状的环形腔4，该环形腔由用作为冷却剂的液氦填充。两个磁体2，3是产生静态的磁场的超导磁体的磁场线圈的组成部分其。氦通过输入口5供应到磁场发生装置中，并通过排出口6排出。因为所需的氦的量为约1m3，图1所示的磁场发生装置1的制造和运行较为复杂并昂贵。 
图2所示的磁场发生装置7基本上由环形的、用作磁场线圈8的磁体和包围磁场线圈8的壳体9组成，该壳体设计为圆筒形并且容纳所述磁场线圈8。壳体9具有孔延伸经过壳体9的整个圆周的多个平行的孔10。包含磁场线圈8的壳体9也称为成形器。如图2所示，孔10与输入口11连通，通过该输入口供给作为冷却剂的氦。在输入口11到孔10的连接处，氦流分为两个子流，这两个子流在沿周向相对的端部再次汇合并流入排出口12。输入口11和排出口12与图2中未示出的冷却装置连通，通过该冷却装置将冷却剂冷却到约4K。 
壳体9由铝制成，为制造壳体，铝板借助于深孔钻削配设多个平行的孔 10，接着铝板被卷成环形并设有焊缝，因此形成壳体9。 
通过沿周向分布地设置的焊接位置13，壳体9与一个或多个磁场线圈8这样地连接，使得磁场线圈8被容纳在壳体9内。通过焊接位置13实现磁场线圈8希望的冷却，使得磁场线圈处于超导状态。焊接位置13是接触桥，通过该接触桥实现冷却剂的冷却。 
图3示出了图2所示的磁场发生装置的透视图。由图可见，磁场发生装置7具有多个相互平行布置的磁场线圈8，其分别由壳体9中的孔10包围。孔10通过布置在壳体9外部的、沿纵向延伸的汇流管14相互连通并形成导管系统。 
图4示出了壳体9焊缝区域的剖视图。在铝板卷成管状壳体9之前，孔10的两个开口端通过圆柱形的封闭塞15，16封闭，因此防止氦在这些位置流出。卷曲的铝板的对接处通过沿纵向延伸的焊缝17封闭，在此，焊接过程自动进行。在焊缝17的两侧设有接管18，19，通过该接管可以为孔10填充例如氦的冷却剂。在图2至图4所示的磁场发生装置7仅需约0.02m3的冷却剂量。 
附图标记列表 
1 磁场发生装置 
2 磁体 
3 磁体 
4 环形腔 
5 输入口 
6 排出口 
7 磁场发生装置 
8 磁场线圈 
9 壳体 
10 孔 
11 输入口 
12 排出口 
13 焊接位置 
14 孔 
15 封闭塞 
16 封闭塞 
17 焊缝 
18 接管 
19 接管。 

Claims (16)

1.一种磁场发生装置，该磁场发生装置包括：
壳体；
容纳在该壳体内的可由冷却剂冷却的超导磁场线圈；
其中，所述壳体(9)具有由所述冷却剂流过的、通过深孔钻削制造的孔(10)，
其中，所述壳体包括板，所述通过深孔钻削制造的孔(10)构造在该板上，该板被以这样的方式卷成管状的壳体，使得所述通过深孔钻削制造的孔(10)延伸经过所述壳体(9)的整个圆周。
2.如权利要求1所述的磁场发生装置，其特征在于，所述壳体(9)具有多个通过深孔钻削制造的孔(10)。
3.如权利要求2所述的磁场发生装置，其特征在于，多个或所有的孔(10)相互连通而形成导管系统。
4.如权利要求3所述的磁场发生装置，其特征在于，所述导管系统通过至少一个输入口(11)和至少一个排出口(12)与冷却剂容器连接。
5.如上述权利要求中任一项所述的磁场发生装置，其特征在于，所述至少一个孔(10)与所述超导磁场线圈(8)或平行于所述超导磁场线圈(8)的一部分基本上平行地布置。
6.如权利要求1至4中任一项所述的磁场发生装置，其特征在于，所述壳体(9)和至少一个所述超导磁场线圈(8)通过多个相互间隔的焊接位置(13)相互连接。
7.如权利要求1至4中任一项所述的磁场发生装置，其特征在于，所述冷却剂基本上仅处于所述至少一个孔(10)、输入口(11)和排出口(12)中。
8.如权利要求1至4中任一项所述的磁场发生装置，其特征在于，所述冷却剂的总量为0.01m3至0.05m3。
9.如权利要求1至4中任一项所述的磁场发生装置，其特征在于，所述冷却剂的总量为0.02m3。
10.一种制造磁场发生装置的方法，该磁场发生装置带有至少一个可由冷却剂冷却的超导磁场线圈，该超导磁场线圈容纳在一壳体内，该方法包括如下步骤：
在板中通过深孔钻削构造用于冷却剂的孔，
将该板卷成管状的所述壳体(9)，使得通过深孔钻削制造的孔(10)延伸经过所述壳体(9)的整个圆周；
将可由冷却剂冷却的超导磁场线圈(8)定位在所述壳体(9)中，
其中，深孔钻削包括将钻具的钻头导引到孔内。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述磁场发生装置是用于磁共振断层造影仪的磁场发生装置。
12.如权利要求10所述的方法，其特征在于，在一板上构造所述至少一个孔，接着将该板卷成管状的壳体。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，卷成管状壳体的所述板的对接处设有焊缝。
14.如权利要求12或13所述的方法，其特征在于，使用不锈钢或轻金属合金来制造板。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述轻金属合金是铝合金。
16.如权利要求10至13之一所述的方法，其特征在于，所述板中的所述至少一个孔在一端或两端设有封闭塞。
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