CN103680803B - 一种导热装置、制冷设备和磁共振系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种导热装置、制冷设备和磁共振系统，其中所述导热装置，包括一柔性部件，一第一刚性部件，所述柔性部件的一端通过冲压方式与所述第一刚性部件连接。根据本发明的技术方案，通过冲压方式制造导热装置，工艺简单、导热优良，能够在达到相同效果的条件下节约成本。
Description
技术领域
本发明涉及磁共振成像，特别涉及导热装置、制冷设备以及相应的磁共振系统。
背景技术
磁共振成像是随着计算机技术、电子电路技术、超导体技术的发展而迅速发展起来的一种生物磁学核自旋成像技术。在磁共振成像中，人体组织被置于静磁场B0中，随后用频率与氢原子核的进动频率相同的射频脉冲激发人体组织内的氢原子核，引起氢原子核共振，并吸收能量；在停止射频脉冲后，氢原子核按特定频率发出射电信号，并将吸收的能量释放出来，由体外的接收器收录，经计算机处理后获得图像。
自从商用GM(Gifford McMahon)冷头可以提供强大的冷量从而将磁共振系统的超导磁体的氦气再次凝结，GM冷头和磁共振系统的超导磁体的热交换就成为达到氦气零损耗的关键技术。
为了成功的采用GM冷头对超导磁体进行制冷，非常有必要在GM冷头和超导磁体之间建立有效的热连接，从而最大限度的提升GM冷头和超导磁体之间的热传导性。热传导性能通常与两个因素有关：热传导材料的纯度和节点的连接方式。
典型的，在磁共振系统的超导磁体中大部分的导热装置是在冷头和制冷对象之间或者制冷对象之间：对于零损耗磁体，导热装置将一级冷头与热屏蔽层和电流引线等连接在一起；对于损耗磁体，导热装置则将两个热屏蔽层连接起来。
目前，导热装置通常利用并列放置的柔性的一个或多个穗条或者一个或多个薄片(通常是铜或铝)在冷头和制冷对象之间或制冷对象之间建立导热连接。通常通过螺旋方式将导热装置和冷头或制冷对象连接起来，同时为了更好的热传导性，将导热材料运用到接口中，例如铟膜或导电油脂。但是此类导热装置的缺点是热接触区域较小并且在螺旋的高力矩作用下容易变形。因此，此类导热装置的热阻较高。
进一步地，为了达到更好的热传导性，采用面板与面板之间的接触导热，将柔性的一个或多个穗条或者一个或多个薄片(通常是铜或铝)焊接在刚性的面板上，由此建立导热装置的穗条或薄片和导热装置的面板之间的热传导，然后再由导热装置的面板和目标对象之间的面板进行热传导。但是上述连接方式中焊接过程复杂耗时，对处理工艺要求较高，因此制造成本昂贵。
发明内容
针对上述技术问题，为了通过简单便宜的处理工艺达到导热装置的优良热传导效果，本发明提出了一种导热装置，包括一柔性部件，一第一刚性部件，所述柔性部件的一端通过冲压方式与所述第一刚性部件连接。
同时，本发明还提出一种制冷设备，包括冷头和上述导热装置，其中，所述导热装置与所述冷头的热耦合件连接。
同时，本发明还提出一种磁共振系统，包括上述导热装置、冷头和超导磁体，其中所述导热装置连接在所述冷头的热耦合件和所述超导磁体的热屏蔽层之间。
根据上述技术方案，通过冲压方式制造导热装置，工艺简单、导热优良，能够在达到相同效果的条件下节约成本。
附图说明
下面将通过参照附图详细描述本发明的优选实施例，使本领域的普通技术人员更清楚本发明的上述及其它特征和优点，附图中：
图1A和图1B是根据本发明的具体实施例的导热装置的侧截面图。
图2A和图2B是根据本发明的具体实施例的导热装置的示意图。
图3A和图3B是根据本发明的具体实施例的导热装置与冷头和制冷对象之间连接的示意图。
图4是根据本发明的具体实施例的制冷设备的示意图。
导热装置100 刚性部件101 柔性部件102
冷头200 热耦合件201 热屏蔽层301
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下举实施例对本发明进一步详细说明。
图1A和图1B是根据本发明的具体实施例的导热装置的侧截面图。如图1A和图1B所示，根据本发明的具体实施例，导热装置100包括刚性部件101和柔性部件102，其中刚性部件101一侧开有凹槽，柔性部件102的一端伸入凹槽，通过从垂直于刚性部件与制冷对象接触的表面的方向从外部冲压刚性部件和柔性部件结合部(即凹槽部)，将刚性部件101和柔性部件102连接起来。其中，图1A示出采用单面冲压的根据本发明的具体实施例的导热装置，图1B示出采用双面冲压的根据本发明的第一具体实施例的导热装置。
具体而言，图2A和图2B是根据本发明的具体实施例的导热装置的示意图。如图2A和图2B所示，根据本发明的具体实施例的导热装置，刚性部件101是面板；柔性部件102是并行排列的一个或多个穗条或并行排列的一个或多个薄片，也可以错位排列一个或多个穗条或并行排列的一个或多个薄片。根据本发明的具体实施例的导热装置，柔性部件和刚性部件之间的连接所采用的冲压方式是一种无焊接工艺，即穗条或薄片完全通过机械压力连接到面板，可采用的方法包括冷轧、冷滚和冷锻等等。如图2A所示，可以采用多点冲压方式将穗条或与面板连接起来；可以采用连排冲压方式将穗条或薄片与面板连接起来。柔性部件和刚性部件的材料是高热传导率材料，例如铜或铝。
为了使通过冲压方式连接的柔性部件和刚性部件之间热阻尽量小，在装配前，对根据本发明的具体实施例的导热装置的各个部件进行清洁，具体过程包括对柔性部件和刚性部件进行脱氧处理，其中脱氧溶剂溶于水(或酒精)，将柔性部件和刚性部件浸泡于由脱氧溶剂和水(或酒精)脱氧溶液中。优选地，在清洁结束后的5小时内装配导热装置。
相比单穗条或单薄片与制冷对象之间的接触，根据本发明的具体实施例的导热装置的面板和制冷对象之间面接触显著提高了热传导效率；同时，相比于焊接工艺，根据本发明的具体实施例的导热装置所采用的冲压方式，例如冷锻、冷轧和冷滚等，易于实施并且易于控制质量，而且制造成本显著降低；而且，在磁共振系统的超导磁体中应用根据本发明的具体实施例的导热装置有利于制冷性能，例如损耗磁体中，损耗率显著降低；对于零损耗磁体，低温冗余量得到提高。
图3A和图3B是根据本发明的具体实施例的导热装置与冷头和制冷对象之间连接的示意图。如图3A所示，根据本发明的具体实施例的导热装置100的面板101与冷头200的热耦合件201通过螺栓连接起来，对应于图2A，根据本发明的具体实施例的导热装置的面板上设有多个螺孔，由此通过螺栓将导热装置100与冷头200连接起来。如图3B所示，根据本发明的具体实施例的导热装置100的面板101与冷头200的热耦合件201通过焊接连接起来。同理，根据本发明的具体实施例的导热装置100的面板101与制冷对象的热屏蔽层301也可以通过螺栓或焊接方式连接。
图4是根据本发明的具体实施例的制冷设备的示意图。如图4所示，根据本发明的具体实施例的制冷设备包括冷头200和导热装置100，其中，导热装置100包括刚性部件101和柔性部件102。其中，刚性部件101一侧开有凹槽，柔性部件102的一端伸入凹槽，通过从垂直于刚性部件与制冷对象接触的表面的方向从外部冲压刚性部件和柔性部件结合部(即凹槽部)，将刚性部件101和柔性部件102连接起来；柔性部件102的另一端与冷头200的热耦合件201也通过冲压方式连接。
根据本发明的具体实施例，导热装置100的柔性部件102和刚性部件101以及柔性部件102和冷头200的热耦合件201之间的连接所采用的冲压方式是一种无焊接工艺，即柔性部件完全通过机械压力连接到热耦合件，可采用的方法包括冷轧、冷滚和冷锻等等。柔性部件和刚性部件的材料是高热传导率材料，例如铜或铝。
根据本发明的具体实施例，本发明还提供一种磁共振系统，包括制冷设备和超导磁体。其中，根据本发明的具体实施例的制冷设备包括冷头200和导热装置100，其中，导热装置100包括刚性部件101和柔性部件102。其中，刚性部件101一侧开有凹槽，柔性部件102的一端伸入凹槽，通过从垂直于刚性部件与制冷对象接触的表面的方向从外部冲压刚性部件和柔性部件结合部(即凹槽部)，将刚性部件101和柔性部件102连接起来；柔性部件102的另一端与冷头200的热耦合件201也通过冲压方式连接；导热装置100的刚性部件通过螺栓或焊接与超导磁体的热屏蔽层301连接。
本发明提供一种导热装置、制冷设备和磁共振系统，其中所述导热装置，包括一柔性部件，一第一刚性部件，所述柔性部件的一端通过冲压方式与所述第一刚性部件连接。根据本发明的技术方案，通过冲压方式制造导热装置，工艺简单、导热优良，能够在达到相同效果的条件下节约成本。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种导热装置，其用于磁共振系统，连接在所述磁共振系统的冷头的热耦合件和所述磁共振系统的超导磁体的热屏蔽层之间，包括一柔性部件，一第一刚性部件，所述柔性部件的一端通过冲压方式与所述第一刚性部件连接，所述第一刚性部件是面板，所述柔性部件是并行排列的一个以上的穗条或一个以上的薄片，所述第一刚性部件和所述柔性部件均由铝制成，且所述第一刚性部件通过焊接与所述热屏蔽层连接。
2.如权利要求1所述的导热装置，其中，所述导热装置还包括一第二刚性部件，所述第二刚性部件通过冲压方式与所述柔性部件的另一端连接。
3.如权利要求2所述的导热装置，其中，所述第二刚性部件是面板。
4.如权利要求1或2所述的导热装置，其中，所述冲压方式包括冷轧，冷滚或冷锻。
5.如权利要求1或2所述的导热装置，其中，所述冲压方式包括单面冲压或双面冲压。
6.如权利要求1或2所述的导热装置，其中，所述冲压方式包括多点冲压或连排冲压。
7.如权利要求1所述的导热装置，其中，所述柔性部件、所述第一刚性部件经过脱氧处理。
8.如权利要求2所述的导热装置，其中，所述第二刚性部件经过脱氧处理。
9.一种磁共振系统，包括如权利要求1所述的导热装置、冷头和超导磁体，其中所述导热装置连接在所述冷头的热耦合件和所述超导磁体的热屏蔽层之间，所述第一刚性部件通过焊接与所述热屏蔽层连接，所述导热装置还包括一第二刚性部件，所述第二刚性部件通过冲压方式与所述柔性部件的另一端连接，所述第二刚性部件通过螺栓或焊接与所述热耦合件连接。
10.一种磁共振系统，包括如权利要求1所述的导热装置、冷头和超导磁体，其中所述导热装置连接在所述冷头的热耦合件和所述超导磁体的热屏蔽层之间，所述第一刚性部件通过焊接与所述热屏蔽层连接，所述柔性部件的另一端通过冲压方式与所述热耦合件连接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |