CN104884967B - 具有传热装置的低损耗持续电流开关 - Google Patents
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Abstract
一种装置包括超导材料的持续电流开关，所述超导材料在超导温度下是超导电的，而在大于所述超导温度的电阻模式温度下是阻电的。所述装置还包括第一热交换元件；对流散热回路，其将所述持续电流开关热耦合到所述第一热交换元件；第二热交换元件，其与所述第一热交换元件间隔开；以及导热链，其将所述持续电流开关热耦合到所述第二热交换元件。所述第一热交换元件被设置在所述持续电流开关上方。所述导热链可以在超导温度下比在大于所述超导温度的第二温度下具有更大的导热系数。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求2013年12月17日递交的美国临时申请号61/737939的权益，通过引用特此将其并入本文。
技术领域
本发明总体上涉及一种低损耗持续电流开关，并且具体涉及一种用于在低温环境下与超导永磁体一起使用的低损耗持续电流开关。
背景技术
超导磁体被使用在多种情境中，包括核磁共振(NMR)分析和磁共振成像(MRI)。为了实现超导性，磁体被维持在处于接近绝对零的温度的低温环境中。典型地，磁体包括一个或多个被设置在低温恒温器中并被低温流体(例如，液态氦)冷却的导电线圈。
许多超导磁体以“持续模式”操作。在持续模式下，形成超导磁体的一个或多个超导导电线圈最初利用来自外部电源的电流来激励，以启动其磁场。一旦获得期望的磁场，电源就与磁体断开，并且磁体维持电流和归因于其超导性的磁场。
为了以持续模式操作，持续电流开关典型地被提供在向磁体供应激励电流的电引线两端。在磁体激励时期期间(例如，在启动时)，持续电流开关被置于电阻状态中，使得其允许超导导电线圈被来自电源的电流激励。一旦磁体已经被激励，持续电流开关就被切换到用于超导磁体的正常持续模式操作的超导状态。
持续模式开关能够通过热的施加而在超导状态与电阻状态之间被切换。当持续电流开关处于低温温度(例如，大约4°K)时，所述持续电流开关处于超导状态中，并且具有接近零的电阻。然而，当持续电流开关被加热到典型地大于超导温度的电阻模式温度时，所述持续电流开关处于电阻状态中。在电阻状态中，持续电流开关不像典型的电气开关一样“接通”，而是具有典型地在几欧姆与几十欧姆之间的电阻。
在超导磁体的充电期间，持续电流开关被加热到电阻模式温度，并且电压被施加所述开关两端以给磁体充电。这典型地在持续电流开关中消耗能量。典型地，持续电流开关被定位在非常低的温度(低温)环境中，并且在所述开关中消耗的能量典型地以热负荷的形式转移到该环境中。该热量可以使用低温度制冷系统或通过使制冷剂沸腾而被去除。制冷系统典型地在非常低的温度(低温)环境中去除热时效率低。作为结果，这典型地要求采用非常大的、昂贵的电阻式持续电流开关，或允许昂贵的制冷剂被汽化，其中在磁体已经被充电之后更换所述昂贵的制冷剂。这两种情况都不是期望的。
发明内容
本发明的一个方面能够提供一种装置，所述装置包括：低温恒温器，其具有壳体和被设置在所述壳体之内的热屏蔽，所述热屏蔽定义内部区域，并且进一步定义被设置在所述热屏蔽与所述壳体之间的绝热区域；冷头，其具有第一级元件和第二级元件，所述第一级元件被设置在所述绝热区域中，所述第二级元件被设置在所述内部区域中并被配置为在比所述第一级元件的温度更低的温度下操作；第一热交换元件，其被热耦合到所述冷头的所述第一级元件；第二热交换元件，其被热耦合到所述冷头的所述第二级元件；导电线圈，其被设置在所述壳体之内，并且被配置为当电流经过所述导电线圈时产生磁场；持续电流开关，其被设置在所述壳体之内，并且被连接在所述导电线圈两端，其中，所述持续电流开关包括在超导温度下超导电而在大于所述超导温度的电阻模式温度下阻电的超导材料；持续电流开关加热器，其被配置为被选择性地激活和停用，以便将所述持续电流开关加热到所述电阻模式温度；以及导热链，其将所述持续电流开关热耦合到所述第二热交换元件，其中，所述持续电流开关经由对流散热回路被热耦合到所述第一热交换元件，并且其中，所述导热链包括在所述超导温度下具有第一导热系数而在大于所述超导温度的第二温度下具有第二导热系数的材料，其中，所述第一导热系数大于所述第二导热系数。
在一些实施例中，所述装置还能够包括超导对流冷却回路，所述超导对流冷却回路被设置在所述壳体之内，并且被连接到所述第二热交换元件，所述超导对流冷却回路具有被设置在所述超导对流冷却回路中的低温流体，并且被配置为将所述导电线圈冷却到所述超导温度。
在一些实施例中，所述装置还能够包括控制器，所述控制器被配置为在磁体激励时期期间激活所述持续电流开关加热器，其中，使所述导电线圈达到所述超导温度并且对所述导电线圈进行充电，以产生具有特定强度的磁场，所述控制器还被配置为，一旦所述导电线圈被充电以产生具有所述特定强度的所述磁场，就在继所述磁体激励时期后的操作时期期间停用所述持续电流开关加热器。
在一些实施例中，在磁体激励时期期间，经由所述对流散热回路从所述持续电流开关转移到所述第一热交换元件的热比经由所述导热链从所述持续电流开关转移到所述第二热交换元件的热更多。
在一些实施例中，所述超导温度为大约4°K，而所述第一热交换元件处于大约40°K的温度。
本发明的另一方面能够提供一种操作设备的方法，所述设备包括导电线圈、被连接在所述导电线圈两端的持续电流开关、持续电流开关加热器、以及经由对流散热回路被热耦合到所述持续电流开关的第一热交换元件，其中，所述持续电流开关包括在超导温度下超导电而在大于所述超导温度的电阻模式温度下阻电的超导材料。所述方法包括，在磁体激励时期期间：将所述导电线圈冷却到所述超导温度；加热所述电流开关加热器，以便使所述持续电流开关的温度升高到所述电阻模式温度；将能量施加于所述导电线圈，以便给所述导电线圈充电以产生具有期望的强度的磁场；当将所述能量施加于所述导电线圈时，经由所述对流散热回路将热从所述持续电流开关消散到所述第一热交换元件；并且在继所述磁体激励时期后的操作时期期间，经由导热链将热从所述持续电流开关消散到第二热交换元件，其中，所述第二热交换元件在所述操作时期期间处于所述超导温度，其中，所述导热链能够包括，在所述超导温度下具有第一导热系数而在大于所述超导温度的第二温度下具有第二导热系数的材料，其中，所述第一导热系数大于所述第二导热系数。
在一些实施例中，所述方法还能够包括将所述第一热交换元件设置在所述持续电流开关上方，并且其中，在所述磁体激励时期期间，所述第一热交换元件处于大于所述超导温度的第一温度。
在一些实施例中，所述第一温度为大约40°K，而所述超导温度为大约4°K。
在一些实施例中，在所述磁体激励时期期间以及在所述操作时期期间，所述第一热交换元件能够处于相当多地大于所述超导温度的第一温度。
这些实施例的一些变体中，所述超导温度为大约4°K，而所述第一温度为大约40°K。
本发明的又另一方面能够提供一种装置，所述装置包括：持续电流开关，其包括在超导温度下超导电而在大于所述超导温度的电阻模式温度下阻电的超导材料；对流散热回路，其将所述持续电流开关热耦合到所述第一热交换元件；第二热交换元件，其与所述第一热交换元件间隔开；以及导热链，其将所述持续电流开关热耦合到所述第二热交换元件，其中，所述导热链能够包括在所述超导温度下具有第一导热系数而在大于所述超导温度的第二温度下具有第二导热系数的材料，其中，所述第一导热系数大于所述第二导热系数。
在一些实施例中，所述对流散热回路能够包括两相热管。
在一些实施例中，所述装置还能够包括低温恒温器，所述低温恒温器具有：壳体；以及热屏蔽，其被设置在所述壳体之内，并且定义被设置在所述热屏蔽与所述壳体之间的绝热区域。
在一些实施例中，所述第一热交换元件能够包括所述热屏蔽。
在一些实施例中，所述绝热区域能够包括真空。
在一些实施例中，能够提供被配置为被选择性地激活和停用的持续电流开关加热器，其中，当所述持续电流开关加热器被激活时，所述持续电流开关加热器将所述持续电流开关加热到所述电阻模式温度；第一热交换元件。
在一些实施例中，所述装置还能够包括超导对流冷却回路，所述超导对流冷却回路被设置在所述壳体之内，并且被连接到所述第二热交换元件，所述超导对流冷却回路具有被设置在所述超导对流冷却回路中的低温流体，并且被配置为将所述持续电流开关冷却到所述超导温度。
附图说明
根据在下面提出的结合附图考虑的示范性实施例的详细描述，本发明将更加容易理解，其中：
图1图示了磁共振成像(MRI)装置的示范性实施例；
图2图示了具有散热布置的持续电流开关的示范性实施例；
图3图示了可以被采用在MRI装置中并且包括具有散热布置的持续电流开关的超导磁体系统的示范性实施例；并且
图4是图示激励并操作具有超导磁体和持续电流开关的磁体系统的示范性方法的流程图。
具体实施方式
现在将在下文中参考示出本发明的实施例的附图来更加详尽地描述本发明。然而，本发明可以以不同的形式来实施，并且不应被解释为被限制于在本文中阐述的实施例。确切地说，这些实施例作为本发明的教导范例而被提供。在本公开内容和权利要求之内，当某物被说成具有近似某个值时，则意味着它在该值的10％之内，而当某物被说成具有大约某个值时，则意味着它在该值的25％之内。
图1图示了磁共振成像(MRI)装置100的示范性实施例。MRI装置100包括磁体102；患者台104，其被配置为支承患者10；梯度线圈106，其被配置为至少部分地包围患者10的至少部分，MRI装置100针对所述部分生成图像；射频线圈108，其被配置为将射频信号至少施加于患者10的正被成像的至少部分，并且改变磁场的对准；以及扫描器110，其被配置为检测由射频信号引起的磁场的变化。
MRI装置的一般操作是众所周知的，并且因此将不在这里重复。
图2图示了具有散热布置的持续电流开关的示范性实施例，所述持续电流开关可以被采用在MRI装置(例如，MRI装置100)中。具体地，图2图示了：冷头201，其具有与之相关联的第一级元件202和第二级元件203；第一级热交换器或传热元件204；对流散热回路205；导热散热链206；持续电流开关207；持续电流开关加热器208；以及第一导电充电链209a和第二导电充电链209b。
第一热交换器204与冷头201的第一级元件202热连通。在这里，第一级元件202一般在比第二级元件203(例如，大约4°K)更高的温度(例如，大约40°K)下操作。
对流散热回路205连接持续电流开关207与第一热交换器204。在一些实施例中，对流散热回路205可以包括两级热管，这将在下面更加详细地讨论。
导热散热链206优选地连接持续电流开关207与冷头201的第二级元件203和/或第二热交换器(在图2中未示出)，所述第二热交换器可以被连接到冷头201的第二级元件203。
持续电流开关207包括超导材料，所述超导材料在超导温度(例如，大约4°K)下是超导电的，而在大于超导温度的电阻模式温度下是阻电的。
通过例如在控制器(在图2中未示出)的控制下将加热电流施加到其上，持续电流开关加热器208能够被选择性地激活/打开和停用/关闭。
如将在下面更加详细地讨论的，当持续电流开关207被持续电流开关加热器208加热以便处于电阻状态时，以及当充电电压被施加在第一导电充电链209a与第二导电充电链209b之间时，则热由结果产生的经过持续电流开关207的电流生成。在图2中图示的布置为从持续电流开关207散热提供了两条路径：经由对流散热回路205到第一热交换元件的第一路径，所述第一热交换元件可以包括冷头201的第一级元件202和/或第一级热交换器204；以及经由导热散热链206到第二热交换元件的第二路径，所述第二热交换元件可以包括冷头201的第二级元件203和/或第二热交换器(在图2中未示出)，所述第二热交换器能够被热耦合或热连接到第二级元件203。尽管仅示出了两条用于散热的路径，但是本发明的其他实施例能够包括任何数目的热交换级/元件和散热路径。
参考图3可以更好地解释在图2中示出的持续电流开关207和散热布置的操作，图3图示了超导磁体系统300的示范性实施例。超导磁体系统可以被采用在MRI装置(例如，能够包括图2的持续电流开关207和散热布置的MRI装置100)中。
超导磁体系统300能够包括在图2中示出的布置，所述布置包括：冷头201，其具有与之相关联的第一级元件202和第二级元件203；第一热交换器，或传热元件，204；对流散热回路205；导热散热链206；持续电流开关207；持续电流开关加热器208；以及第一导电充电链209a和第二导电充电链209b。
超导磁体系统300也能够包括第二热交换器或传热元件305、压缩机306、超导对流冷却回路308，一个或多个导电线圈313(当被激励时，所述导电线圈313包括超导磁体)、以及磁体控制器380。超导对流冷却回路308经由第二热交换器305被热耦合到冷头201的第二级元件203。如在图3中所图示的，持续电流开关207被连接在(一个或多个)导电线圈313的端子两端。
超导磁体系统300还能够包括低温恒温器301，所述低温恒温器301具有壳体或外真空容器316和被设置在壳体316之内的热屏蔽315。热屏蔽至少部分地将在壳体316之内的内部区域314a与被设置在热屏蔽315与壳体316之间的绝热区域314b热隔离。在这里，应当理解，总体而言，热屏蔽315可以不完全地围住内部区域314a。例如，如图3所示，热屏蔽315可以包括用于允许各种结构(例如，对流散热回路205、冷头201的部分、电线或探头等)在内部区域314a与绝热区域314b之间经过的开口或孔。在一些实施例中，热屏蔽315可以包括诸如末端开口的圆柱体的结构，所述末端开口的圆柱体的结构不是封闭的结构，但是尽管如此所述结构总体上定义在所述结构中的区域。其他形状和构造是可能的。
总体而言，超导磁体系统300可以具有除图3中示出的那些之外的许多其他元件，包括例如用于在系统启动期间向(一个或多个)导电线圈313供应电力的电源、一个或多个被连接到磁体控制器380以用于监测超导磁体系统300的操作的传感器等。
在一个实施例中，第二级元件203、对流散热回路205、导热散热链206、持续电流开关207、持续电流开关加热器208、第一导电充电链209a和第二导电充电链209b、第二热交换器305、超导对流冷却回路308、以及(一个或多个)导电线圈313被设置在内部区域314a之内。第一热交换器204和冷头201的第一级元件202被设置在绝热区域314b之内。压缩机306和控制器380被设置在低温恒温器301的外部。
有益地，在壳体316内部的内部区域314a和绝热区域314包括任何气体、液体等都已经被移除的抽空空间，包括除被定义的结构(例如，冷头201的第二级元件203、对流散热回路205、导热散热链206、持续电流开关207、持续电流开关加热器208、第一导电充电链209a和第二导电充电链209b、第二热交换器305、超导对流冷却回路308、(一个或多个)导电线圈313、以及冷头201的第一级元件202等)占据的区域之外的第一真空。
在一些实施例中，热屏蔽315被热耦合或热连接到冷头201的第一级元件202。在一些实施例中，第一热交换器204被附接到热屏蔽315或是热屏蔽315的部分。
导热散热链206被连接在持续电流开关207与被设置在内部区域314a之内的第二热交换元件(例如，冷头201的第二级元件203或被热耦合或热连接到第二级元件203的第二热交换器205)之间。有益地，在一些实施例中，导热散热链206包括在超导温度(例如，大约4°K)下具有第一导热系数而在大于超导温度的第二温度(例如，大约40°K)下具有第二导热系数的材料，其中，第一导热系数大于第二导热系数。
在一些实施例中，磁体控制器380可以包括存储器(例如，易失性存储器和/或非易失性存储器)和处理器(例如，微处理器)。处理器可以被配置为运行被存储在存储器中的计算机程序指令，以令磁体系统300执行如在本文中描述的一个或多个动作和/或过程。
现在将关于图3描述对持续电流开关207及其相关联的散热布置的示范性操作的解释。
在操作中，可以包括第一热交换器204和/或冷头201的第一级元件202的第一热交换元件能够被设置为使得所述第一热交换元件位于持续电流开关207上方。在这方面，第一热交换元件可以被或不被设置在持续电流开关的正上方，但是有益的是，第一热交换元件被设置在相对于地面比持续电流开关207更高的高度或位置处。
在操作中，超导对流冷却回路308具有被设置在所述超导对流冷却回路308中的低温流体(例如，液态或气态氦)。冷头201由压缩机306驱动来冷却超导对流冷却回路308中的低温流体。超导对流冷却回路308继而将(一个或多个)导电线圈313冷却到超导温度(例如，大约4°K)，其中，(一个或多个)导电线圈313是超导的。此时，第一热交换器204被设置在绝热区域314b中，并且能够被热耦合到热屏蔽315。相应地，第一热交换器204处于第一温度(例如，大约40°K)，所述第一温度大于内部区域314a中的超导对流冷却回路308(一个或多个)导电线圈313的超导温度(例如，大约4°K)。
在启动或磁体激励期间，(一个或多个)导电线圈313被充电，以产生具有期望的场强度的磁场。为了做到这一点，持续电流开关加热器208被激活或打开(例如，在磁体控制器380的控制下)，以便将持续电流开关207加热到大于超导温度的电阻模式温度。当持续电流开关207被加热到电阻模式温度时，所述持续电流开关207处于具有在几欧姆或几十欧姆的范围内的阻抗的电阻状态。由于持续电流开关207处于电阻状态，因此(一个或多个)导电线圈313通过从电源(在低温恒温器301外部并且未在图3中图示)施加电力来激励。这能够经由第一导电充电链209a和第二导电充电链209b来执行，从而引起(一个或多个)导电线圈313产生磁场。由(一个或多个)导电线圈313产生的磁场可以通过继续从电源供应电力而被斜坡上升到期望的场强度或目标场强度。
当持续电流开关207处于电阻状态时，在传导充电链209a与209b之间的电压引起电流流过持续电流开关207，这继而引起持续电流开关207中的能量消耗。该能量消耗采取使持续电流开关207的温度升高的热的形式。在一些实施例中，在电流从电源流过持续电流开关207之后，通过电阻性损耗生成的热可以足以使持续电流开关维持在电阻模式温度或之上，以便继续以电阻状态操作。在一些实施例中，持续电流开关加热器208可以被停用或关闭，但是此时继续从电源供应电力。
在磁体激励时期期间，对流散热回路205将热从持续电流开关207转移到第一热交换器204。在示范性实施例中，第一热交换器204在绝热区域314b中被设置在热屏蔽315的外部。而且，第一热交换器204可以处于大于超导温度(例如，大约4°K)的第一温度(例如，大约40°K)。在一些实施例中，持续电流开关207的温度大于第一热交换元件204的第一温度。相应地，由于第一热交换器204被设置在持续电流开关207上方，热可以经由对流散热回路205从持续电流开关207对流地流动到第一热交换器204。以这种方式，由持续电流开关207在磁体激励时期期间生成的热负荷可以被转移到被设置在热屏蔽315外部的、冷头201的第一级元件202，而并非被转移到被设置在内部区域314a中的更冷的、效率更低的、冷头201的第二级元件203。
在一些实施例中，对流散热回路205可以包括两相热管。在这种情况下，例如，液体可以通过重力从第一热交换器204流到持续电流开关207，在所述持续电流开关207中，来自持续电流开关207的热将液体变为气体，所述气体然后通过对流向上流到第一热交换器204，在所述第一热交换器204中，热被去除并且气体被液化。
如以上所提及的，此时，在磁体激励时期期间，归因于电力在持续电流开关207中被消耗，持续电流开关207处于提升的温度(例如，>40°K)，所述温度大于超导温度(例如，大约4°K)。相应地，在一些实施例中，导热散热链206被连接到持续电流开关207。导热散热链206处于提升的温度，并且具有比其在超导温度下的导热系数更大的导热系数。相应地，在这样的实施例中，很少或没有热可以经由导热散热链206从持续电流开关207转移到内部区域314a中的第二热交换元件(例如，冷头201的第二级元件203或第二热交换器305)。有益地，这减少或防止超导对流冷却回路308中的低温液体的沸腾，所述超导对流冷却回路308被热耦合到冷头201的第二级元件203。
在(一个或多个)导电线圈313已经被激励到产生期望的场强度的磁场之后，当磁体系统300转变为正常操作时，持续加热器开关208被停用或关闭(例如，在磁体控制器308的控制下)，并且电源与(一个或多个)导电线圈313断开。相应地，持续温度开关的温度降低。
一旦持续电流开关207到达小于第一热交换器204的第一温度(例如，大约40°K)的温度，则对流散热回路205就会停滞，并且很少或没有热从更高温度的第一热交换器204转移到被定位在其下方的更冷的持续电流开关207。在一些实施例中，当持续电流开关207的温度下降时，导热散热链206的导热系数增加，以便将增加的热量从持续电流开关207传送到内部区域314a中第二热交换元件(例如，冷头201的第二级元件203或第二热交换器305)。最后，持续电流开关207冷却到超导温度(例如，大约4°K)，并切换到其超导状态。此时，磁体系统300如以上所讨论的那样以持续模式正常地操作。
图4是图示激励并操作具有超导磁体和持续电流开关的磁体系统(例如，磁体系统300)的示范性方法400的流程图。
在步骤410中，磁体(例如，一个或多个导电线圈)例如通过压缩机和冷头被冷却到超导温度(例如，大约4°K)。
在步骤420中，磁体激励时期开始，并且持续电流开关加热器被打开或激活，以便将持续电流开关加热到电阻模式温度，使得持续电流开关处于电阻状态。
在步骤430中，从外部电源施加能量以给磁体的磁场充电。
在步骤440中，热经由对流散热回路从持续电流开关对流地消散到第一热交换元件。第一热交换元件典型地处于大于磁体系统的超导温度的第一温度(例如，大约40°K)，并且被设置在持续电流开关上方。有益地，如以上所描述的，第一热交换元件可以被设置在低温恒温器的绝热区域中，并且在被提供在磁体系统的低温恒温器中的热屏蔽的外部。
在步骤450中，(例如，通过磁体控制器)确定磁体是否已经被激励到产生期望的强度或密度的磁场。在一些实施例中，这应当通过测量通过磁体(例如，(一个或多个)导电线圈313)的电流或通过使用场探头来完成。
如果在步骤450中确定磁体尚未被激励到期望的磁场强度，则步骤420至440被继续。
然而，如果在步骤450中确定磁体已经被激励到期望的磁场强度，则该过程前进到步骤460。
在步骤460中，持续电流开关加热器可以被关闭或停用。在一些实施例中，如果流过持续电流开关的电流生成足够的散热以将持续电流开关维持在电阻状态，则持续电流开关加热器可以在更早的步骤处已经被关闭。在这种情况下，在步骤450中已经确定磁体已经被激励为供应具有期望的场强度的磁场之后，持续电流开关保持被停用或关闭。
在步骤470中，电源与磁体(例如，一个或多个导电线圈)断开，以开始磁体系统的正常操作时期。
在步骤480中，持续电流开关冷却到小于第一热交换元件的第一温度的温度。此时，对流散热回路停止操作，并且很少或没有热经由对流散热回路从更高温度的第一热交换元件转移到被定位在其下方的更冷的持续电流开关。此时，热从持续电流开关消散到例如可以处于超导温度的第二热交换元件。有益地，在一些实施例中，第二热交换元件可以被设置在磁体系统的低温恒温器的内部区域中、在被提供在低温恒温器中的热屏蔽之内。
在步骤490中，持续电流开关冷却到超导温度，并切换到其超导状态。此时，磁体系统如以上所讨论的那样以持续模式正常地操作。
尽管在本文中公开了优选实施例，但是属于本发明的构思和范围之内的许多变化是可能的。在查阅本文中的说明书、附图和权利要求之后，这样的变化对于本领域技术人员来说将变得清楚。因此，除了在权利要求的范围之内以外，本发明不受限制。
Claims (17)
1.一种磁共振装置(100、300)，包括：
低温恒温器(301)，其具有壳体(316)和被设置在所述壳体之内的热屏蔽(315)，所述热屏蔽定义内部区域(314a)，并且还定义被设置在所述热屏蔽与所述壳体之间的绝热区域(314b)；
冷头(201)，其具有第一级元件(202)和第二级元件(203)，所述第一级元件被设置在所述绝热区域中，所述第二级元件被设置在所述内部区域中并被配置为在比所述第一级元件的温度更低的温度下操作；
第一热交换元件(204)，其被热耦合到所述冷头的所述第一级元件；
第二热交换元件(305)，其被热耦合到所述冷头的所述第二级元件；
导电线圈(313)，其被设置在所述壳体之内，并且被配置为当电流经过所述导电线圈时产生磁场；
持续电流开关(207)，其被设置在所述壳体之内，并且被连接在所述导电线圈两端，其中，所述持续电流开关包括在超导温度下超导电而在大于所述超导温度的电阻模式温度下阻电的超导材料；
持续电流开关加热器(208)，其被配置为被选择性地激活和停用，以便将所述持续电流开关加热到所述电阻模式温度；
对流散热回路(205)；以及
导热链(206)，其将所述持续电流开关热耦合到所述第二热交换元件，
其中，所述持续电流开关经由所述对流散热回路(205)被热耦合到所述第一热交换元件，并且
其中，所述导热链包括在所述超导温度下具有第一导热系数而在大于所述超导温度的第二温度下具有第二导热系数的材料，其中，所述第一导热系数大于所述第二导热系数。
2.根据权利要求1所述的磁共振装置(100、300)，还包括超导对流冷却回路(308)，所述超导对流冷却回路被设置在所述壳体之内，并且被连接到所述第二热交换元件，所述超导对流冷却回路具有被设置在所述超导对流冷却回路中的低温流体，并且被配置为将所述导电线圈冷却到所述超导温度。
3.根据权利要求2所述的磁共振装置(100、300)，还包括控制器(380)，所述控制器被配置为在磁体激励时期期间激活所述持续电流开关加热器，其中，使所述导电线圈达到所述超导温度并且对所述导电线圈进行充电，以产生具有特定强度的磁场，所述控制器还被配置为，一旦所述导电线圈被充电到产生具有所述特定强度的所述磁场，就在继所述磁体激励时期后的操作时期期间停用所述持续电流开关加热器。
4.根据权利要求3所述的磁共振装置(100、300)，其中，在所述磁体激励时期期间，经由所述对流散热回路从所述持续电流开关转移到所述第一热交换元件的热比经由所述导热链从所述持续电流开关转移到所述第二热交换元件的热更多。
5.根据权利要求1所述的磁共振装置(100、300)，其中，所述超导温度为大约4°K，而所述第一热交换元件处于大约40°K的温度。
6.一种操作磁共振装置(100、300)的方法(400)，所述磁共振装置包括导电线圈(313)、被连接在所述导电线圈两端的持续电流开关(207)、持续电流开关加热器(208)、以及被热耦合到二级冷头的第一级元件并且经由对流散热回路(205)被热耦合到所述持续电流开关的第一热交换元件(204)，其中，所述持续电流开关包括在超导温度下超导电而在大于所述超导温度的电阻模式温度下阻电的超导材料，所述方法包括，在磁体激励时期期间：
将所述导电线圈冷却(410)到所述超导温度；
加热(420)所述电流开关加热器，以便使所述持续电流开关的温度升高到所述电阻模式温度；
将能量施加(430)于所述导电线圈，以便对所述导电线圈进行充电以产生具有期望的强度的磁场；
当将所述能量施加于所述导电线圈时，经由所述对流散热回路将热从所述持续电流开关消散(440)到所述第一热交换元件；并且
在继所述磁体激励时期后的操作时期期间，经由导热链(206)将热从所述持续电流开关消散到第二热交换元件(305)，其中，所述第二热交换元件在所述操作时期期间处于所述超导温度，
其中，所述导热链包括在所述超导温度下具有第一导热系数而在大于所述超导温度的第二温度下具有第二导热系数的材料，其中，所述第一导热系数大于所述第二导热系数。
7.根据权利要求6所述的方法(400)，还包括将所述第一热交换元件设置在所述持续电流开关上方，并且其中，在所述磁体激励时期期间，所述第一热交换元件处于大于所述超导温度的第一温度。
8.根据权利要求7所述的方法(400)，其中，所述第一温度为大约40°K，而所述超导温度为大约4°K。
9.根据权利要求6所述的方法(400)，其中，在所述磁体激励时期期间以及在所述操作时期期间，所述第一热交换元件处于相当多地大于所述超导温度的第一温度。
10.根据权利要求9所述的方法(400)，其中，所述超导温度为大约4°K，而所述第一温度为大约40°K。
11.一种磁共振装置(100、300)，包括：
持续电流开关(207)，其包括在超导温度下超导电而在大于所述超导温度的电阻模式温度下阻电的超导材料；
第一热交换元件(204)，其被热耦合到冷头的第一级元件；
对流散热回路(205)，其将所述持续电流开关热耦合到所述第一热交换元件；
第二热交换元件(305)，其与所述第一热交换元件间隔开，并且被热耦合到所述冷头的第二级元件；以及
导热链，其将所述持续电流开关热耦合到所述第二热交换元件，
其中，所述导热链包括在所述超导温度下具有第一导热系数而在大于所述超导温度的第二温度下具有第二导热系数的材料，其中，所述第一导热系数大于所述第二导热系数。
12.根据权利要求11所述的磁共振装置(100、300)，其中，所述对流散热回路包括两相热管。
13.根据权利要求11所述的磁共振装置(100、300)，还包括低温恒温器(301)，所述低温恒温器具有：
壳体(316)；以及
热屏蔽(315)，其被设置在所述壳体之内，并且定义被设置在所述热屏蔽与所述壳体之间的绝热区域(314b)。
14.根据权利要求13所述的磁共振装置(100、300)，其中，所述第一热交换元件包括所述热屏蔽。
15.根据权利要求13所述的磁共振装置(100、300)，其中，所述绝热区域包括真空。
16.根据权利要求13所述的磁共振装置(100、300)，还包括持续电流开关加热器，所述持续电流开关加热器被设置在所述壳体之内并被配置为被选择性地激活和停用，其中，当所述持续电流开关加热器被激活时，所述持续电流开关加热器将所述持续电流开关加热到所述电阻模式温度。
17.根据权利要求13所述的磁共振装置(100、300)，还包括：
导电线圈(313)；以及
超导对流冷却回路(308)，其被设置在所述壳体之内，并且被连接到所述第二热交换元件，所述超导对流冷却回路具有被设置在所述超导对流冷却回路中的低温流体，并且被配置为将所述导电线圈冷却到所述超导温度。
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