CN114137461A - 高温超导射频线圈的在线冷却循环系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了高温超导射频线圈的在线冷却循环系统，具有一个氮气液化器，连通高温超导线圈的液氮杜瓦及其氮气排出/液氮注入口；以及连接在氮气液化器上为其提供冷量的至少一个低温制冷机冷头；和一个连接于低温制冷机冷头上并且置于氮气液化器内的热交换器。所述氮气液化器，包括一个氮气液化腔，以及置于氮气液化腔外侧的真空隔层。本发明的高温超导射频线圈的在线冷却循环系统，在无需增加杜瓦体积的前提下，减少了液氮的使用量，延长了高温超线圈连续工作时间，提高了超温超导线圈和磁共振扫描仪的工作效率。
Description
技术领域
本发明涉及高温超导射频线圈技术领域，特别是涉及高温超导射频线圈的在线冷却循环系统。
背景技术
在核磁共振成像仪中，如果使用高温超导射频线圈作为磁共振信号的接收线圈，会降低线圈噪声从而提高图像的信噪比。高温超导线圈需要在低温（例如40K至90K）下才能保持其超导电性。因此高温超导线圈需要和低温系统一起使用，目前使用的低温系统一般以液氮的挥发来保持高温超导线圈的低温的。这种低温系统通常包括一个和线圈紧密接触的液氮杜瓦，里面储藏有一定体积的液氮，使线圈在一定的工作时间里保持稳定的低温。如果需要让线圈能够连续工作较长的时间，就需要增加杜瓦的体积，从而增加了线圈的体积和重量，不利于操作；或者要提供在线的液氮加注方法，这就增加了使用难度和安全隐患。
为了解决高温超导线圈在使用过程中存在的上述问题，提出了本专利。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种在其高温超导线圈液氮杜瓦的液氮氮气排出/液氮注入口处连接氮气液化器和低温制冷机冷头，实现对在工作过程的中的高温超导线圈的射频线圈的冷却液氮汽化后产生的氮气及时液化回收，防止挥发，能够保证高温超导线圈高温超导磁共振射频线圈里的超导体能够在不要补充液氮的情况下长期稳定工作，增加了安全性，减少了每天的维护时间和工作量，提高了线圈和磁共振扫描仪的使用效率，将射频线圈的补充液氮频率从每天一到两次，改进到一到两年一次，消除了等待时间的高温超导射频线圈的在线冷却循环系统。
本发明所采用的技术方案是：
高温超导射频线圈的在线冷却循环系统；
具有一个氮气液化器，连通高温超导线圈液氮杜瓦的氮气排出/液氮注入口；
以及连接在氮气液化器上为其提供冷量的至少一个低温制冷机冷头；
和一个连接于低温制冷机冷头上并且置于氮气液化器内的热交换器。
优选地，所述氮气液化器，包括一个氮气液化腔，以及置于氮气液化腔外侧的真空隔层。
优选地，所述氮气液化器，通过保温内管连通氮气液化腔和氮气排出/液氮注入口，并且通过保温外管连接高温超导线圈的室温外壳。
优选地，所述保温内管，靠近室温外壳的外侧还连接减振软管。
优选地，所述氮气液化器位于真空隔层与低温制冷机冷头之间设置密封装置。
优选地，所述热交换器连接在氮气液化腔靠近保温内管的位置附近。
优选地，所述低温制冷机冷头为单级制冷或者多机制冷。
优选地，所述真空隔层由置于氮气液化器的液化外壳的内壁与真空分隔筒、密封装置围成；并且所述真空分隔筒底部与液化外壳底部也形成真空隔层。
优选地，所述保温内管与保温外管之间也形成真空隔层，更好地提高保温性能。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.在无需增加杜瓦体积的前提下，直接在现有的高温超导线圈的氮气排出/液氮注入口处安装氮气液化器以及低温制冷机冷头，使用方便，并且高温超导线圈需要补充的液氮次数大大减少，节省了由于补充液氮以及稳定温度而需要的时间，节约了时间成本。
2.安装以及更换方便，因为该在线冷却循环系统是直接连接在高温超导线圈的氮气排出/液氮注入口的，其在使用或者维护时，直接拆卸更换即可。
3.即使高温超导线圈的液氮量不足时，可以直接打开低温制冷机冷头，即可通过现有的氮气液化腔内直接添加，方便快捷。也可以通过在氮气液化腔上增加一个氮气补气通道，实现氮气的在线补充。
综上所述，本发明的高温超导射频线圈的在线冷却循环系统，在无需增加杜瓦体积的前提下，减少了液氮的补充需求，实现的线圈的长时间连续运转，并且在添加液氮时也方便高效，提高了超温超导线圈和整个磁共振扫描仪的使用效率。
附图说明
图1为高温超导射频线圈的在线冷却循环系统结构图；
图2为图1的高温超导射频线圈的在线冷却循环系统的左视图；
图3为图2的A-A剖视放大图；
图4为氮气液化器的结构图；
图5为图4的氮气液化器的A-A剖视图；
图6所示为一个高温超导线圈9的结构图；
其中：1-低温制冷机冷头，2-氮气液化器，21-氮气液化腔，22-真空隔层；3-保温外管，4-减振软管，5-真空分隔筒，6-热交换器，7-保温内管，8-密封装置，9-高温超导线圈，91-室温外壳，92-液氮容器，93-氮气排出/液氮注入口，94-射频线圈，95-射频线圈成像区。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”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组合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。另外，本发明实施例的描述过程中，所有图中的“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等器件位置关系，均以图1为标准。
如图1、图2和图3所示，高温超导射频线圈的在线冷却循环系统，
具有一个氮气液化器2，连通高温超导线圈9的氮气排出/液氮注入口93；
以及连接在氮气液化器2上为其提供冷量的至少一个低温制冷机冷头1；
和一个连接于低温制冷机冷头1上并且置于氮气液化器2内的热交换器6，本发明的在线冷却循环系统，在其高温超导线圈的氮气排出/液氮注入口93处连接氮气液化器2和低温制冷机冷头1，实现对在工作过程的中的高温超导线圈9的射频线圈94的冷却液氮的及时液化回收，回收后的液氮从保温内管7返回至高温超导线圈9的液氮容器92内以及防止挥发，能够保证高温超导线圈9内的高温超导磁共振射频线圈94能够在不要补充液氮的情况下长期稳定工作。增加了安全性，减少了每天的维护时间和工作量，提高了线圈的使用效率。将线圈的补充液氮频率从每天一到两次，改进到一到两年一次。消除了等待时间。
以高温超导射频线圈为例，如图2所示，射频线圈94结构大体为旋转体，外面是非金属真空室温外壳，其内部是悬在真空里的液氮容器92，射频线圈94将安装在液氨容器的内筒的真空一侧。液氮容器92和外部由两根双层隔热管（保温内管7和保温外管3）相通，分别用于加注液氮和氮气排出。
在线冷却循环系统的所述氮气液化器2，包括一个氮气液化腔21，以及置于氮气液化腔21外侧的真空隔层22，从而将置于液化腔21内的低温制冷机冷头1起到很好的保护作用。具体的实施过程中，
更佳的实施方式，在线冷却循环系统所述氮气液化器2，通过保温内管7连通氮气液化腔21和氮气排出/液氮注入口93，并且通过保温外管3连接高温超导线圈9的室温外壳91，从而起到较好的保温作用，实现能耗的进一步降低。
在线冷却循环系统的所述保温内管7，靠近室温外壳91的外侧还连接减振软管4，进而起到降低高温超导线圈9内的射频线圈94工作时产生的振动噪音，提高其超导性能，如图6所示的高温超导线圈9，在使用时，能够保证置于其射频线圈成像区95内的物品具有较好的成像效果，并且使得使用该高温超导射频线圈的核磁共振成像仪具有更稳定的成像。
从图1至3中还能看出，在线冷却循环系统的所述减振软管4的长度不小于保温内管7总长的三分之一，进而可以更好地避免将整个保温内管7产生的振动传输至高温超导线圈内，使得高温超导线圈内的射频线圈能够具有很好的超导环境。
从图5中能够明显看出，在线冷却循环系统的所述氮气液化器2位于真空隔层22与低温制冷机冷头1之间设置密封装置8，用于提高氮气液化腔的真空密封性能，使其具有较好的氮气液化能力，更好地保证氮气液化效率以及同时降低能耗。
从图5中还能够明显看出，在线冷却循环系统的所述热交换器6连接在氮气液化腔21靠近保温内管7的位置附近，进而可以及时液化从该保温内管7传输来的氮气。
从图1和图3所示，在线冷却循环系统的所述低温制冷机冷头1为单级制冷或者多机制冷，均可起到较好的制冷作用，当为多级制冷时，整个低温制冷机冷头在氮气液化腔内的制冷层次感更好，冷却性能相对较佳。
在线冷却循环系统的所述真空隔层22由置于氮气液化器2的液化外壳23的内壁与真空分隔筒5、密封装置8围成；并且所述真空分隔筒5底部与液化外壳23底部也形成真空隔层，从而增加该装置的保温性能，降低其能耗。更佳的实施方式是，所述保温内管7与保温外管3之间也形成真空隔层，更好地提高保温性能。
最后，申请人需要声明的是，本专利使用的是氮气作为冷媒，是因为氮气的熔点在高温超导线圈材料的超导临界温度以下，而且比较容易液化，来源丰富。其实，也可以使用其他气体，如氦气，氧气等，也属于本专利的保护范围。
本发明的实施例公布的是较佳的实施例，但并不局限于此，本领域的普通技术人员，极易根据上述实施例，领会本发明的精神，并做出不同的引申和变化，但只要不脱离本发明的精神，都在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.高温超导射频线圈的在线冷却循环系统，其特征在于：具有一个氮气液化器（2），连通高温超导线圈的液氮杜瓦高温超导线圈（9）的氮气排出/液氮注入口氮气排出/液氮注入口（93）；以及连接在氮气液化器（2）上为其提供冷量的至少一个低温制冷机冷头（1）；和一个连接于低温制冷机冷头（1）上并且置于氮气液化器（2）内的热交换器（6）。
2.根据权利要求1所述的高温超导射频线圈的在线冷却循环系统，其特征在于：
所述氮气液化器（2），包括一个氮气液化腔（21），以及置于氮气液化腔（21）外侧的真空隔层（22）。
3.根据权利要求2所述的高温超导射频线圈的在线冷却循环系统，其特征在于：所述氮气液化器（2），通过保温内管（7）连通氮气液化腔（21）和氮气排出/液氮注入口氮气排出/液氮注入口（93），并且通过保温外管（3）连接高温超导线圈（9）的室温外壳（91）。
4.根据权利要求3所述的高温超导射频线圈的在线冷却循环系统，其特征在于：
所述保温内管（7），靠近室温外壳（91）的外侧还连接减振软管（4）。
5.根据权利要求3所述的高温超导射频线圈的在线冷却循环系统，其特征在于：
所述氮气液化器（2）位于真空隔层（22）与低温制冷机冷头（1）之间设置密封装置（8）。
6.根据权利要求3或4或5述的高温超导射频线圈的在线冷却循环系统，其特征在于：所述热交换器（6）连接在氮气液化腔（21）靠近保温内管（7）的位置附近。
7.根据权利要求2所述的高温超导射频线圈的在线冷却循环系统，其特征在于：所述低温制冷机冷头（1）为单级制冷或者多机制冷。
8.根据权利要求5所述的高温超导射频线圈的在线冷却循环系统，其特征在于：所述真空隔层（22）由置于氮气液化器（2）的液化外壳（23）的内壁与真空分隔筒（5）、密封装置（8）围成；并且所述真空分隔筒（5）底部与液化外壳（23）底部也形成真空隔层。
9.根据权利要求8所述的高温超导射频线圈的在线冷却循环系统，其特征在于：所述保温内管（7）与保温外管（3）之间也形成真空隔层。
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102680924A (zh) * | 2012-05-22 | 2012-09-19 | 江苏美时医疗技术有限公司 | 用于磁共振成像的高温超导表面射频接收线圈及操作方法 |
| CN103985499A (zh) * | 2014-04-19 | 2014-08-13 | 云南电力试验研究院（集团）有限公司电力研究院 | 高温超导磁体液氮零蒸发冷却系统 |
| CN204926949U (zh) * | 2015-09-18 | 2015-12-30 | 潍坊新力超导磁电科技有限公司 | 一种低温超导磁体杜瓦装置及滚筒型超导磁选机 |
| CN111035966A (zh) * | 2019-12-25 | 2020-04-21 | 苏州焜原光电有限公司 | 液态气体循环系统 |
| CN112712958A (zh) * | 2020-12-23 | 2021-04-27 | 中国科学院电工研究所 | 一种液氮屏蔽混合液体介质冷却的高温超导磁体 |
| CN112992465A (zh) * | 2019-12-13 | 2021-06-18 | 上海联影医疗科技股份有限公司 | 超导磁体及磁共振成像系统 |
-
2021
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102680924A (zh) * | 2012-05-22 | 2012-09-19 | 江苏美时医疗技术有限公司 | 用于磁共振成像的高温超导表面射频接收线圈及操作方法 |
| CN103985499A (zh) * | 2014-04-19 | 2014-08-13 | 云南电力试验研究院（集团）有限公司电力研究院 | 高温超导磁体液氮零蒸发冷却系统 |
| CN204926949U (zh) * | 2015-09-18 | 2015-12-30 | 潍坊新力超导磁电科技有限公司 | 一种低温超导磁体杜瓦装置及滚筒型超导磁选机 |
| CN112992465A (zh) * | 2019-12-13 | 2021-06-18 | 上海联影医疗科技股份有限公司 | 超导磁体及磁共振成像系统 |
| CN111035966A (zh) * | 2019-12-25 | 2020-04-21 | 苏州焜原光电有限公司 | 液态气体循环系统 |
| CN112712958A (zh) * | 2020-12-23 | 2021-04-27 | 中国科学院电工研究所 | 一种液氮屏蔽混合液体介质冷却的高温超导磁体 |
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