CN113782293B - 低温保持器及磁共振系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种低温保持器及磁共振系统。该低温保持器包括：罐体组件，包括内容器、外容器及屏蔽层，所述内容器中盛放第一制冷介质，所述外容器与所述内容器围设成容纳腔；制冷组件，至少部分的设置于所述容纳腔中，所述制冷组件对所述第一制冷介质冷却；以及换热组件，设置于所述容纳腔中；所述换热组件包括换热部件，所述换热部件与所述第一制冷介质换热。预冷时，换热器换热部件与第一制冷介质进行热交换，实现屏蔽层的快速冷却，缩短冷却时间。并且，低温保持器运输时，内容器的第二制冷介质可与换热器换热部件换热，减缓制冷组件停止工作期间屏蔽层的温度的升高，进而延缓第一制冷介质的挥发，便于磁共振系统的长距离、长时间运输。

Description

低温保持器及磁共振系统

技术领域

本发明涉及磁共振领域，特别是涉及一种低温保持器及磁共振系统。

背景技术

目前，磁共振系统用超导磁体一般采用具有高真空绝热的多层低温保持器，其中内容器中盛装第一制冷介质以浸泡超导磁体，内容器外布置有屏蔽层，内容器和屏蔽层分别通过悬挂装配至外容器上。内容器和外容器之间形成高真空状态。一般地，外容器上部还设置塔座，其上安装有制冷机，以及用于灌注第一制冷介质和连接内部超导磁体的引线的接口等，同时内容器和屏蔽层分别通过管路、导热连接等方式分别与制冷机的一级和二级制冷极上。

要将屏蔽层冷却至其稳态温度，通常需要经过一系列的预冷工艺。一般是先向内容器中灌注液氮以冷却超导磁体和内容器，并通过热传导和热辐射让屏蔽层降温。但是，一方面，屏蔽层一般由金属材料制成，是一个具有较大热容的热沉，上述工艺往往需要花费很长的等待时间，一般为3～7天；而且，此工艺中屏蔽层无法直接冷却至50K，一般为100K以上，经上述工艺后还需要排空液氮，然后加入液氦并打开制冷机来进一步预冷屏蔽层。另一方面，磁体运输状态下，制冷机一般无法工作，屏蔽层温度会很快上升，其向内容器的传导和辐射的热量会大大增加，这将导致内容器内的介质大量挥发，从而限制了运输时间和距离。

综上，目前的低温保持器存在屏蔽层冷却时间长、运输时间和距离受限制的问题。

发明内容

基于此，有必要针对目前低温保持器存在屏蔽层冷却时间长、运输时间和距离受限制的问题，提供一种缩短冷却时间、便于长距离长时间运输的低温保持器及磁共振系统。

上述目的通过下述技术方案实现：

一种低温保持器，包括：

罐体组件，包括内容器、套设于所述内容器的外容器及位于所述内容器与所述外容器之间的屏蔽层，所述内容器中盛放第一制冷介质，所述外容器与所述内容器围设成容纳腔；

制冷组件，至少部分的设置于所述容纳腔中，所述制冷组件对所述第一制冷介质冷却；以及

换热组件，设置于所述容纳腔中，所述换热组件包括换热部件，所述换热部件与所述第一制冷介质换热。

在其中一个实施例中，所述换热部件具有换热腔以及储液腔，所述换热腔与所述制冷组件连通，供所述第一制冷介质流通；所述储液腔存储与所述第一制冷介质进行热交换的第二制冷介质。

在其中一个实施例中，所述换热组件还包括换热管路，所述换热管路的一端与所述换热腔连通，所述换热管路沿所述屏蔽层的周向布置，用于对所述屏蔽层冷却，所述换热管路的另一端穿过所述外容器伸出。

在其中一个实施例中，所述换热组件还包括第七管路，所述第七管路与所述换热腔连通，并穿过所述外容器伸出。

在其中一个实施例中，所述换热组件还包括热连接接头，所述热连接接头位于所述换热部件的端部，并与所述制冷组件抵接，所述热连接接头用于向所述换热部件传递所述制冷机的冷量。

在其中一个实施例中，所述制冷组件包括底座以及设置于所述底座的制冷机，所述底座或所述制冷机至少部分与所述第一制冷介质通过第一管路连接，以进行热交换冷却。

在其中一个实施例中，所述换热腔通过所述第二管路至少部分与所述制冷机的一级制冷极有热连接。

一种低温保持器，包括：

罐体组件，包括内容器、套设于所述内容器的外容器及位于所述内容器与所述外容器之间的屏蔽层，所述内容器中盛放第一制冷介质，所述外容器与所述内容器围设成容纳腔；

制冷组件，所述制冷组件包括底座以及设置于所述底座的制冷机；

所述底座的至少部分与所述内容器逸出的第一制冷介质或通路连接。

在其中一个实施例中，所述低温保持器还包括有换热组件，所述换热组件包括换热部件以及换热管路，所述换热部件连接所述制冷机，所述换热管路的一端与换热部件连通，所述换热管路的另一端穿过所述外容器以伸出所述罐体组件外部。

一种磁共振系统，包括超导磁体及低温保持器，所述低温保持器包括：

罐体组件，包括内容器、套设于所述内容器的外容器及位于所述内容器与所述外容器之间的屏蔽层，所述内容器中盛放第一制冷介质，所述超导磁体浸泡于所述第一制冷介质中，所述外容器与所述内容器围设成容纳腔；

制冷组件，设置于所述容纳腔中，所述制冷组件对所述第一制冷介质及所述屏蔽层冷却；以及

换热组件，设置于所述容纳腔中；所述换热组件包括换热部件，所述换热部件与所述第一制冷介质换热，以冷却所述屏蔽层。

采用上述技术方案后，本发明至少具有如下技术效果：

本发明的低温保持器及磁共振系统，预冷时，制冷组件对屏蔽层冷却，内容器逸出的第一制冷介质经制冷组件冷却并进入换热组件的换热部件中，换热部件可实现第一制冷介质与第二制冷介质的热交换，以对屏蔽层进行进一步冷却。有效的解决目前低温保持器存在屏蔽层冷却时间长的问题，实现屏蔽层的快速冷却，缩短冷却时间。并且，低温保持器运输时，内容器的第二制冷介质可与换热部件换热，减缓制冷组件停止工作期间屏蔽层的温度的升高，进而延缓第一制冷介质的挥发，便于磁共振系统的长距离、长时间运输。

附图说明

图1为本发明第一实施例的低温保持器中安装超导磁体的结构示意图；

图2为为图1所示的低温保持器的局部放大图；

图3为本发明第二实施例的低温保持器中安装超导磁体的结构示意图；

图4为本发明第三实施例的低温保持器中安装超导磁体的结构示意图；

图5为本发明第四实施例的低温保持器中安装超导磁体的结构示意图。

其中：100、低温保持器；110、罐体组件；111、内容器；112、外容器；113、屏蔽层；120、制冷组件；121、制冷机；122、底座；1221、第一管路；1222、第二管路；123、第三管路；124、第四管路；125、第一阀门；130、换热组件；131、换热部件；1311、换热腔；1312、储液腔；1313、第五管路；1314、第六管路；1315、第三阀门；1316、第四阀门；132、换热管路；133、第二阀门；134、热连接接头；135、第七管路；136、第五阀门；140、塔座。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

为解决现有技术中磁共振系统的低温保持器存在屏蔽层冷却时间长、运输时间和距离受限制的问题，本申请提出一种具有改进结构的低温保持器100及应用该低温保持器100的磁共振系统。参见图1至图5，本发明提供一种低温保持器100。该低温保持器100应用于磁共振系统中。磁共振系统包括超导磁体，低温保持器100用于对磁共振系统的超导磁体进行冷却，以使超导磁体处于超导状态，保证超导磁体可以正常工作。

在一实施例中，低温保持器100包括罐体组件110、制冷组件120以及换热组件130。罐体组件110包括内筒和外筒，本实施例中以罐体组件110的外筒为例说明，其包括内容器111(又称真空容器)、套设于内容器111的外容器112及位于内容器111与外容器112之间的屏蔽层113(又称为防辐射漏热层)，内容器111中盛放第一制冷介质，外容器112与内容器111围设成容纳腔。容器111、外容器112以及屏蔽层113可形成罐体组件110的内筒和外筒，且内筒和外筒可通过封头连接。

制冷组件120部分或全部至少部分的设置于容纳腔中，制冷组件120对第一制冷介质及屏蔽层113冷却。换热组件130部分或全部设置于容纳腔中。换热组件130包括换热部件131，换热部件131与从内容器111逸出的第一制冷介质换热，以冷却屏蔽层113。

罐体组件110内、外筒的内容器111环绕形成空腔，空腔具有一定的容置空间，该容置空间可用于容置第一制冷介质以及浸泡于第一制冷介质中的超导磁体。超导磁体用于产生磁共振系统成像时所需的主磁场。示例的，第一制冷介质可以为液氦或者液氮等低温介质。外容器112套设于内容器111的外部，外容器112的内壁与内容器111的外壁之间围设成容纳腔，并对容纳腔抽真空。低温保持器100的其他部件安装于容纳腔中。屏蔽层113位于外容器112与内容器111之间的容纳腔中。屏蔽层113为一种表面发射率很低的屏蔽罩，可以有效的反射外界向内容器111的辐射传热，以降低低温保持器100与外界的热交换，进而减少内容器111中第一制冷介质的蒸发量，同时，屏蔽层113还能提供50K的一级热截断(热隔绝)，使得通过悬挂或电流引线向内容器111的传导漏热也大大减少。

制冷组件120设置于内容器111与外容器112之间的容纳腔中，并位于内容器111的侧面。低温保持器100中的第一制冷介质吸收热量可从液态变为气态，制冷组件120可将第一制冷介质从气态冷却为液态，液态第一制冷介质可将超导磁体保持在低温超导状态。制冷组件120能够提供足够冷量补偿，其值大于外界潜入的漏热，从而维持内容器111内的第一制冷介质减小挥发甚至不挥发，确保被第一制冷介质浸泡的超导磁体正常工作。可选地，低温保持器100还包括导热带，导热带设置于屏蔽层113与制冷组件120之间，并连接屏蔽层113与制冷组件120。导热带能够将制冷组件120的冷量传递到屏蔽层113上，以拉低屏蔽层113的温度，进而减少第一制冷介质的蒸发量。可选地，导热带为导热软带，进一步地，导热带由高热导材料制成，如高纯铜、高纯铝等。

可以理解的是，在低温保持器100预冷过程中，通过制冷机121传递冷量至屏蔽层113，实现屏蔽层113制冷，采用此种方式对屏蔽层113匀冷，需要花费较长时间。而且，在低温保持器100运输等情况下，制冷机121可能无法/停止工作，屏蔽层113的温度会上升很快，为避免屏蔽层113温度上升造成内容器111中第一制冷介质挥发，需要降低屏蔽层113的温度。为此，本发明的低温保持器100还包括换热组件130，换热组件130设置于容纳腔中，，更具体的，换热组件130位于形成罐体组件110外筒的内容器111与外容器112之间，换热组件130可以对屏蔽层113进行冷却。

具体的，换热组件130与制冷组件120连接，内容器111中的第一制冷介质经制冷组件120进入到换热组件130中，与换热组件130进行热交换。热交换完成的换热组件130可以对屏蔽层113进行冷却，以降低屏蔽层113的温度。并且，当需要冷却屏蔽层113时，换热组件130可以与制冷组件120进行热交换；当无需对屏蔽层113冷却时，换热组件130不工作。

换热组件130包括换热部件131。换热部件131位于容纳腔中，换热部件131可连接至制冷组件120，以使制冷组件120中的第一制冷介质可以输送至换热部件131中，与换热部件131进行热交换。可以理解的，若第一制冷介质的温度高，则换热部件131可以降低第一制冷介质的温度，并使用冷却后的第一制冷介质对屏蔽层113进行冷却。若第一制冷介质的温度低，则换热部件131可以吸收第一制冷介质的冷量，通过换热部件131对屏蔽层113进行冷却；当然，换热部件131也可直接利用低温的第一制冷介质直接对屏蔽层113进行冷却。

在一实施例中，低温保持器100还包括塔座140，塔座140设置于外容器112中，并凸出外容器112设置，塔座140用于安装制冷组件120。如图1所示，塔座140形成冷头套筒，该冷头套筒具有开口端，且该冷头套筒被配置为将制冷组件120的部分容纳于其中。并且，制冷组件120的部分位于塔座140中，以对内容器111的第一制冷介质以及屏蔽层113进行冷却。制冷组件120的顶部露出塔座140。

参见图1至图5，在一实施例中，制冷组件120包括底座122以及设置于底座122的制冷机121。底座122或制冷机121至少部分与第一制冷介质通过第一管路1221连接，以进行热交换。可以理解的，第一制冷介质可以直接通过制冷机121进行换热，当然，在本发明的其他实施方式中，第一制冷介质还可间接与制冷机121进行热连接，实现换热。塔座140的冷头套筒的内壁形成第一管路1221，底座122的一端开口以形成逸出第二管路1222，制冷机121的二级制冷极部分安装于第一管路1221中，且制冷机121的二级冷头制冷极部分与塔座140的冷头套筒的内壁形成第一制冷介质的逸出通道，换热部件131与底座122的第二管路1222连通，用于与第二管路1222中的第一制冷介质换热。

底座122安装于塔座140中，制冷机121的顶部露出塔座140，其余部分位于塔座140中，并安装于底座122。底座122具有供第一制冷介质逸出的第一管路1221，该第一管路1221的一端通过第三管路123与内容器111连通，该第一管路1221的另一端与第四管路124连接，第四管路124与制冷机121热耦合连接，用于供逸出的第一制冷介质排出，实现内容器111的泄压。可以理解的，第四管路124的位置原则上不受限制，只要能够与制冷机121热耦合连接，进行热交换即可。可选地，第四管路124穿过并伸出制冷机121，该第四管路124沿着制冷机121得长轴方向延伸，其一端经由底座122并连通第一管路1221。可选地，第三管路123与第四管路124还可容纳电流引线，或者作为服务接口，用于加注第一制冷介质。

可选地，制冷组件120包括第一阀门125，第一阀门125设置于第四管路124，用于控制第四管路124的通断。当第一阀门125开启时，内容器111中变为其气态的第一制冷介质可经第三管路123进入第一管路1221，再由第一管路1221进入第四管路124中，实现内容器111的泄压。当第一阀门125关闭时，内容器111中气态的第一制冷介质无法从第四管路124逸出。可选地，第一阀门125为手动开启或在一定压力下可自动开启的调节阀。

超导磁体正常工作时，第一阀门125关闭，换热组件130不工作，内容器111中的第一制冷介质吸收超导磁体的能量或向外部环境向内容器111内传递的热量，将第一制冷介质气化，气态的第一制冷介质通过内容器111上的第三管路123与制冷机121的二级制冷极接触并进行热交换，重新冷凝为液态的第一制冷介质并回流，从而实现第一制冷介质的零挥发。

并且，底座122中还具有与第一管路1221连通的第二管路1222，该第二管路1222连通至换热部件131。当需要冷却屏蔽层113时，第一阀门125关闭，换热组件130工作，内容器111中气态的第一制冷介质经第三管路123进入第一管路1221中，并经过第二管路1222进入换热部件131中，以使换热部件131与第一制冷介质可以进行换热。

屏蔽层113在进行初始预冷时，关闭第一阀门125，换热组件130工作，使得内容器111中气态的第一制冷介质经制冷组件120的第一管路1221以及第二管路1222进入换热部件131中，并与换热部件131进行热交换后，对屏蔽层113进行冷却，以降低屏蔽层113的温度，提高屏蔽层113的冷却速度。并且，运输低温保持器100时，也关闭第一阀门125，换热组件130工作，此时，内容器111中的气态第一制冷介质经制冷组件120的第一管路1221以及第二管路1222进入换热部件131中，并与换热部件131进行热交换后，对屏蔽层113进行冷却，可以减少因屏蔽层113温度上升带来的热传导与辐射漏热，进而减少内容器111中第一制冷介质的大量挥发，以延长低温保持器100的运输时间与距离。而且，在其他制冷机121不工作的情况下，换热组件130也可对屏蔽层113降温，延缓屏蔽层113的升温。

采用上述实施例的低温保持器100对超导磁体冷却时，制冷组件120对屏蔽层113冷却，内容器111中的第一制冷介质经制冷组件120进入换热部件131中，换热部件131与第一制冷介质进行热交换，以对屏蔽层113进行进一步冷却。有效的解决目前低温保持器100存在屏蔽层113冷却时间长的问题，实现屏蔽层113的快速冷却，缩短冷却时间。并且，低温保持器100运输时，内容器111的第二制冷介质可与换热部件131换热，减缓制冷组件120停止工作期间屏蔽层113的温度的升高，进而延缓第一制冷介质的挥发，便于磁共振系统的长距离、长时间运输。

在一实施例中，换热部件131位于屏蔽层113与外容器112之间。当然，在本发明的其他实施方式中，换热部件131也可位于屏蔽层113与内容器111之间。可选地，换热部件131还可以位于塔座140内或位于塔座140外。可选地，换热部件131呈扁平状设置。又可选地，换热部件131与内容器111连接。

参见图1至图5，在一实施例中，换热部件131具有相互独立的换热腔1311以及储液腔1312，换热腔1311与制冷组件120连通，供第一制冷介质流通；储液腔1312存储与第一制冷介质进行热交换的第二制冷介质。换热腔1311与制冷组件120的第二管路1222连通。这样内容器111中的气态第一制冷介质通过第三管路123、第一管路1221、第二管路1222进入换热部件131中，与储液腔1312中的第二制冷介质进行热交换。可选地，换热部件131的材料为金属。这样可以提高换热部件131的换热效果。进一步地，换热部件131由铜制成，进一步提高换热部件131的换热效果。

示例性地，第一制冷介质为液氦，第二制冷介质为液氮。由于液氮制备方便、成本低，换热部件131应用液氮可大大节省成本。可选地，换热部件131中的第二制冷介质也可采用液氦等低温介质。当然，换热部件131的第二制冷介质还可采用热容更大的制冷介质，以获得更大的蓄冷量，如水等。

从内容器111中逸出并进入换热腔1311的第一制冷介质，可在换热部件131中，与第二制冷介质进行充分的热交换。当第一制冷介质温度高于第二制冷介质温度时，可被第二制冷介质冷却；反之则第二制冷介质将被第一介质冷却。特别地，当第二制冷介质为液氮或水时，其可被第一制冷介质冷却为固态冰，该固态冰可作为蓄冷材料存在于换热部件131中，当第一制冷介质升温时，又反过来被蓄冷材料冷却。

可选地，换热腔1311在储液腔1312中至少弯折一次设置。这样可以增加换热腔1311与储液腔1312的接触面积，提高第一制冷介质与第二制冷介质之间的换热效果。可选地，换热腔1311呈波纹状设置，或者，换热腔1311的内壁具有凸起或凹陷的槽。这样也可以增加换热腔1311与储液腔1312的接触面积，提高第一制冷介质与第二制冷介质之间的换热效果。

可选地，换热部件131为翅片换热器、管板换热器或者其他能够实现热交换的结构。在一实施例中，储液腔1312内部布置有至少一条连续密布的可供第一制冷介质流通的换热腔1311。可选地，换热腔1311为螺线型、U型或Z型等管路，且材料为导热良好的金属，如铜或者铝等。可选地，换热腔1311路上还布置有一个或多个散热器，该散热器也为良导热体，如铜翅片等，且与换热腔1311通过机械装配、焊接等物理方式连接，增大了上述换热腔1311的热交换面积。可选地，换热腔1311为热管结构，从而大大提高换热效率。

在一实施例中，换热腔1311通过第二管路1222至少部分与制冷机121的一级制冷极有热连接。换热腔1311通过第二管路1222与内容器111的连通位置位于制冷机121的一级制冷极附近或至少与制冷机121的一级制冷极有热连接。这样可以形成一级热截断，减少传导漏热。

参见图1、图2、图3和图5，在一实施例中，换热组件130还包括换热管路132，换热管路132的一端与换热腔1311连通，换热管路132沿屏蔽层113的周向布置，用于对屏蔽层113冷却，换热管路132的另一端穿过外容器112伸出。使用换热组件130对屏蔽层113冷却时，关闭第一阀门125，内容器111中的气态第一制冷介质经第三管路123、第一管路1221、第二管路1222进入换热部件131中。第一制冷介质在换热腔1311中与储液腔1312中的第二制冷介质换热。换热后的第一制冷介质进入换热管路132中，经换热管路132与屏蔽层113热耦合，以冷却屏蔽层113，达到降低屏蔽层113温度的目的。并且，冷却屏蔽层113后的第一制冷介质经换热管路132排出低温保持器100。

可选地，换热组件130还包括第二阀门133，第二阀门133设置于换热管路132伸出外容器112的端部，用于控制换热管路132的通断。可选地，第二阀门133为手动开启或在一定压力下可自动开启的调节阀。当低温保持器100工作时，第一阀门125与第二阀门133均关闭，此时，制冷机121可以对第一制冷介质进行冷却，并且，无第一制冷介质泄露，实现第一制冷介质的零挥发。当对屏蔽层113冷却时，关闭第一阀门125，打开第二阀门133，内容器111中的气态第一制冷介质经第三管路123、第一管路1221、第二管路1222进入换热部件131，并在换热腔1311中与储液腔1312中的第二制冷介质换热后进入换热管路132，通过冷却管路冷却屏蔽层113后排出低温保持器100。

可选地，换热管路132围设于屏蔽层113的外周。当然，在本发明的其他实施方式中，换热管路132围设于屏蔽层113的内周。可选地，换热管路132与屏蔽层113之间可以直接接触，也可以通过导热件等与屏蔽层113连接。这样都可实现换热管路132与屏蔽层113的热耦合连接，实现对屏蔽层113的冷却。可选地，换热管路132在局部位置与屏蔽层113热耦合，也可全部与屏蔽层113热耦合。可选地，换热管路132围设于屏蔽层113的周侧至少一圈设置，以对屏蔽层113进行冷却。可选地，换热管路132具有多个，多个换热管路132分别连通至换热腔1311，多个换热管路132间隔围设于屏蔽层113的周侧。可选地，当换热管路132为多个时，换热腔1311的数量为一个或多个。

可选地，换热管路132由金属材料制成。这样可以提高换热管路132的换热效果。进一步地，换热管路132由铜制成，进一步提换热管路132的换热效果。可选地，换热管路132与换热腔1311连接的一端，可以与换热部件131远离制冷机121的一端连接，也可以伸入换热腔1311中第二管路1222连通。值得说明的是，换热管路132与换热腔1311之间的连接位置不局限于上述，还可以为其他方式如换热管路132连接于换热腔1311中等等。

在一实施例中，换热部件131具有与储液腔1312连通的第五管路1313与第六管路1314，第五管路1313与第六管路1314输入或输出储液腔1312中的第二制冷介质。第五管路1313与第六管路1314穿过外容器112或塔台140而伸入容纳腔中与换热部件131的储液腔1312连通，第五管路1313用于向储液腔1312中输送低温的第二制冷介质，第六管路1314将吸热后的第二制冷介质排出。可选地，换热部件131还包括第三阀门1315与第四阀门1316，第三阀门1315设置于第五管路1313，用于控制第五管路1313的通断，第四阀门1316设置于第六管路1314，用于控制第六管路1314的通断。可以理解的，可以预先向储液腔1312中注入第二制冷介质，以对第二制冷介质进行冷却；可以是始终通过第五管路1313与第六管路1314连通至外界的冷源。可选地，第三阀门1315与第四阀门1316为手动开启或在一定压力下可自动开启的调节阀。

可选地，第五管路1313与第六管路1314由不锈钢等材料制成。这样可以减少外界向屏蔽层113与内容器111导热。进一步地，第五管路1313与第六管路1314为细长管路，且直径与长度之比的范围为1：～1：10。当然，第五管路1313与第六管路1314也可采用薄壁波纹管。

在本发明的第一实施例中，换热组件130通过换热部件131与冷却管路的配合对屏蔽层113冷却。如图1和图2所示，并且，换热部件131与屏蔽层113之间存在一定的间距，通过换热部件131的热辐射对屏蔽层113进行换热。具体的，对屏蔽层113冷却时，第一阀门125关闭，第二阀门133开启。内容器111中气态的第一制冷介质经第三管路123、第一管路1221以及第二管路1222进入到换热部件131的换热腔1311中，与储液腔1312中的第二制冷介质换热。换热后的第一制冷介质进入换热管路132中，通过换热管路132与屏蔽层113热耦合，以降低屏蔽层113的温度。并且，储液腔1312中的第二制冷介质也可散发冷量，通过热辐射方式冷却屏蔽层113。换热管路132中的第一制冷介质换热后排出低温保持器100。

在一实施例中，换热组件130还包括热连接接头134，热连接接头134位于换热部件131的端部，并与制冷组件120抵接，热连接接头134用于向换热部件131传递制冷机121的冷量。热连接接头134与制冷组件120的底座122抵接。制冷机121的一级制冷极与二级制冷极的冷量可以经底座122传递至热连接接头134上，再由热连接接头134传递至换热部件131上，以对换热部件131中的第二制冷介质冷却。这样，换热部件131可以存储制冷机121的冷量，变为蓄冷器，以对换热腔1311中的第一制冷介质进行换热。

可选地，换热部件131可以采用第五管路1313与第六管路1314的方式向换热部件131补充第二制冷介质。可选地，向换热部件131中灌注第二制冷介质，通过热连接接头134实现第二制冷介质的蓄冷。可选地，换热部件131可以同时采用第五管路1313与第六管路1314的方式向换热部件131补充第二制冷介质，并通过热连接接头134实现第二制冷介质的蓄冷。

参见图3至图5，在一实施例中，换热部件131与屏蔽层113热耦合连接，储液腔1312对屏蔽层113换热。也就是说，储液腔1312中的第二制冷介质可以吸收屏蔽层113的热量，以降低屏蔽层113的温度。可选地，换热部件131与屏蔽层113之间接触连接或通过导热件等连接，导热件与屏蔽层113抵接的表面部分设置成弧面，以能够使得换热部件131的下表面与屏蔽层113的表面平滑衔接。这样，可以改善换热部件131与屏蔽层113之间的传热，进一步提高低温保持器100的稳定性。

在本发明的第二实施例中，如图3所示，换热部件131与制冷机121之间存在一定的间距，通过第五管路1313与第六管路1314实现换热部件131中第二制冷介质补充，以保证换热部件131的冷量。换热部件131与屏蔽层113通过导热件如导热带连接。具体的，对屏蔽层113冷却时，第一阀门125关闭，第二阀门133开启，第三阀门1315与第四阀门1316开启。内容器111中气态的第一制冷介质经第三管路123、第一管路1221以及第二管路1222进入到换热部件131的换热腔1311中，与储液腔1312中的第二制冷介质换热。换热后的第一制冷介质进入换热管路132中，通过换热管路132与屏蔽层113热耦合，以降低屏蔽层113的温度。并且，第二制冷介质可以散发冷量，直接对屏蔽层113冷却，以降低屏蔽层113的温度。换热管路132中的第一制冷介质换热后排出低温保持器100。

在一实施例中，换热组件130还包括第七管路135，第七管路135与换热腔1311连通，并穿过外容器112伸出。换热部件131的储液腔1312中预先灌注第二制冷介质，并不设置第二制冷介质的进出口。内容器111中的气态制冷介质经第三管路123、第一管路1221以及第二管路1222进入换热部件131的换热腔1311后，储液腔1312中的第二制冷介质吸收换热部件131中第一制冷介质的冷量，对屏蔽层113冷却。这样也能减缓屏蔽层113的温度上升。

可选地，换热组件130还包括第五阀门136，第五阀门136设置于第七管路135，用于控制第七管路135的通断。可选地，第五阀门136为手动开启或在一定压力下可自动开启的调节阀。当低温保持器100工作时，第一阀门125与第五阀门136均关闭。当第五阀门136打开，第一阀门125关闭时，内容器111中的气态第一制冷介质经第三管路123、第一管路1221、第二管路1222进入换热部件131，并在换热腔1311中与储液腔1312中的第二制冷介质换热后进入第七管路135排出低温保持器100。

在本发明的第三实施例中，仅通过换热部件131对屏蔽层113进行冷却。换热部件131与屏蔽层113热耦合连接，第七管路135连接换热腔1311并伸出外容器112。参见图4，具体的，对屏蔽层113冷却时，第一阀门125关闭，第五阀门136开启。内容器111中气态的第一制冷介质经第三管路123、第一管路1221以及第二管路1222进入到换热部件131的换热腔1311中，与储液腔1312中的第二制冷介质换热。换热后的第一制冷介质进入第七管路135，排出低温容器。同时，吸收冷量的第二制冷介质可以直接对屏蔽层113冷却，以降低屏蔽层113的温度。

在一实施例中，换热部件131的数量为多个，多个换热部件131沿屏蔽层113周侧间隔设置，各换热部件131的储液腔1312串联和/或并联连接。多个换热部件131可以分别通过辐射方式或者与屏蔽层113连接方式对屏蔽层113冷却，并且，换热管路132可以分别连接至各个换热部件131的换热腔1311，以对换热管路132中的第一制冷介质冷却，可以迅速冷却屏蔽层113。各个换热部件131通过同一输送管路连通，以输送第二制冷介质。

在本发明的第四实施例中，参见图5，换热部件131的数量为三个，三个换热部件131沿屏蔽层113的周向间隔布置。其中一个换热部件131连接第五管路1313与第六管路1314，并且，该换热部件131与另外两个换热部件131通过输送管路连通，以输送第二制冷介质，保证换热部件131可以冷却换热管路132及屏蔽层113。并且，换热管路132顺次穿过三个换热部件131。

具体的，对屏蔽层113冷却时，第一阀门125关闭，第二阀门133开启，第三阀门1315与第四阀门1316开启。第二制冷介质注入到三个换热部件131中，内容器111中气态的第一制冷介质经第三管路123、第一管路1221以及第二管路1222进入到换热部件131的换热腔1311中，与储液腔1312中的第二制冷介质换热。换热后的第一制冷介质进入换热管路132中，通过换热管路132与屏蔽层113热耦合，以降低屏蔽层113的温度。并且，第二制冷介质可以通对屏蔽层113冷却，以降低屏蔽层113的温度。换热管路132中的第一制冷介质换热后排出低温保持器100。

本发明的屏蔽层113在进行初始预冷时，关闭第一阀门125，打开第二阀门133、第三阀门1315以及第四阀门1316，通过第五管路1313与第六管路1314向换热部件131输入第二制冷介质，同时，内容器111中的气态第一制冷介质经第三管路123、第一管路1221、第二管路1222进入换热部件131，在换热腔1311中与出液腔中的第二制冷介质进行热交换。第一制冷介质进入换热管路132，快速冷却屏蔽层113后从换热管路132逸出；这种换热效率大大提高，预冷速度更快。

在一实施例中，换热部件131除与换热管路132、屏蔽层113热耦合外，还可与磁体电流引线、超导开关等低温部件连接或耦合等，提高各部件的热稳定性。

参见图1至图5，在超导磁体的预冷完成后，可向换热部件131的储液腔1312灌注一定量的第二制冷介质如液氮，待制冷机121开启，由于其一级制冷极温度为50K，可通过热连接接头134冷却储液腔1312，储液腔1312内的第二制冷介质如液氮固化为氮冰，氮冰成为低温保持器100的蓄冷器。

在低温保持器100运输或系统停电状态下，此时制冷机121无法工作，内容器111中的第一制冷介质如液氦开始挥发，关闭第一阀门125，打开第二阀门133，气态的第一制冷介质通过第三管路123进入换热部件131，此时第一制冷介质将先与换热腔1311中的第二制冷介质如氮冰进行热交换，然后再进入换热管路132，冷却屏蔽层113后，从换热管路132伸出外容器112的端部逸出。第二制冷介质如氮冰吸收第一制冷介质的热量后，逐步液化为液氮，最终气化为氮气，并从第六管路1314排出。这种能量转移的过程可减缓内容器111中的第一制冷介质的挥发，降低屏蔽层113的升温速度，从而延长磁体冷运输时间，避免磁体到现场的重新预冷过程。

并且，在磁共振系统运行较强序列时，磁共振系统的梯度线圈在热屏蔽层113和内容器111以及超导磁体上产生较大的涡流，该涡流会使得屏蔽层113的温度不断升高，甚至超过磁共振系统阀值而导致停机。而本发明中换热部件131中预先被冷却的第二制冷介质如氮冰后，可以作为额外的冷却源，用于冷却与之连接的气态第一制冷介质、冷却管路以及屏蔽层113，从而减缓屏蔽层113,的温度上升，提高磁共振系统的扫描稳定性。

本发明低温保持器100还可使得大型制冷机121在磁共振系统上进行更广泛的应用。具体而言，不需要额外在超导磁体上设置专用的预冷接口，在超导磁体预冷阶段，可将大型制冷机121与上述换热部件131的第五管路1313与第六管路1314连接，从而将第二制冷介质如为20K冷氦气通入换热部件131中，快速冷却内容器111中气态的第一制冷介质，同时通过换热部件131的热连接，冷却制冷机121的底座122以及屏蔽层113，大大加快屏蔽层113的降温速度。

本发明还提供一种低温保持器100，包括罐体组件110与制冷组件120，制冷组件120包括底座122以及设置于底座122的制冷机121。底座122的至少部分与内容器111逸出的第一制冷介质或通路连通。可以理解的，本实施例中低温保持器100的具体结构已在上文提及，在此不一一赘述。

在一实施例中，低温保持器100还包括换热部件131以及换热管路132。该结构已在上文提及，在此不一一赘述。

本发明提供一种磁共振系统，包括超导磁体及低温保持器100，低温保持器100包括罐体组件110，包括内容器111、套设于内容器111的外容器112及位于内容器111与外容器112之间的屏蔽层113，内容器111中盛放第一制冷介质，超导磁体浸泡于第一制冷介质中，外容器112与内容器111围设成容纳腔。制冷组件120设置于容纳腔中，制冷组件120对第一制冷介质及屏蔽层113冷却。换热组件130设置于容纳腔中；换热组件130包括换热部件131，换热部件131与第一制冷介质换热，以冷却屏蔽层113。

超导磁体能够在扫描区域产生一个强大的、均匀的主磁场；RF发射及接收系统包括发射及接收线圈。梯度线圈环绕在扫描区域周围。磁共振系统工作时会消耗大约mw的冷头制冷余量。电脑处理系统可以接收来自接收线圈的信号，并转化为诸如图像等数据。超导磁体结合梯度线圈一起工作，在磁共振系统数据收集序列时，在主磁场区域临时的受到脉冲，生成控制梯度的序列。由于超导磁体工作在极低的温度下，低温保持器100能够维持超导磁体的温度，使得超导磁体正常工作。

该实施例中的低温保持器100与上述实施例中的低温保持器100的结构相同，在此不一一赘述。磁共振系统使用低温保持器100可以维持超导磁体的温度，可使超导磁体保持良好的“超导”状态，以保证超导磁体正常工作。

本发明提供一种磁共振系统的冷却方法，该磁共振磁共振系统包括罐体组件110与制冷组件120，制冷组件120包括底座122以及设置于底座122的制冷机121。可以理解的，本实施例中低温保持器100的具体结构已在上文提及，在此不一一赘述。在一个实施例中，该方法包括预冷过程的冷却和运输过程中的冷却两个阶段。

遇冷过程中的冷却方法包括：

向罐体组件110中冲入第一制冷介质，向换热部件131中冲入第二制冷介质，示例性的，将第一制冷介质冲入罐体组件110的内容器111中，以将超导磁体浸泡于第一制冷介质中；

驱动制冷组件120，以冷却第一制冷介质并使得超导磁体保持超导状态，利用制冷组件120通过传导方式冷却罐体组件110的屏蔽层113，在此过程中，封闭罐体组件110与外界的气流传输通道，可关闭罐体组件110的内容器111与外界气流交互的阀门、换热组件130与外界交互的阀门。可选地，可关闭第一阀门125、第二阀门133、第三阀门1315、第四阀门1316以及第五阀门136等中的一个或多个。本实施例中，应保持第一阀门125和第二阀门133同事处于关闭状态。

运输过程中的冷却方法包括：

停止驱动制冷组件120，换热组件130的一端与制冷组件连通，另一端延伸至罐体组件110的外部，以使得从内容器111中逸出的第一制冷介质流经换热组件130达到罐体组件110的外部，从而持续对屏蔽层113冷却。在此实施例中，底座122的至少一端开口，冷头套筒与制冷机的部分形成气流通路，该气流通路连通底座122的开口，以使从内容器111逸出的第一制冷介质流经热组件130到达罐体组件110的外部。在上述过程中，第一阀门125保持关闭状态，第二阀门133保持打开状态。

采用本申请中的磁共振系统的冷却方法能够在制冷组件120不工作的情况下，有效维持屏蔽层113的低温状态，保证屏蔽层113良好的屏蔽效果，维持超导磁体的超导状态。底座122的开口与换热组件130连通，避免气化的冷却介质直接冲刷换热组件130或制冷组件120，在保证冷却效率的同时减少制冷介质的大量挥发。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书的记载范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种低温保持器，其特征在于，包括：

罐体组件，包括内容器、套设于所述内容器的外容器及位于所述内容器与所述外容器之间的屏蔽层，所述内容器中盛放第一制冷介质，所述外容器与所述内容器围设成容纳腔；

制冷组件，至少部分的设置于所述容纳腔中，所述制冷组件对所述第一制冷介质冷却；以及

换热组件，设置于所述容纳腔中，所述换热组件包括换热部件，所述换热部件与所述第一制冷介质换热；

所述换热部件具有换热腔以及储液腔，所述换热腔与所述制冷组件连通，供所述第一制冷介质流通；所述储液腔存储与所述第一制冷介质进行热交换的第二制冷介质。

2.根据权利要求1所述的低温保持器，其特征在于，所述换热组件还包括换热管路，所述换热管路的一端与所述换热腔连通，所述换热管路沿所述屏蔽层的周向布置，用于对所述屏蔽层冷却，所述换热管路的另一端穿过所述外容器伸出。

3.根据权利要求2所述的低温保持器，其特征在于，所述换热组件还包括第七管路，所述第七管路与所述换热腔连通，并穿过所述外容器伸出。

4.根据权利要求1所述的低温保持器，其特征在于，所述换热组件还包括热连接接头，所述热连接接头位于所述换热部件的端部，并与所述制冷组件抵接，所述热连接接头用于向所述换热部件传递制冷机的冷量。

5.根据权利要求1所述的低温保持器，其特征在于，所述制冷组件包括底座以及设置于所述底座的制冷机，所述底座或所述制冷机至少部分与所述第一制冷介质通过第一管路连接，以进行热交换冷却。

6.根据权利要求5所述的低温保持器，其特征在于，所述换热腔通过第二管路至少部分与所述制冷机的一级制冷极有热连接。

7.根据权利要求1所述的低温保持器，其特征在于，所述换热腔在所述储液腔中至少弯折一次设置。

8.一种低温保持器，其特征在于，包括：

罐体组件，包括内容器、套设于所述内容器的外容器及位于所述内容器与所述外容器之间的屏蔽层，所述内容器中盛放第一制冷介质，所述外容器与所述内容器围设成容纳腔；

制冷组件，所述制冷组件包括底座以及设置于所述底座的制冷机；

所述底座的至少部分与所述内容器逸出的第一制冷介质或通路连接；

换热组件，设置于所述容纳腔中，所述换热组件包括换热部件，所述换热部件与所述第一制冷介质换热；

所述换热部件具有换热腔以及储液腔，所述换热腔与所述制冷组件连通，供所述第一制冷介质流通；所述储液腔存储与所述第一制冷介质进行热交换的第二制冷介质。

9.根据权利要求8所述的低温保持器，其特征在于，所述换热组件包括换热管路，所述换热部件连接所述制冷机，所述换热管路的一端与换热部件连通，所述换热管路的另一端穿过所述外容器以伸出所述罐体组件外部。

10.一种磁共振系统，其特征在于，包括超导磁体及低温保持器，所述低温保持器包括：

罐体组件，包括内容器、套设于所述内容器的外容器及位于所述内容器与所述外容器之间的屏蔽层，所述内容器中盛放第一制冷介质，所述超导磁体浸泡于所述第一制冷介质中，所述外容器与所述内容器围设成容纳腔；

制冷组件，设置于所述容纳腔中，所述制冷组件对所述第一制冷介质及所述屏蔽层冷却；以及

换热组件，设置于所述容纳腔中；所述换热组件包括换热部件，所述换热部件与所述第一制冷介质换热，以冷却所述屏蔽层；

所述换热部件具有换热腔以及储液腔，所述换热腔与所述制冷组件连通，供所述第一制冷介质流通；所述储液腔存储与所述第一制冷介质进行热交换的第二制冷介质。