CN110491618A - 一种氦气冷却磁共振超导磁体 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种氦气冷却磁共振超导磁体，该超导磁体由励磁电极、真空容器、服务塔、制冷机组成，所述励磁电极由励磁电极上半部分以及励磁电极下半部分组成，所述励磁电极上半部分位于服务塔内，励磁电极下半部分位于真空容器内，所述真空容器内部开设有容纳腔，所述容纳腔内放置有低温容器，所述容纳腔内还设置有用以减小室温向所述低温容器辐射漏热的60K冷屏；本发明采用高温超导电极，不用插入励磁电极，只需少量氦气，可以解决无液氦或少量液氦热传导和超导磁体失超时氦气泄露的问题，不仅简化了操作，同时缩小了使用中的局限性。
Description
技术领域
本发明属于磁共振超导磁体技术领域，具体涉及一种氦气冷却磁共振超导磁体。
背景技术
通常来说，磁共振超导磁体使用液氦作冷却剂，随着磁共振成像系统的普及和其他高端科学仪器的数量增加，全球液氦需求量每年以4％～6％的速率增加，液氦价格受需求与供给双重影响逐年持续上升，在现有技术中，磁共振磁体的冷却方式主要是用氦的气-液两相系统作为传热介质，该系统在1大气压下温度稳定在4.2K，磁体运行中本身产生的热量外部漏入的热量通过液氦蒸发成气态氦带走，通过小型制冷机二级冷头冷凝蒸发出来的气氦重新变回到液氦，维持系统的动态热平衡。
传统的励磁方式是采用插入电极的方式，但在操作中会有热量漏入，并且插入电极的过程需要确保电极插入到位，对操作者的要求比较高，因此在加工中难度较大，另外一方面，在励磁完成之后，需要拔出电极，在操作过程中，也会带入一定的热量，进而增加失超的危险，实际使用中存在较大的局限性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种氦气冷却磁共振超导磁体，以解决上述背景技术中提出传统的励磁方式是采用插入电极的方式，但在操作中会有热量漏入，并且插入电极的过程需要确保电极插入到位，对操作者的要求比较高，因此在加工中难度较大，另外一方面，在励磁完成之后，需要拔出电极，在操作过程中，也会带入一定的热量，进而增加失超的危险，实际使用中存在较大的局限性的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种氦气冷却磁共振超导磁体，该超导磁体由励磁电极、真空容器、服务塔、制冷机组成，所述励磁电极由励磁电极上半部分以及励磁电极下半部分组成，所述励磁电极上半部分位于服务塔内，励磁电极下半部分位于真空容器内，所述真空容器内部开设有容纳腔，所述容纳腔内放置有低温容器，所述容纳腔内还设置有用以减小室温向所述低温容器辐射漏热的60K冷屏,所述低温容器的内部设置有超导线圈；所述制冷机固定在所述真空容器上；所述制冷机的一级冷头与所述60K冷屏连接、二级冷头位于所述低温容器内。
优选的，所述励磁电极上半部分的顶端固定有电极顶部构造件，所述励磁电极上半部分通过电极顶部构造件与外部励磁电源连接，所述励磁电极上半部分的外部设置有固定装置；所述励磁电极下半部分的底部设置有电极底部构造件，所述励磁电极下半部分通过电极底部构造件与低温容器内的超导线圈进行连接。
优选的，所述制冷机的顶端贯穿服务塔的外部，且制冷机的外部套设有固定法兰，所述固定法兰固定在服务塔的表面。
优选的，所述低温容器内还设置有压力传感器。
优选的，所述60K冷屏上开设有容器孔洞，所述容器孔洞贯穿于真空容器和低温容器，所述容器孔洞内放置有颈管。
优选的，所述60K冷屏为铝材质构件。
优选的，所述颈管的顶部贯穿至固定装置的外部，且颈管的外部套设有颈管端部密封装置，所述颈管端部密封装置固定在固定装置的表面。
优选的，所述密封装置为中空的圆柱体结构，且密封装置为橡胶材质构件。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明采用高温超导电极，不用插入励磁电极，只需少量氦气，可以解决无液氦或少量液氦热传导和超导磁体失超时氦气泄露的问题，不仅简化了操作，同时缩小了使用中的局限性。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明励磁电极的结构示意图；
图3为本发明颈管的结构示意图；
图4为本发明颈管端部密封装置的结构示意图；
图5为本发明固定法兰的俯视图。
图中：1、真空容器；2、60K冷屏；3、低温容器；4、服务塔；5、固定装置；6、励磁电极上半部分；7、励磁电极下半部分；8、制冷机；9、颈管；10、固定法兰；11、电极顶部构造件；12、电极底部构造件；13、颈管端部密封装置。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-图5，本发明提供一种技术方案：一种氦气冷却磁共振超导磁体，该超导磁体由励磁电极、真空容器1、服务塔4、制冷机8组成，励磁电极由励磁电极上半部分6以及励磁电极下半部分7组成，励磁电极上半部分6位于服务塔4内，励磁电极下半部分7位于真空容器1内，真空容器1内部开设有容纳腔，容纳腔内放置有低温容器3，容纳腔内还设置有用以减小室温向低温容器3辐射漏热的60K冷屏2,低温容器3的内部设置有超导线圈；制冷机8固定在真空容器1上；制冷机8的一级冷头与60K冷屏2连接、二级冷头位于低温容器3内，60K冷屏2上开设有容器孔洞，容器孔洞贯穿于真空容器1和低温容器3，容器孔洞内放置有颈管9，颈管9的顶部贯穿至固定装置5的外部，且颈管9的外部套设有颈管端部密封装置13，颈管端部密封装置13固定在固定装置5的表面，本发明采用高温超导电极，不用插入励磁电极，只需少量氦气，可以解决无液氦或少量液氦热传导和超导磁体失超时氦气泄露的问题，不仅简化了操作，同时缩小了使用中的局限性。
本实施例中，优选的，励磁电极上半部分6的顶端固定有电极顶部构造件11，励磁电极上半部分6通过电极顶部构造件11与外部励磁电源连接，同时励磁电极上半部分6为普通的铜材料制成，励磁电极上半部分6的外部设置有固定装置5；励磁电极下半部分7的底部设置有电极底部构造件12，励磁电极下半部分7通过电极底部构造件12与低温容器3内的超导线圈进行连接，同时励磁电极下半部分7由高温超导材料制成，通过此种励磁电极可以阻止外界热量的漏入，避免以往插拔式励磁电极由于外界热量的漏入而导致的失超的危险性。
本实施例中，优选的，制冷机8的顶端贯穿服务塔4的外部，且制冷机8的外部套设有固定法兰10，固定法兰10固定在服务塔4的表面。
本发明中励磁电极上半部分6为铜质材质构件，励磁电极下半部分7为高温超导材质构件，需要指出的是，对于本领域普通技术人员来说，励磁电极的上半部分6和下半部分7的材质可以为其他，并不限于本专利所述的铜和高温超导，但是采用其他材质以及此种结构方式的电极均在本专利的保护范围内，同时本发明中低温容器3内设置有压力传感器型号为PX409。
本发明的工作原理及使用流程：本发明在使用时，由于励磁电极的底部位于真空容器1内，并与位于低温容器3内的超导线圈进行连接，从而在整个加工中，不需要将其拆卸，通过颈管9向低温容器3内注入氦气，由于低温容器3内设置有超导线圈，超导线圈在氦气以及励磁电极的作用下便能够实现产生静磁场的功能，颈管9伸出服务塔的外侧，并通过固定装置5进行固定，此外在端部位置，通过密封装置13进行密封，这样一来，当低温容器3处于室温时，利用颈管9向低温容器3内充入气态氦，并且关闭密封装置13，使得低温容器3内氦气不会泄露，当启动制冷机8后，与低温容器3连接的制冷机8的冷头逐渐冷却低温容器3，使得充入低温容器3内的氦气压强逐渐下降，直至上述氦气与制冷机8的冷头达到热平衡，即4.2K，其中由于超导线圈位于低温容器3内，并且制冷机8固定在真空容器上，制冷机8的一级冷头与60K冷屏2连接，制冷机8的二级冷头位于低温容器3内，制冷机8通过法兰10与服务塔4进行连接，这样一来，制冷机8的二级冷头能够实现对低温容器3的冷却降温的作用，从而保证低温容器3内的超导线圈在低温下正常工作，电极顶部构造件11用来与外部的励磁电源进行连接，电极底部构造件12用来与低温容器3内的超导线进行连接，以此解决无液氦或少量液氦热传导和超导磁体失超时氦气泄露的问题；
本发明利用与低温容器3连通的颈管9向低温容器3内冲入氦气，当低温容器3内的氦气达到一定压力后，将颈管9上端的氦气出气孔进行密封，当启动制冷机8逐渐冷却低温容器3时，低温容器3内氦的压强逐渐降低，直至与制冷机8的冷头达到热平衡，从而实现超导磁体在此温度和压强下进行工作；此外由于真空容器1全部密封，正常运行时，空气无法渗入其中；并且由于氦气出气孔一直处于关闭状态，进一步避免了氦气的泄露，这样能够提高氦气的利用率，简化了超导磁体的维护过程。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种氦气冷却磁共振超导磁体，该超导磁体由励磁电极、真空容器(1)、服务塔(4)、制冷机(8)组成，其特征在于：所述励磁电极由励磁电极上半部分(6)以及励磁电极下半部分(7)组成，所述励磁电极上半部分(6)位于服务塔(4)内，励磁电极下半部分(7)位于真空容器(1)内，所述真空容器(1)内部开设有容纳腔，所述容纳腔内放置有低温容器(3)，所述容纳腔内还设置有用以减小室温向所述低温容器(3)辐射漏热的60K冷屏(2),所述低温容器(3)的内部设置有超导线圈；所述制冷机(8)固定在所述真空容器(1)上；所述制冷机(8)的一级冷头与所述60K冷屏(2)连接、二级冷头位于所述低温容器(3)内。
2.根据权利要求1所述的一种氦气冷却磁共振超导磁体，其特征在于：所述励磁电极上半部分(6)的顶端固定有电极顶部构造件(11)，所述励磁电极上半部分(6)通过电极顶部构造件(11)与外部励磁电源连接，所述励磁电极上半部分(6)的外部设置有固定装置(5)；所述励磁电极下半部分(7)的底部设置有电极底部构造件(12)，所述励磁电极下半部分(7)通过电极底部构造件(12)与低温容器(3)内的超导线圈进行连接。
3.根据权利要求1所述的一种氦气冷却磁共振超导磁体，其特征在于：所述制冷机(8)的顶端贯穿服务塔(4)的外部，且制冷机(8)的外部套设有固定法兰(10)，所述固定法兰(10)固定在服务塔(4)的表面。
4.根据权利要求1所述的一种氦气冷却磁共振超导磁体，其特征在于：所述低温容器(3)内还设置有压力传感器。
5.根据权利要求1所述的一种氦气冷却磁共振超导磁体，其特征在于：所述60K冷屏(2)上开设有容器孔洞，所述容器孔洞贯穿于真空容器(1)和低温容器(3)，所述容器孔洞内放置有颈管(9)。
6.根据权利要求5所述的一种氦气冷却磁共振超导磁体，其特征在于：所述60K冷屏(2)为铝材质构件。
7.根据权利要求5所述的一种氦气冷却磁共振超导磁体，其特征在于：所述颈管(9)的顶部贯穿至固定装置(5)的外部，且颈管(9)的外部套设有颈管端部密封装置(13)，所述颈管端部密封装置(13)固定在固定装置(5)的表面。
8.根据权利要求7所述的一种氦气冷却磁共振超导磁体，其特征在于：所述密封装置(13)为中空的圆柱体结构，且密封装置(13)为橡胶材质构件。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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