CN108777206B - 一种核磁共振超导磁体 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种核磁共振超导磁体，其具有α型顶座，包括环形部、第一支部和第二支部。其中顶座与外筒固定连接，第一支部与第二支部分别通过4K径向拉杆与50K径向拉杆与50K连接环和4K环形筒体固定连接，以提供超导磁体足够的结构强度。由于顶座为α型，具有环形部，其横截面积较小，可以有效减少漏热情况的发生；同时支撑外壳体的底座包括与外筒外壁相贴合的第一支撑部，和与第一支撑部下表面可拆卸连接的第二支撑部。将底座设置为分体式结构可以使得用户可以根据环境的不同调节超导磁体的高度，从而使得超导磁体对环境具有更加广泛的适用性。

Description

一种核磁共振超导磁体

技术领域

本发明涉及核磁成像领域，特别是涉及一种核磁共振超导磁体。

背景技术

随着近年来科技不断的进步，超导磁体在人们日常生活中的应用也越来越广泛。其中，核磁共振系统是超导磁体最主要的应用场景之一。

以应用在核磁共振系统的超导磁体为例，该超导磁体需要在成像区域内形成极强的磁场，例如磁场强度会达到3.0T左右，以便为核磁共振系统提供扫描视野。为了配合强度极高的磁场，同时在使用以及运输过程中，超导磁体会面临复杂的受力情况，需要超导磁体具有极高的结构强度。

但是在现有技术中，通常来说其结构强度不足，在使用以及运输过程中容易使得超导磁体发生变形从而影响到磁场的强度以及均匀性；同时在现有技术中，用于提供结构强度的拉杆，顶座等相关部件通常其横截面积较大，会存在较大的漏热情况。

发明内容

本发明的目的是提供一种核磁共振超导磁体，在具有较高的结构强度的同时，具有较低的漏热，同时在工作状态下不易发生形变。

为解决上述技术问题，本发明提供一种核磁共振超导磁体，所述超导磁体包括密封的圆环形外壳体、设置于所述外壳体内部的4K环形筒体、悬挂组件和用于支撑所述外壳体的底座；其中，所述4K环形筒体用于设置超导线圈；

所述外壳体包括外筒和内筒；所述外壳体与所述4K环形筒体之间设置有用于连接50K冷屏的50K连接环；

所述悬挂组件包括4K径向拉杆、50K径向拉杆和α型顶座；其中，所述顶座包括环形部、第一支部和第二支部；所述环形部与所述外筒固定连接，所述4K径向拉杆的一端与所述第一支部固定连接，所述4K径向拉杆的另一端与所述4K环形筒体沿所述外壳体径向方向固定连接；所述50K径向拉杆的一端与所述第二支部固定连接，所述50K径向拉杆的另一端与所述50K连接环沿所述外壳体径向方向固定连接；

所述底座包括与所述外筒外壁相贴合的第一支撑部，和与所述第一支撑部下表面可拆卸连接的第二支撑部。

可选的，所述悬挂组件包括两个所述顶座，两个所述顶座的环形部相抵，任一所述顶座固定连接有一所述4K径向拉杆和一所述50K径向拉杆，两个所述4K径向拉杆对称分布，两个所述50K径向拉杆对称分布。

可选的，所述超导磁体包括两组所述悬挂组件，两组所述悬挂组件沿所述外壳体周向等间距分布。

可选的，所述4K环形筒体内部固定有屏蔽骨架，所述4K径向拉杆的另一端与所述屏蔽骨架固定连接。

可选的，所述屏蔽骨架表面固定连接有4K拉杆底座，所述4K径向拉杆与所述4K拉杆底座之间通过球面螺母与球面垫圈固定连接。

可选的，所述4K径向拉杆的一端与所述第一支部之间通过调节螺栓固定连接。

可选的，所述50K径向拉杆的一端与所述第二支部之间通过调节螺栓固定连接。

可选的，所述第二支撑部为中空筒体，所述第二支撑部的轴向方向与所述外壳体轴向方向相同。

可选的，所述第一支撑部为一槽体，所述槽体两侧壁上表面分别设置一垫部，所述垫部与所述外筒外壁相贴合。

可选的，所述第一支撑部与所述第二支撑部之间通过螺栓相互连接。

本发明所提供的一种核磁共振超导磁体，其具有α型顶座，包括环形部、第一支部和第二支部。其中顶座与外筒固定连接，第一支部与第二支部分别通过4K径向拉杆与50K径向拉杆与50K连接环和4K环形筒体固定连接，以提供超导磁体足够的结构强度。由于顶座为α型，具有环形部，其横截面积较小，可以有效减少漏热情况的发生；同时支撑外壳体的底座包括与外筒外壁相贴合的第一支撑部，和与第一支撑部下表面可拆卸连接的第二支撑部。将底座设置为分体式结构可以使得用户可以根据环境的不同调节超导磁体的高度，从而使得超导磁体对环境具有更加广泛的适用性。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所提供的一种超导磁体的结构示意图；

图2为本发明实施例所提供的一种顶座的结构示意图；

图3为本发明实施例所提供的一种50K连接环的结构示意图；

图4为本发明实施例中第一支撑部的结构示意图；

图5为本发明实施例所提供的第二支撑部的结构示意图。

图中：1.外筒、2.内筒、3.50K连接环、31.50K拉杆底座、32.通孔、4.顶座、41.环形部、42.第一支部、43.第二支部、5.4K径向拉杆、6.50K径向拉杆、71.第一支撑部、711.垫部、72.第二支撑部。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种核磁共振超导磁体。在现有技术中，超导磁体的体积通常较大，且重量很大，其重量通常可以达到8吨左右，相应的超导磁体需要具有极强的结构强度。但是为了实现一定的结构强度，会使得超导磁体中的悬挂组件普遍具有较大的截面积。而设置在超导磁体中的超导线圈通常需要在极低温的环境才能产生磁场，相应的超导磁体的温度也会较低。若悬挂组件中的各个部件的截面积较大的话，容易使得冷量快速散发到环境中，从而发生漏热的情况。同时现阶段为了使得底座具有足够的强度支撑超导磁体，通常情况下底座是由钢更材料制成。但是现阶段磁场强度越来越大，当磁场强度达到一定时，会对底座形成较大的磁场力，从而使得底座发生形变，从而对超导磁体的结构造成损坏。

而本发明所提供的一种核磁共振超导磁体，其具有α型顶座，包括环形部、第一支部和第二支部。其中顶座与外筒固定连接，第一支部与第二支部分别通过4K径向拉杆与50K径向拉杆与50K连接环和4K环形筒体固定连接，以提供超导磁体足够的结构强度。由于顶座为α型，具有环形部，其横截面积较小，可以有效减少漏热情况的发生；同时支撑外壳体的底座包括与外筒外壁相贴合的第一支撑部，和与第一支撑部下表面可拆卸连接的第二支撑部。将底座设置为分体式结构可以使得用户可以根据环境的不同调节超导磁体的高度，从而使得超导磁体对环境具有更加广泛的适用性。

请参考图1，图2与图3，图1为本发明实施例所提供的一种超导磁体的结构示意图；图2为本发明实施例所提供的一种顶座的结构示意图；图3为本发明实施例所提供的一种50K连接环的结构示意图。

参见图1，在本发明实施例中，所述超导磁体包括密封的圆环形外壳体、设置于所述外壳体内部的4K环形筒体(图中未画出)、悬挂组件和用于支撑所述外壳体的底座；其中，所述4K环形筒体用于设置超导线圈。

上述4K环形筒体中通常设置有超导线圈以及对超导线圈进行冷却的冷却剂。上述冷却剂通常为液氦，而4K环形筒体通常位于整个超导磁体的最内层。通常情况下，上述4K环形筒体中的温度会处在4K左右。

上述外壳体通常位于整个超导磁体的外侧，上述4K环形筒体通常位于外壳体的内侧，而外壳体通常为密封结构，外壳体与4K环形筒体之间通常为真空环境，其温度分布从外壳体至4K环形筒体通常呈自300K至4K的梯度分布。

在本发明实施例中，所述外壳体包括外筒1和内筒2；所述外壳体与所述4K环形筒体之间设置有用于连接50K冷屏的50K连接环3。

上述外筒1的横截面积通常为圆环形，而内筒2的横截面积通常也为圆环形，内容通常会套设于外筒1内，内筒2与外筒1之间设置有50K冷屏，50K冷屏的端部连接有50K连接环3。所述50K连接环3通常呈圆环形，上述50K冷屏的作用是改变外壳体与4K环形筒体之间温度的分布，使得接近4K环形筒体的区域的温度较低，通常接近4K环形筒体的区域的温度需要低于50K，从而减少4K环形筒体的漏热。在本发明实施例中，上述内筒2的半径通常在65cm左右。

上述悬挂组件用于将上述外壳体与4K环形筒体之间的位置相互固定。具体的，在本发明实施例中，所述悬挂组件包括4K径向拉杆5、50K径向拉杆6和α型顶座4；其中，所述顶座4包括环形部41、第一支部42和第二支部43；所述环形部41与所述外筒1固定链接，所述4K径向拉杆5的一端与所述第一支部42固定连接，所述4K径向拉杆5的另一端与所述4K环形筒体沿所述外壳体径向方向固定连接；所述50K径向拉杆6的一端与所述第二支部43固定连接，所述50K径向拉杆6的另一端与所述50K连接环3沿所述外壳体径向方向固定连接。

参见图2，上述α型顶座4包括有环形部41、第一支部42和第二支部43。在本发明实施例中，第一支部42位于第二支部43的上方，环形部41与外筒1固定连接。具体的，环形部41需要与外壳体的外筒1固定连接。上述顶座4通常为一体式结构，即环形部41、第一支部42和第二支部43之间均固定连接。通常情况下，环形部41上具有预设的凸起，而外筒1的预设位置具有卡槽，而顶座4的凸起会卡入卡槽中，以使得顶座4与外筒1之间的可以承受更大的力，同时上述结构有助于在安装α型顶座4时对顶座4进行定位。

上述第一支部42上通常设置有通孔，而上述4K径向拉杆5的一端可以通过螺栓与设置在第一支部42的通孔固定连接。进一步的，上述4K径向拉杆5的一端与第一支部42的通孔之间可以通过调节螺栓连接，从而在实现4K径向拉杆5与顶座4固定连接的同时，在安装以及检修的过程总，对4K径向拉杆5的位置进行微调。

相应的，上述第二支部43上通常也设置有通孔，而上述50K径向拉杆6的一端可以通过螺栓与设置在第二支部43的通孔固定连接。进一步的，上述50K径向拉杆6的一端与第二支部43的通孔之间可以通过调节螺栓连接，从而在实现50K径向拉杆6与顶座4固定连接的同时，在安装以及检修过程中，对50K径向拉杆6的位置进行微调。

参见图3，由于上述4K径向拉杆5需要与4K环形筒体固定连接，而4K环形筒体位于外壳体内部，相应的需要在50K连接环3表面的预设位置设置有通孔32，使得4K径向拉杆5可以穿过上述通孔32，从而使得4K径向拉杆5的另一端可以与4K环形筒体固定连接。上述4K径向拉杆5可以在大体沿外壳体径向方向上对4K环形筒体施加作用力，从而使得4K环形筒体与外筒1之间的位置相对固定。

通常情况下，4K环形筒体内固定连接有屏蔽骨架，屏蔽骨架通常套设于线圈骨架的两端，在线圈骨架上的超导线圈可以产生一定的磁场，而在屏蔽骨架上的超导线圈所产生的磁场用于限制线圈骨架上的超导线圈所产生的磁场的范围。在本发明实施例中，所述4K径向拉杆5的另一端与所述屏蔽骨架固定连接。更具体的，所述屏蔽骨架表面固定连接有4K拉杆底座，所述4K径向拉杆5与所述4K拉杆底座之间通过球面螺母与球面垫圈固定连接。

上述屏蔽骨架表面设置有4K拉杆底座，而4K径向拉杆5与所述4K拉杆底座之间采用球面螺母与球面垫圈固定连接，球面螺母与球面垫圈具有一定的可形变范围。由于超导磁体在工作状态以及非工作状态之间来回切换时，会使得超导磁体中的部件由于温度的大幅变化而产生一定的形变，球面螺母与球面垫圈可以预留出一定的可形变范围，避免由于温度的变化对超导磁体中各个部件的连接产生影响。

上述50K径向拉杆6的一端会与顶座4的第二支部43固定连接，而另一端会与设置在50K连接环3固定连接。具体的，50K径向拉杆6的另一端会与设置在50K连接环3表面的50K拉杆底座31固定连接，以在沿外壳体径向方向上对50K连接环3施加应力，保证上述外壳体结构的稳定，保证外筒1与内筒2之间距离不变。当然，上述50K径向拉杆6与所述50K拉杆底座31之间同样可以采用球面螺母与球面垫圈固定连接。

在本发明实施例中，通常情况下，所述悬挂组件包括两个所述顶座4，两个所述顶座4的环形部41相抵，任一所述顶座4固定连接有一所述4K径向拉杆5和一所述50K径向拉杆6，两个所述4K径向拉杆5对称分布，两个所述50K径向拉杆6对称分布。

即在一组悬挂组件中，通常设置有两个上述顶座4，而两个顶座4中的环形部41相抵，以支撑本发明实施例所提供的超导磁体结构。而每个均与一4K径向拉杆5和一50K径向拉杆6固定连接，此时一组悬挂组件中包括有两个4K径向拉杆5和两个50K径向拉杆6，此时两个4K径向拉杆5对称分布。具体的，两个4K径向拉杆5会相对于两个顶座4相抵的表面对称分布；相应的，两个50K径向拉杆6对称分布。具体的，两个50K径向拉杆6会相对于两个顶座4相抵的表面对称分布。

在本发明实施例中，所述超导磁体包括两组所述悬挂组件，两组所述悬挂组件沿所述外壳体周向等间距分布。

具体的，在本发明实施例中，一共包括有两组上述悬挂组件，两组悬挂组件沿外壳体周向等间距分布，即在超导磁体中一共设置有四个顶座4，其中4个顶座4两两一组，不同组在50K连接环3表面沿直径对称分布。由于超导磁体具有两个相对的端部，在超导磁体中一共设置有八个4K径向拉杆5、八个50K径向拉杆6，以及八个顶座4。在超导磁体中均匀设置的上述悬挂组件可以在有效提供超导磁体的结构强度同时，使得超导磁体中受力更加的均匀。

在本发明实施例中，所述底座包括与所述外筒1外壁相贴合的第一支撑部71，和与所述第一支撑部71下表面可拆卸连接的第二支撑部72。

上述第一支撑部71贴合于外筒1外壁，而第二支撑部72用于支撑上述第一支撑部71以及上述外筒1等部件。第一支撑部71与第二支撑部72之间可拆卸的安装可以根据放置超导磁体环境的不同，相应的去调节超导磁体的高度，从而使得超导磁体对环境具有更加广泛的适用性。

本发明实施例所提供的一种核磁共振超导磁体，其具有α型顶座4，包括环形部41、第一支部42和第二支部43。其中顶座4与外筒1固定连接，第一支部42与第二支部43分别通过4K径向拉杆5与50K径向拉杆6与50K连接环3和4K环形筒体固定连接，以提供超导磁体足够的结构强度。由于顶座4为α型，具有环形部41，其横截面积较小，可以有效减少漏热情况的发生；同时支撑外壳体的底座包括与外筒1外壁相贴合的第一支撑部71，和与第一支撑部71下表面可拆卸连接的第二支撑部72。将底座设置为分体式结构可以使得用户可以根据环境的不同调节超导磁体的高度，从而使得超导磁体对环境具有更加广泛的适用性。

有关上述底座的具体内容将在下述发明实施例中做详细介绍，在此不再进行赘述。

请参考图4与图5，图4为本发明实施例中第一支撑部的结构示意图；图5为本发明实施例所提供的第二支撑部的结构示意图。

区别于上述发明实施例，本发明实施例是在上述发明实施例的基础上，详细介绍底座的具体结构。其余内容已在上述发明实施例中进行了详细介绍，在此不再进行赘述。

参见图4与图5，在本发明实施例中，所述第二支撑部72为中空筒体，所述第二支撑部72的轴向方向与所述外壳体轴向方向相同。

由于上述超导磁体呈圆筒形结构，为了方便对于超导磁体的运输，在本发明实施例中可以使所述第二支撑部72的轴向方向与所述外壳体轴向方向相同。在运输超导磁体的过程中，可以从前后对应的底座之间，沿超导磁体的轴线方向穿过一横杆，从而通过该横杆将超导磁体抬起并移动。

具体的，参见图4，在本发明实施例中，所述第一支撑部71为一槽体，所述槽体两侧壁上表面分别设置一垫部711，所述垫部711与所述外筒1外壁相贴合。

通常情况下，第一支撑部71为一钢槽，在体两侧壁上表面分别设置一垫部711，所述垫部711与所述外筒1外壁相贴合。通过垫部711可以有效增加第一支撑部71与外筒1之间的接触面积，减小第一支撑部71与外筒1之间的压强。同时在第一支撑部71的槽底设置有多个通孔。

参见图5，上述第二支撑部72通常为中空直筒，在侧壁上对应第一支撑部71槽底的螺纹孔同样设置有对应的通孔，从而使得所述第一支撑部71与所述第二支撑部72之间可以通过螺栓相互连接。使用螺栓可以使得第一支撑部71与第二支撑部72之间可拆卸的连接。当然，上述第一支撑部71与第二支撑部72之间同样可以通过其他方式实现可拆卸的连接，在本发明实施例中并不做具体限定。

本发明实施例所提供的一种核磁共振超导磁体，将第二支撑部72设置为中空筒体，且所述第二支撑部72的轴向方向与所述外壳体轴向方向相同。在运输超导磁体的过程中，可以从前后对应的底座之间，沿超导磁体的轴线方向穿过一横杆，从而通过该横杆将超导磁体抬起并移动。从而方便对于超导磁体的运输。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的一种核磁共振超导磁体进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种核磁共振超导磁体，其特征在于，所述超导磁体包括密封的圆环形外壳体、设置于所述外壳体内部的4K环形筒体、悬挂组件和用于支撑所述外壳体的底座；其中，所述4K环形筒体用于设置超导线圈；

所述外壳体包括外筒和内筒；所述外壳体与所述4K环形筒体之间设置有用于连接50K冷屏的50K连接环；

所述悬挂组件包括4K径向拉杆、50K径向拉杆和α型顶座；其中，所述顶座包括环形部、第一支部和第二支部；所述环形部与所述外筒固定连接，所述4K径向拉杆的一端与所述第一支部固定连接，所述4K径向拉杆的另一端与所述4K环形筒体沿所述外壳体径向方向固定连接；所述50K径向拉杆的一端与所述第二支部固定连接，所述50K径向拉杆的另一端与所述50K连接环沿所述外壳体径向方向固定连接；

所述底座包括与所述外筒外壁相贴合的第一支撑部，和与所述第一支撑部下表面可拆卸连接的第二支撑部。

2.根据权利要求1所述的超导磁体，其特征在于，所述悬挂组件包括两个所述顶座，两个所述顶座的环形部相抵，任一所述顶座固定连接有一所述4K径向拉杆和一所述50K径向拉杆，两个所述4K径向拉杆对称分布，两个所述50K径向拉杆对称分布。

3.根据权利要求2所述的超导磁体，其特征在于，所述超导磁体包括两组所述悬挂组件，两组所述悬挂组件沿所述外壳体周向等间距分布。

4.根据权利要求3所述的超导磁体，其特征在于，所述4K环形筒体内部固定有屏蔽骨架，所述4K径向拉杆的另一端与所述屏蔽骨架固定连接。

5.根据权利要求4所述的超导磁体，其特征在于，所述屏蔽骨架表面固定连接有4K拉杆底座，所述4K径向拉杆与所述4K拉杆底座之间通过球面螺母与球面垫圈固定连接。

6.根据权利要求1所述的超导磁体，其特征在于，所述4K径向拉杆的一端与所述第一支部之间通过调节螺栓固定连接。

7.根据权利要求1所述的超导磁体，其特征在于，所述50K径向拉杆的一端与所述第二支部之间通过调节螺栓固定连接。

8.根据权利要求1所述的超导磁体，其特征在于，所述第二支撑部为中空筒体，所述第二支撑部的轴向方向与所述外壳体轴向方向相同。

9.根据权利要求8所述的超导磁体，其特征在于，所述第一支撑部为一槽体，所述槽体两侧壁上表面分别设置一垫部，所述垫部与所述外筒外壁相贴合。

10.根据权利要求9所述的超导磁体，其特征在于，所述第一支撑部与所述第二支撑部之间通过螺栓相互连接。